صمام كمي

حصل تشارلز ييل نايت على براءة اختراع أول صمام كمي ناجح ، والذي استخدم كمين متبادلين لكل أسطوانة. استُخدم هذا الصمام في بعض السيارات الفاخرة، ولا سيما ويليز ، وستيرنز، ودايملر ، ومرسيدس-بنز ، ومينيرفا ، وبانارد ، وبيجو ، وأفيون فوازان . اعتمدت شركة مورس محركات ذات صمام كمي مزدوج من صنع مينيرفا. وقد عوضت هدوء التشغيل والمسافات الطويلة جدًا التي تقطعها السيارة دون صيانة، ارتفاع استهلاك الزيت ^{[ 1 ]} . كانت أنظمة الصمامات ذات البكرات المبكرة تتطلب إزالة الكربون عند مسافات منخفضة جدًا، وكانت عرضة لتلف نوابض الصمامات قبل التطورات اللاحقة في تكنولوجيا النوابض.

سُمّي صمام بيرت -مكولوم ذو الغلاف نسبةً إلى المخترعين اللذين تقدّما بطلبات براءات اختراع متشابهة في غضون أسابيع قليلة. كان نظام بيرت من النوع ذي الغلاف المفتوح، ويُدار من جهة عمود المرفق، بينما احتوى تصميم مكولوم على غلاف في رأس الأسطوانة وجزئها العلوي، بالإضافة إلى ترتيب منافذ أكثر تعقيدًا (المصدر: مجلة "مقياس العزم"، AEHS). كان التصميم الذي دخل حيز الإنتاج أقرب إلى تصميم بيرت منه إلى تصميم مكولوم. استخدمته شركة أرجيل الاسكتلندية في سياراتها، ^{[ 2 ]} واعتمدته لاحقًا شركة بريستول في محركات طائراتها الشعاعية وطائرة نابيير سابر التي صممها هالفورد. استخدم هذا التصميم غلافًا واحدًا يُدار بواسطة لا مركزي من محور توقيت مُثبّت بزاوية 90 درجة على محور الأسطوانة. كان صمام Burt-McCollum أبسط ميكانيكيًا وأكثر متانة، وكان يتمتع بميزة إضافية تتمثل في تقليل استهلاك الزيت (مقارنة بتصميمات صمامات الأكمام الأخرى)، مع الحفاظ على غرف الاحتراق ومنطقة المنافذ الكبيرة وغير المزدحمة التي تم إنشاؤها في نظام Knight .

استخدمت بعض التصاميم غلافًا داخليًا في رأس الأسطوانة بدلًا من الأسطوانة نفسها، ^{[ 3 ]} مما وفر تصميمًا أكثر تقليدية مقارنةً بمحركات الصمامات التقليدية. تميز هذا التصميم أيضًا بعدم وجود المكبس داخل الغلاف، مع أن هذه الميزة لم تكن ذات قيمة عملية تُذكر. أما من عيوبه، فقد حدّ هذا التصميم من حجم المنافذ ليقتصر على حجم رأس الأسطوانة، بينما يمكن أن تتمتع الأغلفة الداخلية بمنافذ أكبر بكثير.

تتمثل المزايا الرئيسية لمحرك الصمامات الأسطوانية فيما يلي:

