Распределительный вал предназначен для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Плотное закрытие клапанов обеспечивается пружинами, установленными на стержнях клапанов.
Изготавливают валы методом штамповки из стали (двигатели автомобилей ЗИЛ-433100 и КамАЗ) или отливают из чугуна (двигатели автомобилей «Волга» ГАЗ-31029, ВАЗ-2110, -2111, -2112, -1111,-11113, «ГАЗель»).
Валы автомобилей ВАЗ-1111 и -11113 трехопорные, а двигатель ЯМЗ-741 имеет шесть опорных шеек. Для открытия и закрытия клапанов имеются кулачки толкателей выпускных и впускных клапанов. Для привода топливного насоса на распределительном валу установлен эксцентрик, а для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя — шестерня. На переднем конце вала на шпонке установлена шестерня привода распределительного вала. Опорные шейки распределительных валов вращаются во втулках, выполняющих роль подшипников.
Втулки у различных моделей двигателей отличаются друг от друга. У автомобилей ЗИЛ-5301 они сталеалюминиевые, на двигателях ЯМЗ-740 и -741 — бронзовые. Распределительные валы двигателей автомобилей «ГАЗель» своими опорными шейками опираются непосредственно на поверхность расточек в алюминиевом блоке цилиндров. У ЗИЛ-5301 первая втулка из алюминиевого сплава, остальные — чугунные.
От осевого перемещения распределительные валы двигателей автомобилей КамАЗ, ЗИЛ-433100, ГАЗ-3307, «Волга» ГАЗ-31029, «ГАЗель» удерживаются упорным фланцем и распорной втулкой.
Наружный диаметр распорной втулки меньше, чем внутренний диаметр отверстия упорного фланца, поэтому фланец надевается поверх распорной втулки и двумя болтами крепится к блоку цилиндров. Распорная втулка на 0,1 …0,2 мм шире фланца. Благодаря такому устройству распределительный вал может перемещаться на 0,1 …0,2 мм.
Распределительные валы двигателей автомобилей ВАЗ-2110, -2111, -2112, -1111 и -11113 удерживаются от осевого перемещения фланцем, устанавливаемым между головкой цилиндров (с корпусом подшипников) и корпусом вспомогательных агрегатов.
У двигателя автомобиля ЗИЛ-5301 и его модификаций распределительный вал удерживается от осевого перемещения передней втулкой опорной шейки (со стороны вентилятора), имеющей специальный упорный бурт. Эта втулка изготовлена из алюминиевого сплава. Для повышения износостойкости рабочая поверхность кулачков и эксцентрика привода бензинового насоса чугунных валов отбелена до высокой твердости. Зубья шестерни привода масляного насоса закалены.
У стальных распределительных валов поверхности кулачков и опорных шеек упрочнены закалкой токами высокой частоты.
Опорные шейки валов могут иметь одинаковые диаметры (двигатель автомобиля ГАЗ-3307) или разные (двигатели автомобилей «Волга» ГАЗ-31029 и «ГАЗель» всех модификаций).
В двигателях ЗМЗ – 406 применяется на каждый цилиндр 4 клапана, и устанавливаются 2 распределительных вала. Валы взаимозаменяемы, фиксация производится с помощью 2-х стальных или пластиковых полусферических сухарей.
Толкатели
Усилия от кулачков распределительного вала к клапану или штанге передают толкатели. Они же воспринимают и боковые усилия, возникающие при вращении кулачков распределительного вала. Толкатели подвергаются действию переменных нагрузок, имеющих динамический характер, следовательно, должны иметь износостойкие рабочие поверхности и малую массу. Для уменьшения массы толкатели выполняют пустотелыми.
В двигателях с нижним расположением клапанов применяются тарельчатые толкатели со сферической опорной поверхностью. Кулачок распределительного вала касается опорной части толкателя сбоку от оси стержня и имеет небольшую конусность. Благодаря такому устройству толкателя и кулачка толкатель вращается во время вращения распределительного вала, что обеспечивает равномерный износ опорной поверхности. Для регулировки тепловых зазоров в стержень толкателяввернут регулировочный болт с контргайкой.
У двигателей с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительных валовтолкатели выполнены в виде пустотелого поршня, внутрь которого входит штанга. Нижний конец штанги смазывается маслом, стекающим по штанге. В толкателе имеется отверстие, через которое вытекающее масло смазывает направляющие втулки и кулачки распределительного вала. Таких отверстий может быть два. Торец толкателя, контактирующий с кулачком, наплавлен отбеленным чугуном, сами толкатели стальные. Для равномерного износа опорная часть толкателя делается сферической, а кулачок имеет конусность, что приводит к вращению толкателя во время работы двигателя.
