تاثیر سوپاپ بیشتر بر عملکرد پیشرانه خودرو

پیشرانه‌های چند سوپاپ، به پیشرانه‌هایی گفته می‌شود که دارای بیش از دو سوپاپ برای هر سیلندر هستند. این پیشرانه‌ها عمدتاً به دسته‌های سه سوپاپ (دو سوپاپ ورودی و یک سوپاپ خروجی برای هر سیلندر)، چهار سوپاپ (دو سوپاپ ورود و دو سوپاپ خروج برای هرسیلندر) و پنج سوپاپ (سه سوپاپ ورود و دو سوپاپ خروج برای هر سیلندر) تقسیم می‌شوند. البته در دنیای امروز کاربرد پیشرانه‌هایی با چهار سوپاپ برای هر سیلندر بیش از همه در صنایع خودروسازی رایج است و اغلب خودروهای وارداتی و برخی از ساخته‌های تولید داخل نیز از این نوع پیشرانه استفاده می‌کنند.

استفاده از پیشرانه‌های با چهار سوپاپ برای هر سیلندر در خودرو بیش از صد سال است که قدمت دارد. نخستین بار در سال 1912 میلادی، خودرویی اسپرت از شرکت پژو با کد L76 از پیشرانه‌ای مجهز به چهار سوپاپ برای هر سیلندر استفاده نمود. پژو L76 در مسابقات جایزه بزرگ شرکت کرده بود و پیشرانه آن توسط یک مهندس مکانیک سوئیسی الاصل به نام ارنست هنری طراحی شد که در آن دوره برای بخش مسابقات شرکت پژو کار می‌کرد. پس از آن کاربرد چنین پیشرانه‌ای در خودروهای سرعتی دیگری از جمله بوگاتی تیپ 18 و تیپ 35 استمرار یافت.

بی‌شک جاسازی چهار سوپاپ در هر سیلندر به پیچیدگی‌های فنی و هزینه‌های ساخت پیشرانه می‌افزاید و با مکانیزم حرکتی پیچیده‌تری هم همراه است، اما به رغم تمامی این هزینه‌ها و پیچیدگی‌ها، استفاده از پیشرانه‌های چهار سوپاپ برای هر سیلندر با مزایایی همراه است که ارزش صرف چنین هزینه‌هایی را دارد.

اولین مزیت مربوط به سطحی است که در مقطع یک سیلندر توسط چهار سوپاپ در قیاس با دو سوپاپ اشغال می‌شود. پر واضح است که همواره بهتر می‌توان یک سطح یا یک حجم از سیلندر را با تعداد زیادی از اجسام پوشاند یا پر نمود. این سطح بزرگتر موجب بهبود قابلیت تنفس توسط پیشرانه می‌شود و همچنین بر سرعت تخلیه گازهای زائد از سیلندر می‌افزاید. بی‌تردید اگر هر پیشرانه‌ای بتواند در یک زمان معین، مخلوط بیشتری از سوخت را به داخل سیلندر کشیده و سپس تخلیه نماید، توان بیشتری را هم تولید خواهد نمود و از همین روست که پیشرانه‌های دارای چهار سوپاپ در هر سیلندر از توان بیشتری در قیاس با انواع دو سوپاپ، برخوردارند.

افزایش سرعت تغذیه در هر سیلندر و سپس تخلیه آن مزیت دیگری نیز دارد و آن اینکه برای تولید توانی معین، یک پیشرانه با چهار سوپاپ در هر سیلندر نیاز به زمان کمتری برای همپوشانی (Overlap) بین زمان زمان باز بودن سوپاپ‌های ورود و خروج دارد.  

مزیت دیگر این است که به رغم افزایش قابل توجه فضای اشغال شده در سطح کلی سوپاپ‌ها در مقطع یک سیلندر، هر یک از سوپاپ‌ها اغلب کوچکتر و سبک‌تر از معادل خود در پیشرانه با دو سوپاپ برای هر سیلندر هستند. از این رو اینرسی این سوپاپ‌ها و بارهای ناشی از آن کمتر بوده و می‌توان مکانیزم حرکت دهنده سوپاپ‌ها را سبک‌تر ساخت و در عین حال، به دورهای بالاتری نیز در پیشرانه دست یافت.

علاوه‌براین، به علت وجود محیط پیرامونی بیشتر در سوپاپ خروج، می‌توان مسیر طولانی‌تری برای سیال خنک‌کننده در اطراف سوپاپ‌ها در نظر گرفت و انتقال حرارت از سوپاپ‌های خروج به سیال خنک‌کننده را بهبود بخشید.

این پیشرانه‌ها دارای معایبی نیز هستند. بزرگترین عیب پیچیدگی فنی در ساخت آن‌هاست، زیرا در چنین پیشرانه‌هایی تعداد سوپاپ‌ها و فنرهای به کار رفته به میزان دو برابر میزان موجود در یک پیشرانه با دو سوپاپ برای هر سیلندر است و از همین رو برای باز و بسته نمودن آن‌ها در هر سیلندر معمولاً از مکانیسم دو میل بادامک در هر سیلندر استفاده می‌شود که در اصطلاح فنی به آن DOHC (DOUBLE OVER HEAD CAMSHAFT) گفته می‌شود.

در علم مهندسی، هر چه یک مکانیسم متحرک از پیچیدگی فنی بیشتری برخوردار باشد لاجرم می‌توان انتظار خرابی و استهلاک بالاتری را هم از  آن انتظار داشت.از همین رو، تعمیر چنین پیشرانه‌هایی به تخصص و مهارت بالاتری در قیاس با دو سوپاپ نیاز است و هزینه تعمیراتی آن هم در اغلب موارد بالاتر است.