現代汽車發動機的一個顯著特點是,相對於排量而言,氣缸數量正在減少,同時其重量和體積也變得更加輕巧緊湊。這種趨勢對於提升駕駛體驗、增強動力性能以及改善環境影響等方面都產生了積極的作用。
目前市場上商用車(即乘用車)使用的氣缸數目按升序排列依次為:單缸、2缸、3缸、4缸、5缸、6缸及8缸等。值得注意的是,在過去,10缸至16缸的大排量車型較為常見;但隨著技術進步,如今即便是高性能車型也開始採用更少的氣缸數來達到同樣的效果。
當談及到受尺寸限制較大的直列式佈局時,串聯六個氣缸被認為是量產汽車中的極限配置。這是因為直六發動機不僅擁有極佳的振動平衡性——主惯性力与副惯性力都能得到很好的抵消,而且還能保證平穩運行幾乎無震動感。
對於超過八個氣缸的發動機來說,則普遍採用V型佈置方式。例如V8可以理解為兩個四缸單元的組合;而V10則是基於兩個五缸單元的設計;至於V12,則是由兩組各含五個或六個氣缸的直列結構合併而成。這類設計使得它們在旋轉過程中表現出了卓越的穩定性,因此常被應用於高端豪華車型之上。
儘管如此,在實際生產中很少見到奇數個氣缸的應用案例。雖然理論上可以通過調整來使得主次慣性力相互抵消,但仍需額外添加平衡軸或者配重塊來處理剩餘的不平衡因素。特別是三缸引擎,在考慮成本效益比后發現其實用價值非常高。
另外,五缸引擎雖然也能實現主要慣性力的均衡,但仍會產生較大的扭矩波動。為了解決這個問題,有時需要引入專門的平衡裝置。類似地,如果嘗試構建一個基於雙五缸單元連接而成的V10引擎,則會面臨嚴重的動態不平衡問題(理論上最優傾斜角度應為72度,不過實際上有的產品採用了90度角),這也成為了阻礙其廣泛應用的主要原因之一。
至於七缸和九缸發動機,由於結構上的限制,它們很難被有效地集成進現有的汽車平臺內。具體來說,V形排列下左右兩側氣缸數量不一致會導致嚴重的不平衡現象;而直列式則因為過長的曲拐臂增加了整體長度,並且難以確保所有活塞能夠同步運動。加上額外的質量負擔,使得這類發動機很難被安裝在普通車輛上。
值得一提的是,航空領域內的星形引擎通常具有奇數個氣缸而不會出現偶數情況,這主要是因為點火時機安排以及保持良好運轉平穩性的考量所致。而在地面交通工具方面,目前為止最大規格的直列式汽油機出現在梅賽德斯-賓士300SLR (W196S) 上,該款車搭載了一台由兩個四缸元件垂直拼接而成的M196型號3.0升發動機。