Клапанный механизм является непосредственно исполнительным устройством ГРМ, который осуществляет своевременную подачу топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя и дальнейший выпуск отработавших газов. Ключевыми элементами системы являются клапаны, которые также обеспечивают герметичность камеры сгорания. Они испытывают большие нагрузки, поэтому к их работе предъявляются особые требования.

Клапанный механизм состоит из следующих основных элементов:

• впускной и выпускной клапаны
• направляющие втулки (обеспечивают точное направление движения клапанов)
• пружина (возвращает клапан в исходное положение)
• седло клапана (место соприкосновения тарелки с корпусом)
• сухари (два сухаря обеспечивают опорную поверхность для пружины и фиксируют всю конструкцию)
• маслосъемные колпачки или маслоотражательные кольца (не дает маслу попасть в цилиндр)
• толкатель (передает нажимное усилие от кулачка распредвала)

Кулачки распределительного вала нажимают на клапаны. Возврат клапанов в исходное положение обеспечивается за счет пружины. Пружина крепится на стержне с помощью сухарей и тарелки пружины. Для гашения резонансных колебаний на стержне могут устанавливаться не одна, а две пружины  с разносторонней навивкой.
Направляющая втулка представляет собой деталь цилиндрической формы. Она снижает трение и обеспечивает ровный и правильный ход стержня клапана. В работе эти детали также подвергаются нагрузкам и воздействию температуры. Поэтому для ее изготовления применяются износостойкие и жаростойкие сплавы. Втулки выпускного и впускного клапанов несколько отличаются друг от друга в связи с разницей в нагрузках.

В классическом варианте четырехтактному двигателю для работы достаточно иметь по два клапана на каждый цилиндр. Но к современным моторам предъявляются все большие требования по мощности, расходу топлива и экологичности, поэтому для них этого уже становится недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем более эффективно происходит наполнение цилиндра свежим зарядом.

В разное время на двигателях использовали следующие схемы:

• трехклапанные (впуск — 2, выпуск — 1)
• четырехклапанные (впуск — 2, выпуск — 2)
• пятиклапанные (впуск — 3, выпуск — 2)

За правильную и своевременную работу клапанного механизма отвечает распределительный вал и привод ГРМ. Конструкция и количество распредвалов для каждого типа двигателя выбирается индивидуально. Деталь представляет собой вал, на котором выполнены кулачки определенной формы. Проворачиваясь, они оказывают давление на толкатели, гидрокомпенсаторы или коромысла и открывают клапана. Тип схемы зависит от конкретного двигателя.

От количества клапанов зависит количество распределительных валов. Существует две основных схемы: SOHC (одновальная); DOHC (двухвальная). При наличии только двух клапанов достаточно одного распредвала. Вращаясь, он обеспечивает попеременное открытие впускного и выпускного клапанов. В наиболее распространенных четырехклапанных двигателях устанавливаются два распредвала. Один обеспечивает работу впускных, а другой выпускных клапанов. В четырехклапанных двигателях с V-образных расположением цилиндров устанавливается четыре распредвала. По два на каждую ГБЦ соответственно. Кулачки распредвала не толкают стержень клапана напрямую.

Существует несколько типов толкателей:

• роликовые рычаги (коромысло)
• механические толкатели (стаканы)
• гидравлические толкатели

Роликовые рычаги имеют более предпочтительную конструкцию. На гидротолкатель давят так называемые коромысла, которые качаются на вставных осях. Чтобы снизить трение на рычаге предусмотрен ролик, который контактирует непосредственно с кулачком. В другой схеме используются гидравлические толкатели (компенсаторы зазора), которые расположены непосредственно на стержне. Гидрокомпенсаторы автоматически регулируют тепловой зазор и обеспечивают мягкую и менее шумную работу механизма. Это небольшая деталь состоит из цилиндра с поршнем и пружиной, каналов для масла и обратного клапана. Для работы гидротолкателя используется масло, которое подается из системы смазки двигателя. Механические толкатели (стаканы) представляют собой втулку, закрытую с одной стороны. Они устанавливаются в корпус ГБЦ и непосредственно передают усилие на стержень клапана. Основные их недостатки заключаются в необходимости периодической регулировки зазоров и стуке при работе на непрогретом двигателе.

Регулировку проводят только на холодном двигателе. Текущий тепловой зазор определяется специальными металлическими плоскими щупами разной толщины. Для изменения зазора на коромыслах имеется специальный регулировочный винт, который проворачивается. В системах с толкателями или регулировочными шайбами регулировка происходит путем подбора деталей нужной толщины.

При написании статьи использовались материалы портала ТехАвтоПорт