6기통 직렬 엔진
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1. 개요
직렬 6기통 엔진은 6개의 실린더가 일렬로 배치된 내연 기관 형식으로, 자동차, 오토바이, 트럭, 철도 차량 등 다양한 분야에서 사용된다. 1차 및 2차 기계적 균형이 뛰어나고, 터보차저 장착이 용이하다는 장점이 있지만, 엔진 길이가 길고, 충돌 안전성 및 레이아웃에 제약이 있다는 단점도 있다. 과거에는 유럽에서 직렬 6기통 엔진이 널리 사용되었으며, 현재는 BMW, 메르세데스-벤츠, 토요타 등에서 생산하고 있다. 특히, 대형 트럭 및 디젤 엔진에서 직렬 6기통 엔진이 여전히 중요한 위치를 차지하고 있으며, 오토바이에서는 혼다, 베넬리, 가와사키, BMW 등에서 사용되었다.
직렬 6기통 엔진은 V6 엔진이나 V8 엔진보다 폭이 좁지만, 직렬 4기통 엔진과 대부분의 V6 및 V8 엔진보다 길이가 길다.[1][2][3] 이러한 특징은 엔진 배치와 차량 설계에 영향을 미친다.
최초의 직렬 6기통 엔진은 1903년 스파이커에서 생산되었다.[63] 1909년까지 영국에서만 62개 제조업체가 직렬 6기통 엔진을 사용했다.[63]
2. 디자인
직렬 6기통 엔진은 일반적으로 2L에서 4L 범위의 배기량으로 생산되지만,[4] 0.7L 베넬리 750 세이 오토바이 엔진[5]부터 6.7L 커민스 B 시리즈 엔진 픽업 트럭 엔진[6]까지 다양한 크기의 엔진이 생산되었다. 균형 잡힌 구성 덕분에 대형 트럭, 기관차, 산업 및 해양 용도로 상당한 크기까지 확장할 수 있다.[7]
하지만, 종치기 배치 시 충돌 안전에 불리하며,[50] 무게 때문에 차량 앞부분이 무거워져 핸들링에 영향을 줄 수 있다.[50] 또한, 엔진을 균일하게 냉각하기 어렵고, 연비와 배기가스 측면에서도 불리하다.[50]
그럼에도 불구하고, 1차 및 2차 기계적 균형이 뛰어나 밸런스 샤프트 없이도 부드러운 작동을 제공한다. 실린더 전방 및 후방 3개가 서로 거울상으로 배치되고 피스톤이 쌍으로 움직여 1차 커플 밸런스가 유지되며, 크랭크축은 120° 간격으로 오프셋된 3개 평면에 6개 크랭크 스로우가 배열되어 2차 불균형도 크게 줄어든다. 이러한 특성 덕분에 일부 유럽 스포츠 럭셔리 자동차에 많이 사용되었으며, 대형 트럭 엔진에도 적합하다.[7]
엔진 진동 측면에서 카운터 웨이트나 밸런스 샤프트 없이도 1차, 2차 및 우력 진동을 효과적으로 줄일 수 있다. 이러한 뛰어난 균형으로 "실키(실크)"처럼 부드럽다는 평가를 받는다.[48] 하야시 요시마사는 왕복 엔진 중에서 진동이 적고 출력이 높은 직렬 6기통 엔진이 가장 우수하며, 이상적인 엔진은 직렬 6기통 또는 V12 형식뿐이라고 주장한다.[49]
크랭크축은 보통 4개 또는 7개의 주 베어링을 사용한다. 7개의 베어링은 높은 하중과 크랭크축 휨 방지를 위해 대형 엔진이나 디젤 엔진에 주로 사용된다.
2. 1. 변위 범위
자동차에서 직렬 6기통 설계는 약 2L에서 5L 범위의 엔진 배기량에 사용된다.[54] 때로는 소형 엔진에도 사용되지만, 매우 원활하게 작동하는 반면 비용 대 출력 비율 측면에서 제조 비용이 다소 비싼 경향이 있다. 엔진의 길이는 한 뱅크의 실린더 수에 거의 비례하기 때문에 직렬 6기통은 I4, V4, V6 또는 V8과 같은 대체 레이아웃보다 반드시 길어야 한다.
베넬리 750 Sei 모터사이클에서 생산된 가장 작은 직렬 6기통 엔진 중 하나는 747.7cc이다.[55] 혼다와 Mike Hailwood는 1960년대 RC166 250cc 6기통 24 밸브 오토바이 엔진으로 경주했다. 제2차 세계 대전 이전 엔진은 롤스로이스 실버 고스트의 7.4L 엔진과 1910년대 Peerless, Pierce 및 Fageol의 13.5L과 같은 현대 표준에 따라 상당히 클 수 있다. 1910년에 올즈모빌 Limited가 8275cc T- 헤드 엔진과 함께 도입되었고 1911년에는 배기량이 11569cc로 증가했다. 1911년 르노 40CV는 7539cc 엔진을 설치했고, 1920년에 9120cc로 업그레이드되어 1928년까지 생산되었다.
