Почему большинство двигателей имеют чётное количество цилиндров?

В основном это вопрос балансировки двигателя.

Хорошее видео о балансировке двигателя можно найти на YouTube-канале Engineering Explained здесь.

Как только вы разберётесь в том, как работает балансировка двигателя, вы поймёте, почему, например, пятицилиндровый двигатель сложнее внедрить в серийное транспортное средство.

Википедия, статья «Прямая пятёрка»

Баланс
Недостаток рядного пятицилиндрового двигателя по сравнению с рядным шестицилиндровым заключается в том, что рядный пятицилиндровый двигатель не сбалансирован по своей природе. В любом рядном пятицилиндровом двигателе с равномерным зажиганием есть свободные моменты (вибрации) первого и второго порядка, в то время как в рядном шестицилиндровом двигателе свободных моментов нет. Это означает, что в рядном шестицилиндровом двигателе не нужны дополнительные балансирные валы. Для сравнения: у рядного четырёхцилиндрового двигателя нет свободных моментов первого или второго порядка, но есть большая свободная сила второго порядка, которая способствует вибрации, характерной для неуравновешенных рядных четырёхцилиндровых двигателей. [9]

А под страницей V6 в Википедии:

Рядные двигатели с нечётным количеством цилиндров по своей сути не сбалансированы, потому что в них всегда нечётное количество поршней движется в одном направлении, а другое количество — в противоположном. Это приводит к раскачиванию из стороны в сторону на частоте вращения коленчатого вала в трёхцилиндровом рядном двигателе. Двигатели V6 будут вести себя как два не сбалансированных трёхцилиндровых двигателя, работающих на одном коленчатом валу, если не принять меры для устранения этого эффекта, например, не использовать смещённые шейки или коромысла на коленчатом валу или балансирный вал, вращающийся в противоположном направлении.

По сути, у таких конструкций есть недостаток, связанный с гармоническим балансом двигателя. Эти проблемы можно решить, однако VW/Audi добились больших успехов со своими 5-цилиндровыми двигателями, но это стало конкретной причиной для принятия такого конструктивного решения.

Однако, как отметил Анарах, есть и другие причины. Вы можете себе представить, что 4-, 6- и 8-цилиндровые конструкции стали «стандартными», а всё, что выходит за эти рамки, — необычным. В случае с двигателем i3, были ли у 3-цилиндровых двигателей хорошие показатели продаж в предыдущие десятилетия? Сейчас это более вероятно в случае с гибридными двигателями (BMW i8 использует бензиновый двигатель i3 для зарядки аккумуляторов), а также с прямым впрыском, повышающим мощность двигателей меньшего объёма.

Двигатели с нечётным количеством цилиндров менее сбалансированы по сравнению с двигателями с чётным количеством цилиндров. Это приводит к раскачиванию из стороны в сторону

В четырёхтактных бензиновых двигателях цикл сгорания состоит из четырёх частей.

Всасывание (всасывание топлива, поршень опускается в канал)
Хлюпанье (сжатие всасываемого топлива, поршень поднимается вверх по каналу)
Хлопок (топливо воспламеняется и сгорает, поршень опускается в канал)
Продувка (выталкивание сгоревшего топлива в выхлопную трубу, поршень поднимается вверх по каналу)

Из-за возвратно-поступательного характера этого цикла в двигателе с четырьмя поршнями эти процессы обычно происходят таким образом, что каждый поршень находится на одной из фаз цикла. Когда один поршень движется вниз по цилиндру, засасывая топливо, другой поршень в это же время движется вниз под действием силы сгорания.

Это справедливо для большинства, но не для всех четырёхцилиндровых двигателей с одним рядом цилиндров, а также для двигателей V8 и V16 с двумя рядами цилиндров. Всегда есть исключения, и мы не будем рассматривать роторные двигатели, но в целом в четырёхцилиндровом двигателе с четырьмя тактами один поршень всегда находится в фазе сгорания (взрыва), поэтому мощность распределяется равномерно в течение всего оборота двигателя.

Снятие поршня, то есть трёхцилиндрового четырёхтактного двигателя, означает, что во время одного оборота двигателя фактически существует (хотя и очень короткое) окно, в котором ни один из поршней не находится в фазе сгорания (взрыва).

В четырёхтактных дизельных двигателях происходит аналогичный процесс, но воспламенение происходит исключительно за счёт сжатия, а не в результате зажигания (искры).

Надеюсь, это хоть как-то поможет вам ответить на ваш вопрос.

Во-первых, да, автомобили с нечётными номерами сильно вибрируют, издают много шума и не так хорошо отшлифованы, как двигатели с чётными номерами. Есть причины, по которым на многих рынках используются цилиндры с нечётными номерами.

У Chevy Spark есть 3-цилиндровый дизельный вариант.
У Hyundai Accent 3-цилиндровый двигатель.
У одной из моделей Volkswagen Jetta был 5-цилиндровый двигатель.

Обратите внимание, что все они подключены последовательно, а не в V-образной конфигурации, поскольку для V-образной конфигурации необходимо чётное количество элементов, чтобы сбалансировать нагрузку
на каждый банк

Причина, по которой цилиндры с нечётными номерами не пользуются популярностью на большинстве рынков, заключается в том, что в них нет необходимости, поскольку стандартный рядный 4-цилиндровый двигатель обеспечивает правильный баланс мощности, экономичности и простоты конструкции.

С другой стороны, на развивающихся рынках, таких как Юго-Восточная Азия, бензин очень дорогой по сравнению с США, поэтому предпочтение отдаётся экономичным двигателям. Поэтому многие автомобили на этих рынках оснащены рядными 3-цилиндровыми двигателями. Они не такие плавные и мощные, как 4-цилиндровые, но гораздо экономичнее

Например, у Chevy Spark трёхцилиндровый дизельный двигатель объёмом 800 куб. см, который расходует 72 мили на галлон в городе и более 90 миль на галлон на трассе.

Подводя итог, скажу, что да, существуют двигатели с нечётным количеством цилиндров, но они ориентированы на конкретный рынок.