Смена рабочего тела предполагает наполнение цилиндра свежим зарядом и его очистку от отработавших газов. При этом необходимо обеспечить максимально возможную мощность и наилучшую экономичность двигателя при приемлемых параметрах токсичности на каждом режиме его работы. Данная задача решается при условии выполнения следующих ограничений: минимально возможные габариты и масса деталей, а также необходимая их жесткость; минимальные затраты энергии на привод; высокая надежность и долговечность; простота конструкции и приемлемая стоимость; минимально возможные потери на трение и износ контактирующих поверхностей подвижных элементов.

Основные конструктивные решения и схемы МГР. Впускные и выпускные тракты МГР имеют окна, которые могут открываться и закрываться подвижным элементом тремя способами: клапаном, перемещающимся в отверстии; диском или цилиндром, содержащим отверстие, которое совпадает с отверстиями в камере (отверстие может совершать вращательное или плоскопараллельное движение); поршнем, перекрывающим окна в цилиндре двигателя (в ряде двухтактных двигателей).

Механизмы газораспределения, использующие первый способ, называют клапанными, а последние два – золотниковыми. Клапанные МГР широко применяются в современных четырехтактных автотракторных двигателях в силу простоты конструкции, малой стоимости изготовления и ремонта, хорошего уплотнения камеры сгорания и надежности в работе. Верхнее расположение клапана в головке цилиндров является основным вариантом, реализуемым и современных МГР.

Коленчатый вал через привод вращает распределительный вал, который с помощью привода клапанного узла задает управляющее воздействие и закон подъема клапану. Схема МГР зависит от взаимосвязанных факторов: выбранного способа организации рабочего процесса, что предопределяет форму и расположение камеры сгорания (в дизелях камеры сгорания обычно располагаются в поршне, а в двигателях с искровым зажиганием – в головке блока цилиндров); принятого количества клапанов на один цилиндр (2, 3 и более); места расположения (нижнее или верхнее) и количества (1 или 2) распределительных валов.