汽车发动机的顶置凸轮轴是用一根轴或用一系列齿轮来驱动。旁蒂克牌立方英寸发动机所用的驱动带，系用氯丁二烯橡胶加添玻璃纤维制成。据反映，这种材料耐热耐油性好，具有吸震作用和不变挠曲的能力。此外，这种带子工作平稳，不需润滑。

顶置凸轮轴结构将省去推杆和摇臂。凸轮直接顶开气门。高速时气门也能很好地工作，且其运动零件惯性极小。凸轮轴轴颈必需圆而平滑，凸轮轴必需直，凸轮表面不得有可测量出的磨损。轴承处不得有明显的松动，因为凸轮的任何径向运动或振动都会影响气门的工作。

凸轮在凸轮轴上的方向与曲轴的设计相结合，一起决定了发动机的点火顺序。凸轮的设计凸轮的设计，必须使气门在活塞行程的正确时刻准确地打开并维持足够长的时间，以获得最有效的气缸充气和排气。凸轮主要控制着发动机的充气效率。凸轮初看起来形状简单，但是实际上凸轮的精确形状的确定，需要经过一番细致的设计。

首先要做繁琐的数学计算，再经过长时间的试验。如果凸轮的形状因磨损而改变原状，则发动机的效率将很快降低，点火顺序单缸二冲程发动机曲轴每转一周点火一次。单缸四冲程发动机曲轴每转两周点火一次。

双缸二冲程发动机曲轴每转一周点火两次，而双缸四冲程发动机曲轴每转一周点火一次，所以都没有点火顺序的问题。对四缸四冲程发动机，当1缸活塞在做功向下运动时，4缸活塞也向下运动，是吸气冲程。无论哪一种，曲轴每转半周就有一次做功冲程，所以每周中有两次作功冲程。

六缸四冲程发动机（和三缸二冲程发动机）的曲拐彼此相隔°，而不是°，在曲轴的1/3周中得到一次做功冲程。右旋曲轴的点火顺序是1-5-3-6-2-4或1-2-4-6-5-3。左旋曲轴的点火顺序为1-4-2-6-3-5或1-3-5-6-4-2。V型八缸发动机，曲拐之间相隔90度。

在曲轴每转1/4周内就有一次作功冲程。虽然点火顺序有多种不同，但直列式发动机点火顺序一般应尽可能在接近曲轴的两端交替进行。对V型八缸机，是在曲轴两端之间，以及左右两列气缸之间交替点火。这样安排可以把力分配到整个发动机，避免把作功冲程集中于曲轴的一个点附近。这就减少了振动，使发动机更平顺的工作。

在F型气缸盖发动机上，通常只用一根凸轮轴。一个气门直接用短推杆带动，另一个气门则用长推杆和摇臂带动。因为气门必须在与活塞行程有关的时刻，准确地开启和关闭，因此凸轮轴的传动齿轮或链轮稍有磨损，将使气门不能在准确时刻打开和关闭，结果将损失发动机的效率。因此，在设计发动机凸轮轴的传动布置时，应避免使用长的链条或多级齿轮。

凸轮的磨损我们知道凸轮形状（即轮廓）设计精确，会使气门有正确的工作性能。通常凸轮表面硬度很高，就是行驶了几万公里之后，凸轮形状也没有任何改变。因凸轮及它所顶起的气门挺柱之间有摩擦，故凸轮也有磨损。磨损通常发生在凸轮的最高部分，这将使升程减小，结果是气门的开度不够，这会使发动机的“呼吸”能力变差。如果磨损是在凸轮的两侧轮廓线上，或在过渡部分，则气门的工作噪音变大，而气门会开得迟或关得早，或二者兼备。

气门挺杆的过量磨损，也有相同的结果：噪音和气门正时有误差。对柴油发动机，除凸轮轴需驱动外，还要带动喷油泵，这就要用附加的传动。这里应注意，除了凸轮轴齿轮和曲轴齿轮之外，还有一个惰轮，一个平衡轴齿轮，上下鼓风机齿轮和一个调速器传动齿轮。卡特皮勒V-12发动机，其齿轮传动系统特别长，在此双凸轮轴发动机中，齿轮系统共有十一个齿轮。

气门正时气门打开时间的长短，开度大小以及关闭时间，对发动机的性能都有决定性的影响。为调节气门正时，有几种结构。一种是靠调节正时链条进行的，如附加轴的偏心安装，自动张紧轮等等。多数结构是当链条磨损变长时更换新的链条。链条的松紧度，一般允许在12~13毫米之间。对以齿轮驱动的凸轮轴而言，曲轴上的齿轮通常为钢制件，而凸轮轴上的齿轮常常是用非金属的复合材料制成。

