Что такое полусферический двигатель

Топливная экономичность автомобилей малого класса при эксплуатации с повышенными скоростями движения в значитель­ной степени определяется удельными показателями в зоне сред­них и высоких нагрузок. Поэтому при доводке двигателей этого класса особое внимание уделяется топливной экономичности не только на малых, но и на высоких нагрузках. Кроме того, повы­шение мощностных показателей двигателя позволяют улучшить топливную экономичность автомобиля, особенно при движении с высокими скоростями. Один из путей повышения мощностных по­казателей двигателя — применение полусферической или полисферической камеры сгорания с двухрядным расположением клапа­нов, позволяющей устанавливать клапаны большего диаметра, чем при их однорядном расположении, а также выполнение шат­ровых камер сгорания с тремя или четырьмя клапанами в каж­дом цилиндре.

Возможность увеличения размеров клапанов особенно важна для длинноходных двигателей, имеющих высокие максимальные скорости поршня, вследствие чего требуются большие проходные сечения клапана. Преимуществом сферических и полисферических камер сгорания при применении их на двигателе со степенью сжа­тия до 9 единиц, имеющем поршень с плоским или вогнутым дни­щем, является их компактность, обусловленная близким распо­ложением свечи зажигания к центру камеры. Наибольшие преи­мущества в отношении компактности и возможности предельного увеличения размеров клапанов имеют двигатели, у которых кла­паны расположены наклонно-радиально в четырех направлениях примерно под углом 90° один к другому. Однако при этом суще­ственно усложняется конструкция их привода. Так, например, на двигателе BMWпри наличии двух распределительных валов был применен двухрокерный привод каждого клапана. Поэтому для двигателей массового производства камеры сгорания с таким расположением клапанов не применяются. При высоких степенях сжатия (обычно свыше 9,5) и сравнительно большом угле накло­на оси клапанов днище поршня делают выпуклым. При этом полу­сферическая камера сгорания теряет одно из своих основных преимуществ — компактность. При увеличении выступа на днище поршня значительно ухудшается соотношение между объемом камеры сгорания и площадью ее поверхности. По этим причинам в двигателях с полусферической камерой сгорания в случае увеличения е с»8,3 до 11,3 уменьшается прирост среднего эффектив­ного давления по сравнению с камерами сгорания других типов как при плоском, так и при вогнутом днище поршня.

Полусферическая камера сгорания

Полусферическая камера сгорания
Обычно предполагается, что идеальной формой для камеры сгорания является сфера. Это предположение основывается на том факте, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности на единицу объема и, тем самым, потеря тепла из камеры сгорания через стенки камеры уменьшается до минимума.
Тем не менее, камера сгорания, верхняя поверхность которой образует полусферу в головке цилиндров, имеет несколько существенных преимуществ. Благодаря наклону клапанов под углом приблизительно 45° и их расположению с противоположных сторон относительно средней линии (рис. 11.3), диаметр клапанов может быть существенно увеличен, из-за чего достигается превосходная объемная производительность. Это преимущество настолько важно, что когда высокая выходная мощность является главным критерием, эта конструкция камеры сгорания является наилучшей, но большим ее недостатком является большой выброс NOx.

Чтобы получить высокую степень сжатия, головка поршня должна быть выпуклой, что придает камере сгорания форму кожуры от половинки апельсина, с большой площадью поверхности на единицу объема, то есть с параметрами совершенно противоположными, чем у «идеальной» сферической формы. Тем не менее, этот недостаток может оказаться менее важным по сравнению с имеющимися преимуществами.
Инерционная турбулентность может быть достигнута путем расположения впускного канала под небольшим углом по отношению к диаметру цилиндра, а компрессионная турбулентность может быть достигнута путем выбора соответствующей формы головки поршня.
Камера такой формы легко поддается станочной обработке, что обеспечивает точный контроль над степенью сжатия. Хотя свеча зажигания не может быть установлена в идеальном положении, она может быть помещена вблизи центра головки цилиндра, что дает хорошие результаты.
Наибольшим недостатком камеры сгорания такого типа является, несомненно, сложное устройство механизма привода клапанов. Наилучшим выходом является наличие двух расположенных над головкой распределительных валов, по одному над каждым рядом клапанов, что конечно довольно сложно и дорого. Альтернативными конструкциями могут быть:
1 Один расположенный над головкой цилиндров распределительный вал с коромыслами.
2 Два расположенных сбоку распределительных вала, со штоками толкателей и коромыслами.
3 Один расположенный сбоку распределительный вал, со штоками толкателей и коромыслами.
С улучшенной конструкцией, материалами и смазкой, камера сгорания полусферической формы имеет существенные преимущества, а увеличение мощности двигателя, даже для обычных «коммерческих» автомобилей, может оказаться важнее недостатков, связанных с использованием двух верхнерасположенных распределительных валов (которые использовались практически на всех двигателях гоночных автомобилей приблизительно до 1912 года).