가장 큰 현재의 승용차 직렬 6기통에는 AMC 엔진의 4.6L VAM 버전, 여러 재규어 자동차 및 AMC에서 발견되는 4.2L 동력 장치, 4L TVR Speed Six, 4L Ford Barra, Chevrolet 250, Chevrolet Vortec 4200, 4.3L Chrysler Hemi Six, 4.2L 토요타 랜드 크루저 (디젤 및 가솔린), 4.5L 및 4.8L 닛산, 4.8L Chevrolet, 4.9L Ford 및 5L Hudson H-145 (1957년까지 생산)가 있다. 2009년 현재 닷지 램 픽업 트럭에 사용된 커민스 B 시리즈 엔진은 최대 6.7L까지 변위되었다.[56]
1935년부터 1950년까지 de Havilland Engine Company에서 제작한 Gipsy Six와 Gipsy Queen은 9.187L을 대체하는 반전 된 직렬 6기통 엔진이었다. 그들은 de Havilland Dragon Rapide와 Cierva W.9 실험용 헬리콥터를 포함한 다양한 항공기에 사용되었다. 제1차 세계 대전 당시 독일 제국의 Luftstreitkräfte 항공기가 사용하는 표준 직렬 6기통 구성의 항공 엔진은 훨씬 더 큰 배기량을 가졌으며, 가장 많이 사용되는 수냉식 이중 점화, SOHC 밸브 트레인 인라인-6 엔진은 14.8L이다.
완전히 균형 잡힌 구성이기 때문에 16L 볼보 디젤 엔진 및 15L와 같은 대형 트럭, 기관차, 산업 및 해양 사용을 위해 매우 큰 크기로 확장 할 수 있다.[57] 가장 큰 것은 선박에 동력을 공급하고 연료 유를 사용하는 데 사용된다. 직렬 6기통은 여러 개의 직렬 6기통을 함께 쌓는 대형 모터의 확장 가능한 모듈 구성 요소로 볼 수도 있다. (평면 또는 V12, W18 등)
2. 2. 균형과 부드러움
직렬 6기통 엔진은 밸런스 샤프트 없이도 1차 및 2차 기계적 균형을 이룬다. 실린더 전방 및 후방 3개가 서로 거울상으로 배치되고 피스톤이 쌍으로 움직여 1차 커플 밸런스가 유지된다. 1번 피스톤은 6번, 2번은 5번, 3번은 4번 피스톤을 상쇄시켜 극지 흔들림 동작을 제거한다.
크랭크 샤프트는 120° 간격으로 오프셋된 3개 평면에 6개 크랭크 스로우가 배열되어 2차 불균형도 크게 줄어든다. 피스톤의 비정현파 운동으로 발생하는 대부분의 2차 힘 합이 0이 된다.
직렬 4기통 엔진이나 크랭크 속도 밸런스 샤프트를 사용하는 V6 엔진은 상당한 2차 동적 불균형으로 엔진 진동을 유발한다. 불균형으로 인한 힘은 엔진 속도 제곱에 비례하여 증가한다. 속도가 두 배가 되면 진동은 네 배로 증가한다.
반면, 직렬 6기통 엔진은 1차 또는 2차 불균형이 거의 없으며, 크랭크 샤프트 진동 댐퍼를 통해 비틀림 진동을 흡수하여 동일 회전 속도(rpm)에서 더 부드럽게 작동한다. 이러한 특성으로 부드러운 고속 성능이 중요한 일부 유럽 스포츠 럭셔리 자동차에 직렬 6기통 엔진이 많이 사용되었다. 피스톤 보어 세제곱에 따라 엔진 왕복 운동력이 증가하므로, 직렬 6기통 엔진은 대형 트럭 엔진에도 적합하다.[7]
6개 실린더가 동시에 연료를 연소시키면 크랭크샤프트에 과도한 부하가 걸리고 엔진 전체가 반작용으로 심하게 진동할 수 있다. 따라서 6개 실린더는 하나씩 균등한 간격으로 연소 행정에 들어간다. 크랭크샤프트에 가해지는 부하를 고르게 분산시키기 위해 점화 순서는 보통 1→5→3→6→2→4이다. 4행정 기관에서 흡입, 압축, 연소, 배기 4가지 행정 동안 크랭크샤프트는 2회전한다. 즉, 2회전(720°)을 실린더 수(6)로 나눈 120°마다 하나의 실린더가 연소 행정에 들어가면 가장 효율적인 동력을 얻을 수 있다.
엔진 진동 측면에서도 직렬 6기통 엔진은 카운터 웨이트나 밸런스 샤프트 없이도 1차, 2차 및 우력 진동을 효과적으로 줄일 수 있다. 이러한 뛰어난 균형으로 직렬 6기통 엔진은 "실키(실크)"처럼 부드럽다는 평가를 받는다.[48] 하야시 요시마사는 왕복 엔진 중에서 진동이 적고 출력이 높은 직렬 6기통 엔진이 가장 우수하며, 이상적인 엔진은 직렬 6기통 또는 V12 형식뿐이라고 주장한다.[49]
2. 2. 1. 관성 토크
관성 토크는 구동계의 부드러움에 영향을 미치는 요소 중 하나로, 피스톤 운동 에너지 변화로 인해 발생하는 회전 속도의 변화이다. 4행정 직렬 6기통 엔진의 경우, 3개의 피스톤 위상에서 피스톤과 크랭크축 간의 운동 에너지 교환으로 인해 회전 속도가 빨라졌다 느려지는 현상이 발생한다. 이는 플라이휠 회전에 영향을 미치며, 결과적으로 연소 토크에 중첩되는 관성 토크의 순환을 초래한다.[58]
직렬 6기통 엔진은 피스톤이 동시에 멈추고 움직이는 직렬 4기통 엔진에 비해 개선되었으며, 직렬 3기통 엔진과도 이점을 공유한다. 야마하는 이러한 관성 토크 문제를 해결하기 위해 YZF-R1 모터사이클에 크로스 플레인 크랭크를 채택했는데, 이는 4개의 독특한 피스톤 위상을 갖는다. 관성 토크는 일반적으로 높은 왕복 질량이나 높은 엔진 속도와 같은 극한 상황에서 문제가 되지만, 저속 주행이나 플라이휠 크기에도 영향을 줄 수 있다.[59]
왕복 질량은 모든 구성에서 6차 이상에서만 불균형하지만, 피스톤 간의 운동 에너지 교환 균형은 4차에 비해 잔류 6차 이상 관성 토크 진동으로 개선되었다. 이는 3차 이상에서 불균형한 스트로크 디자인이다.
