Patru supape pe cilindru

Patru supape pe cilindru este o configurație de respirație a motorului în care fiecare cameră de ardere este deservită de două supape de admisie și două de evacuare, în loc de singura pereche întâlnită la proiectele mai vechi. A devenit configurația implicită a motoarelor moderne de autoturism, pe benzină și diesel, fiindcă îmbunătățește semnificativ cât de liber poate motorul să aspire aer și să evacueze gazele arse. Configurația este o idee aparent simplă, cu beneficii ample asupra puterii, eficienței și emisiilor.

Rațiunea se sprijină pe aria supapelor și pe curgere. Capacitatea unui motor de a dezvolta putere depinde mult de cât aer poate mișca prin cilindru, iar acesta este limitat de aria de deschidere a supapelor sale. În spațiul circular fix din partea de sus a unui cilindru, două supape mai mici de un anumit tip oferă mai multă arie de deschidere și circumferință combinată decât ar putea oferi o singură supapă mare, și se pot deschide și închide mai repede, fiindcă fiecare supapă individuală este mai ușoară. Motorul respiră, prin urmare, mai ușor, în special la turații înalte, unde timpul disponibil pentru fiecare cursă de admisie este foarte scurt.

Un al doilea avantaj structural privește bujia. Cu două supape de admisie și două de evacuare dispuse simetric în jurul camerei, bujia poate sta în centru, direct deasupra pistonului. Un punct central de aprindere înseamnă că frontul de flacără parcurge o distanță mai scurtă și mai uniformă până la pereții camerei, producând o ardere mai rapidă, mai completă și mai consecventă. Aceasta îmbunătățește eficiența, reduce tendința de detonație și scade emisiile de hidrocarburi nearse.

Conceptul de patru supape nu este nou — a apărut pe motoarele de curse și de aviație la începutul secolului XX — dar a devenit larg răspândit abia când precizia de fabricație și popularitatea arborilor cu came în chiulasă l-au făcut economic pentru mașinile obișnuite. Se asociază firesc cu configurația cu dublu arbore cu came în chiulasă (DOHC), în care un arbore acționează supapele de admisie și un altul pe cele de evacuare, oferind o acționare curată a tuturor celor patru. Există și configurații alternative, inclusiv proiecte cu trei supape (două de admisie și una de evacuare) și chiulase de înaltă performanță cu cinci supape, dar configurația cu patru supape s-a dovedit cel mai bun echilibru între respirație, cost și amplasare.

În practică, configurația aduce beneficii palpabile pentru șofer: o gamă de putere mai largă și mai utilizabilă, o limită de turație sigură mai ridicată, consum mai bun și gaze de evacuare mai curate, toate de la aceeași cilindree. Complexitatea suplimentară — de două ori mai multe supape, arcuri, scaune și componente de acționare — crește ușor costul de fabricație și numărul de piese, însă fiabilitatea s-a dovedit excelentă, iar compromisul este considerat de mult timp justificat.

Această configurație se înțelege cel mai bine în raport cu componentele distribuției de care depinde. Ea se bazează direct pe funcția supapelor în sine și a arborelui cu came care le antrenează, se realizează cel mai frecvent printr-o chiulasă DOHC și contrastează cu tehnologia mai simplă cu trei supape pe care a înlocuit-o în mare măsură.