Рычажные подвесные толкатели применяют на двигателях дизелей. В приливах толкателя установлена ось ролика, на которой в игольчатом подшипнике вращается ролик. Ролик при работе двигателя катится по поверхности кулачка распределительного вала. У этих толкателей трение скольжения заменено на трение качения, что способствует уменьшению износа толкателя и поверхности кулачка вала.
При верхнем расположении клапанов и распределительного вала (двигатели автомобилей ВАЗ-2110, -2111, -1111 и -11113) толкателиимеют форму стакана, в перевернутом виде надетого на клапан. В наружном днище толкателя выполнено кольцевое углубление для укладки регулировочных шайб, подбором толщины которых регулируется тепловой зазормежду толкателем и кулачком распределительного вала.
На двигателях ЗМЗ-4061 и -4063 автомобилей «ГАЗель» и на двигателях автомобилей ВАЗ-2112 применены гидротолкатели. Эти двигатели имеют распределительные валы для впускных и выпускных клапанов. Каждый цилиндр имеет по два впускных и два выпускных клапана. Над каждым клапаном располагаются гидротолкатели. Гидротолкатели стальные, выполнены в виде цилиндрического стакана с плунжерной парой и шариковым обратным клапаном. На наружной поверхности стакана имеются кольцевая канавка и отверстие для подвода масла внутрь толкателя из магистрали головки блока цилиндров. Наружная поверхность и торец толкателя нитроцементированы. Толкатели устанавливаются в отверстиях головки блока цилиндров. Гидравлические толкатели исключают необходимость регулировки зазора между толкателями и клапанами.
а—тарельчатый со сферической опорной поверхностью; б—цилиндрический (поршневой); в—рычажно-роликовый;1 — распределительный вал; 2—кулачок; 3—толкатель; 4— регулировочный болт; 5— контргайка; 6—штанга; 7—отверстие для слива масла; 8—пята; 9—ролик; 10—игольчатый подшипник; 11 — ось ролика; 12—втулка; 13—вилка толкателя.
Механизм привода клапанов при верхнем расположении клапанов и распределительного вала:
1— головка цилиндров; 2 — клапан; 3 — толкатель; 4 — корпус подшипников распределительного вала; 5 — распределительный вал; 6 — регулировочная шайба; 7 — маслоотражательный колпачок; А — зазор между кулачком и регулировочной шайбой 
1-корпус, 2-гидрокомпенсатор, 3-плунжер, 4-клапан гидрокомпенсатора, 5-пружина гидрокомпенсатора.
Во время работы двигателя масло под давлением из системы смазки поступает в корпус, отжимает клапан и заполняет гидрокомпенсатор и плунжер.
Когда двигатель не работает давления масла нет.
Плунжер может отойти от стержня клапана. Пружина компенсатора расправится, компенсатор прижмет к низу корпуса, а плунжер к стержню клапана, следовательно зазора нет. Тепловой зазор устанавливается между плунжером и днищем корпуса – автоматически. Первый раз применился в ЗМЗ-406.
Штанга
Передает усилие от толкателя к коромыслу. Она должна обладать достаточной устойчивостью на продольный изгиб, иметь возможно меньшую массу и высокую износостойкость рабочих поверхностей. Штанги изготавливают из прутка алюминиевого сплава (двигатели автомобилей ГАЗ-53-12, ГАЗ-24-10 «Волга»), стального прутка с закаленными и обработанными рабочими поверхностями (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410) или стальной трубки (двигатели автомобилей МАЗ-5335, КамАЗ-5320 и др.). На концы штанг из алюминиевого сплава и стальной трубки напрессованы стальные, термически обработанные наконечники для шарнирного соединения с коромыслом и толкателем.
Применение штанг из алюминиевого сплава для двигателей с алюминиевым блоком вызвано необходимостью сохранения постоянства теплового зазора в приводе клапанов — при нагревании блока и штанги линейное расширение их будет одинаковым и зазор неизменным.
Коромысло
Служит для передачи усилия от штанги к стержню клапана. Оно должно обладать достаточной жесткостью и минимальным моментом инерции.
Конструктивно коромысло представляет собой неравноплечий рычаг, качающийся на неподвижной оси. С целью уменьшения высоты подъема кулачка и, следовательно, снижения инерционной нагрузки в приводе плечи коромысла выполняют неравными. Чаще применяют передаточное отношение коромысла 1:1,5.
