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Viertaktmotor

Definition: ein Verbrennungsmotor (meist in Form eines Hubkolbenmotors) mit vier Takten, bei dem jeder Zylinder nur bei jeder zweiten Kurbenwellenumdrehung Arbeit leistet

Englisch: four-stroke engine

Kategorie: Kraftmaschinen und Kraftwerke

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 03.05.2015; letzte Änderung: 03.11.2018

Ein Viertaktmotor ist ein Verbrennungsmotor in Form eines Hubkolbenmotors, bei dem ein Arbeitszyklus vier Takte, verteilt über zwei Kurbelwellenumdrehungen einschließt. Diese Takte erfüllen die folgenden Funktionen:

Die Artikel über Ottomotoren und Dieselmotoren beschreiben das Viertaktprinzip detaillierter, wobei zwischen diesen Motortypen wesentliche Unterschiede bestehen.

Das Viertaktprinzip ist das am häufigsten eingesetzte Arbeitsprinzip sowohl bei Ottomotoren (z. B. für den Betrieb mit Benzin oder Erdgas) als auch bei Dieselmotoren, ebenfalls bei Varianten des Ottomotors wie des Atkinson-Motors. Heutzutage arbeiten praktisch alle Verbrennungsmotoren von Autos und Lastwagen nach diesem Prinzip, während es allem bei kleinen Zweirädern häufig noch Zweitaktmotoren eingesetzt werden.

Vor- und Nachteile des Viertaktprinzips

Im Vergleich zum Prinzip des Zweitaktmotors hat das Viertaktprinzip die folgenden Vorteile:

  • Die Ladungswechsel können bereits bei einem einfach gebauten Motor relativ gut gestaltet werden. Dies bedeutet, dass der Brennraum relativ vollständig mit Luft bzw. Gemisch gefüllt werden kann, und dass das Abgas relativ vollständig ausgestoßen werden kann. (Dies ist bei Zweitaktmotoren wesentlich schwieriger zu bewerkstelligen.) Mit einer variablen Ventilsteuerung kann dies noch weiter verbessert werden.
  • Eine Folge der besser gestalteten Ladungswechsel ist, dass es bei einem Viertaktmotor einfacher ist, eine hohe Abgasqualität zu erreichen.
  • Da das Schmieröl gut vom Brennraum ferngehalten werden kann, gibt es kaum Probleme mit der Bildung schädlicher Ablagerungen im Brennraum und im Abgastrakt.
  • Die thermische Belastung des Brennraums und des Kolbens ist deutlich geringer, wenn nur bei jeder zweiten Kurbelwellenumdrehung eine Verbrennung stattfindet. Auch aus anderen Gründen liegt die Lebensdauer meist höher.
  • Die weitere Verbesserung der Abgasqualität mithilfe eines Abgaskatalysators gestaltet sich beim Viertaktmotor wesentlich einfacher, da stabile Verbrennungsverhältnisse leichter erreichbar sind und exzessive Konzentrationen unverbrannte Kohlenwasserstoffe vermieden werden.
  • Auch diverse andere spezifische Nachteile von Zweitaktmotoren werden vermieden.

Jedoch gibt es auch Nachteile des Viertaktmotors:

  • Da jeder Zylinder nur bei jeder zweiten Kurbelwellenumdrehung Arbeit leisten kann, liegt die pro Liter Hubraum erreichbare Leistung deutlich tiefer als bei einem Zweitaktmotor. Beim Einsatz einer Turboaufladung wird dieser Leistungsunterschied allerdings kleiner.
  • Der effektive Mitteldruck müsste doppelt so hoch wie beim Zweitaktmotor werden, um die gleiche hubraumspezifische Leistung zu erreichen.
  • Der für eine gewisse Leistung benötigte größere Hubraum hat höhere Energieverluste durch Reibung zur Folge. Deswegen werden die höchsten Wirkungsgrade von großen Zweitaktmotoren erreicht.
  • Das von einem Viertaktmotor abgegebene Drehmoment schwankt deutlich stärker als bei einem Zweitaktmotor, sodass bei einem Motor mit wenigen Zylindern (z. B. nur ein oder zwei) wesentlich stärkere Vibrationen auftreten. Dem steht allerdings entgegen, dass Zweitaktmotoren vor allem bei niedriger Last und im Leerlauf häufig einen unrunden Lauf im Sinne starker zufälliger Schwankungen der Drehzahl aufweisen.
  • Die typischerweise eingesetzte Druckumlaufschmierung führt zwar zu geringen Ölverlusten, erhöht jedoch den Wartungsaufwand durch die nötigen Ölwechsel.
  • Verglichen mit einfach gebauten Zweitaktmotoren sind die Herstellungskosten bei Viertaktmotoren wesentlich höher, da der Motor größer ausfällt, gesteuerte Ventile und eine Druckumlaufschmierung benötigt.

Siehe auch: Verbrennungsmotor, Hubkolbenmotor, Zweitaktmotor, Ottomotor, Dieselmotor, Abgaskatalysator, Abgasqualität
sowie andere Artikel in der Kategorie Kraftmaschinen und Kraftwerke

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