四回路保护阀的作用是将全车气路分成四个既相互联系又相互独立的回路，当任何一个回路发生故障(如断、漏)时，不影响其它回路的正常工作与充气。
由调压阀经分离器来的压缩空气从“1”口进入保护阀，当进气压力较低时阀在弹簧5的作用下将阀座封闭，进气压力作用在阀中心面积“a”上。当进气压力上升至0.67-0.70兆帕(6.7-7.0巴)时，作用在“a”面积上的气压产生向上的推力足以克服弹簧5的预压力。阀开始升起打开向回路充气“2”的通道。由于阀制成节流形式，因此阀在向回路充气过程中不至时关时开而产生振动，延长了阀的使用寿命。随着向回路不断充气，回路气压又作用在阀的环形面积“b”上，因此随回路气压不断升高，充气开启压力不断降低，直到回路气压达0.45兆帕(4.5巴)时，阀整个面积上0.45兆帕(4.5巴)气压产生对阀的顶力与弹簧预压力相等，此刻阀正式打开，且阀的开度随回路气压升高而增大。当回路用气其气压重新下降至0.45兆帕(4.5巴)时，阀重新关闭。因此0.67-0.70兆帕(6.7-7.0巴)为保护阀的开启压力，0.45兆帕(4.5巴)为保护阀的关闭压力。把四个这种阀组合在一起，即是简单的四回路保护阀，如图12-17所示。
如图12-17，全车气路没有气的情况下，四个保护阀全部关闭，气泵来的压缩空气由“1”进入保护阀，当输入端气压达0.67-0.70兆帕(6.7-7.0巴)时，四个阀分别开始向各自回路充气，当回路气压上升到0.45兆帕(4.5巴)时阀全部打开，直至全车气压达到调压阀所设定的0.75-0.80兆帕(7.5-8.0巴)气压值。值得注意的是在实际工作中四个阀并不是同时打开的，因为四个阀弹簧设定的压力不会完全一致，同时四个回路充气压力上升的速度也不尽相同，开启的顺序要视弹簧预紧力和回路气压上升的差异而定，这在使用中是无关紧要的，这也正是在充气过程中双针气压表两指针往往指示不同步的原因。
当某一回路发生断、漏气故障时，例如前制动回路断裂，该回路气压急剧下降，全车气路都经“21”出口放气，气压同时下降。当各回路下至0.45兆帕(4.5巴)时，四个阀全部关闭。此时无故障回路仍然保留有0.45兆帕(4.5巴)气压，而漏气回路将继续漏气至气压下降为零。此刻随气泵继续供气，供气压力一旦回升至0.45兆帕(4.5巴)时，除故障回路阀继续关闭外，其余回路阀又重新打开充气，直至回路压力上升到故障回路阀所设定的开启压力0.67-0.70兆帕(6.7-7.0巴)时，该阀打开放空，从而将其余三个回路阀的最高气压限定在0.67-0.70.兆帕(6.7-7.0巴)。如此确保无故障回路正常工作和充气。四回路保护阀结构如图12-18所示。
在全车气压较低的情况下，为了首先向前、(中)后制动储气筒充气，以确保制动可靠，斯达一斯太尔91系列重型汽车选用的四回路保护阀结构如图12-19所示。
该阀的停车制动和辅助用气回路的供气口是分别接在前制动和(中)后制动回路上的，且用两个单向阀加以隔离。这样只有当前或(中)后制动回路气压达到0.67-0.70兆帕(6.7-7.0巴)才开始向停车制动和辅助用气回路充气。
事实上，主制动回路只要有0.65兆帕(6.5巴)气压就确保可靠了，因此上述四回路保护阀从开始充气到停车制动回路达到行驶要求气压0.65兆帕(6.5巴)的
充气时间过长。为了既保证主制动可靠又缩短充气时间，在(中)后桥主制动回路与停车制动回路之间又跨接了一个闸阀19(如图12-1和图12-2所示)。闸阀19的开启压力为0.65兆帕(6.5巴)，它实际上是一个单向开关阀，结构原理如图12-20所示。如图12-2，当主制动回路气压达到0.65兆帕(6.5巴)时，该阀打开，由(中)后制动回路反向给停车制动储气筒充气，使其气压很快达到0.45兆帕(4.5巴)，从而打开四回路保护阀的停车制动回路阀，快速向储气筒充气达到正常行驶状态。
在正常情况下，四回路保护阀实际上就是一个五通接头，只有某一回路发生断、漏故障时才起保护作用。