Для осуществления рабочего цикла в реальных двигателях необходимо периодически удалять из цилиндров образующиеся продукты сгорания и вводить в них свежий заряд. В четырехтактных двигателях процессы газообмена осуществляются за два хода поршня.

В двухтактных двигателях специальных ходов поршня для очистки и наполнения цилиндров не предусмотрено. Процессы газообмена ограничены во времени и протекают в конце такта расширения и в начале такта сжатия. В этом случае очистка цилиндров осуществляется при заполнении их свежим зарядом специальным продувочным насосом (компрессором).

Перед изучением процесса газообмена четырехтактных двигателей рассмотрим вопрос, связанный со значениями давлений во впускном и выпускном трубопроводах двигателя. Гидравлическое сопротивление устройств, подсоединенных к этим трубопроводам, таково, что давления могут существенно отличаться от атмосферного давления р0.

В двигателях без наддува давление ниже давления окружающей среды на величину гидравлического сопротивления впускной системы (воздушного фильтра, карбюратора, впускного трубопровода и т. п.), где — падение давления, обусловленное сопротивлением впускной системы.

В двигателях с наддувом давление определяется степенью повышения давления в компрессоре (нагнетателе) и при отсутствии охладителя надувочного воздуха практически равно давлению на выходе из нагнетателя. При этом рк > р0.

Давление в выпускном трубопроводе выше давления окружающей среды на величину сопротивления. создаваемого выпускной системой (трубопроводом, глушителем, газовой турбиной и т. п.).

Индикаторная диаграмма процессов газообмена в четырехтактном карбюраторном двигателе для случая, когда воздух в двигатель поступает из атмосферы (давление воздуха р0, а его температура.

На  44 показано протекание процессов газообмена для четырехтактного дизеля с наддувом. В компрессоре этого двигателя воздух сжимается до давления рк, при этом температура воздуха повышается до температуры Тк. В газовой турбине используется энергия отработавших газов, поступающих через выпускной клапан и ресивер на вход в турбину. Давление в ресивере рр всегда больше атмосферного р0, а соотношение рк и рр зависит от типа двигателя и принятой системы наддува. В двигателях с наддувом от нагнетателя, механически связанного с коленчатым валом. В двигателях с наддувом от турбокомпрессора обычно. Однако в ряде случаев возможно соотношение. В рассматриваемом примере поэтому на большей части диаграммы газообмена линия, характеризующая процесс выпуска, проходит ниже линии впуска ах-а-а. На этом участке индикаторной диаграммы в процессе газообмена совершается положительная работа.

Для дизеля без наддува, когда в процессе впуска воздух в цилиндры поступает из атмосферы, процессы газообмена протекают аналогично процессам, представленным на  43. При этом гидравлические потери и, следовательно, значение Ара в дизеле несколько меньше, чем в карбюраторном двигателе вследствие отсутствия карбюратора.

Одноименные точки на диаграммах фаз газораспределения и индикаторных соответствуют моментам открытия (точки Ьх и ах) и закрытия (точки и а соответственно выпускных и впускных клапанов. Открытие и закрытие клапанов газораспределения, как видно из рисунков, осуществляется при положениях поршня, отличных от его положений в ВМТ и НМТ. В современных четырехтактных двигателях впускные клапаны открываются со значительным опережением и закрываются с запаздыванием, причем наблюдается довольно большое перекрытие клапанов (перекрытие фаз). Наличие опережения и запаздывания, а также перекрытие клапанов создают условия для повышения их эффективной пропускной способности, а следовательно, улучшения очистки и наполнения цилиндров.