เครื่องยนต์สี่สูบเรียง (หรือเรียกอีกอย่างว่าเครื่องยนต์อินไลน์โฟร์ ) คือ เครื่องยนต์ลูกสูบสี่สูบโดยที่กระบอกสูบเรียงตัวเป็นแนวเดียวกันตามเพลาข้อเหวี่ยงร่วมกัน

เครื่องยนต์สี่สูบส่วนใหญ่ในรถยนต์ใช้รูปแบบสี่สูบเรียง^{[ 1 ] : 13–16} และคำว่า "เครื่องยนต์สี่สูบ" มักใช้เป็นคำพ้องความหมายกับเครื่องยนต์สี่สูบเรียง อย่างไรก็ตาม ยังมีรูปแบบอื่นๆ ที่ได้รับความนิยมน้อยกว่า เช่น เครื่องยนต์ สี่สูบเรียงแบบแบนและแบบ V4ในขณะที่รูปแบบเอียงของรูปแบบเรียงแถวบางครั้งเรียกว่า เครื่องยนต์ สี่สูบเอียงรูปแบบนี้ยังใช้ในรถจักรยานยนต์และเครื่องจักรอื่นๆ ด้วย

ในสหรัฐอเมริกา ตั้งแต่ปี 2005 เครื่องยนต์สี่สูบเริ่มแพร่หลายมากขึ้น ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแนวโน้มอุตสาหกรรมที่กว้างขึ้นไปสู่เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ ขนาดเล็กกว่า เพื่อตอบสนองความต้องการด้านการประหยัดเชื้อเพลิงและ การปล่อยมลพิษ ณ ปี 2025 มีการใช้เครื่องยนต์สี่สูบในรถยนต์ใหม่ประมาณ 60% ^{[ 2 ]}

เครื่องยนต์สี่จังหวะแบบสี่สูบเรียงจะมีกระบอกสูบอยู่ในจังหวะกำลังตลอดเวลา ต่างจากเครื่องยนต์ที่มีจำนวนกระบอกสูบน้อยกว่าซึ่งไม่มีจังหวะกำลังเกิดขึ้นในบางช่วงเวลา เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ V4หรือเครื่องยนต์แบบสี่สูบเรียง แนวนอน เครื่องยนต์สี่สูบเรียงจะมี ฝาสูบเพียงอันเดียวซึ่งช่วยลดความซับซ้อนและต้นทุนการผลิต

เครื่องยนต์เบนซินสี่สูบเรียงที่ใช้ในรถยนต์ที่ผลิตในปัจจุบันโดยทั่วไปมีปริมาตรกระบอกสูบ 1.3–2.5 ลิตร (79–153 ลูกบาศก์นิ้ว) แต่ในอดีตเคยใช้เครื่องยนต์ขนาดใหญ่กว่านี้ เช่น รถเบนท์ลีย์ 4½ ลิตร ในช่วงปี 1927–1931 ข้อยกเว้นในการใช้งานในปัจจุบัน ได้แก่ รถปอร์เช่ 944และ968 (ซึ่งใช้เครื่องยนต์สี่สูบขนาด 3.0 ลิตร (183 ลูกบาศก์นิ้ว))

เครื่องยนต์ดีเซลได้รับการผลิตในขนาดความจุที่ใหญ่ขึ้น เช่น เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ Mitsubishi ขนาด 3.2 ลิตร (195 ลูกบาศก์นิ้ว) (ใช้ในรถ SUV Pajero/Shogun/Montero) และเครื่องยนต์ Toyota ขนาด 3.0 ลิตร (183 ลูกบาศก์นิ้ว) รถบรรทุกในยุโรปและเอเชียที่มีพิกัดน้ำหนักรวมระหว่าง 7.5 ถึง 18 ตัน มักใช้เครื่องยนต์ดีเซลสี่สูบเรียงที่มีความจุประมาณ 5 ลิตร (305 ลูกบาศก์นิ้ว) ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}ความจุที่ใหญ่กว่านี้พบได้ในเครื่องยนต์หัวรถจักร เครื่องยนต์เรือ และเครื่องยนต์แบบอยู่กับที่

ปริมาตรกระบอกสูบอาจเล็กมากได้เช่นกัน ดังเช่นที่พบในรถยนต์ขนาดเล็ก (kei car ) ที่จำหน่ายในญี่ปุ่น เครื่องยนต์เหล่านี้หลายรุ่นมีสี่สูบในขณะที่กฎระเบียบกำหนดปริมาตรกระบอกสูบสูงสุดไว้ที่ 550 ซีซี (34 ลูกบาศก์นิ้ว) ปัจจุบันขนาดสูงสุดอยู่ที่ 660 ซีซี (40 ลูกบาศก์นิ้ว)

