燃焼室
そのため個々のシリンダーが独立しているエンジン、すなわち単気筒やV型2気筒、水平対向2気筒以外には採用が難しいという、大きな欠点があった。実際にホンダも、単気筒にしか採用していない。しかしホンダは、1つの吸排気ポート当たり、1つのキャブレターと1本のエキゾーストパイプを配置するという極めて精緻な機構を採用し、単気筒ながらも直列2気筒に迫る12,000rpm以上の最大回転数を誇るハイチューンエンジンとしてその名が広く知られた。
ただし、4本のバルブを放射状に配置し、それによって真の半球型燃焼室と最大のバルブ径を実現する、という発想はホンダが最初ではない。1930年代に、少なくとも試作はされたことが判っており、1967年には、BMWが同じ発想に基づくレーシングエンジンを開発している。このM10型エンジンは1,991ccの直列4気筒で、2本ずつの吸気バルブと排気バルブが、それぞれ向かい合わせに配置されるという、ターンフローでもクロスフローでもない、特殊な給排気方式を採用していた。バルブ開閉機構同士が干渉する問題は、バルブ配置を(真上から見て)21度ねじることによって解決している。しかし複雑な構造の割に、後述のペントルーフ型燃焼室の4バルブエンジンに対し明確なメリットが無く、成功作とは言えなかった。
多球型
半球型の亜種と呼べる形式で、燃焼室の形状が複数の球面を組み合わせた形状を呈しているもの。多くの場合吸排気バルブと点火プラグにあわせて3つの球面とすることが多かったため、燃焼室はハートの形を呈し、ハート型燃焼室と呼ばれることもあった。
また大きな半球形状を取った場合、圧縮比を高めていくにはピストン側のピストントップを大きく盛り上げる加工も不可欠であったため、ピストン側の重量増加を嫌った設計者によっては、後述の多球型燃焼室を採用して燃焼室の燃焼効率低下を最小限に抑えながら、ピストンの軽量化と同時に圧縮比を高める手法が採られることもあった。
DOHCやSOHCマルチバルブの普及で吸排気バルブ2本ずつの4バルブ構成が登場してくると平たいポペットバルブの先端で半球の形状が崩れてしまいやすいことや、半球の曲線に合わせてバルブを配置するとバルブ挟み角が極端に広くなってしまいがちなことからマルチバルブエンジンでは2019年7月にフルモデルチェンジを実施した4代目ダイハツ・タントに先行採用された自然吸気仕様のKF-VE型エンジン、およびターボ仕様のKF-VET型エンジン(2019年7月以降)を除き、後述のペントルーフ型が主流となっていった。
RFVC
特殊な半球型燃焼室の採用例としては、本田技研工業のオートバイ部門が1982年にBaja_1000用ワークスレーサーとして開発したXR500R、それに採用したRFVC(Radial Four Valve Combustion Chamber/放射状4バルブ燃焼室)が挙げられる。RFVCは複雑なロッカーアーム配置により、広い挟み角の4本のバルブを放射状に配置した事例であり、真の半球型燃焼室を実現すると共に、バルブ径を限界まで広げていた。SOHCにおけるマルチバルブ技術の先駆ともいえる事例でもある。
この技術は1983年、XLX250Rより市販車にも導入され、後にDOHCヘッド化されてCBX250RS・GB250クラブマンなどの各オンロードバイクにも搭載された。しかし容易に想像出来るように、RFVCはシリンダーヘッドが大きくなりやすく、隣り合う気筒間でバルブ開閉機構同士が干渉を起こしやすい。