직렬 6기통 엔진은 적절한 점화 순서를 사용하면 완벽한 1차 및 2차 엔진 밸런스를 갖는다. 1차 밸런스는 앞쪽과 뒤쪽의 3개 실린더가 쌍으로 움직여 직렬 3기통 엔진의 흔들림을 상쇄하기 때문이다. 2차 밸런스는 크랭크축이 120° 오프셋된 3개의 평면에 배열되어 비정현파 힘이 6차까지 모든 자유 힘에 대해 0이 되도록 합산되기 때문이다.
이러한 엔진 밸런스 특성은 직렬 4기통 엔진 및 V6 엔진에 비해 유리하며, 이들은 상당한 2차 동적 불균형으로 인해 엔진 진동을 유발한다.[7] 엔진 왕복 운동력이 피스톤 구경의 세제곱에 따라 증가하기 때문에 직렬 6기통 엔진은 대형 트럭 엔진에 주로 사용된다.[7]
2. 3. 크랭크 샤프트
6기통 엔진의 크랭크축은 보통 4개 또는 7개의 주 베어링을 사용한다. 대형 엔진이나 디젤 엔진은 높은 하중과 크랭크축 휨 방지를 위해 7개의 베어링을 사용하는 경향이 있다. 6기통 엔진은 부드러운 특성 때문에 운전자가 낮은 엔진 속도에서 엔진에 부하를 주는 경향이 있는데, 이는 4개의 메인 베어링 설계에서 크랭크축 휨을 유발할 수 있다. V6 엔진은 실린더 보어가 겹치기 때문에 인접한 메인 베어링 사이의 거리가 더 짧다. 현대의 고압축 엔진은 높은 가스 압력으로 인해 크랭크축에 더 큰 굽힘 하중이 가해지므로, 7개의 메인 베어링을 가진 직렬 6기통 설계가 일반적이다.[61]
반면, 고성능 엔진은 비틀림 강성 때문에 4개의 베어링 설계를 사용하는 경우가 많다. (예: BMW 스몰 스트레이트 6, 포드의 Zephyr 6) 4개의 메인 베어링 설계는 6개의 크랭크 스로우와 4개의 메인 저널을 가지므로 비틀림 영역에서 훨씬 더 뻣뻣하다. 높은 엔진 속도에서 비틀림 강성이 부족하면 7개의 주 베어링 설계는 비틀림 굴곡과 파손 위험에 취약해질 수 있다. 대형 직렬 6기통 엔진의 경우, 캠축이 길고 비틀림 굴곡의 영향을 받기 때문에 캠 드라이브에서 가장 먼 실린더의 밸브 타이밍이 부정확해져 동력 손실 및 밸브와 피스톤 간의 간섭을 초래할 수 있다. 일부 설계자는 엔진 중간이나 후면에 타이밍 체인/기어를 설치하여 이 문제를 해결하기도 한다.
대형 6기통 엔진은 긴 스트로크(언더 스퀘어) 디자인으로 인해 고속 회전 능력이 제한되는 경향이 있다. 직렬 6기통 엔진은 긴 엔진이므로, 디자이너들은 일반적으로 높이는 문제가 되지 않기 때문에 가능한 한 짧게 만드는 것을 선호한다. 따라서 주어진 용량을 달성하기 위해 V 엔진보다 더 긴 스트로크와 더 작은 보어를 사용하는 경향이 있다. 일반적으로 직렬 엔진의 더 긴 스트로크는 크랭크 스로와 피스톤 속도를 증가시켜 엔진의 rpm 등급을 감소시키는 경향이 있다.[62]
6개의 실린더 내에서 연료가 동시에 연소되면 크랭크샤프트에 동시에 부하가 걸려 엔진 전체가 반작용으로 심하게 진동하므로, 일반적으로 6개의 실린더가 하나씩 균등한 타이밍으로 연소 행정에 들어간다. 6개 실린더의 연소 행정 순서는 크랭크샤프트에 걸리는 부하가 균등하게 되도록 정해져 있으며, 많은 경우 1→5→3→6→2→4 순서이다. 4행정 기관에서는 크랭크샤프트가 2회전(720°)하므로, 720° ÷ 6 = 120° 간격으로 각 실린더가 연소 행정에 들어가면 가장 적절한 타이밍으로 힘을 얻을 수 있다.
