为什么发动机转速到达一定数值后功率会下降。？
这个问题，要从发动机的本质说起。发动机，说白了就是一个把燃料能量转化为机械能的装置。这个能量转化过程可不是简单的“转得越快，力气就越大”，而是涉及到一系列复杂的物理和化学反应。
你可以想象一下，发动机内部有活塞在上下运动，燃料（比如汽油或柴油）和空气混合后在气缸内燃烧，产生高温高压的气体，然后把活塞推下去，通过连杆和曲轴，就把这种直线运动变成了旋转运动。这个过程不断循环往复，就驱动了汽车前进。
那么，为什么转速一旦超过某个点，功率反而会掉下来呢？这背后有几个关键的原因，而且它们是相互关联的，共同作用的结果。
首先，我们得说说“进气效率”。发动机之所以能工作，是因为它要吸入空气和燃料的混合物。这个吸入过程并不是无限的，它受到很多因素的限制。
你可以想象一下，发动机就像一个呼吸机，在特定时间内吸入一定量的空气。转速越高，活塞运动的速度就越快，理论上来说，它吸入的空气量也会越多。但是，空气并不是随便就能被吸进去的。
进气管的限制： 进气歧管和气门的结构，就像一个有特定大小的吸管。空气需要流过这些管道才能进入气缸。当发动机转速过高时，空气流动的速度会非常快，这时候，进气歧管和气门的“通量”（就像吸管的粗细）就成了瓶颈。空气没办法像低转速时那样“顺畅地”被吸入，就像你用很小的吸管喝很稠的奶昔，总会感觉吸不快。进气岐管的设计频率和气门的开合时间，都有一个最佳的匹配范围。超过这个范围，进气效率就开始下降。
气门重叠的问题： 在一个四冲程发动机里，进气门和排气门是轮流开启和关闭的。在接近顶部死点的时候，有一个短暂的时期，进气门和排气门会同时打开一点点，这叫做“气门重叠”。在较低转速时，这有助于利用排气门的扫气效应，把燃烧后的废气吹出来，同时促进新鲜混合气进入。但当转速变得非常高时，排气门关闭得太快，而进气门又过早打开，之前燃烧产生的废气还没完全排出，一部分新鲜混合气就已经涌进来了，甚至一部分混合气可能还没燃烧完就直接从排气门“溜走”了。这叫做“负压回流”或者“窜气”，这样一来，真正参与燃烧的混合气就少了，效率自然就下来了。
接着，我们来看看“燃烧效率”。燃料和空气混合后要在极短的时间内燃烧，把能量释放出来。
燃烧时间不足： 当转速极高时，活塞运动的速度非常快，这意味着每个气缸完成一个燃烧循环的时间也大大缩短。虽然燃烧过程很快，但燃料要充分燃烧，需要一定的化学反应时间和空间。如果时间太短，燃料可能来不及完全燃烧，一部分能量就白白浪费掉了。你可以想象一下，你点着一根蜡烛，但你把它放到一个风箱里，然后拼命地吹风，蜡烛可能会灭，或者燃烧得不充分。
点火提前角的问题： 发动机的点火时间是经过精心计算的，需要在活塞到达顶部死点之前就点火，这样燃烧产生的压力才能在活塞下行时达到最大。随着转速的升高，需要更早点火才能保证最佳的燃烧压力点。但是，过早的点火（爆震）会损伤发动机，而点火系统本身也有一个极限，它在极高的转速下可能无法提供足够强劲和及时的火花来引燃混合气，导致燃烧不充分。
然后，还有“机械损耗”的问题。随着转速的提高，发动机内部的运动部件会以极高的速度运转。
摩擦力增加： 曲轴、连杆、活塞环、凸轮轴等等，这些部件都在相互摩擦。转速越高，摩擦产生的热量就越多，而且克服摩擦力所消耗的能量也越大。这些能量最终就转化为热能散失掉，没有转化为驱动力。你可以想象一下，你飞快地转动一个轮子，然后把它放到一个粗糙的表面上，轮子会很快停下来，因为它消耗了大量的能量来克服摩擦。
惯性损耗： 高速运转的部件，比如活塞、连杆，它们自身就有很大的质量，要让它们以如此快的速度加速和减速，需要消耗大量的能量。这些惯性力也会对发动机的运转产生阻碍作用。
最后，别忘了“泵气损耗”。发动机在吸气和排气这两个过程中，需要克服气缸内的压力差来完成。
进气和排气的阻力： 当转速很高时，进气和排气门要以极快的速度打开和关闭。空气和废气在通过气门和排气管道时会遇到更大的阻力。尤其是在排气阶段，为了把燃烧后的废气“挤出去”，发动机需要消耗更多的能量来克服这个阻力。这就像你用力挤牙膏，挤得越快，你需要用的力气就越大。
综合起来说，发动机功率曲线并不是一条简单的线性增长线。 它通常是先上升，达到一个峰值，然后开始下降。这个峰值转速点，是工程师们通过对进气系统、排气系统、气门正时、点火时间、燃烧室设计等一系列参数进行优化后得出的一个平衡点。
在低转速时，进气量和燃烧效率都比较低，所以功率不高。
随着转速升高，进气量和燃烧效率逐渐提高，功率也随之上升。
当转速达到某个临界点时，进气受限、燃烧时间不足、机械损耗增大等不利因素开始占据主导地位，使得功率上升的速度放缓，并最终开始下降。
所以，当你听到说“这台发动机在X转速时达到最大功率”时，这个X转速就代表了发动机在那个特定的转速下，能够最有效地把燃料的化学能转化为驱动力。超过这个点，虽然转得更快了，但“干活”的效率却不如之前那么高了。这就像一个跑者，一开始冲刺能跑得很快，但如果一直保持最高冲刺速度，身体很快就会吃不消，反而跑得没那么稳健了。