• تتميز هذه التقنية بكفاءة حجمية عالية بفضل فتحات المنافذ الكبيرة جدًا. كما أظهر هاري ريكاردو كفاءة ميكانيكية وحرارية أفضل .
• يمكن التحكم بسهولة في حجم المنافذ. وهذا أمر بالغ الأهمية عندما يعمل المحرك ضمن نطاق واسع من دورات المحرك في الدقيقة ، حيث تتحدد سرعة دخول الغاز وخروجه من الأسطوانة بحجم القناة المؤدية إليها، وتتغير تبعًا لمكعب دورات المحرك في الدقيقة. بعبارة أخرى، عند دورات المحرك العالية، يحتاج المحرك عادةً إلى منافذ أكبر تبقى مفتوحة لفترة أطول من دورة التشغيل؛ وهذا سهل التحقيق نسبيًا باستخدام صمامات الأسطوانات، ولكنه صعب في نظام صمامات الفراشة.
• تتميز تصميمات الأسطوانة المفردة بكفاءة عالية في طرد غازات العادم وإمكانية التحكم في دوامة خليط الهواء/الوقود الداخل. عند فتح منافذ السحب، يمكن توجيه خليط الهواء/الوقود للدخول بشكل مماس للأسطوانة. يُحسّن هذا من كفاءة الطرد عند استخدام تداخل توقيت العادم/السحب ونطاق سرعة واسع، بينما قد يؤدي ضعف طرد غازات العادم في صمامات البوبيت إلى تخفيف خليط الهواء/الوقود الداخل بدرجة أكبر، حيث يعتمد بشكل أكبر على السرعة (ويعتمد بشكل أساسي على ضبط الرنين لنظام العادم/السحب لفصل التيارين). كما أن حرية تصميم غرفة الاحتراق الأكبر (مع قيود قليلة باستثناء موضع شمعة الإشعال) تعني إمكانية التحكم بشكل أفضل في دوامة خليط الوقود/الهواء عند النقطة الميتة العليا ، مما يسمح بتحسين الاشتعال وانتشار اللهب، وهو ما يُتيح، كما أوضح ريكاردو، وحدة ضغط إضافية على الأقل قبل حدوث الانفجار، مقارنةً بمحرك صمامات البوبيت.
• تُعد غرفة الاحتراق التي تشكلت بواسطة الغلاف في أعلى شوطها مثالية للاحتراق الكامل والخالي من الانفجار للشحنة، حيث أنها لا تضطر إلى التعامل مع شكل الغرفة المتضرر وصمامات العادم الساخنة (الصمامات ذات الصمامات).
• لا يتضمن نظام صمامات الغلاف أي نوابض، لذا تظل الطاقة اللازمة لتشغيل الصمام ثابتة إلى حد كبير مع سرعة دوران المحرك، مما يعني إمكانية استخدام النظام بسرعات عالية جدًا دون أي تأثير سلبي. تكمن إحدى مشكلات المحركات عالية السرعة التي تستخدم صمامات البوبيت في أنه مع زيادة سرعة المحرك، تزداد سرعة حركة الصمام أيضًا. وهذا بدوره يزيد الأحمال الناتجة عن قصور الصمام الذاتي، الذي يجب فتحه بسرعة، ثم إيقافه، ثم عكس اتجاهه وإغلاقه وإيقافه مرة أخرى. تتميز صمامات البوبيت الكبيرة التي تسمح بتدفق هواء جيد بكتلة كبيرة، وتتطلب نابضًا قويًا للتغلب على قصورها الذاتي عند الإغلاق. عند سرعات المحرك العالية، قد لا يتمكن نابض الصمام من إغلاق الصمام بكفاءة بالقدر المطلوب من دوران عمود المرفق قبل الفتح التالي، مما يؤدي إلى عدم إغلاقه تمامًا أو عدم بقائه مغلقًا. يمكن أن يتسبب الاهتزاز التوافقي الناتج عند سرعات دوران معينة في حدوث رنين مع نابض صمام البوبيت، مما يقلل بشكل كبير من قوته وقدرته على إغلاق الصمام بسرعة وتزامنه الصحيح مع الكتلة المتحركة (يمكن التغلب على هذه الظاهرة باستخدام نوابض صمام مزدوجة، حيث يساعد النابض الثانوي النابض الأساسي خلال نطاق سرعة الدوران الضيق جدًا الذي قد يحدث فيه هذا العطل التوافقي، مما يسمح للمحرك بمواصلة زيادة سرعة الدوران). قد تؤدي هذه التأثيرات، التي تُسمى طفو الصمام أو ارتداده، إلى اصطدام رأس المكبس الصاعد بالصمام. بالإضافة إلى ذلك، يمكن الاستغناء عن أعمدة الكامات وقضبان الدفع وأذرع الصمامات في تصميم الصمامات الأسطوانية، حيث تُدار هذه الصمامات عادةً بواسطة ترس واحد يعمل بواسطة عمود المرفق. في محركات الطائرات، وفر هذا التصميم تخفيضات مرغوبة في الوزن والتعقيد.
