При разработке двигателя особое внимание уделяется оптимальному сочетанию его рабочего объёма, мощности, крутящего момента и расхода топлива. Поскольку процесс сгорания имеет решающее значение для повышения КПД, а двигатели TSI и так уже достигают очень высокой эффективности, применение цикла Миллера обеспечивает существенное дополнительное повышение КПД.
Примером двигателей, работающих по принципу цикла Миллера являются 1.5 TSI (DACA) семейства EA211 EVO, KJ-ZEM V6 на автомобиле бизнес-класса «Mazda Xedos 9», «Subaru B5-TPH» и ряде других. Отличительной особенностью этих двигателей является очень высокая для бензиновых турбированных двигателей степень сжатия - 12,5 на 1.5 TSI и 11,65 на 2.0 TSI BZ.
Особенность цикла Миллера заключается в смещении момента открытия/закрытия клапанов: таким образом впускные клапаны (в зависимости от запрограммированных параметров) закрываются ещё задолго до достижения поршнем нижней мёртвой точки (НМТ), это позволяет создать процесс некоторого расширения топливовоздушной смеси, и к тому моменту, когда поршень достигает нижней мёртвой точки, находящаяся в цилиндре смесь несколько расширяется и от этого остывает. В свою очередь подобный процесс приводит также к снижению конечной температуры такта сжатия. Таким образом степень сжатия двигателя можно повышать и не опасаться самопроизвольного воспламенения смеси (детонации). Именно поэтому двигатели, работающие по принципу цикла Миллера, имеют столь высокую степень сжатия.
На таких двигателях в приводе впускного распределительного вала устанавливается устройство для изменения фаз газораспределения, которое может изменять момент закрытия впускных клапанов и тем самым корректировать степень расширения смеси на этапе впуска.
Двигатели, работающие по циклу Миллера в сравнении с обычными двигателями имеют ряд преимуществ.
За счёт более холодной смеси снижается конечная температура цикла сжатия, а с ней и склонность к детонации. Степень сжатия можно повысить до 12,5, что приводит к увеличению термического КПД и более эффективному сгоранию топлива.
Времени на впуск в цилиндр необходимой массы воздуха стало меньше, поэтому в режиме частичной нагрузки дроссельная заслонка открывается больше, улучшая газообмен в цилиндрах.
Благодаря более холодной смеси сокращается детонационное сгорание в режиме полной нагрузки, что позволяет двигателю работать со значением коэффициента избытка воздуха в широком диапазоне крутящего момента / нагрузки.
Правда при всех плюсах нового цикла возникают и дополнительные требования к навесному оборудованию двигателя. Так, например, из-за более раннего закрытия клапанов, короткой фазы их открытия и несколько меньшего хода впускных клапанов (меньше примерно на 1,5 мм), сокращается временя на наполнение цилиндров достаточным зарядом воздуха. Чтобы компенсировать эту недостачу, нужно поднимать давление наддува и улучшать эффективность охлаждения наддувочного воздуха. Для этого на новых двигателях применяются турбонагнетатели с повышенным избыточным давлением и более производительные интеркулеры (а на двигателе 1.5 TSI DACA и вовсе установлен турбонагнетатель с изменяемой геометрией VTG).
