凸輪軸的關(guān)鍵之處在于凸輪。當(dāng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪隨著活塞的運(yùn)動會及時(shí)地打開/關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門。因此，凸輪的形狀與發(fā)動機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的工作狀況有著直接的聯(lián)系。

為了理解其中的原因，讓我們先想象一下一個正在以極為緩慢的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)——10或20轉(zhuǎn)/分——在這種情況下，活塞需要幾秒鐘來完成一個運(yùn)行周期。而在現(xiàn)實(shí)中，正常運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)可不能這么慢，但我們想象一下也無妨。在這樣慢的速度下，我們希望的凸輪形狀是：活塞開始向下運(yùn)動進(jìn)入進(jìn)氣沖程（稱為上止點(diǎn)即TDC）時(shí)，進(jìn)氣門打開。 活塞到底時(shí)，進(jìn)氣門就會關(guān)閉。燃燒行程結(jié)束以后，排氣門在活塞到底（稱為下止點(diǎn)即BDC）時(shí)打開，在活塞的排氣沖程結(jié)束時(shí)關(guān)閉。只要發(fā)動機(jī)一直在這種非常緩慢的速度下運(yùn)行，這種良好的工作狀態(tài)就會一直持續(xù)下去。 但是，如果在轉(zhuǎn)速增加的情況下會如何呢？讓我們來仔細(xì)地研究一下。在轉(zhuǎn)速為10-20轉(zhuǎn)/分的情況下運(yùn)行良好的凸輪軸的構(gòu)造，在轉(zhuǎn)速增加的情況下就不再適合了。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到4000轉(zhuǎn)/分時(shí)，氣門每分鐘要開閉2000次，即每秒33次。這樣，活塞的運(yùn)動速度非?？?，因而空氣/燃料混合氣進(jìn)入氣缸的速度也非常快。

當(dāng)進(jìn)氣門打開，活塞開始它的進(jìn)氣沖程時(shí)，空氣/燃料混合氣在進(jìn)氣流通管中開始加速，準(zhǔn)備進(jìn)入氣缸。活塞在進(jìn)氣沖程到底時(shí)，空氣/燃料混合氣將以很高的速度運(yùn)動。如果進(jìn)氣門突然關(guān)閉，所有空氣/燃料混合氣會因受阻而無法進(jìn)入氣缸。通過延長進(jìn)氣門開放的時(shí)間，當(dāng)活塞開始壓縮行程時(shí)，高速運(yùn)行的空氣/燃料混合氣的沖力會繼續(xù)迫使混合氣體進(jìn)入氣缸。因此，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)得越快，空氣/燃料混合氣就運(yùn)動得越快，我們希望進(jìn)氣門打開的時(shí)間也就越長。在高轉(zhuǎn)速的情況下，我們也希望氣門的開口更大些，這一參數(shù)被稱為氣門升程，它由凸輪輪廓線決定。