Benennung der Arbeitstakte:
1. Ansaugen
2. Verdichten
3. Arbeiten
4. Ausstoßen
1. Takt (Ansaugen) Während des ersten Taktes bewegt sich der Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt. Dabei kommt es zu einer Raumvergrößerung beim Abwärtsgehen des Kolbens und es entsteht ein Unterdruck, wodurch das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch das geöffnete Einlassventil in den Brennraum strömt. Das Auslassventil bleibt während des Ansaugtaktes geschlossen.
2. Takt (Verdichten) Beim zweiten Takt bewegt sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt hin und verdichtet das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum. Je höher das Gemisch durch die Raumverkleinerung komprimiert wird, desto höher der Druck und die Temperatur aufgrund des adiabatischen Prozesses und desto höher der Wirkungsgrad. Damit steigt die Leistung des Motors und der Kraftstoffverbrauch sinkt. Jedoch wird der Motor zugleich mechanisch stärker belastet und es steigt die Gefahr der Selbstentzündung, weil die Temperatur 400° C bis 500° C erreichen kann. (Entzündungstemperatur von Benzin: 500° C bis 650° C)
3. Takt (Arbeiten) In dem Augenblick, in dem der Kolben das Ende des zweiten Taktes erreicht hat, ist das Volumen in der Brennkammer am geringsten. Nun wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit der Zündkerze entzündet und verbrannt. Die Zündflammen breiten sich mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s bis 30 m/s aus, sodass das Gemisch nach 0,001 Sekunden vollständig entflammt ist. Dabei entsteht ein Höchstdruck von 50 bar bis 75 bar und eine Höchsttemperatur von 2000° C bis 2500° C. Wegen des Druckes, der aufgrund der sich ausbreitenden Gase im Arbeitstakt entsteht, wird der Zylinderkolben vom oberen Totpunkt in Richtung unterer Totpunkt weggedrückt.
4. Takt (Ausstoßen) Die Auslassnockenwelle öffnet das Auslassventil. Wie die Abbildung zeigt, wird der Zylinderkolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt hin verschoben, und die Abgase können über das geöffnete Auslassventil ausströmen. Ein neues Arbeitsspiel kann beginnen.
Der Wirkungsgrad, also wie viel der Wärmeenergie des Kraftstoffes in mechanische Energie umgewandelt wird, wird u.a. durch das Verdichtungsverhältnis bestimmt. Das Verdichtungsverhältnis beträgt bei Ottomotoren größtenteils 8:1 oder 10:1. Höhere Verdichtungsverhältnisse entsprechen einem höheren Wirkungsgrad und lassen sich in der Regel mit klopffesten (→ Klopfen) Kraftstoffen, welche über eine höhere Oktanzahl verfügen, erreichen. Der Wirkungsgrad eines guten Ottomotors liegt bei 35-40%. Dies bedeutet, dass nur 35-40% der Wärmeenergie des Kraftstoffes in mechanische Energie umgewandelt werden. Der Wirkungsgrad ist vor allem wegen den Kühlungs- und Reibungsverlusten bei Ottomotoren begrenzt.