Vor- und Nachteile ] bearbeiten ]

Obwohl eine Keilkopfkonstruktion eine vereinfachte Ventilbetätigung bietet, erfolgt dies normalerweise, indem die Ventile mit paralleler Spindelachse nebeneinander in der Kammer angeordnet werden. Dies kann die Strömung des Einlasses und des Auslasses in die und aus der Kammer einschränken, indem die Durchmesser der Ventilköpfe auf insgesamt nicht mehr als die Bohrung des Zylinders in einer Anordnung mit zwei Ventilen pro Zylinder begrenzt werden. Bei einer halbkugelförmigen Kammer mit abgespreiztem Ventilschaftwinkel wird diese Begrenzung um den Winkel erhöht, sodass die Gesamtgröße des Ventildurchmessers die Bohrungsgröße innerhalb einer Überkopfventilkonfiguration überschreiten kann. Siehe IOE-Engine für eine andere Methode.

Außerdem bewirkt der gespreizte Ventilwinkel, dass die Ventilsitzfläche gekippt wird, was einen geraden Strömungsweg für den Einlass und den Auslass zu / von der Öffnung ergibt, die den Zylinderkopf verlässt. Ingenieure haben erfahren, dass eine Vergrößerung des Ventils mit gerader Öffnung zwar für die Erhöhung der maximalen Leistung bei hohen Drehzahlen vorteilhaft ist, die Einlassströmungsgeschwindigkeit jedoch verlangsamt und nicht das beste Verbrennungsereignis für Emissionen, Wirkungsgrad oder Leistung im normalen Drehzahlbereich liefert.
Gewöhnlich werden gewölbte Kolben verwendet, um ein höheres mechanisches Kompressionsverhältnis aufrechtzuerhalten, das dazu neigt, die Flammenausbreitungsstrecke zu vergrößern, was auch für eine effiziente Verbrennung nachteilig ist, sofern nicht die Anzahl der Zündkerzen pro Zylinder erhöht wird.

Die Flammentemperaturen sind sehr hoch und führen zu einer übermäßigen NOx-Emission, die eine Abgasrückführung und andere emissionsmindernde Maßnahmen erfordern kann, um den modernen Standards zu entsprechen. Dies ist einer der Hauptgründe für den Rückgang der Popularität.

Weitere Nachteile der halbkugelförmigen Kammer sind erhöhte Produktionskosten und ein hohes relatives Gewicht (25% schwerer als ein vergleichbarer Keilkopf nach Angaben der Chrysler-Ingenieure ^[6]). Diese haben den Hemikopf in der Neuzeit in Ungnade gefallen.

SOHC Cutaway mit Querstromausführung, Halbkugelform der Kammer, Mittelstellung der obenliegenden Nocke, mit flankierenden Stützen für die Kipphebelwellen.

Der Hemi-Motor benötigt Teile mit höherer Komplexität und Stückzahl. Obere Fotos des Doppelwippensystems für ein Paar Hemi-Köpfe und sein komplexes Kolbengießen . Niedrigere Fotos vergleichbarer Teile für ein Paar Wedge Heads.

Ein wesentlicher Nachteil des Hemi-Designs ist hier zu erkennen – Großkopfgussteile relativ auf die Gesamtmotorgröße Die für den Querstromkopf erforderlichen abgespreizten Ventile erfordern ein breiteres Gussteil, das große Motorschächte erfordert. Ingenieure sind bestrebt, die Größe von Fahrzeugen und Motoren zu verringern und zu verkleinern das macht sie.

Alfa Romeo [ ed it ]

Alfa Romeo hat im Laufe der Jahre viele erfolgreiche Hemikopfmotoren hergestellt. Eines ihrer beliebtesten Beispiele ist Giuseppe Bussos originaler 2,5-Liter-V6, der von einigen als einer der besten und markantesten klingenden Serienmotoren aller Zeiten (auch in seiner letztgenannten 24-V-Form) bezeichnet wurde. ^[7] Ein Teil von Dieses Lob ist wahrscheinlich, weil die halbkugelförmigen Köpfe des originalen 2-Ventil-Motors eine fast gerade Auspufföffnung zuließen, was zu einem weniger verdünnten oder trüben Motorgeräusch führte, wodurch Alfa Romeo leisere Serienauspuffanlagen verwenden konnte, ohne viel von ihren markanten und geliebten zu verlieren rennerzogene Motorengeräusche.

