Millermotor

Der Millermotor (auch Miller-Motor oder Miller-Cycle) ist ein nach Ralph Miller benannter Verbrennungsmotor, bei dem der Kraftstoff während des Ansaugvorganges in die angesaugte Luft eingebracht wird, was wie beim Ottomotor ein zündfähiges Gemisch im Zylinder ergibt. Im Gegensatz zum Ottomotor zeichnet sich ein Millermotor durch einen fünften Arbeitsschritt aus. Man unterscheidet hier zwischen dem Miller- bzw. Atkinson-Zyklus.

Geschichte

Im Jahre 1882 entwickelte James Atkinson einen Verbrennungsmotor, der den Viertaktprozess in einer Kurbelwellenumdrehung ausführen konnte, um das Patent von Nikolaus Otto zu umgehen. Mit der dafür genutzten Konstruktion (Kurbelschwinge) konnte die Verdichtung des Gemisches kleiner sein als die Expansion. Ein derartiger Motor hat die geringe Klopfneigung eines Motors mit niedriger Verdichtung und den größeren thermischen Wirkungsgrad und die geringe Abgastemperatur eines hochverdichtenden Motors. Mit dem im Motorenbau üblichen einfachen Kurbeltrieb lässt sich ein ähnlicher Effekt erreichen, wenn das Einlassventil am Anfang des Verdichtungstaktes noch offen bleibt und der Kolben einen Teil des angesaugten Gemisches wieder in das Ansaugrohr zurückbläst.

1947 meldete der US-Amerikaner Ralph Miller ein ähnliches Motorenkonzept zum Patent an. Hierbei wurde das Einlassventil extrem früh - noch während des Ansaugens - geschlossen.

Doch erst 1995 wurde der Mazda-Atkinson-Motor im Mazda Xedos 9 Miller Cycle verwendet, welcher bis 2001 gebaut wurde. Das Triebwerk lief beim Xedos noch mit Kompressorunterstützung.

Seit 1997 setzt der Toyota Prius, das erste serienmäßige Voll-Hybridfahrzeug, einen Motor mit Ventilsteuerung nach dem Atkinson-Prinzip ein. Toyota nennt dieses Verfahren den Atkinson-Zyklus.^[1]

2006 stellte Mazda erneut ein Modell mit dem Millermotor vor, den Mazda Demio, später Mazda 2. Subaru verwendete den Motor in einem konzeptionellen Hybridfahrzeug im selben Jahr, wo er zusammen mit einem Boxermotor als Antrieb diente.

Seit Juli 2007 ist der Demio (Mazda 2), ein neues Serienmodell mit diesem Motor, in Japan erhältlich. In diesem Kompaktwagen arbeitet ein 1,3-Liter-Motor mit Atkinson-Ventilsteuerung. Um es einfacher zu machen, bezeichnet Mazda selbst dieses Prinzip als Miller-Zyklus bzw. den Motor als Millermotor.

Das Miller- bzw. Atkinson-Prinzip

Im Gegensatz zum Viertaktmotor wurde ein sogenannter fünfter Schritt eingeschoben und wird somit gerne als Fünftakter bezeichnet. Nach Atkinson wird in diesem neuen Arbeitsschritt das Einlassventil zwischen Ansaugen und Verdichten einen Moment länger offen gehalten. Ein Teil des eingeströmten Benzin-Luft-Gemischs entweicht zum Teil wieder aus dem Brennraum. Nach Miller wird das Einlassventil schon während des Ansaugtaktes geschlossen, was ebenfalls eine unvollständige Brennraumfüllung zur Folge hat. Das länger offenstehende bzw. das vorher geschlossene Einlassventil verhindert bzw. reduziert aber auch das sogenannte Klopfen.

Ein Kompressor bzw. ein Turbolader, welcher zusätzliches Gemisch zuführt, gleicht Verluste und weniger Leistung gegenüber herkömmlichen Motoren aus. Die Folge der Modifikationen sind geringere Abgastemperatur, weniger Schadstoffe, geringe Klopfneigung und ein hoher Wirkungsgrad des Motors. Weitere Vorteile liegen im kürzeren Verdichtungsweg, dadurch wird weniger Wärmeenergie abgegeben und der Stickstoffoxidausstoß wird reduziert, sowie die größere Leistung und geringerem Verbrauch bei vergleichsweise geringem Hubraum.

Nachteilig ist es, dass ein Kompressor notwendig ist, um die schlechte Füllung des Zylinders auszugleichen, da Teile des Benzin-Luft-Gemischs wieder in die Zuleitung zurück dringen. Der Lader sorgt für eine bessere Ausnutzung des Volumens mit dem explosionsfähigen Gemisch als der Zylinder selbst ansaugen könnte.

Siehe auch

• Miller-Prozess
• Ottomotor
• Wankelmotor (Kreiskolbenmotor)
• Otto-Prozess
• HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition)
• Leanen

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.priuswiki.de/wiki/Atkinson-Zyklus Beschreibung des Atkinson-Zyklus auf der Toyota Prius-Wiki-Webseite

Weblinks/Quellen

• Artikel über Miller-Motor im Archiv der Berliner Zeitung
• Toyota Prius-Wiki mit Erläuterung des sogenannten Atkinson-Zyklus'