Для того чтобы клапан плотно прилегал к седлу, на нижней стороне головки клапана снимают фаску под углом 45° (реже под углом 30°), которую шлифуют.

Наибольшее распространение на автомобильных двигателях получили клапаны с плоской или тюльпанообразной головкой. Клапаны с плоской головкой отличаются меньшей массой и меньшей поверхностью нагрева.

Хорошая обтекаемость клапана газами достигается при тюльпанообразной головке, имеющей очень плавный переход от головки к стержню. Особенно большое значение это имеет для впускных клапанов, которые часто делают с тюльпанообразной головкой (двигатели М-21, ГАЗ-13), обеспечивающей наилучшее наполнение цилиндра горючей смесью.

Головки впускного и выпускного клапанов могут иметь как одинаковые диаметры, так и разные. Обычно головка впускного клапана делается большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра. Диаметр головки впускного клапана ограничивается размерами и конструкциеп камеры сгорания, а также диаметром выпускного клапана, который должен обусловливать достаточно полную очистку цилиндра. В качестве примера можно привести размеры клапанов двигателя FA3-53A, у которого диаметр головки впускного клапана равен 47 мм, а выпускного — 36 мм. У двигателя ЯМЗ-236 диаметр впускного клапана равен 61,5 мм, а выпускного — 48 мм.

Рис. 1. Клапаны:
а — с плоской головкой; б — с тюльпанообразной головкой; 1 — головка клапана; 2 — стержень

Иногда на головке клапана делают прорезь, используемую для притирки клапана к седлу.

При работе двигателя температура выпускного клапана достигает 800—900 °С, а впускного 300—400 °С, так как он периодически при тактах впуска охлаждается относительно холодным зарядом горючей смеси или воздуха. Клапаны подвергаются действию высоких температур и разъедающему влиянию газов. Поэтому материал, применяемый для их изготовления, не должен ухудшать механических свойств при высокой температуре и должен хорошо противостоять коррозии и истиранию. Этим требованиям удовлетворяет легированная сталь. В связи с тем, что выпускные клапаны подвержены действию более высокой температуры, чем впускные, для их изготовления применяют жаростойкую хромокремнистую сталь (силь-хром). Впускные клапаны изготовляют из хромоникелевой стали.

Клапаны дизелей ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206 состоят из двух сваренных частей: стержня из хромоникелевой стали и головки из жаростойкой стали.

Если клапаны имеют головки одинакового диаметра, то на них выбивают метки, например, ВП (впускной) и ВЫП (выпускной).

Отработавшие газы вызывают коррозию и повышенный износ седел выпускных клапанов, поэтому их делают вставными из специального жаростойкого чугуна.

Если двигатель имеет газораспределительный механизм с верхними клапанами и головку цилиндров, отлитую из алюминиевого сплава, то под все клапаны в головку цилиндров запрессовывают седла из жаростойкого чугуна (двигатели М-21, ГАЗ-53А, ЗИЛ-130).

Стержень клапана перемещается в направляющей втулке, изготовленной из чугуна и запрессованной в блок цилиндров (двигатель ГАЗ-51А) или в головку цилиндров (двигатели М-21, ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др.). Втулка обеспечивает посадку клапана на седло без перекоса.

В двигателях М-21, ГАЗ-53А и ЗИЛ-130 направляющие втулки сделаны из металлокерамики, т. е. спрессованного и спеченного порошка, состоящего из меди, графита и железа. Металлокерамические втулки обладают хорошими антифрикционными свойствами. На наружной поверхности втулки сделана выточка под стопорное кольцо, которое удерживает ее от возможного осевого смещения.

