V6엔진

V6 engine
이중 오버헤드 캠축이 있는 V6 엔진의 절개도

V6 엔진은 실린더가 공통 크랭크축을 공유하고 V 구성으로 배열되는 6기통 피스톤 엔진입니다.

AngeTheGreat의 Engine Simulator로 대표되는 전형적인 OHC V6 엔진

최초의 V6 엔진은 Marmon Motor Car Company, Deutz Gasmotoren FabrikDelahaye가 독립적으로 설계 및 생산했습니다.제2차 세계 대전 이후 제작된 엔진으로는 1950년 Lancia Aurelia용 Lancia V6 엔진과 1962년 Buick Special용 Buick V6 엔진이 있습니다.[1]V6 레이아웃은 6기통 자동차 엔진의 가장 일반적인 레이아웃이 되었습니다.

설계.

V6 엔진은 길이가 짧기 때문에 인라인 4 엔진으로 생산되는 차량, 특히 횡 엔진 차량에서 더 큰 엔진 옵션으로 자주 사용됩니다.고급차의 단점은 V6 엔진이 직선형 6개 엔진보다 더 많은 진동을 낸다는 것입니다.Porsche 911과 같은 일부 스포츠카는 거의 완벽한 기본 엔진 밸런스와 낮은 무게 중심(핸들링 개선)으로 인해 V6 엔진 대신 플랫-식스 엔진을 사용합니다.

현대적인 V6 엔진의 배기량은 일반적으로 2.5~4.0L(153~244쿠인) 사이이지만 1991~1998년 Mazda MX-3에 사용된 1.[2]8L(110쿠인) Mazda V6 또는 1992~1998년 Mirage/Lancer에 사용된 1.6L(98쿠인) Mitsubishi V6 엔진과 같이 점점 더 작은 예가 생산되고 있는 반면, 가장 큰 V6는 7.5L입니다.1962년형 GMC C/K 시리즈 6500에 사용된 8L(476쿠인) GMC V6.

균형과 매끄러움

실린더 뱅크 간의 V-angle에 관계없이 점화 간격이 짝수인 모든 V6 엔진은 각 뱅크의 홀수 실린더로 인해 인라인 3 엔진으로 구성된 각 뱅크에서 발생하는 1차 불균형이 발생합니다.스트레이트 6 엔진과 플랫 6 엔진은 이러한 불균형을 겪지 않습니다.이러한 불균형으로 인해 발생하는 진동을 줄이기 위해 대부분의 V6 엔진은 크랭크축의 고조파 댐퍼 및/또는 역회전 밸런스축을 사용합니다.

6기통 설계는 4기통 엔진보다 동력 전달의 맥동이 적으며, 이는 6기통 엔진의 동력 행정이 중복되기 때문입니다.4기통 4행정 엔진에서는 한 번에 한 개의 피스톤만 파워 스트로크를 합니다.각 피스톤은 완전히 정지한 후 다음 피스톤이 파워 스트로크를 시작하기 전에 방향을 반대로 전환하므로 특히 엔진 속도(RPM)가 낮아질 때 파워 스트로크 사이에 간격이 발생합니다.짝수 점화 간격의 6기통 엔진에서는 이전 엔진이 끝나기 60° 전에 다음 피스톤이 파워 스트로크를 시작하므로 플라이휠에 동력이 더 원활하게 전달됩니다.

동력계의 엔진을 비교해 보면, V6 엔진의 경우 평균 토크보다 154% 높은 순간 토크 피크와 평균 토크보다 139% 낮은 밸리가 있으며, 파워 스트로크 사이에 소량의 음의 토크(엔진 토크 반전)가 발생합니다.4기통 엔진의 경우 피크는 평균 토크보다 약 270% 위, 평균 토크보다 210% 아래이며, 스트로크 사이에 100% 음의 토크가 전달됩니다.그러나 90°와 150°의 불균일한 점화 간격을 가진 V6는 평균 토크보다 185% 위와 172% 아래의 큰 토크 변동을 보여줍니다.[3]

실린더 뱅크 각도

10~15도

VR6 엔진의 단면

폴크스바겐은 1991년부터 10.5도와 15도의 V자 각도를 가진 협각 VR6 엔진을 생산해 왔습니다.이 엔진은 1922-1976 Lancia V4 엔진과 유사한 디자인으로 실린더의 양쪽 뱅크에 의해 공유되는 단일 실린더 헤드를 사용합니다.VR6 엔진은 원래 인라인 4 엔진용으로 설계된 횡 엔진 전륜 구동 자동차에 사용되었습니다.VR6 엔진의 추가 길이와 폭이 최소화되어 있기 때문에 배기량 50% 증가를 제공하기 위해 비교적 쉽게 엔진실에 장착할 수 있었습니다.