엔진 진동 측면에서 직렬 6기통은 카운터 웨이트나 밸런스 샤프트 없이도 1차, 2차 및 우력 진동을 완전히 상쇄할 수 있는 구조이다. 이러한 뛰어난 밸런스가 주는 부드러움은 "실키(실크)"와 같다고 표현된다.[48] 하야시 요시마사는 왕복 엔진 중 진동이 없고 출력을 낼 수 있는 직렬 6기통이 최적이며, 이상적인 엔진은 직렬 6기통 또는 V12 형식뿐이라고 주장한다.[49]
2. 4. 2행정 엔진
6기통 2행정 엔진은 60° 간격으로 점화가 이루어져야 한다. 그렇지 않으면 동시 점화로 작동하여 3기통 엔진보다 부드러운 동력 전달을 기대할 수 없다. 따라서 크랭크축도 60° 간격으로 설치해야 한다. 이러한 설계는 디트로이트 71 시리즈와 같은 디젤 엔진, 선박용 엔진, 선외 모터 등에 국한된 것으로 보인다.[8]
120가지 크랭크축 구성 중 일부는 유용한 특성을 가지고 있다. 하지만 모든 구성은 애플리케이션에 따라 밸런스 샤프트가 필요할 수도 있고 필요하지 않을 수도 있는 로킹 불균형을 가지고 있다. 6개의 고유한 위상을 가진 6개의 피스톤은 4행정의 경우처럼 "쌍"을 이룰 수 없다. 디트로이트 엔진은 1차 로킹 커플을 균형 있게 맞춘 후 6차까지 모든 다른 로킹 커플에서도 완벽하게 균형을 이루는 구성을 사용했다.[8] 머큐리는 1차 로킹 커플만 상쇄하고 밸런서 없이 작동하는 구성을 사용하게 되었다.[9]
모든 구성의 왕복 질량은 운동 평면에서 6차 이상에서만 여전히 불균형을 이룬다. 하지만 피스톤 간의 운동 에너지 교환의 균형은 3차 이상에서 불균형을 이루는 4행정 설계에 비해 잔여 6차 이상의 관성 토크 진동으로 개선되었다.
3. 자동차에서의 사용
직렬 6기통 엔진은 V6 엔진보다 먼저 도입되었지만, 엔진 밸런스가 좋지 않아 V6 엔진은 1950년대 이전에는 거의 사용되지 않았다. 1980년대 이후, V6 엔진의 짧은 길이 덕분에 대부분의 제조사들은 직렬 6기통 엔진을 V6 엔진으로 교체했다.
전륜구동 방식에 횡치 직렬 6기통 엔진을 조합한 예가 과거 BMC에 존재했지만, 현재의 볼보에서는 비슷한 레이아웃으로 크러셔블 존을 확보하고 있다. VW 바나곤에서는 직렬 5기통을 횡치로 배치했다. 또한 매우 직렬 6기통에 가까운 협각 V형 6기통 엔진도 채용되었다.
일본에서는 1960년대부터 고속도로망 정비로 대형상용차의 고출력화가 진행되었지만, 1990년대 후반까지 과급 엔진은 극소수에 머물렀다. 유럽에서는 소형, 경량화와 연비 및 배출 가스 정화에 유리한 인터쿨러 터보가 장착된 직렬 6기통으로 발전해 왔다. 배출 가스 규제 강화와 미래의 연비 규제를 고려하여, 2000년대에 들어서면서 일본에서도 터보 부착 직렬 6기통으로 이행했다.
2024년 현재 직렬 6기통 엔진을 탑재하고 있는 자동차는 다음과 같다.3. 1. 유럽
최초의 양산형 직렬 6기통 엔진은 1903년 네덜란드 스파이커 60 HP 경주차에 탑재되었다.[10] 1909년경에는 영국에서만 62개 제조업체가 직렬 6기통 엔진을 사용했다.[63]
V6 엔진보다 먼저 도입되었지만, 공간 효율성이 중요한 소형차에서는 V6 엔진이 유리하여, 최근 수십 년 동안 자동차 제조사들은 대부분 직렬 6기통 엔진을 V6 엔진으로 교체했다.
BMW는 예외적으로 전륜/후륜 구동 차량 라인업에 사용되는 고성능 직렬 6기통 엔진을 전문으로 하며, 현재 BMW의 모든 6기통 모델은 직렬 구성을 사용한다. 볼보는 대형차에 가로로 장착할 수 있는 컴팩트한 6기통 엔진/변속기 패키지를 설계하기도 했다.
메르세데스-벤츠는 2016년에 직렬 6기통 엔진으로 복귀를 발표했다.[64]
주요 제조사별 역사:3. 2. 영국
롤스로이스의 첫 직렬 6기통 엔진은 1905년 롤스로이스 30 hp 고급차에 사용된 6.0L IOE 가솔린 엔진이었다. 1906년부터 1926년까지 생산된 롤스로이스 실버 고스트는 이 엔진을 플랫헤드(사이드 밸브) 설계로 변경하여 사용했다.
1906년에는 20hp의 I6 가솔린 엔진을 탑재한 스탠다드 식스 고급차가 출시되었다.[19] 이 엔진은 1932년 SS 1, 1936년 SS 재규어 100, 1938년 재규어 3½ 리터, 1948년 재규어 마크 V 등 SS 카와 그 후속 회사인 재규어가 제작한 여러 차종에 사용되었다.
