Клапан с фаской под углом 45° при одинаковом подъеме имеет меньшие проходные сечения, чем клапан с фаской под углом 30°, однако обеспечивает лучшую центровку в седле и большую жесткость головки; поэтому фаску под углом 30° применяют главным образом для впускных клапанов форсированных двигателей. Фаску клапана шлифуют, а затем притирают к седлу. Нижний конец стержня может быть различной формы в зависимости от способа крепления клапанных пружин. Для уменьшения износа торец стержня закаливают или на него надевают защитный каленый колпачок.

Иногда для лучшего охлаждения в стержне выпускного клапана высверливают канал, который частично заполняется натрием. При нагреве натрий плавится и, испаряясь, отнимает тепло от головки клапана, передавая его через направляющую втулку стенкам головки цилиндров. С целью увеличения срока службы выпускного клапана производят жаростойкую наплавку слоем твердого сплава.

Пружина клапана закрепляется на конце стержня клапана чаще всего посредством двух конических сухариков, для которых на стержне сделана выточка. Применение дополнительной промежуточной детали в креплении опорной шайбы втулки сухариков позволяет клапану при работе поворачиваться от вибрации двигателя и усилия коромысла, что уменьшает износ клапана. Поворот возможен ввиду незначительного трения между торцами втулки и шайбы. Для устранения подсоса масла в цилиндр двигателя через зазор между стержнем клапана и втулкой на стержне клапана помещают колпачок из маслостойкой резины.

Увеличение срока службы и равномерный износ выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130 достигается вращением его при работе двигателя. Для этой цели выпускной клапан снабжен специальным механизмом, который состоит из неподвижного корпуса, установленного на площадке в головке блока и на направляющей втулке клапана, пяти шариков с возвратными пружинами, расположенными по дуге в наклонных углублениях в корпусе, конической дисковой пружины, свободно надетой на выступ корпуса, упорной шайбы, нагруженной клапанной пружиной, и замочного кольца, удерживающего весь механизм в сборе.

При закрытом клапане дисковая пружина внутренней кромкой лежит на заплечике корпуса, а на наружную ее кромку опирается упорная шайба; шарики под воздействием пружины свободно лежат в мелкой части канавок корпуса. По мере открытия клапана усилие клапанной пружины, воздействующей на упорную шайбу, возрастает настолько, что дисковая пружина распрямляется и становится плоской; между ее внутренней кромкой и заплечиком корпуса появляется зазор; при этом усилие клапанной пружины передается на шарики; они перекатываются по наклонному дну канавок, увлекая за собой дисковую пружину и упорную шайбу, а вместе с ними поворачивается на некоторый угол и выпускной клапан с клапанной пружиной. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается; дисковая пружина, прогибаясь, садится на заплечик корпуса, освобождает шарики и они под действием возвратных пружин занимают свое первоначальное положение, заклиниваясь между шайбой и наклонной’Поверхностью корпуса. Клапан при этом не вращается. Установлено, что за каждые сто оборотов коленчатого вала клапан поворачивается на один оборот.

Материалы, применяемые для изготовления клапанов, должны обладать повышенными механическими характеристиками, высокой устойчивостью против износа и коррозии.

Впускные клапаны, имеющие сравнительно невысокие температуры, изготовляют из хромистой, хромованадиевой или хромоникелевой сталей. Выпускные клапаны изготовляют из легированных жаростойких сталей.

Седло клапана у большинства двигателей выполнено непосредственно в головке цилиндров или блок-картере. Чтобы увеличить срок службы и облегчить ремонт, у некоторых двигателей седла клапанов изготовлены в виде вставных колец, которые запрессовываются в головку цилиндров или блок-картеров. Двигатели, головки которых выполнены из алюминиевых сплавов, имеют вставные седла для всех клапанов.

Клапанные седла изготавливают из серых перлитовых или отбеленных чу-гунов; такие седла хорошо противостоят ударной нагрузке и химическому воздействию газов.

Направляющие втулки клапанов обеспечивают точную посадку клапанов в седла. Они запрессовываются в головку цилиндров или блок-картер. Втулки изготовляют обычно из чугуна, реже из алюминиевой бронзы или металлокерамики.

Клапанные пружины служат для закрытия клапанов и плотной посадки их в седла, а также воспринимают инерционные усилия, возникающие при работе механизма газораспределения. Для предотвращения самопроизвольного отрыва закрытого выпускного клапана от седла при такте впуска пружине (при установке ее на место) сообщают предварительную затяжку. Сила пружины при полностью открытом клапане должна быть достаточной для удержания толкателя прижатым к кулачку распределительного вала, сохраняя этим установленную продолжительность открытия клапана.

В некоторых двигателях (ЯМЭ-236, ЯМЭ-238 и др.) устанавливаются две пружины (одна в другой) с различным направлением их витков; этим предотвращается заклинивание витков внутренней пружины витками внешней. Установка двух пружин уменьшает общую их высоту, устраняет возможность возникновения опасного для прочности пружин резонанса и гарантирует большую надежность в работе, так как при поломке одной из пружин клапан будет удерживаться другой.

