柴油发电机从开始排气、扫气到进气结束的整个气体更换过程称为换气过程。换气过程进行完善，压缩过程开始时残留废气量少，存留在气缸中的新鲜空气量多，就为燃油的完全、及时燃烧创造了良好条件。燃油完全而及时的燃烧，不但使柴油发电机发出更大功率提高其动力性，使柴油发电机有高的热效率，提高其经济性；而且，完全的燃烧还意味着结炭减少，改善排气的污染，及时的燃烧还意味着较低的循环平均温度，从而提高柴油发电机的可靠性。因此，换气质量的好坏是柴油发电机工作优劣的先决条件。
自由排气阶段：当排气阀开启时，气缸压力远高于排气管压力，排气管压力与气缸压力之比小于临界值，气体流动为超临界流动，气缸内废气在超临界压比作用下以当地音速流过排气阀*小截面处。气缸压力迅速下降，排气管压力上升。当排气管压力与气缸压力比大于临界压比时，气体流动转入亚音速流动阶段。到某一时刻，气缸压力接近于排气管压力，自由排气阶段即告结束。
强制排气阶段：活塞上行将气缸内的废气强制推挤入排气管的阶段，即为强制排气阶段。由于排气阀延迟关闭，此阶段末尾可利用排气管中废气的流动惯性把气缸内的废气继续吸出。
进气过程：进气阀提前开启，气缸中废气压力低于进气管进气压力时开始进气。进气流具有一定惯性。进气阀滞后关闭可使气柱的动能转化为压力能，使进气终了时气缸压力接近或略高于进气管压力。
气阀叠开和燃烧室扫气过程：在气阀叠开期间，进气管、燃烧室和排气管连通起来，当进气管中压力比排气管内压力高时，新鲜空气进入气缸，驱赶残留在燃烧室中的废气并一起进入排气管。这既有利于清扫残余废气，增加新鲜空气充量，也有利于降低燃烧室部件冷却液难以冷却到的高温壁面的温度。但是应该指出，气阀叠开角并不是大的就好，因为进气阀开启过早，会造成废气倒冲入进气管；排气阀关闭过迟，过量的扫气空气会降低涡轮前的排气温度，减少增压器涡轮获得的可用能。
在换气过程中，新鲜空气与废气是不相掺混的。因此，四冲程柴油发电机的换气质量较高。