按氣門機構分類
　　
１、側置氣門（SV）發動機
　　
1896年，法國入普吉奧率先將四沖程發動機的配氣機構改成側置式氣門（SV）。這種配氣機構是將進氣門和排氣門并列安裝在發動機汽缸一側，直接由凸輪控制進氣門和排氣門。由于推桿的行程較短，因此側置氣門發動機具有結構簡單、工作可靠、造價低廉、運轉平穩等特點，且可以將發動機的高度降至最低。

但是側置氣門發動機的缺點也是很明顯的：從結構上來講，側置氣門最為簡單，但是側置氣門發動機的抗爆性能和高速性能差，壓縮比無法提高，熱效率不佳，只能用于低壓縮比和轉速不高的發動機。總的來說，側置氣門是初期四沖程發動機普遍采用的氣門機構，目前幾乎已被淘汰，只有少數車型仍保留簡單的結構形式，如我國古董級別的長江750、山東750等。
　　
２、側置凸輪軸（OHV）發動機 ；
　　　
1899年，法國人比歇為了提高發動機轉速和功率，率先推出了側置凸輪軸機構（OHV）。凸輪軸安裝在汽缸的側面下部，通過較長的推桿把搖臂往上推，再通過搖臂向下壓開氣門；氣門則可以設置在汽缸頭上，這樣燃燒室可以優化為半球形或楔形，從而提高發動機的壓縮比和熱效率，實現高轉速、高功率的目的。

在提高轉速和功率方面，側置凸輪軸機構明顯優于側置氣門機構，發動機的轉速普遍由1200轉/分以下提高到6000轉/分，功率獲得顯著提高。此外側置凸輪軸（OHV）發動機還具有扭矩較大的優勢，這也是為什么雖然以后出現了更先進的頂置凸輪軸（OHC）發動機，但是仍有廠家堅持生產技術“落伍”的OHV發動機的緣故，這方面最典型不過的代表就是哈雷摩托車。
　　　
３、頂置凸輪軸（OHC）發動機
　　　
雖然頂置氣門發動機優于側置氣門發動機，但是頂置氣門發動機也有自身局限：由凸輪軸通過氣門頂桿驅動氣門，增加的氣門頂桿相應增加了傳動損耗。上世紀60年代起，更加先進的頂置凸輪軸（OHC）發動機開始大行其道。OHC與OHV相比，最大的不同是：OHV的氣門位置在凸輪軸上方，凸輪軸利用氣門頂桿驅動氣門；OHC的凸輪軸位置則在氣門上方，發動機飛輪通過皮帶或鏈條帶動凸輪軸齒輪，從而實現凸輪軸直接驅動氣門。因此，OHC比OHV減少了氣門頂桿和相應的傳動損耗，且可以設計出更高的壓縮比和發動機轉速，同等排量下OHC發動機比OHV發動機的動力大、油耗小、易修護。現代摩托車配置的基本都是頂置凸輪軸發動機。
　　
再具體一些，頂置凸輪軸發動機又分為單頂置凸輪軸（SOHC）發動機和雙頂置凸輪軸（DOHC）發動機。前者的進氣門和排氣門的開啟、關閉均由同一根凸輪軸來完成開關動作；后者則是利用兩條凸輪軸來分別驅動進氣門和排氣門完成開閉動作。總體來說，雙頂置凸輪軸發動機的好處就是可以輕易地改變進排氣門的開閉時間，每個氣門的慣性質量比較低，因此具有高轉速、大功率的特性，但是結構比較復雜，造價成本較高，維護也比較困難，一般來說，多缸、大排量的高速發動機多采用雙頂置凸輪軸發動機氣門機構，單缸、小排量的普通發動機多采用單頂置凸輪軸氣門機構。
　　
川崎的DOHC之夢：Z1
　　
被本田的CB750搶走風頭之后，1970年川崎啟動了Z1研發項目（研發代號T103），雖然動力裝置仍然是與CB750相同的直列四缸四沖程發動機，但是排量擴大到903亳升。更令人吃驚的是，Z1配置了當時極為罕見的雙頂置凸輪軸氣門機構（本田CB750采用的是單頂置凸輪軸氣門機構），以實現低轉速到高轉速范圍內的高性能，這是川崎第一次嘗試在量產型摩托車上采用雙頂置凸輪軸氣門機構，當時國際范圍內采用這種氣門機構的量產型摩托車同樣屬于風毛麟角。這項當時流行于GP大獎賽的賽車技術，讓Z1獲得超過80馬力的驚人動力，可以突破200公里/時的最高速度，成為當時紅極一時的超級摩托車。