4-Takt-Motor: Funktionsweise, Aufbau und die vier Arbeitstakte erklaert

Der 4-Takt-Motor - auch Viertakter genannt - ist die am weitesten verbreitete Motorenbauart in Pkw, Motorraedern und vielen anderen Fahrzeugen. Doch wie funktioniert dieses geniale Prinzip, das bereits 1876 von Nikolaus Otto patentiert wurde? In diesem umfassenden Ratgeber erklaeren wir die Funktionsweise des 4-Takt-Motors Schritt fuer Schritt.

Was ist ein 4-Takt-Motor?

Ein 4-Takt-Motor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem der Arbeitsprozess in vier einzelne Takte (Huebe) unterteilt ist. Jeder Takt entspricht einer Auf- oder Abwaertsbewegung des Kolbens. Fuer einen vollstaendigen Arbeitszyklus sind also zwei komplette Kurbelwellenumdrehungen erforderlich.

Merksatz: "Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Ausstossen" - diese vier Worte beschreiben den kompletten Arbeitszyklus eines 4-Takt-Motors.

Die vier Arbeitstakte im Detail

1. Takt: Ansaugen (Einlass)

Im ersten Takt bewegt sich der Kolben nach unten (vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt). Das Einlassventil oeffnet sich, und durch den entstehenden Unterdruck wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch (beim Ottomotor) oder reine Luft (beim Dieselmotor) in den Brennraum gesaugt.

• Kolbenbewegung: abwaerts
• Einlassventil: geoeffnet
• Auslassventil: geschlossen
• Kurbelwelle: 0 bis 180 Grad

2. Takt: Verdichten (Kompression)

Der Kolben bewegt sich wieder nach oben. Beide Ventile sind geschlossen. Das angesaugte Gemisch wird komprimiert - beim Ottomotor typischerweise im Verhaeltnis 10:1 bis 14:1, beim Dieselmotor sogar bis zu 25:1. Durch die Verdichtung erhoehen sich Druck und Temperatur erheblich.

• Kolbenbewegung: aufwaerts
• Beide Ventile: geschlossen
• Verdichtungsverhaeltnis: 10:1 bis 14:1 (Benziner)
• Kurbelwelle: 180 bis 360 Grad

3. Takt: Arbeiten (Expansion)

Dies ist der einzige Takt, der tatsaechlich Energie erzeugt. Kurz vor dem oberen Totpunkt zuendet die Zuendkerze (Ottomotor) das verdichtete Gemisch, oder der eingespritzte Diesel entzuendet sich selbst (Dieselmotor). Die Explosion drueckt den Kolben mit grosser Kraft nach unten - diese Kraft wird ueber die Pleuelstange auf die Kurbelwelle uebertragen.

• Kolbenbewegung: abwaerts (durch Explosion angetrieben)
• Beide Ventile: geschlossen
• Zuendung: kurz vor OT
• Kurbelwelle: 360 bis 540 Grad

4. Takt: Ausstossen (Auslass)

Im letzten Takt oeffnet das Auslassventil, und der aufwaerts gehende Kolben schiebt die verbrannten Abgase aus dem Zylinder. Nach Abschluss dieses Takts beginnt der Zyklus von vorne.

• Kolbenbewegung: aufwaerts
• Einlassventil: geschlossen
• Auslassventil: geoeffnet
• Kurbelwelle: 540 bis 720 Grad

Aufbau eines 4-Takt-Motors

Ein moderner 4-Takt-Motor besteht aus zahlreichen praezise gefertigten Komponenten:

Vorteile des 4-Takt-Motors

• Hoher Wirkungsgrad: Bessere Kraftstoffausnutzung als 2-Takter
• Geringere Emissionen: Sauberere Verbrennung moeglich
• Hohe Laufruhe: Gleichmaessigerer Motorlauf
• Lange Lebensdauer: Weniger Verschleiss durch Schmieroelkreislauf
• Gutes Drehmoment: Kraftvoller Durchzug auch bei niedrigen Drehzahlen

4-Takt vs. 2-Takt: Der Unterschied

Waehrend der 4-Takter fuer jeden Arbeitstakt zwei Kurbelwellenumdrehungen benoetigt, schafft der 2-Takter dies in einer Umdrehung. Das macht den 2-Takter theoretisch leistungsfaehiger pro Hubraum, aber auch lauter und umweltschaedlicher.

Vergleichstabelle

Moderne Weiterentwicklungen

Der klassische 4-Takt-Motor wird staendig weiterentwickelt:

• Variable Ventilsteuerung: Optimiert Effizienz bei allen Drehzahlen
• Direkteinspritzung: Praezisere Kraftstoffdosierung
• Turboaufladung: Mehr Leistung bei gleichem Hubraum (Downsizing)
• Miller-/Atkinson-Zyklus: Modifizierte Ventilsteuerung fuer Hybridfahrzeuge
• Zylinderabschaltung: Deaktiviert Zylinder bei Teillast

Fazit

Der 4-Takt-Motor ist nach wie vor das Herzstück der meisten Fahrzeuge weltweit. Seine vier Arbeitstakte - Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstossen - bilden einen bewaehrten Zyklus, der seit ueber 150 Jahren optimiert wird. Trotz des Aufkommens elektrischer Antriebe wird der Viertakter dank moderner Technologien wie Hybridisierung und synthetischen Kraftstoffen noch viele Jahre eine wichtige Rolle spielen.