体積効率とトルク

ノーマルの吸気ダクトに、通路断面積を変化させることのできる部品を取り付けてDynapackで測定したところ、b,c,dのようなグラフがでました。
b,c,dは回転数の上昇に合わせ断面積の大きさを大きくするのですが、それぞれに大きくする速さを変えてみました。
aは部品のない吸気ダクトで測定。
アクセルの開度はどれも同じ開度（６０％位）となるようにストッパーを入れました。

3000回転までは、ノーマルの吸気通路の断面積を、部品により小さく絞る方がトルクのピックアップは良くなるという結果となります。
3000回転から上では同じ大きさの吸気ダクトに部品を取り付けているため、吸気の流量の違いが最大トルクに表れています。

　NAエンジンの性能曲線では、トルクは山なりの曲線となっています。
これは回転数が低くても、高くてもトルクは低下し、その原因がそれぞれで違います。
一般的に低回転でトルクを高めるには、吸気通路を細く、長く造る必要がありますが、回転を上げていくとやがて吸気の流量が不足してトルクが低下します。
また、
高回転でトルクを高めるには、吸気の流量を十分に確保するためには太く、短い吸気通路が必要となります。
通常の吸気通路は太さ、長さが固定されていて、低回転と高回転のどちらも妥協できる範囲内で造られています。

低回転と高回転を良くするためには、吸気通路の断面積の大きさを任意に可変させる必要があります。

低回転では一旦シリンダー内へ吸入された吸気が、吸気バルブの遅閉じの影響でシリンダーから押し出される吹き返しが発生し、体積効率が低下することにより、発生できるトルクが低下します。
高回転では、普通の吸気通路では最高回転数より低い回転数で吸気流量が不足し体積効率が低下するため、やはりトルクは低下します。
ただし、高回転ではこれ以外に吸気バルブが開いた時の隙間の大きさによる体積効率の低下があります。
市街地のストップアンドゴーでは、体積効率の悪い低回転を多用するため燃費が悪くなります。

吸気通路の長さを可変とするのは大変ですが、吸気通路の断面積を可変とするスロットルバルブを一つ追加する要領で簡単にできます。

吸気通路の途中で吸気通路の断面積を、回転数の変化に合わせて変化させることで低回転の吹き返しと、高回転の吸気流量不足による体積効率の低下によるトルクの低下を同時に改善させる事ができます。