Штанги. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги. Из изготовляют из стального прутка с закаленными концами (двигатели ЗИЛ-130) или из дюралюминиевого стержня (двигатели 3M3-53-11 и ЗМЗ-24-04) со стальными сферическими наконечниками.

В дизелях ЯМЗ и КамАЗ штанги (см. рис. 3.5, б) делают из стальной трубки. На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов (см. рис 3.5, а), ввернутых в коромысла, ас другой — в толкатели.

Коромысло. Для передачи усилия от штанги в клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо а коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча в. Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов.

Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси (см. рис. 3.3), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и к сферическим наконечникам регулировочных болтов. Оси в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек. На дизелях оси коромысел выполнены за одно целое со стойками и каждое коромысло качается на своей оси.

Рис. 3.5. Детали привода клапанов дизелей: а—ЯМЗ; б—КамАЗ

Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, происходят при помощи клапанов. Клапан (рис. 3.6, а) состоит из плоской головки и стержня, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного.

Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготовляют из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600—800 °С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов.

Для плотного прилегания головок клапанов к седлам их рабочие поверхности делают коническими в виде тщательно обработанных фасок под углами 45 или 30°.

Стержни клапанов имеют цилиндрическую форму. Они перемещаются в чугунных или металлокера-мических втулках, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков, которые прижимаются к конической поверхности тарелки под действием пружины.

В двигателях ЯМЗ, КамАЗ и автомобилей семейства «Москвич» для повышения работоспособности газораспределительного механизма клапана прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попадали между витками другой и не нарушалась безотказная работа клапанного механизма.

Рис. 3.6. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-130

На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок (у двигателей ЗИЛ, КамАЗ, ЗМЗ) устанавливают резиновые манжеты или колпачки (см. рис. 3.1), которые при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и к направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска) .

В двигателях ЗИЛ-130 и 3M3-53-11 для лучшего отвода тепла от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым и его полость заполняют на 3/4 объема металлическим натрием (рис. 3.6, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С. Во время работы двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости.

В клапанном приводе двигателей ЗМЗ (см. рис. 3.1), кроме сухариков и тарелки имеется коническая втулка, плотно охватывающая сухарики и соприкасающаяся с тарелкой узким кольцевым пояском. Вследствие этого уменьшается трение в этом соединении и клапан может проворачиваться под действием усилия, передаваемого через коромысло. Последнее способствует снятию нагара с головки и седла клапана и предотвращает их обгора-ние.

Для этой же цели выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ имеют механизм принудительного вращения. Он состоит из корпуса (см. рис. 3.6, а), расположенного в углублении головки цилиндра на направляющей втулке, закрепленной замочным кольцом, пяти шариков, установленных вместе с возвратными пружинами в наклонных пазах корпуса, опорной шайбы и конической дисковой пружины. Пружина и шайба свободно надеты на выступ корпуса и закреплены на нем замочным кольцом.

При закрытом клапане, когда усилие пружины невелико (рис. 3.6, б), дисковая пружина выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса. При этом шарики в конических пазах корпуса отжаты пружинами в крайнее положение.

Когда клапан начинает открываться, усилие пружины возрастает, в результате чего дисковая пружина (см. рис. 3.6, б,в) выпрям-‘ляется и передает усилие пружины на шарики, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину, опорную шайбу, клапанную пружину и сам клапан относительно его первоначального положения.

Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается, при этом дисковая пружина прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики, которые под действием пружин возвращаются в первоначальное положение, подготовляя механизм вращения к новому циклу поворота клапана.

При частоте вращения коленчатого вала около 3000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин.

Чтобы обеспечить плотное прилегание головки клапана к седлу, необходим определенный тепловой зазор между стержнем клапана и носком (винтом) коромысла или болтом толкателя. Тепловые зазоры в клапанах изменяются вследствие их нагрева, изнашивания и нарушений регулировок. Когда зазор в клапанах увеличен, они открываются не полностью, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания, а также повышаются ударные нагрузки на детали клапанного механизма.

При недостаточном зазоре в клапанах они неплотно садятся на седла, вследствие чего происходят утечки газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. Из-за неплотной посадки клапанов при такте сжатия рабочая смесь может попадать в выпускной газопровод, а в процессе такта расширения газы, имеющие высокую температуру, могут прорываться во впускной газопровод, вследствие чего в этих газопроводах возможны хлопки или вспышки, что является признаком неплотной посадки клапанов.

Для плотного прилегания головки клапана к седлу тепловой зазор устанавливают между носком коромысла (см. рис. 3.1) и торцом стержня клапана при нижнем распределительном валу (у двигателей ЗИЛ-130, КамАЗ-740, 3M3-53-11 и др.) или между рычагом (см. рис. 3.2, а) привода клапана и кулачком при верхнем расположении распределительного вала (у двигателей ВАЗ-2105, -2107).

В двигателях автомобилей ВАЗ (с приводом на задние колеса) тепловой зазор должен быть 0,15 мм как для впускных, так и для выпускных клапанов. При их регулировке отпускают контргайку и, вращая регулировочный болт, устанавливают указанный зазор между рычагом и кулачком на двигателе в холодном состоянии.

В двигателях переднеприводных автомобилей ВАЗ-2108 «Спутник», -2109 зазор h (см. рис. 3.2, в) между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами должен быть (0,2 + 0,05) мм для впускных клапанов и (0,35 + 0,05) мм для выпускных. Комплект регулировочных шайб имеет толщину от 3 до 4,25 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Толщина шайб маркируется на ее поверхности.

У двигателей автомобилей семейства «Москвич» (с приводом на задние колеса) при верхнем расположении распределительного вала тепловой зазор устанавливают между наконечником, регулировочного болта и торцом стержня клапана (зазор h см. на рис. 3.2,6).

Рис. 3.7. Проверка и регулировка теплового зазора

В непрогретых двигателях ЗИЛ-130, ЯМЭ-238 и 3M3-53-11 зазор впускных и выпускных клапанов должен быть 0,25—0,30 мм, на дизелях КамАЗ зазор у впускных клапанов составляет 0,25—0,30 мм, а у выпускных — 0,35—0,40 мм.