เครื่องยนต์สี่สูบเรียงที่มีการกำหนดค่าเพลาข้อเหวี่ยงที่เหมาะสมจะมีสมดุลหลัก ที่สมบูรณ์ แบบ^{[ 1 ] : หน้า 12} ทั้งนี้เนื่องจากลูกสูบเคลื่อนที่เป็นคู่ และลูกสูบคู่หนึ่งจะเคลื่อนที่ขึ้นพร้อมๆ กับที่ลูกสูบอีกคู่หนึ่งเคลื่อนที่ลงเสมอ

อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์สี่สูบเรียงมีภาวะไม่สมดุลรองเกิดขึ้นภาวะนี้เกิดจากการเร่ง/ลดความเร็วของลูกสูบในช่วงครึ่งบนของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงมากกว่าการเร่ง/ลดความเร็วของลูกสูบในช่วงครึ่งล่างของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง (เนื่องจากก้านสูบไม่ได้ยาวเป็นอนันต์) ส่งผลให้ลูกสูบสองตัวเร่งความเร็วในทิศทางหนึ่งเร็วกว่าเสมอ ในขณะที่อีกสองตัวเร่งความเร็วในทิศทางตรงกันข้ามช้ากว่า ซึ่งนำไปสู่ภาวะไม่สมดุลทางพลศาสตร์รองที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนขึ้นลงด้วยความเร็วเป็นสองเท่าของความเร็วเพลาข้อเหวี่ยง ภาวะไม่สมดุลนี้พบได้ทั่วไปในเครื่องยนต์ลูกสูบทุกชนิด แต่ผลกระทบจะรุนแรงเป็นพิเศษในเครื่องยนต์สี่จังหวะสี่สูบเรียง เนื่องจากลูกสูบทั้งสองเคลื่อนที่ไปพร้อมกันเสมอ

ความรุนแรงของความไม่สมดุลนี้ขึ้นอยู่กับมวลที่เคลื่อนที่ไปมา อัตราส่วนของความยาวก้านสูบต่อระยะชัก และความเร็วสูงสุดของลูกสูบ ดังนั้น เครื่องยนต์ขนาดเล็กที่มีลูกสูบเบาจึงแสดงผลกระทบน้อย และเครื่องยนต์สำหรับรถแข่งจะใช้ก้านสูบยาว อย่างไรก็ตาม ผลกระทบจะเพิ่มขึ้นเป็นกำลังสองตามความเร็วรอบของเครื่องยนต์ (rpm)

เครื่องยนต์สี่จังหวะที่มีห้ากระบอกสูบขึ้นไป สามารถมีกระบอกสูบอย่างน้อยหนึ่งกระบอกสูบทำงานในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งได้ อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์สี่กระบอกสูบจะมีช่องว่างในการส่งกำลัง เนื่องจากแต่ละกระบอกสูบจะทำงานเสร็จสิ้นก่อนที่ลูกสูบถัดไปจะเริ่มจังหวะการทำงานใหม่ การส่งกำลังแบบเป็นจังหวะนี้ส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนมากกว่าเครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบมากกว่าสี่กระบอก

บางครั้งมีการใช้ ระบบเพลาสมดุลเพื่อลดการสั่นสะเทือนที่เกิดจากเครื่องยนต์สี่สูบเรียง โดยส่วนใหญ่มักใช้ในเครื่องยนต์ที่มีปริมาตรกระบอกสูบขนาดใหญ่ ระบบเพลาสมดุลถูกคิดค้นขึ้นในปี พ.ศ. 2454 และประกอบด้วยเพลาสองอันที่มีตุ้ม น้ำหนัก เยื้องศูนย์ที่ เหมือนกัน ซึ่งหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามด้วยความเร็วเป็นสองเท่าของความเร็วเพลาข้อ เหวี่ยง ^{[ 1 ] : หน้า 42–44} ระบบนี้ได้รับการจดสิทธิบัตรโดยมิตซูบิชิ มอเตอร์ส ในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2513 นำมาใช้ในเครื่องยนต์มิตซูบิชิ แอสตรอนโดยใช้ชื่อว่า "Silent Shaft" และตั้งแต่นั้นมาก็ถูกนำไปใช้ภายใต้ใบอนุญาตโดยบริษัทอื่นๆ อีกหลายแห่ง^{[ 10 ] [ 11 ]}

