K-ミラーサイクルとは普通のミラーサイクルとどう違うのですか？？実用化されていますか？

Answer 1

oho********さんへ

>K-ミラーサイクル
>実用化されていますか？
残念ながら、未だ完全な物は市販化されていない筈です。
一応、ユーノス800、ミレーニアのエンジン
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%83%84%E3%83%80%E3%83%BBK%E5%9E%8B%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3#KJ-ZEM

という例が在りますが、発案者自ら、ご自分の人気コラム「究極のエンジンを求めて」(別名：毒舌評論)では「ショル過給ミサイクル」(つまり未完成)とクサしていたりしました。d(^^;)
未だ可変機構が実用化前だったから、と申せましょう。

>普通のミラーサイクルとどう違うのですか？
その「普通の」という意味が今一アレですが。。。(苦笑)

燃料の気化ガスを混合気として吸い込んで圧縮し、点火して燃やす。これをProは予混合燃焼と呼んでいます。
圧縮比と膨張比が同じ、が考えるのも作るのも単純、なので大きく発展したオットーサイクルです。
しかし大昔、燃焼室形状は
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%83%89%E3%83%90%E3%83%AB%E3%83%96#/media/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Single-cylinder_T-head_engine_(Autocar_Handbook,_13th_ed,_1935).jpg

だった。

>燃焼室が横に長く広い形状になってしまうため、
>圧縮比を十分に上げることができない（圧縮比が低かったから
>こそ、耐久性が高く、また低オクタン燃料に耐えられたという
>実情もある）。また燃焼室の表面積が大きく熱効率が悪いうえ、
>炭化物が蓄積しやすく、定期的に清掃しないとデトネーションが
>起こりやすくなる。

>多くのサイドバルブエンジンがターンフローの
>吸排気レイアウトを持つ事と相まって、吸排気の流れが
>非常に悪く、火炎伝播にかかる時間が長いため、エンジンの
>許容回転数も5,000rpm程度か、それ以下に制限され、
>圧縮比が低いこともあり最高出力が低くなるのが最大の弱点
>である。さらに排気の弁およびポートがシリンダーに接する形で
>配置されるため、排気弁付近のシリンダーが高温となる傾向が
>あり、圧縮比の低さと共に高出力化へ足枷となっていた。

>これらの欠点を解消すべく、レシプロエンジンの構造は
>OHV、更にはOHC（オーバーヘッドカムシャフト、SOHC→DOHC）
>へと進化していくこととなったのである。

ディーゼルにも見劣りする程の燃焼の悪さ、そして吸排気抵抗の大きさ。
アトキンソンンさんが、燃焼室内に居残る排気を少しでも追い出そう、追い出して自己EGRを減らそうと
https://www.honda.co.jp/tech/power/exlink

を考え出して頑張ったりしますが、サーの称号を得たハリー・リカード氏がスキッシュエリアを考案したり、弁駆動が徐々に「上」へ移って行く事で進化して行ったり、燃料の方でもガソリンがオクタン価向上に努めたりする事で、廃れて行ってしまったのでした。

4弁ペントルーフの、一つの究極とされる燃焼室形状でも、レギュラーで10〜10.5、ハイオクタンで12〜12.5程度が限界と見られている圧縮比。
理想は幾らか?

エンジンは燃焼で得た高圧を膨張させて仕事に変換し、取り出す物である。
と定義するなら、大きく圧縮すればする程良い筈。
しかし、それは理想に過ぎず、摩擦損の増加と拮抗し、ピークを描き、それ以上では却って悪化して行ってしまう事が判ってます。
その「理想」は幾らか?

厳しいコスト削減要請に耐えて、長年に渡って地球上で(熱)効率最高の座に在り続けた
http://www.khi.co.jp/mobility/marine/machinery/pdf/2CE.pdf

では、燃料流量を船主に引き渡す前に実測されてしまう海上公試を繰り返された結果、11〜12の間に落ち着いて来ています。

では、クロスヘッドを持たず、エンジンとコンロッドが直結される高速型のエンジンでは幾らに成るか?

古くから識者が目算を付け、近年では計算もされる様に成った結果、ディーゼル・ガソリンの区別無く14が理想だと判って来たのでした。が、圧縮比14では
・圧縮上死点温度が高過ぎて自己不正着火で壊れてしまうガソリン
・圧縮上死点温度が低過ぎて、冷間始動性や低回転低負荷での綺麗な燃焼が得られないディーゼル

と、どちらも長らく実現・達成出来ない日々が続いて来たのでした。
そんな中から、吸気弁閉じ時期を充填効率最高に成るタイミングから外し、圧縮比だけ下げた「アトキンソンサイクル」化する事が、ガソリンで潜行し出します。
でも、マツダの自然吸気ガソリンのバリエーションに見る様に、出力 or トルクが不足気味で、却って実用燃費が悪化したりする。
マツダ自身でもこれは解っていて、車重が嵩む車種では、圧縮比を理想の14から下げる設定をする事で、遅閉じミラーの吐き戻す量を減らして出力・トルク重視にしていたりするのでした。

話を少し戻して。
ガソリンがディーゼルに負ける最大の要因は、走行時間の大半を占める部分負荷領域において、スロットル損が在る為である。
なら、そのスロットルバルブを廃止しよう。。。と考える訳ですが、何の工夫も無くスロットルを廃止しちゃうと、スロットル付きのアイドル回転迄は下げて行けなく成ります。
圧縮上死点温度が下がるので急速に燃焼速度が下がる。ので失火してしまって下げられない。
噴射量では無く、スロットルで混合気を制限する事で出力を制御するガソリン。その最大の欠点が在ったが為に、安定して運転出来ていた。。。
これが判って、各社は可変圧縮比の研究へ流れて行きます。が、ヘッド・ピストン・コンロッド・ブロック・クランク軸等、あらゆる所が試され、コンチネンタルの戦車用ディーゼル以外は、悉く撤退して行ったのでした。
ここで
「圧縮上死点温度が低過ぎて困るんなら、
高過ぎて困ってる過給と組み合わせりゃ、
丁度相補、アイコでホイで具合良いじゃねぇか」
と考えついた人が出て来ます。このお方です(-人-)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%BC%E5%9D%82%E5%BC%98

兼坂式ミラーシステムに拠るアトキンソンサイクル、では長ったらしいので略してK-ミラーサイクル。その骨子は
・理想の高膨張比14
・スロットルを廃止して吸気弁閉じ時期連続可変で出力と過給圧の制御
・内部圧縮を持つ事で高効率な機械式過給機の装着
の3点です。
スロットルが無いので、実走行時間の大半を占める部分負荷域でスロットル損が消え失せ、ディーゼルと比肩する様に成る。し、簡易な機構で可変圧縮比が実現する事に成る。
高膨張比なので、ここでもディーゼルと比肩する様に成る。し、排気温も下がるから高負荷時でも燃料冷却が要らない。
可変圧縮比と高膨張比によって、高過給圧を掛けても燃料冷却無しに運転する。
アイドル回転から大気圧の2倍と言う高過給圧を常用する事で、排気量半分と言う大胆なダウンサイジングを行なう。と、ピストンとシリンダーの擦動面積という、各種摩擦損に占める割合の大きい物をガクッと減らせる。から(熱)効率が向上する、燃費も良く成るだろう。。。

という観点から各社のエンジンを見たら、未だ未だ向上代が大きい状態なのでした。

長文に成りましたが、何か有れば補足して下さいな。d(^^)