Aston Martin

Aston Martins berühmter DOHC (4 Cams) V8 verwendete in den späten 1960ern bis in die späten 1980er Jahre eine halbkugelförmige Kammer. Jeder Nocken steuerte einen Ventilsatz, entweder eine Reihe von Einlassventilen oder eine Reihe von Auslassventilen. Der Aston Martin V8 5.3 L (5340 ccm / 325 in ³ ) leistete 315 PS (235 kW).

Chrysler

Der vielleicht bekannteste Befürworter des halbkugelförmigen Kammerdesigns ist die Chrysler Corporation. Chrysler wurde in erster Linie dadurch identifiziert, dass der Name "Hemi" mit einem Warenzeichen versehen und ab den 1960er Jahren in ihren Werbekampagnen umfassend verwendet wurde. Chrysler hat drei Generationen solcher Motoren hergestellt: die erste (die Chrysler FirePower-Engine) in den 1950er-Jahren, die zweite (die 426 Hemi), die 1964 für NASCAR entwickelt und Anfang der 1970er-Jahre hergestellt wurde, und schließlich die "neue HEMI" in der Anfang der 2000er Jahre. Gegenwärtig produziert Chrysler 4 Varianten des Hemi-Motors: einen 5,7-Liter-Motor, der je nach Konfiguration zwischen 360 und 395 PS und ein Drehmoment von 529 bis 552 Nm (390 bis 407 lb * ft) liefert, einen 6,4-Liter-Motor (ebenfalls bekannt) als der 392 Kubikzoll (392 Kubikzoll), der 485 PS und 475 lb⋅ft (644 N⋅m) Drehmoment ergibt, ein (anderes) 6,4 l, das 410 PS und 425 lb⋅ft (576 N⋅m) Drehmoment ergibt, und a Der Kompressor mit 6,2 l (allgemein als Hellcat bekannt) leistet 707 PS und verfügt über ein Drehmoment von 650 lb⋅ft (881 N⋅m).

Chrysler brachte in Australien auch einen Hemi 6 mit einer nicht voll halbkugelförmigen Kammer auf den Markt, aber der 4,3-l-Motor mit 265 Kubikzoll leistete 302 PS (225 kW). Sie kamen als 215 120 PS 245 160 PS 265 (std) 203 PS heraus.

Ford [ edit ]

Ardun-Köpfe für den Ford-Flachkopf waren möglicherweise der erste Einsatz eines halbkugelförmigen Kopfes auf einem leicht erhältlichen amerikanischen V8. ^[8] Erstmals 1947 als angeboten Diese Nachrüstköpfe bauten den Ford-Flachkopf auf Überkopfventile um, die in einer halbkugelförmigen Kammer betrieben wurden. Zora Ar kus- Dun tov, der später für GM arbeitete und maßgeblich zur Entwicklung der Chevrolet Corvette beitrug, und sein Bruder Yura waren die "AR". "DUN" von "Ardun."

Ford produzierte Mitte der 1960er Jahre einen Motor mit zwei obenliegenden Nocken (eine Nocke pro Kopf) und halbkugelförmigen Kammern. Der Motor, der 425 Kubikzoll verdrängte und zur FE-Familie der Ford-Motoren gehörte, war als "427 SOHC" bekannt. es war auch bekannt als Cammer . Es handelte sich im Grunde genommen um eine Reihe von SOHC-Halbköpfen, die am FE-Motorblock von Ford befestigt waren. Der Motor von 1964 wurde in 90 Tagen intensiver Ingenieursarbeit ^[9] für den Einsatz im Rennsport entwickelt. Der 427 SOHC verwendete den leicht modifizierten Seitenölmotorblock, um unter anderem das Fehlen der blockinternen Nocke zu beheben. ^[9] Aufgrund ihrer Leistung und der Tatsache, dass Chrysler Bill France gezeigt hatte, dass sich ein DOHC 426 Hemi in der Nähe befand Die Arbeiten, wurde es von NASCAR-Rennen verboten, obwohl in bestimmten Drag-Racing-Klassen erlaubt. Nach dem NASCAR-Verbot produzierte Ford das SOHC weiter und verkaufte es über den Ladentisch an Rennfahrer und andere ^[10] die es verwendeten, um viele A / FX-Mustangs mit geändertem Radstand und aufgeladene Top Fuel-Dragster anzutreiben. Connie Kalitta, Pete Robinson und "Snake" Prudhomme setzten den Motor in ihren Top Fuel-Rennfahrern ein. 1967 gewann Connie Kalittas SOHC-angetriebener "Bounty Hunter" bei den Wintertreffen von AHRA, NHRA und NASCAR die Auszeichnung "Top Fuel" und wurde der einzige "Triple Crown" -Sieger in der Geschichte des Drag Racing. ^[11] Die Tagesergebnisse des Dynamometers zeigten, dass der SOHC Hemi produzierte Fast 700 PS (522 kW) in Kistenform (100 PS pro Liter). ^[12] Aufgrund der oben liegenden Nocken war die Drehzahl nicht so begrenzt wie bei der Chrysler Hemis mit ihren Stößeln und schweren und komplexen Ventiltrieben. ^[13]

