控制內燃機進氣和排氣的機構。內燃機在完成一個工作迴圈以後，為瞭持續地工作必須將膨脹作功後的廢氣排出氣缸，並及時地吸入新鮮充量（空氣或可燃混合氣）。配氣機構按內燃機各缸工作順序，適時地開啟和關閉進、排氣門或進、排氣口（見二衝程內燃機），以保證充分換氣。
佈置形式 配氣機構按氣門在內燃機上佈置的方式可分為側置氣門式和頂置氣門式兩類（圖1）。
① 側置氣門式：結構簡單，但進、排氣阻力大，燃燒室難以設計得緊湊，抗爆震性和高速性都差，燃料消耗率又高，故現代內燃機很少采用，隻在強化程度低的汽油機上還有采用的。
② 頂置氣門式：由於燃燒室緊湊，進、排氣阻力小，可以增多內燃機的新鮮充量和提高汽油機的壓縮比，內燃機的動力性能和經濟性能都優於側置氣門式，在柴油機和汽油機中得到廣泛應用。頂置氣門式配氣機構又可分為下置凸輪軸和頂置凸輪軸兩種。後者的凸輪軸置於氣缸蓋上，凸輪直接或通過搖臂開啟氣門，由於沒有挺柱和推桿，慣性力、振動和變形都較小，改善瞭內燃機的高速性能，在高轉速、高性能的內燃機上獲得更多的應用。
主要構件及其作用 配氣機構通常由氣門組、搖臂、挺柱、推桿、凸輪軸及其傳動機構組成。圖2為下置凸輪軸的頂置氣門式配氣機構，這種型式應用最廣。它由氣門組、搖臂、推桿、挺柱和凸輪軸組成。
① 氣門組：由氣門、氣門座、氣門彈簧、氣門彈簧座、鎖片和氣門導管組成。氣門頭部的錐面與氣門座的內錐面緊密貼合，以保證密封。氣門頭部與氣缸內的燃氣直接接觸。高溫的燃氣排出時流經排氣門，可使排氣門溫度高達600～900℃。進氣門溫度約為300～400℃。因此要求氣門材料耐熱、耐磨和耐腐蝕。通常排氣門采用耐熱合金鋼，進氣門采用普通合金鋼。氣門座可以在氣缸蓋上或機體上直接鏜出，但考慮到它在高溫下工作，磨損嚴重，所以通常用耐熱合金鋼或合金鑄鐵制成單獨的環形氣門座圈，壓入氣缸蓋或機體，以便於磨損後更換氣門座。氣門導管的作用是引導氣門上下移動，並使氣門頭部錐面與氣門座緊密貼合。氣門導管通常用鑄鐵或粉末冶金制成，壓入氣缸蓋或機體。氣門彈簧用來保證氣門關閉時能使氣門頭部錐面與氣門座貼緊。
② 搖臂：它的作用是改變由推桿所傳推力的方向，以開啟氣門。搖臂常用鋼材模鍛或球墨鑄鐵制成。
③ 推桿：一般用空心鋼管制成，兩端焊有球狀或凹坑狀的端頭。
④ 挺柱：挺柱的作用是將凸輪的推力傳給推桿或氣門。
⑤ 凸輪軸：通過其上的各進、排氣凸輪，分別控制相應氣缸的進、排氣門，使之按配氣相位適時開啟。凸輪軸材料一般采用碳鋼，也有采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵的。
配氣機構的傳動 凸輪軸是由內燃機的曲軸驅動的，兩者間的傳動機構根據凸輪軸在內燃機上的佈置來決定。下置凸輪軸通過齒輪由曲軸驅動，頂置凸輪軸則用鏈條或軸由曲軸驅動。采用無聲鏈或齒形帶傳動可使傳動基本無聲。
凸輪軸由曲軸驅動旋轉時，凸輪軸上的凸輪推動挺柱、推桿作往復運動。推桿的上頂端頂推搖臂的一端，使搖臂繞搖臂軸搖擺，則搖臂另端即下推氣門，使氣門開啟，同時也壓縮氣門彈簧。當氣門需要關閉時，受凸輪驅動的搖臂不再壓住氣門桿端，氣門彈簧伸張而關閉氣門。
為瞭使氣門在工作中能夠緊密關閉，當氣門桿端與搖臂端或凸輪之間留有間隙（稱為氣門間隙），在氣門及其傳動機構等受熱伸長時不致使氣門與氣門座關閉不嚴。氣門間隙在使用中常需要檢查調整。