Der nach Nicolaus August Otto (1832-1891) benannte Ottomotor ist ein Verbrennungsmotor mit aktiver elektronischer Zündvorrichtung. Otto entwickelte ab 1862 den 1876 patentierten Ottomotor auf Basis des 1860 konzipierten Leuchtgasmotors von Lenoir.

Um die harten Verbrennungsstöße, die das Triebwerk stark belasteten, zu verhindern, wendete er zum ersten Mal das Viertakt-Arbeitsverfahren an, welches durch die Kompression des Gas-Luft-Gemisches zur Minderung des Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitiger Leistungssteigerung führte. Er ist die Urform aller heutigen Viertakt-Verbrennungsmotoren [GrRu07].

Der Ottomotor wird als Hubkolben- und Kreiskolbenmaschine gebaut. Das Triebwerk einer klassischen Hubkolbenmaschine besteht aus einem Kolben, der im Zylinder geführt wird, und einer Pleuelstange, die den Kolben mit der Kurbelwelle verbindet. Die Pleuelstange leitet die Kraft an die Kurbelwelle weiter, welche als Aufgabe hat, die oszillierende Bewegung des Kolbens in rotierende Bewegung umzuwandeln.

Das Viertaktverfahren erstreckt sich über vier Hübe oder zwei Kurbelwellenumdrehungen. Dabei laufen folgende Vorgänge ab:

1. Takt: Ansaugen des Luft-Gas-Gemisches
Der Kolben bewegt sich bei offenem Einlass- und geschlossenem Auslassventil in Richtung der Kurbelwelle und saugt dabei das vom Vergaser kommende Luft-Gas-Gemisch an.

2. Takt: Verdichten
Der Kolben bewegt sich nun bei geschlossenen Ventilen von der Kurbelwelle weg und verdichtet dabei die Ladung. Bei diesem Prozess ist ein Druckanstieg auf ca. 16 bar und ein Temperaturanstieg auf ca. 450 °C zu beobachten.

3. Takt: Verbrennung
Bei geschlossenen Ventilen verbrennt der Treibstoff und breitet sich aus. Das sich ausbreitende Brenngas drückt den Kolben in Richtung Kurbelwelle.

4. Takt: Ausschieben
Die verbrauchte Ladung wird vom Kolben bei geöffnetem Auslassventil aus dem Zylinder hinausgeschoben

In modifizierter Form können Ottomotoren mit alternativen Treibstoffen wie Ethanol, Erdgas und Wasserstoff angetrieben werden.

Ethanol kann als Kraftstoff in unterschiedlicher Form eingesetzt werden, beispielsweise als

E100 hat bislang nur in Brasilien Verbreitung gefunden, und aufgrund der damit verbundenen Nachteile (schlechtere Zündeigenschaft des Alkohols; Hygroskopie) ist weder in Deutschland noch international ein flächendeckender Einsatz zu erwarten. E85 gilt demgegenüber als die weltweit am weitesten verbreitete Anwendungsform. Insbesondere in Brasilien, den USA und Schweden kommt E85 als alternativer Kraftstoff flächenhaft zum Einsatz [HiGu09]. E10 wurde in Deutschland im Januar 2011 schrittweise gemäß der EU-Richtlinie 2009/28/EG eingeführt. Im Jahr 2016 lag der E10-Marktanteil bei 12.6 Prozent und markiert damit eine leicht rückläufige Entwicklung. In einigen anderen Ländern ist die Skepsis weniger ausgeprägt. Beispielsweise lag der Marktanteil von E10 im Jahr 2012 in Frankreich bei 28,5 Prozent [RP13] und in Finnland sogar bei 55 Prozent [FPF13].

Erdgasfahrzeuge werden von leicht modifizierten Ottomotoren angetrieben. Es werden sowohl monovalente als auch bivalente Motoren gebaut. In monovalenten Motoren wird ausschließlich Erdgas verbrannt, wohingegen bivalente Motoren neben Erdgas auch mit Benzin betrieben werden können. Um ähnliche Motorleistungen wie bei Benzinmotoren zu erzielen, wird das Gas-Luft-Gemisch höher verdichtet, was aufgrund der höheren Oktanzahl möglich ist [Gerl02]. Die Speicherung von Erdgas erfolgt in Drucktanks, welche durch ihre Baugröße den Nutzraum der Fahrzeuge einschränken.

Mit Wasserstoff betriebene Verbrennungsmotoren sind Ottomotoren mit diversen Modifikationen. Da ein Wasserstoff-Luftgemisch (sehr) leicht entzündlich ist, müssen spezielle Einblasventile verbaut werden, die eine Rückzündung außerhalb der Brennkammer verhindern. Außerdem müssen die Zylinder stärker gekühlt werden, damit heißere Zylinderwände keine zu frühe Zündung verursachen [EiSc09]. Auch darf die Verdichtung nicht zu hoch sein, weil der Motor sonst wegen der deutlich niedrigeren Oktanzahl klopfen würde.