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่เครื่องยนต์สี่สูบเรียงขนาดใหญ่ทุกเครื่องที่จะใช้เพลาสมดุล ตัวอย่างของเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่ไม่มีเพลาสมดุล ได้แก่ เครื่องยนต์ Citroën DS ขนาด 2.4 ลิตร เครื่องยนต์ Austin-Healey 100ขนาด 2.6 ลิตร เครื่องยนต์ Ford Model A (1927)ขนาด 3.3 ลิตร และ เครื่องยนต์ GM Iron Dukeขนาด 2.5 ลิตร เครื่องยนต์ GAZ VolgaและUAZของโซเวียต/รัสเซียที่มีปริมาตรกระบอกสูบสูงสุดถึง 2.9 ลิตร ผลิตโดยไม่มีเพลาสมดุลตั้งแต่ช่วงปี 1950 ถึง 1990 อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์เหล่านี้เป็นเครื่องยนต์รอบต่ำ ซึ่งลดความจำเป็นของระบบเพลาสมดุล^{[ 1 ] : หน้า 40–44}

เครื่องยนต์สี่สูบเรียงสมัยใหม่ส่วนใหญ่ที่ใช้ในรถยนต์มีปริมาตรกระบอกสูบ 1.5–2.5 ลิตร (92–153 ลูกบาศก์นิ้ว) เครื่องยนต์สี่สูบเรียงสำหรับรถยนต์ที่เล็กที่สุดถูกใช้ใน รถบรรทุกขนาดเล็ก Honda T360 ในช่วงปี 1963–1967 และมีปริมาตรกระบอกสูบ 356 ซีซี (21.7 ลูกบาศก์นิ้ว) ในขณะที่เครื่องยนต์สี่สูบเรียงสำหรับรถยนต์ที่ผลิตในปริมาณมากที่ใหญ่ที่สุดคือ เครื่องยนต์ดีเซล Mitsubishi 4M41 ในช่วงปี 1999–2019 ซึ่งใช้ใน Mitsubishi Pajero และมีปริมาตรกระบอกสูบ 3.2 ลิตร (195 ลูกบาศก์นิ้ว) ^{[ 12 ] [ 13 ]}

เครื่องยนต์รถยนต์แบบสี่สูบเรียงที่สำคัญ ได้แก่:

• เครื่องยนต์ Alfa Romeo Twin Camปี 1954–1994 : เป็นหนึ่งในเครื่องยนต์ทวินแคมที่ผลิตจำนวนมากเป็นครั้งแรก^{[ 14 ]}ในปี 1990 ได้กลายเป็นเครื่องยนต์ที่ผลิตขึ้นเป็นครั้งแรกที่มีระบบวาล์วแปรผัน^{[ 15 ]}
• เครื่องยนต์ Ford Model Tปี 1908–1941 : หนึ่งในเครื่องยนต์ที่มีการผลิตมากที่สุดในโลก
• เครื่องยนต์ BMC A-Seriesปี 1951–2000 : เครื่องยนต์รุ่นแรกที่ถูกนำมาใช้ในรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหน้าแบบวางเครื่องยนต์ขวางที่ผลิตในปริมาณมาก
• เครื่องยนต์ทวินแคมของเฟียตปี 1966–2000 : หนึ่งในเครื่องยนต์ทวินแคมที่ผลิตในปริมาณมากเป็นครั้งแรก เริ่มผลิตตั้งแต่ปี 1959
• เครื่องยนต์ Triumph Slant-4 ปี 1968–1981 : เครื่องยนต์ มัลติวาล์ว รุ่นแรกๆ ซึ่งเป็นพื้นฐานของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จรุ่นแรกๆ ของ Saab
• เครื่องยนต์ Honda F20Cปี 2000–2009 : ให้กำลังจำเพาะสูงสุดสำหรับเครื่องยนต์แบบไม่มีระบบอัดอากาศในยุคนั้น

รถแข่งยุคแรกๆ หลายคันใช้เครื่องยนต์แบบสี่สูบเรียง อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์เปอโยต์ที่ชนะการแข่งขันอินเดียนาโพลิส 500 ในปี 1913เป็นเครื่องยนต์ที่มีอิทธิพลอย่างมาก ออกแบบโดยเออร์เนสต์ เฮนรีเครื่องยนต์นี้มีเพลาลูกเบี้ยวคู่เหนือหัว (DOHC) พร้อมวาล์วสี่ตัวต่อกระบอกสูบ ซึ่งเป็นรูปแบบที่จะกลายเป็นมาตรฐานสำหรับเครื่องยนต์สี่สูบเรียงสำหรับรถแข่งจนถึงปัจจุบัน^{[ 16 ] : หน้า 14–17}

