為何六缸，八缸發動機的平順性優於四缸發動機？
「然而，儘管目前小排量發動機可以通過配備渦輪增壓系統等方式來滿足汽車在功率方面的要求，但是與豪華汽車更常採用的六缸或者八缸等更大排量的發動機相比，小排量發動機的平順性要略顯遜色。」
via: 奧迪醞釀全新超高效四缸發動機 或搭載於新A8L_汽車資訊
新聞中看到這樣的描述，為什麼小排量發動機的平順性沒有大排量好？
謝邀。
理論上 @王海 說的，我贊同。不過我不想擺一堆公式，感覺好難懂。試著換個通俗的說法。
不同的發動機，在其他方面水平接近的情況下，影響平順性的因素，主要是缸數。
說說原因：
發動機的幾個氣缸，是按先後順序做功的，目的是保證動力輸出的連續性（當然也為了避免發動機原地跳高 - - ）。
由於發動機的活塞做的是往複運動，而且速度不斷變化，所以活塞、連桿和曲軸上都存在很大的慣性力，這些力會給發動機和車身帶來振動。曲軸只有一根，所以慣性力的作用效果最終取決於合力。在多缸發動機上，多缸之間的間隔可以抵消這種慣性力。如下圖，不同氣缸的活塞，由於有做功角度的間隔，在同一時刻，對曲軸的力的作用方向不同，因此幾個力會有一定的抵消作用，從而在整體上抑制了這種振動。也就是我們說的轉子（曲軸）動平衡。如下圖：
發動機缸數多的情況下，這種動平衡容易達到更好的效果。也就是常說的，6缸、8缸的平順性要好於4缸。這是振動力學的分析得出的，不是我瞎說。
我估計有人要在評論里說我沒有完整的論述為什麼6缸和8缸好於4缸。寫這個需要擺很多公式，我不確定在知乎上是否有寫這些公式的必要。先這麼多吧。PS：平順性最差的車是什麼？單缸拖拉機。
對於這個問題，如果答主有內燃機專業的，提到了360度，我都覺得你們應該回學校重新學一下，這裡談的是汽車用四衝程發動機，不是摩托車用二衝程發動機。所以我估計裡面沒有內燃機專業的。對於發動機專業來說，從來之談發動機的一個循環內發生的事情，對於四衝程的發動機而言，一個循環是720度，發動機轉兩圈。對於發動機的震動頻率，一階（不是一級）震動頻率是相對發動機轉速的，二階是之針對四缸機的，對於三缸機來說，我們關注的是1.5階，對於六缸機，我們關注的是3階。演算法如下盜圖所示，就是一個循環內的點火次數除以一個循環發動機轉的圈數2。最關鍵的一點要注意的是，發動機的震動，來源是在於點火燃燒產生的壓力，對於活塞式發動機來說，這個力永遠是沿著徑向的，多少個缸都是無法平衡的。只能通過波形的疊加來減少力的波動。以上是基於發動機本身來說，為什麼缸多了，平順性好了。
至於平順性的另一方面，是對於坐在座椅上的人來說的，發動機震動無疑是通過車身傳遞的，所以，車身的固有頻率是不能和發動機轉速或者階次頻率接近的，這樣才能保證不發生共振。
既然這樣，只要保證這三個頻率足夠遠離，人能感受到的震動就小。缸越多發動機自然一階和點火階次離得更遠，更難產生共振的問題。
本答案完全搬運自汽車之家 車友 tigercubic 在5系論壇的科普貼，很多寶馬車主對530的直6自然吸氣發動機與L4渦輪增壓發動機的對比都很糾結，我覺得此貼非常負責任又深入淺出的講明白了這個問題，還請大家參考。地址如下：
【圖】標題可以改嗎？主題方向改變，就叫」樓主更新很慢的科普貼「
以下為Tigercubic車友答案：
