发动机运转时,每一循环所能获得的空气量的多少,是决定发动机动力大小的基本因素,而发动机的进气能力主要由发动机的“容积效率来衡量。 容积效率是指发动机每一工作循环进入气缸的实际充量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的理论充量的比值。“进气状态”是指空气滤清器后的进气管内的气体状态,即进入气缸前气体的热力学状态,如温度与压力等。非增压发动机通常取为当地的大气状态,增压发动机则通常取为增压器出口状态。之所以要用进入气缸的实际充量为标准,是因为空气进入气缸时,气缸内的压力比外界的大气压低,而且压力值会有所变化,所以采用一个大气压状态下的体积作为标准。并且由于在进行吸气行程时会遭受各种的进气阻力,加上气缸内的高温作用,因此将吸入气缸内的空气体积换算成一个大气压下的状态时,定小于气缸的体积,也就是说自然吸气发动机
的容积效率一定小于1。降低进气阻力和排气阻力、提高气缸内压力、降低进气终了的温度、降低排气管内残余废气的压力、加大进气门面积都可提高发动机的容积效率,而发动机转速增加则会降低容积效率。容积效率越高,代表发动机每次循环进入一定气缸容积的实际充量越多,则发动机的功率和转矩也可以相应增加,动力性能也更好。
发动机的容积效率可由气门升程与凸轮角度所构成的曲线图形来判断。曲线下所围成的面积越大表示容积效率越高。当气门尺寸及气门正时不变时,气门急开急闭(即提高气门加速度)可得到最佳的容积效率,但气门急开急闭对气门座的冲击力较大,且还受到传统凸轮系统的限制(必须以圆弧面接触以维持机构的顺畅运转),所以很难实现。此外适度地提高气门升程,曲线围成的面积也可增大,提高容积效率。
除了气门正时外,气门尺寸、气门升程(气门全开时与关闭时的高度差,也可认为是凸轮基圆中心到凸峰的距离减去基圆的半径所得的值)凸轮轴的凸轮形状及凸轮轴与曲轴的相对位置都会影响发动机的容积效率。
