The Otto Cycle of conventional gasoline engine has no difference between compression ratio and expension ratio. because of the same length of 4 strokes : Intake, compression, expension, exhaust. On the other hand, miller cycle engine achieves both low-compression ratio and high-compression ratio by shortening the length of compression stroke among 4 strokes. Therefore miller cycle engine is essential for lessening knocking and improving heat efficiency. This paper Is designed to discribe not only principle and the development trend of miller cycle engine but also the control system and the technical characteristics of it.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권2호
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pp.248-255
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2002
Miller cycle was studied and analyzed by engine performance simulation to achieve very low fuel consumption and to meet the IMO NOx regulation on a medium speed diesel engine. Based on the performance simulation results the intake valve closing time for HYUNDAI HiMSEN 6H21/32 engine was set at 0deg.ABDC(After Bottom Dead Center). Also, the simulation results indicated that significant NOx reduction could be achieved with low reduction of fuel consumption. The performance simulation investigated the effect of compression ratio and turbocharger on fuel consumption and NOx concentration in combination with Miller cycle. The results indicated a significant reduction of fuel consumption with keeping NOx concentration. The results of performance simulation were compared with measured data to verify simulation results. The comparison showed the maximum error was 2.34% in exhaust temperature. Also, the experimental result showed that improvement in BSFC(Brake Specific Fuel Consumption) was 5.8g/kwh with keeping NOx level similar to simulation result.
밀러 사이클은 흡입밸브 닫힘 시기 조정을 통해 압축비를 줄임으로써 NOx의 저감과 연료소비율 개선이 동시에 가능하다는 점(밀러 효과)에서 디젤엔진에 매우 활발하게 채택되어지고 있다. 밀러 사이클은 흡입 밸브를 BDC 이전에 닫는 Early 밀러 방식과 BDC 이후에 닫는 Late 밀러 방식으로 나눌 수 있다. 저속에서는 체적효율의 증가를 꾀할 수 있는 Late Miller가 유리한 반면, 중속, 고속에서는 IVC 이후 BDC 까지의 피스톤 하강 과정의 흡기의 팽창에 따른 내부 온도 감소 효과 높은 Early 밀러가 유리하다. 따라서 Early 밀러와 Late 밀러의 효과를 고려하여 운전 조건에 적합한 밀러 구현 방법을 채택할 필요가 있다. 본 연구에서는 4행정 엔진을 대상으로 2단 과급 시스템의 적용하고 흡·배기 밸브 오버랩(valve overlap)의 감소를 통해 밀러 효과를 강화하는 과정과 밸브 조정 기구를 통한 밸브 조건의 변화가 밀러 효과에 미치는 영향을 고찰하였다. 결과적으로 2단과급과 밀러사이클, 밸브 오버랩 감소와 흡입밸브 리프트 증가를 통해 연료소 비율과 최고연소온도 감소의 효과를 확인하였다.
The objective of the research was to study the effects a Miller cycle. The engine was dedicated to natural gas usage by modifying pistons, fuel system and ignition systems. The engine was installed on a dynamometer and attached with various sensors and controllers. Intake valve timing, engine speed, load, injection timing and ignition timing are main parameters. Miller Cycle without supercharging can increase brake thermal efficiency 1.08% and reduce brake specific fuel consumption 4.58%. The injection timing must be synchronous with valve timing, speed and load to control the performances, emissions and knock margin. Throughout these tested speeds, original camshaft is recommended to obtain high volumetric efficiency.
For reduction of $CO_2$ emission emitted from combustion engine, the developed nations have been focused on R&D of hybrid electric vehicle. Further more, many automobile companies are researching on various techniques related to engine used in HEV to enhance fuel economy. One of key techniques is miller cycle that control a valve timing to reduce compression stroke for saving energy and increase expansion stroke for high power. In this study, it was investigated the in-cylinder flow characteristics of miller cycle with variable intake valve timing by using the ANSYS simulation code. For simulation, the key analytic parameter defined as intake valve closing timing and cam profile. As main results, it was shown that LIVC cause a lower pressure inside cylinder and had better control turbulence intensity.
Miller timing is one of the promising ways which can improve the fuel consumption of internal combustion engines. Indeed, Miller timing employing an early intake valve close is widely applied to large diesel and gas engines to enhance performance and reduce NOx emissions. In this study, performance evaluation is carried out by 1-D cycle simulation in order to estimate the effect of Miller CAM timing before BDC for a 32 L turbocharged diesel engine. To optimize Miller CAM timing, a single stage turbocharger is matched with an early intake valve close since boost pressure is a significant parameter that can control compression work in a turbocharged engine. The engine simulation result shows that there is enough potential to improve fuel consumption rate and also reduce NOx emissions at the same time.Abstract here.
In this study, to research in-cylinder flow characteristics of spark-ignited engine with intake valve closing timing change for Miller cycle. 3D simulation study were used 6 different intake valve profile with $CAD10^{\circ}$ gap for retard intake valve closing timing. Comparison of In-cylinder flow pattern characteristic were accompanied between Base and LIVC. And the efficiency of volume and the work of compression were analyzed with simulation study. When intake valve closing angle was retarded in $CAD50^{\circ}$, the pressure in cylinder was decreased about 12~13 bar and volume efficiency was reduced about 16%. The efficiency of volume and the work of compression were reduced on LIVC.
The objective of the research was to study the effects of Miller cycle in a modified using diesel engine. The engine was dedicated to natural gas usage by modifying pistons, fuel system and ignition systems. The engine was installed on a dynamometer and attached with various sensors and controllers. Intake valve timing, engine speed, load, injection timing and ignition timing are main parameters. The results of engine performances and emissions are present in form of graphs. Miller Cycle without supercharging can increase brake thermal efficiency and reduce brake specific fuel consumption. The injection timing must be synchronous with valve timing, speed and load to control the performances, emissions and knock margin. Throughout these tested speeds, original camshaft is recommended to obtain high volumetric efficiency. Retard ignition timing can reduce $NO_x$ emissions while maintaining high efficiency.
In order to research engine characteristics of spark-ignited engine with intake valve closing timing change for Miller cycle, two cam for LIVC(Late Intake Valve Closing) were designed and fabricated an prototype valvetrain. And intake valve closing timing were adjusted to build low compressing and high expansion cycle for HEV. In experimental study, it were investigated with different engine speed, spark timing and air-fuel ratio to compare base cam and LIVC cam type. It was found that the volumetry efficiency and effective work of compression process were decreased in case of LIVC cam. When compared with the existing results, the maximum pressure in the cylinder was reduced about 12~13 bar and the volumetric efficiency was reduced about 16%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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