흡기 시스템을 위한 실린더 뱅크 사이의 V 공간이 없기 때문에 흡기는 모두 엔진 한쪽에 있고 배기는 모두 다른 쪽에 있습니다.1-2-3-4-5-6 또는 1-6-5-4-3-2-2의 일반적인 V6 발사 순서가 아닌 1-5-3-6-2-4(대부분의 직선형 엔진에서 사용되는 발사 순서)의 발사 순서를 사용합니다.

60도

1984-1999 닛산 VG30E 60도 엔진
토요타 1GR-FE 4.0리터 60도 V6엔진

V-angle 60도는 엔진 밸런스와 관련하여 V6 엔진에 최적인 구성입니다.[4]각 실린더에 개별 크랭크 핀을 사용하는 경우(즉, 6회 크랭크축 사용), 120도의 균등한 소성 간격을 사용할 수 있습니다.이 소성 간격은 60도 V 각도의 배수이므로 적절한 소성 순서를 사용하여 연소력을 균형 있게 조정할 수 있습니다.

그러나, 각각의 실린더 뱅크를 형성하는 인라인-3 엔진은 불균형한 회전력 및 역수력을 생성합니다.이러한 힘은 모든 V6 엔진에서 불균형 상태를 유지하며, 진동을 줄이기 위해 밸런스 샤프트를 사용하는 경우가 많습니다.

1950 Lancia V6 엔진은 진동을 줄이기 위해 6-throw 크랭크 샤프트를 사용하는 데 선구적이었습니다.최신 설계에서는 크랭크 핀 사이에 '플라잉 암'이 있는 3중 크랭크축을 사용하여 120도의 균등한 점화 간격을 확보할 수 있습니다.그러면 크랭크축에 있는 한 쌍의 평형추를 사용하여 1차 힘을[5]: 16 거의 완벽하게 상쇄하고 2차 진동을 허용 수준으로 줄일 수 있습니다.[5]: 13–16 엔진 마운트는 이러한 나머지 진동을 흡수하도록 설계할 수 있습니다.[5]: 40–41

V-angle이 60도일 경우 V-angle이 더 큰 V6 엔진보다 전체적으로 엔진이 더 좁아집니다.이 각도는 종종 전체 엔진 크기가 정육면체 모양이 되어 [citation needed]엔진이 세로 또는 가로 방향으로 엔진실에 더 쉽게 장착될 수 있습니다.

90도

1996-2005 로버 KV6 90도 엔진[6]

많은 제조사들, 특히 미국 제조사들은 기존의 90도 V8 엔진을 기반으로 90도 V6 엔진을 만들었습니다.이러한 구성은 2개의 실린더를 제거하고 V8 엔진의 4회전 크랭크축을 3회전 크랭크축으로 교체함으로써 쉽게 설계할 수 있었습니다.이를 통해 설계 비용이 절감되었고, 새로운 V6가 V8 엔진과 구성 요소를 공유할 수 있게 되었으며, 때로는 제조업체가 동일한 생산 라인에서 V6 및 V8 엔진을 제작할 수 있게 되었습니다.

90도 설계의 단점은 60도 V6보다 더 진동하기 쉬운 넓은 엔진입니다.초기의 90도 V6 엔진(Buick Fireball V6 엔진 등)은 3개의 공유 크랭크핀이 V8 엔진에서 기원했기 때문에 서로 120도로 배열되어 있었습니다.이로 인해 실린더의 절반은 90도의 발화 간격을 사용하고 나머지 절반은 150도의 간격을 사용하는 등 발화 순서가 고르지 못했습니다.불규칙한 점화 간격으로 인해 엔진 속도가 낮으면 "불쾌한" 진동이 발생하여 엔진이 거칠게 작동했습니다.

