HEMI发动机

通俗缩写Hemi表示具有半球形燃烧室的发动机。

气缸盖中的燃烧室是半球形的，因此它们具有良好的容积表面积比，并且可以使用大阀门直径。 对于扁平活塞头，以这种方式形成的大体积燃烧室会导致现代短冲程发动机的压缩比过低，这就是 HEMI 发动机中的活塞头通常呈高拱形的原因。 为了避免与完全或部分打开的阀门发生碰撞，通常在活塞顶上铣削所谓的阀套。

半球形燃烧室与高压缩比的高圆顶活塞顶相结合，形成了新月形横截面的燃烧室，使火焰前锋难以从中央火花塞传播。 这就是为什么，例如，阿尔法罗密欧的 Hemi 赛车发动机使用了两个火花塞，可以更快地点燃混合物。 现代克莱斯勒 HEMI 发动机也有两个火花塞，以减少油耗和氮氧化物排放。

为了使进气混合气产生更好的涡流，燃烧室半球通常不会覆盖发动机缸径的整个直径，而是略小一些，从而形成一个平边。 使用适当形状的活塞头，混合物可以从该边缘挤出，然后在燃烧室中高速旋转。 结果，火焰前锋可以在点火点迅速蔓延，混合物几乎完全燃烧。 这种燃烧室形式的使用不限于双气门发动机。

双气门发动机的进气门和排气门通常在气缸盖中相互平行布置。 这提供了制造优势，因为几乎所有加工步骤（用于摇臂轴或凸轮轴轴承钻孔的气门导管和螺栓孔、气门座铣削、螺纹切削）都可以在一次操作中制造，而无需重新夹紧工件。 然而，半球形燃烧室不能以这种方式实现。

燃烧室也可以是屋顶形或楔形。 在某些发动机上，气缸盖的下侧是一个平面。 后一种结构称为 Heron 气缸盖，燃烧室是活塞顶上的一个凹槽。

半球形燃烧室具有多种优点。 这使得气体交换更容易，因为球面上的阀门以一定角度径向面对彼此。 空气–汽油混合物进入燃烧室的运动和废气的排出在更平滑的路径上进行，这也导致更好地填充气缸。 半球形燃烧室设计的另一个优点是，火焰前锋从位于中心的火花塞到燃烧室的边缘在所有方向上移动的长度相同，因此，至少在理论上，燃烧是均匀的。 然而，在实践中，这一优势几乎无法实现，因为居中布置的火花塞会过多地限制气门的可能尺寸，这就是为什么火花塞通常从侧面拧入燃烧室以支持更大的气门直径。 或者，使用两侧火花塞，如新的克莱斯勒 HEMI 发动机。 只有一个火花塞的HEMI发动机，氮氧化物值特别糟糕，这意味着许多HEMI发动机随着排放标准的出台而结束。

燃料在气缸中燃烧的完全程度对于动力发展也很重要。 燃烧室壁上的温度较低，那里的混合物只是不完全燃烧。 在这方面，半球提供了更好的空间和表面积比。 设计有挤压边的半球形燃烧室可使进气燃料-空气混合物产生良好而强烈的湍流，从而促进快速燃烧，从而提高性能。 此外，火花塞理论上可以放置在 Hemi 缸盖中的气门之间 – 这种特性只能在多气门发动机（三气门、四气门和五气门）中找到。 在实践中，通常不会实施此设计功能，因为它会过多地限制可能的阀门直径。

Hemi 原理即使在低压缩下也能实现高效率和高发动机性能。 在相同甚至更低的压缩比下，HEMI 发动机不仅仅是带有普通燃烧室的双气门发动机。

然而，气门的位置需要稍微更复杂的气门机构结构。 这也是Hemi一开始价格就比较高的原因之一。 进气门和排气门不平行，必须由摇臂或两个凸轮轴控制。 这就是为什么 HEMI 发动机通常具有与多气门发动机相似的宽气缸盖和盖子。

早在 20 年代，燃烧室的半球形与多气门设计相结合。 英国摩托车制造商 Rudge 在计划中拥有半径向（进气门平行，排气门径向）和全径向（所有阀门径向）气门布置的发动机。 Ludwig Apfelbeck 为 BMW 所做的后期设计也广为人知。 然而，与传统的多气门发动机相比，这些发动机无法取得任何决定性优势。 凭借其屋顶形燃烧室碗和中央火花塞，它们提供了 Hemi 气缸盖曾经可以单独宣称的优势。