Клапанная пружина одним концом упирается в тело блок-картера или головки цилиндров двигателя, другим — в шайбу, соединенную с концом стержня клапана.

Пружины клапанов изготовляют методом холодной навивки и обычно подвергают дробеструйному наклепу для повышения усталостной прочности. Для изготовления пружин используется проволока из высокоуглеродистой марганцовистой; кремнемарганцовистой и хро-моникелеванадиевой стали диаметром 3—5 мм.

Толкатели служат для передачи усилия от кулачков распределительного вала к стержням клапанов или штангами восприятия боковых усилий, возникающих при вращении кулачка.

Применяются следующие виды толкателей: качающиеся роликовые, роликовые, тарельчатые и цилиндрические. Качающиеся роликовые толкатели применяются преимущественно на дизельных двигателях. Толкатель представляет собой стальной качающийся рычажок, в отверстие которого запрессована бронзовая втулка. Ролик вращается на оси игольчатого подшипника. Сверху в толкатель запрессована стальная пята со сферической поверхностью, на которую опирается пустотелая штанга, передающая движение кромыслу.

Для более равномерного износа толкатель одновременно с прямолинейным движением совершает вращательное, которое (при плоской опорной поверхности толкателя) достигается смещением его оси относительно оси кулачка распределительного вала, а при сферической опорной поверхности — применением кулачков распределительного вала, имеющих небольшой наклон.

В случае нижнего расположения клапанов в торец толкателя ввернут регулировочный болт с контргайкой. Изменением положения этого болта по высоте можно регулировать зазор между клапаном и толкателем.

Кроме толкателя с регулировочным болтом, применяют толкатели с гидравлическим устройством, обеспечивающим автоматическое устранение зазоров и бесшумность работы клапанного механизма.

Направляющими толкателей чаще всего служат отверстия, расточенные непосредственно в блоке цилиндров. В некоторых случаях в эти отверстия запрессовывают направляющие втулки. Иногда эти направляющие привертываются болтами к блоку цилиндров. Толкатели изготовляют из легированных или углеродистых сталей, чугуна, а направляющие втулки также из чугуна.

Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам при верхнем расположении клапанов. Они должны обладать достаточной продольной жесткостью и иметь минимальную массу. В большинстве случаев штанги изготовляют трубчатыми. С обоих концов штанги крепят (напрессовывают или приваривают) наконечники, один из которых (шаровой) опирается на сферическую поверхность толкателя, а другой (в виде сферической чашечки) упирается в шаровую головку регулировочного винта, ввертываемого в коромысло. Шарниры выполняют в форме шара, так как верхний конец штанги при движении описывает дугу с радиусом, равным плечу коромысла.

Материалом для штанги служит сталь или алюминиевый сплав. Наконечники изготовляют из стали, цементируют и закаливают, а их сферическую поверхность полируют.

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапану. Коромысло — это стальной двуплечий рычаг. На коротком его плече имеется отверстие с резьбой, в которое ввертывают винт, фиксируемый гайкой. На конце длинного плеча коромысла имеется утолщение (боек), контактирующее с клапаном. Поверхность бойка термически обрабатывают и шлифуют. В средней части коромысла имеется отверстие с запрессованной втулкой или в ряде случаев игольчатый подшипник. Коромысло устанавливают на пустотелых валиках, закрепленных в стойках. Стойки крепят к головке цилиндров шпильками с гайками. Продольное перемещение коромысел по валику предотвращается распорными пружинами. Внутренняя полость валиков коромысел используется как канал для подвода масла, смазывающего втулки коромысел и трущиеся поверхности регулировочных винтов, штанг и толкателей. Масло к указанным деталям поступает при совпадении отверстий в стенках валиков со сверлениями в коромыслах.

Коромысла изготовляют штамповкой из углеродистых или легированных сталей.

Распределительный вал служит для своевременного открытия и закрытия клапанов. Вал имеет опорные шейки, впускные и выпускные кулачки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерню привода масляного насоса и распределителя зажигания. Спереди с помощью шпонки и болта на валу укреплена шестерня привода распределительного вала. Распределительный вал вращается в подшипниках, залитых антифрикционным сплавом и запрессованных в передней и задней стенках и перегородках блок-картера.

Количество кулачков на распределительном валу соответствует удвоенному числу цилиндров двигателя. Кулачки расположены на нем в определенном порядке под разными углами в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Между шестерней и передней опорной шейкой установлены распорное кольцо и упорный фланец, удерживающий вал от осевых смещений.

Фиксация вала в осевом направлении осуществляется специальными торцовыми ограничителями. У большинства двигателей осевые перемещения ограничиваются упорным фланцем, прикрепленным болтами к блок-картеру. Распорное кольцо, зажатое между ступицей шестерни и передней опорной шайбой, толще упорного фланца, что обеспечивает необходимый осевой зазор между торцом шейки и ступицей шестерни.

