Háromszelepes technológia

A háromszelepes technológia olyan hengerfej-kialakítást jelent, amely minden égéstér fölé három szelepet helyez, az esetek túlnyomó részében két szívó- és egy nagyobb kipufogószelep elrendezésben. Szándékos köztes megoldásként jelent meg a régóta bevett kétszelepes elrendezés – hengerenként egy szívó- és egy kipufogószelep – és a kifinomultabb négyszelepes kialakítás között, azzal a céllal, hogy az utóbbi légcsere-előnyének nagy részét megőrizze, annak teljes költsége és bonyolultsága nélkül.

Az elrendezés logikája abban rejlik, hogyan lélegzik a motor. A szívóütem viszonylag kis nyomáskülönbség mellett szívja be a levegőt, ezért a bőséges szívószelep-keresztmetszet jelentősen javítja a henger feltöltését, és ezzel a teljesítményt; a kipufogóütem ezzel szemben a hengerben maradt saját nyomásával nyomja ki a gázt, és kevésbé érzékeny a szelepkeresztmetszetre. A szívófeladat két kisebb szelepre osztása növeli az összes szívónyílást, javítja a levegő örvénylését és a keverékképzést, miközben egyetlen nagyméretű kipufogószelepet elegendőnek tartanak az elégett gázok kiöblítéséhez. A gyertya középre, a három szelep közé helyezése tovább javíthatja az égést.

A gyakorlati előny abban áll, hogy ez a jobb szívóoldali légcsere egyetlen vezérműtengely (SOHC) egyszerűségének megtartása mellett érhető el, hiszen a szelepek mérsékelt száma egyetlen tengellyel, himbákon keresztül még kezelhetően működtethető. Az eredmény olyan motor lett, amely érzékelhetően jobban lélegzett a kétszelepesnél, javuló középtartományi nyomatékkal és kulturáltsággal, ám elkerülte a teljes négyszelepes, kéttengelyes (DOHC) egység második vezérműtengelyét, szélesebb hengerfejét és nagyobb költségét. Több gyártó, köztük a Mercedes-Benz és a Ford, jelentős mértékben alkalmazta a háromszelepes hengerfejet a kilencvenes években és a kétezres évek elején.

Az elrendezés magában hordoz bizonyos kompromisszumokat. A két szívó- és egy kipufogószelep aszimmetriája miatt az égéstér alakja kevésbé ideális, mint a négyszelepes, tetőszerű (pent-roof) égéstér rendezett szimmetriája, a kipufogóoldali áramlás pedig nagyon magas fordulaton korláttá válhat. A független változó szelepvezérlés beépítése és a korszerű égési stratégiák kiszolgálása szintén nehézkesebb, mint egy tisztább négyszelepes elrendezésnél.

Ezért a háromszelepes technológiát leginkább átmeneti megoldásként érdemes értelmezni: korának ésszerű mérnöki kompromisszuma volt, amelyet azóta nagyrészt felváltottak. Ahogy a gyártás érett, és a kéttengelyes, négyszelepes hengerfejek ára csökkent, a négyszelepes elrendezés jobb légcseréje, szimmetriája és a kettős, független változó szelepvezérléssel való összeegyeztethetősége tette azt szinte minden korszerű benzinmotor természetes szabványává. A háromszelepes hengerfej ennek ellenére máig szemléletes példája annak, hogyan egyensúlyozza a szelepvezérlés tervezése a légáramlást, a bonyolultságot és a költséget.