现代汽车发动机的一个显著特点是,相对于排量而言,气缸数量正在减少,同时其重量和体积也变得更加轻巧紧凑。这种趋势对于提升驾驶体验、增强动力性能以及改善环境影响等方面都产生了积极的作用。
目前市场上商用车(即乘用车)使用的气缸数目按升序排列依次为:单缸、2缸、3缸、4缸、5缸、6缸及8缸等。值得注意的是,在过去,10缸至16缸的大排量车型较为常见;但随着技术进步,如今即便是高性能车型也开始采用更少的气缸数来达到同样的效果。
当谈及到受尺寸限制较大的直列式布局时,串联六个气缸被认为是量产汽车中的极限配置。这是因为直六发动机不仅拥有极佳的振动平衡性——主惯性力与副惯性力都能得到很好的抵消,而且还能保证平稳运行几乎无震动感。
对于超过八个气缸的发动机来说,则普遍采用V型布置方式。例如V8可以理解为两个四缸单元的组合;而V10则是基于两个五缸单元的设计;至于V12,则是由两组各含五个或六个气缸的直列结构合并而成。这类设计使得它们在旋转过程中表现出了卓越的稳定性,因此常被应用于高端豪华车型之上。
尽管如此,在实际生产中很少见到奇数个气缸的应用案例。虽然理论上可以通过调整来使得主次惯性力相互抵消,但仍需额外添加平衡轴或者配重块来处理剩余的不平衡因素。特别是三缸引擎,在考虑成本效益比后发现其实用价值非常高。
另外,五缸引擎虽然也能实现主要惯性力的均衡,但仍会产生较大的扭矩波动。为了解决这个问题,有时需要引入专门的平衡装置。类似地,如果尝试构建一个基于双五缸单元连接而成的V10引擎,则会面临严重的动态不平衡问题(理论上最优倾斜角度应为72度,不过实际上有的产品采用了90度角),这也成为了阻碍其广泛应用的主要原因之一。
至于七缸和九缸发动机,由于结构上的限制,它们很难被有效地集成进现有的汽车平台内。具体来说,V形排列下左右两侧气缸数量不一致会导致严重的不平衡现象;而直列式则因为过长的曲拐臂增加了整体长度,并且难以确保所有活塞能够同步运动。加上额外的质量负担,使得这类发动机很难被安装在普通车辆上。
值得一提的是,航空领域内的星形引擎通常具有奇数个气缸而不会出现偶数情况,这主要是因为点火时机安排以及保持良好运转平稳性的考量所致。而在地面交通工具方面,目前为止最大规格的直列式汽油机出现在梅赛德斯-奔驰300SLR (W196S) 上,该款车搭载了一台由两个四缸组件垂直拼接而成的M196型号3.0升发动机。