……讓我們來了解一下，為什麼不同缸數的發動機，能給出不同的行駛質感。這也就是我一直在強調的，5系是一部行政級轎車（還稱不上是豪華轎車），個人認為使用4缸N20不符合它的市場定位，N52天然的內部平衡是確保行車品質的重要因素。不要噴，你愛好啥就買啥，這個只是我的個人觀點，但科學就是科學，必須要尊重物理規則；同時，我們也聽了夠多的『寶馬直六發動機是經典』，從發動機運行平順角度出發，為什麼直六發動機在歷史上一再的出現（寶馬不是第一個使用直六的生產商，當寶馬出現的時候，直六早已出現了）？當V6發動機在體積上能做得更小的大環境下，直六還一直有自己的一片簇擁。
如果有時間，我會多說點其他發動機構造的平順性的特點。然後讓我們看看為什麼V12發動機是最平順的發動機，這也能解釋，為什麼S600，760, 勞斯萊斯，或者在一定程度上包括A8 W12，都是選擇12缸作為這些頂級旗艦豪華車的首選，為什麼不是V14，V16，V18？
V8是個很有意思的缸數，不同的點火順序，不同的曲軸平面，不同的飛輪負載，出現完全不同的發動機特性。不要以為OHV發動機響應比法拉利，奧迪的慢，只是因為進氣系統是OHV不是OHC？答案可不是這個。為啥有些V8的機器有著特殊的V8的聲音，特別是老美的肌肉車上的V8，都和這個排列還有曲軸有關，但追根溯源，還是震動抑製為目的的機制不同。
樓主首先要再次聲明一下，樓主既不是學機械的，也從來沒有從事工程專業的任何工作，這篇帖子也只是以以往和我們車隊的工程師討論所得知的一些知識通過回憶寫下來的，不是拿來當大學教材；十多年前學到的東西難免記憶會有偏差，如有補充請真正的專業人士用理論補充。我盡量說得簡單明了，但這部分難免會有點枯燥，請斟酌後再閱讀。
開始這部分內容之前，如果對4衝程內燃機4個衝程和各個部件名稱還不太明白的壇友，請移步百度，不然理解起來可能有些無頭緒。
4衝程內燃機每四個衝程作為一個完整工作周期，在這個周期內，活塞完成兩次從上止點通過下止點再回到上止點的運動，鏈接連桿的曲軸在這個周期內轉了兩轉，1轉是360度，2轉就是720度。而四個衝程中，排氣，吸氣，壓縮這三個輔助衝程並不產生任何動力，如果沒有做功這個衝程，發動機不會產生任何動力；事實上，這三個輔助衝程不僅僅沒有幹什麼活，還吃掉不少能量，特別是泵吸損失。先來看一張我在網上找到的圖，懶得自己畫了，說實在的自己也未必畫得對，還能免得被人碰。
簡單來講，這張圖把一個周期放大來看，橫軸是曲軸的轉動角度，一個周期720度都覆蓋了；縱軸是活塞在這一個周期內受到扭力的變化，或者更準確的來說是連桿的扭力。大家可以暫時先無視兩條虛線（特別是氣體曲線，等到之後我講到容積效率的時候再回來講這條曲線吧，在這裡先做個伏筆），看那條用實線表示的結果曲線就可以了。這裡就能看出來，一個做功周期內，汽缸動力輸出是不平均的。
下面這張圖能更加直觀一點。
所以，當一台發動機運作的時候，產生震動的主要殺手就是因為這個不平均的內部扭力。當然如果我們可以把發動機做得很重，而發動機的動力很小，就不會有震動的問題了，就好比你用拳頭垂你家的柱子。顯然這不符合設計，發動機不可能無限重而馬力輸出又是宣傳利器。
事實上，問題還遠比這個更複雜。上面兩張圖描述的活塞受理還是上下方向的，但發動機內部除了活塞，屬於震動製造大戶的還有連桿，曲軸，凸輪這幾個大傢伙，小傢伙就更多了，比如：若干個氣門，若干個氣門頂桿，正時皮帶，氣門彈簧，除了活塞的扭力，發動機內部這些大傢伙（我們可以暫時忽略小傢伙）的運動方向有些是橫向的，有些還是圍繞軸心做周期運動，所以我們要考慮的震動抑制不僅僅是活塞的上下方向，還需要考慮橫向的震動。
