Технология с три клапана

Технологията с три клапана се отнася до конструкция на цилиндровата глава, която разполага три клапана над всяка горивна камера, в огромното мнозинство случаи подредени като два смукателни клапана и един по-голям изпускателен. Тя се появи като преднамерено междинно решение между отдавна утвърдената схема с два клапана — по един смукателен и един изпускателен на цилиндър — и по-усъвършенстваната схема с четири клапана, целейки да улови голяма част от ползите за дишането на втората, без цялата ѝ цена и сложност.

Логиката зад тази подредба се крие в начина, по който диша двигателят. Смукателният такт всмуква въздух при умерени разлики в налягането, така че щедрата площ на смукателните клапани носи голяма полза за пълненето на цилиндъра и съответно за мощността; изпускателният такт, обратно, изтласква газовете навън под собственото остатъчно налягане в цилиндъра и е по-малко чувствителен към площта на клапаните. Разпределянето на смукателната работа между два по-малки клапана увеличава общото смукателно отваряне и подобрява завихрянето и подготовката на сместа, докато един достатъчно голям изпускателен клапан се счита за достатъчен, за да изхвърли отработените газове. Разполагането на запалителната свещ централно между трите клапана също може да подобри горенето.

Практическото предимство е, че това подобрено смукателно дишане може да се постигне при запазване на простотата на единичен горен разпределителен вал, тъй като скромният брой клапани остава управляем за един вал чрез кобилици. Резултатът беше двигател, който диша забележимо по-добре от конструкцията с два клапана, с печалби във въртящия момент в средните обороти и в плавността, но без допълнителния разпределителен вал, по-широката глава и по-голямата цена на пълноценен агрегат с четири клапана и два вала. Редица производители, сред които Mercedes-Benz и Ford, активно използваха глави с три клапана през 90-те и в началото на 2000-те години.

Конструкцията носи присъщи компромиси. Асиметрията на два смукателни и един изпускателен клапан прави формата на горивната камера по-малко идеална от спретнатата симетрия на покривообразна глава с четири клапана, а изпускателният поток при много високи обороти може да се превърне в ограничение. Поставянето на независимо променливо отваряне и съобразяването със съвременните стратегии на горене също е по-сложно, отколкото при по-чистата схема с четири клапана.

Поради тези причини технологията с три клапана се разбира най-добре като преходно решение — разумен инженерен компромис за своята епоха, който оттогава е до голяма степен изместен. С узряването на производството и спадането на цената на главите с два горни разпределителни вала и четири клапана, по-доброто дишане, симетрията и съвместимостта с двойно независимо променливо отваряне на клапаните направиха схемата с четири клапана естественият стандарт за почти всички съвременни бензинови двигатели. Главата с три клапана въпреки това остава ясна илюстрация на това как конструкцията на клапанния механизъм балансира между въздушен поток, сложност и цена.