• يتميز محرك نايت بطول عمره، كما يتضح من تطبيقاته المبكرة في السيارات. قبل ظهور البنزين المحتوي على الرصاص ، كانت محركات الصمامات القرصية تتطلب عادةً صقل الصمامات ومقاعدها بعد قطع مسافة تتراوح بين 32,000 و48,000 كيلومتر (20,000 إلى 30,000  ميل) من الخدمة. لم تكن الصمامات الأسطوانية تعاني من التآكل والانحسار الناتج عن الاصطدام المتكرر للصمام القرصي بمقعده. كما كانت الصمامات الأسطوانية أقل عرضةً لتراكم الحرارة مقارنةً بالصمامات القرصية، وذلك بفضل مساحة التلامس الأكبر بينها وبين الأسطح المعدنية الأخرى. في محرك نايت، ساهم تراكم الكربون في تحسين إحكام إغلاق الأسطوانات الأسطوانية، حيث يُقال إن أداء هذه المحركات "يتحسن مع الاستخدام"، على عكس محركات الصمامات القرصية التي تفقد ضغطها وقوتها مع تآكل الصمامات وسيقانها وأدلة الصمامات. لقد أدت الحركة المستمرة للأكمام من نوع Burt-McCollum إلى قمع التآكل العالي المرتبط بضعف التشحيم في النقاط الميتة العليا والسفلى (TDC/BDC) لحركة المكبس، لذلك استمرت الحلقات والأسطوانات لفترة أطول بكثير.
• لا يتطلب رأس الأسطوانة وجود صمامات، مما يسمح بوضع شمعة الإشعال في أفضل موقع ممكن لإشعال خليط الاحتراق بكفاءة. في المحركات الكبيرة جدًا، حيث تحد سرعة انتشار اللهب من كلٍّ من الحجم والسرعة، يمكن أن يكون الدوران الناتج عن المنافذ، كما وصفه ريكاردو، ميزة إضافية. في بحثه على محركات الاحتراق بالضغط ثنائية الأشواط ذات صمام أحادي الأسطوانة، أثبت ريكاردو جدوى استخدام أسطوانة مفتوحة، تعمل كمكبس حلقي ثانٍ بمساحة 10% من مساحة المكبس المركزي، ينقل 3% من الطاقة إلى عمود الإخراج عبر آلية تشغيل الأسطوانة في محرك الديزل . هذا يُبسط التصميم بشكل كبير، إذ لم يعد هناك حاجة إلى " رأس الأسطوانة غير الضروري ".
• انخفاض درجات حرارة التشغيل لجميع أجزاء المحرك المتصلة بالطاقة، بما في ذلك الأسطوانة والمكابس. وقد أثبت ريكاردو أنه طالما تم ضبط الخلوص بين الغلاف والأسطوانة بشكل مناسب، وكان غشاء زيت التشحيم رقيقًا بما يكفي، فإن الأغلفة تكون "شفافة للحرارة".
• أجرت شركة كونتيننتال في الولايات المتحدة أبحاثًا مكثفة على محركات الصمامات أحادية الكم، مشيرةً إلى أنها في نهاية المطاف أرخص وأسهل في الإنتاج. مع ذلك، سرعان ما تفوقت محركات طائراتها على محركات الصمامات أحادية الكم من خلال إدخال تحسينات مثل صمامات البوبيت المبردة بالصوديوم، ويبدو أيضًا أن تكاليف هذا البحث، إلى جانب أزمة أكتوبر 1929، أدت إلى عدم دخول محركات كونتيننتال أحادية الكم مرحلة الإنتاج الضخم. ويذكر كتاب عن محركات كونتيننتال أن شركة جنرال موتورز أجرت اختبارات على محركات الصمامات أحادية الكم، رافضةً هذا النوع من التصميم، ^{[ 4 ]} ووفقًا لما ذكره م. هيولاند ( مجلة كار آند درايفر ، يوليو 1974) ، فقد رفضته فورد أيضًا حوالي عام 1959. ^{[ 5 ]}