有問題我們不怕，物理老師不是教過我們如果有震動波，我們施加一個相同頻率相反振幅的震動波去抵消不就可以了抵消震動了嘛，用知識來武裝自己的時候感覺真好～ 簡單，讓我們在邊上再拼一個，問題解決，收工！
慢著，問題到這裡可是才剛剛開始哩！如果在邊上再拼上一個缸，直列二缸（暫時先不考慮V型或者水平2缸），我們的噩夢來了。兩個缸的連桿鏈接曲軸，這就是說這台雙缸機就是曲軸每360度點火一次。不明白？就是720度除以2，因為缸有兩個，而鏈接曲軸只有一根，一個缸做完功等曲軸轉360度再讓另外一個缸做功，這樣點火才能平均。但是拆開雙缸機你會發現，活塞其實是同上同下的。為什麼，仔細想想就不難發現，第一個缸和第二個缸之間在4個衝程中間相差360度，但360度就是一圈啊，就是說為了考慮平均點火，兩個活塞不能相向運動而只能是同向運動，就是說同上同下（童鞋們，幻想著你的女神從你前面跑過，蹭～。。蹭～。。。蹭～。。。。應該可以理解兩個有質量的物體同上同下不是什麼好事了吧。。。咔咔，別想歪了，我說的是』辮子『！）。同上同下的結果是，震動沒有被抵消，反而因為活塞同向運動，反而變得更加糟糕。而且我們這個時候還沒有考慮那些橫向運動的連桿，考慮進去之後情況會更加糟糕。
這個例子只是告訴我們，事情不是我們想像中的那麼簡單。直列二缸規模化的應用現在也就是那些對震動不太在乎的摩托車上，菲亞特的TwinAir震動也不小，但好在排量小，內部的鋁製零件重量輕。
那我們現在來看看我們日常最常接觸到的直列4缸（L4）這個布局，看看情況怎麼樣。
在將L4機器之前，先解釋兩個名詞，不難懂但必須明白，才能看下去下文。
一級震動：震動源的震動頻率和發動機的輸出轉速一致
二級震動：震動源的震動頻率是發動機輸出轉速的兩倍
這裡讓樓主問一個問題，看看是不是有好好的學習上面的內容。問：如果是L4發動機，點火角度是曲軸旋轉多少度？
答案是：180度。
那就是說，每個活塞和其他活塞的相對位置可以是曲軸旋轉180度。180度正好是半圈曲軸，也就是說，四個活塞，可以同時兩個出現在上止點，兩個出現在下止點。 這就給工程師一個首先解決活塞相互平衡，抵消震動的機會。如果我們從側面看，從左往右分別是1，2，3，4號缸，1和4同時出現在下止點，2和3同時出現在上止點，這樣至少在上下方向上兩兩相抵消，最大的問題貌似解決了。真的解決了嗎？沒有！
樓主累了，明天繼續吧。
是不是太枯燥了，大家給個意見。
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第二季 EP2
樓主在這裡給大家拜年了，吃吃喝喝但並沒有忘記大家。樓主現在是坐在床上抱著電腦繼續給大家宣傳科普知識。
4缸發動機繼續。。。。
上回說了一半4缸發動機。在結尾部分樓主太困，潦草結尾，沒有好好解釋為什麼1，4和2，3缸是成對的出現在同一個上、下止點，讀起來有些『就是這樣，沒解釋』的感覺。樓主很多年前還是小白的時候，就是遇到過很多資料也是這樣寫作態度寫的，光寫結果，沒有『為什麼可以出現這樣的結果』的解釋，深感這個過程的痛苦，所以樓主這裡廢話多，不是我本人廢話多，目的還是希望哪怕用多一點的廢話，也要把問題解釋清楚給大家。既然樓主在這裡開了這個科普的頭，我就要對大家的科普效果負起這個責任！
話說每個活塞和其他3個活塞的相對位置是180度或是180度的倍數，而180度正好是半圈曲軸旋轉角度。
「*******************
