Назначение газораспределительного механизма — обеспечить своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуск отработанных газов, дли чего в двигателях предусмотрены соответственно впускные и выпускные клапаны, управляемые кулачками распределительного вала.
Клапаны газораспределительного механизма в двигателях могут иметь нижнее расположение, при котором они размещены в блоке цилиндров, и верхнее — в головке блока цилиндров. В современных двигателях легковых автомобилей применяется верхнее расположение клапанов с размещением распределительного вала в блоке цилиндров (двигатели МеМЗ-968 и ГАЗ-3102) или в головке блока цилиндров (двигатели «Москвич-412», МеМЗ-245 и ВАЗ).
Последняя конструкция позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечивает лучшее наполнение цилиндров, уменьшает потери теплоты с охлаждающей жидкостью и упрощает регулировку.
При расположении распределительного вала в блоке цилиндров двигателя автомобиля ГАЗ-3102 (см. рис. 7) кулачки распределительного вала 15 через толкатели 14, размещенные в направляющих блока, и штанги 13 воздействуют на коромысло 6, а последние противоположным концом — на клапан 5. При форкамерно-факельном способе зажигания газораспределительный механизм кроме основных имеет дополнительный впускной клапан 8, размещенный в отдельном корпусе.
Когда распределительный вал находится в головке блока цилиндров (двигатели «Москвич-412» и МеМЗ-245), его кулачки воздействуют на клапаны 17 через специальные- рычаги коромысла 9 (рис. 11) или непосредственно на клапан — двигатель ВАЗ-2108 (рис. 12). В таком газораспределительном механизме нет толкателей и штанг, упрощается конструкция двигателя, отливка блока цилиндров, уменьшается шум при работе двигателя.
Рис. 11. Механизм газораспределения двигателя МеМЗ-245: 1 — шайба опорная внутренней и наружной пружин, 2, 3 — наружная и внутренняя пружины, 4 — патрубок, 5 — маслоотражательный колпачок клапана, 6 — тарелка пружины клапана, 7 — сухари тарелки клапана, 8 — наконечник регулировочного винта коромысла, 9 — коромысло, 10 — гайка, 11 — регулировочный винт коромысла клапана, 12 — ось коромысел, 13 — головка цилиндров, 14 — кулачок распределительного вала, 15 — стопорное кольцо, 16 — направляющая втулка, 17 — клапан, 18 — седло клапана.
Рис. 12. Механизм газораспределения двигателя ВАЗ-2108: 1 — крышка головки цилиндров, 2 — кулачок распределительного вала, 3 — регулировочная шайба, 4 — толкатель, 5 — маслоотражательный колпачок, 6 — клапан, 7 — свеча зажигания, 8 — напраляющая втулка, 9 — стопорное кольцо, 10 — опорная шайба пружины, 11 — внутренняя пружина, 12 — наружная пружина, 13 — тарелка пружины, 14 — сухари; А — регулировочный зазор.
Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого, причем за два оборота коленчатого вала распределительный совершает один оборот. При размещении распределительного вала в блоке цилиндров привод осуществляется посредством шестерен, одна из которых, обычно шестерня распределительного вала, — текстолитовая; при размещении распределительного вала в головке блока цилиндров — ременно-зубчатой или цепной передачей.
В двигателях ВАЗ-2105, ВАЗ-2108 и «МеМЗ-245» распределительный вал в головке блока цилиндров приводится во вращение зубчатым ремнем (рис. 13), связывающим ведущий шкив 4 коленчатого вала и ведомый шкив 9, укрепленный на распределительном валу. Чтобы обеспечить правильные фазы газораспределения двигателя — моменты открытия и закрытия клапанов, установочные метки С и D шкива коленчатого вала и Е и F распределительного вала должны совпадать и быть, ориентированы, как на рис. 13.
Рис. 13. Схема привода механизма газораспределения двигателя ВАЗ-2105: 1 — шкив коленчатого вала, 2 — ремень вентилятора, 3, 5, 8 — нижняя, средняя и верхняя защитные крышки, 4 — зубчатый шкив коленчатого вала, 6 — болты крепления кронштейна натяжного ролика, 7 — натяжной ролик, 9 — шкив распределительного вала, 10 — зубчатый ремень, 11 — кронштейн натяжного ролика, 12 — пружина кронштейна.
Если распределительный вал правильно соединен ремнем или цепью с коленчатым валом, то в том положении, когда поршень первого цилиндра при такте сжатия находится в в. м. т. (оба клапана первого цилиндра закрыты, и метка в. м. т. на шкиве коленчатого вала расположена против установочного штифта на нижней крышке привода газораспределительного механизма), риска на фланце распределительного вала должна совпадать с приливом-меткой на передней опоре распределительного вала.
В двигателе «Москвич-412» (рис. 14) применен цепной привод газораспределительного механизма. Пластмассовый успокоитель 16 привода, укрепленный на переднем торце блока цилиндров, предназначен для гашения вибраций ведущей ветви цепи. Натяжное устройство, воздействующее на ведомую ветвь цепи, смонтировано на переднем торце головки цилиндров и в верхней крышке привода газораспределительного механизма. Оно состоит из натяжной звездочки 15, двуплечевого рычага 3 на оси 11 с фиксирующим устройством и пружиной 5 для периодической подтяжки цепи с заданным усилием.
Рис. 14. Привод газораспределительного механизма двигателя «Москвич-412»: А — установочная шпонка, Б — установочный штифт; 1,8 — ведущая и ведомая мездочки, 2 — цепь, 3 — двуплечий рычаг, 4 — сухарь плунжера, 5 — натяжная пружина, 6 — плунжер, 7 — пробка, 9 — стопорная пластина, 10 — болт, 11,13 — оси, 12, 14 — пружинные кольца, 15 — натяжная звездочка, 16 — успокоитель цепи, 17 — ось (штифт) успокоителя.
Распределительные валы отливаются из чугуна или стали и имеют по три опорные шейки для двигателей «Москвич-412» и МеМЗ-968 и по пять — для двигателей автомобилей ВАЗ, ГАЗ и МеМЗ-245.
В теле распределительного вала проходит центральный масляный канал, закрытый с торцов заглушками. От этого канала просверлены отводы для подачи масла к поверхности кулачков. В средней шейке вала просверлены четыре пересекающихся канала для подачи масла в центральный канал.
Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы подачи горючей смеси. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана делают больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали, выпускные клапаны (или их головки) — из жаростойкой стали, вставные седла клапанов, запрессовываемые в головку блока, из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов двигателя наплавляют жаростойкий сплав.
Рабочая поверхность головки клапана (фаска) обычно имеет угол 45°. Фаску головки клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу.
Чтобы масло не проникало в цилиндр через зазоры между втулкой и стержнем клапана, опорные тарелки пружины впускных клапанов снабжены резиновыми кольцами или маслоотражателями. Стержень клапана имеет выточку, в которую вставляют сухари 7 (см. рис. 11) для крепления тарелки 6 пружины клапана. Стержни клапанов перемещаются в направляющих чугунных или металлокерамических втулках 16.
Клапан прижимается к седлу двумя пружинами, на которых направление витков противоположно, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не могли попасть между витками другой.
Для обеспечения плотного закрытия клапана между его стержнем и носком коромысла (верхнее расположение клапанов) или толкателем (нижнее расположение клапанов) должен быть зазор. При недостаточном зазоре произойдет неплотная посадка клапанов на седло, утечка газов и обгорание рабочей кромки клапана, при чрезмерном зазоре — неполное открытие клапанов, ухудшение наполнения и очистки цилиндров, увеличение износа сопрягаемых поверхностей.