تم تقييم معظم هذه المزايا وتحديدها خلال عشرينيات القرن الماضي على يد روي فيدن ونيفن وريكاردو، الذي يُعدّ ربما أبرز المدافعين عن محرك الصمام الأسطواني. وقد أقرّ بأن بعض هذه المزايا قد تضاءلت بشكل ملحوظ مع تحسّن أنواع الوقود حتى وأثناء الحرب العالمية الثانية، ومع إدخال صمامات العادم المبردة بالصوديوم في محركات الطائرات عالية الأداء.

عانى صمام الغلاف الأحادي من عدد من العيوب:

• يُعدّ تحقيق إحكام مثالي، بل وحتى جيد جدًا، أمرًا صعبًا. في محرك الصمام ذي القرص الدوار، يحتوي المكبس على حلقات مكبس (اثنتان على الأقل، وأحيانًا تصل إلى ثماني حلقات) تُشكّل إحكامًا مع تجويف الأسطوانة. خلال فترة "التليين" (المعروفة باسم "التشغيل الأولي" في المملكة المتحدة)، تُزال أي عيوب في أحدهما إلى الآخر، مما ينتج عنه توافق جيد. هذا النوع من "التليين" غير ممكن في محرك الصمام ذي الغلاف، لأن المكبس والغلاف يتحركان في اتجاهات مختلفة، وفي بعض الأنظمة يدوران بالنسبة لبعضهما البعض. على عكس التصميم التقليدي، لا تتطابق عيوب المكبس دائمًا مع نفس النقطة على الغلاف. في أربعينيات القرن العشرين، لم يكن هذا مصدر قلق كبير لأن سيقان صمامات القرص الدوار في ذلك الوقت كانت تُسرّب الزيت بشكل ملحوظ أكثر مما هي عليه اليوم، لذا كان استهلاك الزيت كبيرًا في كلتا الحالتين. بالنسبة لأحد محركات أرجيل ذات الصمام ذي الغلاف الواحد من عام 1922 إلى 1928، وهو محرك 12، رباعي الأسطوانات بسعة 91 بوصة مكعبة. كان يُعزى استهلاك الزيت في محرك سعة 1491 سم مكعب إلى جالون واحد لكل 1945 ميلاً، ^{[ 6 ]} بينما كان استهلاكه في محرك 15/30 رباعي الأسطوانات سعة 2610 سم مكعب (159 بوصة مكعبة) يبلغ 1000 ميل لكل جالون من الزيت. ^{[ 7 ]} اقترح البعض إضافة حلقة في قاعدة الغلاف، بين الغلاف وجدار الأسطوانة، أو حلقة دايكس على رأس الأسطوانة. اشتهرت محركات الصمامات أحادية الغلاف بأنها أقل دخانًا بكثير من محركات دايملر المزودة بمحركات نايت ذات الغلاف المزدوج.
• تم حل مشكلة استهلاك الزيت المرتفع المرتبطة بصمام نايت ذي الكم المزدوج باستخدام صمام بيرت-مكولوم ذي الكم الأحادي، الذي طورته شركة بريستول. زُودت الطرازات ذات " رأس التجميع " المعقد بصمام مانع للرجوع؛ لأن السوائل غير قابلة للانضغاط، فإن وجود الزيت في حيز رأس الأسطوانة سيؤدي إلى مشاكل. عند النقطة الميتة العليا (TDC)، يدور صمام الكم الأحادي بالنسبة للمكبس. هذا يمنع مشاكل تزييت الحدود، حيث لا يحدث تآكل في حواف حلقات المكبس عند النقطتين الميتتين العليا والسفلى. قُدّر عمر محرك بريستول هيركوليس بين عمليات الصيانة الشاملة (TBO) بـ 3000 ساعة، وهو عمر ممتاز لمحرك طائرة، ولكنه ليس كذلك لمحركات السيارات. ^{[ 8 ]} كان تآكل الكم يتركز بشكل أساسي في الجزء العلوي، داخل "رأس التجميع". ادعى هيولاند ولوجان أنهما حلا مشكلة استهلاك الزيت في محركهما الأولي ذي الصمام الكمي الأحادي والأسطوانة الواحدة وسعة 500 سم مكعب، وذلك بإضافة حلقة في قاعدة الكم وحلقة دايكس على رأس المحرك.
• من عيوب هذا التصميم أن المكبس، أثناء حركته، يحجب جزئيًا فتحات الصمامات، مما يُصعّب تدفق الغازات خلال فترة التداخل الحاسمة بين توقيت صمامات السحب والعادم، وهي الفترة المعتادة في المحركات الحديثة. ويشير كتاب هاري ريكاردو " محرك الاحتراق الداخلي عالي السرعة" الصادر عام ١٩٥٤ ، بالإضافة إلى بعض براءات الاختراع المتعلقة بتصنيع صمامات الأسطوانات، إلى أن المساحة المتاحة لفتحات الصمامات في الأسطوانة تعتمد على نوع آلية تشغيل الأسطوانة ونسبة القطر إلى الشوط. وقد اختبر ريكاردو بنجاح مفهوم "الأسطوانة المفتوحة" في بعض محركات الاحتراق بالضغط ثنائية الأشواط. لم يقتصر الأمر على إلغاء حلقات رأس الأسطوانة، بل سمح أيضًا بتقليل ارتفاع المحرك ورأس الأسطوانة، مما قلل المساحة الأمامية في محرك الطائرة، حيث أصبح محيط الأسطوانة بالكامل متاحًا لفتحات العادم، وتعمل الأسطوانة بالتزامن مع المكبس لتشكيل مكبس حلقي تبلغ مساحته حوالي ١٠٪ من مساحة المكبس، مما ساهم في نقل حوالي ٣٪ من القدرة الناتجة عبر آلية تشغيل الأسطوانة إلى عمود المرفق. بعد دراسة محرك طائرة بريطاني ذي صمام كمي (ربما كان من طراز هرقل )، اشتكى المهندس ماكس بينتيلي ، المولود في ألمانيا ، من أن هذا التصميم يتطلب أكثر من 100 ترس للمحرك، وهو عدد كبير جدًا بالنسبة له. ^{[ 9 ]}
• تتمثل إحدى المشكلات الخطيرة في محركات الطائرات الكبيرة ذات الغلاف الواحد في أن أقصى سرعة دوران موثوقة لها محدودة بحوالي 3000 دورة في الدقيقة، ولكن محرك سيارة مايك هيولاند تم تشغيله بسرعة تزيد عن 10000 دورة في الدقيقة دون عناء.
• لقد ساهم تحسين رقم الأوكتان للوقود، الذي يزيد عن 87 RON تقريبًا، في زيادة إنتاج الطاقة لمحركات الصمامات ذات الفتحة أكثر من محركات الأسطوانة المفردة.
• أُفيد بأن صعوبة استهلاك الزيت وتزييت مجموعة الأسطوانات المتزايدة لم تُحل قط في المحركات المنتجة بكميات كبيرة. تُصدر محركات السكك الحديدية وغيرها من المحركات الكبيرة ذات الصمام الأسطواني الأحادي كمية أكبر من الدخان عند بدء التشغيل؛ وعندما يصل المحرك إلى درجة حرارة التشغيل وتدخل الخلوصات في النطاق المناسب، يقل الدخان بشكل كبير. بالنسبة لمحركات الشوطين، اقتُرح استخدام محفز ثلاثي الاتجاهات مع حقن الهواء في المنتصف كأفضل حل في مقال نُشر في مجلة SAE حوالي عام 2000.
• وقد خشي البعض (ويفريدو ريكارت، ألفا روميو) من تراكم الحرارة داخل الأسطوانة، إلا أن ريكاردو أثبت أنه إذا تم الاحتفاظ بطبقة رقيقة من الزيت فقط وتم الحفاظ على خلوص التشغيل بين الغلاف والأسطوانة صغيرًا، فإن الأغلفة المتحركة تكاد تكون شفافة للحرارة، حيث تنقل الحرارة فعليًا من الأجزاء العلوية إلى الأجزاء السفلية من النظام.
• إذا تم تخزين الأكمام بشكل أفقي، فإنها تميل إلى أن تصبح بيضاوية الشكل، مما يُسبب أنواعًا عديدة من المشاكل الميكانيكية. ولتجنب ذلك، تم تطوير خزائن خاصة لتخزين الأكمام بشكل رأسي.
• يستحيل تطبيق تقنيات توقيت الصمامات المتغيرة ورفع الصمامات المتغيرة الحديثة بنفس الكفاءة نظرًا لأحجام فتحات الصمامات الثابتة وسرعة دوران الأكمام الثابتة أساسًا. قد يكون من الممكن نظريًا تغيير سرعة الدوران عبر تروس لا تتناسب خطيًا مع سرعة المحرك، إلا أن هذا يبدو معقدًا للغاية حتى بالمقارنة بتعقيدات أنظمة التحكم الحديثة في الصمامات.