樓主啰嗦小提示：這裡再做一個解釋 --- 「曲軸旋轉角度」。這個定義很要緊，在以後關於發動機的很多地方都會用到這個概念，比如進排氣正時，點火正時，反正樓主再啰嗦一句，明白的童鞋可以忽略。
發動機幾乎所有部件，活塞，連桿，氣門和頂桿，噴油系統，點火系統。。。等等都是屬於輔助部件，所有的這些部件都是為了曲軸旋轉輸出動力而服務的。所有的部件都是和曲軸的運轉的速度或頻率成關聯，因此在工程設計上，各個部件的相對位置，都以曲軸的旋轉角度來描述。我們有時會聽到，進氣氣門提前5度開啟，點火提前角15度，活塞過上止點14度。。。都會用到這個相對曲軸旋轉角度，或者相對曲軸位角度。
*******************」
工程師現在有了4顆活塞，而且可以兩兩相配對。這時候，1和2，3和4正好可以以相反方向做運動。放大1和2活塞，當1向上時，2向下；這樣就解決了我們之前看到雙活塞發動機的『同上同下』的問題，這回總算是可以用一個上行的活塞去抑制一個下行的活塞，在垂直的方向上，這個震動消除了。這個是1、2缸，那3、4缸裡面到底是3還是4號缸和1號缸同向運動呢？
答案大家已經知道了，那麼為什麼不是1、3而是1、4同時出現在同一個水平面呢？這個也不難理解啦。樓主剛剛上面說道1、2缸現在算是在垂直方向上面消停了，這個是假設1、2缸是作用在同一個點上面，但情況卻是：1和2號缸的連桿作用在曲軸上並不是一個點，而是在曲軸的兩個點。大家可以看下面這張圖。
當兩根連桿作用不同的點，那就會對曲軸的1和2鏈接施加兩個相反的力，但這兩個力是以兩個鏈接點中間的軸承為旋轉支點，就是在工程學上說的「端到端震動」或是「端到端扭力」。這個東西可不是什麼好東西，解決的辦法就是另外兩個汽缸做出一個相反的端到端扭力來抵消1、2缸製造出來的端到端扭力。換句話說，就是1、2缸要把曲軸順時針轉，那3、4缸就要弄出個力讓曲軸逆時針轉。要3、4缸製造這樣的力，就註定了4號缸和1號缸必須在同一個高度而不是3號，同理，2，3要同水平高度，因為1和4，2和3號活塞相互相差180度或是180度的倍數。
呼，總算是大功告成了，垂直方向的力也平衡了，曲軸端到端震動也解決了，貌似所有的看上去都是那麼美了。N20簇擁們看到這裡該歡呼雀躍了，這樣平衡了，不是很好嗎？憑什麼說我們直列4缸機不如直列6缸啊？憑什麼？6缸的不就牛逼了2個汽缸嗎？少2個缸的動力，我們用渦輪來補足！我們沒震動！
靜一靜，靜一靜！大家聽樓主說～～～。。。。上面說到的這些，還只不過是一個開始，直列4缸發動機的震動樓主還沒羅列完呢～～
翻翻樓主上面的文字，請翻到「一級震動」和「二級震動」。樓主打了這個伏筆，就是在這兒用的！講到現在為之，4缸發動機消除的垂直方向和端到端震動，還只是一級震動！因為他們出現的頻率和曲軸的頻率一樣。萬事都有個但是呢！
如果大家仔細觀看上面4缸發動機的透視圖，我們沿著曲軸方向側面看發動機（這時候看曲軸就是一個圈了，也只能看到一號汽缸的側面）。活塞是通過連桿與曲軸鏈接的，連桿的兩頭具體是怎麼鏈接連桿的請參考上圖。讓我們來放大一下這根曲軸，分析一下隨著活塞的不同衝程，它是怎麼產生震動的。
假設活塞1在上止點前90度，繼續上行做壓縮的衝程，在上止點的時候火花塞點火燃燒混合氣體，然後把活塞往下推，很快的瞬間，曲軸轉了90度，這時候連桿對曲軸的力矩最大（曲軸的側視平面與水平面平行，而連桿幾乎和這個曲軸側面垂直）；同時，我們看看相配對的2號活塞在這個過程中是什麼狀況：它剛好從下止點上來，曲軸也是旋轉了90度。儘管曲軸都是旋轉了90度，但1號活塞從上止點到90度位置過程中垂直方向上運動的距離，多餘2號活塞，因為1號活塞連桿曲軸鏈接點掃過的是12點到3點的這90度，2號活塞連桿鏈接曲軸點掃過的是6點到9點！