CHRYSLER «HEMI» ЧТО ЗА ЗВЕРЬ ?

Мы часто слышим эту аббревиатуру и с ней ассоциируются большие и мощные моторы.Что же это такое? Что скрывается за этими четырьмя буквами?

HEMI является сокращением от англ. «hemispherical» (полусферический) и само изобретение напрямую связано с этим определением.Камера сгорания в головке блока цилиндра имеет именно эту форму. Впускной и выпускной клапаны расположены в другой плоскости и в отличии от стандартной головки блока не стоят рядом друг за другом. Современные двигатели заимствовали очень много технических идей, которые еще задолго до нынешнего прогресса были придуманы гениальными инженерами Chrysler. Камера сгорания огромна и как следствие, можно установить более крупные клапаны, которые обеспечивают большую эффективность в работе двигателя.

Стандартная ГБЦ ГБЦ HEMI

Но есть и другая сторона медали. ГБЦ HEMI более сложная в сравнении со стандартной. Расположение клапанов связано со сложной системой рокеров и из-за этого ГБЦ HEMI более объемные.

За всю историю фирмы Chrysler, было три поколения HEMI. Первое в начале 1950-х годов именуемое Chrysler FirePower , второе с середины 60-х, до середины 70-х, и последнее, третье с 2000 года.

Первый опыт по созданию такой камеры сгорания инженеры Chrysler применили при разработке двигателя V-16 для самолета P-47 Thunderbolt.

Присвоенное имя XP-47H имело первую букву X «experimental» (опытный образец) . В то время инженеры Chrysler казались безумными в своих проектах, стремясь «выжать» максимум из своих моторов. Это мнение далеко не голословно. Первый двигатель c полусферической камерой сгорания развивал заявленную мощность в 2500 л.с., но «безумцы» добились большего. В итоге , XP-47H развивал 3200 л.с. и скорость самолета для того времени была внушительной — 902 кмч на высоте 4500 метров. Этот показатель до сих пор является рекордным для авиа двигателей поршневого типа. Проект был закрыт после окончания Второй Мировой Войны.

После успешного проекта с самолетом Thunderbolt, было принято решение опробовать свои силы в наземной технике. Двигатель V-12 HEMI был установлен в танк Patton и развивал мощность в 810 л.с.

Используя свой опыт работы с полусферической камерой сгорания в авиационных двигателях, Chrysler решил использовать этот принцип в первом автомобильном V8 в 1951 году, развивавшим 180 л.с. (134 кВт). Это был HEMI V-8 с рабочим объемом 331 куб.дюймов (5,4 л). Начиная с 1951 года, известный автогонщик Бриггс Каннингем решил использовать HEMI, а в 1953 году Каннингем на своём С5-R занял первое место в своем классе, а автомобили его команды заняли почетное третье место в общем зачете на 24 -х часовой гонки Ле-Мана.

В 1959 Chrysler отказался от полусферической концепции и приступает к новой разработке ГБЦ для двигателей серии «B». Концептуального успеха эта серия не имела и уже в 1964 году Chrysler снова приступил к разработке HEMI. Теперь логотип HEMI стал появляться на кузовах автомобилей рядом с моделью и намекал на мощность и становился особенным для «зяряженных» автомобилей. Все двигатели тех лет имели один объем. Шокирующие 7-литровые моторы (426 куб.дюймов) стали визитной карточкой и получили прозвище «Слон», за свою мощность и внушительные размеры. В начале 60-х годов, Chrysler выставил свой двигатель HEMI 426 в класс национальной гоночной серии NASCAR. Помимо огромных успехов здесь, автомобили оснащенные этим двигателем занимают все первые три места в гонке Daytona 500.

