Quatro Válvulas por Cilindro

Quatro válvulas por cilindro é um esquema de respiração do motor em que cada câmara de combustão é servida por duas válvulas de admissão e duas de escape, em vez do par único dos projetos mais antigos. Tornou-se o arranjo predominante nos modernos motores a gasolina e diesel dos automóveis de passageiros, porque melhora acentuadamente a facilidade com que o motor admite ar e expulsa os gases queimados. A configuração é uma ideia aparentemente simples, mas com benefícios de grande alcance para a potência, a eficiência e as emissões.

A razão de ser assenta na área das válvulas e no caudal. A capacidade de um motor para produzir potência depende fortemente da quantidade de ar que consegue movimentar através do cilindro, e isso é limitado pela área de abertura das válvulas. No espaço circular fixo no topo de um cilindro, duas válvulas mais pequenas de um dado tipo oferecem mais área de abertura e perímetro combinados do que uma única válvula grande conseguiria, e podem ainda abrir e fechar mais depressa por cada válvula ser individualmente mais leve. O motor respira assim com mais facilidade, sobretudo a altas rotações, onde o tempo disponível para cada curso de admissão é muito curto.

Uma segunda vantagem estrutural diz respeito à vela de ignição. Com duas válvulas de admissão e duas de escape dispostas simetricamente em torno da câmara, a vela pode ficar ao centro, diretamente por cima do pistão. Um ponto de ignição central significa que a frente de chama percorre uma distância mais curta e mais uniforme até às paredes da câmara, produzindo uma combustão mais rápida, mais completa e mais regular. Isto melhora a eficiência, reduz a tendência para a detonação e baixa as emissões de hidrocarbonetos não queimados.

O conceito de quatro válvulas não é novo — surgiu cedo no século XX em motores de competição e de aviação —, mas só se generalizou quando a precisão de fabrico e a popularidade das árvores de cames à cabeça o tornaram económico para os automóveis correntes. Combina-se naturalmente com o arranjo de dupla árvore de cames à cabeça (DOHC), em que uma árvore aciona as válvulas de admissão e outra as de escape, garantindo um comando limpo das quatro. Existem esquemas alternativos, incluindo os de três válvulas, com duas de admissão e uma de escape, e as culassas de alto desempenho com cinco válvulas, mas as quatro válvulas revelaram-se o melhor equilíbrio entre respiração, custo e implantação.

Na prática, o esquema traz benefícios palpáveis para o condutor: uma distribuição de potência mais ampla e útil, um limite de rotações seguro mais elevado, melhor economia de combustível e um escape mais limpo, tudo a partir da mesma cilindrada. A complexidade acrescida — o dobro das válvulas, molas, sedes e componentes de acionamento — eleva ligeiramente o custo de fabrico e o número de peças, mas a fiabilidade tem-se revelado excelente e o compromisso é há muito considerado vantajoso.

Este esquema compreende-se melhor em relação aos componentes da distribuição de que depende. Assenta diretamente na função das próprias válvulas e da árvore de cames que as aciona, concretiza-se mais frequentemente através de uma culassa DOHC e contrasta com a tecnologia mais simples de três válvulas que em grande medida veio substituir.