內部設計
凸輪軸是屬於發動機的配氣機構，配氣機構是保證發動機在工作中定時將新鮮的可燃混合氣充入氣缸，並及時將燃燒後的廢氣排出氣缸的機構。它由進氣門，排氣門，氣門推桿，挺柱，搖臂，凸輪軸等組成，其中凸輪軸因其橫截面形狀近似桃子，又稱桃子軸或偏心軸，是配氣機構中的驅動件，專門驅動氣門按時開啟和關閉。各種車型發動機的凸輪軸的結構大同小異，主要差別在於安裝的位置，凸輪的數目和形狀尺寸不盡相同，特別是凸輪軸的安裝位置，被列為區別發動機構造和性能的重要標誌。目前發動機的凸輪安裝位置分為下置，中置，頂置三種形式。
轎車發動機由於轉速較快，每分鐘轉速可達5000轉以上，為保證進排氣效率，都採用進氣門和排氣門倒掛的形式，即頂置式氣門裝置，這種裝置（頂置式）都適合用凸輪軸的三種（下置，中置，頂置）安裝形式。但是，如果採用下置式或者中置式的凸輪軸，由於氣門與凸輪軸的距離較遠需要氣門挺桿和挺柱等輔助零件，造成氣門傳動機件較多，結構複雜，發動機體積大，而且在高速運轉下還容易產生噪聲，而採用頂置式凸輪軸則可以改變這種現象。所以，現代轎車發動機一般都採用了頂置式凸輪軸，將凸輪軸配置在發動機的上方，縮短了凸輪軸與氣門之間的距離，省略了氣門的挺桿和挺柱，簡化了凸輪軸到氣門之間的傳動機構，將發動機的結構變得更加緊湊。更重要的是，這種安裝方式可以減少整個系統往復運動的質量，提高了傳動效率。
當然，任何事物都有其兩面性，頂置凸輪軸一方面縮短了與氣門的距離，另一方面卻拉大了凸輪軸與曲軸之間的距離。由於凸輪軸是由曲軸帶動的，因此兩者之間一拉開距離就必須要用鏈條及鏈輪做轉動，結構比下置式凸輪軸的齒輪嚙合傳動複雜得多。儘管如此，人們衡量利弊還是喜歡採用頂置式凸輪軸。
現在，頂置式凸輪軸有多種驅動氣門的形式，有用搖臂過渡驅動式，也有直接驅動式，其中直接驅動式對凸輪軸和氣門彈簧的設計要求相對較低，往復運動的慣量最少，特別適用於高速運轉的轎車發動機上。另外，近年在高速轎車發動機上還廣泛採用齒形皮帶來代替傳動鏈，這種皮帶是用氯丁橡膠製作，混有玻璃纖維和尼龍織物以增加強度。採用齒形皮帶代替傳動鏈，可以減少噪聲，減輕結構質量的降低成本。
轎車發動機按照頂置凸輪軸的數目，分為單頂置凸輪軸(SOHC)和雙頂置凸輪軸(DOHC)，由於中高檔轎車發動機一般是多氣門及V型氣缸排列，需採用雙凸輪軸分別控制進排氣門，因此雙頂置凸輪軸被不少名牌發動機所採用。由於凸輪軸的安裝方式直接涉及到整台發動機的構造和性能，因此，頂置凸輪軸也和多氣門一樣，被視為衡量轎車發動機的一項重要的標誌，列入了轎車技術規格表中。
兩種發動機的區別
SOHC：single overhead camshaft，表示單頂置凸輪軸發動機，即一個進氣門一個排氣門。低轉速時扭矩較同排量DOHC發動機大，爆發力更好。
DOHC: double overhead camshaft （Twin-cam）,表示雙頂置凸輪軸發動機，一般每缸有多個氣門，普遍是4氣門（即2個進氣門2個排氣門），多氣門發動機燃燒更充分，能讓更多新鮮空氣進入發動機，排放效率更好 （結構較SOHC複雜）。通常DOHC有較強的高轉速功率是不假,但是其燃油經濟性與低轉速扭距與同排量的SOHC發動機相差太遠。
相比較DOHC動力一般在4000-4500轉或者以上爆發不同的是，SOHC的動力爆發點則要早一些，基本上都處於2500-3500轉左右，這樣的動力輸出對於在城市道路常常走走停停的家用轎車而言是極為有益的，在低轉速將發動機扭矩發揮出來，大大的提升了發動機的燃油經濟性，同時也就為各位車主節省下了一大筆不需要的燃油費。
很多人往往認為SOHC的設計是落伍的，其實不然，其也有可圈可點之處。
SOHC 和 DOHC 的比較如下：
單凸輪軸機械結構簡單，問題比較少，低轉速扭力較大。單凸輪軸的進排氣門開啟時間是固定的，但是機械結構簡單，維修容易，經濟省油都是單凸的優勢。
雙凸輪軸因為可以改變氣門重疊角，所以可以發揮出比較大的馬力，但是低轉速的扭力比較不足 而且也因為機械結構的複雜會造成維修上一定的困難。雙凸輪軸的技術來自於賽車，主要是可以控制進氣門跟排氣門的時間差。
由上可以看出，SOHC在扭力和油耗上有優勢，所以比較適合市區行車， DOHC在馬力上有優勢，所以比較適合高速行駛。
