配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和着火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。
气门式配气机构由气门组和气门传动组组成。配气机构可以从不同角度分类。按气门的布置型式，主要有气门顶置式和气门侧置式；按凸轮轴的布置位置，可分为凸轮轴下置式，凸轮轴中置式和凸轮轴上置式；按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为齿轮传动式和链条传动式及齿带传动式；按每气缸气门数目，有二气门式、四气门式等。
一、气门的布置型式
1.气门顶置式配气机构
图3-1所示为气门顶置式配气机构，其进、排气门都倒挂在气缸上。气门组包括气门3、气门导管2、气门弹簧4和5、弹簧座6、锁片7等。气门传动组则由摇臂轴9、摇臂10、推杆13、挺柱14、凸轮轴15和正时齿轮组成。发动机工作时，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴旋转。当凸轮轴转到凸轮凸起部分后顶起挺柱时，通过推杆和调整螺钉12使摇臂绕摇臂轴摆动，压缩气门弹簧，使气门离座，即气门开启。当凸轮凸起部分离开挺柱后，气门便在气门弹簧力作用下上升而落座，即气门关闭。四行程发动机每完成一个循环，曲轴旋转两周，各缸的进、排气门各开启一次，此时凸轮轴只旋转一周，因此曲轴与凸轮轴转速之比（即传动比）应为2:1.对于二行程发动机，曲轴与凸轴的转速比则为1:1.
2.气门侧置式配气机构
气门侧置式配气机构，由于气门布置在气缸的一侧，使燃烧室的结构不紧凑，限制了压缩比的提高，此外还由于进气道拐弯多，进气流动阻力大。因而发动机的动力性和高速型均较差，目前这种型式的配气机构已趋于淘汰。
相比之下，顶置气门的发动机由于具有较高的动力性，而在汽油机和柴油机上得到广泛应用。气门顶置式配气机构的缺点主要是气门和凸轮轴相距较远，因而气门的传动零件多，结构比较复杂。这样也使得发动机的高度有所增加。
也有采用进气门顶置而排气门侧置的配气机构，如图3-2所示。这种布置形式，进气尺寸不受限制，可做得较大，进气管可以做得较粗且具有较理想的形状，以减小进气阻力，因而充气效率较高。侧置排气门可以得到良好的冷却，这种配气机构结构复杂，目前仅在某些高速发动机上采用。
二、凸轮轴的布置型式
凸轮轴的布置形式可分为下置、中置和上置3种。三者都可用于气门顶置配气机构；气门侧置式配气机构的凸轮轴只能下置。
1.凸轮轴下置和中置的配气机构
凸轮轴位于曲轴箱中部。当发动机转速较高时，为了减小气门传动机构的往复运动质量，可将凸轮轴位置移到气缸体的上部，由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂，而省去推杆，这种结构称为凸轮轴中置式配气机构，如图3-3所示。当凸轮轴的中心线距离曲轴中心线较远时，若仍用一对齿轮来传动，齿轮的直径就必然会过大，这不但会影响发动机的外形尺寸（主要是宽度），并且也会使齿轮的圆周速度过大。在这种情况下，一般要在中间加入一个中间齿轮（惰轮）。
2.凸轮轴上置式配气机构
凸轮轴布置在气缸盖上，如图3-4所示。这种结构中，凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门。这种传动机构没有挺柱推杆，使往复运动质量大大减小，因此它适用于高速发动机。但由于凸轮轴曲轴中心线更远，因为正时传动机构更为复杂，而且拆装气缸盖也比较困难，缸径较小的柴油机的凸轮轴上置时给安装喷油器也带来困难。
上置凸轮轴的另一种型式是凸轮轴直接驱动气门。这种配气机构的往复运动质量最小，对凸轮轴和气门弹簧设计的要求也最低，因此特别适用于高速强化发动机。这在国外的高速汽车发动机上得到广泛的应用。
三、凸轮轴的传动方式
由曲轴到凸轮轴的传动方式有齿轮传动、链传动和齿形带传动。
凸轮轴下置、中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。一般从曲轴到凸轮轴的传动只需一对正时齿轮，必要时可加装中间齿轮，为了咬合平稳，减小噪声，正时齿轮多用斜齿。在中、小功率发动机上，曲轴正时齿轮用钢来制造，而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制造，以减小噪声。链条与链轮的传动特别适用于凸轮轴上置的配气机构上，如图3-5所示。为使工作时链条具有一定的张力而不致脱链，装有导链板14，张紧轮装置2、11等。为了使链条调整方便，有的发动机使用一根链条传动。
链传动的主要问题是其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动。其传动性能在很大程度上取决于链条的制造质量。近年来在高速汽车发动机上还广泛地采用皮带来代替传动链。图3-6为一汽奥迪100轿车用的齿形带传动，这种齿形皮带用氯丁橡胶制成，中间夹有玻璃纤维和尼龙织物，以增加强度。采用齿形皮带传动，对于减小噪声，减少结构重量与降低成本都有很大的好处。
四、每缸气门数及其排列方式
一般发动机都采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排气门的结构。为了进一步改善气缸的换气，在可能的条件下，应尽量加大气门的直径，特别是进气门的直径。但是，由于燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平均速度较高时，每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量。因此，在很多新型发动机上多采用每缸四气门的结构，即两个进气门和两个排气门。如12V150Z、SA6D140-1、NT855型柴油机就是这种型式。如图3-7所示为SA6D140-1型柴油机配气机构。
采用这种型式后，进气门总的通过断面较大，充气效率较高，排气门的直径可适当减小，使其工作温度相应降低，提高了工作可靠性。大功率高速柴油机，如果采用了直接喷射式燃烧室或预燃室式燃烧室，则采用每缸四气门的结构特别有利。这时喷油器或预热室可布置在气缸的中央位置，不仅混合气形成和燃烧较好，而且使气缸盖的结构布局也较合理。此外，采用气门后还可适当减小气门升程，改善配气机构的动力性，四气门的汽油机还有利于改善HC和CO的排放性能。
当每缸用两气门时，为使结构简化，大多数采用所有气门沿机体纵向轴线排成一列的方式，这样，相邻两缸的同名气门就有可能合用一个气道，以使气道简化并得到较大的气道通过截面；另一种是将进、排气门交替布置，每缸单独用一个气道，这样有助于气缸盖冷却均匀。柴油机的进、排气门一般分置于机体的两侧，以免排气对进气加热。汽油机的进、排气道通常置于机体的同一侧，以便进气受到排气的预热。
当每缸采用4个气门时，气门排列的方案有两种：1）同名气门排成两列，图3-8a），由一个凸轮通过T形驱动杆同时驱动，并且所有气门都可以由一根凸轮轴驱动，两同名气门在气道中的位置不同，可能会使二者的工作条件和工作效果不一致。2）同名气门排在同一列，图3-8b）则没有上述缺点，但一般要用两根凸轮轴。
