最早的汽车发动机就是单缸发动机，现在，随着汽车发动机技术的发展，单缸发动机已经很少了，最常见的发动机都是3缸、4缸、6缸、8缸的发动机，而12缸和16缸的发动机也有，已经并不常见。布加迪·威龙使用了由大众研发的16缸64气门引擎，W布局，4个涡轮增压器，是目前最多缸数的汽车发动机，当燃，以现在的技术实际上还可以生产更多气缸的发动机，只不过没有必要罢了。
1、早期单缸发动机的输出功率太小
- 理论上来说，众人拾柴越多，兄弟齐心其利断金，相同的缸径和行程前提下，多缸就是比单缸输出功率大，特别是在高转数时输出功率更加浑厚，动力储备能力更大。当然这种情况也并非绝对，气缸数量不能无限制的增多，由于汽缸数增多导致配气结构复杂，发动机零部件数量也成比例的增加，降低发动机的可靠性，此外还会导致发动机的重量增加。以3缸发动机为例，3缸发动机采取小缸径大行程的设计，在低扭往往比有些4缸发动机还要大，只不过3缸发动机的高转速功率储备相对更低一些。
2、多气缸可以保持发动机的平顺性。
- 气缸在运动过程中会高速往复运动，特别是早期由于设计和加工工艺的问题，发动机震动更加明显，为了抵销这种高速运动产生的震动，发动机往往采用多气缸的动平衡技术，利用不同气缸不同相位差运转，再通过曲轴、平衡轴技术使发动机达到动平衡，因此，理论上气缸数量越多，气缸运转的相位角越小，动平衡越平稳，总体表现的震动越小，噪音越低，这也是豪车多采用多气缸的原因之一。
- 从汽车发动机汽缸数的发展来看，汽车发动机是从单缸发动机演变而来的，从单缸到双杠、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸、十六缸，汽缸数越来越多，从气缸布局角度来看，由于气缸数量越来越多，气缸布局也产生了很多方式，直列、V型、W型、H型、双V型等等，气缸数量越多，布局就越困难，减少发动机的体积就成为非常严峻的必须考虑的问题，总体来说，虽然气缸数越来越多，但是仍然没有脱离“往复式内燃机”的范畴。
- 从汽车发展历史来看，德国对于汽车的贡献巨大，为现代汽车工业的发展立下了汗马功劳人类第一辆内燃机汽车是由德国人奥托在1866年发明的，这是一台单缸、卧式、四冲程往复活塞式内燃机，以煤气为燃料，功率只有2.21kW，转速只有180R/min，热效率只有可怜的12%~14%。虽然以现在的眼光来看，当时的这台发动机参数很可怜，但是这在当时是一个伟大的进步。
- 1897年，德国人鲁道夫·狄塞尔于制成了第一台柴油机，这也是单缸柴油机，缸径15cm，活塞行程为40cm，这就是“狄塞尔”柴油发动机。但是一直到1936年，德国奔驰公司才制造出基于“狄塞尔”柴油发动机的汽车。
- 1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，虽然转子发动机仍然是采用汽油燃烧膨胀推动做功，但是已经脱离了传统的往复式发动机的原理，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机采用独特的偏心轴设计，利用三角形转子分割将椭圆形气缸分割成三个部位，利用可燃气的燃烧膨胀推动偏心转系旋转，取消了无用的直线往复运动，省去了曲轴连杆和配气机构，零件数更少，重量更轻，转速却非常高，输出升功率较高。
- 1967年，日本东洋公司（马自达公司的前身）独家购买了转子发动机设计权利，马自达公司就持续的进行改进和研究，也是世界上唯一研发和生产转子发动机的公司。
- 1957年美国班迪克斯公司展示了世界上第一个电子控制汽油喷射装置，后来德国博世(Bosch)公司买断了电子控制汽油喷射装置的技术专利，在1967年研制出世界上第一台D型电子控制汽油喷射发动机。
- 涡轮增压技术已经发展了百年历史，瑞士工程师比希于1905年申报发动机废气增压专利，由于涡轮增压器的小型化比较困难，最早只应用在飞机、坦克上，1955年美国卡特彼勒公司和Garrett研制成功了第一台小型乘用车涡轮增压器T15，1962年，美国通用公司的奥兹莫比尔研发出世界上第一台涡轮增压发动机。
汽车发动机虽然是热机，但是并不是直接利用热量做功，只是利用燃料爆燃的热膨胀来做功而已，因此，为了提升发动机的性能、降低油耗、减少震动，这里面不乏有默默无闻却非常重要的技术，比如为了改善进气效率，日本本田研发了VTEC、丰田研发了VVTi、韩国现代研发了CVVT、美国通用研发了DVVT，等可变气门正时技术；为了提升发动机空燃比，大众研发了TFSI分层喷射技术、可变进气管技术、涡轮增压中冷技术等等；后来，为了应对越来越严苛的排放法令，在排气系统内又集成了氧传感器、三元催化转化器，为了增加三元催化效率有增加了二次进气系统、为了进一步降低排放，研发了废气再循环技术，为了减少机油污染，研发了曲轴强制通风技术等等，这些技术中很难找到发明者，但是一代一代的汽车工程师始终做着持续不懈的努力。
