В гоночных спортивных автомобилях в течение длительного времени предпочтение отдавалось конструкции, в которой четырехклапанная головка служит крышкой, с центрально расположенной свечой зажигания. Камера сгорания такой конструкции характеризуется высоким коэффициентом наполнения, малым расстоянием движения пламени, турбулентностью, образующейся в результате перемешивания двух потоков впрыскиваемой смеси, и меньшей потребностью создания пульсаций. Такая конструкция не подходит для двигателей с большой степенью сжатия, поскольку зона горения при этом становится узкой, пламя рано гасится, и сильно увеличиваются выделения углеводородов. С другой стороны, эта конструкция идеальна для двигателей с турбонаддувом, степень сжатия у которых может быть близкой к 9 : 1.

Если требуется, чтобы такой двигатель был очень мощным, то цилиндр делается таким, чтобы его диаметр превосходил ход поршня (камера сгорания имеет приплюснутую форму). Это позволяет увеличить площадь клапанных отверстий и получить высокий коэффициент наполнения при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя и умеренной скорости движения поршня. В этом случае вследствие чрезмерной сплюснутости камеры сгорания выделения углеводородов велики и путь, проходимый пламенем, тоже велик.

Более простым решением является полусферическая камера сгорания с двумя клапанами. Потери теплоты в такой камере сгорания невелики, поскольку отношение площади поверхности стенок к объему мало, турбулентность в такой камере при вихревом движении заряда сохраняется хорошо и, кроме того, в ней отсутствуют выступающие элементы, которые могут быть местами, вызывающими преждевременное калильное зажигание.

Хорошие условия движения газов обеспечиваются наклонным расположением клапанов, но до последнего времени выпуск двигателей с такими камерами сгорания сдерживался из-за необходимости большого наклона клапанов. Компромиссным решением является размещение половины камеры сгорания в поршне при почти вертикальном расположении клапанов — двояковыпуклая камера сгорания.

Плодотворные исследования в области поисков лучших камер сгорания были осуществлены Хероном, пытавшимся реализовать максимально возможные экономичность, мощность и степень сжатия при использовании топлив, которые появились в то время (1950 г.) с октановым числом 100, определенным исследовательским методом. Он также стремился создать камеру сгорания, в которой октановые числа чувствительных топлив были как можно ближе к определенным исследовательским методом октановым числам, которые он назвал «механическими октановыми числами» (по терминологии Кеттеринга из «Дженерал моторе»).

Его исследования были сосредоточены на рассмотрении конструкции с двумя клапанами с плоской головкой цилиндра. Впускной клапан мог снабжаться специальной ширмой (для создания турбулентного потока), а днище поршня могло быть плоским или иметь центральную полость, занимающую 55 % площади и способствующую образованию пульсации (рис. 6.13). Заменяя поршни, можно было изменять величину степени сжатия от 5 : 1 до 30 : 1.