ในบรรดาเครื่องยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากการออกแบบของเปอโยต์นั้น มีเครื่องยนต์มิลเลอร์ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สำหรับการแข่งขันที่ประสบความสำเร็จในช่วงทศวรรษ 1920 และต้นทศวรรษ 1930 เครื่องยนต์มิลเลอร์ได้พัฒนาไปเป็นเครื่องยนต์ออฟเฟนเฮาเซอร์ซึ่งประสบความสำเร็จอย่างสูงตั้งแต่ปี 1933 จนถึงปี 1981 รวมถึงชัยชนะติดต่อกัน 5 ครั้งในการแข่งขันอินเดียนาโพลิส 500 ตั้งแต่ปี 1971 ถึง 1976 ^{[ 16 ] : หน้า 182–185}

รถยนต์หลายคันที่ผลิตขึ้นสำหรับ การแข่งขันรถยนต์ ประเภท voiturette Grand Prix ก่อนสงครามโลกครั้งที่สองใช้เครื่องยนต์แบบสี่สูบเรียง เครื่องยนต์ ซูเปอร์ชาร์จ 1.5 ลิตร ถูกนำไปใช้ในรถยนต์อย่างเช่นMaserati 4CLและรถยนต์รุ่นต่างๆ ของ English Racing Automobiles (ERA) เครื่องยนต์เหล่านี้ได้รับการนำกลับมาใช้ใหม่หลังสงคราม และเป็นรากฐานของสิ่งที่ต่อมากลายเป็นฟอร์มูล่าวันแม้ว่ารถยนต์ Alfetta เครื่องยนต์แปดสูบเรียงซูเปอร์ชาร์จจะครองความยิ่งใหญ่ในช่วงแรกของฟอร์มูล่าวันก็ตาม

เครื่องยนต์อีกเครื่องหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญในประวัติศาสตร์การแข่งรถคือ เครื่องยนต์ Ferrari แบบสี่สูบเรียง ที่ออกแบบโดยAurelio Lamprediเครื่องยนต์นี้เดิมทีออกแบบมาเป็น เครื่องยนต์ Formula 2 ขนาด 2 ลิตร สำหรับ Ferrari 500 แต่ได้รับการพัฒนาเป็น 2.5 ลิตรเพื่อแข่งขันในFormula Oneใน Ferrari 625 ^{[ 16 ] : หน้า 78–81, 86–89} สำหรับ การแข่ง รถสปอร์ตความจุเพิ่มขึ้นเป็น 3.4 ลิตรสำหรับ Ferrari 860 Monza

เครื่องยนต์ สี่สูบเรียง Coventry Climaxยังเป็นเครื่องยนต์สำหรับการแข่งขันที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก ซึ่งเริ่มต้นจากการเป็นเครื่องยนต์ Formula 2 ขนาด 1.5 ลิตร ต่อมาได้ขยายขนาดเป็น 2.0 ลิตรสำหรับ Formula One ในปี 1958 และได้พัฒนาเป็นเครื่องยนต์ FPF ขนาดใหญ่ 2,495 ซีซี ที่คว้าแชมป์ Formula One ในแชสซีของCooper ในปี 1959 และ 1960 ^{[ 16 ] : หน้า 130–133}

ในฟอร์มูล่าวัน ทศวรรษ 1980 รถยนต์เทอร์โบชาร์จขนาด 1,500 ซีซี ครองความเป็นใหญ่ เครื่องยนต์ BMW M12/13 โดดเด่นในยุคนั้นด้วยแรงดันบูสต์สูงและสมรรถนะ บล็อกเหล็กหล่อมีพื้นฐานมาจากบล็อกรถยนต์ทั่วไป และใช้ในรถ F1 ของ Brabham, Arrows และ Benetton และคว้าแชมป์โลกในปี 1983 เครื่องยนต์รุ่นปี 1986 กล่าวกันว่าผลิตกำลังได้ประมาณ 1,300 แรงม้า (950 กิโลวัตต์) ในรอบคัดเลือก ที่แรงดันบูสต์เทอร์โบ 5.5 บาร์^{[ 17 ]}

