Mange sylindre, jevn gange

En ensylindret motor gir et kraftstøt én gang hver 720°, og deretter skjer det ingenting på to hele omdreininger. Den er enkel, men den rister: dreiemomentet på veivakselen går fra en stor toppverdi til null og til og med til negativt, og stempelets treghet når det beveger seg opp og ned, får hele motoren til å riste. Store svinghjul hjelper, men det finnes en bedre løsning: flere sylindre som tenner etter tur.

Med n sylindre som tenner jevnt, begynner et arbeidsslag hver 720° / n:

• 1 sylinder: hver 720°
• 2 sylindre: hver 360°
• 4 sylindre: hver 180°
• 6 sylindre: hver 120°
• 8 sylindre: hver 90°

I en rekkemotor med fire sylindre slutter ett arbeidsslag akkurat idet det neste begynner, slik at veivakselen alltid får et kraftstøt. Dreiemomentet varierer mye mindre enn i en ensylindret motor.

I en rekkemotor med fire sylindre er veivslengene ordnet i par: stempel 1 og 4 beveger seg sammen, og stempel 2 og 3 beveger seg sammen, en halv omdreining ute av takt. Når paret er på toppen, avslutter det ene av de to kompresjonsslaget sitt (og skal snart tenne), mens partneren avslutter eksosslaget sitt (og skal snart ta inn frisk luft), så de to alltid er en halv syklus fra hverandre. To tenningsrekkefølger er vanlige: 1-3-4-2 (den vanligste) og 1-2-4-3. Begge tenner én sylinder hver 180°, og en sylinder tenner aldri rett etter nabosylinderen, noe som reduserer belastningen på veivakselen og jevner ut gassflyten i innsugsrøret.

Jevn tenning er ikke hele historien. En enkel rekkemotor med fire sylindre har fortsatt en liten restvibrasjon ved dobbelt så høyt turtall fordi stemplene ikke beveger seg helt symmetrisk opp og ned. Større rekkemotorer med fire sylindre får derfor ofte balanseaksler som fjerner vibrasjonen. En rekkemotor med seks sylindre som tenner hver 120°, går naturlig svært jevnt, og derfor har den lenge vært høyt verdsatt, mens en V8-motor tenner hver 90°, med veivslengene plassert slik at motoren balanseres.

Betyr flere sylindre mer effekt? Ikke i seg selv. Effekten kommer fra hvor mye luft og drivstoff motoren brenner hvert sekund. Dette avhenger av slagvolumet, farten og hvor hardt hver syklus arbeider. For en firetaktsmotor er P = p × V_d × N / 2, der p er det midlere effektive trykket (det jevne trykket som ville utført samme arbeid som det virkelige trykket), V_d er det totale slagvolumet, og N er antall omdreininger per sekund. For en 2,0-liters motor med p ≈ 1,0 MPa ved 100 rev/s (6 000 rpm): P = 1,0×10⁶ × 0,002 × 100 / 2 = 100 kW. Fordeler du de samme 2,0 literne på seks eller åtte sylindre, blir effekten omtrent den samme. Du får jevnere gange og en annen lyd, ikke mer effekt.

En turbolader presser inn mer luft, noe som øker p og dermed effekten fra det samme slagvolumet. Derfor kan moderne små motorer være sterke.