米勒发动机

米勒发动机是一种基于奥托循环改进的热力发动机，由美国工程师拉尔夫·米勒（Ralph Miller）于1947年首次提出，其核心创新在于通过调整进气门关闭时机，实现膨胀比大于压缩比，从而提升热效率，这一技术最初因控制复杂和成本较高未被广泛应用，但随着涡轮增压技术和电子控制系统的成熟，如今已成为汽车发动机领域的关键技术之一,尤其在混合动力车型和高性能发动机中表现突出。

米勒发动机的工作原理与传统奥托发动机存在显著差异，在奥托发动机中，压缩比等于膨胀比，即活塞从下止点到上止点的压缩行程容积比，与从上止点到下止点的膨胀行程容积比相同，而米勒发动机通过在进气冲程中延迟关闭进气门（通常在下止点后30°-60°曲轴转角关闭），使部分混合气在压缩初期返回进气歧管，减少进入气缸的实际气体量，这种设计在几何压缩比不变的情况下，实现了有效膨胀大于压缩的效果，使做功冲程中气体能更充分膨胀，推动活塞做功更多，同时减少排气冲程的余留废气,提升热效率。

以下是米勒发动机与奥托发动机的关键参数对比：

参数	米勒发动机	奥托发动机
压缩比	通常10:1-14:1	通常8:1-12:1
膨胀比	大于压缩比（可达14:1-18:1）	等于压缩比
进气门关闭时机	下止点后关闭	下止点前或下止点关闭
热效率	较高（38%-42%）	较低（30%-35%）
低负荷油耗	降低10%-15%	相对较高
高负荷性能	依赖涡轮增压弥补扭矩	扭矩输出更线性
适用场景	混合动力、涡轮增压车型	传统自然吸气车型

米勒发动机的优势主要体现在热效率和油耗表现上，膨胀比的提升使燃料能量转化更充分，尤其在中小负荷工况下（如城市通勤），油耗显著降低，减少的缸内残余废气降低了燃烧温度，有助于减少氮氧化物（NOx）和颗粒物排放，符合日益严格的环保法规，米勒发动机与涡轮增压的协同效应显著：涡轮增压弥补了因进气门晚关导致的进气量损失，而高膨胀比进一步提升了涡轮的做功效率，实现“1+1>2”的效果。

米勒发动机也存在明显缺点，在自然吸气状态下，进气门晚关会导致缸内气体充量减少，低转速时扭矩输出较弱，影响驾驶体验，因此必须依赖涡轮增压或电机辅助（如混合动力系统），其控制逻辑复杂，需高精度可变气门正时（VVT）系统支持，增加了制造成本和故障风险，对油品和机油的要求也更高，高压缩比和燃烧温度需使用高标号燃油,机油抗高温性能需同步提升。

米勒发动机已广泛应用于主流车企，丰田的Dynamic Force Engine、本田的VTEC Turbo以及马自达的“创驰蓝天”技术（Skyactiv-G）均采用米勒循环，配合混合动力系统或涡轮增压，实现热效率突破40%，在商用车领域，部分船用发动机和发电机组也引入米勒循环，以降低长期运营成本，随着排放法规趋严和 electrification 趋势,米勒发动机有望成为内燃机高效化的重要技术路径。

FAQs

Q1：米勒发动机和奥托发动机的主要区别是什么？
A1：核心区别在于膨胀比与压缩比的关系，奥托发动机压缩比等于膨胀比，结构简单但热效率较低；米勒发动机通过进气门晚关实现膨胀比大于压缩比，热效率更高、油耗更低，但需依赖涡轮增压或电机弥补低转速扭矩不足，且控制更复杂。

Q2：为什么米勒发动机通常需要配合涡轮增压？
A2：米勒发动机因进气门晚关，自然吸气状态下缸内气体充量减少，导致低转速扭矩不足，涡轮增压通过增加进气压力，弥补进气量损失，同时高膨胀比特性与涡轮增压协同作用，提升发动机功率和效率，确保全工况性能均衡,是米勒发动机实用化的关键技术支撑。