Распределительные валы изготовляют штамповкой или отливают из углеродистых и легированных сталей или из чугуна. Для увеличения износоустойчивости кулачки и шейки стальных валов подвергают цементации или поверхностной закалке токами высокой частоты, а чугунные — отбеливанию.

Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала посредством шестерен или бесшумной цепи. В первом случае ведущая шестерня укреплена на переднем конце коленчатого вала и находится в зацеплении с ведомой шестерней распределительного вала. При этом у четырехтактных двигателей шестерня коленчатого вала имеет вдвое меньшее число зубьев, чем шестерня распределительного вала, так как частота вращения распределительного вала должна быть в раза меньше частоты вращения коленчатого вала. У двухтактных двигателей эти шестерни имеют одинаковое число зубьев.

Для большей плавности хода и уменьшения шума шестерни изготовляют с косыми зубьями, причем шестерню коленчатого вала изготовляют стальной, а шестерню распределительного вала — текстолитовой или чугунной.

Количество распределительных шестерен зависит от расстояния между коленчатым и распределительным валами; если оно велико, то привод осуществляется через промежуточную шестерню.

При цепной передаче на концех коленчатого и распределительного валов закрепляют звездочки, соединенные гибкой бесшумной цепью. В последнее время все большее распространение получают передачи к верхнему распределительному валу наружными зубчатыми ремнями, изготовленными из синтетических невытягивающихся материалов.

Для согласования работы узлов и деталей механизма распределительные шестерни или звездочки при сборке должны устанавливаться так, чтобы метки А, нанесенные на них, находились друг против друга.

Вдвигателе СМД-14 распределительные шестерни расположены в картере шестерен. Вращение от шестерен коленчатого вала передается промежуточной шестерне, которая свободно вращается на опорном пальце. На ступице шестерни напрессована прямозубая шестерня, которая приводит во вращение шестерню валика масляного насоса. Промежуточная шестерня находится в зацеплении с шестерней распределительного вала и шестерней привода топливного насоса и счетчика моточасов.

От шестерни распределительного вала приводится во вращение шестерня привода гидравлического насоса. Все шестерни (кроме шестерен привода масляного насоса) косо-зубые. Шестерни при сборке устанавливаются по имеющимся на Них меткам К, Р и Т.

Двигатель «Москвич-412» имеет цепной привод, состоящий из звездочки коленчатого вала, звездочки распределительного вала и роликовой цепи. Для натяжения цепи привод имеет натяжное устройство, состоящее из зубчатого ролика, расположенного на одном плече двуплечего рычага. Другое плечо этого рычага упирается в плунжер. Рычаг свободно сидит на оси, запрессованной в головку цилиндров. Под действием пружины плунжер через рычаг прижимает ролик к ведомой ветви цепи. Плунжер имеет продольный паз, в который входит сухарь, фиксирующий положение плунжера. Сухарь закреплен болтом. Для уменьшения вибрации ведущей ветви цепь имеет успокоитель из пластмассы.

—

Клапаны. Они предназначены для периодического открытия и закрытия впускных и выпускных отверстий в цилиндрах и надежного их уплотнения. Клапаны работают в тяжелых условиях, подвергаясь воздействию высоких температур, давлению газов, сил упругости пружин и сил инерции деталей механизма. Наиболее тяжелым периодом работы является выпуск отработавших газов, во время которого нагрев клапанов достигает 600—850 °С. Современные четырехтактные двигатели имеют в каждом цилиндре два клапана — один впускной и один выпускной.

Клапан состоит из стержня и головки, соединенных между собой переходом плавной формы, способствующим уменьшению сопротивления движению газов при открытом положении клапана. Головка клапана является частью поверхности камеры сгорания, а ее форма определяет прочность рабочей поверхности клапана, его жесткость, массу и обтекаемость. Головка может быть плоской (тарельчатой), выпуклой и тюльпанообразной. Плоский клапан применяется только в карбюраторных двигателях, тюльпанообразный — в качестве впускных клапанов двигателя повышенной мощности с верхним расположением клапанов, выпуклый — для выпускных клапанов дизелей.

Головка клапана имеет рабочую поверхность, предназначенную для закрытия впускных или выпускных отверстий. Для плотного прилегания головки клапана его рабочая поверхность делается конической. Угол рабочей фаски клапанов обычно делается равным 45°, в ряде двигателей (ЗИЛ) у впускных клапанов он составляет 30°.

Стержень клапана имеет цилиндрическую форму и служит для направления движения клапана. Диаметр стержня зависит 0т величины передаваемых нагрузок, а длина — от расположения клапана. На конце степжня клапана крепится тарелка пружины.