Spätere Ford-Motorkonstruktionen mit halbkugelförmigen Kammern umfassten das Calliope das zwei übereinander angeordnete In-Block-Nocken verwendete, um 3 Ventile pro halbkugelförmiger Kammer anzutreiben. ^[14] Die Stößelstangen, die die Ventile von der oberen Nockenwelle aus betätigten, waren fast horizontal. 1968 brachte Ford eine völlig neue Motorenfamilie heraus, die 385-Serie . Die Köpfe dieses Motors verwendeten eine modifizierte Form der halbkugelförmigen Kammer namens Semi-Hemi . ^[15]

In den 1970er Jahren entwarf und produzierte Ford einen Motor mit kleinen Blöcken und halbkugelförmigen Köpfen um die wachsenden Bedenken hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs auszuräumen. Leider konnten die Emissionen des Hemis selbst mit einem der Zeit vorausgehenden Direkteinspritzsystem, das eine Schichtladekammer speist, nicht sauber genug gemacht werden, um die Vorschriften einzuhalten. Dies plus die Kosten der Ventilbetätigungssysteme, zusammen mit den Kosten der Hochdruckpumpe, die zum Fördern von Kraftstoff direkt in die Kammer benötigt wird, sowie des Gilmer-Riemenantriebssystems, das zum Antreiben der Pumpe benötigt wird, machten eine Weiterentwicklung zu dieser Zeit sinnlos. Die meisten 4-Zylinder-Fords der 1980er Jahre verwendeten den Ford CVH-Motor, CVH bedeutet "Compound Valve, Hemispherical (Head)".

Jaguar-Reihen-6-Zylinder-Halbköpfe

Lotus "Big Valve" -Kopf mit halbkugelförmigen Kammern

Jaguar

Jaguar verwendete dieses Kopfdesign von Anfang an 1949 mit den legendären XK-Motoren, die Autos vom Le Mans-Sieger D-Type bis zum XJ6 antreiben. ^[18]

Lancia

Der Lancia V4-Motor und Lancia Der V6-Motor verwendete beide halbkugelförmige Brennräume.

Lotus [ bearbeiten ]

Lotus hat in einigen Motoren halbkugelförmige Kammern verwendet (siehe Foto rechts). Die relativ großen Ventile, die in einer solchen Kammer möglich waren, ermöglichten es, große Mengen an Luft-Kraftstoff-Gemisch schnell in die Kammer einzutreten und daraus auszutreten; nicht immer vollständig verbrannt.

Mercedes Benz [ bearbeiten ]

Hemisphärische Kammern waren ein Merkmal des 1980 eingeführten M102-Motors, das zusammen mit dem Crossflow-Head-Design eine höhere Effizienz gegenüber dem M115-Motor bewirkte, den er ersetzte. ^[19]

MG [ bearbeiten ]

Das MG-Werk in Abingdon-On-Thames produzierte eine Twin-Cam-Variante der Schubstange MGA 1600 MkI MG MGA-Linie von 1958 bis 1960. Das Original Der Gusseisenblock mit einer Schubstange von 1588 cm³ wurde mit einem Aluminiumguss-Doppelnockenzylinderkopf bekrönt, der je ein Einlass- und ein Auslassventil pro Zylinder enthielt. Diese Konfiguration ermöglichte eine Querstrom- "Halbkopf" -Zirkulation innerhalb der Brennkammer, die eine verbesserte Atmung (volumetrische Effizienz) sowie die Verwendung vergrößerter Ventile und gewölbter Kolben ermöglichte. Frühe Versionen erwiesen sich auf der Straße und im Wettbewerb aufgrund von Vorentflammung (Detonation) und Ölverlust als zerbrechlich, was zu einer Verringerung des Verdichtungsverhältnisses von 9,1 führte. bis 8.3 mit überarbeiteten Kolben. Es war ein erfolgreiches Update, aber die Verkäufe gingen so schnell zurück, dass das Unternehmen die Produktion von Twin Cam einstellte und das passende Chassis für einige MGAs mit Schubstangenmotoren verwendete, die als MGA 1600 MkI- und MkII DeLuxe-Modelle bekannt sind.