你可以想象一下，发动机内部有活塞在上下运动，燃料（比如汽油或柴油）和空气混合后在气缸内燃烧，产生高温高压的气体，然后把活塞推下去，通过连杆和曲轴，就把这种直线运动变成了旋转运动。这个过程不断循环往复，就驱动了汽车前进。
那么，为什么转速一旦超过某个点，功率反而会掉下来呢？这背后有几个关键的原因，而且它们是相互关联的，共同作用的结果。
首先，我们得说说“进气效率”。发动机之所以能工作，是因为它要吸入空气和燃料的混合物。这个吸入过程并不是无限的，它受到很多因素的限制。
你可以想象一下，发动机就像一个呼吸机，在特定时间内吸入一定量的空气。转速越高，活塞运动的速度就越快，理论上来说，它吸入的空气量也会越多。但是，空气并不是随便就能被吸进去的。
进气管的限制： 进气歧管和气门的结构，就像一个有特定大小的吸管。空气需要流过这些管道才能进入气缸。当发动机转速过高时，空气流动的速度会非常快，这时候，进气歧管和气门的“通量”（就像吸管的粗细）就成了瓶颈。空气没办法像低转速时那样“顺畅地”被吸入，就像你用很小的吸管喝很稠的奶昔，总会感觉吸不快。进气岐管的设计频率和气门的开合时间，都有一个最佳的匹配范围。超过这个范围，进气效率就开始下降。
气门重叠的问题： 在一个四冲程发动机里，进气门和排气门是轮流开启和关闭的。在接近顶部死点的时候，有一个短暂的时期，进气门和排气门会同时打开一点点，这叫做“气门重叠”。在较低转速时，这有助于利用排气门的扫气效应，把燃烧后的废气吹出来，同时促进新鲜混合气进入。但当转速变得非常高时，排气门关闭得太快，而进气门又过早打开，之前燃烧产生的废气还没完全排出，一部分新鲜混合气就已经涌进来了，甚至一部分混合气可能还没燃烧完就直接从排气门“溜走”了。这叫做“负压回流”或者“窜气”，这样一来，真正参与燃烧的混合气就少了，效率自然就下来了。
接着，我们来看看“燃烧效率”。燃料和空气混合后要在极短的时间内燃烧，把能量释放出来。
燃烧时间不足： 当转速极高时，活塞运动的速度非常快，这意味着每个气缸完成一个燃烧循环的时间也大大缩短。虽然燃烧过程很快，但燃料要充分燃烧，需要一定的化学反应时间和空间。如果时间太短，燃料可能来不及完全燃烧，一部分能量就白白浪费掉了。你可以想象一下，你点着一根蜡烛，但你把它放到一个风箱里，然后拼命地吹风，蜡烛可能会灭，或者燃烧得不充分。
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然后，还有“机械损耗”的问题。随着转速的提高，发动机内部的运动部件会以极高的速度运转。
摩擦力增加： 曲轴、连杆、活塞环、凸轮轴等等，这些部件都在相互摩擦。转速越高，摩擦产生的热量就越多，而且克服摩擦力所消耗的能量也越大。这些能量最终就转化为热能散失掉，没有转化为驱动力。你可以想象一下，你飞快地转动一个轮子，然后把它放到一个粗糙的表面上，轮子会很快停下来，因为它消耗了大量的能量来克服摩擦。
惯性损耗： 高速运转的部件，比如活塞、连杆，它们自身就有很大的质量，要让它们以如此快的速度加速和减速，需要消耗大量的能量。这些惯性力也会对发动机的运转产生阻碍作用。
最后，别忘了“泵气损耗”。发动机在吸气和排气这两个过程中，需要克服气缸内的压力差来完成。
进气和排气的阻力： 当转速很高时，进气和排气门要以极快的速度打开和关闭。空气和废气在通过气门和排气管道时会遇到更大的阻力。尤其是在排气阶段，为了把燃烧后的废气“挤出去”，发动机需要消耗更多的能量来克服这个阻力。这就像你用力挤牙膏，挤得越快，你需要用的力气就越大。
综合起来说，发动机功率曲线并不是一条简单的线性增长线。 它通常是先上升，达到一个峰值，然后开始下降。这个峰值转速点，是工程师们通过对进气系统、排气系统、气门正时、点火时间、燃烧室设计等一系列参数进行优化后得出的一个平衡点。
在低转速时，进气量和燃烧效率都比较低，所以功率不高。
随着转速升高，进气量和燃烧效率逐渐提高，功率也随之上升。
当转速达到某个临界点时，进气受限、燃烧时间不足、机械损耗增大等不利因素开始占据主导地位，使得功率上升的速度放缓，并最终开始下降。
所以，当你听到说“这台发动机在X转速时达到最大功率”时，这个X转速就代表了发动机在那个特定的转速下，能够最有效地把燃料的化学能转化为驱动力。超过这个点，虽然转得更快了，但“干活”的效率却不如之前那么高了。这就像一个跑者，一开始冲刺能跑得很快，但如果一直保持最高冲刺速度，身体很快就会吃不消，反而跑得没那么稳健了。
网友意见
自然进气的发动机一般是因为充气效率在某个转速后会下降，一旦下降幅度过大超过转速提升的幅度就会造成功率下降。
强迫进气发动机实际上通常不会因为充气效率的问题造成功率随转速下降，一般都是为了防止缸内温度过高才限制功率。当然理论上强迫进气发动机不考虑材料及温度问题也是不能无限制提升功率的，因为强迫进气装置本身是会消耗功率的，一旦用于进气的功率过大也会完成发动机功率无法提升，就是说即使是理论上强迫进气发动机也会在某个转速后功率下降。
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