Для лучшего охлаждения головки выпускных клапанов иногда стержень изготавливается полым. Внутренняя полость такого стержня заполняется на 50—60% металлическим натрием, который при работе двигателя расплавляется и интенсивно отводит тепло от головки. Для увеличения срока службы выпускные клапаны в некоторых двигателях (ЗИЛ-130 и др.) поворачиваются специальным механизмом.

Механизм состоит из неподвижного корпуса, установленного в специальном гнезде головки блока цилиндров, пяти шариков и их возвратных пружин, расположенных в наклонных углублениях корпуса, выполненных по дуге; конической дисковой пружины; упорной шайбы, на которую действует клапанная пружина, и замочного кольца. Упорная шайба и дисковая пружина надеты на выступ корпуса с зазором.

Механизм работает следующим образом. При закрытом клапане усилие пружины через упорную шайбу, закрепленную замочным кольцом, передается на наружную кромку пружины, опирающейся внутренней кромкой в заплечик корпуса. Во время открытия клапана усилие клапанной пружины увеличивается; под действием возросшего усилия дисковая пружина распрямляется, между внутренней кромкой пружины и заплечиком корпуса появляется зазор. Усилие пружины начинает передаваться на шарики. Шарики, перекатываясь по углублениям, поворачивают дисковую пружину и упорную шайбу, а вместе с ними клапанную пружину и клапан относительно его первоначального положения. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается, прогиб дисковой пружины возрастает, она упирается в заплечик корпуса, освобождая шарики, которые под действием пружин возвращаются в исходное положение, подготавливая механизм к новому повороту. Клапан, совершая одновременно возвратно-поступательное и вращательное движение, препятствует образованию нагара на его рабочей поверхности и улучшает условие трения стержня клапана в отверстии направляющей втулки. Частота вращения выпускного клапана около 30 об/мин (при 3200 об/мин коленчатого вала).

Клапаны могут изготовляться штамповкой на горизонтально-ковочных машинах или свариваться с помощью стыковой сварки при изготовлении головок и стержней из различных материалов. В этом случае головки выпускных клапанов изготовляют из крем-нехромистых, кремнехромоникелевых и других высоколегированных жаро- и коррозионностойких сталей 40X9, 17Х18Н9, а стержни — из сталей повышенной износостойкости. Для повышения износостойкости выпускных клапанов на уплотнительные фаски наплавляют слой твердого сплава толщиной до 2 мм. Выпускные клапаны изготовляются из хромистой или хромоникелевой стали.

Клапанные гнезда (седла клапанов) предназначены для удлинения срока службы опорной поверхности, на которую садится клапан (блок-картера при нижнем расположении клапанов или головки блока цилиндров при верхнем расположении клапанов). Для выпускных клапанов обычно седла делают вставными в виде круглых фасонных колец. Седла изготовляются из жаростойких чугунов, легированных сталей, металлокерамики, алюминиевой бронзы.

Направляющие втулки служат для устранения перекосов клапана при посадке на гнездо и для отвода тепла от клапанов. Втулки всегда делаются вставными, что упрощает ремонт. Осевое перемещение втулок ограничивается опорными поясками или упругими кольцами. Втулки изготовляются из бронзы, перлитного чугуна или металлокерамических сплавов.

Клапанные пружины должны обеспечивать достаточное прижатие клапана к седлу, воспринимать инерционные нагрузки, возникающие при движении деталей механизма газораспределения. Наиболее распространены винтовые пружины с постоянным или переменным шагом витка. Переменный шаг витка предотвращает возникновение резонансных колебаний. В некоторых двигателях (КДМ-100, ЯМЗ-236) на каждый клапан устанавливаются две пружины (одна внутри другой) с разным направлением навивки. Это позволяет уменьшить длину клапана, предотвращает явление резонанса и повышает надежность работы механизма газораспределения. Пружины изготовляются преимущественно из высокоуглеродистых марганцовистых, кремнемарганцовистых и хромоникелеванадиевых сталей.

Толкатели предназначены для передачи усилия от кулачков вала к стержням клапанов или штангам и восприятия боковых усилий, возникающих при вращении кулачка. Толкатели бывают тарельчатые, цилиндрические, роликовые и гидравлические.

Тарельчатые толкатели получили распространение на двигателях с нижним расположением клапанов. Трущаяся поверхность толкателя в месте соприкосновения с кулачком распределительного вала имеет сферическую форму, что уменьшает трение. В торец толкателя ввернут регулировочный болт с контргайкой. Изменением положения болта по высоте меняется зазор между клапаном и толкателем. Для более равномерного износа тарелки толкателя его ось смещают относительно оси кулачка (при плоской опорной поверхности толкателя) или кулачок делается коническим (при сферической опорной поверхности толкателя). При этом толкатель одновременно совершает поступательное и вращательное движения.

Цилиндрические толкатели применяют на двигателях с верхним расположением клапанов. Внутри пустотелого цилиндрического толкателя, опирающегося на кулачок вала, размещена штанга. Слив масла из внутренней полости толкателя производится через отверстие.

