發(fā)動機凸輪軸的作用主要是控制進氣門與排氣門的開啟和閉合。

在四沖程發(fā)動機中，它的速度通常是曲軸速度的一半，而在二沖程發(fā)動機中則與曲軸速度相同。通過自身的旋轉(zhuǎn)帶動氣門運動，其運動規(guī)律直接影響發(fā)動機的功率和工作特性。

凸輪軸的設(shè)計和制造要求很高。因為它要承受周期性沖擊載荷，與挺桿的接觸應(yīng)力大，相對滑動速度高，所以其材料一般是優(yōu)質(zhì)合金鋼或合金鋼，且軸頸和工作面需要有高的尺寸精度、小的表面粗糙度、足夠的剛度、良好的耐磨性和潤滑性。

從結(jié)構(gòu)上看，凸輪軸主體是圓柱形棒狀，上面有若干凸起且方向不同的凸輪，整體長度與氣缸組尺寸相近。

現(xiàn)代發(fā)動機多采用頂置式凸輪軸，離氣門近，能直接或通過搖臂驅(qū)動氣門，使氣門開閉更迅速。

按配氣機構(gòu)設(shè)計不同，凸輪軸分為底置、中置和頂置式。底置式位于曲軸箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、引擎重心低，常見于大排量、低轉(zhuǎn)速、大扭矩輸出的引擎。頂置式則不需要借助其他裝置就能直接驅(qū)動氣門，滿足高轉(zhuǎn)速工作需求。

頂置凸輪軸還可按配氣結(jié)構(gòu)包含的凸輪軸數(shù)量分為單頂置凸輪軸和雙頂置凸輪軸。單頂置凸輪軸通過一根凸輪軸控制進氣和排氣門，結(jié)構(gòu)簡單，能滿足較高轉(zhuǎn)速需求，但精確性受影響。雙頂置凸輪軸用兩根平行布局的凸輪軸分別操作進氣門和排氣門，精確性和可控性更強，適用于多氣門設(shè)計和帶有 VVT 的引擎，能讓發(fā)動機輸出功率和燃油經(jīng)濟性更好。