Знакомьтесь - автомобиль

В момент, когда поршень идет вверх и сжимает смесь, впускное и выпускное отверстия должны быть закрыты. Иначе смесь уйдет из цилиндра. Точно также, если поршень идет вверх после рабочего хода, надо открыть выпускной клапан – пусть отработавшие газы выходят наружу, освобождают место в цилиндре для новой порции горючего. Поршень дошел до верхней мертвой точки и опять пошел вниз, в цилиндре создается разрежение. Теперь надо закрыть выпускной клапан и открыть впускной. Ну, а во время рабочего хода оба отверстия должны быть, конечно, закрыты.

Кто же так бдительно следит за тем, чтобы в цилиндре вовремя подавалось горючее или он своевременно очищался от газов? Механизм газораспределения. Состоит он из распределительного вала и клапанов.

 

Детали распределительного вала

 

Клапан имеет форму гриба. Верхняя часть его – шляпка – называется головкой, а нижняя – ножка – стержнем. Клапаны сидят в гнездах, иначе называемых седлами. Чтобы легче было войти в седло, краям клапанной головки придана форма конуса.

Изготовляются клапаны из очень прочной стали. Это и понятно, ведь работают они в тяжелых условиях: то нагреваются до высоких температур, то резко охлаждаются, когда поступает горючая смесь. К тому же на них постоянно действуют газы, способные разъедать металл.

Открытием клапанов ведает распределительный вал, имеющий на своем теле выступы – кулачки. Каждый клапан управляется своим кулачком – эксцентриком.

Сколько клапанов у одного цилиндра? Два. Значит, распределительный вал четырехцилиндрового двигателя должен бы иметь восемь кулачков. В действительности он имеет девять. На распределительном вале каждого двигателя число кулачков на один больше, чем клапанов. Этот лишний кулачек-эксцентрик предназначен для привода топливного насоса. Он давит на рычаг насоса и заставляет его работать.

Между кулачками и стержнями клапанов установлены небольшие металлические стержни – толкатели. При вращении распределительного вала, а раньше мы говорили, что он с помощью шестерен получает движение от коленчатого вала, кулачок в нужный момент набегает на толкатель и приподнимает его. Толкатель в свою очередь нажимает на стержень клапана, заставляет его открыть отверстие.

Вал продолжает вращаться, и кулачок постепенно отходит от толкателя. Клапан садится в свое гнездо.

Чтобы клапан закрывался быстро и плотно, его снабдили сильной пружиной. Один конец ее упирается в тело двигателя, другой соединен со стержнем клапана. Когда кулачок поднимает клапан, пружина сильно сжимается, а уходит кулачок от толкателя, и пружина разжимается, моментально возвращая клапан в седло.

 

На рисунке изображены два типа механизмов газораспределения: слева – механизм с нижним расположением клапанов, справа – с верхним расположением. На левом рисунке вы видите кулачок распределительного вала, толкатель, пружину и клапан. Когда кулачок набегает на толкатель, то он приподнимается и поднимает клапан кверху. На правом рисунке кулачок действует на толкатель, штангу, а она приподнимает правый конец коромысла. В этот момент левый конец коромысла опускается вниз, открывает клапан. Закрывается клапан также под действием пружины.

 

Сколько раз во время всего рабочего цикла двигателя должны открыться клапаны? Вспомним: за два оборота коленчатого вала в цилиндре должен быть один такт впуска и один – выпуска. Значит, за это же время должен один раз открыться впускной клапан и столько же выпускной. Должны быть такты, при которых клапаны закрыты.

Мы знаем, что клапаны открываются в то время, когда кулачки распределительного вала набегают на толкатели. Если бы распределительный вал вращался с той же скоростью, как и коленчатый, то за полный рабочий цикл впускной и выпускной клапаны открывались бы по два раза. Но ведь тогда при каждом такте один из клапанов был бы открыт, а следовательно, двигатель не смог бы работать.

Надо чтобы клапаны открывались по разу за рабочий цикл. А как это сделать? Очень просто. Необходимо в два раза замедлить вращение распределительного валика. Достигается это установкой на нем шестерни с числом зубьев в два раза большим, чем на шестерне коленчатого вала. Передаточное число один к двум.