Теоретически в 4-тактном двигателе впускной клапан открывается в начале такта впуска и закрывается в конце, в то время как выпускной клапан открывается в начале такта выпуска и закрывается в конце такта. Хотя двигатель будет спокойно работать на этой основе, но при этом игнорируется два жизненных фактора.


Во-первых, открытие и закрытие клапана — не мгновенное событие, а происходит в течение половины оборота распредвала (другими словами, через четверть оборота коленчатого вала, или почти половину всего хода поршня, поскольку распределительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого). Итак, вы начнете открывать впускной клапан в начале хода впуска, зная, что он не будет полностью открыт, пока поршень не закончит свое движение? Или вы начнете его открывать немного раньше? Подобно этому, вы примете меры к закрытию выпускного клапана, когда поршень достигнет вершины хода выпуска, зная, что он уже будет почти закрыт перед этим, или вы оставите клапан слегка открытым в течение короткого времени после того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ)?


Это один из факторов — и достаточно сложный, чтобы понять, почему проектирование профилей кулачков стало само по себе компьютеризованной наукой. Вы можете, например, сформировать кулачок так, чтобы клапан открывался и закрывался весьма быстро и удерживался в открытом состоянии существенную часть времени. Это улучшает наполнение цилиндра, но это также означает, что клапан должен очень быстро ускоряться в обоих направлениях, что приводит к более высоким нагрузкам на кулачок и сам распределительный вал и требует более жестких клапанных пружин (что, в свою очередь, увеличивает нагрузки на вал). Должен быть достигнут компромисс между временем открытия клапана (и связанного с этим потока газов) и легкостью работы клапана. На практике профиль кулачка для легкового автомобиля с тяговитым двигателем с высоким крутящим моментом и профиль кулачка гоночного автомобиля с двигателем, оптимизированным для получения максимальной мощности, выглядят удивительно разными.