四行程引擎運作方式
通常對引擎有作研究的都會知道四行程引擎的運作方式
會看到進排汽門的在各個行程中
由上圖中，可以看出不管在吸氣行程或者是排氣行程時，其汽門都是單獨運作的。這是我們對於一般汽門的認知。基本上這是正確的行程認知。
在一般正常運轉時，這些行程都會按照Otto cycle來運行的，所以可以造就非常好的燃燒效率，吸入新鮮空氣與燃料混合，壓縮混合氣體，點火爆炸將活塞往下推，然後將燃燒完成後之廢氣推出排氣。
看似很完美，也蠻符合我們對於內燃機的行程說明
取自『四行程與二行程循環引擎的差別 - 國立佳冬高級農業職業學校』內容說明
(1) 進、排氣門的作動確實，新鮮的混合氣流失少，所以比較省油。
(2) 混合氣燃燒完全，汙染比較少。
但是現實上會是這樣嗎？
是的也算不是？
怎麼會有這樣說法，因為這條件下是引擎運轉轉速比較低的情況下，如約2000 rpm以下左右 情況下，這樣情況確實是正確的。
但是只要超過2000 rpm以上時，引擎又會發生怎樣狀況
因為在氣流慣性的情況下，在排氣行程中有時候rpm過高的情況下，會造成廢氣的部分會留在汽缸內，會導致進氣部分的混合氣體沒有正確的進入汽缸內部
這樣的情況下會導致引擎的燃燒過程中會 排氣較不乾淨、進氣不充分，將使引擎性能降低。
這樣降低會導致引擎的容積效率（volumetric efficiency）VE降低，而所謂容積效率在引擎各轉速下是不一定的，這部分若有空將會另開闢主題講
所以有些人都拿渦輪車的容積效率為90%固定來計算引擎輸出馬力，這是錯誤的。容積效率會改變。
這是有人做出以下三台車的容積效率
Honda S2000, 2004: 237bhp at 8,300 rpm = 99% VE
Nissan Micra 1.2, 2009: 79bhp at 4000rpm = 110% VE
Ford Focus ST, 2014: 286bhp @ 5500 rpm = 180% VE
可以知道每台車的容積效率是不一樣，發生最大也不太一樣。
所以當如上述情況下 在2000rpm以下的容積效率約為90%，但是超過2000 rpm以上其容積效率將會降低。
如上圖為某款引擎的容積效率，通常一般引擎的效率約作在最大扭力狀況
所以當我們要如何解決2000 rpm以上的動力降低情況發生，所以有人想到使用汽門重疊角度來解決這樣問題，這也導致引擎的容積效率由低轉移至中轉。
何謂汽門重疊角度？
汽門重疊一定出現在排氣行程末期及進氣行程初期，活塞在上死點左右。汽門重疊的目的，是為了使排氣乾淨、進氣充分、增加容積效率，提高引擎性能。汽門重疊度數若太大，新鮮混合氣易隨廢氣排出，造成 HC 汙染及耗油。汽門重疊度數若太小，則排氣較不乾淨、進氣不充分，將使引擎性能降低。
上圖左邊是沒有汽門重疊，右邊是汽門重疊
一般沒有重疊角度，正常而言排氣是由活塞推出排氣，在此情況排氣都會『幾乎』完成排出，為何採用幾乎，因為在活塞達到上死點時，其實會有一些空隙，有時候會排不太出去，但是廢氣殘留度會比較少。
在沒有重疊角度下
1.低轉速情況下：當活塞往下時會吸入大量混合氣此時殘留的廢氣比例會比較稀少可以視為無視狀態。所以會有良好的容積效率，汽缸內的燃燒會很完美。
2.高轉速情況下：因為上一次排氣行程下因為引擎轉速高，氣體排出的過程中會有一大部分廢氣殘留會留在汽缸內部。當在進氣行程中新鮮氣體中也因為進氣的時間不足導致新鮮混合氣進入汽缸少，所以在壓縮行程中混合氣跟廢氣一起壓縮，所以此氣體並非標準的混合比例，這樣會導致爆炸燃燒的力量受到影響，不利於引擎動力輸出。
所以為了因應至此，所以會想到若用排氣行程時在活塞還沒有達到上死點時，讓進氣汽門提早微微開啟，讓新鮮的混合氣開始進來，此時排氣的汽門在汽缸還沒有達到上死點前也還未關閉，這段時間就會讓進排汽門會有重疊時間，這就是汽門重疊。
在有重疊角度情況下
1.低轉速情況下：當活塞往下時（在進氣行程）因為進氣開啟而排氣也還未關閉，所以也會有新鮮的混合氣體會隨者排氣汽門排出，所以會導致留在汽缸內的新鮮混合氣體不足夠，而導致引擎動力輸出降低也就是容積效率降低，所以會有此情況發生。
2.高轉速情況下：當當活塞往下時（在進氣行程）因為進氣開啟而排氣也還未關閉也會利用新鮮的混合氣將殘留在汽缸內的廢氣跟隨者排出，讓留在汽缸內的新鮮混合氣體提高，而產生足夠的引擎輸出動力。
