Газораспределительный механизм необходим для открывания впускных и выпускных клапанов и таким образом для подачи в цилиндры двигателя рабочей смеси, а также для очистки цилиндров от отработавших газов в соответствии с порядком работы двигателя.
Иными словами, как только поршень в цилиндре подходит к положению начала такта впуска, газораспределительный механизм открывает впускной клапан, и рабочая смесь поступает в цилиндр. И наоборот, перед началом такта впуска открывается выпускной клапан, и из цилиндра удаляются отработавшие газы. На рисунке 11 изображена принципиальная схема газораспределительного механизма.
Рис. 11. Схема газораспределительного механизма: 1 - шестерня распределительного вала; 2 - кулачки; 3 - распределительный вал; 4 - подшипник; 5 - клапаны; 6 - пружины; 7 - ремень; 8 - коленчатый вал с маховиком; 9 - газораспределительная шестерня.
Так вот, в передней части коленчатого вала жестко закреплена газораспределительная звездочка, которая вращается вместе с валом. Затем вращение через цепь и звездочку распределительного вала передается на распределительный вал. На нем имеются выступы особого профи ля, или кулачки. За это его называют еще и «кулачковым валом».
При вращении вала кулачок, двигаясь по окружности, надавливает на верхнюю часть клапана и, преодолевая сопротивление пружины, открывает клапан. Затем, когда кулачок поворачивается дальше, перестает давить на клапан, и пружина, разжимаясь, закрывает клапан.
Такой механизм газораспределения называется верхнеклапанным, с цепным приводом и верхним расположением распределительного вала. То есть газораспределительный вал приводится во вращение цепью и находится в верхней части двигателя. Отсюда вытекает следующий термин в названии всего механизма — «с верхним расположением распределительного вала».
Ну вот и все, что можно рассказать о принципе работы газораспределительного механизма. Конечно, помимо отмеченных, в данном механизме есть еще много деталей, которые обеспечивают его нормальное функционирование. Это и устройство для регулировки тепловых зазоров между стержнем клапана и коромыслом, и устройство натяжения цепи привода газораспределительного механизма, и устройство смазки всех деталей, и много-много еще чего, но мы подробно остановились только на основных его элементах.
Газораспределительные механизмы разных конструкций отличаются друг от друга.
В качестве привода газораспределительного механизма часто вместо цепи используется зубчатый ремень. Его основное достоинство — более низкий уровень шума при работе.
Если газораспределительный вал находится неподалеку от коленчатого вала, то передача вращения осуществляется при помощи пары зубчатых шестерен. Газораспределительный вал может находиться не только в верхней части двигателя, рядом с клапанами. Иногда он находится внизу, около коленчатого вала, и такой механизм называется «с нижним расположением газораспределительного вала» (например, в двигателе «Запорожца»). Усилия от кулачков к коромыслам передают длинные стержни — штанги.
В последнее время с целью улучшения наполнения и очистки цилиндров применяются многоклапанные газораспределительные механизмы. В них в каждом цилиндре двигателя расположены не два клапана, а четыре — два впускных и два выпускных. В этих двигателях устанавливают не один, а два газораспределительных вала.