1927년 로버 2 리터 고급차는 IOE 직렬 6기통 가솔린 엔진을 도입했다. 이 엔진은 1973년 로버 P5 단종 때까지 다양한 로버 모델에 사용되었으며, 1961년 랜드로버 시리즈 IIA부터 1980년 랜드로버 시리즈 III까지 여러 랜드로버 모델에도 사용되었다.
1928년 오스틴 20/6 고급차는 오스틴의 플랫헤드 직렬 6기통 가솔린 엔진을 도입했다. 1938-1939년형 오스틴 20-Eight는 이 엔진의 확대 버전을 사용했다. 이 엔진은 트럭용으로 처음 설계된 오버헤드 밸브 엔진인 오스틴 D-시리즈 엔진으로 대체되었으며, 1947년부터 1968년까지 승용차에 사용되었다(1946년부터 1962년까지 여러 젠슨 모터스 모델에도 사용됨). 오버헤드 밸브 BMC C-시리즈는 1954년부터 1971년까지 다양한 BMC 브랜드에서 사용되었으며, 1970년부터 1982년까지 생산된 BMC E-시리즈 오버헤드 캠샤프트 엔진의 2.2L 버전이 뒤를 이었다.[20]
1930~1936년 울즐리 호넷 식스 경차는 1.3~1.6L 오버헤드 캠샤프트 직렬 6기통 가솔린 엔진으로 구동되었다.
1931~1932년 MG F-타입, 1932~1934년 MG K-타입, 1934~1936년 MG N-타입 스포츠카는 오버헤드 캠샤프트 직렬 6기통 가솔린 엔진으로 구동되었다.
1930년대 중반, 라일리 MPH 스포츠카와 ''라일리 케스트렐 6''[21] 살룬이 소량 생산되었으며, 듀얼 오버헤드 캠샤프트 직렬 6기통 가솔린 엔진으로 구동되었다.
1947년 브리스톨 400 고급차는 BMW M328 엔진 설계를 기반으로 한 오버헤드 밸브 직렬 6기통 가솔린 엔진으로 구동되었다. 이 엔진은 1961년 브리스톨 406 단종 때까지 사용되었다.
듀얼 오버헤드 캠샤프트 재규어 XK6 엔진 가솔린 엔진은 1948년부터 1992년까지 재규어 XK120 스포츠카에 사용되었다. 3.4L로 출시되어 2.4~4.2L 배기량으로 생산된 승용차 및 경주용 자동차에 사용되었다. XK6 엔진은 1984년부터 1996년까지 생산된 AJ6 및 AJ16 엔진으로 대체된 후, 포드에서 파생된 V6 엔진으로 대체되었다.
1948~1959년 라고다 직렬 6기통 듀얼 오버헤드 캠샤프트 가솔린 엔진은 다양한 애스턴 마틴 및 라고다 차량에 사용되었다. 이 엔진의 후속 모델은 DB4(1958), DB5(1963), DB6(1965), DBS(1967)에 사용된 Tadek Marek이 설계한 직렬 6기통 엔진이었다.
포드 제퍼 6 오버헤드 밸브 엔진은 1951년부터 1966년까지 ''포드 제퍼'' 임원용 자동차 및 기타 여러 모델에 사용되었다.
트라이엄프 I6 오버헤드 밸브 직렬 6기통 가솔린 엔진은 1960년부터 1977년까지 생산되었으며, 스탠다드 뱅가드 식스 스포츠 살룬에 처음 등장했다. 레이랜드 PE166 엔진은 트라이엄프 설계를 기반으로 1977년부터 1986년까지 생산되었다.
1972~1977년 TVR 2500M 스포츠카는 트라이엄프 I6 엔진으로 구동되었다. 이후 1999년부터 2007년까지 TVR 자체 TVR 스피드 식스 듀얼 오버헤드 캠샤프트 엔진이 회사의 여러 스포츠카에 사용되었다.
3. 3. 미국
3. 4. 아시아
토요타는 1935년부터 1947년까지 A형 엔진을 생산했다. A형 엔진은 쉐보레 스토브볼트 엔진을 기반으로 한 오버헤드 밸브 가솔린 엔진이었다. 이후 토요타 F 엔진 계열로 이어져, 1949년부터 1975년까지 1세대 F형, 1975년부터 1988년까지 2F형, 1988년부터 1992년까지 연료 분사 방식의 3F/3FE형이 출시되었다. 1993년부터는 듀얼 오버헤드 캠샤프트 토요타 FZ 엔진이 2008년까지 생산되었다. 1965년에는 싱글 오버헤드 캠샤프트 토요타 M 엔진이 출시되어 1993년까지 7세대에 걸쳐 생산되었으며(''7M-GTE''는 M 엔진의 최종 버전), 1990년부터 2007년까지 생산된 듀얼 오버헤드 캠샤프트 토요타 JZ 엔진으로 대체되었다. 토요타의 세 번째 직렬 6기통 엔진 라인은 1979년에 싱글 오버헤드 캠샤프트 엔진으로 출시되어 2008년 생산이 종료될 때까지 듀얼 오버헤드 캠샤프트로 업그레이드된 2.0 L 토요타 G 엔진이었다(1G-FE가 최종 변형).