所以汽門重疊會有兩端極端的運用情況。
上圖中灰色的部分就是汽門重疊角度
簡單來講就是進氣汽門與排氣汽門的同時開啟時間長短。
所以當在中轉速情況下若有汽門重疊下，其殘留在汽缸內的廢氣將會被新鮮混合氣給掃出去，而留在汽缸內的混合氣體就是很新鮮的，這樣動力就不會產生降低情況。
若我們看底下案例
以
JDM B16A G1 (USA B16A3) 160 ps @ 7600 rpm
上面的重疊角度17°
JDM B16A G3 170 ps @ 7800 rpm
上面的重疊角度22°
JDM B16B 98 spec.R 185 ps @ 8200 rpm
上面的重疊角度28°
看起來好像重疊角度越大其馬力也就越大，這不就是很好嗎？那是否要用更大的重疊角度，這下1600cc的馬力豈不是會上漲至200ps
但是是否如這樣嗎？基本上是的但是會有其極限（為何會有極限這請各位自己思考）
由此圖來看，其容積效率會有一個曲線，因為汽門重疊角度是不可變動的會根據所需要的使用環境需求而訂製，所以才會有以上的容積效率的曲線樣子，如上圖所示
如上圖所顯示的容積效率最佳約落在4000 rpm中，其效率在9x％，其餘會兩端效率往下。
那麼有解嗎？當然有不知道如Toyota VVTi或者是三菱 mivec這些可變汽門角度不就是這樣要改變各轉速的容積效率嗎？（以後有機會會講到）
以下是Subaru 使用改裝的CAM
這影片採用如上圖的272度凸輪軸使用TD05-16g的渦輪，所拉出的馬力圖如下圖所示
下面採用280度 凸輪軸
當然改裝條件不甚相同，所以無法比較出差異性。但是至少可以看出不同點。
最後汽門重疊角度雖然可以提供馬力不同甚至有人會用改裝的高角度來增加馬力，但是會導致怠速的運轉不穩定，這種方式就要給各位去思考
當然縱使汽門角度有重疊但是有時候還不能引出最佳容積效率，這問題又是為何？也就是為何Toyota VVTi或者是三菱 mivec這些可變汽門角度依舊無法跟Honda 的VTEC媲美，這個問題就請各位去思考吧～
若我有空將會討論這個問題。
參考資料
https://help.summitracing.com/app/answers/detail/a_id/4703/~/what-is-valve-overlap%3F
https://mgispeedware.com/camshaft-calculator/
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiq7rG4lKHzAhUPGaYKHV-VB44QFnoECCwQAQ&url=https%3A%2F%2Fwww.ctvs.ptc.edu.tw%2Fresource%2Fopenfid.php%3Fid%3D2168&usg=AOvVaw3WQjTkOsSYtKT0VrjLwNMg
四行程與二行程循環引擎的差別 - 國立佳冬高級農業職業學校
http://content.edu.tw/senior/life_tech/tc_t2/enerage/p_engin1.htm
https://strikeengine.com/engine-volumetric-efficiency-calculator/
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/engine-volumetric-efficiency
https://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers/problem-2-internal-combustion-engine-operation-speed-range-30-pts-naturally-aspirated-four-q44521295
https://slideplayer.com/slide/17722206/
https://www.enginebasics.com/Advanced%20Engine%20Tuning/Cam%20Gear%20Tuning.html
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