В один конец коромысла, обращенный к штанге, ввертывается регулировочный винт с фиксирующей его контргайкой. В зависимости от типа наконечника штанги головка болта выполняется с наружной (двигатели автомобиля МАЗ—5335) или внутренний (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, ЗИЛ-431410) сферой. Для повышения износостойкости поверхность сферической части головки болта термически обрабатывают и шлифуют. На поверхности болта выполняется кольцевая проточка, а в теле высверливаются осевой и радиальный каналы для подвода масла к трущимся поверхностям штанги и болта от оси коромысла.
На другом конце коромысла имеется сферическая поверхность, которая опирается на стержень клапана. Эту поверхность (боек коромысла) термически обрабатывают и шлифуют.
В отверстие ступицы коромысла запрессована бронзовая втулка с кольцевой канавкой внутри для распределения масла и подачи его к регулировочному болту (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, ЗИЛ-431410 и др.). Ось коромысел крепится к стойкам на головке блока. От продольного смещения по оси коромысла удерживаются распорными пружинами, прижимающими их к стойкам и стопорным кольцам. На двигателях КамАЗ-740.10 и ЯМЗ по конструктивным соображениям оси запрессованы в стойки индивидуально для каждого коромысла. От осевого смещения коромысло удерживается упорной шайбой и стопорным пружинным кольцом.
Клапаны
Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы, по которым в цилиндры поступает горючая смесь или воздух и выходят отработавшие газы. Клапаны должны надежно изолировать цилиндр от впускного и выпускного трубопроводов во время тактов сжатия и рабочего хода, а также оказывать минимальное сопротивление движению газов в открытом положении.
Конструкция. Клапан состоит из головки и стержня, на конце которого имеются кольцевые проточки. Клапанный узел состоит из самого клапана, вставленного в направляющую втулку, стопорного кольца, маслоотражательного колпачка, опорной шайбы пружины, внутренней пружины, наружной пружины, тарелки пружин, двух сухарей, толкателя и регулировочной шайбы. Плавный переход от стержня к головке уменьшает сопротивление при обтекании газами, особенно при такте впуска, увеличивает прочность клапана, улучшает теплоотвод. Головка клапана может быть плоской, выпуклой, тюльпанообразной. Она должна иметь хорошую сопротивляемость короблению, так как головки выпускных клапанов могут нагреваться до 850 «С, а впускных — до 400 °С. Для улучшения обтекаемости и снижения гидравлических потерь переход от головки к стержню выполняется плавным, с большим радиусом. Головки выпускных клапанов плоские. Они проще в изготовлении и обладают необходимой жесткостью. Головки впускных клапанов для уменьшения веса и инерционных сил делают тюльпанообразными. Диаметры головок впускных и выпускных клапанов могут быть одинаковыми, однако чаще головки впускных клапанов имеют больший диаметр для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью или воздухом. Для уменьшения сопротивления при впуске впускные клапаны автомобилей ВАЗ-21 10, -2111, -2112, -1111, -11113 и ИЖ-2126 наклонены к оси цилиндра. Для повышения надежности и герметичности сопряжения клапан—седло на головке клапана есть фаска, которую шлифуют, а затем притирают по месту специальными пастами. Контактный поясок на фаске должен иметь ширину не менее 0,5 мм. Повышение надежности сопряжения достигается наплавкой на фаску специального износостойкого сплава. У выпускных клапанов двигателей автомобилей «ГАЗель» на фаску наплавляют хромоникелевый сплав. У двигателя автомобиля ЗИЛ-433100 на оба клапана наплавляется сплав ЭП-616-Б.
Детали клапанного узла:
1 — клапан; 2 — направляющая втулка; 3 — стопорное кольцо; 4 — маслоотражательный колпачок; 5 — опорная шайба пружин; 6 — внутренняя пружина; 7— наружная пружина; 8— тарелка пружин; 9 — сухарь; 10 — регулировочная шайба; 11 — толкатель 
Материалы
Клапаны изготовляют из жаропрочных сталей: впускной — из хромокремнистой, выпускной — из хромоникель-марганцовистой с присадкой азота. У ЗИЛ-433100 клапаны из жаропрочной стали с хромовым покрытием. Тарелки пружин клапанов и сухари изготовляют из малоуглеродистой стали и подвергают поверхностной нитроцементации.
Фаски клапанов выполняют под углом 30 и 45°. Клапан с фаской под углом 45° при одинаковом подъеме имеет меньшие проходные сечения, чем клапан с фаской под углом 30°, однако обеспечивает лучшую центровку в седле и большую жесткость головки. Поэтому фаску под углом 30° применяют главным образом для впускных клапанов форсированных двигателей.
