按气门机构分类
１、侧置气门（SV）发动机
1896年，法国入普吉奥率先将四冲程发动机的配气机构改成侧置式气门（SV）。这种配气机构是将进气门和排气门并列安装在发动机汽缸一侧，直接由凸轮控制进气门和排气门。由于推杆的行程较短，因此侧置气门发动机具有结构简单、工作可靠、造价低廉、运转平稳等特点，且可以将发动机的高度降至最低。
但是侧置气门发动机的缺点也是很明显的：从结构上来讲，侧置气门最为简单，但是侧置气门发动机的抗爆性能和高速性能差，压缩比无法提高，热效率不佳，只能用于低压缩比和转速不高的发动机。总的来说，侧置气门是初期四冲程发动机普遍采用的气门机构，目前几乎已被淘汰，只有少数车型仍保留简单的结构形式，如我国古董级别的长江750、山东750等。
２、侧置凸轮轴（OHV）发动机 ；
1899年，法国人比歇为了提高发动机转速和功率，率先推出了侧置凸轮轴机构（OHV）。凸轮轴安装在汽缸的侧面下部，通过较长的推杆把摇臂往上推，再通过摇臂向下压开气门；气门则可以设置在汽缸头上，这样燃烧室可以优化为半球形或楔形，从而提高发动机的压缩比和热效率，实现高转速、高功率的目的。
在提高转速和功率方面，侧置凸轮轴机构明显优于侧置气门机构，发动机的转速普遍由1200转/分以下提高到6000转/分，功率获得显著提高。此外侧置凸轮轴（OHV）发动机还具有扭矩较大的优势，这也是为什么虽然以后出现了更先进的顶置凸轮轴（OHC）发动机，但是仍有厂家坚持生产技术“落伍”的OHV发动机的缘故，这方面最典型不过的代表就是哈雷摩托车。
３、顶置凸轮轴（OHC）发动机
虽然顶置气门发动机优于侧置气门发动机，但是顶置气门发动机也有自身局限：由凸轮轴通过气门顶杆驱动气门，增加的气门顶杆相应增加了传动损耗。上世纪60年代起，更加先进的顶置凸轮轴（OHC）发动机开始大行其道。OHC与OHV相比，最大的不同是：OHV的气门位置在凸轮轴上方，凸轮轴利用气门顶杆驱动气门；OHC的凸轮轴位置则在气门上方，发动机飞轮通过皮带或链条带动凸轮轴齿轮，从而实现凸轮轴直接驱动气门。因此，OHC比OHV减少了气门顶杆和相应的传动损耗，且可以设计出更高的压缩比和发动机转速，同等排量下OHC发动机比OHV发动机的动力大、油耗小、易修护。现代摩托车配置的基本都是顶置凸轮轴发动机。
再具体一些，顶置凸轮轴发动机又分为单顶置凸轮轴（SOHC）发动机和双顶置凸轮轴（DOHC）发动机。前者的进气门和排气门的开启、关闭均由同一根凸轮轴来完成开关动作；后者则是利用两条凸轮轴来分别驱动进气门和排气门完成开闭动作。总体来说，双顶置凸轮轴发动机的好处就是可以轻易地改变进排气门的开闭时间，每个气门的惯性质量比较低，因此具有高转速、大功率的特性，但是结构比较复杂，造价成本较高，维护也比较困难，一般来说，多缸、大排量的高速发动机多采用双顶置凸轮轴发动机气门机构，单缸、小排量的普通发动机多采用单顶置凸轮轴气门机构。
川崎的DOHC之梦：Z1
被本田的CB750抢走风头之后，1970年川崎启动了Z1研发项目（研发代号T103），虽然动力装置仍然是与CB750相同的直列四缸四冲程发动机，但是排量扩大到903亳升。更令人吃惊的是，Z1配置了当时极为罕见的双顶置凸轮轴气门机构（本田CB750采用的是单顶置凸轮轴气门机构），以实现低转速到高转速范围内的高性能，这是川崎第一次尝试在量产型摩托车上采用双顶置凸轮轴气门机构，当时国际范围内采用这种气门机构的量产型摩托车同样属于风毛麟角。这项当时流行于GP大奖赛的赛车技术，让Z1获得超过80马力的惊人动力，可以突破200公里/时的最高速度，成为当时红极一时的超级摩托车。