В 1965 году Chrysler приступает к выпуску гражданских версий двигателя.В те времена,когда бутылка Coca-Cola стоила дороже галлона бензина, эти моторы не вызывали никаких вопросов. Они были мощными и прожорливыми. Для примера, двигатель уличной версии имел два карбюратора Carter AFB и обладал мощностью 425 л.с. Его называли крайне скромным…

Список моделей,где был установлен HEMI :

1965–1970 — Dodge Coronet/Plymouth Belvedere 426-S
1965–1971 — Plymouth Satellite
1966–1971 — Plymouth GTX
1966–1971 — Dodge Charger
1968 — Dodge Dart
1968 — Plymouth Barracuda
1968–1971 — Dodge Super Bee
1968–1971 — Plymouth Roadrunner
1968–1971 — Plymouth ‘Cuda
1969 — Dodge Daytona
1970 — Plymouth Super Bird
1970–1971 — Dodge Challenger

Современные двигатели HEMI уже не совсем те привычные, которые десятки лет Chrysler выпускал и завоевывал популярность. С течением времени и прогресса, двигатели обрели другую массу, они стали компактнее, появились новые системы управления и прочие «штучки» 21-го века. В двигателях начала 2000-х годов камеры сгорания имели большие размеры но расположение клапанов изменилось.Теперь оно диагональное, как у большинства современных автомобилей.

Легендарный двигатель HEMI 5.7 был выпущен после долгой инженерной переработки в начале 2002 года. Первым автомобилем, оснащенным этим двигателем стал Dodge Ram 2500. Компания Chrysler заявила что 5.7 пришел на смену двигателю Magnum 5.9 и уже в начале 2003 года этими моторами оснастили Dodge Ram 1500, а в 2005 Chrysler 300C , Dodge Magnum и Jeep Grand Cherokee.

5.7-liter HEMI Magnum V-8

5.7 HEMI,установленный в Dodge Ram имеет показатели : 345 л.с. и 508 Н.м, а для 300C и Magnum двигатели имеют 340 л.с. и 529 Н.м. Несмотря на уменьшение мощности на 5 л.с. у этих двигателей более высокий крутящий момент. Это классический 90-градусный V8.

Новое поколение двигателей получило аббревиатуру MDS (Multi-Displacement System). Это означает, что двигатель способен отключать цилиндры и оснащен системой экономии топлива.

Система MDS (Multi-Displacement System)

Список моделей,где был установлен HEMI 5.7 :

2003-05 Dodge Ram
2004-05 Dodge Durango
2005 Chrysler 300C
2005 Dodge Magnum
2006 Dodge Charger
2005 Jeep Grand Cherokee

Стоит обратить внимание на еще один современный и интересный двигатель. Это HEMI 6.1, который встал на смену двигателю V10, установленному на Dodge Ram Tough . Мощность составляет 425 л.с. при 6200 Об.мин и 569 Н.м. при 4800 Об.мин. Блок двигателя очень легкий.Каналы охлаждения увеличены.Масляное охлаждение поршней. Коленчатый вал приспособлен для «чумовых» нагрузок при использовании турбокитов. Система экономии топлива Multi-Displacement System здесь не используется.

Список моделей,где был установлен HEMI 6.1 :

2005 Chrysler 300 SRT-8
2005 Dodge Magnum SRT-8
2006 Dodge Charger SRT-8
2006 Jeep Grand Cherokee SRT-8 (415 hp/310 kW)

по материалам Chrysler Museum, сеть Интернет

Что такое полусферический двигатель

Двигатели Chrysler Hemi, более известные под торговой маркой Hemi, представляет собой серию V-образных силовых агрегатов с восьмью цилиндрами, использующих полусферическую камеру сгорания.

Полусферическая (т.е. имеющая форму шара) камера сгорания позволяет вмещать по два клапана на цилиндр под углом, лицом друг к другу. Такой тип расположения оставляет существенное пространство в камере сгорания под использование больших клапанов, которые в свою очередь способны увеличивать проходное сечение клапанной щели. Из матчасти мы знает, что увеличивая сечение клапанной щели, улучшается как продувка, так и наполнение цилиндров, давая стабильную работу двигателя на высоких оборотах. В теории эти особенности, несомненно, положительно скажутся на увеличении выходной мощности в целом, но на практике не исключены потери КПД в виде не полностью сгоревшей топливовоздушной смеси прямо на выпускных клапанах. Плюс из-за их отсутствия закалки, полусферические камеры сгорания, более чувствительны к октановому числу топлива.

