發動機中配氣機構的作用是按照各個氣缸的工作順序以及工作循環的要求，定時開啟和關閉每個氣缸的進、排氣門，使新鮮空氣或混合氣進入氣缸，廢氣從氣缸排出。
按照配氣結構內包含的凸輪軸數目，頂置凸輪軸可分為以形式：單頂置凸輪軸（Single overhead camshaft, SOHC）和雙頂置凸輪軸（Double overhead camshafts, DOHC）。
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。
雙頂置凸輪軸
雙頂置凸輪軸是一種在汽缸蓋內配備兩條凸輪軸的氣門排列形式。兩條凸輪軸分別控制進氣門和排氣門。根據引擎的構造不同（主要是汽缸排列形式的不同），一臺一般的雙頂置凸輪軸汽車發動機可最多擁有兩條到四條不等的凸輪軸。
雙頂置凸輪軸結構的發動機並不一定有兩個以上的進氣門和排氣門，但是如果多氣門發動機的氣門需要被直接驅動（雖然一般都通過挺桿驅動），那麼雙頂置凸輪軸是必不可少的。並非所有的雙頂置凸輪軸都是多氣門的。在多氣門技術普及之前，兩氣門發動機上也經常配備兩條凸輪軸。不過在當今，雙頂置凸輪軸已經與多氣門技術劃上瞭等號，因為在幾乎所有的雙頂置凸輪軸發動機中，每個汽缸都有三個到五個氣門。
此外，在美式大排量發動機中，還應用一種較為常見的底置凸輪軸頂置氣門的配氣結構佈局，結合每缸兩氣門的設計，可以使得這種發動機在中低轉速區間獲得出色的充氣效率，從而在此轉速區間獲得優異的動力輸出。