| Otto-Viertaktverfahren | ||
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Die vier Takte sind:
- Ansaugen
- Verdichten
- Arbeiten
- Ausstoßen.
Die vier Takte sind ein volles Arbeitsspiel und laufen bei einer Nockenwellenumdrehung und zwei Kurbelwellenumdrehungen ab.
1. Takt: Ansaugen
Luft-Kraftstoff-Gemisch beim indirekt einspritzenden Benzinmotor wird durch den Druckunterschied zwischen Saugrohr und Zylinder angesaugt. Dieser entsteht durch die Bewegung des Kolbens vom oberen (OT) zum unteren Totpunkt (UT).
Der Ansaugtakt beginnt eigentlich mit dem Öffnen des Einlassventils vor dem oberen Totpunkt (OT). Die Bewegung der relativ trägen Frischgase wird so früh wie möglich eingeleitet. Sie erreicht ihren Höhepunkt relativ spät auf dem Weg zum UT hin. Würde das Ventil genau in UT geschlossen, so bliebe ein Teil der Füllung außen vor. Deshalb bleibt es noch einige Winkelgrade in den Verdichtungstakt hinein geöffnet.
Maximale Temperatur: ca. 100°C, Druck: bis -0,5 bar
2. Takt: Verdichten
Kraftstoff-Luft-Gemisch wird beim Ottomotor auf 8:1 bis maximal 12,5:1 verdichtet, wenn der Kolben sich vom unteren zum oberen Totpunkt bewegt und vor dem oberen Totpunkt die Verbrennung eingeleitet wird. Unmittelbar vor der Verbrennung müssen die Kraftstoffe vergast sein. Dazu ist eine ausreichende Temperatur notwendig.
Ein hohes Verdichtungsverhältnis wirkt sich günstig auf Drehmoment, Leistung und Kraftstoffverbrauch aus, weil die Kohlenstoff- und Sauerstoffatome näher zusammen kommen und dadurch kurze Reaktionswege erreicht werden. Eine raschere und stärkere Verbrennung mit geringeren Anteilen von Schadstoffen ist die Folge.
Maximale Temperatur: bis 500°C Druck: bis 20 bar
3. Takt: Arbeiten
Der Arbeitstakt soll in einem nach allen Seiten abgedichteten Brennraum für möglichst hohen Verbrennungsdruck sorgen, der über Kolben und Pleuel auf die Kurbelwelle übertragen wird.
Er beginnt eigentlich, wenn beim Verdichtungstakt der elektrische Zündfunke das Gemisch entzündet. Dies geschieht bei Leerlaufdrehzahl meist kurz vor OT (oberer Totpunkt) und bei hoher Last/Drehzahl etwa 40° bis 50° vor OT. Der größte Druckanstieg oberhalb des Kolbens erfolgt in jedem Fall nach dem oberen Totpunkt. Die gewonnene Arbeit muss wesentlich höher sein als die in den anderen drei Takten geleistete.
Maximale Temperatur: 2.000°C bis 2.500°C, Druck: bis 75 bar
4. Takt
Im Ausstoßtakt soll das verbrannte Gemisch soll möglichst vollständig und mit geringen Verlusten den Zylinder verlassen.
Auch er dauert, wie der Ansaugtakt, länger als eine halbe Umdrehung der Kurbelwelle. Er beginnt vor dem unteren Totpunkt durch Öffnen des Auslassventils und endet durch die Ventilüberschneidung nach dem oberen Totpunkt (OT). Das verbrannte Gemisch wird möglichst früh zur Abgasanlage hin bewegt. Am Ende soll die sehr große Geschwindigkeit der Altgase helfen, die neuen Frischgase anzusaugen.
Maximale Temperatur: bis 900°C Druck: 5 bis 3 bar
Ventilüberschneidung
Durch frühes Öffnen des Einlassventils und durch spätes Schließen des Auslassventils wird die Füllung des Zylinders (Kraftstoff-Luft-Gemisch) und die Abfuhr der Altgase verbessert oder bewusst verringert.