Η αμαξοστοιχία βαλβίδων αποτελείται από όλα τα μέρη ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης που ανοίγουν και κλείνουν τις βαλβίδες του κινητήρα. Χωρίς τις βαλβίδες, ο κινητήρας δεν μπορεί να λάβει αέρα και καύσιμα απαραίτητα για την τροφοδοσία του αυτοκινήτου. Οι βαλβίδες επιτρέπουν επίσης στο χρησιμοποιημένο μίγμα αέρα και καυσίμου να φύγει από το σύστημα εξάτμισης μετά την καύση. Μια αμαξοστοιχία βαλβίδων αποτελείται συνήθως από τις ίδιες τις βαλβίδες και τον εκκεντροφόρο άξονα που χρησιμοποιείται για την περιστροφή τους. Άλλα εξαρτήματα διαφέρουν ανάλογα με το συγκεκριμένο σχέδιο, αλλά το καθένα εκτελεί μια συγκεκριμένη λειτουργία κατά τη μετακίνηση των βαλβίδων.
Όταν ο κινητήρας χρειάζεται να δημιουργήσει ισχύ, πρέπει να το κάνει πιέζοντας ένα μίγμα αέρα και καυσίμου σε ένα μικρό χώρο και αναφλέγοντάς τον με έναν σπινθήρα. Οι κύλινδροι του κινητήρα εκτελούν αυτή τη δουλειά μέσα σε έναν κλειστό θάλαμο. Για να επιτρέψει τον αέρα και το καύσιμο σε αυτόν τον θάλαμο, ανοίγει μια βαλβίδα. Μόλις το μείγμα είναι μέσα, η βαλβίδα κλείνει για να δημιουργήσει μια σφιχτή σφράγιση. Αφού το μείγμα αναφλεγεί και απελευθερώσει ενέργεια για να περιστρέψει τους τροχούς του αυτοκινήτου, ανοίγει μια διαφορετική βαλβίδα για να αφήσει την εξάτμιση να φύγει.
Τρία διαφορετικά κοινά σχέδια χρησιμοποιούνται για τη λειτουργία της αμαξοστοιχίας βαλβίδων, με τον εκκεντροφόρο άξονα να χρησιμοποιείται συχνότερα σε νέα οχήματα. Σε αυτόν τον τύπο αμαξοστοιχίας, μικροί λοβοί στον εκκεντροφόρο άξονα ωθούν τις βαλβίδες καθώς ο εκκεντροφόρος περιστρέφεται και αυτό προκαλεί το άνοιγμα των βαλβίδων προσωρινά. Ο εκκεντροφόρος άξονας συνδέεται με γρανάζια ή ιμάντες με τον στροφαλοφόρο, ο οποίος του επιτρέπει να στρίψει εγκαίρως με τον κινητήρα. Αυτό διασφαλίζει ότι οι βαλβίδες ανοίγουν και κλείνουν εγκαίρως και εμποδίζουν τον κακό του κινητήρα. Άλλες εκδόσεις του εναέριου εκκεντροφόρου χρησιμοποιούν επιπλέον εξαρτήματα αντί για λοβούς για το άνοιγμα και το κλείσιμο των βαλβίδων.
Ο δεύτερος τύπος σχεδιασμού εκκεντροφόρου είναι το cam-in-block. Λειτουργεί με τον ίδιο περίπου τρόπο όπως και ο εναέριος εκκεντροφόρος και ανοίγει τις βαλβίδες είτε πιέζοντάς τις είτε ενεργοποιώντας επιπλέον εξαρτήματα για να κάνει τη δουλειά. Η διαφορά είναι ότι ο σχεδιασμός του cam-in-block τοποθετεί τον εκκεντροφόρο μέσα στον κινητήρα αντί για αυτόν. Κοινώς, μέρη γνωστά ως βραχίονες και ωστήρια ενεργοποιούν τις βαλβίδες. Ο τρίτος σχεδιασμός χρησιμοποιεί έναν κινητήρα χωρίς κάμερα, ο οποίος λειτουργεί χωρίς τη χρήση εκκεντροφόρου άξονα και χρησιμοποιεί διαφορετικές μεθόδους, όπως αισθητήρες, για την ενεργοποίηση των βαλβίδων.
Εάν η αμαξοστοιχία βαλβίδων δεν λειτουργεί σωστά, μπορεί να προκαλέσει λανθασμένη λειτουργία του κινητήρα. Η έκρηξη στους θαλάμους μπορεί να συμβεί πολύ νωρίς ή πολύ αργά. Σε κάθε περίπτωση, ο κινητήρας δεν παράγει τόση ισχύ και τα μέρη μπορεί να υποστούν ζημιά με την πάροδο του χρόνου από τη δύναμη της έκρηξης. Όταν ένας οδηγός παρατηρήσει ότι ο κινητήρας του αυτοκινήτου παράγει χαμηλότερη ισχύ, αναβοσβήνει ή κάνει περίεργους θορύβους, θα πρέπει να ελέγξει τον κινητήρα από έναν μηχανικό για να αποφύγει περαιτέρω δαπανηρή ζημιά.