エンジンはトルク×回転数なので、エンジンの性能曲線？が山形なのは一定

エンジンはトルク×回転数なので、エンジンの性能曲線？が山形なのは一定の回転数以上ではトルクが下がっているということなのでしょうが、なぜ一定の回転数以上になるとトルクが落ちるのですか？
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2024-11-27 20:12 upload

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燃料が爆発してピストンを押して回転力を得ているのですが
エンジン回転数が早すぎると爆発の膨張スピードが追い付かなくなって
回転数が上がるにつれてピストンを押す力が少なくなっていくからです。
たとえると、相手のほっぺたをビンタするとしましょう。
相手の顔が止まっていればビンタする手の早さがビンタのパワーとなって
相手に衝撃を与えられえます。
しかし相手がビンタする方向に同時に首を振って
ビンタの手のスピードに近づくと、ビンタのパワーが少なくなって
ビンタされても痛くないです。
もっと言うと、ビンタのテノスピードを超える早さで首を振れば
ビンタのパワーはゼロになります。
エンジン内部ではこれが起こっているのです。

答えは簡単
上がりカーブは排気の吸引でピークまで上がります
低排気量は出口口径細くするほど吸引力増すから
吸引力が働かない量になると
ピストンが無理に押し出すから
押し出した分減るってこと
トヨタのGRカローラ新型が３本マフラーだから
高回転用の排気を持ってるって事です
だから多くなって減るのは当然のことです
カローラ高回転時のパワー目的です
出だしはトルク重視の加速、高速時はパワーで
（トルクは必要ない）稼ぐ目的ですね
https://toyota.jp/pages/contents/request/webcatalog/grcorolla/grcorolla_special_202212.pdf

吸排気の流れが極端に悪くなってしまうから。なのでレース用の場合は吸排気の通路を大きく曲がりを少なくして高回転領域のトルクアップを狙っている。
ところがこのようにすると中速以下では流速が下がりすぎてこれまたトルクや効率が悪化してしまう。吸排気はある程度の流速を維持しないと効率が極端にわるくなる。なので高回転域のトルクはあきらめて実用領域でもっとも効率が良いところに設計している。ブイテックなどはバルブの動作を可変にして基本は高回転領域の設定にしておいて中速以下ではバルブで絞って効率の落ち込みを少なくしようとしているがこれは構造が複雑化して原価が高くなってしまうという致命的欠点もある。いいとこどりというのは難しいのだった。

回転数が高くなると、エンジン内の動作抵抗が増えて、エネルギー損失が大きくなるからです。
エンジンの仕様によって、エネルギー損失が大きくなる回転数が異なり、あまり高くない回転数からトルクの落ち込みが激しいものや、非常に高い回転数まで高いトルクを維持するものもあり、仕組みによっていろいろです。
高い回転数までトルクを維持するには、ピストンストロークを短くしたり、給排気を自動で可変するなど、エンジンの仕様によりあらゆる工夫がされています。
エンジン（内燃機関）に限らず、蒸気機関、電気モーター、ヘリコプターに使われるようなジェットエンジンでも、それらの仕様により効率の良い回転数の範囲があります。
そのためどんな原動機でも、トルク曲線が真横（平ら）になることはありません。
車種によっては、トルク曲線が一定の範囲で真横に一直線になっていますが、これは変速機の保護などを目的に、コンピューターでピークカットしているためで、ピークカットしないときの物理的なトルクは必ず曲線になります。

文字が潰れていてよく見えませんが、おそらくそのグラフの緑色の線がトルクカーブです。
見れば分かる通り、トルクも一定ではなく山形になりますので、その結果出力は赤線のようになるということですね。
なぜかと言えば、バルブタイミングや点火時期等々のセッティングやエキマニ形状などのエンジン・周辺パーツの設計で、そのエンジンが最も効率よく運転できる回転数というのが決まってくるからです。
最近のエンジンは、可変バルブ機構や点火時期のECU制御等で比較的トルクの山がなだらかになるようにしていますが、それでも限界はありますからね。