最新のターボチャージャー付きガソリンエンジンのトルク曲線

現代のターボチャージャー付きガソリンエンジンは、どのようにして、幅広いrpm範囲でこのような一定のトルクのプラトーになるのでしょうか。トルクとパワーの数学的関係はまだここにありますか？これは、トルクと出力が徐々に増加する通常の吸気エンジンとはまったく異なります。

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生成されるエンジントルクは、吸入された空気の量とシリンダー内で燃焼された空燃比の関数であり、圧縮比、ボア/ストローク、クランクシャフト設計、吸気長、カムプロファイルなどの「静的」変数と組み合わされます。 、吸気および排気のサイジングなど

エンジンが構築されて組み立てられると、他のすべてのパラメーターが静的（不変）になり、ECUが混合気に追加される燃料の量（空燃比）を制御するため、ガソリンエンジンでは、そのエンジンで生成されるトルクがほぼ完全に空気の流れの関数です。シリンダー内の空気が多い=トルクが大きく、シリンダー内の空気が少ない=トルクが小さい（ここでは、体積ではなく、質量について）。

自然の願望（非可変）

このため、自然吸気の非可変カム非可変吸気内燃エンジンでは、カムプロファイルと吸気長（こぶのこぶ）に基づいて、フローがピークとなるRPMが1つ（そして1つだけ）になります。グラフ）。さまざまなカム、ヘッド、バルブサイズでこのピークが発生する場所を調整できますが、1つしかありません。（注：これには、可変吸気長と可変カムシステムは含まれません。以下を参照してください）

自然吸引（可変カムおよび/または吸気）

可変カムプロファイルでは、2つ以上のピーク（または理論的には連続的に可変のセットアップ）が存在する可能性があり、それぞれの個別のカムプロファイルまたは吸気長でピークフロー（シリンダー内の最大質量チャージ）が発生します。これにより、リフト、期間、または両方のバルブが変化する可能性があります。この例は、HondaのVTEC、ToyotaのVVT-iで、一般にVariable Valve Timingとして知られています。

グラフ（サブピーク）に沿ってさらに（通常は小さくなります）極大値を得るには、カムプロファイルに加えて、またはカムプロファイルの代わりに、吸気長を変更することもできます。この例は、マツダのVRIS、VR6上のVWの可変吸気マニホールド、ヤマハのYCC-Iです。

強制導入（規制）

では、強制導入について考えてみましょう。有能なコンプレッサー（スーパーチャージャーまたはターボチャージャーのいずれか）を使用すると、RPM範囲で可変質量チャージが可能になります。多くの理由により、バイパス/ブローオフバルブ、ウェイストゲート、クラッチ、および同様のデバイスは、通常、圧力（21 psiなど）に基づいて、量を既知の値に制限します。この圧力で、一定の温度（実際には不可能）を想定できる場合、十分なブーストのもとでシリンダーに入る理論的に一定の空気の質量が得られます。一定の質量の空気と、対応する量の燃料を噴射するECUにより、エンジンは一定量のトルクを生成します。

各爆発イベントでは、設定された量の空気質量と燃料の膨張圧力が発生し、21psiの空気が一定の方法で加圧された吸気口に強制的に送られるため、トルク線は平坦になります（自然な吸引の可変吸引とは異なります）。これは、コンプレッサーが規制された量よりも高い圧力を生成することができない場合に「フラット」に失敗します。これは、コンプレッサーが十分に速く回転していない場合（RPMが低すぎる場合）と、エンジンの空気の流量が多い場合に発生します。 RPMで必要な値は、コンプレッサーが提供できる値よりも大きい（RPMが高すぎる）。

強制誘導（規制されていない）

理論的には、エンジンコンポーネントが過剰に構築されており、そうでない場合に必要なトルクよりも多くのトルクを処理できる場合は、ウェイストゲート/クラッチシステムを削除し、ピーク圧力を緩和することで、コンプレッサーのフロー特性がピークを定義できるようにします。コンプレッサーが効率を超えて空気チャージを加熱（そして膨張）し、プリデトネーションを引き起こしたり、コンポーネントの故障を引き起こしたり、高圧でも有効な空気質量を減少させたりするまで、コンプレッサーが生成する可能性があります、またはそれらのいくつかの組み合わせ。

強制導入-理論と実践

また、完全にフラット/スムーズなラインを備えた「理論的な」ダイノチャートと、実際の「真の」ダイノチャートには大きな違いがあることにも注意してください。設定圧力（上記の例では21 psi、下のグラフでは7.5 psi）で完全に調整された強制吸気システムを使用しても、さまざまなRPMでの吸気およびカムシステムの温度および流量特性により、わずかな変動があります。これは、「平坦な」領域で傾斜と小さな山/谷につながる可能性があります。

なぜフラットトルク？

理論的には、自然に吸気されるエンジンに人工的な変数制限を導入して同じ結果を生成することは可能ですが、それは無駄です。あるいは、完全な連続可変カムと吸気システムを設計できれば、おそらくそのシステムは（理論的には）一定の空気質量になり、したがって平坦な曲線になる可能性があります。

圧力調整が強制誘導で行われる理由は、通常、設計上の制約、たとえば、燃料インジェクターのサイズ設定からピストンやロッドの冶金、それに対応するヒットなど、短いトルクスパイクを処理するためのコンポーネントのオーバービルドの価格と関係があります。それは非常に小さな利益のために信頼性に取り入れられます。

馬力=（トルク* RPM）/ 5252常に。

通常、エンジンは空気と燃料を吸い込む必要があるため、特定の範囲で最適な量のみを吸い込むことができます。ターボを使用すると、空気を強制的に投入するため、エンジンはより広い範囲でより多くのトルクを発生させることができます。メーカーが設定したい最大トルクがある場合（トランスミッション/ドライブトレインのトルク制限用）、ブースト制限を設定して、平坦なトルク線を設定できます。シェルビーはこれをGLHSで行い、2000 RPMの範囲で最大トルクを作りました。

これは現実的なフラットトルクのグラフではありません。現実の世界では、次のようになります。

ただし、RPMバンドの任意のポイントで計算を適用すると、馬力vトルクが正しいことがわかります。