1.單頂置凸輪軸
單頂置凸輪軸是一種在汽缸蓋內隻設置一條凸輪軸的設計。采用這一設計的直列汽缸發動機隻需一條安放在汽缸蓋上方的凸輪軸，而V形汽缸發動機則需要兩條凸輪軸，分別安放在一側汽缸組之上。
單頂置凸輪軸（SOHC）
單頂置凸輪軸設計中，需要往復運動的部件及其總質量較同等條件下的推桿式發動機顯著減少。因此單頂置凸輪軸能提高發動機轉速，從而在輸出扭矩相同的情況下提高發動機的功率輸出。在這一設計中，凸輪軸能夠直接或通過搖臂控制氣門開閉，而不需像頂置氣門的推桿式發動機一樣，需要通過挺桿、較長的推桿以及搖臂將發動機組內凸輪軸上凸輪的運動傳遞到汽缸蓋內的氣門上。
相比於推桿式結構，單頂置凸輪軸設計能使發動機結構（主要是配氣結構）更加緊湊。這一優勢在同時采用多氣門設計（即一個汽缸有兩個以上的氣門）時特別顯著。不過有時為瞭適應發動機設計的特定要求，在使用單頂置凸輪軸設計的同時也需要采用一些附加部件。希爾曼頑童（Hillman Imp）的4缸8氣門發動機便是采用氣門間隙調節墊片及活塞閥進行調節的單頂置凸輪軸發動機的典型。希爾曼頑童是一款1960年代初設計制造的小型雙門轎車。其後置合金發動機是由考文垂頂點（Coventry Climax）系列賽車發動機改進而來的。在這臺發動機中，進氣與排氣氣門被安放在發動機體的同一側，因而無需采用交叉氣流汽缸蓋（crossflow cylinder head）的設計，同時有利於火星塞的工作。
不過單頂置凸輪軸也有其缺點。由於進氣門和排氣門在進氣道中位置不同，氣門開閉時間的精確性會受到一定影響。在1980年代早期，豐田（Toyota）和大眾汽車（Volkswagen）也曾在單頂置凸輪軸的每缸兩氣門發動機中使用過直接驅動、平行氣門的結構以使體積進一步緊湊。豐田采用的是液壓挺桿，而大眾汽車采用的是桶狀挺桿，同時還配備瞭氣門間隙調節墊片以精確控制氣門開閉時間。在單頂置凸輪軸發動機的所有氣門排列形式中，這種設計可能是最為緊湊和簡單的。