직렬 기관

3. 장점 및 단점

직렬 기관은 3기통 이하의 경우, 매우 작아지고 제조비가 저렴해진다. 캠축, 크랭크축을 모든 실린더에서 공유하므로, 캠축 구동 기구는 하나로 충분하다. 실린더 블록이 하나로 묶여 비교적 가볍다. 주운동계의 질량을 줄여 고회전 고출력화를 할 수 있다.

크랭크 각도에 따라 균등 폭발 및 불균등 간격으로 설정할 수 있으며, 위상이 정돈된 출력을 쉽게 얻을 수 있다. 4기통 이상이면 진동을 억제하기 위한 밸런스 웨이트가 필요하지 않다. 특히 짝수 기통에서는 1차 우력 진동 제거와 균등 폭발을 동시에 달성할 수 있다. 4행정 기관, 특히 짝수 기통의 균등 폭발의 경우, 배기 간섭을 쉽게 회피할 수 있다.

== 단점 ==

직렬 기관은 엔진이 종방향으로 길어 다기통 엔진의 경우 긴 탑재 공간을 필요로 한다. 자동차의 경우 큰 엔진룸이 필요하게 되며 종치형의 경우 필연적으로 휠베이스가 길어진다. 횡치형으로 탑재되는 오토바이의 경우 뱅크각에 제약이 생기기도 한다. V형 등과 비교하여 길어지기 때문에 크랭크축의 강성을 확보하기 어렵고, 비틀림이 생기기 쉽다. 이를 해결하기 위해 크랭크축 중앙에서 엔진 측면으로 출력을 내도록 설계된 제품이 있다.

2기통, 3기통에서는 진동이 심하다는 단점이 있어 다소 복잡한 카운터웨이트를 사용하지 않으면 진동을 상쇄할 수 없다. 4기통에서도 2차 진동까지는 진동을 상쇄할 수 없다. 360° 크랭크, 180° 크랭크에서는 저속에서 회전이 삐걱거리고 정지하기 쉬운, 모든 피스톤이 상하 사점에 위치하여 속도가 0이 되는 순간이 존재하는 엔진 공통의 문제가 있으므로 플라이휠에 큰 관성 모멘트가 요구된다.

3. 1. 장점

3. 2. 단점

4. 자동차에서의 사용

직렬 3기통 및 직렬 4기통 배치는 각각 3기통 및 4기통 엔진에서 가장 일반적인 레이아웃으로, 소형차 및 중형차에 널리 사용된다. 직렬 5기통 엔진은 가끔 사용되었으며, 최근에는 아우디와 볼보에서 사용했다. 직렬 6기통 엔진은 1990년대 이전에는 흔했지만, 현재 대부분의 6기통 엔진은 V6 레이아웃을 사용한다. 마찬가지로, 직렬 8기통 엔진은 1920년대에서 1940년대에 인기가 있었지만, 더 컴팩트한 V8 레이아웃으로 대체되었다.

5. 항공기에서의 사용

많은 직렬 엔진이 항공기용으로 제작되었으며, 특히 항공 초창기와 제2차 세계 대전 이전의 전쟁 사이 기간 동안 많이 사용되었다. 직렬 엔진은 구조가 단순하고 정면 면적이 작아 공기 저항을 줄였으며, 조종석 시야를 더 좋게 제공했다.

직렬 6기통 엔진은 제1차 세계 대전에서 특히 인기가 많았으며, 대부분의 독일, 이탈리아 항공기, 그리고 일부 영국 항공기에서 다임러의 전쟁 전 직렬 6기통 엔진의 후손을 사용했다. 대표적인 예로는 독일의 메르세데스 D.III와 BMW IIIa, 이탈리아의 이소타 프라스키니 V.4, 영국의 시들리 푸마가 있다.

영국의 드 하빌랜드 집시 엔진 계열과 그 후손들은 직렬 4기통과 직렬 6기통의 수직 및 역방향 공랭식 엔진을 포함했으며, 이는 타이거 모스 복엽기를 포함하여 전 세계의 다양한 소형 항공기에 사용되었으며, 경비행기에서 이 구성을 대중화하는 데 기여했다. 미국의 메나스코와 페어차일드-레인저, 프랑스의 르노, 체코슬로바키아의 월터, 독일의 히르트는 각 시장에서 인기를 얻은 유사한 범위의 엔진을 모두 제작했다.

"직렬 엔진"이라는 용어는 항공 분야에서 직렬 엔진보다 더 넓게 사용되며, 실린더가 열을 이루는 다른 구성(예: V형 엔진, W형 엔진, H형 엔진 및 수평 대향 엔진)에도 적용된다.

일부 직렬 항공기 엔진은 크랭크축이 엔진 상단에 있고 피스톤이 아래로 매달린 ''반전 엔진'' 구성을 사용했다. 반전형 배열의 장점으로는 프로펠러의 간극을 개선하기 위해 추력선을 올릴 수 있다는 점이 있는데, 이를 통해 더 크고 효율적인 프로펠러를 사용하거나 더 짧은 랜딩 기어를 사용할 수 있다. 추력선이 더 높기 때문에 엔진을 동체 아래쪽에 장착하여 실린더 헤드에 의해 더 이상 가려지지 않아 전방 시야를 개선할 수 있다. 또한 조종석에서 가스를 제거하기 위해 더 단순한 배기 장치를 사용할 수 있다.

6. 오토바이에서의 사용

오토바이에서 "직렬"이라는 용어는 프레임과 일렬로 장착된 직선형 엔진에 대해 좁게 사용되기도 한다.^[3] 프레임 가로로 장착된 2기통 직선형 엔진은 때때로 병렬 트윈이라고 불린다. 다른 경우에는 오토바이 전문가들은 병렬, 직선형 및 직렬이라는 용어를 동등하게 취급하고 상호 교환적으로 사용한다.^[4][5] 시판되는 슈퍼 스포츠 계열 오토바이는 그 구조상 횡치 직렬형이 많이 채용된다.

7. 철도 차량에서의 사용

철도 차량에서는 직렬형 디젤 엔진이 주로 기관차나 기동차에 채용된다. 기동차에서는 바닥 아래 탑재 공간의 제약 때문에 횡형(수평 실린더)으로 설치되는 경우가 많다.

8. 한국의 직렬 엔진

참조

_[1] 서적 Today's Technician: Automotive Engine Performance Cengage Learning 2003-07-01
_[2] 서적 United States Naval Aviation, 1919-1941: Aircraft, Airships and Ships Between the Wars McFarland 2011-04-20
_[3] 서적 The Encyclopedia of the Motorcycle https://archive.org/[...] Dorling Kindersley
_[4] 서적 Motorcycle: The Definitive Visual History https://books.google[...] DK Publishing, Penguin Group
_[5] 간행물 BMW F800S 2005-12