HEMI發動機

通俗縮寫Hemi表示具有半球形燃燒室的發動機。

氣缸蓋中的燃燒室是半球形的，因此它們具有良好的容積表面積比，并且可以使用大閥門直徑。 對于扁平活塞頭，以這種方式形成的大體積燃燒室會導致現代短沖程發動機的壓縮比過低，這就是 HEMI 發動機中的活塞頭通常呈高拱形的原因。 為了避免與完全或部分打開的閥門發生碰撞，通常在活塞頂上銑削所謂的閥套。

半球形燃燒室與高壓縮比的高圓頂活塞頂相結合，形成了新月形橫截面的燃燒室，使火焰前鋒難以從中央火花塞傳播。 這就是為什么，例如，阿爾法羅密歐的 Hemi 賽車發動機使用了兩個火花塞，可以更快地點燃混合物。 現代克萊斯勒 HEMI 發動機也有兩個火花塞，以減少油耗和氮氧化物排放。

為了使進氣混合氣產生更好的渦流，燃燒室半球通常不會覆蓋發動機缸徑的整個直徑，而是略小一些，從而形成一個平邊。 使用適當形狀的活塞頭，混合物可以從該邊緣擠出，然后在燃燒室中高速旋轉。 結果，火焰前鋒可以在點火點迅速蔓延，混合物幾乎完全燃燒。 這種燃燒室形式的使用不限于雙氣門發動機。

雙氣門發動機的進氣門和排氣門通常在氣缸蓋中相互平行布置。 這提供了制造優勢，因為幾乎所有加工步驟（用于搖臂軸或凸輪軸軸承鉆孔的氣門導管和螺栓孔、氣門座銑削、螺紋切削）都可以在一次操作中制造，而無需重新夾緊工件。 然而，半球形燃燒室不能以這種方式實現。

燃燒室也可以是屋頂形或楔形。 在某些發動機上，氣缸蓋的下側是一個平面。 后一種結構稱為 Heron 氣缸蓋，燃燒室是活塞頂上的一個凹槽。

半球形燃燒室具有多種優點。 這使得氣體交換更容易，因為球面上的閥門以一定角度徑向面對彼此。 空氣-汽油混合物進入燃燒室的運動和廢氣的排出在更平滑的路徑上進行，這也導致更好地填充氣缸。 半球形燃燒室設計的另一個優點是，火焰前鋒從位于中心的火花塞到燃燒室的邊緣在所有方向上移動的長度相同，因此，至少在理論上，燃燒是均勻的。 然而，在實踐中，這一優勢幾乎無法實現，因為居中布置的火花塞會過多地限制氣門的可能尺寸，這就是為什么火花塞通常從側面擰入燃燒室以支持更大的氣門直徑。 或者，使用兩側火花塞，如新的克萊斯勒 HEMI 發動機。 只有一個火花塞的HEMI發動機，氮氧化物值特別糟糕，這意味著許多HEMI發動機隨著排放標準的出臺而結束。

燃料在氣缸中燃燒的完全程度對于動力發展也很重要。 燃燒室壁上的溫度較低，那里的混合物只是不完全燃燒。 在這方面，半球提供了更好的空間和表面積比。 設計有擠壓邊的半球形燃燒室可使進氣燃料-空氣混合物產生良好而強烈的湍流，從而促進快速燃燒，從而提高性能。 此外，火花塞理論上可以放置在 Hemi 缸蓋中的氣門之間 - 這種特性只能在多氣門發動機（三氣門、四氣門和五氣門）中找到。 在實踐中，通常不會實施此設計功能，因為它會過多地限制可能的閥門直徑。

Hemi 原理即使在低壓縮下也能實現高效率和高發動機性能。 在相同甚至更低的壓縮比下，HEMI 發動機不僅僅是帶有普通燃燒室的雙氣門發動機。

然而，氣門的位置需要稍微更復雜的氣門機構結構。 這也是Hemi一開始價格就比較高的原因之一。 進氣門和排氣門不平行，必須由搖臂或兩個凸輪軸控制。 這就是為什么 HEMI 發動機通常具有與多氣門發動機相似的寬氣缸蓋和蓋子。

早在 20 年代，燃燒室的半球形與多氣門設計相結合。 英國摩托車制造商 Rudge 在計劃中擁有半徑向（進氣門平行，排氣門徑向）和全徑向（所有閥門徑向）氣門布置的發動機。 Ludwig Apfelbeck 為 BMW 所做的后期設計也廣為人知。 然而，與傳統的多氣門發動機相比，這些發動機無法取得任何決定性優勢。 憑借其屋頂形燃燒室碗和中央火花塞，它們提供了 Hemi 氣缸蓋曾經可以單獨宣稱的優勢。