في عام 1901، اشترى نايت دراجة ثلاثية العجلات ذات أسطوانة واحدة مبردة بالهواء، والتي أزعجته صماماتها الصاخبة. كان يعتقد أنه يستطيع تصميم محرك أفضل، وقد فعل ذلك بالفعل، فاخترع مبدأ الأسطوانة المزدوجة في عام 1904. وبدعم من رجل الأعمال الشيكاغوي إل بي كيلبورن، تم تصنيع عدد من المحركات، تلاها سيارة "الفارس الصامت" السياحية، التي عُرضت في معرض شيكاغو للسيارات عام 1906.

كان تصميم نايت يتألف من غلافين من الحديد الزهر لكل أسطوانة، ينزلق أحدهما داخل الآخر مع وجود المكبس داخل الغلاف الداخلي. وكانت الأغلفة تُشغَّل بواسطة قضبان صغيرة متصلة تُحرَّك بواسطة عمود لا مركزي. وكانت تحتوي على فتحات مقطوعة في نهاياتها العلوية. تميز التصميم بهدوئه الملحوظ، ولم تكن صمامات الأغلفة تحتاج إلى صيانة تُذكر. إلا أنه كان أكثر تكلفة في التصنيع نظرًا لعملية الطحن الدقيقة المطلوبة على أسطح الأغلفة. كما أنه كان يستهلك كمية أكبر من الزيت عند السرعات العالية، وكان تشغيله أصعب في الطقس البارد. ^{[ 11 ]}

