Как правило, при рассмотрении рабочего цикла четырехтактного двигателя для простоты изложения делается следующее допущение: впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются при нахождении поршня в мертвых точках. В действительности же для лучшего заполнения цилиндра свежей рабочей смесью и для полной его очистки от отработавших газов, открытие и закрытие клапанов не совпадают с положениями поршней в верхней мертвой точке (ВМТ) и нижней мертвой точке (НМТ), а процессы всасывания и выхлопа – длительнее одноименных тактов.
Опережение открытия клапанов и запаздывание их закрытия, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала, носят название фаз газораспределения. В качестве примера рассмотрим фазы газораспределения карбюраторного четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания STEM Techno GX 390W, который устанавливается на мотобуксировщики СТЕМ Север.
Чаще всего в карбюраторном двигателе всасывающий клапан открывается с опережением, когда поршень еще не дошел до ВМТ, а колено вала соответственно — до вертикального положения, и рабочая смесь начинает заполнять цилиндр. Иногда момент открытия может совпадать с моментом нахождения поршня в ВМТ, что можно наблюдать в случае двигателя STEM Techno GX 390W. Момент открытия впускного клапана составляет 0° п.к.в. до/после ВМТ ±3° Опережение открытия всасывающего клапана обеспечивает его наибольший подъем к началу такта всасывания и некоторую продувку цилиндра рабочей смесью.
Закрытие всасывающего клапана происходит с некоторым запаздыванием, когда поршень после такта всасывания пройдет НМТ и станет подниматься, а колено вала отойдет от нижнего вертикального положения на 40°. Поступление рабочей смеси после прохождения поршнем НМТ продолжается за счет инерции смеси и небольшого разрежения в цилиндре.
Открытие выхлопного клапана происходит со значительным опережением, то есть, прежде чем кривошип вала во время рабочего хода дойдет до крайнего нижнего положения (ранее на 35°). Опережение открытия этого клапана позволяет продуктам сгорания выходить из цилиндра до того, как поршень начнет подниматься. Этим достигается не только хорошая очистка цилиндра, но и избегается противодавление на поршень.
Выхлопной клапан закрывается, когда поршень перейдет ВМТ, а колено вала отойдет от верхнего вертикального положения на 5°. В начале опускания поршня газы все же будут выходить из цилиндра за счет отсасывающего действия газов, двигающихся в выхлопном коллекторе.
В цилиндрах двигателя STEM Techno GX 390W в момент окончания выхлопа и начала всасывания открыты оба клапана — всасывающий и нагнетательный.
Диаграмма фаз газораспределения двигателя STEM Techno GX 390W