車やバイクのエンジンについて

Question

一昔前のレース車両などで、ものすごくピーキーなものがあったと思います。例えば、スズキのパイクスピークのV6エスクードとか(グランツーリスモで使ってみた感想ですが。)ああいうエンジンはピークパワーを引き出すためにああいう特性のエンジンになったと思うのですが、ピークパワーを引き出す=ピーキーなエンジンになるというのは、どういう原理なのでしょうか？
低速でのトルクを犠牲にするとなぜパワーバンド付近で強いトルクが出るのでしょうか？極端にショートストロークだという話なのですか？ああいうエンジンの特徴はなんなのでしょうか。

例として、バリバリ伝説で読んだのですが、グンのNSRを他のNSRよりも高回転型に改良したら、ピークパワーは上がったけど扱いにくくなった...みたいな(マンガの話なので現実的ではないのかもしれませんが)あれは、どのような改良を施したと予想出来ますか？

説明が下手ですみません。分かりにくかったら聞いてください。

Answer 1

ピークパワーを出すためにどうすればよいかってところからなんですが、基本的にどれだけ短時間でいっぱい燃料と空気をエンジンで燃やせるかにかかってます

例えばレース用のハイカムだと、吸気バルブと排気バルブが同時に開いてる時間（オーバーラップ）をノーマルよりかなり長くして排気の勢いでさらに多くの空気をエンジン内に引っ張ります。さらにカムの山も鋭くしてバルブの開く量自体も増やします。これで排気の勢いが強くなる高回転域で空気をいっぱい吸えるのでパワーも上がるんですが、そうなると排気の勢いの小さい低回転域はうまく空気が吸えず、パワーが出ないわけです

タービン大きくしたりするとさらに顕著ですね
タービンが排気ガスを圧縮し始めるのが5000回転くらいからの極端なモデルだと
ピークパワーはすごいですが、排気ガスの圧力の足りない5000回転以下は軽自動車以下の加速になり、回転も全然上がりません。

もちろんめちゃくちゃ増えた空気に合わせて噴射する燃料も増やす必要があるんですけど、この時ガソリン噴射するインジェクターが大容量すぎると
調整が難しいです。

消火栓でコーヒーカップに水を注ぐみたいなイメージですね。あまりにも噴射量が大きいものはちょっとだけ出すのは苦手です。

質問者からのお礼コメント

皆様、わかりやすい解説ありがとうございました。
個人的に、最も腑に落ちたものをベストアンサーにさせて頂きました。

Answer 2

空気には粘性があり勢いに引っ張られて一気に流れ込むような動きをします。
そして高出力なエンジンは基本吸気も排気も太いです。もちろんタービンも大きい。
タービンが大きいと言うことは過給できる回転数に上がるまで勢いのある大量の排気ガスを出さないといけないけど太いとその勢いが下がる。
そうなってくると踏んだ直後は過給圧が上がりにくくかったるいですが過給が始まれば排気ガスの勢いが一気に増して過給圧が一気に上がって出力が急上昇します。

現在の車はツインスクロール化(低回転は細い経路だけでタービンに排気ガスを当てて高回転は細い方と太い方両方でタービンに排気ガスを当てる機構)でブースト立ち上がが早くなり可変バルブタイミング機構等で常に最高の出力を発揮できるようになったのでピーキさはかなり減りました。

私のランエボだと昔の古いエボの時代は3000回転以下は物凄くかったるい感じでそこを越えたら急に加速力が上がる感じでしたが今のエボ10は1800回転もあればブースト1.3kを軽く越えれますしトルクも2300回転～5500回転位まで50kオーバーでほぼ全域トルクフルです。

Answer 3

カムの効果が大きいと思います
エンジンが低回転の時と高回転の時では空気の流れる速度に差ができますよね
そのためバルブの開く最適なタイミングが変わります
市販車だとそこまで極端なカムタイミングにしないし回転数によりタイミングを合わせる機能もついています
レース車両だと可変タイミングカムは禁止されている事が多いし
乗る人もそれなりの訓練をしている人なので極端にしてるんだと思います

Answer 4

基本的なところで最高出力は変わらないものとしますね。

同じパワーだとしても谷がデカくなるとそのあとにくるパワーバンドに入りピークに届くまでのパワーカーブは急な物になるので、その瞬間だけは緩やかなパワーカーブの運転しやすいエンジンより一瞬の間だけ早いことになります。
そしてそこだけを使うギヤやファイナルにセッティングすればとてつもなく扱いにくいが回転が「そこ」に固定されている間だけ速いマシンが出来上がります。

最高速は変わらないのでグンのNSRには適応されません。

ただ２サイクルはガソリンを気持ち薄くセッティングするとピークパワーが出やすかったので、ピークパワー重視にして鈴鹿でブローする車両が多かった時代は確かにありました。

実際SP250(チャンバー＆エアクリ無)でノーマルより薄い何て普通

Answer 5

三徳包丁ならいろんな調理に使いやすい。
柳葉や菜切だと一点特化なので、特定の食材・切り方にはめっぽう強いが、それ以外は苦手になる。

高回転域で最大効率になるよう、ボアストローク比も、バルブタイミングも、リフト量も、カムプロフィールも、吸排気のセッティングもある一点に特化すれば、それ以外の回転域で効率落ちます。
だいたいそんな感じ。