Механизм газораспределения предназначен для обеспечения своевременного действия впускных и выпускных органов двигателя, для максимально возможного наполнения цилиндров свежим зарядом (в дизеле — воздухом, в карбюраторном двигателе — горючей смесью) и наилучшей очистки цилиндров от отработавших газов.

Различают клапанные и золотниковые механизмы газораспределения. В ДВС широкое распространение получили клапанные механизмы газораспределения, которые отличаются простотой конструкции и высокой надежностью в работе. Основными элементами клапанного механизма являются впускные и выпускные клапаны и распределительный вал.

В зависимости от размещения клапанов различают механизмы с нижним и верхним расположением клапанов.

По месту размещения распределительного вала механизмы газораспределения разделяются на механизмы с верхним и нижним расположением распределительных валов.

При нижнем расположении клапана конструкция механизма упрощается, распределительный вал располагается в картере вблизи коленчатого вала, высота головки цилиндров и двигателя в целом уменьшается. Однако при нижнем расположении клапанов невозможно получить высокую степень сжатия. Поэтому они непригодны не только для дизелей, но и для карбюраторных двигателей, имеющих повышенные степени сжатия. Кроме того, коэффициент наполнения двигателя с нижним расположением клапанов имеет невысокие значения, что обусловлено сложным путем прохождения заряда. Камера сгорания в этом случае имеет вытянутую форму с большой поверхностью охлаждения, способствующую возникновению детонационного сгорания. В связи с этим механизмы газораспределения g нижним расположением клапанов имеют ограниченное применение.

При верхнем расположении клапаны размещены в головке цилиндра над поршнем параллельно оси цилиндра или под углом к ней. Камера сгорания в этом случае компактна, а степень сжатия высокая. При верхнем расположении клапанов удобно регулировать тепловые зазоры в приводе клапанов.

Конструктивно верхнее расположение клапанов усложняет механизм газораспределения, увеличивается высота головки цилиндра и всего двигателя, так как над головкой размещаются пружины клапанов, а иногда и распределительные валы.

Число клапанов в цилиндре зависит главным образом от размера цилиндра. В двигателях с диаметром цилиндра менее 120 мм предусмотрено два клапана. При диаметрах 140 мм и выше для увеличения проходных сечений и уменьшения массы клапанов, их число возрастает до четырех.

По отношению к оси коленчатого вала два клапана в цилиндре могут быть расположены в один или в два ряда.