儘管我們前面看到，1和2號活塞可以做到垂直方向平衡，但是我們發現，其實並不能！！！這個速度的不同導致的扭力的不同最終體現在了沒從一個上止點到下止點，都會出現一次這樣的情況。180度正好是一圈的一半，曲軸轉一圈這個情況會出現兩次，就是發動機的2倍轉速，就是我們親切的「二級震動」！不要小看這個震動，儘管比一級震動已經小一些了，但當N20這類更取向低轉扭力的發動機，勢必會用更長行程的汽缸，渦輪的使用不可避免的增加連桿和活塞的強度，進而增加重量，隨著轉速的提升，幾何級提升的二級震動會導致這個二級震動更加的明顯。除了點火間隔之外，這個二級震動是導致N20和N52內部震動源上的區別，而且是呈幾何級遞增。這裡先說一下，N52是完全內部平衡的發動機，理論上為零二級震動！震動的區別就在這兒！這也為啥世界時至今有3升的6缸，但卻很少有超過2.5升的4缸。排量越大，震動越厲害。
工程師的智慧是無限的，也不是說對這個二級震動完全沒有辦法，工程師想出了一個辦法，最大程度抑制這個二級震動。大家注意，這個僅僅是抑制而不是完全消除！所以N20的震動是無法和N52相提並論的，這也就是我所說的「5系這樣的行政級房車，就該用6缸才搭配他應有的氣質，而不是裝上那顆振振滴4缸」。抑制直列4缸二級震動的辦法樓主下集再簡單說一下。
樓主今天暫停在這兒。睡覺去了，明天還要繼續出去玩呢！
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第二季 EP3 寫於2月11日夜
樓主再不上來更新就該打屁股了，這麼久都沒上來更新這個帖子，實在說不過去。
被刪帖子給鬧得，突然沒了動力了，出去玩了幾天，昨天回來也該收收心繼續福利大家。閑話少說，下面繼續誨人不倦
上回講到直列四缸發動機的二級震動。樓主在網上偷了幾張圖片，希望藉助圖片能更好得幫助大家理解。其實非常好理解，但是沒有圖實在太抽象。我們來對上一集來做個溫故。
1. 這個是雙缸的曲軸
2. 這個是四缸的曲軸圖
讓我們從曲軸的側面來看，順著曲軸的軸心從一段看另外一段，我們看到的是這樣的一個形狀。
如果結合在EP2中那張圖，大家就能明白四個活塞的相對出現高度的位置，1和4缸永遠重合，2和3缸永遠重合。活塞成雙成對的上下 （2和3，1和4而且都是沿著曲軸一半處對稱）所以端到端的一級震動就抵消了。
好了，現在讓我們來看難理解的二級震動的產生原因。這個也是大家在和樓主抱怨難懂的地方。
不要把上面這張圖理解為一個發動機的四個活塞，其實就是兩個相鄰的活塞在不同的曲軸角度的兩種情況。
假設這是1，2號兩顆活塞，位置高的是1號，位置低的是2號。往複運動的活塞運動規律告訴我們，當活塞到達最高處之後必定往下運動，反之亦然。左邊的這個情況正好反映了這個瞬間。問樓主為什麼知道1號活塞到達了最高點要開始往下運動？其實樓主也不知道，樓主是看到曲軸的側視圖，發現曲軸是和水平面垂直的，由此判斷1號活塞到達上止點，2號到下止點。現在我們來看右邊，假設曲軸轉過。。。。看著曲軸逆時針轉動，大家隨便報個數字。。。45度吧。。。好，重點來了！我們看到了兩對平行的白線了嗎？大家有沒有發現上面的兩條比下面的兩條寬？有木有？！寬了399，有木有（咔咔，玩笑）？ 