Рис. 2. Механизм вращения выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130:
1 — выпускной клапан; 2 — корпус механизма; 3 — шарик; 4 — опорная шайба; 5 — замочное кольцо; 6 — пружина клапана; 7 — тарелка пружины; 8 — сухарь; У — дисковая пружина; 10 — возвратная пружина; 11 — металлический натрий; 12 — направляющая втулка; 13 — седло клапана; 14 — жаростойкая наплавка; 15 — заглушка; 16 — головка цилиндров

На конце стержня клапана имеется выточка для соединения его с пружиной при помощи сухарей и тарелки. Пружина клапана обеспечивает плотную посадку клапана на седло и прижимает толкатель к кулачку распределительного вала во время работы двигателя. Пружина постоянно находится в сжатом состоянии: один конец ее упирается в опорную шайбу, а другой — в надетую на стержень клапана тарелку (двигатели М-21, ГАЗ-БЗА и ЗИЛ-130). Пружина 6 имеет постоянный шаг витков.

Иногда на клапан ставят не одну пружину, а две с разным направлением навивки, чтобы пружины не заклинивались. При наличии двух пружин уменьшается их длина и повышается надежность работы клапана, так как при поломке одной пружины клапан будет удерживаться другой (двигатели МЗМА-408, ЗИЛ-111 и ЯМЭ-236).

У нижнеклапанного двигателя ГАЗ-51А пружина имеет переменный шаг, что предотвращает вибрацию клапана при больших числах оборотов коленчатого вала. Конец пружины с меньшим шагом должен быть обращен к головке цилиндров.

В соединение клапана с пружиной при помощи сухарей и тарелки введена коническая втулка, которая плотно охватывает сухари. Тарелка опирается на торец конической втулки, а во фланец тарелки упирается пружина. Такое соединение клапана с пружиной уменьшает силы трения между ними и позволяет клапану поворачиваться во время работы двигателя. Вследствие этого значительно увеличивается срок службы клапана, его седла и направляющей втулки, так как уменьшается односторонний износ этих деталей.

На стержень клапана надевают колпачок из маслостойкой резины, благодаря чему устраняется подсос масла (при тактах впуска) в цилиндр двигателя через зазор между стержнем клапана и втулкой. У нижнеклапанного двигателя таких колпачков не ставят, так как стержень клапана находится в других условиях в отношении смазки и вероятность подсоса масла в цилиндр очень мала.

Выпускной клапан двигателя ЗИЛ-130 имеет на головке жаростойкую наплавку на посадочной фаске, несмотря на то, что клапан изготовлен из жаростойкой стали. В стержне выпускного клапана просверлено глухое отверстие, наполненное примерно на одну треть металлическим натрием (двигатели ЗИЛ-130 и TA3-53A) и закрытое снизу заглушкой. Во время работы двигателя находящийся в стержне натрий плавится (температура плавления натрия 98 °С) и превращается в жидкость. При возвратно-поступательном движении клапана в направляющей втулке натрий перемещается, омывает головку и отводит от нее тепло к стержню.

Выпускной клапан двигателя ЗИЛ-130 во время работы принудительно поворачивается специальным механизмом, корпус которого помещается в гнезде головки цилиндров.

В корпусе 2 по окружности расположено пять наклонных углублений для шариков с возвратными пружинами. На верхнюю часть корпуса надеты с зазором дисковая пружина и опорная шайба. Пружина клапана одним концом опирается на тарелку, а другим — на опорную шайбу.

Если клапан закрыт, то усилие пружины через шайбу передается дисковой пружине, под которой находятся пять шариков. Внутренняя кромка дисковой пружины опирается на заплечики корпуса, а на ее наружную кромку воздействует клапанная пружина. При открытии клапана пружина сжимается, и усилие, передаваемое на опорную шайбу и дисковую пружину, возрастает. В результате этого дисковая пружина распрямляется и между внутренней кромкой ее и заплечиками корпуса появляется зазор. После выпрямления дисковой пружины на шарики передается усилие двух пружин. Шарики, перекатываясь по наклонным углублениям корпуса, сжимают возвратные пружины и в то же время (вследствие наличия трения) поворачивают дисковую пружину вместе с опорной шайбой, которая, в свою очередь, вызывает поворот клапанной пружины одновременно с клапаном.