这种非金属物质很耐用，工作噪音小。这些齿轮均不能调节，磨损后须更换。国外一些汽车制造厂制订了一些指标，其中规定了允许的链条磨损量和齿轮啮合之间的磨损量。制造厂也在齿轮或链轮上做了标记，以保证正时，此外，还提供了正时图表。利用这些图表可以很容易地检查气门正时。

气门零件的工作速度很高，要求气门在极准确的时刻打开和关闭。随着发动机转速的提高，正时更为重要了。为了进气充分，排气干净，进排气门应当有“重叠”。气门“重叠”指的是任一气缸的进、排气门同时开着。发动机设计时，必须考虑气门“重叠”。排气门必须在作功冲程结束之前打开，并在排气冲程结束后关闭。

进气门必须在排气冲程结束前打开，进气冲程之后关闭。因而，进排气时间就会出现重叠现象。歧支气管中，因气体有惯性，气门“重叠”将不会影响进、排气。另外，为了达到噪音小的目的，气门开启时间和关闭的动作应设计得比较缓慢，也是气门“重叠”的原因之一。

气门弹簧的作用是当凸轮把气门打开之后，靠弹簧把气门关闭。气门弹簧呈螺旋形，用特种高级钢制成，可承受高应力、高温，并有锁紧装置，以防止弹簧跳离弹簧座。有些发动机上，一个气门只装有一个气门弹簧。在很多高性能发动机上，每只气门有两只套在一起的弹簧，以便获得所需的压力特性。通常弹簧两端的螺距要比中间螺距小，以减小弹簧的自振，气门弹簧还装有阻尼器，也是用来减小自振的，发动机型式不同，气门弹簧的刚度也不同。

高速发动机和具有大推杆、大气门和大摇臂的发动机，应当采用刚度大的弹簧。气门挺柱气门挺柱是气门系统中的一个装置，它把凸轮的作用传给气门。有两种类型的气门挺柱：机械式和液压式。机械式，通常呈蘑菇状，其上有螺钉以便调节气门杆与挺柱之间的间隙。

因为发动机的热量将使气门杆膨胀变长，这将造成气门不能关闭而使气缸里的可燃气体无法压缩，因此必须留有间隙，工作一段时间后应进行检查调整。有些发动机采用滚子式挺柱。挺柱下面装着滚子，凸轮与滚子接触。滚子式挺柱比蘑菇状挺柱磨损小。液压式挺柱可以自动补偿气门和挺柱之间存在的间隙，这种气门挺柱的优点是工作无噪音，因为没有气门间隙。

油液将通过油槽以及挺柱体和柱塞上的油孔进入各挺柱，再往下流动经过进油孔和球阀进入柱塞下面的油腔中。在循环开始时，柱塞弹簧把整个气门机构的所有间隙消除，当凸轮开始抬起挺柱时，下腔中的油和球阀弹簧紧紧地压住钢球，以防止下腔中的油流失。升举力就通过封死的油传给球及柱塞。

这样，柱塞及推杆将随挺柱体一起向上运动，推动气门机构，打开发动机气门。当需要发动机气门关闭时，推杆机构及挺杆不动，柱塞弹簧强迫挺柱体跟随凸轮向下运动，直至与凸轮的基圆再次接触为止。当柱塞停止运动时，下边作用在钢球上的油压消失，油得以经过球阀流到下油腔，补充“下漏”的油的微量损失，这部分油就是通过柱塞和挺柱体之间的间隙流出的。

当气门机构因发动机温度增高而膨胀时，柱塞必须在挺柱体内稍微下移，以保证发动机气门的完全关闭。同样的，当发动机温度下降时，柱塞必须稍微上移。在这两种情况下，下油腔的容量会有改变，油量则通过柱塞的进油孔自动调整。为适应修理后零件尺寸变动的需要，有些摇臂可以调整，同时国外某些工厂可以提供不同长度的推杆。

摇臂安装在摇臂轴上，气门间隙的调整靠拧动摇臂端部的螺钉实现。该螺钉与推杆的上端相接触。摇臂上有一个凹下的半球形，一个相应的支座搭在凹下处，并用调节螺母压住。拧紧螺母可使摇臂靠近气门端部和推杆端部，以减小气门间隙。有些发动机装有不可调整的摇臂，且备有不同长度的推杆，必要时可更换适当长度的新推杆来调节气门间隙。