La soupape à manchon était une alternative populaire aux soupapes à champignon dans les moteurs à combustion interne du début au milieu des années 1900. Le système utilisait un manchon mobile à orifice situé entre le piston et la paroi du cylindre et mis en rotation ou déplacé de haut en bas par des actionneurs entraînés par un engrenage ou un arbre à cames. Les orifices découpés dans le manchon correspondaient aux orifices d’entrée et de sortie dans la paroi du cylindre. Le mouvement du manchon alignait le manchon et les orifices du cylindre pour permettre l’écoulement du gaz ou du carburant ou les bloquait pour sceller le cylindre pour la compression et la combustion. Malgré la tendance de ce système de soupapes à consommer de grandes quantités d’huile moteur, il offrait plusieurs avantages notables par rapport aux systèmes de soupapes à champignon de cette époque.
La vanne à manchon est née en 1904 du mécontentement d’un certain Charles Yale Knight à l’égard des moteurs à soupapes à clapet bruyants de l’époque. Il se mit à inventer un moteur à combustion interne qui comportait une paire de manchons coulissants à l’intérieur du cylindre qui contenait le piston. Les manchons étaient entraînés par des bielles actionnées par arbre à cames et glissaient de haut en bas pour aligner ou fermer les orifices des manchons et des cylindres. Le carburant et les gaz d’échappement étaient aspirés et expulsés du moteur via ces orifices aux points appropriés du cycle de combustion. Le moteur Silent Knight s’est avéré silencieux et efficace même s’il était un prodigieux consommateur d’huile moteur.
D’autres ingénieurs ont rapidement commencé à copier et à améliorer la conception des vannes à manchon. Le design Burt McCollum s’est écarté de l’original en ce qu’il comportait une seule manche qui combinait l’action de haut en bas avec une rotation partielle de la manche. Cette conception reposait sur une came excentrique entraînée par engrenage pour fournir le mouvement du manchon. Non seulement la configuration à manchon unique a amélioré les performances de la conception dans son ensemble, mais a également largement résolu le problème de consommation excessive d’huile. La soupape à manchon unique a été largement utilisée dans les gros moteurs d’avions radiaux jusqu’à l’introduction des moteurs à réaction dans les années 1950.
Le système de soupapes à manchon offrait plusieurs avantages distincts par rapport aux moteurs équipés de soupapes à champignon de l’époque. L’efficacité volumétrique était beaucoup plus élevée en raison des grands orifices de soupape, ce qui améliorait le rendement et l’efficacité globaux. La taille des ouvertures de port combinées était également assez facile à contrôler à différents régimes du moteur, ce qui rendait le moteur plus efficace sur une plage de tours par minute (RPM) plus large. Les caractéristiques aérodynamiques des voies d’entrée carburant / air et de sortie des gaz d’échappement ont également été améliorées, conduisant ainsi à des améliorations supplémentaires des performances. L’absence de poussoirs aériens et d’ensembles de came a également rationalisé la conception de la tête du moteur et rendu ainsi l’ensemble plus léger et plus compact.