Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в камеры сгорания горючей смеси или воздуха, а также для выпуска из них отработанных газов. Газораспределительные механизмы различают по расположению клапанов в двигателе. Газораспределительные механизмы могут быть с верхним и нижним расположением клапанов. Наиболее распространен газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов.
Газораспределительный механизм состоит из:
1) распределительного вала;
2) механизма привода распределительного вала;
3) клапанного механизма.
1) распределительного вала;
2) механизма привода распределительного вала;
3) клапанного механизма.
Основными деталями газораспределительного механизма являются:
1) распределительный вал;
2) толкатели;
3) штанги;
4) коромысло;
5) клапаны.
1) распределительный вал;
2) толкатели;
3) штанги;
4) коромысло;
5) клапаны.
Распределительный вал служит для открытия и закрытия клапанов газораспределительного механизма в определенной последовательности согласно порядку работы цилиндров двигателя. Распределительные валы изготовляют из стали с последующей цементацией и закаливанием токами высокой частоты. Иногда распределительный вал отливают из высокопрочного чугуна. Шестерни распределительного вала изготавливают из чугуна или текстолита, а распределительную шестерню получают из стали.
Толкатели предназначены для передачи усилия от кулачков распределительного вала к штангам. Их изготовляют из чугуна и стали. Толкатели могут быть цилиндрическими, грибовидными или роликовыми, а также они имеют сферические углубления, в которые входят нижние концы штанги. Толкатели перемещаются в направляющих, которые выполнены в блоке цилиндров, либо в специальных корпусах которые прикрепляются к блоку цилиндров. Для предотвращения неравномерного износа рабочих поверхностей толкателей они постоянно поворачиваются вокруг своей оси за счет выпуклой поверхности их нижней головки и скощенной поверхности распределительного вала.
Штанги предназначены для передачи усилия от толкателей к коромыслам. Штанги могут быть выполнены в виде полых цилиндрических стержней из стали с закаленными наконечниками или в виде дюралюминиевых трубок с запрессованными с обеих сторон сферическими стальными наконечниками. Штанги с одной стороны упираются в сферическую поверхность регулировочного винта коромысла, а с другой стороны — в углубление толкателя.
Коромысло предает усилие от штанги к клапану. Коромысло выполнено в виде двуплечего рычага, посаженного на ось. Плечо коромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги, это позволяет уменьшить высоту подъема штанги толкателя. В короткое плечо коромысла вворачивается регулировочный винт с контргайкой для установки теплового зазора в клапанном механизме. Между коромыслом и осью находится бронзовая втулка, которая уменьшает трение коромысла об ось. Коромысла устанавливают на полных стальных осях. Оси коромысла могут быть общими для всех цилиндров или они могут быть изготовлены для каждого цилиндра отдельно. Оси закрепляются в стойках на головке цилиндров двигателя. От продольного перемещения коромысло удерживается благодаря цилиндрическим пружинам.
Коромысло предает усилие от штанги к клапану. Коромысло выполнено в виде двуплечего рычага, посаженного на ось. Плечо коромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги, это позволяет уменьшить высоту подъема штанги толкателя. В короткое плечо коромысла вворачивается регулировочный винт с контргайкой для установки теплового зазора в клапанном механизме. Между коромыслом и осью находится бронзовая втулка, которая уменьшает трение коромысла об ось. Коромысла устанавливают на полных стальных осях. Оси коромысла могут быть общими для всех цилиндров или они могут быть изготовлены для каждого цилиндра отдельно. Оси закрепляются в стойках на головке цилиндров двигателя. От продольного перемещения коромысло удерживается благодаря цилиндрическим пружинам.
Клапаны предназначены для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов в зависимости от порядка работы двигателя и от положения поршня в цилиндре. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Головка клапана имеет узкую рабочую кромку (фаску), скошенную под углом 45 или 30°. Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного, это обеспечивает более быстрое заполнение камеры сгорания цилиндра зарядом горючей смеси. Впускные клапаны производят из хромистой стали. Выпускные клапаны и их головки изготовляют из жаростойкой стали. Седла клапанов запрессованы в головку или блок цилиндров, их изготовляют из жаростойкого чугуна. На фаску головки иногда наносят жаростойкий сплав. Фаска головки должна плотно прилегать к фаске седла. Для этого сопрягаемые поверхности тщательно притирают. Поскольку выпускной клапан из-за обтекания его отработанными газами испытывает большие температурные нагрузки по сравнению с впускным клапаном, стержень выпускного клапана заполняют металлическим натрием. Металлический натрий имеет высокую теплопроводность и низкую температуру плавления, это способствует отведению тепла от головки. Кроме этого выпускные клапаны могут иметь' механизм их принудительного проворачивания при работе. Этот механизм предотвращает их заедание и обгорание.
Клапан прижимается к седлу одним или двумя клапанными пружинами. Если клапан прижимается двумя пружинами, то пружины должны иметь различное направление витков с целью гашения колебаний.
Стержень клапана имеет цилиндрическую форму и в верхней части имеет выточку для фиксации деталей крепления клапанной пружины. Стержни клапанов перемещаются по чугунным или металлическим направляющим втулкам. Направляющие втулки запрессованы в головку цилиндров двигателя.
Для предотвращения попадания масла в камеру сгорания цилиндра по зазору между стержнем клапана и его направляющей втулкой ставят уплотнение в виде сальника или колпачка, который выполнен из маслобензостойкой резины.
Клапан прижимается к седлу одним или двумя клапанными пружинами. Если клапан прижимается двумя пружинами, то пружины должны иметь различное направление витков с целью гашения колебаний.
Стержень клапана имеет цилиндрическую форму и в верхней части имеет выточку для фиксации деталей крепления клапанной пружины. Стержни клапанов перемещаются по чугунным или металлическим направляющим втулкам. Направляющие втулки запрессованы в головку цилиндров двигателя.
Для предотвращения попадания масла в камеру сгорания цилиндра по зазору между стержнем клапана и его направляющей втулкой ставят уплотнение в виде сальника или колпачка, который выполнен из маслобензостойкой резины.
В настоящее время при производстве двигателей легковых автомобилей чаще всего применяют четырехклапанную конструкцию. Эта конструкция подразумевает наличие двух впускных и двух выпускных клапанов, совместно с расположением свечи зажигания по центру камеры сгорания. Такая конструкция улучшает наполнение цилиндров свежим зарядом горючей смеси, сокращает время сгорания рабочей смеси и улучшает топливную экономичность двигателя.