Die Abkürzung Hemi (hemispherically-shaped combustion chambers) bezeichnet einen Motor mit halbkugelförmigen (hemisphärischen) Brennräumen (Hemi-Motor). Die Halbkugel wird ausschließlich durch die Mulde im Zylinderkopf geformt, der Kolben bleibt unangetastet. Die Anwendung ist zwar auf Zweiventilmotoren begrenzt, war aber zu ihrer Zeit ein großer Sprung in der Motorentechnik.
Die Ventile von Zweiventilmotoren sind zumeist senkrecht stehend angeordnet. Das bietet fertigungstechnische Vorteile, weil beide Bohrungen in einem Arbeitsgang gesetzt werden können. Werden die Ventile durch eine obenliegende Nockenwelle direkt betätigt, ist es aus Platzgründen auch gar nicht möglich, die Ventile schräg anzuordnen. Es gibt sogar eine ganze Reihe von Motoren vor allem älterer Bauart, deren Zylinderkopf an der Unterseite nur eine plangeschliffene Fläche aufweist. Dadurch ergibt sich letztendlich ein zylinderförmiger Brennraum.
Der halbkugelförmige Brennraum bietet hier an mehreren Stellen Vorteile. Zum einen wird der Gaswechsel erleichtert, weil sich die Ventile an der Kugelfläche radial, schräg gegenüber stehen. Die Bewegung des Gas/Benzin-Gemisches in den Brennraum und der Abgase findet auf einer flüssigeren Bahn statt, was sich auch in einer besseren Füllung des Zylinders äußert.
Wichtig für die Leistungsentfaltung ist außerdem, wie vollständig der Kraftstoff im Zylinder verbrannt wird. An der Brennraumwand herrschen niedrigere Temperaturen und dort befindliches Gemisch wird nur unvollständig umgesetzt. Die Halbkugel bietet in dieser Hinsicht das optimale Verhältnis von Raum und Oberfläche. Außerdem kann im Hemi-Kopf die Zündkerze zwischen den Ventilen angebracht werden, eine Eigenschaft, die sonst nur Mehrventilmotoren (Drei-, Vier- und Fünfventiler) aufweisen. Dies sorgt für einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Motorleistung bereits bei niedrigerer Verdichtung. Bei gleicher oder sogar niedrigerer Verdichtung leistet ein Hemi-Motor mehr als ein Zweiventilmotor mit normalen Brennräumen.
Die Position der Ventile bedeutet jedoch auch, dass der Ventiltrieb sehr aufwändig gestaltet ist: Mit ein Grund für den bereits zu seinen Anfangszeiten vergleichbar hohen Preis des Hemi. Ein- und Auslassventile liegen nicht auf einer Achse und müssen von Kipphebeln angesteuert werden. Deshalb weisen Hemi-Motoren einen ähnlich breiten Zylinderkopf auf wie Mehrventilmotoren. Es wurde später versucht, das Hemi-Design mit vier Ventilen zu kombinieren. Ludwig Apfelbeck baute den Einzylinder-Radialkopf für die BMW-Motorenentwicklung. Im Vergleich mit konventionellen Mehrventilmotoren konnte er aber keine entscheidenden Vorteile mehr erzielen. Diese bieten mit ihrer dachförmigen Brennraummulde und der zentralen Zündkerze genau die Vorteile, die der Hemi-Kopf einst allein für sich beanspruchen konnte.
Schön beschrieben, so sollten es Laien auch verstehen was gemeint ist.
Was ich noch hinzufügen möchte ist, dass das „Gerücht“, oder eben „Annahme“ dass es zwingend mehr als nur 2 Ventile für einen modernen/zukunftsweisenden Motor benötige definitiv so nicht ganz der Wahrheit entspricht. Die Brennraumgestaltung ist essentielst wichtig, und das optimum eines HEMIsphärischen Brennraumes ist klar gegeben, aber auch von Motorkonzeption abhängig.
Jedoch, sofern 2 Ventile verwendet, ist der HEMIsphärische Brennraum das optimum. Und tatsächlich wäre es nicht unbedingt von Vorteil, dem mehr Ventile hinzuzufügen. Man hat den Vorteil von zB. 4 Ventilen nur dann, wenn man einen Motor auf höhere Drehzahlen auslegt. Ganz wichtig wiederum ist, dass die Größe der jeweiligen Ventile, speziell beim 2 Ventiler richtig gewählt, und definitiv nicht zu klein bemessen ist. Und genau HIER kommen wir zum entscheidenden wirklichen Punkt, wesshalb es nicht unbedingt ein 4 Ventiler sein muss, sondern eben 2 Ventile, die entsp. größe aufweisen das selbe erreichen können wie ein 4V. Die meisten 2-Ventiler Motoren weisen allerdings exakt diesen Nachteil auf, dass die 2 Ventile einach zu klein sind, um hier entsprechend mithalten zu können, oder das eig. Optimum zu erreichen. Gutes Bsp. ist hierfür die Motorenserie von Mercedes Benz im W201 (190 1.8/2.0E) wo die Ventile einfach zu klein sind, und die ausreichende Brennraumfüllung bei steigender Drehzahl noch erfüllen zu können. Genau hier ist es fast zwingend nötig, ein 4V Kopf zu bauen, da hierbei die kleineren Ventile letztendlich wieder eine insgesamt größere Füllmenge bei steigender Drehzahl gewährleisten können, da sie insgesamt „größer“ sind im anbetracht der insgesamten Größe über jeweils 