エンジンの回転数が上がると、なぜ出力がピークになり、その後低下するのですか？

私は最近、自分の車（2000 Opel Agila 1.2）のパワーバンドを調べています。これは、私には生命がないので、ギアやものを変更するのが最善のときだと考えたいからです。

これは、エクセルで作成した、パワーとトルクを比較した近似グラフです。

約5500 RPM後に電力が低下するのはなぜですか？

4000 RPM後にトルクが低下するのはなぜですか？

スピードが速いほどパワーが上がるといつも思っていたので、どちらもこれらのポイントを超えて増加し続けないのですか？

注：エンジンは自然に吸気されます...

エンジンは、3500RPMから5000RPMの間で最も効率的な方法で設計されています。つまり、バルブタイミングとカムシャフトのプロファイルは、エンジンがこれらの速度の間で最も「呼吸」するような方法で作成されたことを意味します。そのため、その地域で最大のトルクを持っています。もう1つは、RPMが増加するにつれて、最適な量の空気と燃料をシリンダーに入れ、最適な速度で燃焼させることがますます難しくなることです。エンジンの回転が速いほど、吸い込み、圧縮、燃焼、吹き出しにかかる時間が短くなります。これは点火タイミングに影響します。つまり、燃焼プロセスを必要以上に早く開始して、排気バルブが開く直前に炎が消滅するようにします。

現在、出力は本質的にTorque X RPMにすぎないため、出力を取得するためにエンジン速度にトルクを掛けて出力曲線がどのように見えるかを理解するだけです。

エンジンがその調整範囲を超えて効率的でないのには、さまざまな理由があります。

• 熱力学の法則、私は科学的な詳細を知りたくありませんが、それは単に周囲温度とシリンダー圧力がより大きな影響を及ぼし始める特定のポイントを超えて熱を効率的に伝達してエネルギーに変換できないことを意味します。
• シリンダーの形状：すべてのシリンダーは同様のパラメーターで構築されていません。一部のエンジンはピストンの動きを速くし、基本的に完全なオットーサイクル（吸気、圧縮、燃焼、排気）を実行する時間が短いため、オートバイのエンジンが激しく回転します。トルクは比較的少ないです。
• 摩擦：高いRPMのために一定の時間が経過すると、エンジントルクに多くの摩擦が発生します。これは基本的に、たとえば、摩擦が増加するとトルクが減少するときに、ホイールを回転させるのに必要な力の量です。

短くして、カートを静止状態から押して、脚の動きがRPMであると想像してください。通常、カートをラインから外すには、脚があまり速く動いていないときに最大のエネルギーが必要になります。一定の速度で足が速く動きますが、カートを押して惰性に保つためのエネルギーはそれほど必要ありません。そのため、グラフにプロットしているのは、エンジンのトルク曲線に似ています。

エンジンが調整/設計されているため、エンジンはこれらのrpmでトルクとパワーを失います。これを変更するには多くの要因があります。（一部）の要因は、空気の流れ、燃料の取り込み、空気と燃料の混合、カムシャフト、バルブスプリングなどです。そのため、エンジンがそのパワー/トルクを失い始めると、言及されている要因がエンジンのパワーとトルクに大きな役割を果たします。たとえば、ls3は4400 rpmまでのトルクを継続し、キャメッドおよびバルブスプリングのアップグレードは、たとえば5900 rpmまでのトルクを支援します。

さて、すべての車は最大出力を持っています。ある時点の後、エンジンはそれ以上の力を生み出しません。エンジンのRPM出力範囲は、自然に吸引されるか、スーパー/ターボチャージされるかなど、エンジンのパワーによって決まります。

また、車の5500 RPMポイントを過ぎると、回転カウンターの「赤い」セクションに到達する可能性が高くなります。この時点以降の追加の回転数は、RPMの潜在的なスパイクを説明するためにおそらく存在するだけです。

エンジンのトルクは、エンジンがあなたの車を加速するのに必要な力をどれだけ速く生成できるかを決定します。容量が1.2の場合、エンジンは非常に大きなトルクを生成するだけで、特定のポイントの後、車が加速できる速度は、あなたが速く行けなくなるまで減少します。

私の粗末な説明でごめんなさい、私がそれを説明できる最良の方法です。

エンジンはより高い回転数に関連するより高い摩擦により、ピストンとクランクを高い回転数に保つためにより多くのパワーを消費し始めます。