Двигатель – открытие и закрытие клапанов

Клапан, который пропускает смесь в цилиндр, является впускным клапаном; тот, через который выходят отработавшие газы, является выпускным клапаном. Они предназначены для открытия и закрытия в точные моменты, чтобы двигатель мог работать эффективно на всех скоростях.

Операция управляется грушевидными кулачками, называемыми кулачками, на вращающемся валу, распределительном валу, приводимом в движение цепью, ремнем или набором шестерен от коленчатого вала.

Там, где распределительный вал установлен в блоке цилиндров, небольшие металлические толкатели цилиндров находятся в каналах над каждым кулачком, а от толкателей металлический толкатель проходит вверх в головку цилиндров. Верх каждого толкателя встречается с коромыслом, которое упирается в шток клапана, который удерживается в приподнятом (закрытом) положении сильной спиральной пружиной — пружиной клапана.

Когда толкатель поднимается по кулачку, он поворачивает коромысло, которое толкает клапан вниз (открывает) против давления его пружины. По мере дальнейшего вращения кулачка пружина клапана закрывает клапан. Это называется системой с верхним расположением клапанов (OHV).

У некоторых двигателей нет толкателей; клапаны приводятся в действие одним или двумя распределительными валами в самой головке блока цилиндров в системе верхнего распредвала.

Поскольку между распределительным валом и клапаном меньше движущихся частей, метод с верхним кулачком (OHC) более эффективен и производит больше мощности для данной мощности двигателя, чем двигатель с толкателями, поскольку он может работать на более высоких скоростях. В любой системе в рабочем механизме должен быть некоторый свободный ход, чтобы клапан мог полностью закрыться, когда детали расширились из-за нагрева.

Предварительно установленный зазор между штоком клапана и коромыслом или кулачком необходим для обеспечения возможности расширения. Зазоры толкателей сильно различаются на разных автомобилях, и неправильная регулировка может иметь серьезные последствия.

Если зазор слишком велик, клапаны открываются поздно и закрываются раньше, что снижает мощность и увеличивает шум двигателя.

Слишком маленький зазор препятствует правильному закрытию клапанов с последующей потерей компрессии.

Некоторые двигатели имеют саморегулирующиеся толкатели, которые гидравлически приводятся в действие давлением моторного масла.

Распределительный вал с толкателями

Система с верхним расположением клапанов (OHV), приводимая в действие толкателями, имеет коленчатый вал, примыкающий и параллельный коленчатому валу в блоке цилиндров.

При вращении коленчатого вала каждый клапан открывается с помощью толкателя, толкателя и коромысла. Клапан закрывается под давлением пружины.

Звездочка приводной цепи распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем звездочка коленчатого вала, поэтому распределительный вал вращается с половиной частоты вращения двигателя.

Двигатель с верхним распределительным валом

В двигателе с верхним расположением распредвала (OHC) требуется меньше деталей для управления клапанами. Кулачки воздействуют непосредственно на тарельчатые толкатели или на короткие рычаги, известные как пальцы, которые, в свою очередь, воздействуют непосредственно на штоки клапанов.

Система избавляет от лишнего веса и механической сложности толкателей и коромыслов.

Длинная цепь часто используется для привода распределительного вала от звездочки на коленчатом валу, но такая длинная цепь имеет тенденцию «биться». В некоторых конструкциях проблема решается путем установки промежуточных звездочек и двух более коротких приводных цепей, удерживаемых под натяжением.