Das Miller- bzw. Atkinson-Prinzip
... Nach Miller wird das Einlassventil schon während des Ansaugtaktes geschlossen, was ebenfalls die Füllung verringert. Durch das länger offenstehende aber auch das vorher geschlossene Einlassventil vermindert sich einerseits die Füllmenge im Zylinder und andererseits Temperatur und Druck am Ende des Verdichtungstaktes, was die
Klopfgefahr verkleinert.
In beiden Fällen wird durch Änderungen an der Ventilsteuerung das effektive Kompressionsverhältnis verringert, während das für den Wirkungsgrad entscheidende Expansionsverhältnis weiterhin näherungsweise dem geometrischen Verdichtungsverhältnis entspricht, es kann also ein konventioneller Kurbeltrieb verwendet werden.
Ein Kompressor oder ein Turbolader, der Gemisch oder Luft bei erhöhtem Druck zuführt, gleicht Verluste und Leistungsdefizit gegenüber herkömmlichen Motoren aus. Die Folge dieser Modifikationen sind geringere Abgastemperatur, weniger Schadstoffe, geringe Klopfneigung und hierdurch ein hoher Wirkungsgrad des Motors, realisiert durch Erhöhung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses oder frühere Zündzeitpunkte. Letzteres ist vor allem im Bereich hoher Drehmomente, die bei aufgeladenen Motoren häufig mit geringem Wirkungsgrad einhergehen, wirksam, während die Erhöhung des (geometrischen) Verdichtungsverhältnisses im gesamten Kennfeld zur Steigerung des Wirkungsgrads beiträgt.
Weitere Vorteile liegen im kürzeren Verdichtungsweg, dadurch wird weniger Wärmeenergie abgegeben und der Stickstoffoxidausstoß wird reduziert. Zusätzlich ist dieses Ladungswechselverfahren geeignet, eine größere Leistung und einen geringeren Verbrauch bei vergleichsweise geringem Hubraum zu erzielen, indem es die negativen Eigenschaften der Hochaufladung beim Downsizing kompensiert.
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Die Anwendung des Miller-Zyklus auch im Bereich der Nennleistung kann zudem durch die frühere Verbrennung und weitere Expansion des Arbeitsgases zu einer Verringerung der Abgastemperatur beitragen und hiermit die Notwendigkeit der Gemischanreicherung umgehen bzw. zu einer höheren spezifischen Leistung verschieben.
Als Nachteile sind hier vor allem die erhöhte Komplexität der Verbrennungskraftmaschine relevant, da für eine gleiche Volllastdrehmomentkurve ein deutlich höherer Ladedruck notwendig ist als im Fall konventionell gesteuerter Downsizingmotoren.
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Durch Miller- oder Atkinson-Verfahren werden also die Nachteile des Downsizing ausgeglichen, hierdurch kann die notwendige Hubvolumenverkleinerung weniger drastisch ausfallen. Zugleich aber wird die maximale Hubraumverkleinerung gesteigert, da die Betriebsgrenzen des Arbeitsprozesses erweitert werden. Letzteres jedoch erfordert einen aufwendigeren Motor, der auch entsprechend teurer ist, wenn z. B. ein einfacher Turbolader durch ein komplexes Aufladesystem zu ersetzen ist.
