Очищення циліндрів двигуна від продуктів згоряння і наповнення їх свіжим зарядом називається процесом газообміну.
Кількість свіжого заряду, що залишився в циліндрі після завершення процесу газообміну істотно впливає на потужність, що розвивається двигуном.
У чотиритактних двигунах процеси газообміну протікають протягом двох ходів поршня, який в цей час працює подібно насосу, тому ці процеси іноді називають насосними, а ходи поршня, відповідні цим процесам - насосними ходами.
У двигуні з наддувом повітря з навколишнього середовища нагнітається компресором під тиском рк. яке більше р0. При цьому температура повітря підвищується до температури Тк.
На рис. 3 представлена схема впускний і випускний систем чотиритактного карбюраторного двигуна без наддуву, а на рис. 4 - дизеля з наддувом. У безнаддувних двигуні повітря надходить з навколишнього середовища при тиску р0 і температурі Т0.
Мал. 3. Схема впускний і випускний систем карбюраторного двигуна
без наддуву: 1 - повітряний фільтр; 2 - дифузор карбюратора;
3 - глушник шуму відпрацьованих газів
На рис. 4 показана система турбонаддува, де для приводу компресора використовується кінетична енергія відпрацьованих газів, але можливий і механічний привід, коли компресор приводиться в дію від колінчастого вала.
Мал. 4. Схема впускний і випускний систем дизеля з наддувом:
1 - повітряний фільтр; 2 - насосне колесо компресора;
3 - турбінне колесо компресора
Процес газообміну починається з моменту відкриття випускного клапана (рис. 5, точка b '), а закінчується з закриттям впускного клапана (точка а 0).
Мал. 5. Індикаторна діаграма процесів газообміну
Процес впуску здійснюється при русі поршня від ВМТ (точка r) до НМТ (точка а). Кількість свіжого заряду, що надходить в циліндр протягом процесу впуску, залежить від загального гідравлічного опору впускної системи, т. Е. Від різниці між тиском навколишнього середовища р0 і тиском в циліндрі ра. яка змінюється в міру переміщення поршня від ВМТ до НМТ.
На початку процесу впуску в циліндрі двигуна відбувається зниження тиску газів, що залишилися від попереднього циклу (так званих залишкових газів) як за рахунок збільшення обсягу циліндра при русі поршня до НМТ, так і за рахунок триваючого випуску через випускний клапан до точки d. З моменту зменшення тиску в циліндрі до тиску на впуску або трохи нижче через впускний клапан почне надходити свіже заряд і до моменту приходу поршня в НМТ (точка а) в циліндрі встановиться тиск ра. величина якого менше тиску РВП на впуску:
,
де # 9651; ра - втрати тиску на впуску, що залежать від опору впускної системи і режимів роботи двигуна.
Чим менше втрата тиску у впускний системі до моменту приходу поршня в НМТ, тим більша кількість свіжого заряду заповнить циліндр.
Процес випуску відпрацьованих газів починається в кінці такту розширення за 40. 70 ° повороту колінчастого вала до приходу поршня в ВМТ (точка b 'на рис. 5). При цьому відбувається вільний випуск під дією залишкового тиску газу в циліндрі (0,4. 0,6 МПа в двигуні без наддуву). За час вільного випуску видаляється до 50. 70% відпрацьованих газів. При русі поршня від НМТ до ВМТ відбувається примусовий випуск решти газів.