Роликовые толкатели применяют для уменьшения износа трущихся поверхностей и потерь на трение в механизме газораспределения. Однако значительная масса, большой износ оси ролика и сложность изготовления роликовых толкателей ограничивают их применение.

Гидравлические толкатели применяются в быстроходных двигателях легковых автомобилей.

Толкатели изготовляются из легированных сталей. В некоторых двигателях толкатели делают из отбеливающих чугунов.

Штанги и коромысла являются кинематическими элементами механизма газораспределения при верхнем расположении клапанов. Штанга передает усилие от толкателя к коромыслу. Штанги бывают сплошные и трубчатые; изготовляются из стали или дюралюминия. Коромысло служит для передачи усилия от штанги к стержню клапана и представляет собой двуплечий рычаг, один конец которого соединяется со штангой, а второй опирается на стержень клапана. Ось коромысла обычно неподвижна, а коромысло вращается на оси на втулке или на игольчатых подшипниках. Коромысла, как правило, имеют плечи разной длины. Плечо, обращенное к клапану, всегда бывает в полтора-два раза больше плеча со стороны штанги. Благодаря этому удается обеспечить необходимую высоту подъема клапанов при значительно меньших перемещениях толкателей и штанг, т. е. снизить величину их ускорения и сил инерции. Коромысла отливают из чугуна и стали методом точного литья или штампуют из стали марки 45.

Распределительный вал служит для управления движением клапанов. Вал имеет опорные, шейки, впускные и выпускные кулачки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерню привода масляного насоса и распределителя зажигания. Размещение кулачков определяется расположением клапанов, заданными фазами газораспределения и порядком работы двигателя. Распределительный вал устанавливается в подшипниках блок-картера или в специальном корпусе на головке блока цилиндров (при верхнем расположении вала). Число подшипников распределительного вала обычно равно числу подшипников коленчатого вала. Подшипниками опорных шеек являются чугунные или бронзовые втулки, тонкостенные сталебаббитовые втулки или втулки из биметаллической ленты. Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала с помощью зубчатой или цепной передачи.

От осевого перемещения распределительный вал удерживается обычно упорным фланцем. На характер работы механизма газораспределения во многом влияет профиль кулачка, обычно выполняемый выпуклым, что обеспечивает наилучшее наполнение цилиндров при небольших инерционных силах.

Распределительный вал изготовляется из углеродистых или легированных сталей, а также из специального чугуна. Кулачки и шейки стальных распределительных валов подвергаются цементации с последующей закалкой или поверхностной закалке, а чугунных—отбеливанию.

—

Клапан состоит из тарелки и стержня. Переход от тарелки к стержню сделан плавным, что обеспечивает клапану необходимую прочность и улучшает отвод тепла от тарелки.

Конусный поясок (фаска) тарелки клапана предназначен для плотного закрытия седла в головке цилиндров. У большинства двигателей фаски впускных и выпускных клапанов сняты под углом 45°. Плотность прилегания фасок клапана и седла достигается шлифовкой и дополнительной притиркой их друг к другу.

Стержень клапана шлифованный. В верхней его части сделана цилиндрическая выточка, в которую входит выступ разрезанного на две половины конического кольца (сухарика), крепящего опорную шайбу на стержне клапана. Под выточкой на стержне клапана расположена вторая цилиндрическая выточка, в которую вставлено пружинное кольцо. Оно предотвращает падение клапана в цилиндр в случае его обрыва.

У клапанов некоторых двигателей на тарелке сделаны прорезь или сверления для соединения со шпинделем притирочного устройства.

В двигателях АМ-01, АМ-41, ЯМЗ, ГАЗ-21А и ГАЗ-53 пружина клапана размещена между нижней опорной шайбой и тарелкой. Клапан соединен с тарелкой при помощи втулки и сухариков. Втулка опирается на тарелку только торцом, поэтому трение между ними мало, и клапан под воздействием коромысла и вибрации пружины может проворачиваться. Последнее увеличивает срок службы седла, фаски, стержня и втулки клапана.

У двигателей ГАЗ-21А и ГАЗ-53 для уменьшения проникновения (просасывания) масла через зазор между стержнем впускного клапана и его втулкой в цилиндр на стержень клапана под тарелкой надет маслоотражательный колпачок из маслоупорной резины.

Во время работы двигателя температура впускных клапанов достигает 570—670 °К, а выпускных— 1070—1170 °К. Более низкая температура впускных клапанов объясняется тем, что при такте впуска они охлаждаются горючей смесью или воздухом.

Клапаны изготовляют из легированной жаростойкой стали, которая сохраняет свои механические качества при высокой температуре, хорошо сопротивляется коррозии и износу от трения. Для впускных клапанов применяют хромоникелевые и хромокремнистые стали, а для выпускных — высокохромистые и хромоникельмарганцовистые.