닛산의 첫 번째 직렬 6기통 엔진은 1950~1952년 NAK 플랫헤드 가솔린 엔진이었으며, 2003년 P 엔진 생산이 종료될 때까지 다양한 형태로 이어졌다. 1963~1965년 K 오버헤드 밸브 가솔린 엔진은 닛산 세드릭 스페셜 50 고급차에 사용되었다. H30 엔진은 1965년부터 1989년까지 여러 고급차에 사용되었다. 1966년, 닛산은 L 싱글 오버헤드 캠샤프트 엔진의 6기통 버전을 생산하기 시작했으며, 이 엔진은 2009년까지 생산되었다. 닛산 스카이라인 및 여러 다른 차량에 사용된 1985~2004년 닛산 RB 엔진은 V6 엔진으로 대체될 때까지 싱글 오버헤드 캠샤프트 및 듀얼 오버헤드 캠샤프트 구성으로 생산되었다. TB 오버헤드 밸브 엔진은 1987년에 도입되었다.
프린스 G 엔진의 6기통 버전은 1963년에 도입되었으며, 프린스가 닛산과 합병된 지 3년 후인 1969년까지 생산되었다. 1969~1973년 S20 듀얼 오버헤드 캠샤프트 엔진(닛산 페어레이디 및 1세대 닛산 스카이라인 GT-R)은 프린스 G 엔진을 기반으로 했다.
미쓰비시는 1963년부터 1970년까지 미쓰비시 KE 엔진의 6기통 버전을 생산했으며, 1970년부터 1976년까지 싱글 오버헤드 캠샤프트 "새턴" 엔진의 6G34 버전의 희귀한 6기통 버전을 생산했다.
2000~2006년 대우 매그너스 (쉐보레 에반다, 쉐보레 에피카, 홀덴 에피카, 또는 스즈키 베로나로도 불림)는 ''대우 XK6'' 직렬 6기통 가솔린 엔진으로 구동되었으며, 이 엔진은 가로 배치 엔진 전륜 구동 자동차에 사용된 몇 안 되는 직렬 6기통 엔진 중 하나이다.
3. 5. 오스트레일리아
1950년대부터 2010년대까지 호주에서 생산된 많은 자동차들은 직렬 6기통 엔진으로 구동되었다.
홀덴의 첫 번째 자동차인 1948년 홀덴 48-215 세단은 밸브가 헤드에 있는 가솔린 엔진인 홀덴 '그레이' 엔진으로 구동되었다. 이 엔진은 1963년부터 1980년까지 생산된 홀덴 '레드' 엔진으로 대체되었고, 이어서 1980–1984년 홀덴 '블루' 엔진이 등장했다. 마지막으로 호주에서 생산된 홀덴 직렬 6기통 엔진은 1984–1986년 홀덴 '블랙' 엔진이었는데, 홀덴이 현지에서 제작한 V6 엔진으로 전환하기 전에 처음에는 일본에서 제작된 닛산 RB30 엔진으로 대체되었다.
포드는 호주의 다른 어떤 제조업체보다 가장 오랫동안 직렬 6기통 엔진을 생산했다. 1960년, 포드 팔콘 대형 세단이 미국의 포드 직렬 6기통 밸브 오버헤드 엔진의 현지 제작 버전을 탑재하여 출시되었다. 1998년, 이 엔진들은 싱글 오버헤드 캠샤프트 디자인으로 업그레이드되었다. 이어서 2002년에는 포드 바라 듀얼 오버헤드 캠샤프트 엔진이 등장하여 자연 흡기 및 터보차저 버전으로 생산되었다. 포드 바라 엔진은 포드 호주가 2016년 현지 생산을 중단할 때까지 사용되었다.
크라이슬러 밸리언트는 1962년에 미국의 크라이슬러 슬랜트 6 엔진을 장착하여 출시되었다. 1970년, 밸리언트는 1981년 크라이슬러 호주가 대형차 생산을 중단할 때까지 생산된 호주 전용 엔진인 크라이슬러 헤미-6 밸브 오버헤드 엔진으로 전환했다.[35]
1962–1965년 오스틴 프리웨이와 울슬리 24/80 대형 세단은 BMC 호주의 ''블루 스트릭'' 밸브 오버헤드 가솔린 엔진으로 구동되었다. 이어서 1970년 오스틴 킴벌리 / 오스틴 태즈먼 전륜 구동 세단에 탑재된 BMC E-시리즈 오버헤드 캠샤프트 엔진의 6기통 버전이 등장했으며, 1972년까지 생산되었다.[36] 이 엔진은 1973년에 2.6L 배기량으로 확대되었고 레이랜드 P76 및 모리스 마리나 대형차에 1975년까지 사용되었다.[37]
3. 6. 장점
직렬 6기통 엔진은 적절한 점화 순서를 사용하면 완벽한 1차 및 2차 엔진 밸런스를 갖는다. 1차 밸런스는 앞쪽과 뒤쪽의 3개 실린더가 쌍으로 움직여 (위상이 360° 차이남) 직렬 3기통 엔진에서 나타나는 흔들림을 상쇄하기 때문이다. 2차 밸런스는 크랭크축이 120° 오프셋된 3개의 평면에 배열되어 비정현파 힘이 6차까지 모든 자유 힘에 대해 0이 되도록 합산되기 때문이다.[7]
6개의 실린더 내에서 연료를 동시에 연소시키면 크랭크샤프트에 동시에 부하가 걸려 엔진 전체가 반작용을 받아 심하게 상하로 진동한다. 따라서 통상 6개의 실린더는 하나씩 균등한 타이밍으로 연소 행정에 들어간다. 6개 실린더의 연소 행정 순서는 크랭크샤프트에 걸리는 부하가 균등하게 되도록 정해져 있으며, 많은 경우 1→5→3→6→2→4의 순서이다. 4행정 기관에서는 흡입, 압축, 연소, 배기의 4가지 행정으로 크랭크샤프트가 2회전한다. 즉, 2회전 (=720°) ÷ 6(기통 수) = 120°이므로, 크랭크샤프트가 120° 회전할 때마다 하나의 실린더가 연소 행정에 들어가면 가장 적절한 타이밍으로 힘을 얻을 수 있다.
