單頂置凸輪軸的工作原理就是在汽缸蓋內(nèi)只設(shè)置一條凸輪軸，通過(guò)這條凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制氣門(mén)的開(kāi)閉。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪軸不斷旋轉(zhuǎn)，直接或通過(guò)搖臂作用于氣門(mén)，讓氣門(mén)按照設(shè)計(jì)的時(shí)間和規(guī)律開(kāi)啟和關(guān)閉。

在單頂置凸輪軸設(shè)計(jì)中，直列汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)只需一條安放在汽缸蓋上方的凸輪軸，V 形汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)則需要兩條，分別安放在一側(cè)汽缸組之上。

相比推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)，單頂置凸輪軸能減少往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件及其總質(zhì)量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在輸出扭矩相同的情況下提高功率輸出。而且，單頂置凸輪軸能夠直接控制氣門(mén)開(kāi)閉，無(wú)需像推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)那樣通過(guò)挺桿、較長(zhǎng)的推桿以及搖臂傳遞運(yùn)動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊。

不過(guò)，單頂置凸輪軸也存在一些不足。由于進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)在進(jìn)氣道中位置不同，氣門(mén)開(kāi)閉時(shí)間的精確性會(huì)受到一定影響。

單頂置凸輪軸的傳動(dòng)方式和一般的頂置凸輪軸類(lèi)似，動(dòng)力可以通過(guò)正時(shí)皮帶、鏈條甚至齒輪組傳遞到頂置的凸輪軸上。