Cuatro válvulas por cilindro

Cuatro válvulas por cilindro es una disposición de llenado del motor en la que cada cámara de combustión cuenta con dos válvulas de admisión y dos de escape, en lugar del único par presente en los diseños más antiguos. Se ha convertido en la configuración por defecto de los motores modernos de turismos, tanto de gasolina como diésel, porque mejora de forma notable la facilidad con que el motor puede aspirar aire y expulsar los gases quemados. Es una idea engañosamente sencilla con beneficios de gran alcance para la potencia, la eficiencia y las emisiones.

El fundamento descansa en el área de las válvulas y en el flujo. La capacidad de un motor para dar potencia depende en gran medida de cuánto aire pueda mover a través del cilindro, y eso queda limitado por el área de apertura de sus válvulas. Dentro del espacio circular fijo de la parte alta del cilindro, dos válvulas más pequeñas de un mismo tipo ofrecen más área de apertura y más perímetro combinados de los que podría dar una sola válvula grande, y además pueden abrir y cerrar más rápido porque cada válvula individual es más ligera. El motor, por tanto, respira con mayor facilidad, sobre todo a altas revoluciones, donde el tiempo disponible para cada carrera de admisión es muy breve.

Una segunda ventaja estructural atañe a la bujía. Con dos válvulas de admisión y dos de escape dispuestas de forma simétrica alrededor de la cámara, la bujía puede situarse en el centro, justo encima del pistón. Un punto de encendido central implica que el frente de llama recorre una distancia más corta y uniforme hasta las paredes de la cámara, lo que produce una combustión más rápida, completa y constante. Esto mejora la eficiencia, reduce la tendencia a la detonación y rebaja las emisiones de hidrocarburos sin quemar.

El concepto de cuatro válvulas no es nuevo —apareció en motores de competición y de aviación a principios del siglo XX—, pero solo se generalizó cuando la precisión de fabricación y la popularidad de los árboles de levas en cabeza lo hicieron rentable para los coches corrientes. Combina de forma natural con la disposición de doble árbol de levas en cabeza (DOHC), en la que un árbol acciona las válvulas de admisión y otro las de escape, lo que proporciona un accionamiento limpio de las cuatro. Existen disposiciones alternativas, como los diseños de tres válvulas con dos de admisión y una de escape, y las culatas de altas prestaciones de cinco válvulas, pero cuatro válvulas ha demostrado ser el mejor equilibrio entre llenado, coste y espacio.

En la práctica, la disposición aporta beneficios tangibles al conductor: una entrega de potencia más amplia y aprovechable, un límite de giro seguro más alto, mejor consumo y un escape más limpio, todo ello con la misma cilindrada. La mayor complejidad —el doble de válvulas, muelles, asientos y componentes de accionamiento— eleva ligeramente el coste de fabricación y el número de piezas, pero la fiabilidad ha resultado excelente y la compensación se ha considerado durante mucho tiempo digna de asumirse.

Esta disposición se entiende mejor en relación con los componentes de la distribución de los que depende. Se apoya directamente en la función de las propias válvulas y del árbol de levas que las acciona, se materializa habitualmente mediante una culata DOHC y contrasta con la tecnología más simple de tres válvulas a la que en gran medida sustituyó.