Fire slag: indsugning, kompression, kraftslag, udstødning

I de fleste biler gentager stemplet det samme firetaktskredsløb igen og igen. Navnet kommer fra de fire stempelslag, det kræver:

1. Indsugning. Indsugningsventilen åbner, og stemplet bevæger sig ned, så frisk luft suges ind. I en benzinmotor med indsprøjtning i indsugningskanalen sprøjtes brændstof ind i den indkommende luft; i en motor med direkte indsprøjtning sprøjtes det ind i selve cylinderen.
2. Kompression. Begge ventiler er lukkede. Stemplet bevæger sig op og presser gassen sammen til et meget mindre rum. Sammenpresningen gør den varm og gør den klar til at brænde.
3. Kraftslag. Tæt på toppen af kompressionsslaget tænder tændrøret. Blandingen brænder, den varme gas udvider sig og skubber stemplet ned. Dette er det eneste slag, der leverer energi til krumtapakslen. Begge ventiler er stadig lukkede.
4. Udstødning. Udstødningsventilen åbner, og stemplet bevæger sig op og skubber den brændte gas ud. Derefter begynder kredsløbet igen.

Tæl krumtappens omdrejninger: hvert slag er en halv omgang (180°), så et kredsløb er 4 × 180° = 720°, hvilket er to hele omdrejninger af krumtapakslen. Knastakslen, som åbner ventilerne, behøver kun at åbne hver ventil én gang pr. kredsløb, så den drejer med halv krumtapakselhastighed, én omgang pr. kredsløb. I en motor drives den af en rem eller kæde med et gearforhold på 2 : 1.

Det betyder også, at en enkelt cylinder får ét kraftslag for hver anden omdrejning, ikke ét for hver omdrejning. Ved 3 000 rpm drejer krumtapakslen 50 gange i sekundet, så én cylinder tænder 25 gange i sekundet.

Hvor kommer energien fra til de tre andre slag? Fra svinghjulet og i en motor med flere cylindre fra de andre cylindre, som er i gang med deres egne kraftslag. Indsugnings-, kompressions- og udstødningsslagene kræver alle en smule arbejde for at pumpe gas rundt og presse den sammen.

Hvis du tegner gassens tryk i forhold til cylindervolumen gennem kredsløbet, får du en løkke, P–V-diagrammet. Arealet inde i løkken er det samlede arbejde pr. kredsløb. Particle Labs Heat Engines-verden tegner dette diagram for Otto-kredsløbet og udleder dets virkningsgrad; her ser vi kun løkken blive tegnet, mens stemplet bevæger sig.

Nogle små motorer (plæneklippere, motorsave, små scootere) er totaktsmotorer: de tænder ved hver omdrejning ved at kombinere slagene, hvilket gør dem lette og enkle, men sværere at holde rene. Biler bruger næsten altid firetaktskredsløbet, fordi det styrer gasudskiftningen bedre.