問題就出現在了這裡！如果我們真的能完全平衡，這兩對白線應該是一樣寬的。是不是樓主有詐？故意找個有誤導的圖來騙騙大家？這個你們自己回去用數學推導一下就知道了，連桿和曲軸的鏈接點的運動軌跡是正圓，在上止點的時候這個時候切線的斜率是0（水平），有木有？不是理科生也能理解吧？隨著轉過一定角度，比如15度，那麼切線卸率就是tan15 （初中三角函數）。。。以此類推，而活塞總是上下運動而曲軸總是圓周運動，1、2以及3、4兩個汽缸之間就不可能取得完全的上下平衡，之間的軌跡矛盾就不可調和，而曲軸可不管這些該上上該下下；這個震動的頻率是曲軸的兩倍（一個360度曲軸旋轉有兩次這樣矛盾的情況出現），直列四缸發動機的二級震動就出來了。而且，隨著轉速的增加，排量的增大進而帶動活塞質量的上升，二級震動會越來越明顯。這也就是為什麼，我們很少見到超過3L的直列四缸的發動機。保時捷944上面那台估計是樓主見過最大的4缸民用機了。而且如果衝程長的機器，這個震動愈發明顯。為啥？衝程長就是曲軸連桿栓的圓周運動的周長比較長，只有周長大了，活塞的上下運動行程才能變大（另外一種方便的增加排量的辦法就是換大號曲軸，不一定要擴缸的直徑），周長越大，這個矛盾就越激烈，二級震動越大。這樣講大家能明白了嗎？要是再不明白或者不清楚或者認為樓主的解釋有錯誤，歡迎指出！
矛盾是出來了，工程師就得解決啊，工程師想出了一個辦法。我們這兒不是有兩對小冤家麽，各自鬧矛盾，那就弄兩根平衡軸，解決各自產生的這個二級震動。每根平衡軸上面有個砝碼，其實平衡軸單獨運行是用來製造震動的，但是這個震動就是用來抵消存在的二級震動，因此不能做到一根上面，不然就自我抵消了，必須兩根。既然是兩根，最省空間的就是上下排列。兩根相反方向旋轉，速度是和二級震動頻率一樣的速率。這也就是超過2L的直列4缸發動機幾乎都配備了雙平衡軸，用來製造震動而消除震動。這平衡軸的概念其實和鐘錶業的陀飛輪有相似的思考，都是用來製造誤差（震動）來抵消誤差（震動）。既然設計出來是為了產生震動，那麼這兩條軸的加工精度就要求非常高。再精密的加工也不可能完全抵消，如果我們考慮汽缸運行的扭力的不平順性，不是正弦曲線，就能完全抵消，樓主這樣說還不考慮重加速或減速時候的活塞扭力情況呢。不同汽缸數發動機扭力平順性請見下圖：
綠色的是單缸機，紫色是四缸，黑色的是偶數點火的8缸。看看就知道了，8缸比4缸在扭力輸出上更線性，就是我們常說，缸數越多，底氣越足的說法是哪裡來的！ 8缸有很多可以講，等樓主講完直六和V6之後，慢慢道來。
希望上面溫習的部分能把直列4缸（N20）的震動起因和抑制手段和大家交代清楚了。
好了，現在終於可以講直列6缸（N52）了！在講直列6缸之前，其實樓主應該講一下直列三缸，從二缸到四缸，就是跳過3缸，留到現在講的。
樓主這裡加快一點步子講3缸。讓我們來看一下三缸的曲軸圖。
1號活塞在上止點，假設這個曲軸是順時針旋轉，現在一號活塞正好點火做功向下運動，這個時候就對曲軸輸出一個向下的力。和4缸不同，2號和3號活塞此時並不是在下止點而是離下止點或過下止點60度。那麼2號活塞也和1號一樣向下，3號過了下止點，準備向上。看下圖。
由於1號和3號活塞是最兩端的活塞，他們的震動將影響端到端的震動。但是不幸，1和3永遠施加給曲軸兩端的力是相反的，從而產生端到端的震動；而2號是曲軸的重心所以對端到端震動沒有影響。這個端到端的震動不能忽略不計，因此需要平衡軸。既然是端到端的震動，那就在兩段各產生一個相反的震動來抑制。工程師設計了單條平衡軸的方案，兩頭各一個大砝碼製造震動，比如1號活塞對左邊曲軸施加一個向下的力，平衡軸上左邊的砝碼就製造一個相反向上的力來對沖；右邊的反之一樣。
