Półkuliste komory spalania - nie tylko Chrysler

Niestety określenia Hemi nie można używać w odniesieniu do silników innych marek - to zastrzeżona nazwa V8 Chryslera. Ta amerykańska firma, bazując na doświadczeniach z lotnictwa, wprowadziła na początku lata 50-tych nowy silnik V8. Pozornie wyglądał on jak każda inna ówczesna v-ósemka: dwa zawory na cylinder, jeden wałek rozrządu w kadłubie, długie laski popychaczy. Różnica dotyczyła kształtu komory spalania i rozmieszenia zaworów.

Jaka bryła ma najmniejszą powierzchnię przy danej objętości? Oczywiście kula. Oprócz bardzo cennej zwartości, półkuliste komory spalania miały kilka innych zalet:

• dwa zawory można było zamontować pod kątem względem siebie, to umożliwiało znaczne zwiększenie ich średnicy,
• świeca zapłonowa mogła znajdować się blisko środka komory spalania - płomień szybko wypełniał całą objętość komory spalania,
• istnieje teoria, że zawory ustawione naprzeciw (nie w jednej płaszczyźnie) siebie umożliwiają lepszą wymianę ładunku.

Cechy te pozwoliły na osiąganie wysokich mocy, nawet 431KM (425HP) w Hemi 426 produkowanym w latach 1965-1971. 426 w nazwie oznacza pojemność w calach sześciennych, w tym przypadku będzie wynosić ona niemal 7 litrów.

Lata 70-te przyniosły kryzys paliwowy i zagładę dla wielkich silników V8. Hemi nie był bez wad. By uzyskać wysoki stopień sprężania potrzebne były tłoki o wypukłych denkach. Pogarszało to zwartość komory spalania i zwiększało ilość ciepła odprowadzaną przez tłoki (większa powierzchnia denek). Dodatkowo, o ile z punktu widzenia osiągów, zawory ustawione naprzeciw siebie są dobrym rozwiązaniem, o tyle nie muszą nim być z uwagi na ochronę środowiska i zużycie paliwa. Przy takim układzie zachodzi ryzyko, ze część wpadającej mieszanki "ucieknie" przez zawór wydechowy podczas przekrycia[sup]1[/sup] zaworów.

Reaktywacja Hemi

W 2003 roku Hemi powróciło, tym razem mniejsze i znacznie mniej paliwożerne. Gdy porównać nowe Hemi 5.7 z dawnym 426, można zauważyć kilka zasadniczych różnic:

• drastycznie zredukowano kąt pomiędzy zaworami - z 58,5 do 34,5 stopnia,
• na skutek mniejszego kąta, pomimo spadku średnicy cylindrów o zaledwie 8,4mm (z 107,9 do 99,5), zawory musiały ulec znacznemu zmniejszeniu - odpowiednio: dolotowe z 57,2 do 50,8, wydechowe z 49,3 do 39,4mm,
• wykorzystano tłoki z płaskimi denkami,
• zastosowano po dwie świece na cylinder.

Współczesna komora spalania Chryslera Hemi mało już przypomina pierwowzór. Sam silnik nie bije, pod względem osiągów, pierwowzoru sprzed 40 lat, pomimo wtrysku paliwa i znaczenie doskonalszego sterowania. Cóż, ochrona środowiska[sup]2[/sup] też jest ważna...

Dodge Challanger SRT8 powracająca legenda

Inni producenci

Półkuliste komory spalania z dwoma zaworami na cylinder stosowali m.in.: Ford, Jaguar, Lotus, Porsche. Przy odrobinie dobrej woli można do nich także zaliczyć ośmiozaworową wersję Fiata Twin Cam. W tym ostatnim, podobnie jak w 5M-GE Toyoty stosowano dwa wałki rozrządu w głowicy (DOHC).

To właśnie o 5M-GE wspominałem na wstępie. Silnik ten posiadał 6 cylindrów, oczywiście 12 zaworów, pojemność 2,8 litra, a jego lata chwały to 1982-1988. Stosowano go m.in. w Toyocie Suprze drugiej generacji. Za ciekawostkę należy uznać wykorzystanie hydraulicznej kompensacji luzu zaworowego w podpórkach dźwigienek. Co zaskakujące, obecnie system ten unikany jest przez wielu producentów japońskich (Nissan, Honda), a możemy go znaleźć w silnikach europejskich: od Volkswagena po Mercedesa.

Samochody rodem z gierkowskiej dekady

Naprawdę nowoczesne "hemi"

Pólkuliste komory spalania są obecnie rzadko spotykane. Nadszedł czas dominacji czterech zaworów na cylinder i komór daszkowych, gdzie dwa zawory dolotowe leżą w jednej płaszczyźnie a wydechowe w drugiej. Za namiastkę półkolistych komór można by uznać te z głowic pięciozaworowych (3 dolotowe, 2 wylotowe). Można było je znaleźć w silnikach Audi, Ferrari czy Yamahy. Prawdopodobnie duża ilość małych kanałów w głowicy nie była optymalna dla przepływu gazów, stąd po 5V zostało tylko wspomnienie.

Widoczny powyżej rysunek przedstawia układ zaworów silnika motocykla BMW HP2 Sport.  W tym dwucylindrowym bokserze w każdej z głowić znajdują się cztery zawory. I co najważniejsze rozmieszczone są one na powierzchni zbliżonej do kulistej. Mamy tu wszystkie zalety silnika Hemi: dużą powierzchnię zaworów, dobry kształt komory spalania. Jednocześnie cztery zawory są lżejsze od dwóch, co sprzyja wysokoobrotowości silnika a świeca zapłonowa może znajdować się w samym środku komory spalania. Niestety rozwiązanie to nie rozpowszechni się. Koszt produkcji specjalnych krzywek jest na pewno astronomiczny.

1. W niemal każdym silniku przez chwilę dochodzi do przekrycia zaworów - wydechowy nie jest jeszcze całkowicie zamknięty, dolotowy już częściowo się otwiera.

2. Z premedytacją nie użyłem słowa ekologia, gdyż nie zajmuje się ona dbałością o środowisko naturalne, a badaniem powiązań między organizmami żywymi a środowiskiem abiotycznym (...).

Źródło: Offroaders.com