Zu Beginn des 1. Taktes steht der Kolben am oberen Totpunkt (OT).
Das Auslassventil wird geschlossen und das Einlassventil geöffnet.
Der Kolben bewegt sich in Richtung Kurbelwelle.
Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens wird ein Gasgemisch oder
Luft durch das Einlassventil in den Zylinder gesaugt.
Bei Motoren mit innerer Gemischbildung,
wie Dieselmotoren oder Ottomotoren mit Direkteinspritzung,
wird nur Luft angesaugt. Bei äußerer Gemischbildung,
wie bei Vergaser-Motoren oder Motoren mit Saugrohreinspritzung,
wird ein Gemisch aus Luft und dem zerstäubten Kraftstoff angesaugt.
Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wird das Einlassventil
geschlossen und der erste Takt ist beendet.
Takt 2: Verdichten und Zünden
Der Kolben bewegt sich zurück in Richtung oberer Totpunkt. Die dafür
benötigte mechanische Arbeit stammt aus der Rotationsenergie der
Schwungmasse bzw. bei Mehrzylindermotoren aus der
Schwungmasse sowie dem Arbeitstakt eines anderen Zylinders.
Das Gemisch oder die Luft im Zylinder wird nun auf einen
Bruchteil des ursprünglichen Volumens verdichtet.
Die Höhe des Kompressionsgrades ist von der Motorbauart abhängig.
Bei Ottomotoren ohne Aufladung ist ein Verdichtungsverhältnis von über 10:1
üblich (es gibt Großserienmotoren mit über 14:1), bei Dieselmotoren ohne
Aufladung über 20:1. Mit Aufladung ist es erheblich weniger, bis herunter
zu 7:1 (Otto) und 14:1 (Diesel). Durch die Kompression wird das
Gemisch bei Ottomotoren auf etwa 450 °C und die Luft beim Diesel auf etwa
650 °C erhitzt. Kurz vor dem Erreichen des oberen Totpunktes wird beim
Ottomotor die Zündung und beim Dieselmotor die Voreinspritzung ausgelöst.
Der Zeitpunkt wird abhängig von Last und Drehzahl geregelt.
Takt 3: Arbeiten
Nach dem oberen Totpunkt beim Dieselmotor
folgt noch die Haupteinspritzung verbrennt die
Gemischladung selbstständig weiter. Die Temperatur im brennenden Gasgemisch
eines Ottomotors erreicht zwischen 2200 und 2500 °C und
der Druck bei Volllast bis zu 120 bar. Beim Dieselmotor
sind es zwischen 1800 und 2500 °C und 160 bar.
Der Kolben bewegt sich in Richtung des unteren Totpunktes,
das Brenngas verrichtet mechanische Arbeit am Kolben und kühlt
sich dabei ab. Kurz vor dem unteren Totpunkt besteht
beim Ottomotor noch ein Restdruck von knapp 4 bar und beim Diesel
knapp 3 bar. Das Auslassventil beginnt sich zu öffnen.
Takt 4: Ausstoßen
Wenn der Kolben den unteren Totpunkt wieder verlässt,
wird mit der Aufwärtsbewegung des Kolbens das Abgas
aus dem Zylinder geschoben. Am Ende des Ausstoßtaktes kommt es
zur so genannten Ventilüberschneidung. Das Einlassventil wird geöffnet,
bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht und
bevor das Auslassventil geschlossen hat.
Erst kurz nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat,
schließt das Auslassventil.