3 HEMI发动机
HEMI发动机最基本的特征是拥有半球形燃烧室气缸结构,近年来,克莱斯勒公司把这种发动机推向新的高度。
300C发动机缸盖与进气系统
克莱斯勒HEMI发动机,一个古老又年轻的名字。对字母HEMI的意义,以前有一种模糊的认识,就是代表可关闭一半气缸,保留另一半气缸工作,这确是当今HEMI发动机的一个显著特征,但还不是最本质的地方,HEMI最基本的特征应该是拥有半球形燃烧室气缸结构。
HEMI发动机最早出现在1948年,当时开发了一款用于捷豹汽车的6缸HEMI发动机,随后在1951年,克莱斯勒汽车公司发布了132千瓦(180马力)的V8HEMI发动机,排量5.4升(331立方英寸),因此被命名为“331 HEMI”。虽然132千瓦对于现代发动机算不得什么,可在当时,这是一个难以触及的动力巅峰,由此开辟了HEMI的传奇时代。
与同时代发动机相比,早期HEMI发动机的最大优势在于燃烧室效率,使得它能产生更强大的功率。HEMI发动机的燃烧室顶部呈半球状,火花塞通常安装在燃烧室的顶部中央,进排气门分列在燃烧室两侧。相对于HEMI的半球缸盖,平顶缸盖发动机是20世纪50年代大多数车型的首选,因为这样的结构制造成本更低。平顶燃烧室发动机的进排气门安排在发动机一侧,由凸轮轴直接驱动而省略了挺杆和摇臂系统。
既然HEMI发动机的优势在于热效率,那么让我们先看一看影响热效率的若干因素:首先,要让气缸内的可燃混合气充分燃烧,如果不能保证这一点,那么未燃气体即变成损失掉的能量;其次高气缸压力可以产生更多的动能;再有要尽可能地减少进排气时消耗的能量;以及尽量减少热量向发动机外传导,因为热量是产生压力的因素,失去热量意味着降低峰值压力,而HEMI发动机正是在防止散热这一项指标上有结构性优势。
理论上,表面积越大则散热越快,而贴近气缸壁的部分燃油可能会因为温度偏低导致不能充分燃烧,进而影响燃油经济性。对于普通平顶燃烧室发动机,其缸内表面积相对于燃烧室体积就显得偏大,HEMI发动机在这方面有明显改善,因而改善了绝热和高压的效果。另外,相对于一边侧置气门式发动机,HEMI的两边分开式气门结构有更充足的气门空间,使得气门尺寸可以做得更大,进排气更加通畅,发动机的效率再一次得到挖掘。
HEMI发动机既然有众多的优越性,那么为什么后来没有成为汽车发动机的主流呢?因为事物总有两面性,半球状燃烧室结构也有它的不足,如多气门布置就是一个难题。随着发动机技术的发展,侧置气门结构的逐渐淡出,HEMI的优势逐渐削弱甚至转化成劣势,新的每缸多气门技术使发动机有更顺畅的呼吸,而紧凑型燃烧室的兴起又让HEMI在绝热方面的领先地位大打折扣,因为在紧凑型燃烧室内火焰传播距离变短,因而燃烧速度加快,效率提升。
20世纪70年代后,HEMI发动机的表现已经大不如前了,新的发动机技术如多气门结构、可变气门升程和相位技术、稀薄燃烧和缸内直喷等让人眼花缭乱的新鲜事物已经把曾经辉煌的HEMI徽标淹没了。就在人们已经把HEMI逐渐遗忘时(年轻的车迷已经少有人知道HEMI的真正含义),克莱斯勒发布了全新的5.7升HEMI V8发动机。
经典的HEMI发动机
平顶燃烧室与半球燃烧室结构对比
早期的HEMI 发动机海报
新HEMI发动机除了具有半球状燃烧室这一显著的传统特征外,还采用了变排量系统(MDS)和每缸双火花塞设计。其中变排量系统能使发动机在4缸运行模式和8缸模式之间相互转化,使得发动机能兼顾高性能和低油耗两方面要求,对不能实现多气门结构做了良好的补偿,克莱斯勒认为MDS可以使燃油经济性改善20%。气缸运行模式之间的转换是通过收缩液压挺柱,使气门保持关闭,从而关闭气缸。据称,两种模式的转换可在40毫秒内完成,驾驶人对动力系统的转变可能会毫无察觉。双火花塞成纵列布置在气缸中央,作用是使缸内可燃混合气燃烧更完全、速度更快,进而改善燃油经济性和降低尾气排放水平,而排放问题也是早期HEMI发动机受到质疑的地方。
有了上述改进和其他方面的改善,新款HEMI发动机使早期的经典得到了延续和发展。在著名的Ward十佳发动机评比中,新5.7升V8 HEMI发动机榜上有名。在美国权威汽车杂志《Motor Trend》年度车型评选中,搭载HEMI发动机的克莱斯勒300C脱颖而出,一举摘取了北美这个全球最重要汽车市场的唯一大奖,其中,HEMI发动机对300C的获奖起到了至关重要的作用。
5.7升V8 HEMI发动机