Funkcí hlavy válce je utěsnit válec, vytvořit s pístem spalovací prostor a odolat působení vysokoteplotního a vysokotlakého plynu. Hlava válců je vystavena mechanickému zatížení způsobenému silami plynu a utahováním šroubů válců a také vysokým tepelným zatížením v důsledku kontaktu s plynem o vysoké teplotě. Aby bylo zajištěno dobré utěsnění válce, nesmí dojít k poškození nebo deformaci hlavy válce. Z tohoto důvodu by měla mít hlava válců dostatečnou pevnost a tuhost.
Funkcí hlavy válců je utěsňovat plyn, tvořit s pístem spalovací prostor a odolávat působení vysokoteplotního a vysokotlakého plynu. Pracovní stav hlavy válců je:
1) Hlava válců je vystavena vysoké teplotě a vysokému tlaku plynu, což má za následek značnou sílu před utažením šroubu a vysoké mechanické namáhání.
(2) Konstrukce hlavy válců je složitá a teplotní pole je značně nerovnoměrné, což má za následek vysoké tepelné namáhání. V závažných případech může způsobit praskliny a celkovou deformaci hlavy válců
Proto jsou konstrukční požadavky na hlavu válců
(1) S dostatečnou tuhostí a pevností, s minimální deformací během provozu, zajišťující utěsnění.
(2) Přiměřeně uspořádejte spalovací komoru, ventily a vzduchové kanály tak, aby byl zajištěn pracovní výkon motoru.
(3) Dobrá zpracovatelnost, pokud možno rovnoměrné teplotní pole, snížené tepelné namáhání a zabránění jevu tepelného praskání.
Hlavy válců jsou obecně odlévány z vysoce kvalitní šedé litiny nebo slitinové litiny, zatímco benzínové motory používané v automobilech často používají hlavy válců z hliníkové slitiny. Hliníková slitina má dobrou tepelnou vodivost, což je výhodné pro zlepšení kompresního poměru motoru. Za druhé, má vynikající odlévací výkon a je vhodný pro odlévání dílů se složitou strukturou. Je ale nutné dávat pozor na chlazení hlavy válců z hliníkové slitiny a řídit teplotu její spodní roviny pod 300 stupňů. Jinak přehřátí spodní roviny způsobí plastickou deformaci a deformaci.
Hlava válců je součást ve tvaru krabice se složitou strukturou. Jsou na něm obrobeny otvory pro sedla sacích a výfukových ventilů, otvory pro vedení ventilů, otvory pro montáž svíčky (u benzinových motorů) nebo otvory pro montáž vstřikovačů. Existují také vodní pláště, sací a výfukové kanály a spalovací komory nebo části spalovací komory zalité uvnitř hlavy válců. Pokud je vačkový hřídel namontován na hlavě válců, jsou na hlavě válců také obrobené otvory vačkových ložisek nebo sedla ložisek vaček a jejich průchody mazacího oleje.
Hlava válců vodou chlazených motorů má tři konstrukční formy: integrální, segmentovou a monolitickou. U víceválcového motoru, pokud všechny válce sdílejí stejnou hlavu válce, se hlava válce nazývá integrální hlava válce; Jestliže existuje jedna hlava na každé dva válce nebo jedna hlava na každé tři válce, pak hlava válce je segmentovaná hlava válce; Pokud má každý válec jednu hlavu, jedná se o hlavu válce jednoho typu. Všechny vzduchem chlazené motory mají jednu hlavu válců.