現今四行程引擎的四個工作行程分別為：進氣→壓縮→爆炸→排氣→進氣。 進氣時進氣門打開，活塞由上往下運動將空氣吸入汽缸。壓縮時進汽門關閉，此時汽缸即形成密閉的空間，活塞由下往上壓縮油氣(壓縮比就是活塞在下死點和上死點時汽缸容積比例)，油氣壓縮後火星塞點火引燃油氣產生爆炸，由爆炸後產生的大量氣體將活塞往下推到下死點。爆炸過後，排氣門打開，活塞由下往上推將汽缸內燃燒後的癈氣排出至排氣歧管(排氣管頭段)，活塞到上死點後關閉排氣門，並打開進氣門，準備下一次的進氣，往復動作。

目前市售車的引擎大多配置頂置式凸輪軸，頂置式凸輪軸的設計由於比較接近汽門，因此汽門啟閉動作相對更加快速與確實，所以此類引擎的運轉平穩度也比較優秀。SR20DE就是採四缸雙置頂式凸輪軸(DOHC) 設計的引擎，每個汽缸對應四個氣門，採二進二出，讓混合油氣進入的稱為「進氣汽門」；讓爆炸後所產生的廢氣排出的稱為「排氣汽門」。
所以這次先介紹整顆引擎的上座部分，也就是包含搖臂蓋、機油管、凸輪軸、鏈條導片、汽門搖臂(又稱Y字臂、小鳥)、液壓間隙調整器(挺桿)、汽門彈簧、汽門本體及汽門座所組成。

汽門結構之所以能隨著引擎運轉而作動，完全是依靠曲軸上的曲軸鏈輪以正時鍊條(EX：SR20DE) 或正時皮帶來帶動凸輪軸末端的凸輪軸鏈輪(cam pully)進而轉動凸輪軸，兩種鏈輪的齒比是1： 2，也就是說經過四個工作行程後假設曲軸轉了720度，而凸輪軸只轉了360度，所以也可說凸輪軸轉速是引擎轉速的1/2(但在二行程引擎中凸輪軸與曲軸的轉速是相同的)。
由於正時皮帶屬於耗損品，而且正時皮帶一旦斷裂，凸輪軸當然不會照著正時運轉，此時極有可能導致汽門與活塞撞擊而造成嚴重毀損，所以正時皮帶必須依據原廠指定的里程數進行更換。而正時鍊條則會有較長的壽命，所以配置正時鍊條的引擎，會省去更換正時皮帶的麻煩與開支，但是相對的也會有其缺點，就是配置正時鍊條的引擎在肅靜性多半會比配置正時皮帶的引擎來的差，也就是引擎運轉比較大聲啦！
在SR20DE身上假設負責調整正時鏈條張力的鍊條張力器故障，你會輕易發現引擎運轉聲變大，解決之道大都改換置後期型的鍊條張力器為佳。後期型的鍊條張力器比前期型的齒牙還要細齒，因此在張力調整的精確度會比前期型好很多，而且油孔也比前期型大!

平時汽門因為汽門彈簧的張力而關著的，當凸輪軸上的凸輪轉到凸面時，由凸輪壓迫汽門搖臂(Y字臂)使之產生位移，汽門搖臂(Y字臂)下壓汽門彈簧打開汽門，之後再隨著凸面的離開及汽門彈簧的張力作用而關閉汽門，DOHC引擎在設計上是將負責進氣與排氣的凸輪軸末端均掛上一個凸輪軸鏈輪(cam pully)，鏈條(EX：SR20DE)經由曲軸的帶動，同時驅使R.H.凸輪軸(進氣)與L.H.凸輪軸(排氣)轉動，而進氣汽門與排氣汽門也就週而復始的交替作動。

凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱型棒體，上面設計數個凸輪，從側面來看長得很像雞蛋的輪廓，用於驅動進氣汽門和排氣汽門做開啟與關閉的動作。凸輪軸的一端是軸承支撐點(靠近分電盤處)，另一端則與凸輪軸鏈輪(cam pully)連接。

凸輪的形狀是以「圓」為設計基礎（受到傳統凸輪系統的先天限制，必須以圓弧面接觸Y字臂以維持機構運轉之順暢），稱為『基圓』，並由汽門的開啟角度及關閉角度的1/2決定開啟點及關閉點（凸輪的轉速是引擎曲軸轉速的1/2），在設定『揚程』之後，凸輪的基本雛形就已出現，最後還要根據汽門加速曲線的需求修正凸輪的輪廓。汽門全開時與關閉時的高度差就稱為『揚程』，也就是凸輪的基圓中心到凸峰的距離減掉基圓的半徑所得的數值(也就是Y字臂上下位移的範圍)，而汽門開始動作到完全打開或關閉所需的時間長短與凸輪軸的角度有關。

