De klep die het mengsel in de cilinder toelaat, is de inlaatklep; degene waardoor de afgewerkte gassen ontsnappen is de uitlaatklep. Ze zijn ontworpen om op precieze momenten te openen en te sluiten, zodat de motor bij alle snelheden efficiënt kan draaien.
De werking wordt geregeld door peervormige lobben, nokken genaamd, op een roterende as, de nokkenas, aangedreven door een ketting, een riem of een set tandwielen vanaf de krukas.
Waar de nokkenas in het motorblok is gemonteerd, zitten kleine metalen cilinderstoters in kanalen boven elke nok, en vanaf de klepstoters strekken de metalen stoters zich uit tot in de cilinderkop. De bovenkant van elke duwstang ontmoet een tuimelaar die tegen de steel van een klep rust, die in een verhoogde (gesloten) positie wordt gehouden door een sterke spiraalveer, de klepveer.
Terwijl de duwstang op de nok omhoog komt, draait hij de tuimelaar, die de klep naar beneden (open) duwt tegen de druk van de veer in. Naarmate de noklob verder draait, sluit de klepveer de klep. Dit wordt een overhead-valve (OHV) systeem genoemd.
Sommige motoren hebben geen stoterstangen; de kleppen worden directer bediend door enkele of dubbele nokkenassen in de cilinderkop zelf het bovenliggende nokkenassysteem.
Omdat er minder bewegende delen zijn tussen de nokkenas en de klep, is de methode met bovenliggende nokkenas (OHC) efficiënter en produceert meer vermogen voor een bepaald motorvermogen dan een motor met stoterstangen, omdat deze met hogere snelheden kan werken. Bij beide systemen moet er enige speling in het drijfwerk zijn, zodat de klep nog volledig kan sluiten wanneer onderdelen door warmte zijn uitgezet.
Een vooraf ingestelde stoterspeling is essentieel tussen de klepsteel en de tuimelaar of nok, om uitzetting mogelijk te maken. De speling van de klepstoters varieert sterk bij verschillende auto's en een verkeerde afstelling kan ernstige gevolgen hebben.
Als de opening te groot is, gaan de kleppen laat open en sluiten ze vroeg, waardoor het vermogen afneemt en het motorgeluid toeneemt.
Een te kleine speling verhindert dat de kleppen goed sluiten, met als gevolg verlies van compressie.
Sommige motoren hebben zelfinstellende klepstoters, die hydraulisch worden bediend door de motoroliedruk.
Het kopkleppensysteem (OHV), bediend door stoterstangen, heeft de krukas naast en evenwijdig aan de krukas in het cilinderblok.
Terwijl de krukas draait, wordt elke klep geopend door middel van een klepstoter, stoterstang en tuimelaar. De klep wordt gesloten door veerdruk.
Het nokkenasaandrijfkettingtandwiel heeft twee keer zoveel tanden als het krukastandwiel, zodat de nokkenas op halve motorsnelheid draait.
Een motor met bovenliggende nokkenas (OHC) heeft minder onderdelen nodig om de kleppen te bedienen. De nokken werken rechtstreeks op de klepstoters of op korte hendels - ook wel vingers genoemd - die op hun beurt direct op de klepstelen werken.
Het systeem maakt het extra gewicht en de mechanische complexiteit van duwstangen en tuimelaars overbodig.
Een lange ketting wordt vaak gebruikt om de nokkenas vanaf een tandwiel op de krukas aan te drijven, maar zo'n lange ketting heeft de neiging om te 'zwepen'. Het probleem wordt bij sommige ontwerpen overwonnen door tussentandwielen en twee kortere aandrijfkettingen te monteren, die onder spanning worden gehouden.