على الرغم من عدم تمكنه في البداية من بيع محرك نايت في الولايات المتحدة، إلا أن إقامته الطويلة في إنجلترا، والتي تضمنت تطويرًا وتحسينًا مكثفًا من قبل شركة دايملر تحت إشراف مستشارهم الدكتور فريدريك لانشستر ، ^{[ 12 ]} نجحت في نهاية المطاف في إقناع دايملر والعديد من شركات السيارات الفاخرة بدفع أسعاره الباهظة. حصل على براءة اختراع التصميم لأول مرة في إنجلترا عام 1908، ثم مُنحت له براءة الاختراع في الولايات المتحدة عام 1910. ^{[ 13 ]} وكجزء من اتفاقية الترخيص، كان من المقرر أن يُضاف اسم "نايت" إلى اسم السيارة.

استُخدمت محركات دايملر ذات الصمامات الأسطوانية سداسية الأسطوانات في الدبابات البريطانية الأولى خلال الحرب العالمية الأولى، وصولاً إلى دبابة مارك 4. ونظرًا لميل هذه المحركات إلى إطلاق الدخان، مما كان يكشف مواقع الدبابات، تم الاستعانة بهاري ريكاردو الذي ابتكر محركًا جديدًا حلّ محل الصمامات الأسطوانية بدءًا من دبابة مارك 5 .

Among the companies using Knight's technology were Avions Voisin, Daimler (1909–1930s) including their V12 Double Six, Panhard (1911–39), Mercedes (1909–24), Willys (as the Willys-Knight, plus the associated Falcon-Knight), Stearns, Mors, Peugeot, and Belgium's Minerva company that was forced to stop their sleeve-valve line of engines as a result of the limitations imposed on them by the winners of WWII, some thirty companies in all.^[14]Itala also experimented with rotary and sleeve valves in their 'Avalve' cars.^[15]

Upon Knight's return to America he was able to get some firms to use his design; here his brand name was "Silent Knight" (1905–1907)—the selling point was that his engines were quieter than those with standard poppet valves. The best known of these were the F.B. Stearns Company of Cleveland, which sold a car named the Stearns-Knight, and the Willys firm which offered a car called the Willys-Knight, which was produced in far greater numbers than any other sleeve-valve car.

صمام بيرت-مكولوم ذو الغلاف، الذي سُمّي بهذا الاسم نسبةً إلى اسمي المهندسين اللذين حصلا على براءة اختراع لنفس الفكرة بفارق أسابيع، وهما بيتر بيرت وجيمس هاري كيلي مكولوم. يعود تاريخ طلبات براءات الاختراع إلى 6 أغسطس و22 يونيو 1909 على التوالي، وكلاهما مهندسان وظفتهما شركة أرجيل الاسكتلندية لصناعة السيارات. يتكون هذا الصمام من غلاف واحد، مُزوّد ​​بحركة رأسية وحركة دورانية جزئية. طُوّر الصمام حوالي عام 1909، واستُخدم لأول مرة في سيارة أرجيل عام 1911. بلغ الاستثمار الأولي في أرجيل عام 1900 مبلغ 15,000 جنيه إسترليني، بينما بلغت تكلفة بناء مصنع اسكتلندا الضخم 500,000 جنيه إسترليني عام 1920. وتشير التقارير إلى أن دعوى قضائية رفعها مالكو براءات اختراع نايت كلّفت أرجيل 50,000 جنيه إسترليني، وربما كان هذا أحد أسباب الإغلاق المؤقت لمصنعهم. من بين شركات صناعة السيارات الأخرى التي استخدمت براءات اختراع Argyll SSV، بالإضافة إلى براءات اختراع أخرى خاصة بها، شركة Piccard-Pictet (Pic-Pic) الحاصلة على براءة الاختراع GB118407. أسس لويس شيفروليه وآخرون شركة Frontenac Motors عام 1923 بهدف إنتاج سيارة فاخرة بمحرك SSV سعة 8 لترات، إلا أن هذا المشروع لم يُطرح للإنتاج لأسباب تتعلق بالمدة الزمنية المحددة لبراءات اختراع Argyll في الولايات المتحدة. وقد حققت صمامات الغلاف الأحادي (SSV) نجاحًا باهرًا في محركات الطائرات الكبيرة من إنتاج شركة بريستول، كما استُخدمت أيضًا في محركات Napier Sabre و Rolls-Royce Eagle . وساهم نظام SSV أيضًا في خفض استهلاك الزيت المرتفع المرتبط بصمام الغلاف المزدوج من إنتاج شركة Knight. ^{[ 16 ]}

