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Supercharger e Ciclo Miller: Como a energia está explodindo no motor?
Na engenharia moderna, o ciclo Miller é considerado um ciclo termodinâmico inovador, especialmente no projeto de motores de combustão interna. Patenteada pela primeira vez pelo engenheiro americano Ralph Miller em 1957, esta tecnologia de motor combina as vantagens de um superalimentador para melhorar o desempenho do motor e alcançar maior eficiência de combustível.
Os motores de combustão interna tradicionais usam principalmente quatro tempos, incluindo dois tempos de alta potência: curso de compressão e curso de potência. No ciclo Miller, a válvula de admissão fica aberta por muito tempo, fazendo com que o curso de compressão seja dividido em dois estágios. Durante esse processo, parte da mistura de combustível que entra no cilindro é empurrada de volta para a porta de admissão, o que geralmente resulta em perda de potência, mas o ciclo Miller compensa essa perda com a ajuda de um superalimentador.
O ciclo Miller é caracterizado pelo seu “quinto curso”, o que não é comum em projetos de motores tradicionais.
O projeto da taxa de compressão e da taxa de expansão do motor do ciclo Miller torna a compressão da mistura de combustível mais eficiente. Quando a válvula de admissão está fechada, o pistão realiza uma compressão real, o que permite que o motor opere a uma temperatura mais baixa, melhorando assim a eficiência térmica geral.
Princípio de funcionamento do ciclo Miller
No ciclo Miller, a operação do superalimentador é crucial. Este dispositivo ainda pode produzir impulso suficiente em velocidades relativamente baixas, permitindo que o motor mantenha um bom desempenho sob diversas condições de operação. Em contraste, a eficiência operacional pode ser melhorada através da combinação de um superalimentador e um turboalimentador, mas isso também resulta de maiores desafios técnicos.
Uma característica notável do ciclo Miller é que quando o pistão começa a comprimir o combustível, a válvula de admissão ainda está aberta, de modo que durante a parte inicial do curso de compressão, o pistão empurra parte da mistura de combustível de volta para o coletor de admissão. Isto pode parecer uma perda, mas é mais do que compensado pelo poder da sobrealimentação.
Controle da temperatura de inflação
Uma das vantagens do ciclo Miller é que ele pode reduzir a temperatura do gás de entrada. Através do efeito de resfriamento do superalimentador, esta operação não só melhora o desempenho de potência do motor, mas também aumenta a densidade do ar enquanto reduz a pressão. A intenção por trás deste projeto é melhorar a eficiência da combustão e reduzir as emissões de óxido de nitrogênio, o que é particularmente importante em grandes motores diesel em navios e usinas de energia.
A redução da temperatura final de carga melhora continuamente a eficiência geral do motor e pode avançar ainda mais o ponto de ignição e ultrapassar o limite de detonação normal.
Taxa de compressão e eficiência energética
O ciclo Miller aumenta muito a eficiência energética devido à sua combinação eficaz de taxas de compressão e expansão. Como durante o curso de expansão o gás pode ser expandido quase até a pressão atmosférica, isso cria boas condições para a recuperação de energia do motor. No entanto, esses projetos também apresentam algumas desvantagens, como a perda de um superalimentador e flutuações no desempenho.
Desafio do Supercharger
Embora o uso de um superalimentador de deslocamento positivo possa melhorar o desempenho do motor, ele também causará perda adicional de energia, representando cerca de 15 a 20% da potência gerada. Além disso, o turboalimentador pode apresentar atraso em baixas rotações, o que exige que o motor dependa do ciclo Miller para continuar operando em rotações mais baixas para compensar a lacuna de desempenho.
Resumo
No design automóvel atual, o ciclo Miller é, sem dúvida, uma característica importante que melhora a eficiência da combustão. Quer se trate de um carro de consumo geral ou de um carro de corrida de alto desempenho, o design deste motor mostra suas excelentes vantagens e praticidade. Com o desenvolvimento da tecnologia, o equilíbrio entre a tecnologia de sobrealimentação e o ciclo do motor tornar-se-á cada vez mais crítico no futuro. Então, como podem os futuros projetos de motores encontrar o melhor equilíbrio entre desempenho e proteção ambiental?