일부 현대식 90도 V6 엔진은 피스톤 쌍 사이에서 30도씩 오프셋된 스플릿 크랭크핀을 사용하여 진동을 감소시켜 모든 실린더에 대해 120도의 균등한 점화 간격을 만듭니다.[4]예를 들어 1977년식 Buick 231 "짝수 화재" V6 엔진은 균등한 발사 순서를 달성함으로써 진동을 줄이기 위해 스플릿 핀 크랭크 샤프트가 장착된 Buick Fireball 엔진의 업그레이드 버전이었습니다.[5]: 16 [7]그러한 '분할' 크랭크핀은 직선형 크랭크핀보다 약하지만, 현대의 야금학 기술은 충분히 강한 크랭크 샤프트를 생산할 수 있습니다.

밸런스 샤프트 및/또는 크랭크 샤프트 평형추를 사용하여 90도 V6 엔진의 진동을 줄일 수 있습니다.[5]: 14–44

120도

얼핏 보기에는 120도가 V6 엔진에 최적의 V 각도인 것처럼 보일 수도 있습니다. 대체 뱅크의 피스톤 쌍이 3중 크랭크축에서 크랭크 핀을 공유할 수 있고 연소력은 실린더 뱅크 간 각도와 동일한 점화 간격으로 균형을 맞추기 때문입니다.120도 구성은 60도 또는 90도 구성과 달리 팔이 날리거나 크랭크 핀이 갈라지거나 7개의 메인 베어링이 균등하게 점화되지 않아도 됩니다.그러나 각 뱅크에서 홀수 개의 실린더로 인해 발생하는 1차 불균형은 여전히 120도 V6 엔진에 남아 있습니다.이는 V8 엔진의 각 뱅크에 있는 인라인 4 엔진에는 이러한 주요 불균형이 없기 때문에 일반적으로 사용되는 크로스플레인 크랭크축과 90도 V8 엔진의 완벽한 균형과는 다릅니다.

120도 설계의 경우 플랫 6 엔진보다 이 약간 좁을 뿐(V6 엔진의 밸런스 문제가 없음) 엔진의 폭도 큽니다.따라서 플랫식스 엔진은 다양한 자동차에 사용되고 있는 반면 120도 V6 엔진은 일부 트럭 및 경주용 자동차 엔진에 한정되어 사용되어 왔으며, 맥라렌 오토모티브의 M630 V6 엔진은 단일 밸런스 샤프트와 120도 뱅크 각도를 사용하여 모든 주요 커플을 제거합니다.또한 McLaren M630 엔진은 흔히 '핫 비' 구성으로 불리는 Vee 내부에 터보차저를 배치함으로써 넓은 각도를 활용합니다.Ferrari 296 GTB는 실린더 뱅크 사이의 비프각이 120도인 V6 터보를 자랑하는 최초의 페라리 로드카입니다.

기타각도

다른 각도의 V6 엔진은 가능하지만 매우 신중하게 설계되지 않으면 심각한 진동 문제를 겪을 수 있습니다.주목할 만한 V각은 다음과 같습니다.

  • 45도 — EMD 567EMD 645 기관차, 해상 및 정지 디젤 엔진.이 엔진들은 V8과 V16 엔진에 기반을 두었는데, V-angle도 45도의 V-angle을 사용했습니다.
  • 54도 — 1994-2004 General Motors 54도 자동차 엔진엔진의 폭을 줄이기 위해 평소보다 약간 작은 V-angle을 사용하여 소형 횡엔진 전륜구동 자동차에 사용할 수 있게 했습니다.
  • 65도 — 1956-1975 페라리 디노 자동차 엔진V-angle은 당시 일반적이었던 60도 각도에서 더 큰 카뷰레터를 사용할 수 있도록(경주 튜닝 시 잠재적으로 더 높은 출력을 위해) 증가되었습니다.60도 V6 엔진의 짝수 점화 간격을 달성하기 위해 실린더의 각 쌍 내에서 오프셋이 55도인 크랭크핀을 사용했습니다.2009년부터 현재까지 출시된 Nissan-Renault V9X 자동차 엔진은 실린더 뱅크 사이에 터보차저가 끼워지도록 65도 뱅크 각도를 사용했습니다.
  • 72도 — 메르세데스-벤츠 OM642 블루TEC 디젤 엔진.이 엔진은 크랭크 핀을 48도 오프셋하여 균일한 점화 간격을 달성합니다.
  • 75도 — 1992년 ~ 2004년 이스즈 로데오이스즈 트루퍼에 사용된 이스즈 V 엔진.이 엔진들은 SOHC 버전과 DOHC 버전으로 제작되었습니다.2016-2022 Honda NSX는 75도 V6 엔진을 사용합니다.
  • 80도 — 1988 Honda RA168-E 엔진맥라렌 MP4/4 포뮬러 원 레이싱 카에 사용됨.

