หลายลูกสูบ การขับขี่ที่นุ่มนวล

เครื่องยนต์แบบหนึ่งกระบอกสูบส่งแรงผลักหนึ่งครั้งทุก 720° จากนั้นก็ไม่มีอะไรเกิดขึ้นเป็นเวลาสองรอบเต็ม เครื่องยนต์แบบนี้เรียบง่าย แต่ก็ สั่น: แรงบิดบนเพลาข้อเหวี่ยงเปลี่ยนจากยอดคลื่นขนาดใหญ่เป็นศูนย์ และยังติดลบได้ด้วย ส่วนความเฉื่อยจากการเคลื่อนที่ขึ้นลงของลูกสูบก็ทำให้เครื่องยนต์ทั้งเครื่องสั่น มู่เล่ขนาดใหญ่ช่วยได้ แต่มีวิธีแก้ที่ดีกว่า นั่นคือ เพิ่มจำนวนกระบอกสูบและให้จุดระเบิดสลับกัน

เมื่อมี n กระบอกสูบที่จุดระเบิดอย่างสม่ำเสมอ จังหวะกำลังจะเริ่มขึ้นทุก ๆ 720° / n:

• 1 กระบอกสูบ: ทุก 720°
• 2 กระบอกสูบ: ทุก 360°
• 4 กระบอกสูบ: ทุก 180°
• 6 กระบอกสูบ: ทุก 120°
• 8 กระบอกสูบ: ทุก 90°

ในเครื่องยนต์ inline-4 จังหวะกำลังหนึ่งจะจบลงพอดีกับที่จังหวะถัดไปเริ่มขึ้น เพลาข้อเหวี่ยงจึงได้รับแรงผลักอยู่เสมอ แรงบิดจึงกระเพื่อมน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบกระบอกสูบเดียวมาก

ในเครื่องยนต์ 4 สูบเรียง ข้อเหวี่ยงบนเพลาข้อเหวี่ยงจะจัดเป็นคู่: ลูกสูบ 1 และ 4 เคลื่อนที่พร้อมกัน ส่วนลูกสูบ 2 และ 3 ก็เคลื่อนที่พร้อมกัน แต่เหลื่อมจังหวะกันครึ่งรอบ เมื่อคู่หนึ่งอยู่ที่จุดสูงสุด ลูกสูบหนึ่งในสองตัวกำลังจบจังหวะอัด (กำลังจะจุดระเบิด) ขณะที่อีกตัวกำลังจบจังหวะคายไอเสีย (กำลังจะดูดอากาศใหม่เข้าไป) ดังนั้นลูกสูบทั้งสองจึงห่างกันครึ่งวัฏจักรอยู่เสมอ ลำดับการจุดระเบิดที่พบได้บ่อยมี 2 แบบ คือ 1-3-4-2 (แบบที่ใช้กันมากที่สุด) และ 1-2-4-3 ทั้งสองแบบจะจุดระเบิดในแต่ละสูบทุก ๆ 180° และไม่มีสูบใดจุดระเบิดต่อจากสูบข้างเคียงทันที จึงช่วยลดแรงเค้นบนเพลาข้อเหวี่ยงและทำให้การไหลของแก๊สในท่อไอดีสม่ำเสมอขึ้น

การจุดระเบิดอย่างสม่ำเสมอไม่ใช่เรื่องทั้งหมด เครื่องยนต์ 4 สูบเรียงพื้นฐานยังมี การสั่นค้างที่อัตราเร็วเป็นสองเท่าของเครื่องยนต์ เล็กน้อย เพราะลูกสูบไม่ได้เคลื่อนขึ้นลงอย่างสมมาตร เครื่องยนต์ 4 สูบเรียงขนาดใหญ่มักเพิ่ม เพลาสมดุล เพื่อหักล้างการสั่นนี้ ส่วน เครื่องยนต์ 6 สูบเรียง ที่จุดระเบิดทุก ๆ 120° จะนุ่มนวลโดยธรรมชาติ จึงเป็นที่ชื่นชอบมานาน ขณะที่ เครื่องยนต์รูปตัววี 8 สูบ จะจุดระเบิดทุก ๆ 90° โดยจัดข้อเหวี่ยงให้สมดุล

Does more cylinders mean more power? Not by itself. Power comes from how much air and fuel the engine burns each second, which depends on its displacement, its speed, and how hard each cycle works. For a four-stroke engine, P = p × V_d × N / 2, where p is the mean effective pressure (the steady pressure that would do the same work as the real one), V_d the total displacement and N the rotations per second. For a 2.0-litre engine with p ≈ 1.0 MPa at 100 rev/s (6 000 rpm): P = 1.0×10⁶ × 0.002 × 100 / 2 = 100 kW. Spread the same 2.0 litres over six or eight cylinders and the power is about the same; you get smoothness and a different sound, not extra power.

A turbocharger forces more air in, raising p and so the power from the same displacement, which is why modern small engines can be strong.