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L'arbre à cames présente des lobes (bosses) à sa surface. Lorsque l'arbre à cames tourne, ces lobes poussent sur des poussoirs de soupape (ou poussoirs), qui à leur tour poussent sur les soupapes, les ouvrant à des intervalles précis. Lorsque le lobe tourne au-delà du poussoir, la pression du ressort ferme la valve. Le moment et la durée d’ouverture et de fermeture des soupapes sont cruciaux pour un fonctionnement efficace du moteur.
Il y a généralement deux arbres à cames dans un moteur multisoupapes moderne :un pour les soupapes d'admission et un pour les soupapes d'échappement. Dans les moteurs plus simples, un seul arbre à cames peut faire fonctionner les deux.