حصلت شركة بار آند ستراود المحدودة، ومقرها آنيسلاند، غلاسكو، على ترخيص تصميم محرك SSV، وصنعت نسخًا مصغرة منه سوّقتها لشركات الدراجات النارية. وفي إعلان نُشر في مجلة "موتور سايكل" ​​عام 1922 ^{[ 17 ]} ، روّجت بار آند ستراود لمحركها ذي الصمامات الأسطوانية سعة 350 سم مكعب، وذكرت شركات بيردمور-بريسيجن ، ودايموند، وإدموند، ورويال سكوت كشركات مصنّعة للدراجات النارية تُقدّمه. وقد وُصف هذا المحرك في عدد مارس باسم محرك "بيرت". ^{[ 18 ]} وبدأت شركة غريندلاي-بيرليس بإنتاج دراجة نارية بمحرك SSV من إنتاج بار آند ستراود، ثنائية الأسطوانات على شكل V سعة 999 سم ​​مكعب، عام 1923.أُرشف بتاريخ 27 مايو 2013 على موقع Wayback Machine ، وأُضيف لاحقًا محرك SSV أحادي الأسطوانة سعة 499 سم ​​مكعب بالإضافة إلى محرك سعة 350 سم مكعب. وقدّم فارد والاس، المعروف بشوكات ما بعد البيع للدراجات النارية، في عام 1947 رسومات لمحرك SSV أحادي الأسطوانة، مُبرّد بالهواء، سعة 250 سم مكعب. وصُنعت بعض محركات SSV الصغيرة المساعدة للقوارب والمولدات الكهربائية في المملكة المتحدة، مُجهزة للعمل بالكيروسين منذ البداية، أو بعد تسخينها قليلًا باستخدام أنواع وقود أكثر تعقيدًا. ^{[ 19 ]}

بعد ورقة بحثية رائدة نشرها ريكاردو عام 1927 من قِبل الأكاديمية الملكية للطيران ، طُوِّر عدد من محركات الطائرات ذات الصمامات الأسطوانية . أوضحت هذه الورقة مزايا الصمام الأسطواني، وأشارت إلى أن محركات الصمامات القرصية لن تتمكن من توفير قدرة تتجاوز 1500  حصان (1100  كيلوواط). بدأت شركتا نابيير وبريستول بتطوير محركات ذات صمامات أسطوانية، والتي أسفرت في نهاية المطاف عن إنتاج محدود لاثنين من أقوى محركات المكابس في العالم: نابيير سابر وبريستول سنتوروس . في فترة الكساد الكبير، طورت شركة كونتيننتال موتورز نماذج أولية لمحركات أحادية الصمام الأسطواني لمجموعة واسعة من التطبيقات، من السيارات إلى القطارات إلى الطائرات، معتقدةً أن الإنتاج سيكون أسهل والتكاليف أقل من نظيرتها من محركات الصمامات القرصية. ونظرًا للمشاكل المالية التي واجهتها كونتيننتال، لم يدخل هذا الخط من المحركات حيز الإنتاج. (كونتيننتال! محركاتها وموظفوها، بقلم ويليام واغنر، مجلة القوات المسلحة الدولية ودار نشر إيرو، 1983، ISBN 1983). 0-8168-4506-9)

ربما كان محرك رولز رويس كريسي V-12 (بشكل غريب، بزاوية V 90 درجة)، ثنائي الأشواط، ذو حقن مباشر، وشاحن توربيني (بنظام دفع قسري)، بسعة 26.1 لترًا ، الأقوى بين جميع محركات الصمامات الأسطوانية (مع أنه لم يُنتج تجاريًا ). حقق هذا المحرك قدرة نوعية عالية جدًا، واستهلاكًا نوعيًا جيدًا للوقود. في عام 1945، أنتج محرك الاختبار أحادي الأسطوانة (ريكاردو E65) ما يعادل 5000 حصان (192 حصان/لتر) عند حقن الماء، ^{[ 20 ]} مع أن القدرة النوعية لمحرك V12 الكامل كانت على الأرجح حوالي 2500 حصان (1900 كيلوواط) . كان ريكاردو، الذي حدد التصميم وأهدافه، يعتقد أن قدرة 4000 حصان للاستخدام العسكري ستكون ممكنة. كان ريكاردو يشعر بالإحباط باستمرار خلال الحرب من جهود شركة رولز رويس . فقد ركزت شركة هايفز ورولز رويس بشكل كبير على طائراتها النفاثة من طراز ميرلين ، ثم غريفون، ثم إيغل، وأخيراً ويتل ، والتي كان لكل منها غرض إنتاجي محدد بوضوح. أدرك ريكاردو وتيزارد في النهاية أن محرك كريسي لن يحظى بالاهتمام التطويري الذي يستحقه ما لم يُخصص لتركيبه في طائرة معينة، ولكن بحلول عام 1945، أصبح مفهومهما " سبيتفاير مُعززة" لطائرة اعتراضية سريعة الصعود تعمل بمحرك كريسي خفيف الوزن، طائرة بلا هدف.  