บริษัทผลิตอาวุธFN Herstal ของเบลเยียม ซึ่งผลิตรถจักรยานยนต์มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2444 เริ่มผลิตรถจักรยานยนต์คันแรกที่มีเครื่องยนต์สี่สูบเรียงในปี พ.ศ. 2448 ^{[ 18 ]}รถจักรยานยนต์FN Fourมีเครื่องยนต์ติดตั้งในแนวตั้งโดยมีเพลาข้อเหวี่ยง วางตาม แนวยาวผู้ผลิตรายอื่นที่ใช้รูปแบบนี้ ได้แก่Pierce , Henderson , Ace , ClevelandและIndianในสหรัฐอเมริกา, Nimbusในเดนมาร์ก, Windhoff ในเยอรมนี และWilkinsonในสหราชอาณาจักร^{[ 19 ]}

รถจักรยานยนต์ 4 สูบแบบวางขวางคันแรกคือรถแข่งGilera 500 Rondine ในปี 1939 ซึ่งมีเพลาลูกเบี้ยวคู่เหนือหัว ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบอัดอากาศ และระบายความร้อนด้วยของเหลว^{[ 20 ]} เครื่องยนต์รถจักรยานยนต์แบบ 4 สูบเรียงสมัยใหม่เริ่มเป็นที่นิยมครั้งแรกกับ Honda CB750 SOHC ที่เปิดตัวในปี 1969 และรุ่นอื่นๆ ก็ตามมาในช่วงทศวรรษ 1970 ตั้งแต่นั้นมา เครื่องยนต์แบบ 4 สูบเรียงก็กลายเป็นหนึ่งในรูปแบบเครื่องยนต์ที่พบได้บ่อยที่สุดในรถจักรยานยนต์บนท้องถนน นอกเหนือจากประเภทครุยเซอร์แล้ว เครื่องยนต์แบบ 4 สูบเรียงเป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดเนื่องจากมีอัตราส่วนประสิทธิภาพต่อต้นทุนที่ค่อนข้างสูง ผู้ผลิตรถจักรยานยนต์รายใหญ่ของญี่ปุ่นทุกรายนำเสนอรถจักรยานยนต์ที่มีเครื่องยนต์แบบ 4 สูบเรียง เช่นเดียวกับMV AgustaและBMWรถจักรยานยนต์แบบ 4 สูบเรียงรุ่นก่อนๆ ของ BMW ติดตั้งในแนวนอนตามเฟรม แต่รถจักรยานยนต์ BMW 4 สูบในปัจจุบันทั้งหมดมีเครื่องยนต์วางขวาง บริษัท Triumphในปัจจุบันเคยผลิตรถจักรยานยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สี่สูบเรียง แต่ได้เลิกผลิตไปแล้วเพื่อหันไปผลิตเครื่องยนต์สามสูบแทน

Yamaha R1ปี 2009 มีเครื่องยนต์สี่สูบเรียงที่ไม่จุดระเบิดในจังหวะที่เท่ากันทุกๆ 180 องศา แต่ใช้ เพลาข้อเหวี่ยงแบบครอ สเพลนที่ป้องกันไม่ให้ลูกสูบขึ้นไปถึงจุดศูนย์ตายบนพร้อมกัน ส่งผลให้สมดุลรอง ดีขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในช่วงรอบเครื่องยนต์สูง และทฤษฎี " ลำดับการจุดระเบิดแบบบิ๊กแบง " กล่าวว่าการส่งแรงบิดไปยังล้อหลังที่ไม่สม่ำเสมอทำให้การลื่นไถลในโค้งด้วยความเร็วในการแข่งขันควบคุมได้ง่ายขึ้น

เครื่องยนต์สี่สูบเรียงยังถูกใช้ในMotoGPโดย ทีม Suzuki (ตั้งแต่ปี 2015 ) และYamaha (ตั้งแต่ปี 2002 ) ในปี2010เมื่อมีการเปิดตัวคลาส Moto2 เครื่องยนต์สี่จังหวะ เครื่องยนต์สำหรับคลาสนี้คือเครื่องยนต์สี่สูบเรียงขนาด 600 ซีซี (36.6 ลูกบาศก์นิ้ว) ที่ผลิตโดยHondaโดยใช้พื้นฐานจากCBR600RRซึ่งมีกำลังสูงสุด 110 กิโลวัตต์ (150 แรงม้า) ตั้งแต่ปี 2019เครื่องยนต์เหล่านี้ถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์สามสูบขนาด 765 ซีซี (46.7 ลูกบาศก์นิ้ว) ของ Triumph

• เครื่องยนต์แบบสี่สูบเรียง
• เครื่องยนต์ V4

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ 4 สูบเรียงที่วิกิมีเดียคอมมอนส์