С целью уменьшения износа на фаску выпускного клапана у двигателей ГАЗ-53 и ЗИЛ-130 наплавляют слой из жаростойкого сплава, а торцы стержней впускных и выпускных клапанов всех двигателей закаливают.

У выпускных клапанов двигателей ГАЗ-53 и ЗИЛ-130 применено натриевое охлаждение. Стержни этих клапанов имеют полость, которую при изготовлении клапана заполняют на 50—60% натрием, а затем к тарелке приваривают заглушку. Натрий во время работы двигателя плавится (температура его плавления 97 °С). Находясь в жидком состоянии, натрий при движении клапана перемещается внутри полости И и интенсивно переносит тепло от тарелки клапана к его стержню и втулке.

Выпускной клапан двигателя ЗИЛ-130 для повышения срока службы принудительно поворачивается во время работы двигателя специальным механизмом, состоящим из неподвижного корпуса, в котором по окружности расположены пять наклонных углублений, пяти шариков и их возвратных пружин, дисковой пружины, упорной шайбы, на которую давит пружина клапана, замочного кольца.

Шайба и пружина надеты с зазором на корпус, установленный в гнездо головки цилиндров. Пружина клапана одним концом опирается на тарелку, а другим — на шайбу.

При закрытом клапане усилие пружины через шайбу передается на наружную кромку дисковой пружины, которая с противоположной стороны внутренней кромкой опирается на выступ корпуса. Когда клапан открывается, пружина сжимается. Под действием ее возросшего усилия дисковая пружина, опираясь на шарики, выпрямляется и поворачивается на небольшой угол вокруг шариков. Между внутренней кромкой дисковой пружины и выступом корпуса появляется зазор. Под действием усилия пружин шарики, преодолевая сопротивление возвратных пружин, катятся по наклонным плоскостям углублений корпуса и поворачивают дисковую пружину, шайбу и с ними пружину и клапан на некоторый угол.

При закрытии клапана усилие пружины уменьшается и дисковая пружина возвращается в первоначальное положение. При этом уменьшается нажим на шарики и возвратные пружины возвращают их в исходное положение.

Для лучшего наполнения цилиндра у некоторых двигателей (Д-50, СМД-14, Д-108, АМ-41, АМ-01, ГАЗ-21А, ГАЗ-52-01, ГАЗ-53 и ЗИЛ-130) диаметр тарелки впускного клапана сделан несколько большим, чем у выпускного клапана.

Седла впускных и выпускных клапанов у многих двигателей (Д-21, Д-37М, ГАЗ-21А, ГАЗ-53, ЗИЛ-130) сделаны во вставных кольцах из жаростойкого чугуна, запрессованных в головку цилиндров. Обычно эти головки отлиты из алюминиевого сплава. У двигателей ГАЗ-52-01, АМ-01, АМ-41 и ЯМЗ вставные кольца из жаростойкого чугуна сделаны только для выпускных клапанов, причем у двигателей ГАЗ-52-01 они запрессованы в блок-картер. Вставные кольца увеличивают срок службы и облегчают ремонт головки цилиндра или блок-картера.

Направляющая втулка обеспечивает строго направленное движение клапана и посадку его в седло без перекоса. Она запрессовывается в головку цилиндров или в блок-картер. Направляющие втулки изготовляют из чугуна (Д-50, СМД-14, Д-108, ЗИЛ-130) или металлокерамики (ГАЗ-21А, ГАЗ-52-01, АМ-41, АМ-01 и ЯМЗ), подвергнутой прессованию, спеканию и пропитке маслом. Металлокерамические втулки обладают высокими антифрикционными качествами.

Пружина создает усилие, необходимое для закрытия клапана и плотной посадки его в седло.

Обладая достаточной упругостью, пружина не допускает отрыва клапана и толкателя от кулачка распределительного вала, сохраняя этим установленную продолжительность открытия клапана.

Пружины изготовляют из стальной проволоки, обычно они бывают витые, цилиндрические. Они могут иметь постоянный (Д-50) или переменный шаг витков (ГАЗ-52-01, ЗИЛ-130). Пружины с переменным шагом во время работы вибрируют меньше, и поломки их по этой причине наблюдаются редко.

При сборке конец пружины с большим шагом навивки должен располагаться у тарелки клапана.

Во многих двигателях на каждый клапан установлена одна пружина, а в двигателях Д-50, СМД-14, Д-108 и ЯМЗ на каждый клапан установлено две пружины. Чтобы витки внутренней и наружной пружин не заклинивались, они навиты в разные стороны. Наличие двух пружин уменьшает размеры и облегчает условия их работы, вместе с тем повышается надежность: при поломке одной пружины клапан будет удерживаться другой.

У двигателя ГАЗ-52-01 пружина одним концом упирается в тело блок-картера, а другим — в опорную шайбу, соединенную с концом стержня клапана сухариками.

Детали передачи механизма газораспределения обеспечивают передачу движения от распределительного вала к клапанам.