當我們看上面3缸曲軸側面圖的時候，我們看到因為三顆活塞相互相距120度，無論他們轉動什麼角度，重心都是在同一個點，就是中心點。所以如果不是曲軸是一條線而不是一個點，3缸發動機將不會產生一級和二級震動。那麼一級震動（端到端震動）我們研究了，那麼二級震動呢？如果我們只看活塞，先撇開連桿和曲軸，三顆活塞相隔120度，他們的重心其實永遠在同一條水平線上，而側向的震動（現在看的是連桿重心）也保持在一條直線上，所以二級震動是相互抵消的。
要研究直列6缸發動機就得先看直列3缸的震動分析。為什麼？直列6缸其實就是兩個直列三缸對稱的排列而已！看圖：
研究萬直列3缸的震動特性，我們來看直列6缸。
3缸會產生端到端震動，算一級震動而沒有明顯的二級震動；如果像上面那麼排列，我們就會發現，如果不加入平衡軸，其實兩個3缸發動機的端到端震動也能相互抵消！ 也就是說：直列6缸發動機能內部抵消端到端的震動，而同時沒有側向的一級、二級震動！！！這就是為什麼，直列6缸是完全的震動內部平衡，直列6缸特別的平順，而且從多缸汽車被發明以來，一直在被使用的排列解構。大家翻翻汽車史，幾乎直列6缸都是伴隨這本歷史一直到今天的。這是通過精確的物理和數學計算得出來的，是完全的自我平衡，無需不可靠的平衡軸，不是大家想當然的覺得N52是4缸的N20多兩個汽缸這麼簡單的事情。高級貨（L6）首先是建立在理論的高度上，並通過長期實踐經驗得到驗證的。所以，那些買了N52的壇友，不要為寶馬出了N20而開始唾棄自己的N52. N52天生的貴氣（無震動可抑制和比N20更小扭力發力間隔帶來的底氣）不是N20可以比擬的，所以在中級行政房車上用N52比N20更能體現出5系該有的平順的質感和高檔感。你們買5系不就是沖著它的定位去的嘛，幹嘛再挑一顆自貶身價的動力系統呢？N52的鎂鋁合金技術的先進性也不是N20可以比擬的，這個留到以後再講。
再多說一句，N52（530Li）和N20（525）之間的對比的不應該是渦輪好和自吸好的對比，而是4缸和6缸對5系帶來行駛質感上變化的對比，進氣方式完全沒有討論的必要。530Li領先和525Li豪華，相差3萬的差價，換來的是質感的整體數量級的提升，我個人認為是非常值得的。
如果今天你對樓主所說的將信將疑，你可以去車行拿兩台車來對比一下。一定要先開530，再開525，注意右腳腳掌下油門踏板的震動區別，反覆多換幾遍，千萬別急加速，就靜止起步或低速行進中中度加速，你就能很明顯的體會到樓主上面所講的震動區別了。現在抑制震動的辦法還有用吸震能力更好的副車架和鏈接套間，能過濾掉一部分震動傳到車架上，也算是功不可沒了。
樓主講到這，算是把開篇N52/N20之爭的目的解釋清楚了，也可以自我安慰算是功德圓滿了，當然大家選車還是自己做選擇，我只是從另外一個角度給各位準備購車的車友一個思考的方式。
內燃機動力學中提到過，單缸曲柄連桿的往複慣性力可以分解為一階二階高階等成分，分解方法即是傅里葉級數分解。而高階往往因為太小可以忽略，而一階二階無法忽略，二階往複慣性力缸數大才能相互抵消。還有，聽說最好的是直列六缸，完全可以抵消二階往複慣性力。
以上只是課程的內容，不是工程具體情況，請酌情