Mitsubishi

Mitsubishi produzierte mehrere Hemi-Motoren, darunter die Einheiten "Orion", "Astron" und "Saturn".

Porsche [ bearbeiten ]

Porsche 6-Zylinder-Boxermotorköpfe mit Halbkammern

Porsche hat in großem Umfang Halbkopfmotoren eingesetzt, darunter die luftgekühlten 6 Motoren in Porsche 911-Modellen von 1963 bis 1999. Die 2,7-Liter-Version von 1973 leistete 56 PS pro Liter Hubraum mit Saugmotor. ^[20]

Toyota

Toyota Motor Corporation's Die V-Motorenfamilie war eine in Längsrichtung montierte V8-Motorenkonstruktion. Sie wurden von den 1960er bis in die 1990er Jahre eingesetzt. Der Motor der V-Familie wurde im prestigeträchtigen Toyota Century eingesetzt. Toyota hatte mit Yamaha zusammengearbeitet, um den ersten japanischen Blockmotor aus Aluminiumlegierung zu produzieren. Die V-Familie wird oft als Toyota HEMI bezeichnet, da der Motor ein ähnliches Zylinderkopfdesign aufweist wie der Chrysler Hemi, auch wenn der größte Teil des Motorkonzepts völlig anders ist.

Der V 2.6L-Motor wurde erstmals von 1964 bis 1967 im Crown Eight als Teil der zweiten Generation der Crown-Baureihe eingesetzt. Danach wurde der Crown Eight durch den gehobenen Toyota Century ersetzt.

Die 3-V-, 4-V- und 5-V-Motoren wurden im Toyota Century bis 1997 verwendet, als er komplett überarbeitet wurde und den 5,0-l-1-GZ-FE-V12 erhielt.
Die Motoren der V-Serie, wie mehrere Motoren der Toyota Motor Corporation (z. B. 2T-C, 2M, 4M usw.) zu dieser Zeit, hatten eine halbkugelförmige Brennkammer. Die Zündkerzen befanden sich oben in der Brennkammer.

Designentwicklung bei modernen Motoren

Moderne (2007) nicht-Hemi-aktive Brennkammer

Chrysler "Hemi" Brennkammer in der aktuellen Produktion

In der In der modernen Emissions-Ära hat die Hemikammer begonnen, von der ständigen Entwicklung abzuweichen. Die halbkugelförmige Brennkammer ist die einfachste und am einfachsten zu verstehende Konstruktion. Als solches dient es seit mehr als einem Jahrhundert als Grundkonstruktion für Verbrennungsmotoren, aus der alle anderen Verbesserungen und technischen Entwicklungen hervorgehen. Während sich die Technik für neue Motoren verbessert und weiterentwickelt hat, hat sich die eigentliche halbkugelförmige Kammer in ein ausgefeilteres und komplexeres Design verwandelt, mit dem mehr Leistung bei geringeren Emissionen aus einem bestimmten Verbrennungsereignis gewonnen werden soll.

Viele der heutigen Motoren verwenden aktive Brennkammern, die so konstruiert sind, dass sie das Kraftstoff / Luft-Gemisch in der Kammer für ein möglichst effizientes Verbrennungsereignis verwirbeln. ^[21] Diese aktiven Kammern sehen normalerweise aus wie Kidneybohnen oder zwei verschmolzene kleine "Hemis". Bereiche, die von flachen Abschreckbereichen über den Kolben umgeben sind. ^[22] Ende der 1970er Jahre wurde in den USA die Entwicklung von Motoren mit echten halbkugelförmigen Kammern eingestellt (Fortsetzung in Italien, zum Beispiel auf Alfa Romeos). es wurde allmählich durch neuere emissionsfreundliche Motorkonstruktionen verdrängt. Heutzutage ist "Hemi" eher ein Markenzeichen als eine Beschreibung einer Brennkammer.

Referenzen [ Bearbeiten ]