Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска из них отработавших газов.
На изучаемых двигателях газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов, которое обеспечивает лучшее наполнение и очистку цилиндров, допускает более высокую степень сжатия, уменьшает потери тепла и повышает экономичность двигателя. Клапаны приводятся от распределительного вала, общего для двух рядов цилиндров, через толкатели штанги и коромысла на впускные и выпускные клапаны с пружинами.
Распределительный вал изготовлен из стали и установлен на пяти опорных шейках. Опорные шейки входят в пять биметаллических втулок , которые запрессовывают в блок цилиндров двигателя. Заодно с распределительным валом изготовлены кулачки привода клапанов, эксцентрик привода топливного насоса, шестерня привода распределителя зажигания масляного насоса.
Привод распределительного вала осуществляется от стальной шестерни коленчатого вала через чугунную шестерию распределительного вала у двигателей ЗИЛ и текстолитовую у ЗМЗ-672.
Правильное взаимодействие коленчатого и распределительного валов достигается установкой зацепления шестерен по метке на шестернях. Диаметр шестерни распределительного вала в 2 раза больше диаметра шестерни коленчатого вала, поэтому за два оборота коленчатого вала распределительный вал делает один оборот.
Для ограничения осевого перемещения распределительного вала применяют упорный фланец и распорное кольцо. Фланец крепят к двигателю двумя болтами, а в отверстие фланца вставляют распорное кольцо. Разница между высотой распорного кольца толщиной фланца составляет 0,08 — 0,208 мм, что соответствует осевому зазору распределительного вала.
Толкатели — стальные, пустотелые, цилиндрической формы. Для повышения прочности на торец толкателя наплавлен чугун. Днище толкателя имеет сферически вогнутую поверхность.
Штанги двигателей ЗИЛ — стальные, с закаленными сферическими концами, а двигателя ЗМЗ-672 — дюралюминиевые с напрессованными на концах стальными наконечниками.
Клапаны служат для сообщения и разобщения впускных или выпускных каналов с цилиндрами. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали, а выпускные из жаропрочной стали — сильхрома.
Для лучшего наполнения цилиндра горючей смесью головка впускного клапана больше, чем головка выпускного. На конце стержня клапана делают кольцевую выточку, в которую вставляют конусные сухари для крепления опорной тарелки клапанной пружины. Клапан устанавливают в чугунных или металлокерамических (двигатель ЗМЗ-672) направляющих втулках, запрессованных в блок или головку цилиндров.
Для лучшего охлаждения стержень выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130 имеет отверстие, заполненное натрием, а тарелка клапана — жаропрочную наплавку посадочной фаски. Для повышения срока службы выпускные клапаны ЗИЛ-130 принудительно поворачиваются специальным механизмом.
Частота вращения клапана 30 об/мин при 3200 об/мин коленчатого вала.
Седла клапанов изготовляют из жаропрочного антикоррозионного чугуна и запрессовывают в гнезда блока или головки цилиндров. Рабочая фаска седла клапана двигателя 3МЗ-672 имеет угол 45°. Седла клапанов двигател ЗИЛ имеют фаску под углом 30°.
Пружины клапанов служат для прижатия клапанов к своим седлам. Пружина одним концом упирается в голоку цилиндра, другим — в опорную шайбу, укрепленную на конце стержня клапана с помощью конусных сухарей.
Тепловой зазор между стержнем клапана и носком коромысла устанавливают для обеспечения плотного прилегания тарелки клапана к седлу, когда общая длина клапана увеличивается вследствие значительного его нагрева при работе двигателя.
Тепловой зазор клапанов у всех изучаемых двигателей должен быть 0,25—0,30 мм, за исключением крайних клапанов
(т. е. у первого и восьмого впускных и у четвертого и пятого выпускных) двигателя
ЗМЗ-672, где он должен быть 0,15—0,20мм. Регулировка теплового зазора производится
регулировочным винтом коромысла на холодном двигателе.
Фазы газораспределения. Чтобы получить от двигателя максимальную мощность, необходимо обеспечить хорошую очистку цилиндров от продуктов сгорания и большее наполнение их горючей смесью. Для этого клапаны открываются и закрываются с некоторым отклонением от мертвых точек.
Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения.
Впускной клапан открывается в конце такта выпуска, когда кривошип коленчатого вала не доходит до в.м.т. на 9—24°, а закрывается в начале такта сжатия, когда кривошип коленчатого вала пройдет н.м. т. на 51—75°. Раннее открытие и позднее закрытие впускного клапана обеспечивают лучшее наполнение цилиндра горючей смесью.
Выпускной клапан открывается в конце такта рабочего хода за 47-57 ° до н.м.т., что позволяет отработавшим газам начать выходить из цилиндров раньше под собственным избыточным давлением. Выпускной клапан закрывается в начале такта впуска за 13-39 ° после в.м.т., что обеспечивает лучшую очистку цилиндра, так как отработавшие газы в это время будут продолжать выходить по инерции.
Угол поворота коленчатого вала, на протяжении которого оба клапана в цилиндре открыты, называется перекрытием клапанов, величина перекрытия достигает 22-63 °.
Порядок работы двигателя. Кривошипы коленчатого вала и кулачки распределительного вала конструктивно выполняют таким образом, чтобы при работе двигателя коленчатый вал по возможности испытывал равномерную нагрузку по всей длине и рабочие ходы в от дельных цилиндрах чередовались через равные углы поворота коленчатого вала.
Последовательность чередования одноименных тактов в различны цилиндрах называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы зависит от расположения цилиндров, расположения шее коленчатого вала и кулачков распределительного вала.
В V — образных восьмицилиндровых четырехтактных двигателя шатунные шейки располагаются под 90° (рис. 16). Между двумя ряд ми цилиндров угол тоже 90°. Когда поршень одного цилиндра находится в какой-либо мертвой точке, поршень соседнего цилиндра находится примерно на середине своего хода. Поэтому такты, происходящие в левом ряду цилиндров, смещаются относительно соответствующих тактов правого ряда на ¼ оборота коленчатого вала. На двигателях ЗИЛ-130, ЗИЛ-375 и ЗМЗ-672 порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8. Перекрытие одноименных тактов происходит на 90° . Если в первом цилиндре происходит рабочий ход то через 90° поворота коленчатого вала начнется рабочий ход в пятом цилиндре и одновременно продолжается рабочий ход на 90° поворота в первом цилиндре. Когда закончится рабочий ход в первом цилиндре начнется одновременно с рабочим ходом пятого цилиндра рабочий ход в четвертом и т. д.
Таким образом, в восьмицилиндровых двигателях рабочий ход постоянно происходит в двух цилиндрах. Поэтому восьмицилиндровые двигатели работают более плавно и устойчиво, чем шестицилиндровые.