Štyri ventily na valec

Štyri ventily na valec je usporiadanie dýchania motora, pri ktorom každý spaľovací priestor obsluhujú dva sacie a dva výfukové ventily, namiesto jediného páru z dvojice ventilov u starších návrhov. Stalo sa štandardným usporiadaním moderných benzínových a dieselových osobných motorov, pretože výrazne zlepšuje, ako voľne dokáže motor nasávať vzduch a vypúšťať spálené plyny. Konfigurácia je zdanlivo jednoduchou myšlienkou s ďalekosiahlymi prínosmi pre výkon, účinnosť a emisie.

Dôvod spočíva v ploche ventilov a prietoku. Schopnosť motora dať výkon výrazne závisí od toho, koľko vzduchu dokáže pretlačiť cez valec, a to je obmedzené otvorenou plochou jeho ventilov. V pevnom kruhovom priestore na vrchole valca poskytujú dva menšie ventily daného typu väčšiu spoločnú otvorenú plochu a obvod, než by dokázal jeden veľký ventil, a dokážu sa tiež otvárať a zatvárať rýchlejšie, pretože každý jednotlivý ventil je ľahší. Motor teda dýcha ľahšie, najmä pri vysokých otáčkach, kde je dostupný čas na každý sací zdvih veľmi krátky.

Druhá konštrukčná výhoda sa týka zapaľovacej sviečky. S dvoma sacími a dvoma výfukovými ventilmi usporiadanými symetricky okolo priestoru môže zapaľovacia sviečka sedieť v strede, priamo nad piestom. Stredový bod zapálenia znamená, že čelo plameňa prejde kratšiu, rovnomernejšiu vzdialenosť k stenám priestoru, čím vzniká rýchlejšie, úplnejšie a konzistentnejšie spaľovanie. To zlepšuje účinnosť, znižuje sklon ku klepaniu a znižuje emisie nespálených uhľovodíkov.

Koncept štyroch ventilov nie je nový – objavil sa na pretekárskych a leteckých motoroch začiatkom dvadsiateho storočia – no do hlavného prúdu sa dostal, až keď výrobná presnosť a obľuba vačkových hriadeľov v hlave urobili z neho ekonomické riešenie pre bežné autá. Prirodzene sa spája s usporiadaním dvoch vačkových hriadeľov v hlave (DOHC), pri ktorom jeden vačkový hriadeľ ovláda sacie ventily a druhý výfukové, čím sa dosahuje čisté ovládanie všetkých štyroch. Existujú aj alternatívne usporiadania vrátane trojventilových návrhov s dvoma sacími a jedným výfukovým ventilom a vysokovýkonných päťventilových hláv, no štyri ventily sa ukázali ako najlepšia rovnováha dýchania, ceny a usporiadania.

V praxi prináša usporiadanie vodičovi hmatateľné výhody: širšie, využiteľnejšie rozloženie výkonu, vyšší bezpečný obmedzovač otáčok, lepšiu spotrebu paliva a čistejší výfuk, všetko z rovnakého objemu. Pridaná zložitosť – dvojnásobok ventilov, pružín, sediel a ovládacích komponentov – mierne zvyšuje výrobnú cenu a počet dielov, no spoľahlivosť sa ukázala vynikajúca a výmena sa už dlho považuje za výhodnú.

Toto usporiadanie je najlepšie chápať vo vzťahu ku komponentom rozvodu, od ktorých závisí. Stavia priamo na funkcii samotných ventilov a vačkového hriadeľa, ktorý ich poháňa, najčastejšie sa realizuje cez hlavu valcov DOHC a kontrastuje s jednoduchšou trojventilovou technológiou, ktorú do veľkej miery nahradilo.