以SR20DE的引擎配置兩種不同角度的cam來比較數據，例如：A是原廠的cam與B是JUN改裝用的cam兩相比較。

首先是『揚程』：A凸輪是進氣10.5mm、排氣10mm，B凸輪則進、排氣都是12.5mm。開啟時間（Duration）：A凸輪是進氣248、排氣240，B凸輪則是進氣272、排氣272。而最重要的開啟時機（Timing）：A凸輪是進氣提前13開、延後55關，排氣提前57開、延後3關，B凸輪則是進氣提前23開、延後69關，排氣提前65開、延後27關。把這提前和延後的角度再加上一個行程固定的180　，就會得到前面所提的開啟時間。而汽門重疊角度則可由進氣提前和排氣延後的角度相加得到：A凸輪16，B凸輪：50。
單從凸輪軸的一些基本數據大概可以判斷其特性，例如：基圓大、揚程短的cam，其特性是低速扭力充足，出力平順，但高速運轉則較差，適合需要平順扭力的WRCar；基圓小、揚程長的cam，其特性是高轉速表現良好但低轉速其則軟弱無力，動力銜接性不佳，尤其怠速可能抖動嚴重好似引擎得了氣喘病一般，動力非得要到高轉速才會『突然』釋放，一般較適合場地比賽用車，力道在6000rpm後才出現的設計是常有的。基圓大、揚程長和基圓小、揚程短的設計，一般量產市售車大多屬於這一種，性能表現普普。

凸輪軸可視為汽門機構這個樂團的指揮家，因為汽門的所有運作皆接受其支配，舉凡：啟閉的正時角度、汽門重疊、揚程都是由凸輪的形狀所決定。而汽門機構的理想化目標就是要讓進氣愈充足，排氣愈乾淨。

在現實中當引擎在運轉時活塞與汽門之間會遇到幾個問題：首先進氣汽門從打開到進氣之前會有延遲，因為進氣是由於活塞向下先形成真空，進而由於汽缸內外壓力不同才使油氣被吸入汽缸內。此汽門從開始動作到完全打開也需要時間，而基於上述原因，若能讓進氣汽門在活塞向下之前先打開，則將可充分利用這整個的進氣行程。 如果排氣汽門在排氣行程尚未開始時先打開，可以減少活塞上升時的阻力，此外活塞由下而上到達上死點時，汽缸內的癈氣並未能完全的排到排氣管頭段，這時若將排氣門關閉的時間延後，便可利用由進汽門引入的新鮮油氣，將殘餘的癈氣”擠”出去，儘量減少癈氣的殘留影響引擎的動力輸出。而早開的進氣汽門和晚關的排氣汽門會造成有進排汽門同時打開的重疊情況，稱為『汽門重疊』。引擎高轉時若能增加汽門重疊角度(也就是進氣提前和排氣延後的角度相加)，將可抵消因高速運轉而凸顯的進氣延遲現象（其實高、低轉速時進汽延遲的時間是大約相同的，只不過高轉速時進氣時間縮短，則進汽延遲所佔的時間比例便相對提高）。所以『高角度凸輪軸』簡單的說, 它能增加進氣量, 加快排氣, 也能夠讓進排氣重疊(overlap)加大, 帶來的影響是燃燒後廢氣更能夠快速排出。高角度凸輪軸雖然具有較佳的高轉速動力表現，但在低轉速運轉時，將因為進排氣重疊太大而造成汽缸真空度不足及吸入油氣的流失而造成容積效率降低，導致低轉速動力不足、怠速運轉不穩的後遺症。
目前原廠的作法是搭載具有可變氣門裝置的上座來提升高轉速的馬力，這是各大車廠主流引擎的設計！EX：NISSAN的VVL
既然要上HIGH CAM(尤其是260度以上)有一項投資不能省的就是可調式的CAM PULLY，方可做到最準確的汽門正時調整。SR20DE的cam pully一齒是10，調整時只能以一齒為單位，無法做更精確的調校，容易造成汽門無法在最恰當的時機啟閉，如此一來將失去改裝HIGH CAM的用意。其它如汽門、汽門彈簧…等配件，為了應付高轉速的需求和減輕汽門機構的負荷，若有需要則也要配合改用強度高、輕量化的改裝部品。汽門的重量及啟閉時的速度對動力表現及穩定度、耐用度有極大的影響，若能換上輕量化的汽門，則對汽門機構運轉的反應將有相當大的助益；汽門彈簧之所以要改裝，最主要目的是為了配合改了cam後所造成的揚程及汽門加速曲線的改變，如此才能充份發揮其所欲達到的性能要求。若是CAM改變不大或彈簧仍足敷所需，則改彈簧的這筆預算就可省了。最後，如果你對汽門機構已做了大幅度的改裝，勢必得去面臨調整供油曲線的問題，必要的話也得一併改寫供油。總之，NA一拜的花費將是非常可觀的，甚至超越改裝Turbo！
一般街車改裝用的high cam到底要選擇幾度？說實在的，端看各人用車需求來搭配。實務上，超過260度的high cam，除了必須忍受怠速的抖動程度之外，也需要考慮搭配可調式cam pully及可程式電腦來修正供油曲線。