ガソリンエンジンは低速ではなぜトルクが小さいのでしょうか。一回転当たりの爆発力は低回転でも高回転でも

Question

ガソリンエンジンは低速ではなぜトルクが小さいのでしょうか。一回転当たりの爆発力は低回転でも高回転でも同じように思いますが。

joshua01 · Accepted Answer

こんにちは。次のような回答ではいかがでしょうか。
ポイントは、「結局は、遅く回すとノッキング・・・」

エンジンの特性についてその原理をちょっと突き詰めていくと説明が意外に難しいところですね。
　この中で、「トルクと言うのは結局は1回の爆発（膨張）の力なので、回転数が下がっても下がるはずはないのでは・・・」との疑問は当然かと思います。

実際のところ、現在のトルクの測定において「ダイナモメータ」による方法の場合、「エンジンの持つ慣性力」や「回転数が早いと一定時間にたくさん爆発」するという純粋なトルクの問題ではないはずの影響が出てしまうようですが、だからこそこのような議論は有意義かもしれませんね。

昔のエンジンでは低速でのトルクは明確に低下していましたが、その原因は何といっても「キャブレターでの空気流速」。
空気の流れの吸出し効果で燃料を吸出し（吹き出し）ていたので、低速回転にするとスロットルを全開にしても吸入空気量が低下してしまうのは当然として、空気流速低下によりそれ以上に燃料噴射量が減少してしまいました。（希薄混合気）
このために太さの違う吸入管を組み合わて開閉したり涙ぐましい努力をしていましたが、燃料噴射の時代にはこれが解決。
いくらでも燃料を注入できるので2000rpmを切るまでほとんど均一のトルクを実現していますね。

　他方、こんどはノッキングが問題かと。
　混合気は圧縮するとそれだけで自己着火してしまう問題があり、上死点のあまりに前で着火するのは困りもの。
　高速回転では混合気量そのものが少ない（充填効率が低い。だから実効的な圧縮比が小さい）上、自己着火には一定の時間がかかるので、プラグ点火前に着火しないのですが、たっぷりとした混合気をゆっくり圧縮すると上死点前に自己着火してしまう
ので、空気量を減らすか燃料を減らす必要があります。
空気量は「低速でアクセルを踏みすぎない」ことになりますが、燃料側は自動制御で減らすことになっているでしょう。

さてさて、いかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

yhr2 · Answer

＞一回転当たりの爆発力は低回転でも高回転でも同じように思いますが。

それが正しければ、あとは「単位時間の爆発回数」が「仕事の大きさ」つまりエネルギーの量になる。

Atakumi · Answer

根本が違っている、一回転の爆発力が低速も高速も同じではない。

ガソリンの混合比が違うから爆発力が違う、高速回転は爆発力が大きいから、ピストンを押し下げるスピードを上げるから、回転数を上げることができるから、高出力を出すことができる。

モンスターロシモフ · Answer

低回転の事ですかね？
内燃機関であるエンジンは吸入圧縮爆発排気する事によって力を出しています。このサイクルが一番効率的に行われる回転数がある程度高い回転数のため、それよりも低い回転数では効率が悪くてあまり力が出せないんじゃないのかなと思います。
カタログ等に記載されているエンジンの最大トルク発生回転数なんて言葉があるくらいだから一番力が出る回転数がある事が分かると思います。それよりも低い回転数では力が弱いのかな？と思います。
今は殆ど無いけど昔あった２サイクルエンジンはこの傾向がとても強かったです。

電気で走る自動車に乗った事ありますがモーターの回転し始めるところからグイグイと力が出てきてとても感動した事あります。吸入圧縮爆発排気で力が出るエンジンとは丸っきり別物でとてもレスポンスが良かったです。

しかしながら昔ながらの味のある生き物のようなエンジンの乗り物も個人的には出来れば長く乗り続けたいと思っています。

長くなりましたが参考になれば幸いです。

sagida · Answer

爆発の数が少ないからでは？

sandaba · Answer

あくまで素人考えですが。

爆発した瞬間の力は同じでも、それ以外の時間は惰性（慣性）だけで回っているわけですから。爆発間隔が長い場合、大きな負荷がかかっているとエンジンは次の爆発に辿り着く前に止まってしまうはずです。

ガソリンエンジンは低速ではなぜトルクが小さいのでしょうか。一回転当たりの爆発力は低回転でも高回転でも

こんにちは。

＞一回転当たりの爆発力は低回転でも高回転でも同じように思いますが。

根本が違っている、一回転の爆発力が低速も高速も同じではない。

低回転の事ですかね？

爆発の数が少ないからでは？

あくまで素人考えですが。

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