자동차에 사용

1950-1970 Lancia V6 엔진
2002-2005 Alfa Romeo V6 엔진

1906년, 4개의 실린더 엔진과 V8 엔진이 존재한 지 몇 년 후, 최초로 알려진 V6 엔진이 만들어졌습니다.이 V6 엔진은 미국 Marmon Motor Car Company가 만든 단일 프로토타입 자동차 엔진이었습니다.[8]엔진이 생산에 도달하지 못했습니다.마찬가지로, 1918년 뷰익사에 의해 단일 원형 엔진이 생산되었습니다.[9]: 77–78

1910년 델라하예는 1911년 델라하예 타입 44의 자동차에 장착된 최초의 30° 3.2리터 V6를 생산했습니다.[10][11]

Lancia V6 엔진은 1950년식 Lancia Aurelia에서 소개되었습니다.Lancia는 약 30년 동안 V4 엔진을 생산해 왔으며, 주요 목표 중 하나는 V4 엔진과 비교하여 진동을 줄이는 것이었습니다.V6 엔진은 60도 V-angle과 6개의 크랭크핀을 사용하여 진동을 줄이기 위해 고르게 간격을 둔 발사 순서를 만들었습니다.[12][page needed]

다른 제조사들도 주목했고 곧 다른 V6 엔진들도 설계되었습니다.1959년 GMC V6 엔진은 픽업 트럭과 캐리올에 사용되는 60도 305쿠인(5L) 가솔린 엔진의 형태로 출시되었습니다.Buick V6 엔진은 1962년에 출시되었으며 90° 뱅크 각도를 공유하는 All-Alloy Buick 215 V8을 기반으로 했지만 Buick V8과는 달리 All-cast iron 구조를 사용했습니다.처음에는 엔진이 고르지 못했던 뷰익은 나중에 크랭크축을 "스플릿 핀" 구성으로 재설계하여 "짝수 점화" 버전을 만들었습니다.1990년에 3800 V6가 된 이후, 이 엔진은 GM의 중형 및 대형차 FWD의 주축이 된 신뢰할 수 있고 강력하며 연료 효율이 높은 작업마로 명성을 얻었습니다.그것은 2008년에 중단되었습니다.역사상 가장 많이 생산된 엔진 중 하나가 되며, 2천 5백만 대 이상이 제작되었으며, 워드가 선정한 20세기 최고의 엔진 10개 목록에 올랐습니다.

포드는 1965년에 독일 사업부의 쾰른 V6 엔진과 1966년에 포드 영국 사업부가 도입한 포드 에식스 V6 엔진을 사용하여 유럽의 도로 자동차 엔진을 선보였습니다. 두 엔진 모두 60도 V각을 사용했습니다.1967년형 디노 206 GT는 페라리 최초의 V6 로드카로 65도 V각을 가지고 있었습니다.

1979-2005 Alfa Romeo V6 엔진은 Alfa Romeo Alfa 6 고급 세단에 도입되었고 후에 많은 Alfa Romeo 모델에 사용되었습니다.이 엔진은 60도 V각, 올 알루미늄 구조, 실린더당 2개의 밸브를 사용했습니다.터보차지 버전은 1991년에 도입되었고 실린더당 4개의 밸브가 1997년에 도입되었습니다.또한 1970년에 시트로 ë SM 그랜드 투어러가 소개되었는데, 이는 마세라티가 만든 90도 V6로 구동되는 것입니다.쉐보레 90° V6 엔진은 1978년에 출시되어 36년간 생산되었습니다.