История двигателя Hemi

Крайслер разрабатывал свой первый двигатель «Хеми» для истребителя-бомбардировщика Republic P-47 Thunderbolt. Двигатель V16 с незатейливым именем XIV-2220 имел мощность 2500 л.с. (1860 кВт), обходя по всем параметрам уже существующий радиальный Pratt & Whitney. Успешно закончив испытания в 1945 году, так и не пошел в серию. Тем не менее, инженеры Chrysler получили ценный научно-исследовательский опыт.

FirePower OHV V8

Chrysler применяет свой военный опыт с полусферической камерой сгорания для постройки первого силового агрегата с верхним расположением клапанов. Двигатель был выпущен в 1950 году под названием «FirePower» (в переводе с англ. «Огненная мощь»), имел полезный объем 5,4 литра на 8-и цилиндрах с V-образным расположением и был оценен в 180 л.с. ( 134 кВт).

426 HEMI

В 1964 году появляются самые узнаваемые двигатели в автомобильной истории — 7,0 литровые Hemi (426 куб. дюймов). На тот момент, являясь самыми большими и производительными силовыми агрегатами для легковых автомобилей в целом и гонок NASCAR в частности. 426-й HEMI на динамометре показывал результат в 433,5 лошадиных сил и 640 Нм крутящий момент, но в паспортных данных красовались лишь 425 сил. Занижение фактических технических характеристик было известной практикой американских автомобилестроителей, иногда «ошибки» доходили и до 100-150 л.с. в пользу владельца. Это позволяло автолюбителям существенно экономить на страховом полисе, а автогонщикам иметь небольшую «фору» перед соперниками. В конечном итоге для продажи были произведены всего 11000 таких двигателей, все обуславливалось повышенными требованиями к конструкции и размерам моторного отсека, а так же из-за относительно высокой стоимости, расход топлива тогда никто не считал.

426-й Hemi опционально ставили на Dodge Coronet (1966-1970), Dodge Charger (1966-1971), Dodge Dart (1968), Plymouth Barracuda (1968-1971), Plymouth Road Runner и .т.д.

5.7 HEMI

5,7 л Hemi был выпущен для 2003 модельного года для пикапов Dodge Ram 1500, 2500, и 3500, заменив 5,9-и литровый двигатель Magnum. Год спустя, Chrysler сделал этот блок доступным для всех моделей 2004 Dodge Ram, Dodge Durango, 2005 Chrysler 300C, Dodge Magnum R/T, 2005 Jeep Grand Cherokee, 2006 Dodge Charger R/T и 2009 Dodge Challenger R/Т.

С базовой настройкой 5,7 л Hemi выдавал 345 л.с. (257 кВт) при максимальном моменте 540 Нм. Благодаря всевозможным вариациям, производительность этого блока могла несущественно (+/- 20 л.с) колебаться в ту или иную сторону.

6.1 HEMI

Вскоре Крайслер пересматривает свой предыдущий силовой агрегат, увеличив объем камеры сгорания и уделяя особое внимание охлаждению. Литой алюминиевый впускной коллектор теперь изначально настроен для работы на высоких оборотах. А кованый коленчатый вал, облегченные поршни, и усиленные шатуны добавили новому двигателю долговечности. Область использования 6.1 HEMI ограничилась дочерним подразделением SRT для Chrysler 300C SRT-8 (2005-2010), Dodge Charger SRT-8 (2006-2010), Jeep Grand Cherokee SRT-8 (2006-2010) и Dodge Challenger SRT-8 (2008-2010).

6.4 HEMI

Chrysler с выпуском в 2005 году 6,4 литрового Hemi ставит новый рекорд среди высокопроизводительных V-8 блоков. Мощность 6.4 HEMI оценена в 532 лошадиные силы (391 кВТ) при 691 Нм крутящего момента. Его основа — железный блок цилиндров с поршнями из алюминиевого сплава. Этот двигатель стал доступен для массового производства с 2007 года под именем «392 Hemi». Аналогично своим «собратьям» 392-й Hemi подвергается для разных моделей, модификаций, а так же всевозможных «специальных версий» автомобилей определенными заводскими модернизациям и настройкам. В данный момент Chrysler LLC использует этот двигатель для своих самых производительных автомобилей — SRT8 Dodge Challenger, SRT8 Dodge Charger, Chrysler 300C и Jeep Grand Cherokee. А какой будет следующий силовой агрегат, надеюсь, вскоре увидим!

Недочеты:

— плохой экологический показатель
— чувствительность к октановому числу топлива

Преимущества:

+ приемистость во всем диапазоне оборотов
+ надежность и долговечность

Оценка статьи:

Загрузка...