Tecnologia de três válvulas

A tecnologia de três válvulas designa uma conceção de cabeça de cilindros que coloca três válvulas sobre cada câmara de combustão, na grande maioria dos casos dispostas como duas válvulas de admissão e uma única válvula de escape, de maior dimensão. Surgiu como um meio-termo deliberado entre a tradicional disposição de duas válvulas, com uma de admissão e uma de escape por cilindro, e a mais sofisticada solução de quatro válvulas, procurando captar grande parte do benefício de respiração desta última sem todo o seu custo e complexidade.

O raciocínio por detrás desta disposição assenta na forma como o motor respira. O tempo de admissão aspira o ar com diferenças de pressão modestas, pelo que uma área generosa de válvula de admissão traz grandes dividendos no enchimento do cilindro e, logo, na potência; já o tempo de escape expulsa os gases sob a pressão residual do próprio cilindro, sendo menos sensível à área de válvula. Repartir a função de admissão por duas válvulas mais pequenas aumenta a abertura total de admissão e melhora a turbulência e a preparação da mistura, ao passo que uma única válvula de escape de boa dimensão é considerada suficiente para evacuar os gases queimados. Colocar a vela de ignição ao centro, entre as três válvulas, pode ainda melhorar a combustão.

O atrativo prático está em que esta melhor respiração na admissão pode ser conseguida mantendo a simplicidade de uma única árvore de cames à cabeça, já que o número moderado de válvulas continua a ser gerível por uma só árvore de cames através de balanceiros. O resultado era um motor que respirava bastante melhor do que uma solução de duas válvulas, com ganhos de binário a meio regime e de refinamento, mas que evitava a árvore de cames adicional, a cabeça mais larga e a maior despesa de um conjunto de quatro válvulas e dupla árvore de cames. Vários construtores, entre eles a Mercedes-Benz e a Ford, recorreram amplamente às cabeças de três válvulas ao longo dos anos 90 e na década de 2000.

A conceção comporta compromissos inerentes. A assimetria de duas válvulas de admissão e uma de escape torna a forma da câmara de combustão menos ideal do que a simetria certinha de uma cabeça de quatro válvulas em telhado (pent-roof), e o fluxo de escape a regimes muito elevados pode tornar-se uma limitação. Integrar uma variação de tempo independente e acomodar estratégias modernas de combustão é também menos imediato do que numa disposição de quatro válvulas, mais limpa.

Por estas razões, a tecnologia de três válvulas compreende-se melhor como uma solução de transição, um compromisso de engenharia sensato para a sua época que entretanto foi em larga medida ultrapassado. À medida que o fabrico amadureceu e o custo das cabeças de dupla árvore de cames e quatro válvulas baixou, a respiração superior, a simetria e a compatibilidade com a dupla variação independente do tempo das válvulas tornaram a solução de quatro válvulas o padrão natural de quase todos os motores a gasolina modernos. Ainda assim, a cabeça de três válvulas continua a ilustrar com clareza como a conceção da distribuição equilibra fluxo de ar, complexidade e custo.