엔진 진동 측면에서 보더라도, 카운터 웨이트나 밸런스 샤프트를 사용하지 않고도 1차 진동, 2차 진동 및 우력 진동을 완전히 상쇄할 수 있는 구성이다. 직렬 6기통의 뛰어난 밸런스가 가져다주는 부드러움은 "실키(실크와 같은)"라고 형용된다.[48]
이러한 엔진 밸런스 특성은 직렬 4기통 엔진 및 V6 엔진과 비교하여 유리하며, 이들은 상당한 2차 동적 불균형을 겪어 엔진 진동을 유발한다.[7] 엔진 왕복 운동력이 피스톤 구경의 세제곱에 따라 증가함에 따라, 직렬 6기통은 대형 트럭 엔진에 선호되는 구성이다.[7]
하야시 요시마사는 왕복 엔진에서는 진동이 없고 파워도 낼 수 있는 직렬 6기통이 최량이며, 이상적인 엔진을 만든다면 직렬 6기통 또는 V12의 2가지 형식 외에는 있을 수 없다고 주장한다.[49]
3. 7. 단점
직렬 6기통 엔진은 직렬 4기통 엔진보다 크기가 커서, 세로 배치(종치기) 방식의 경우 충돌 안전 면에서 불리하다.[50] 또한, 더 무거워져서 프론트 헤비가 되면 핸들링에 영향을 미치며,[50] 크기 때문에 엔진을 균일하게 냉각하기 어렵고, 연비와 배기가스 면에서도 불리하다.[50]
3. 8. V형 6기통 엔진과의 비교
직렬 6기통 엔진은 V6 엔진보다 먼저 도입되었다. 최초의 직렬 6기통 엔진은 1903년 스파이커에서 제조되었으나, V6 엔진은 1950년에야 처음 생산되었다.[63]
최근 자동차 제조사들은 대부분 직렬 6기통 엔진을 V6 엔진으로 교체해왔다. V6 엔진은 길이가 짧아 공간 효율성이 높은 전륜/전륜 구동 및 횡형 엔진 소형차에 유리하기 때문이다. 그러나 BMW처럼 고성능 직렬 6기통 엔진을 전문으로 하는 예외도 있으며, 현재 BMW의 모든 6기통 모델은 직렬 구성을 사용한다.[12] 메르세데스-벤츠는 2016년에 직렬 6기통 엔진으로 복귀를 발표하기도 했다.[64]
직렬 6기통 엔진은 엔진 밸런스 특성이 우수하다. 적절한 점화 순서를 사용하면 1차 및 2차 엔진 밸런스가 완벽하여 직렬 4기통 엔진 및 V6 엔진에서 발생하는 엔진 진동을 줄일 수 있다.[7]
하야시 요시마사는 왕복 엔진 중에서는 진동이 없고 출력을 낼 수 있는 직렬 6기통이 가장 이상적이며, 직렬 6기통 또는 V12 엔진 외에는 이상적인 엔진 형식이 없다고 주장한다.[49]
V6 엔진과 비교했을 때 직렬 6기통 엔진의 장단점은 다음과 같다.[50]
| 장점 | 단점 |
|---|---|
이러한 이유로 최근 일반 승용차에서는 V6 엔진이 직렬 6기통 엔진보다 더 많이 사용되고 있다. 그러나 디젤 엔진에서는 소형화가 필요하면 직렬 4기통이, 출력이 중요하면 직렬 6기통 터보가 유리하여 여전히 직렬 6기통 엔진이 주류이다. 또한, 가솔린 엔진에서도 터보화가 용이하다는 장점이 재평가되면서 직렬 6기통 터보 엔진으로 V형 8기통 엔진을 대체하려는 움직임도 있으며, 기술 혁신으로 단점들이 개선되고 있다.
4. 트럭에서의 사용
6기통 직렬 엔진은 중대형 트럭에서 계속 사용되고 있다. 포드는 중형 트럭에서 V8 엔진을 사용한 적이 있지만, 1996년에 다시 6기통 직렬 엔진으로 전환하였다.[66] GM 픽업 트럭은 1984년에 6기통 직렬 엔진을 포기했다가, 2002년에 보텍 4200 엔진을 출시하면서 다시 사용하기 시작했다.[66] 지프는 2006년까지 6기통 직렬 엔진을 사용했다.[66] Ram Trucks는 대형 픽업 트럭 및 섀시 캡 모델에 6기통 직렬 엔진을 계속 제공하고 있으며, 특히 커민스 6.7 리터 터보차저 디젤 엔진은 높은 토크와 연비로 무거운 하중을 견인하는 데 적합하다.[66]
트럭에 사용되는 대표적인 6기통 직렬 엔진은 다음과 같다.