К этим деталям при подвесных клапанах относятся толкатель, штанга, коромысло с регулировочным винтом, ось коромысел со стойкой и пружинами, а при боковых — толкатель с регулировочным болтом.

Толкатель служит для передачи движения от кулачка распределительного вала к клапану или штанге. Толкатели изготовляются из чугуна или стали. Их рабочие поверхности шлифуются и термически обрабатываются. Для уменьшения веса толкатели часто делают пустотелыми.

Толкатели перемещаются в направляющих втулках из антифрикционного чугуна (Д-37М) или непосредственно в отверстиях блок-картера (например, СМД-14, ГАЗ-21А, ГАЗ-53, ЗИЛ-130).

В двигателях применяются толкатели следующих видов: качающиеся роликовые, грибообразные и цилиндрические. В двигателях АМ-01, АМ-41 и ЯМЗ установлены качающиеся на специальной оси роликовые толкатели. В отверстие толкателя запрессована бронзовая втулка. Ролик вращается на игольчатом подшипнике. С целью повышения долговечности толкателя в месте соприкосновения со штангой в него запрессована термически обработанная стальная пята со сферической поверхностью.

Нижняя часть грибообразного толкателя выполняется в виде тарелки, которая имеет плоскую (Д-37М, СМД-14, Д-108) или сферическую (ГАЗ-52-01) опорную поверхность. У цилиндрического толкателя (ЗИЛ-130 и ГАЗ-53) опорная поверхность тоже сферическая.

Для более равномерного износа опорной и направляющей (цилиндрической) поверхностей толкатель одновременно с прямолинейным движением совершает вращательное — вокруг своей оси. Вращательное движение толкателя при его плоской опорной поверхности достигается смещением оси толкателя относительно оси кулачка распределительного вала на 1,5 мм, а при сферической опорной поверхности — применением кулачков распределительного вала, имеющих небольшую конусность.

На рабочую поверхность цилиндрических стальных толкателей двигателей ГАЗ-21А, ГАЗ-53 и ЗИЛ-130, соприкасающуюся с кулачком распределительного вала, наплавляют отбеленный чугун.

У двигателей автомобилей ЗИЛ-111Г цилиндрические толкатели имеют гидравлическое устройство, автоматически обеспечивающее работу без зазора в клапанном механизме.

Штанга представляет собой цельный стальной (СМД-14 и ЗИЛ-130), цельный из алюминиевого сплава (Д-37М, ГАЗ-21 А и ГАЗ-53) или пустотелый стальной (АМ-41, АМ-01 и ЯМЗ) стержень. Штанги из алюминиевого сплава и пустотелые стальные на концах имеют стальные шлифованные, термически обработанные наконечники. Нижний наконечник штанги — шаровой. Он опирается на сферическую поверхность выемки толкателя. Верхний наконечник штанги имеет углубление со сферической поверхностью, на которую опирается головка регулировочного винта 7.

Коромысло — это стальной двуплечий рычаг с плечами различной длины. На коротком плече имеется отверстие с резьбой. В это отверстие ввертывается винт, с помощью которого регулируется зазор между утолщением (бойком) на конце длинного плеча коромысла и стержнем клапана. Рабочая поверхность бойка шлифуется и термически обрабатывается.

В средней части коромысла имеется отверстие с запрессованной втулкой. Это отверстие необходимо для того, чтобы установить коромысло на оси.

Стальные оси, на которых размещены коромысла, закреплены в стойках, установленных на верхней плоскости головки цилиндров. Стойки крепятся к головке цилиндров шпильками. Продольное перемещение по валику коромысел предотвращается распорными пружинами.

Оси коромысел обычно пустотелые, их внутренняя полость используется как канал для подвода масла, смазывающего втулки коромысел и трущиеся поверхности наконечников штанг, головок регулировочных винтов и направляющих стаканов. Чтобы масло не вытекало из осей коромысел, наружные концы их закрыты заглушками, а внутренние соединены трубкой, снабженной уплотнительным устройством.

Для предохранения от повреждений и загрязнения детали механизма газораспределения, размещенные на головке цилиндров, закрыты стальными штампованными или литыми алюминиевыми колпаками.

Между нижней плоскостью колпака и головкой цилиндров, а также между верхней плоскостью колпака и его крышкой установлены специальные прокладки.

Распределительный вал при помощи кулачков, расположенных на нем, управляет движением клапанов. Каждый кулачок управляет только одним клапаном — впускным или выпускным. Кулачки изготовлены заодно с валом и располагаются на нем в определенном порядке под разными углами в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Профиль кулачков должен соответствовать принятым фазам газораспределения и обеспечивать плавное перемещение клапана при достаточно быстром его открытии и закрытии.

Широко распространен выпуклый симметричный, который может применяться при любом типе толкателя.

Распределительные валы изготовляют из стали или модифицированного чугуна. Опорные шейки, эксцентрики и кулачки распределительного вала термически обрабатываются и шлифуются.

