Viertaktmotor

Hubkolbenmotor, der den Kreisprozess in vier Takten bewältigt. Ein Takt ist die Bewegung des Kolbens vom Stillstand in eine Richtung bis zum erneuten Stillstand. Die Kurbelwelle vollführt daher eine halbe Umdrehung während eines Taktes.

Folgender Ablauf beschreibt den Viertaktprozess:

• 1. Takt, Ansaugen: Der Kolben steht im oberen Totpunkt und beginnt, sich abwärts zu bewegen. Das Einlassventil öffnet und Luft (beim Dieselmotor oder Benzin-Direkteinspritzer) oder brennbares Gemisch (beim Vergaser-Ottomotor) wird in den Zylinder gesaugt. Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wird das Einlaßventil geschlossen.
• 2. Takt, Verdichten: Der Kolben bewegt sich nun nach oben und verdichtet dabei das im Zylinder befindliche Gas (siehe hierzu auch Kompressionsdruck, Verdichtungsverhältnis). Ist der Kolben beim Vergaser-Otto-Motor am oberen Totpunkt angelangt wird die Zündkerze gezündet; beim Direkteinspritzer wird kurz zuvor noch der Kraftstoff eingespritzt. Ebenso beim Dieselmotor: kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes wird der Dieselkraftstoff eingespritzt. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Luft-Kraftstoffgemisch verdichtet. Das Gas erwärmt sich und der Druck steigt bis zur Entzündung.
• 3. Takt, Arbeitstakt: Das verbrennende Gas dehnt sich aus und schiebt dabei den Kolben wieder nach unten, so dass dabei mechanische Arbeit verrichtet wird.
• 4. Takt, Ausschieben: Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wird das Auslassventil geöffnet. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Abgas aus dem Zylinder geschoben. Am oberen Totpunkt wird das Auslassventil geschlossen und das Einlassventil geöffnet.

Pro Zylinder gibt es mindestens ein Einlass- und ein Auslass-Ventil, aber auch 3 oder 4 Ventile pro Zylinder sind gängig. 4-Ventil-Motoren gelten als leistungsstärker, weil der Gasaustausch leichter stattfindet. So genannte 16-V-Motoren sind meist 4-Zylinder-Motoren mit je 4 Ventilen pro Zylinder.

Das Steuern der Ventile geschieht über die Nockenwelle. Diese wird von der Kurbelwelle angetrieben. Liegt die Nockenwelle unten, werden die Ventile über so genannte Stößelstangen angetrieben. Diese können entfallen, wenn die Nockenwelle oben liegt (OHC-Motor), dann werden entweder nur Kipphebel benutzt oder die Ventile direkt angesteuert. Andererseits braucht eine bzw. zwei (=DOHC double overhead camshaft) obenliegende Nockenwelle einen Antrieb über eine Steuerkette oder einen Zahnriemen, ermöglicht aber die optimale Brennkammerform des halbkugelförmigen Zylinderkopfes.

Vorteil ist ein sehr geordneter Gaswechsel durch die quasi perfekte Trennung von Frischgas und Abgas. Nachteil ist eine (zumindest theoretisch) geringere Leistungsdichte als bei Zweitaktmotoren oder Kreiskolbenmotoren.

Viertaktmotoren dominieren heute im gesamten Automobil- und Motorradbau, wenn man von Kleinstmotorrädern mit bis zu 50 cm³ einmal absieht.