- 커민스 B 시리즈 터보차저 디젤 엔진 (5.9 및 6.7 L 버전)[45]
- 보텍 4200 자연 흡기 가솔린 엔진 (제너럴 모터스)
1990년대 후반까지 일본에서는 덤프트럭이나 트럭 믹서 등의 작업차, 대형 버스에서 과급 엔진이 아닌 대배기량, 다기통의 자연 흡기 엔진이 선호되었다. 그러나 2000년대에 들어서면서 배출 가스 규제 강화와 연비 규제에 대응하기 위해 일본 제조사들도 터보 부착 직렬 6기통 엔진으로 전환하였다.
2024년 현재 일본에서 생산되는 자동차 중 직렬 6기통 엔진을 탑재한 차종은 다음과 같다.
| 제조사 | 차종 |
|---|---|
| UD트럭 | UD 퀘스터 |
| 미쓰비시 후소 | 미쓰비시 후소 파이터 |
| 미쓰비시 후소 슈퍼그레이트 | |
| 미쓰비시 후소 에어로스타 | |
| 미쓰비시 후소 에어로 에이스 / 에어로 퀸 | |
| 이스즈 | 이스즈 기가 |
| 이스즈 엘가 듀오 | |
| 이스즈 갈라 | |
| 히노 | 히노 프로피아 |
| 히노 블루리본 하이브리드 굴절 버스 | |
| 히노 세레가 |
5. 디젤 엔진
직렬 6기통 디젤 엔진은 자동차, 산업용, 트럭 등에 널리 사용된다.
5. 1. 자동차용 엔진
- 1978년부터 1995년까지 폭스바겐 D24 자연 흡기 엔진 및 1982년부터 1992년까지 폭스바겐 D24T 터보차저 엔진이 생산되었다.
- 1986년부터 1997년까지 메르세데스-벤츠 OM603 엔진은 자연 흡기 및 터보차저 방식으로 생산되었다.
- BMW의 디젤 엔진 라인은 1981년에 출시된 BMW M21부터 현재의 BMW B57 엔진까지 이어진다.
- 1985년부터 2009년까지 닛산 RD 엔진은 자연 흡기 및 터보차저 방식으로, 1987년부터 2007년까지 닛산 TD42 터보차저 엔진이 생산되었다.
5. 2. 산업용 및 트럭 엔진
6. 오토바이에서의 사용
1964년부터 1967년까지, 혼다는 그랑프리 오토바이 경주에 사용하기 위해 혼다 RC 가솔린 레이싱 엔진의 직렬 6기통 버전을 생산했다. 이 엔진들은 '3RC164', 'RC165', 'RC166' 및 혼다 RC174로 명명되었다.[38] 1978년부터 1982년까지는 일반 도로용 혼다 CBX가 생산되었는데, 1047cc 듀얼 오버헤드 캠샤프트 가솔린 엔진을 사용했다.[39][40]
베넬리 세이 시리즈는 1973년에서 1989년까지 생산되었으며, 직렬 6기통 엔진을 사용한 최초의 도로용 오토바이였다. 처음에는 747cc 싱글 오버헤드 캠샤프트 가솔린 엔진으로 출시되었고, 1979년에는 906cc 엔진으로 업그레이드되었다.[41]
1979년부터 1989년까지 생산된 가와사키 Z1300 로드스터 오토바이는 1286cc 듀얼 오버헤드 캠샤프트 가솔린 엔진을 사용했다.[42]
2011년부터 현재까지, BMW K1600 투어링 오토바이 시리즈는 1649cc 듀얼 오버헤드 캠샤프트 가솔린 엔진을 사용하고 있다.[43][44]
1920년대에 세로 배치 직렬 6기통을 탑재한 Henderson_Motorcycle|헨더슨 모터사이클영어의 사례가 있지만, 현대적인 가로 배치 직렬 6기통의 첫 채용은 혼다가 1964년부터 1967년까지 제조한 250cc/350cc 클래스의 로드레이서이다. 시판 차량으로는 이탈리아의 베넬리가 1972년부터 1989년까지 발매한 Benelli Sei|베넬리 세이영어가 처음이다. 혼다는 1978년에 공랭 DOHC 4밸브의 CBX1000을 개발하여 해외 전용 모델로 양산·수출했다. 같은 해 가와사키에서 수랭 DOHC 2밸브의 KZ1300을 발표하여 수출을 시작했다. CBX1000은 1982년, KZ1300은 1989년에 수출 판매를 종료했다. 2005년 스즈키에서 스트라토스피어를 컨셉 모델로 발표했지만, 2016년 현재 일본 오토바이 제조사에는 직렬 또는 병렬 6기통 채용 차종이 없다. 해외에서는 2011년부터 BMW 모토라드에서 대형 투어러 BMW K1600|BMW K1600|label=K1600 GT/GTL/B영어를 발매하고 있다. BMW의 6기통 엔진은 2009년 EICMA|밀라노 모터사이클 쇼영어에서 공개된 스포츠 컨셉 모델 '''BMW 컨셉 6'''에서 처음 공개되었고, 이후 투어러인 BMW K 시리즈 최상위 모델 엔진으로 판매되었다.[51]
7. 철도 차량
고마츠
- DMF11계 엔진
- DMF15HZ계 엔진
니가타 철공소(니가타 원동기)
커민스
- DMF14계 엔진
- FDMF9Z 엔진(일본화물철도 HD300형 디젤 기관차)
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