Одноцилиндровый двигатель, работающий по четырехтактному циклу, имеет значительную неравномерность вращения коленчатого вала, которая вызвана тем, что за два оборота коленчатого вала только в течение одного полуоборота при рабочем ходе коленчатый вал вращается под действием силы давления газов, а три полуоборота – за счет энергии, запасенной маховиком. Причем во время рабочего хода вращение вала ускоренное, а во время подготовительных ходов – замедленное, что вызывает повышенную вибрацию двигателя и может быть лишь частично компенсировано наличием маховика, обладающего большим моментом инерции.

Повышение равномерности можно добиться увеличением числа цилиндров, так как при этом может быть увеличено число рабочих ходов, приходящихся на один оборот коленчатого вала. Один из основных факторов, определяющих конфигурацию двигателя, - расположение и число рабочих цилиндров.

Цилиндры двигателя могут быть расположены (рис.1) вертикально в один ряд - рядное расположение.

Рисунок 1 - Схема расположения цилиндров однорядного двигателя с вертикальным расположением цилиндров

На некоторых автомобилях для уменьшения высоты двигателя оси цилиндров отклонены от вертикали на угол α (рис.2).

Рисунок 2 – Схема расположения цилиндров однорядного двигателя с наклоном оси цилиндров от вертикали

Однорядные двигатели характеризуются простотой конструкции и сравнительно высокой технологичностью изготовления. Указанные преимущества, а также большой опыт построения и эксплуатации двигателей с вертикально расположенными цилиндрами обусловливают широкое применение подобных двигателей.

Цилиндры двигателя могут быть расположены в два ряда, в этом случае оси цилиндров располагаются под углом β (V-образное расположение) (рис.3). Угол β выполняют равным 60, 75 или (чаще) 90°.

Рисунок 3 – Схема расположения цилиндров V-образного двигателя

Основное преимущество V-образных двигателей перед однорядными такой же мощности - меньшие размеры и в первую очередь меньшая длина, вследствие чего увеличена жесткость таких ответственных деталей, как блок-картер, головка цилиндров и коленчатый вал. К недостаткам V-образных двигателей необходимо отнести значительную ширину и более сложную конструкцию.

Разновидностью V-образных двигателей являются двигатели типа VR (рис.4), в которых угол между осями цилиндров составляет 15°.

Рисунок 4 – Схема расположения цилиндров двигателя типа VR

Аналогичные преимущества имеют двигатели с W-образно расположенными цилиндрами (рис. 5), но большого распространения они не получили, главным образом вследствие сложности конструкции шатунов, подшипников и других узлов и деталей. Однако в последнее время конструкторы вновь стали применять эту схему.

Рисунок 5 - Схема двигателя с W-образным расположением цилиндров

В установках различного назначения применяют также двигатели с горизонтальными противолежащими цилиндрами (рис. 6). Для машин наземного транспорта небольшая высота двигателя данного типа и удобство размещения его в машине являются в некоторых случаях несомненными преимуществами по сравнению с двигателями, имеющими вертикально или V-образно расположенные цилиндры.

Рисунок 6 - Схема двигателя с горизонтальными противолежащими цилиндрами

Если оси трех и более цилиндров находятся в одной плоскости, перпендикулярной оси вала, то они образуют так называемую звезду (рис.7).

Рисунок 7 – Схема двигателя со звездообразным расположением цилиндров

Комбинирование отдельных цилиндров производят чаще всего вдоль коленчатого вала. Конструкцию, в которой звезды расположены вдоль коленчатого вала, называют многорядной звездой (рис.8). В многорядных звездообразных двигателях оси цилиндров соседних звезд, в частности при воздушном охлаждении, могут быть смещены на половину угла между цилиндрами.

Рисунок 8 - Схема двигателя с расположением цилиндров в виде многорядной звезды

В двигателях со звездообразно расположенными цилиндрами (рис. 7) проще осуществлять воздушное охлаждение, чем в двигателях с цилиндрами, расположенными в ряд. Однако, как правило, шатуны и коленчатые валы звездообразных двигателей очень нагружены и имеют сложную конструкцию. Последнее особенно характерно для двигателей с цилиндрами, расположенными в виде многорядной звезды, которые обладают меньшими размерами и массой при большей мощности по сравнению с другими одновальными двигателями.