發動機NVH工程師飄過，表示不能自平衡各階往複慣性力和力矩的各種單缸雙缸三缸機都是異端，4缸有平衡軸系統可以勉強接受，6缸以上大排自吸才是正途，各種增壓機滾粗。
請讀一下《內燃機原理》就知道了，這個百度文庫上有！！！
樓上都是專業的專家呀，我不是，連愛好者都算不上，只是恰巧小時候也問過老爸類似的問題，老爸只是一個普通司機，不過他的樸素簡潔但簡單易懂的解說至今深深刻在腦海，如今他老人家已經患了老年痴呆，再也無法解答我的十萬個為什麼了，所以貢獻出來，不算解答問題，只是記錄。
他說：發動機是一個內燃機，汽油進去點燃，空氣膨脹，把活塞推出來，就產生動力，通過齒輪帶動輪子，車就動了，如果發動機只有一個缸，一個活塞在進進出出，還得提供足夠的動力，你想這動靜得多大？就像手扶拖拉機，嘭嘭嘭嘭的。如果有兩個缸，兩個活塞按順序工作，當然就平順多啦，四個缸就更好，以此類推。
所以我很小的時候就知道發動機缸越多越平順。
為父親感到驕傲。謝謝邀請。
這種百度百科能查到的，我就不去複製黏貼了。
我咋覺得問題中奧迪的四缸發動機這麼設計的目的是為了實現不同衝程長度的壓縮和做功衝程，實現阿特金森循環，而不是減小發動機震動捏？
一般6缸8缸都是V型排列，有一定的夾角，並列的缸體能互相抵消震動，發動機就平順很多，而4缸發動機的結構一般是直列垂直排序，活塞做功震動就直接傳遞出來。
單缸發動機曲軸轉兩圈做一次功，兩缸是曲軸轉一圈做一次功，四缸機是曲軸轉一圈做兩次功。也就是曲軸做一個圓周運動的過程中做功次數越多，發動機越平穩，不知道我說明白了沒有。
ps:所謂缸數多僅指偶數
pps:以上說的是四行程發動機
更正一下:發動機一個工作周期是720度，太久不讀書了
打個比方，一個缸，相當於一個月發一次工資。摩托車很多單缸的，突突突震得很厲害，很多摩托車都很吵，而且難聽。像人的話，一個月發一次工資，大家的抱怨也很厲害。「半個月就沒錢了要去借。」「上個月花唄還沒還清呢！」
四缸相當於一禮拜發一次工資。是不是比單缸好多了？不過四缸的平順性還是不怎麼好。
六缸相當於每隔五天給你發一次工資，你會感覺好平順啊！！錢源源不斷的！
八缸，相當於一禮拜發給你兩次工資啊！好爽有沒有！！一天花光錢，過兩天又有錢了！！生活更加平順啦！
十二缸啊 十六缸啊更別提了。
L結構呢，相當於固定的每周的禮拜一給你發工資。可能到了周四周五，你的錢可能花的差不多了，到了周五夜裡，到了周末，你沒辦法放開的去嗨。V結構呢，好比是第一周的周四給你發工資，讓你周五周六嗨個痛快。然後第二周的周二給你發工資，錢包里馬上補上周末花掉的那些，讓你好好過這一周，因為上禮拜玩的太嗨，第二周就少嗨一點，好好過這一周。
不管多少缸，都是在推動同一根軸在旋轉。
缸數越多，每個缸需要推動的角度就越小，平順性就越好。
4個字，衝程疊加。
兩個小問題，一直以來沒有弄清楚，可否請樓主定性地解釋一下：
1. 為什麼缸數越多的發動機通常每缸的容積也越大？
比如我們有2.0L四缸，但是從來沒有2.0八缸。
2. 既然缸數越多會帶來越好的平順性，為什麼不將缸數提高，並降低每缸的容積，這樣既有平順性又能兼顧燃油經濟性？
比如2.0L四缸變成1.0L八缸，並將氣缸點火間隔減半。揍是發動機轉一圈的做工點數不同唄...單杠拖拉機，一圈一個發力點...4缸的就每90度一個，6缸每60°一個，8缸的就每45度一個發力點... 做工越連續了當然平順性好拉~
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