Vier slagen: inlaat, compressie, arbeid, uitlaat

In de meeste auto's herhaalt de zuiger steeds dezelfde viertaktcyclus. De naam komt van de vier zuigerslagen die daarvoor nodig zijn:

1. Inlaat. De inlaatklep gaat open en de zuiger beweegt omlaag, waardoor verse lucht naar binnen wordt gezogen. In een benzinemotor met poortinjectie wordt brandstof in de binnenkomende lucht gespoten; in een motor met directe injectie wordt de brandstof rechtstreeks in de cilinder gespoten.
2. Compressie. Beide kleppen zijn gesloten. De zuiger beweegt omhoog en perst het gas samen in een veel kleinere ruimte. Door het samenpersen wordt het gas heet en is het klaar om te verbranden.
3. Arbeid. Bijna aan het einde van de compressieslag ontsteekt de bougie. Het mengsel verbrandt, het hete gas zet uit en duwt de zuiger omlaag. Dit is de enige slag die energie aan de krukas levert. Beide kleppen zijn nog steeds gesloten.
4. Uitlaat. De uitlaatklep gaat open en de zuiger beweegt omhoog, waardoor het verbrande gas naar buiten wordt geduwd. Daarna begint de cyclus opnieuw.

Tel de omwentelingen van de krukas: elke slag is een halve omwenteling (180°), dus een cyclus is 4 × 180° = 720°, oftewel twee volledige omwentelingen van de krukas. De nokkenas, die de kleppen opent, hoeft elke klep maar één keer per cyclus te openen. Daarom draait de nokkenas op de helft van de snelheid van de krukas, één omwenteling per cyclus. In een motor wordt de nokkenas aangedreven door een riem of ketting met een overbrengingsverhouding van 2 : 1.

Dit betekent ook dat één cilinder één arbeidsslag per twee omwentelingen heeft, en niet één per omwenteling. Bij 3 000 rpm maakt de krukas 50 omwentelingen per seconde, dus één cilinder ontsteekt 25 keer per seconde.

Waar komt de energie voor de andere drie slagen vandaan? Van het vliegwiel en, in een motor met meerdere cilinders, van de andere cilinders, die op dat moment hun eigen arbeidsslag maken. De inlaat-, compressie- en uitlaatslag kosten allemaal een beetje werk om gas rond te pompen en samen te persen.

Als je de gasdruk uitzet tegen het cilindervolume gedurende de cyclus, krijg je een lus: het P–V-diagram. De oppervlakte binnen de lus is het netto werk per cyclus. De wereld Heat Engines van Particle Lab tekent dat diagram voor de Ottocyclus en leidt het rendement ervan af; hier kijken we alleen toe hoe de lus wordt getekend terwijl de zuiger beweegt.

Sommige kleine motoren (grasmaaiers, kettingzagen en kleine scooters) zijn tweetaktmotoren: ze ontbranden bij elke omwenteling door de arbeidsslagen te combineren. Daardoor zijn ze licht en eenvoudig, maar moeilijker schoon te houden. Auto's gebruiken bijna altijd de viertaktcyclus, omdat die de gasuitwisseling beter regelt.