Trong cấu hình xi lanh đơn thì động cơ cũng sẽ "nhảy" lên xuống một cách tuần hoàn theo quy luật chuyển động của piston.

Nguyên nhân gây ra dao động
 
Trên thực tế, dao động không chỉ xảy ra theo phương thẳng đứng. Vì thanh truyền không chỉ chuyển động lên xuống mà nó còn chuyển động sang trái và sang phải, nên dao động còn có thể xảy ra theo phương ngang. Tuy nhiên, nếu đem so sánh với piston, khối lượng của thanh truyền nhẹ hơn nhiều, vì vậy dao động theo phương ngang gây ra do sự di chuyển qua lại của thanh truyền là nhỏ hơn nhiều so với dao động theo phương đứng gây ra bởi piston.

Đó là đối với động cơ một xy-lanh, còn động cơ nhiều xy-lanh thì còn rắc rối hơn nhiều so với những gì mà chúng ta tưởng tượng.

Động cơ 2 xy-lanh thẳng hàng

Vì động cơ nổ một lần ứng với mỗi vòng quay (720/2 = 360 độ góc quay trục khuỷu), 2 piston chuyển động hoàn toàn giống nhau về chiều lẫn vị trí. Điều này có nghĩa là dao động tổng cộng có độ lớn gấp đôi dao động do một xy-lanh sinh ra. Phương của dao động chủ yếu là phương chuyển động lên xuống của piston.

Đây là loại động cơ có cấu hình kém ổn định nhất, do đó chỉ có những loại xe mini rẻ nhất trước đây mới sử dụng, ví dụ như Fiat 128, Fiat Cinquecento và Honda Today,...vv. Ngày nay, có lẽ không còn mẫu xe sản xuất với số lượng lớn nào sử dụng loại động cơ này, ngay cả loại xe nhỏ nhất của Nhật là K-cars. Mặc dù dung tích xy-lanh của K-cars chỉ có 660cc và trên lý thuyết là thích hợp với cấu hình 2 xy-lanh, nhưng thực tế động cơ này vẫn có thiết kế 3 xy-lanh hoặc thậm chí 4 xy-lanh để tránh vấn đề dao động của loại 2 xy-lanh.

Động cơ 3 xy-lanh thẳng hàng
img
Động cơ của Fiat Cinquecento

Động cơ đốt cháy một lần ứng với mỗi 240 (độ) góc quay của trục khuỷu (720/3 = 240). Có vẻ như bất kể trục khuỷu quay như thế nào, trọng tâm kết hợp của cả ba piston và thanh truyền sẽ giữ nguyên ở một vị trí, do đó không sinh ra dao động. Sử dụng các phép tích toán học, chúng ta cũng có thể nhận thấy không có lực sinh ra theo phương đứng cũng như theo phương ngang. Vậy tại sao chúng ta vẫn nghe rằng động cơ 3 xy-lanh cần có trục cân bằng?

Trên thực tế, tính toán như vậy là sai vì các lực tác động lên ba điểm khác nhau trên trục khuỷu, thay vì triệt tiêu lẫn nhau, chúng làm cho trục khuỷu dao động ở hai đầu, đầu nọ đến đầu kia.
 
Lý Quốc Vũ