汽车发动机的形状，即其气缸排列形式，是发动机核心的机械布局特征，直接影响了发动机的尺寸、振动特性、功率输出特性以及整车布置。现代汽车发动机主要有以下几种主流及经典的气缸排列形状。
一、 直列发动机
这是最常见和基础的形式，所有气缸中心线在同一平面内呈一条直线排列。其结构简单、制造成本低、稳定性好、易于维修保养。根据气缸数不同，主要有直列三缸、直列四缸、直列六缸等。其中，直列六缸发动机因其天生的初级和次级振动平衡性，运转极为平顺，被誉为“最平衡”的发动机形式之一，近年来在高端品牌中有复兴趋势。
二、 V型发动机
将气缸分成两组，以一定夹角（常见的有60°、90°、120°）在同一曲轴上呈V形对称排列。这种布局在保证较多气缸数的同时，大幅缩短了发动机的长度，降低了发动机高度，便于布置在更宽敞的发动机舱内，有利于整车配重。V型发动机通常用于追求大排量和大功率的车型。
三、 水平对置发动机
可视作V型发动机夹角扩大至180°的特殊形态，两组气缸水平相对排列。其最大优点是重心极低，能有效提升车辆的行驶稳定性。同时，活塞的对向运动能很好地抵消彼此的振动，运转平顺性好。但由于润滑系统和密封设计的特殊性，其制造成本和维护复杂度较高，目前主要由保时捷和斯巴鲁两家厂商坚持使用。
四、 W型发动机
这是大众集团独有的复杂设计，可以理解为由两组小角度的V型发动机组合而成，形成类似“W”字母形状的气缸排列。其目的是在有限的发动机舱空间内容纳更多的气缸（如W12、W16），实现极其紧凑的大排量多缸布局，代表作品是布加迪的W16发动机。
五、 转子发动机
这是一种原理和结构与以上所有活塞往复式发动机完全不同的特殊形式，由德国人菲加士·汪克尔发明，又称汪克尔发动机。它通过三角形转子在“8”字形气缸内做行星旋转运动来完成进气、压缩、做功、排气四个冲程。其优点是结构紧凑、重量轻、功率密度高、运转平顺。但存在油耗高、排放处理难、 apex seal（顶端密封片）磨损等固有难题，导致其大规模应用受限，目前仅马自达公司曾长期坚持量产。
六、 其他及特殊布局
在汽车工业史上，还存在过如U型发动机（两套直列发动机共用曲轴）、H型发动机（两台水平对置发动机叠加）、星型发动机（常见于早期航空）等特殊布局，但均未在现代量产汽车上普及。
以下表格总结了主流发动机排列形式的关键特点：
| 排列形式 | 常见气缸数 | 主要优点 | 主要缺点/挑战 | 典型应用代表 |
|---|---|---|---|---|
| 直列 (L) | L3, L4, L6 | 结构简单，成本低，稳定性好，L6平顺性极佳 | 缸数增多时长度大幅增加，不利于横置布局 | 宝马经典L6，多数家用车L4 |
| V型 (V) | V6, V8, V10, V12 | 长度短，结构紧凑，运转平稳（尤其V12），适合大排量 | 宽度增加，结构相对复杂，成本高 | 美系肌肉车V8，豪华车V12 |
| 水平对置 (H/Boxer) | H4, H6 | 重心极低，运转平顺，车身侧倾抑制好 | 润滑设计复杂，缸体磨损不均，维修不便 | 斯巴鲁全系，保时捷（除部分车型） |
| W型 (W) | W12, W16 | 在有限长度内容纳极多气缸，功率密度极高 | 结构极其复杂，制造成本与维护难度极高 | 大众/奥迪顶级车（W12），布加迪（W16） |
| 转子 (Rotary) | 通常双转子 | 结构紧凑轻巧，功率密度大，高转速平顺 | 油耗与排放高，耐久性挑战，密封件易损 | 马自达RX系列跑车 |
扩展：形状与技术的关联趋势
在当今电动化与高效化的浪潮下，发动机的形状选择也呈现出新趋势。小排量直列发动机（尤其是带涡轮增压的L3、L4）因其高效和紧凑性，成为燃油车的主流。同时，混合动力系统更倾向于选择结构简单、热效率高的阿特金森循环直列四缸发动机作为增程器或主要动力源之一。而V型、水平对置等多缸大排量发动机，则更多存在于追求极致性能或品牌传承的车型上，并与电气化（如混动系统）结合以提升效能并满足排放法规。可以预见，未来发动机的“形状”将不仅是机械布局的体现，更是其在整个电驱系统中所扮演角色的直接反映。
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