- 汽車源動力:圖解汽車動力傳動系統
- 林揚
- 1662字
- 2020-06-04 12:40:31
3 HEMI發動機
HEMI發動機最基本的特征是擁有半球形燃燒室氣缸結構,近年來,克萊斯勒公司把這種發動機推向新的高度。
300C發動機缸蓋與進氣系統
克萊斯勒HEMI發動機,一個古老又年輕的名字。對字母HEMI的意義,以前有一種模糊的認識,就是代表可關閉一半氣缸,保留另一半氣缸工作,這確是當今HEMI發動機的一個顯著特征,但還不是最本質的地方,HEMI最基本的特征應該是擁有半球形燃燒室氣缸結構。
HEMI發動機最早出現在1948年,當時開發了一款用于捷豹汽車的6缸HEMI發動機,隨后在1951年,克萊斯勒汽車公司發布了132千瓦(180馬力)的V8HEMI發動機,排量5.4升(331立方英寸),因此被命名為“331 HEMI”。雖然132千瓦對于現代發動機算不得什么,可在當時,這是一個難以觸及的動力巔峰,由此開辟了HEMI的傳奇時代。
與同時代發動機相比,早期HEMI發動機的最大優勢在于燃燒室效率,使得它能產生更強大的功率。HEMI發動機的燃燒室頂部呈半球狀,火花塞通常安裝在燃燒室的頂部中央,進排氣門分列在燃燒室兩側。相對于HEMI的半球缸蓋,平頂缸蓋發動機是20世紀50年代大多數車型的首選,因為這樣的結構制造成本更低。平頂燃燒室發動機的進排氣門安排在發動機一側,由凸輪軸直接驅動而省略了挺桿和搖臂系統。
既然HEMI發動機的優勢在于熱效率,那么讓我們先看一看影響熱效率的若干因素:首先,要讓氣缸內的可燃混合氣充分燃燒,如果不能保證這一點,那么未燃氣體即變成損失掉的能量;其次高氣缸壓力可以產生更多的動能;再有要盡可能地減少進排氣時消耗的能量;以及盡量減少熱量向發動機外傳導,因為熱量是產生壓力的因素,失去熱量意味著降低峰值壓力,而HEMI發動機正是在防止散熱這一項指標上有結構性優勢。
理論上,表面積越大則散熱越快,而貼近氣缸壁的部分燃油可能會因為溫度偏低導致不能充分燃燒,進而影響燃油經濟性。對于普通平頂燃燒室發動機,其缸內表面積相對于燃燒室體積就顯得偏大,HEMI發動機在這方面有明顯改善,因而改善了絕熱和高壓的效果。另外,相對于一邊側置氣門式發動機,HEMI的兩邊分開式氣門結構有更充足的氣門空間,使得氣門尺寸可以做得更大,進排氣更加通暢,發動機的效率再一次得到挖掘。
HEMI發動機既然有眾多的優越性,那么為什么后來沒有成為汽車發動機的主流呢?因為事物總有兩面性,半球狀燃燒室結構也有它的不足,如多氣門布置就是一個難題。隨著發動機技術的發展,側置氣門結構的逐漸淡出,HEMI的優勢逐漸削弱甚至轉化成劣勢,新的每缸多氣門技術使發動機有更順暢的呼吸,而緊湊型燃燒室的興起又讓HEMI在絕熱方面的領先地位大打折扣,因為在緊湊型燃燒室內火焰傳播距離變短,因而燃燒速度加快,效率提升。
20世紀70年代后,HEMI發動機的表現已經大不如前了,新的發動機技術如多氣門結構、可變氣門升程和相位技術、稀薄燃燒和缸內直噴等讓人眼花繚亂的新鮮事物已經把曾經輝煌的HEMI徽標淹沒了。就在人們已經把HEMI逐漸遺忘時(年輕的車迷已經少有人知道HEMI的真正含義),克萊斯勒發布了全新的5.7升HEMI V8發動機。
經典的HEMI發動機
平頂燃燒室與半球燃燒室結構對比
早期的HEMI 發動機海報
新HEMI發動機除了具有半球狀燃燒室這一顯著的傳統特征外,還采用了變排量系統(MDS)和每缸雙火花塞設計。其中變排量系統能使發動機在4缸運行模式和8缸模式之間相互轉化,使得發動機能兼顧高性能和低油耗兩方面要求,對不能實現多氣門結構做了良好的補償,克萊斯勒認為MDS可以使燃油經濟性改善20%。氣缸運行模式之間的轉換是通過收縮液壓挺柱,使氣門保持關閉,從而關閉氣缸。據稱,兩種模式的轉換可在40毫秒內完成,駕駛人對動力系統的轉變可能會毫無察覺。雙火花塞成縱列布置在氣缸中央,作用是使缸內可燃混合氣燃燒更完全、速度更快,進而改善燃油經濟性和降低尾氣排放水平,而排放問題也是早期HEMI發動機受到質疑的地方。
有了上述改進和其他方面的改善,新款HEMI發動機使早期的經典得到了延續和發展。在著名的Ward十佳發動機評比中,新5.7升V8 HEMI發動機榜上有名。在美國權威汽車雜志《Motor Trend》年度車型評選中,搭載HEMI發動機的克萊斯勒300C脫穎而出,一舉摘取了北美這個全球最重要汽車市場的唯一大獎,其中,HEMI發動機對300C的獲獎起到了至關重要的作用。
5.7升V8 HEMI發動機