Der 4 Takt Motor

Der Viertaktmotor ist die am häufigsten verwendete Motorenbauweise im PKW-Bau, so gut wie alle Modelle werden mit diesen Motoren ausgestattet. Das 4-Taktverfahren wurde um 1870 von Nicolaus August Otto entwickelt. Bei Viertaktmotor werden insgesamt vier Takte benötigt, um die Antriebsleistung zu erzeugen, die Kurbelwelle vollführt dabei insgesamt zwei komplette Drehungen, eine mehr als beim Zweitaktmotor. Der Kolben bewegt sich immer vom oberen zum unteren Totpunkt.

Funktionsweise des Viertaktmotors

Im ersten Takt wird der Ansaugvorgang durchgeführt. Sobald sich der Kolben abwärts bewegt wird das Einlassventil geöffnet und dabei entweder Frischluft (bei Dieselmotoren oder Benzin-Direkt-Einspritzern) oder brennbares Gemisch (Vergaser-Motor, indirekte Benzineinspritzung, Gasmotor) eingesaugt.
Im darauf folgenden zweiten Takt wird das Gas innerhalb des Kolbens bedingt durch die Aufwärtsbewegung immer weiter verdichtet, der Druck steigt auf 10-12 bar an, die Temperatur steigt auf 300°C-400°C. Beim Dieselmotor und beim Benzindirekteinspritzer, wird bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht der Kraftstoff eingespritzt. Bei den indirekten Bauweisen wird das Gasgemisch bereits entzündet. Bei den Dieselmotoren entzündet sich das Gemisch automatisch durch die Temperaturerhöhung, während bei Benzinmotoren der Funken der Zündkürze dafür verantwortlich ist.
Im dritten Takt dehnt sich das entzündete Gas aus und erzeugt so einen Druck zwischen 50 und 70 bar, die Temperatur liegt bei ca. 2000°C. Durch den Druck wird der Kolben nach unten gedrückt und so wird mechanische Arbeit verrichtet. Sobald der Kolben den unteren Totpunkt erreicht hat, beginnt der vierte Takt.
Im 4-Takt wird das Auslassventil geöffnet und das verbrauchte Abgas kann aus dem Zylinder entströmen. Kurz vor Ende des Ausstoßtaktes kommt es zu einer Ventilüberschneidung. Schon vor dem Erreichen des oberen Totpunktes das Einlassventil geöffnet, während das Abgasventil noch offen ist. Durch den Sog der ausströmenden Abgase entsteht ein Unterdruck, durch den die Frischluft oder das Gemisch bereits gegen die Kolbenbewegung einströmen kann. Dadurch wird ein besserer Füllungsgrad erreicht. Das Abgasventil schließt erst kurz nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat.

Für jeden Zylinder muss es mindestens ein Einlass- und ein Auslassventil geben, üblich sind allerdings drei oder vier Ventile pro Zylinder, seltener werden auch fünf Ventile pro Zylinder verwendet (hauptsächlich bei Audi). Die sogenannten 16V-Motoren bestehen meistens aus vier Zylindern mit je vier Ventilen. Diese haben im Vergleich zu den Zweiventil-Motoren einen deutlich besseren Gasaustausch und dadurch bedingt etwas mehr Leistung. Die Ventile werden von der Nockenwelle gesteuert, die von der Kurbelwelle über einen Zahnriemen oder eine Steuerkette angetrieben wird. Die Nockenwelle läuft grundsätzlich mit der halben Kurbelwellendrehzahl.