Silniki czterosuwowe pracują najczęściej w oparciu o zasadę, którą stworzył Niemiec Nikolaus Otto – samouk, wynalazca, człowiek, który nie ukończył nigdy wyższej szkoły. Pod koniec wieku dziewiętnastego wynalazł silnik, znany potem jako silnik Otta, na którym do dziś wzorowana jest duża liczba albo i większość jednostek napędowych z iskrowym zapłonem. Cykl Otta znany jest więc od dłuższego czasu, a żeby w skrócie ów cykl Otta opisać, należy powiedzieć, że składa się on z następujących po sobie procesów: suwu ssania, sprężania, zapłonu paliwa oraz suwu pracy i wydechowego.
Silnik Otta działa więc w bardzo prosty sposób. Przypatrzmy się teraz dokładniej, jak wygląda obieg Otta, by móc rozwinąć wiadomości, jakie poznaliśmy do tej pory. Otóż w pierwszym procesie, który składa się na obieg Otta, a którym jest suw ssania, tłok przemieszcza się ze skrajnego górnego położenia w cylindrze, czego wynikiem jest to, iż mieszanka paliwowo-powietrzna jest do cylindra wciągnięta przez otwarty zawór ssawny, zaś po przekroczeniu przez tłok dolnego skrajnego położenia, zawór zamyka się i dochodzi do suwu sprężania. Tłok, który porusza się w górę, spręża mieszankę paliwowo-powietrzną i wtedy dochodzi do jej zapłonu. Należy zaznaczać tutaj wyraźnie, że w tym miejscu cykl Otta polega na tym, że dwa zawory – ssawny i wydechowy – są zamknięte. Idźmy teraz dalej w naszym opisie obiegu Otta. Otóż zapoczątkowany zapłon doprowadza do tego, że tłok zostaje jakby „wyrzucony” w dolne położenie. Winne są temu rozprężające się gazy spalinowe. Dochodzi wtedy do suwu pracy. Ostatnim suwem w obiegu Otta jest tzw. suw rozprężania, który polega na wypchnięciu z cylindra gazów spalinowych. Odbywa się to przez zawór wydechowy do układu wydechowego. Kiedy cylinder osiąga górne skrajne położenie, zawór wydechowy zamyka się, zaś zawór ssący otwiera i tak to cykl Otta zaczyna się od początku.
Cechy cyklu Otta
Obieg Otta charakteryzuje się prostotą, więc cała konstrukcja osiąga wysoki stopień bezawaryjności. Wadą jest natomiast, że silnik Otta ma niską wydajność jednostki spalinowej, która utrzymuje się w granicach 30-40 proc. To, co jest charakterystyczne dla cyklu Otta, o czym już wspominaliśmy, to fakt, że każdy suw trwa od momentu osiągnięcia przez tłok górnego albo dolnego położenia. Dzięki temu zapewnione staje się maksymalne wykorzystanie całej pojemności silnika.
Niestety, silnik Otta posiada duże straty energii, co było problemem już od początku, kiedy tylko został wynaleziony. Cała wydajność w cyklu Otta zależy bezpośrednio od stopnia sprężania, toteż wydawałoby się potrzebne, logicznie rzecz ujmując, jak największe powiększenie stopnia natężenia. Gdybyż to jednak było takie proste. Oto okazuje się, że takie działanie mogłoby doprowadzić do samoczynnego zapalenia się mieszanki albo też do spalania stukowego, które za bardzo obciążyłoby wszelkie elementy silnika. Odpowiedzią na ten dylemat i na silnik Otta był tzw. cykl Atkinsona, który postawił na wydłużoną drogę tłoka w suwie pracy, dzięki czemu w momencie rozpoczęcia suwu wydechu ciśnienie gazów spalinowych równało się już atmosferycznemu, energia zaś gazów okazała się być całkowicie wykorzystana. Niestety – złożona budowa silnika Atkinsona oraz mniejsza moc, jaką silnik uzyskuje z jednostki pojemności skokowej przyczyniły się do małej popularności takiego rozwiązania.
