Ventil, který propouští směs do válce, je sací ventil; ten, kterým unikají spotřebované plyny, je výfukový ventil. Jsou navrženy tak, aby se otevíraly a zavíraly v přesných okamžicích, aby umožnily motoru efektivně běžet při všech rychlostech.
Činnost je řízena hruškovitými laloky, nazývanými vačky, na rotujícím hřídeli, vačkovém hřídeli, poháněném řetězem, řemenem nebo sadou ozubených kol od klikové hřídele.
Tam, kde je vačkový hřídel namontován v bloku motoru, jsou v kanálcích nad každou vačkou umístěna malá kovová zdvihátka válců a ze zdvihátek vybíhají kovová tlačná tyč nahoru do hlavy válců. Horní část každé tlačné tyče se setkává s vahadlem, které se opírá o dřík ventilu, který je držen ve zdvižené (zavřené) poloze silnou vinutou pružinou pružiny ventilu.
Když se tlačná tyč zvedne na vačce, otočí vahadlo, které tlačí ventil dolů (otevře se) proti tlaku jeho pružiny. Při dalším otáčení vačkového laloku působí pružina ventilu k uzavření ventilu. Toto se nazývá systém horního ventilu (OHV).
Některé motory nemají tlačné tyče; ventily jsou ovládány příměji jednoduchými nebo dvojitými vačkovými hřídeli v samotné hlavě válců systémem horních vaček.
Vzhledem k tomu, že mezi vačkovým hřídelem a ventilem je méně pohyblivých částí, je metoda overhead-cam (OHC) účinnější a produkuje větší výkon pro daný objem motoru než motor s tlačnými tyčemi, protože může pracovat při vyšších otáčkách. U obou systémů musí existovat určitá volná vůle v ovládacím převodu, aby se ventil mohl stále úplně zavřít, když se části roztahují teplem.
Mezi dříkem ventilu a vahadlem nebo vačkou je nezbytná předem nastavená vůle zdvihátka, aby se umožnila expanze. Vůle zdvihátek se u různých vozů značně liší a chybné seřízení může mít vážné následky.
Pokud je mezera příliš velká, ventily se otevřou pozdě a zavřou brzy, čímž se sníží výkon a zvýší se hluk motoru.
Příliš malá vůle brání správnému uzavření ventilů s následnou ztrátou komprese.
Některé motory mají samonastavitelná zdvihátka, která jsou ovládána hydraulicky tlakem motorového oleje.
Systém horního ventilového systému (OHV), ovládaný tlačnými tyčemi, má klikový hřídel přilehlý a paralelní ke klikovému hřídeli v bloku válců.
Jak se klikový hřídel otáčí, každý ventil se otevírá pomocí zdvihátka, tlačné tyče a vahadla. Ventil je uzavřen tlakem pružiny.
Řetězové kolo hnacího řetězu vačkového hřídele má dvakrát tolik zubů než řetězové kolo klikového hřídele, takže se vačkový hřídel otáčí při polovičních otáčkách motoru.
Motor s horní vačkou (OHC) potřebuje k ovládání ventilů méně dílů. Vačky působí přímo na zdvihátka korečků nebo na krátké páky – známé jako prsty – které zase působí přímo na dříky ventilů.
Systém se obejde bez dodatečné hmotnosti a mechanické složitosti tlačných tyčí a vahadel.
Dlouhý řetěz se často používá k pohonu vačkového hřídele z řetězového kola na klikovém hřídeli, ale takový dlouhý řetěz má tendenci ‚bičovat‘. Problém je u některých konstrukcí překonán montáží mezilehlých řetězových kol a dvou kratších hnacích řetězů, udržovaných pod napětím.