일본에서 처음으로 양산된 V6 엔진은 1983년부터 2004년까지 생산된 60도 설계의 닛산 VG 엔진이었습니다.1985년에 혼다 C 엔진이 출시되었고, 1986년에 미쓰비시 6G7 엔진과 마쓰다 J 엔진, 1988년에 도요타 VZ 엔진, 1992년에 이스즈 V 엔진이 출시되었습니다.현대차는 1995년 미쓰비시 계열사로부터 기술을 공유받은 한국 최초의 현대 시그마 엔진을 선보였습니다.

독일 자동차 제조업체들은 V6 엔진의 도입이 상대적으로 더뎠습니다. 엔지니어들이 인라인 6 엔진의 매끄러움이 부족하다고 생각했기 때문입니다.결국 독일 최초의 V6 엔진은 1990년대 아우디 100에서 출시된 2.8리터 90° V6와 1990년대 폭스바겐의 중형 및 스포츠카 라인업 전반에 걸쳐 선보인 협각 VR6입니다.1998년 메르세데스-벤츠는 첫 V6 엔진인 M112를 선보였고 BMW는 인라인 6 엔진을 계속 사용해왔습니다.메르세데스-벤츠는 2017년에 V6 엔진을 단종했고, 그 후 인라인-6 엔진을 만드는 것으로 돌아왔습니다.

독립적으로 설계된 최초의 영국 V6 엔진은 이전에 로버 800에 사용되었던 혼다 C 엔진을 대체한 로버 KV6 엔진이었습니다.재규어는 2011년까지 소형차에 포드 기반의 AJ-V6 엔진을 사용했지만, 90° AJ-V8 엔진의 V6 버전을 Land Rover와 공유하여 XE, XF, XJ, F-Type 및 F-Pace에 사용했습니다.Land Rover는 Range Rover, Range Rover Sport, Range Rover Velar 및 Discovery 4에 이 모델을 사용했습니다.

90° V6 엔진은 2020년에 단종되었고, 재규어 랜드로버는 JLR의 대형 자동차와 SUV를 위한 인라인-6 변형을 가진 새로운 인제니움 엔진으로 대체했습니다.

1990년대 중반까지 V6 레이아웃은 6기통 자동차 엔진의 가장 일반적인 구성이었으며 V6 엔진은 대부분의 6기통 엔진을 대체했습니다.오늘날, 터보 차저 4기통 엔진으로 자동차 산업 전반에서 점차 대체되고 있습니다. 터보 차저 4기통 엔진은 비슷한 동력을 생산할 수 있지만, 배기 가스를 더 깨끗하게 배출하고 연비를 더 좋게 하며, 생산 비용이 더 적게 듭니다.

모터 레이싱

메르세데스-벤츠 V6 DTM 엔진

Lancia Aurelia(V6 엔진이 장착된 최초의 시리즈 생산 자동차)는 자동차 경주에서도 성공적이었습니다.아우렐리아 B20 쿠페 중 4대는 1951년 밀 밀리아에 출품되었으며, 2위와 4위를 차지했습니다.[13][14]Lancia V6 엔진의 튜닝 버전은 Lancia D24에 사용된 169kW(230PS)입니다.D24는 스포츠카 경주에 출전했고 1953년 카레라 파나메리카나에서 후안 마누엘 판지오와 함께 우승했습니다.[15][16]

