В клапанном механизме газораспределения запорной деталью является клапан. При золотниковом газораспределении впускные и выпускные каналы двигателя открываются и закрываются специальными золотниками, которые в процессе работы совершают поступательное или вращательное движение. Комбинированное газораспределение характерно тем, что сообщение впускного канала с камерой сгорания осуществляется золотниковым устройством, а отработавшие газы выпускаются при помощи клапанов.

Преимущественное распространение на тракторных двигателях получили клапанные механизмы газораспределения. Главное их преимущество в надежности уплотнения при закрытом клапане (такты сжатия и расширения). Это достигается тем, что клапан в этом случае неподвижен и надежно прижимается к седлу не только силой пружины, но также и силой давления газов в цилиндре. Кроме этого, клапанный механизм газораспределения несложен по конструкции и удобен в эксплуатации. Современные клапанные механизмы газораспределения достаточно совершенны, они вполне надежно обеспечивают газораспределение при частоте вращения коленчатого вала двигателя 5000… 6000 мин 1 и более.

Клапанные механизмы газораспределения различаются в зависимости от расположения клапанов на двигателе горючая смесь относительно плоскости разъема блока цилиндров с головкой:
1) механизмы газораспределения с нижним боковым расположением клапанов (в блоке, сбоку от цилиндров) применяются в карбюраторных и газовых двигателях (рис. 1, а);
2) механизмы газораспределения с верхним расположением клапанов (подвесные клапаны в головке) применяются в дизельных, карбюраторных и газовых двигателях (рис. 1, б);
3) механизмы газораспределения со смешанным расположением клапанов (впускные клапаны в головке, выпускные в блоке цилиндров) применяются редко, в карбюраторных и газовых двигателях.

Механизм газораспределения с нижним расположением клапанов, схема которого показана на рисунке 1, а, состой из распределительного вала, толкателей, пружин, направляющих втулок и клапанов. При вращении распределительного вала его кулачки набегают на толкатели и приподнимают их. Толкатель упирается в клапан и, преодолевая сопротивление пружины, открывает его. Как только кулачок, поворачиваясь, отходит от толкателя г. клапан под воздействием пружины, давления газов в камере сгорания и собственного веса опускается на свое седло и плотно перекрывает канал.

Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов (рис. 1, б) имеет распределительный вал, толкатели, штанги, коромысла, направляющие втулки, клапаны с пружинами.

Работа этого механизма протекает так. Вращающийся распределительный вал своими кулачками набегает на толкатели и последовательно приподнимает их. Толкатель передает усилие от кулачка через штангу коромыслу. Поворачиваясь относительно своей шарнирной опоры, коромысло нажимает на торец клапана 5 и, сжимая пружину, открывает клапан. По окончании воздействия кулачка на толкатель клапан под воздействием силы пружины и давления газов плотно закрывается. В некоторых случаях распределительный вал располагается не внизу, как это показано на схеме, а вверху и воздействует своими кулачками непосредственно на коромысла или клапаны.

Сравнение схем двух наиболее распространенных клапанных механизмов газораспределения показывает, что механизм газораспределения с нижним боковым расположением клапанов состоит из меньшего количества деталей, но дает вытянутую щелевидную форму камеры сгорания, а механизм газораспределения с верхним расположением клапанов более сложен по устройству, однако обеспечивает компактность камеры сгорания.

С целью более полной очистки цилиндров двигателя от отработавших газов и лучшего их наполнения свежей горючей смесью или воздухом клапаны открываются и закрываются не при положениях поршня в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии.

Углы поворота коленчатого вала, соответствующие открытому положению клапана (от момента открытия клапана до момента его закрытия), называются фазами газораспределения. Фазы газораспределения изображают в виде круговой диаграммы, называемой диаграммой газораспределения. Иногда на диаграмму газораспределения наносят не только фазы газораспределения, но также и углы поворота коленчатого вала, соответствующие процессам сжатия и расширения. В этом случае круговая диаграмма дает представление как о фазах газораспределения, так и о последовательности и длительности протекания процессов в течение рабочего цикла двигателя.

В точке А (рис. 2) с опережением ф! открывается впускной клапан, который закрывается в точке В с запаздыванием ф4. Таким образом, впуск соответствует не 180° поворота коленчатого вала, а 180° + Фх + Ф4-

Сточки В начинается сжатие, которое заканчивается в точке С. От точки С до точки D в цилиндре идет процесс горения (такт расширения).

В точке D открывается выпускной клапан и начинается очистка цилиндра, которая в основном завершается к точке А, когда в цилиндр начинает поступать свежий заряд. Полностью очистка цилиндра заканчивается в точке Е. Таким образом, выпускной клапан открывается с опережением ф3 и закрывается с запаздыванием ф2, находясь в открытом состоянии период, соответствующий повороту коленчатого вала на угол 180° + Ф3 + ф2-

Впускной клапан в двигателях внутреннего сгорания открывается с опережением 3…310, а закрывается с запаздыванием 30… 85°.

Выпускной клапан открывается с опережением 45…70” и закрывается с запаздыванием 8…47°.

Анализ диаграммы газораспределения показывает, что в секторе А-Е (угол фх + ф2) одновременно открыты как впускной, так и выпускной клапаны. Такое состояние называют перекрытием клапанов. Вследствие кратковременности перекрытия клапанов отработавшие газы не только не попадают во впускной канал, но даже улучшают наполнение цилиндра за счет эффекта подсасывания.

Фазы газораспределения зависят от профилей кулачков, приводящих в действие впускные и выпускные клапаны. Диаграмма газораспределения зависит от взаимного расположения кулачков впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра.