凸輪軸的關(guān)鍵之處在于凸輪。當(dāng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)時，凸輪隨著活塞的運動會及時地打開/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行周期。而在現(xiàn)實中，正常運轉(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：活塞開始向下運動進(jìn)入進(jìn)氣沖程（稱為上止點即TDC）時，進(jìn)氣門打開。 活塞到底時，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（稱為下止點即BDC）時打開，在活塞的排氣沖程結(jié)束時關(guān)閉。只要發(fā)動機(jī)一直在這種非常緩慢的速度下運行，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，氣門每分鐘要開閉2000次，即每秒33次。這樣，活塞的運動速度非?？欤蚨諝?燃料混合氣進(jìn)入氣缸的速度也非?？?。

當(dāng)進(jìn)氣門打開，活塞開始它的進(jìn)氣沖程時，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?；钊谶M(jìn)氣沖程到底時，空氣/燃料混合氣將以很高的速度運動。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)氣門開放的時間，當(dāng)活塞開始壓縮行程時，高速運行的空氣/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)運轉(zhuǎn)得越快，空氣/燃料混合氣就運動得越快，我們希望進(jìn)氣門打開的時間也就越長。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。