Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска свежего заряда горючей смеси или воз­духа, надежного разобщения полости цилиндра и камеры сгорания с атмосферой при тактах сжатия и расширения и выпуска отработавших газов.

Эту работу механизм газораспределения должен вы­полнять в каждом цилиндре двигателя согласованно с ра­ботой кривошипно-шатунного механизма.

На двигателях внутреннего сгорания применяют такие типы механизмов газораспределения, как клапанные, зо­лотниковые и комбинированные.

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 пружин, но также и силой давления газов в цилиндре. Кроме этого, клапанный механизм газораспределения несложен по кон­струкции удобен в эксплуатации. Современные клапан­ные механизмы газораспределения достаточно совершенны, ОНИ вполне надежно обеспечивают газораспределение при частоте вращения коленчатого вала двигателя 5000... 8000 мин"  и более.

Схемы клапанных механизмов газораспределения:

а — с нижним боковым размещением клапаном;

б — с верхним размещением клапанов;

1 — распределительный вал;

2 — толкатель;

3 — пружина;

4 — направляющая   втулка;  

5 — клапан;  

6 — штанга;  

7 — коромысло;  

ГС —горючая  смесь.

Клапанные механизмы газораспределения различаются в зависимости от расположения клапанов на двигателе 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. выше, а);

2)механизмы газораспределения с верхним располо­жением клапанов (подвесные клапаны в головке) приме­няются в дизельных, карбюраторных и газовых двигателях (рис. выше, 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 выше, а, состоит из распределительного вала 1, толкателей 2, пру­жин 3, направляющих втулок 4 и клапанов 5. При вра­щении распределительного вала 1 его кулачки набегают на толкатели 2 и приподнимают их. Толкатель упирается в клапан и, преодолевая сопротивление пружины, откры­вает его. Как только кулачок, поворачиваясь, отходит от толкателя, 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. 25, б) имеет распределительный вал 1, тол­катели 2, штанги 6, коромысла 7, направляющие втулки 4, клапаны 5 с пружинами 3.

Работа этого механизма протекает так. Вращающийся распределительный вал 1 своими кулачками набегает на толкатели 2 и последовательно приподнимает их. Тол­катель передает усилие от кулачка через штангу 6 коро­мыслу 7. 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.

Рис. 2. Диаграмма газораспределения

В точке А (рис. 2) с опе­режением ф1, открывается впускной клапан, который закрывается в точке В с за­паздыванием ф4. Таким обра­зом, впуск соответствует не 180° поворота коленчатого вала, а 180° + ф1 + ф4.

С точки В начинается сжа­тие,  которое  заканчивается в точке С. От точки С до точки D в цилиндре идёт 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 фз 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 З...З1, а закрывается с запаз­дыванием 30...85°.

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

Анализ диаграммы газораспределения показывает, что в секторе А—Е (угол (ф1 + 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.