У некоторых двигателей, например ЗИЛ-508.10, для лучшего охлаждения в стержне выпускного клапана высверлен канал, частично заполненный натрием. При нагреве натрий плавится и, испаряясь, отбирает теплоту у головки клапана и передает его через направляющую втулкустенкам головки блока цилиндров. Направляющие втулки /2 обеспечивают перпендикулярное относительно седла 13 перемещение клапана. На двигателях ЗМЗ-4061 и -4063 втулки изготавливают из серого чугуна. Двигатели автомобилей «ГАЗель» имеют направляющие втулки, изготовленные прессованием с последующим спеканием из смеси железного, медного и графитового порошка с добавлением дисульфида молибдена для повышения износостойкости. Направляющие втулки двигателя автомобиля ИЖ-2126 металлокерамические. Они легко обрабатываются и, обладая пористостью, хорошо удерживают масло, благодаря чему уменьшается износ стержней клапанов и втулок.
Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-508.10 с механизмом вращения: а — выпускной клапан и механизм вращения; б— г — соответственно начальное, рабочее и конечное положения механизма вращения; / — выпускной клапан; 2 — корпус механизма вращения; 3 — шарик; 4 — опорная шайба; 5— замковое кольцо; 6 — пружина клапана; 7 — тарелка пружины; 8 — сухарь; 9 — дисковая пружина; 10 — возвратная пружина; // — натриевый наполнитель; 12— направляющая втулка; 13 — седло клапана; 14 — жаростойкая наплавка; 15 — заглушка; 16 —
головка блока
Между стержнем клапана и втулкой имеется зазор, необходимый для скольжения клапана. При такте впуска создается разность давлений: в цилиндре — разрежение, а под крышкой головки блока — давление атмосферное. За счет этого масло продавливается внутрь цилиндра. Для уменьшения продавливания масла на направляющую втулку клапана надевается маслоотражательный колпачок, изготовленный из маслобензостойкой резины, а сам зазор делается минимальным (0,05…0,08 мм).
Пружины
В закрытом состоянии клапаны удерживаются предварительно сжатыми пружинами. Каждый клапан закрывается одной пружиной у двигателей автомобилей ЗИЛ-433100, ГАЗ-3307 и ВАЗ-2112 или двумя (двигатели автомобилей КамАЗ, «ГАЗель», ВАЗ-2110, -2111, -1111, -11113, ИЖ-2126, «Волга» ГАЗ-31029, ЗИЛ-5301).
Клапанные пружины служат для закрытия клапанов и плотной посадки их в гнезда, воспринимают инерционные усилия, возникающие при работе механизма газораспределения. Сила пружины при полностью открытом клапане должна быть достаточной для удержания толкателя прижатым к кулачку распределительного вала, сохраняя при этом установленную продолжительность открытия клапана.
Если на клапане установлена одна пружина, то она может иметь переменный или постоянный шаг. Переменный шаг витков предохраняет от возникновения резонанса.
Установка двух пружин на клапане уменьшает их общую высоту, устраняет возможность возникновения опасного для прочности пружин резонанса и гарантирует надежность в работе, так как при поломке одной из пружин клапан будет удерживаться второй. Наружная пружина устанавливается вниз концом, имеющим меньший шаг витков. Она имеет левую навивку, внутренняя пружина — правую. Разная навивка необходима на случай поломки, так как при навивке в одну сторону обломки пружины могут попасть между витками другой и зажать ее.
Пружины клапанов работают при резко меняющихся динамических нагрузках. Для обеспечения необходимой прочности пружины навивают из стальной проволоки диаметром 4…6 мм марок 50ХГА, 50ХФА, 60С2Н2А. Для предохранения от коррозии поверхность пружин подвергают лужению, оцинковыванию или кадми-рованию. После завивки клапанные пружины подвергают закалке, отпуску и механической обработке. Для повышения усталостной прочности пружины подвергают дробеструйной обработке. Детали крепления пружин (опорные шайбы, сухари и другие детали) изготавливают из стали 40, 45, 12ХНЗА и др. Для образования опорной поверхности концевые витки пружины при изготовлении сближают до соприкосновения и сошлифо-вывают. Нижним концом пружина упирается в опорную шайбу, расположенную на головке цилиндров или на дисковой пружине, другой конец упирается в тарелку пружины. Упорная тарелка пружины удерживается на стержне клапана при помощи двух сухарей, внутренний бортик которых входит в кольцевую проточку стержня клапана.
Гидронатяжитель
Вместо ручного механического натяжителя цепи может применяться автоматический гидронатяжитель. (Впервые ЗМЗ-406)