Kruk- en zuigergeometrie

Met krukstraal $r = \tfrac{1}{2}\,\text{stroke}$ en stanglengte $L$ is de afstand van de zuiger onder BDP precies de sliderformule $d(\theta) = r(1-\cos\theta) + L - \sqrt{L^2 - r^2\sin^2\theta}$. Een oneindig lange stang zou pure zuiver harmonische beweging geven, $d \approx r(1-\cos\theta)$ — de gestippelde referentie in de grafieken.

De eindige drijfstang maakt de versnelling asymmetrisch: $a_{\text{TDC}} = \omega^2 r\left(1 + \tfrac{r}{L}\right)$ tegenover $a_{\text{BDC}} = -\,\omega^2 r\left(1 - \tfrac{r}{L}\right)$. En de hellingshoek van de stang, $\varphi = \arcsin\!\left(\tfrac{r}{L}\sin\theta\right)$, duwt de zuiger zijwaarts met een kracht $F_{\text{axial}}\tan\varphi$ — daarom kiezen motoren voor stangverhoudingen van 1,5–2.

Pure kinematica. Alleen geometrie en traagheid — geen gasdruk of verbranding. Snelheid en versnelling schalen mee met het toerental; de vorm van de curves hangt alleen af van de stangverhouding.