بعد الحرب العالمية الثانية، قلّ استخدام صمامات الأسطوانات. قام روي فيدن، الذي كان من أوائل المشاركين في أبحاث صمامات الأسطوانات، ببناء بعض محركات سداسية الأسطوانات ذات صمام أسطواني واحد، والمخصصة للطيران العام حوالي عام 1947. بعد ذلك، أنتجت شركة SNECMA الفرنسية بعض محركات صمامات الأسطوانات ذات الصمامات الأسطوانية بموجب ترخيص من شركة بريستول، والتي تم تركيبها في طائرة النقل نوراتلاس . كما تم تركيب محركات بريستول ذات صمامات الأسطوانات ذات الصمامات الأسطوانية في طائرة نقل أخرى، وهي أزور التي بنتها شركة CASA الإسبانية، بعد الحرب العالمية الثانية. مع ذلك، استُخدمت محركات بريستول ذات صمامات الأسطوانات خلال طفرة النقل الجوي بعد الحرب، في طائرات فيكرز فايكنغ والطائرات العسكرية ذات الصلة فارستي وفاليتا ، وطائرة إيرسبيد أمباسادور التي استُخدمت على خطوط الخطوط الجوية البريطانية الأوروبية، وطائرات هاندلي بيج هيرميس (والطائرات العسكرية ذات الصلة هاستينغز )، وطائرات شورت سولنت ، وطائرات بريستول فريتر وسوبر فريتر . كما استُخدم محرك سنتوروس في الطائرات العسكرية هوكر سي فيوري ، وبلاكبيرن فايربراند ، وبريستول بريغاند ، وبلاكبيرن بيفرلي، وفيري سبيرفيش . تم التغلب على مشاكل صمام البوبيت السابقة المتعلقة بالإحكام والتآكل باستخدام مواد أفضل، كما تم تقليل مشاكل القصور الذاتي المرتبطة باستخدام الصمامات الكبيرة باستخدام عدة صمامات أصغر حجمًا، مما أدى إلى زيادة مساحة التدفق وتقليل الكتلة، بالإضافة إلى تقليل ارتفاع درجة حرارة صمام العادم باستخدام صمامات مبردة بالصوديوم. حتى ذلك الحين، كان صمام الغلاف الأحادي متفوقًا على صمام البوبيت في جميع المقارنات من حيث نسبة القدرة إلى الإزاحة. ولعل صعوبة عملية التصليد بالنيتريد، ثم صقل صمام الغلاف النهائي لضمان استدارته، كانت أحد العوامل التي ساهمت في قلة تطبيقاته التجارية.

عندما طُرحت سيارة أرجيل في عام 1911، رفعت شركة نايت وكيلبورن دعوى قضائية ضد أرجيل بتهمة انتهاك براءة اختراعها الأصلية لعام 1905. وصفت هذه البراءة محركًا ذو غلاف متحرك واحد، بينما كانت محركات دايملر التي تُصنع آنذاك مبنية على براءة اختراع نايت لعام 1908 التي كانت تحتوي على غلافين متحركين. وكجزء من الدعوى، تم بناء محرك وفقًا لمواصفات عام 1905، ولم تتجاوز قدرته جزءًا ضئيلاً من القدرة الحصانية المقدرة من قبل نادي السيارات الملكي . هذه الحقيقة، إلى جانب حجج قانونية وتقنية أخرى ^{[ 21 ]} ، دفعت القاضي إلى إصدار حكم، في نهاية يوليو 1912، بأن أصحاب براءة اختراع نايت الأصلية لا يمكن دعمهم في ادعائهم بأنها تمنحهم حقوقًا أساسية تشمل تصميم أرجيل. ويبدو أن تكاليف التقاضي ضد مطالبات أصحاب براءة اختراع نايت قد ساهمت بشكل كبير في إفلاس أرجيل في اسكتلندا.