2 Ventile der 4. als mit 2 Ventilen möglich. Da die 2 Ventile bei den meisten Motoren aufgrund des meist zu geringen Kolben/ZylinderDURCHMESSERS nicht so groß wie nötig gewählt werden können. Denn, die meisten Motoren sind leider nicht ausgewogen, oder kurzhubig, sondern eher langhubig ausgelegt sind bei steigender Hubraumgröße; da meist die Blöcke des 1.6L auch für den 2L verwendet werden und einfach hauptsächl. einen größeren Hub aufweisen um auf 2.0 Liter zu kommen. Dabei wird ein Motor natürlich immer langhubiger. Die schrecklichsten darunte sind zB. die ganzen VR6 Motoren der VAG Gruppe. Extrem langhubig, sehr kleiner Kolbendurchmesser. Folg. können hier über 2 Ventile auch gar nicht die entspr. großen Ventile verwendet werden, um bei steigender Drehzahl überhaupt noch die nötige Füllmenge herüberzubrigen. Würde man allerdings bei einem mittel- kurzhubigen Motor den Hubraum eben durch die größeren Kolben/Zylinderdurchmesser erreichen, wie´s sich eigentlich auch im optimalen Falle gehören würde, wie wir zB. bei den Alfa Romeo ARESE/BUSSO V6 Motoren vorfinden, würde es auch mit 2 Ventilen möglich, eine ausreichende Zylinderfüllung bei steigender Drehzahl zu gewährleisten. Die Alfa ARESE V6 sind aber von 2 auf 4 Ventile gegangen, da mit diesen zB. bei 3 Liter Großen exemplaren durch die gehörteten Stahl-Zylinderlaufbuchsen, nass umspült im Aluminiumblock weit höhere Drehzahlen möglich sind als ab Werk, wo beim 24V der „rote Bereich“ erst bei 7.200-7.500 RPM beginnt. Durch diesen Aufbau ist nicht nur ein extrem standfester Motor bei sehr hohen Drehzahlen möglich, ausserdem ein modularer Wechsel von Zylinderlaufbuchsen und Kolben, dh. im grunde ewige Lebensdauer, er ist leider auch teuer in der Herstellung, aber wie gesagt; DAS OPTIMUM. Und weil diese Motoren dadurch sogar mit herkömmlichen 10W40 zu nutzen, statt wie die meisten in dieser Drehzahl/Liga befindlichen 10W60 verwenden MÜSSEN. Denn die KOLBENGESCHWINDIGKEITEN sind bei diesen Mittel-Kurzhubigen Motoren auch deutlich geringer bei gleicher Drehzahl. Und da diese sogar weit über die serienmäßigen 7.300 RPM ab können, machte man ohnehin gleich 4 Ventiler Köpfe. Aber im grunde genommen wäre es bei diesen Zyl./Kolbendurchmessern durchaus mögl. mit 2 Ventilen bis zu 6.500-7.000 RPM entsprechend ausreichende Füllmengen zu gewährleisten.
Jetzt sehen wir bei den Chrysler/Dodge HEMI 5.7L aber ohnehin einen Motor, der diese Drehzahlen auh gar nicht nötig hat bzw. genug Hubraum, um die Limits nicht unbedingt so ausloten zu müssen aus dem Hubraum. Nichts desto trotz, ist es hier mit 2 Ventilen, auch eben aufgrund der Brennraumgestaltung mögl. die 2 Ventile soweit groß genug zu haben, um bis 6.000 RPM auf jeden Fall immer ausreichende Füllmengen zu gewährleisten. Kurz gesagt, wesshalb bei solchen Motoren 4 Ventile pro Zylinder?! Es wäre nur auf kosten von innerer Reibung durch mehr Teile, Herstellungskosten, Reperaturfreundlichkeit und teilweise auch Lebensdauer. Im Grunde genommen sieht man hier wie man Motorenbau mit 2 Ventilen optimal einsetzt. Und desshalb ist es definitiv eine fehlannahme, oder „Marketinglügen“, dass diese Motoren 4 Ventile und DOHC Bauweise benötigen würden. Im Gegenteil, die Nockenwelle im Block, gepaart mit dieser raffinesse, und der 2V Bauweise ist Beispielhaft! Davon könnten sich auch Europäische Hersteller eine Scheibe Abschneiden wie man einen V8 Motor in dieser Hubraumklasse so baut, dass er einfach auch zudem kostengünstig ist in Herstellung, und somit ein viel größeren Kundenkreis ansprechen kann. Das verdient meiner Meinung nac Respekt, und wie weit man es treiben kann auf dieser Basis sehen wir ja bei Hellcat/Demon usw. Da kommt die Wahrheit nämlcih an´s Tageslicht, dass es in diesem Ensatzbereich weder zwingend 4V, noch DOHC Aufbau benötigt, wie gesagt, im Gegenteil. Es hat vorallem für den Endverbraucher Vorteile, die sich in Kosten und Reperaturfreundlichkeit wiederspiegeln. Allerdings ist nichts perfekt, und man kann sagen, dass solche Motoren, speziell 8 Zylinder die die optimale Bauform aufweisen heutzutage im Grunde genommen ewig halten könnten. Ohne Mehrkosten in der Herstellung..Aber das ist nicht gewünscht, vorallem derzeit nicht, wo man versucht das völlig überholte E-Auto und sondergleichen zu pushen, wo das Automobil zum zwangsläufigen EINWEGPRODUKT, dass ausserdem nur für die oberschicht so bezahlbar bleiben würde verkommt. Im Grunde ist dies der „Trend der Zeit“, die sich in sich selbst als LUG&TRUG entlarvt, da man Physikalische Grundgesetze nicht bescheissen kann, ledigtlich den Endverbraucher 😉