Распределительные валы вращаются в подшипниках скольжения, установленных в стенках и перегородках блок-картера (нижнее расположение) или в поперечных перегородках головки цилиндров (верхнее расположение). В качестве подшипников скольжения используются втулки из антифрикционного чугуна (Д-37М, Д-50), стальные втулки, залитые баббитом СОС 6-6 (ГАЗ-52-01, ГАЗ-53 и ЗИЛ-130).

Для облегчения обработки отверстий под подшипники и упрощения установки вала при сборке у многих двигателей опорные шейки и их втулки имеют последовательно уменьшающиеся диаметры.

У распределительного вала двигателя Д-50 просверлен осевой канал, а в опорных шейках — радиальные отверстия, по которым к шейкам подводится смазка.

На распределительных валах некоторых автомобильных двигателей имеются изготовленные заодно с валом эксцентрик привода бензинового насоса и шестерня привода масляного насоса.

На переднем конце распределительного вала устанавливают шестерню привода распределительного вала.

Осевые перемещения распределительного вала во втулках ограничиваются в пределах 0,08—0,25 мм. В двигателях СМД-14 осевые перемещения распределительного вала ограничиваются с одной стороны втулкой, в которую упирается бурт на передней шейке распределительного вала, а с другой стороны — винтом, в который упирается подпятник, запрессованный в торец вала. Винт ввернут в переднюю крышку картера шестерен и стопорится контргайкой.

Сферическая поверхность упорного винта и торец подпятника закалены и прошлифованы. Между ними устанавливается зазор 0,5 мм.

В двигателях ЗИЛ-130, ГАЗ-53 и ГАЗ-52-01 для ограничения перемещения распределительного вала служит упорная стальная шайба, прикрепленная болтами к передней стенке блок-картера. Эта шайба помещена между торцом опорной шейки распределительного вала и торцом ступицы распределительной шестерни. Толщина шайбы меньше толщины распорного кольца. Разница в толщине этих двух деталей обеспечивает необходимый зазор.

У всех отечественных автотракторных двигателей привод распределительного вала шестеренчатый, за исключением двигателей ЗИЛ-111 и 412, у которых распределительный вал приводится во вращение цепью.

Распределительные шестерни передают вращение от коленчатого вала к распределительному. Они располагаются в передней части двигателя, обычно в специальном картере, который закрывается крышкой.

Количество распределительных шестерен зависит от того, сколько механизмов двигателя должен приводить в движение коленчатый вал и насколько близко от распределительного вала он расположен. У двигателей ГАЗ-21А, ГАЗ-52-01 и ЗИЛ-130 шестерни коленчатого и распределительного валов входят непосредственно в зацепление. А у двигателей Д-37М, СМД-14, АМ-01, АМ-41 и Д-50 шестерня коленчатого вала соединяется с шестерней распределительного вала через промежуточную шестерню.

К распределительным шестерням относят также шестерни, приводящие в движение другие механизмы двигателя: топливный насос, масляные насосы двигателя и гидроусилителя рулевого управления. Для лучшей плавности хода и уменьшения шума распределительные шестерни делают с косыми зубьями.

В качестве материала для распределительных шестерен применяют сталь, чугун и пластмассу. Так, в двигателях ГАЗ-21А, ГАЗ-52-01, ГАЗ-53 и 408 ведомая шестерня на распределительном валу — текстолитовая (пластмассовая). В других двигателях распределительные шестерни сделаны из металла. Применение разных материалов для ведущей и ведомой распределительных шестерен способствует уменьшению шума при их работе,

Распределительные шестерни (кроме промежуточных) крепятся на своих валах шпонками или болтами в строго определенных положениях. Соединение зубьев шестерен при сборке двигателя осуществляется по меткам, имеющимся на шестернях, а иногда и на картере шестерен. Такая установка шестерен обеспечивает согласованное вращение коленчатого и распределительного валов и вала привода топливного насоса (у дизеля). Обозначение меток и их взаимное расположение у различных двигателей неодинаково.

В двигателях СМД-14 и Д-50 промежуточные шестерни вращаются на неподвижных стальных осях (пальцах), которые запрессованы в переднюю стенку блок-картера.

У двигателя 412 от звездочки вращение передается звездочке распределительного вала двухрядной роликовой цепью. Для натяжения цепи привод имеет специальное устройство, состоящее из зубчатого ролика, расположенного на одном плече двуплечего рычага. Другое плечо этого рычага упирается в пробку. Рычаг свободно сидит на оси, запрессованной в головку цилиндров. Под действием пружины плунжер через рычаг прижимает ролик к ведомой ветви цепи. Плунжер имеет продольный паз, в который входит сухарь, фиксирующий положение плунжера. Сухарь закрепляется болтом. Для уменьшения вибрации ведущей ветви цепи имеется успокоитель из пластмассы.