当社会生产发展需要柴油机功率增加时，多缸结构的柴油机应运而生。多缸柴油机通常包含两个或更多气缸，各个气缸的活塞连杆机构均连接到同一根曲轴上。常见的多缸柴油机有4缸、6缸、8缸、12缸和16缸，其气缸排列方式主要有直列式和V型等。
在多缸柴油机中，每个气缸按照单缸柴油机的工作过程运行，但在同一时刻，各气缸所进行的工作过程却各不相同。它们根据气缸数量和曲柄排列的不同，按照特定的工作顺序运转。为了保证发动机的均匀性和平衡性，四冲程柴油机的曲轴每转两圈（即720度），每个气缸都必须完成一个循环工作。因此，各气缸之间的发火间隔角应为：θ=720度/气缸数。对于四缸柴油机，发火间隔角为180度。
四缸柴油机的发火顺序可以是1-3-4-2或1-2-4-3。例如，当第1、4缸的活塞到达上止点时，第一缸进行作功冲程，第四缸进行吸气冲程，第三缸开始压缩，第二缸进行排气。曲轴转过180度后，第二缸和第三缸的活塞到达上止点，第三缸开始作功，第二缸进行吸气，此时第一缸和第四缸分别进行排气和压缩。按照这种模式，每隔180度曲轴转角，四个气缸交替进行作功冲程，推动活塞运动。例如，4135型和4125型柴油机按1-3-4-2的发火顺序工作，而其他柴油机可能按1-2-4-3的顺序工作。