페라리 디노 엔진의 최초 버전은 1957년 시즌 포뮬러 투 레이싱에 사용된 1.5L (92쿠인) 레이싱 엔진이었습니다.65도의 V각과 이중 오버헤드 캠샤프트를 가지고 있었습니다.Dino V6는 1958년 페라리 246 포뮬러 원 레이싱 카에 사용된 2.4L(146쿠인) 버전을 포함하여 여러 가지 진화를 거쳤습니다.[17][18]몇 년 후, 1961-1964 Ferrari 156 Formula One 자동차는 V-angle 120도, 배기량 1.5L (92쿠인)의 새로운 V6 엔진을 사용했습니다.[19]이 엔진은 페라리 디노 엔진보다 짧고 가벼웠으며, 엔진의 간결함과 낮은 무게중심이 경주에서 장점이었습니다.1961년에서 1964년 사이에 많은 경주에서 우승했습니다.그러나 페라리의 설립자는 개인적으로 65도 레이아웃을 선호하는 120도 레이아웃을 싫어했고, 그 후 다른 엔진으로 대체되었습니다.[20]: 138–141 디노 엔진은 Lancia Stratos에도 사용되었는데, Lancia Stratos는 1974년, 1975년, 1976년 월드 랠리 챔피언십에서 우승한 매우 성공적인 랠리카였습니다.

알파 로미오 V6 엔진의 주목할 만한 레이싱 용도는 알파 로미오 155 V6 TI1993년 DTM 시즌을 위해 설계되었으며 11,900rpm에서 360kW(490PS)의 최고 출력을 내는 2.5L(150쿠인) 엔진을 장착했습니다.

Renault-Gordini CH1은 철 블록이 있는 90도 V6 엔진이었습니다.1973년 알파인-르노 A440 스포츠카 레이싱카에 도입되었습니다.이 엔진은 1974년 유럽 2L 프로토타입 챔피언십과 여러 유럽 포뮬러챔피언십에서 우승했습니다.Renault Alpine A442는 1978년에 24 Hours of Le Mans에서 우승한 터보차지 2.0 L (122 cuin) 버전을 사용했습니다.

1977년에 출시된 르노 RS01 포뮬러 원 차량에는 1.5L(92쿠인) 터보차지 버전의 르노 고르디니 CH1 엔진이 도입되었습니다.르노는 1977년과 1978년에 신뢰성 문제로 어려움을 겪었지만 1979년 시즌은 몇몇 경주에서 좋은 결과를 얻었습니다.1981년 페라리 126C 포뮬러 원 자동차는 터보 차저 V6 엔진을 사용했습니다.[21]페라리는 1982년과 1983년에 터보 차저 V6 엔진으로 포뮬러 컨스트럭터 챔피언십에서 우승했습니다.1987년 페라리 F1/87 경주용으로 90도 V각으로 바꾸기 전에 120도 V각을 사용했습니다.1982년에서 1988년 사이의 시대에 성공적인 터보차지 V6 포뮬러 원 자동차로는 맥라렌 MP4/2, 맥라렌 MP4/3, 맥라렌 MP4/4, 윌리엄스 FW10, 윌리엄스 FW11, 윌리엄스 FW12, 로터스 95T, 로터스 97T, 로터스 98T, 로터스 99T, 로터스 100T가 있습니다.

닛산 GTP ZX-터보와 닛산 NPT-90은 1985년부터 1994년까지 IMSA 스포츠카 프로토타입 부문에서 경쟁했으며, 닛산 VG30을 기반으로 터보차지 V6 엔진을 사용했습니다.ET 생산차 엔진.[22][23]닛산 300ZX는 1996~1997년 전일본 그랜드 투어링카 챔피언십(현재 '슈퍼 GT' 챔피언십)에 출전하기 위해 비슷한 엔진을 사용했습니다.[24][25]

오픈휠러 경주에서 V6 엔진으로 다운사이징하는 것이 일반화되었습니다.

해양 선박 및 철도 엔진에 사용

V6 엔진은 중대형 선외기 모터에서 인기 있는 발전소입니다.[citation needed]

생산에 도달한 최초의 V6 엔진은 1908년부터 1913년까지 독일의 Deutz Gasmotoren Fabrik에 의해 만들어졌습니다.이 V6 엔진은 가솔린 전기 철도 엔진의 발전기로 사용되었습니다.[26]

오토바이에 사용

라베다 V6는 1977년 밀라노 쇼에서 공개된 경주용 오토바이였습니다.[27]1978년 볼드 24시간 내구 레이스에 참가했지만, 약 8시간 후 기계적 문제로 은퇴했습니다.[28]

호렉스는 2012년부터 VR6 엔진을 탑재한 도로용 오토바이를 생산해 왔습니다.[29][30]

참고 항목

참고문헌

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