這個看似簡單的問題是知乎上含金量很高的問題之一。
提問者本身可能並沒有意識到， 你問題的有含金量有多高， 因為如果想全面透徹的回答這個看似非常簡單的問題， 需要對發動機的工作原理和各子系統內在關係， 有著全面深入的認知。
下面從兩個角度來回答這個問題：
I. 普通受眾的角度
II. 汽車愛好者和工程師的角度
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I. 普通受眾的角度
鑒於現在知乎的受眾面很廣， 這裡先提供一個對於多數受眾概括一些的答案。 發動機最大扭矩只爆發在一個特定轉速， 是因為這是影響發動機扭矩輸出的各個因素（隨著轉速變化）相互作用的淨結果，
這段話我喜歡用人一生的體力/精力（最大扭矩）隨著年齡（轉速）的變化來作類比。 顯然， 你在青壯年的時候體力精力會最好， 比如二三十歲的時候， 然後在其中的一年達到巔峰， 這一具體年齡對於不同的人也不一樣， 你的峰值可能是25歲， 其他人可能就是27歲。 就像不同的發動機， 不一樣的基礎設計（同為自然吸氣）， 就會對應不同的最大扭矩爆發的轉速， 但是基本都在中間轉速（3000-4000rpm）。 而過於年輕（轉速過低）， 比如小於18歲（低於2500rpm）， 或者年齡過大（轉速過高）， 比如超過50歲（高於5000rpm）， 體力/精力（動力輸出）都會降低。
然後增壓發動機扭矩是一個平臺是因為這時候還多了一個可以人為控制的因素， 渦輪增壓器泄壓閥， 可以通過開啟的程度來決定發動機上游（進氣）的壓強（打開壓強降低，
我相信對於多數人通過上面的例子應該都大概能夠明白這個意思。 下面我會比較系統的展開具體每個影響因素。 這裡我會假設你有基本的發動機工作原理， 熱力學常識， 以及邏輯推理能力， 同時對瞭解發動機原理有一定的興趣，
下面我會從以下幾點， 說明為什麼發動機最大扭矩會在一個固定轉速或者轉速區間。 這裡面的第1部分是最核心的， 是理解發動機的關鍵， 理解了這部分， 對於提問者問題的答案就自然得出了。
0. 若干用到的縮寫 1. 決定發動機最大扭矩的因素 2. 傳統自然進氣發動機的最大扭矩在一個特定轉速. 3. 裝配了可變氣門正時升成， 還有可變進氣歧管的發動機有更寬廣的扭矩輸出範圍。 4. 近些年燃油直噴， 小型化渦輪增壓的發動機。 0. 若干用到的縮寫
PFI/MPI, Port Fuel Injection/Multipoint Fuel Injection即缸外噴/多點電噴， 指非直噴發動機。
W.O.T, Wide Open Throttle, 指發動機節氣門全面開啟，
Volumetric Efficiency,進氣/充氣效率。
1. 決定發動機最大扭矩的因素
本質上， 發動機能夠輸出多少扭矩， 只取決於發動機在這一個迴圈中燃燒了多少燃料（汽油）以及這些燃料轉化成機械工（動力）的轉化率， 也就是發動機效率是多少。 兩者相承再加以適當的單位轉換， 得出的就是扭矩。 所以我們需要深究兩點， 發動機在一個迴圈中能噴多少油， 以及發動機能量轉化效率受什麼影響？（在全油門情況下， 轉速從低到高變化的時候） 1.1如果進一步對這兩點進行展開， 先說說一個迴圈裡能噴多少油。
顯然， 為了輸出最大扭矩， 答案自然是能噴多少噴多少。 那麼能噴多少的限制是什麼呢？因為燃料燃燒需要結合空氣中的氧氣， 並且大氣中氧氣的含量確定，所以這個限制就是進氣量（空氣）。所以這裡我們需要再分兩步，先看發動機能吸多少空氣，再看能往（單位空氣）裡噴多少油，兩者相乘就能得出（每個轉速下的）最大噴油量。
1.1.1 能進多少氣？
那麼好了，我們先來看看進氣量取決於什麼呢？由於我們在討論最大扭矩輸出，我們只考慮節氣門全開情況（全油門兒），這時候理論上進氣量只取決於發動機的大小。由於發動機的排量是不會變的，所以在理想情況下（理想流體，沒有摩擦損失），不管在什麼轉速下，（每個迴圈）最大的進氣量都是一樣的（但是空氣流量不一樣），這個進氣量就是與發動機排量體積等價的進氣岐管中空氣的量（由於W.O.T所以進氣岐管空氣狀態又等於大氣環境空氣狀態）。但是現實顯然是非理想的，所以在任何轉速下，空氣流動都會產生摩擦導致不同程度的壓強損失（空氣密度降低），同時現實中各個汽缸工作也會相互干擾（主要是排氣歧管連通，使得各氣缸排氣環節相互干擾，從而影響進氣量），其次還有過高或者過低轉速下如果都使用同一個氣門正時和升程還有進氣岐管長度也會導致進氣量的損失（進氣時機/方式不是最優化導致總量的錯失，見下）。為了綜合表達發動機進氣相比較於理想情況下完成了多少（用百分比），工程師引入了volumetric efficiency進氣效率這個概念。volumetric efficiency就是一個迴圈（進氣壓縮做工排氣）吸入發動機氣缸的有效空氣品質（實際），和同樣體積（發動機排量）的空氣在進氣岐管裡品質（理想）的比值，越高表徵發動機進氣性能越好，能夠達到的潛在最大扭矩輸出越大。基於上面所提到的三處（主要的）非理想原因，進氣效率（也就是進氣量）在所有傳統自然吸氣發動機上基本都呈現為一個隨轉速變化的抛物線（成為抛物線形狀最主要的原因是進排氣氣門正時和升程條件非最優，其他兩個因素讓抛物線整體下降），這個函數取決於發動機進排氣系統的設計特性還有製造工藝等。一般這個抛物線的峰值在80%-95%之間（通常對應的轉速就是最大扭矩轉速左右），高性能或者跑車超跑包括賽車發動機的峰值能夠達到100%或者更多，比如105％-115％，在過高或者高低轉速會回落到60-70%。顯然，如果發動機的配氣機構特性可以變化或者提升，這個抛物線自然可以更高（整體或者局部）。
這裡舉幾個可變的例子，分別對應以上的理論部分。
在任何轉速下，為了減小進排氣的壓強損失，可以使得進排氣系統的空氣氣道更加的順滑。比如和普通進排氣岐管相比，高性能發動機的進排氣岐管就是經過內部面拋光和打磨的，目的就是為了減小流體和進排氣岐管的粗糙表面接觸而產生的壓強損失。但是這樣做的缺點就是成本高，所以民用車的進排氣岐管就都粗糙一些（比如鑄造）。類似的，進排氣岐管的長度也很重要，一般來講，等長岐管能夠把每個氣缸的週期性工作的影響降到最低（各氣缸排氣影響儘量隔絕）。高性能的發動機都是用這個設計，就是因為這樣能減小每缸排氣背壓，從而降低residual gas燃燒室殘留氣體從而減小對進氣的阻礙（因為排氣高溫高壓），進而提升進氣效率。拋光進排氣系統和等長排氣歧管儘管是從不同的角度（進氣/排氣）來優化，但目的是一樣的，都是提升全油門兒進氣量，並且是在全轉速領域都有作用。以上兩者是比較常見的例子，顯然類似的發動機基礎設計（進排氣道角度，進排氣門形狀設計，燃燒室及活塞形狀）都會有類似性質的影響。下面兩張圖分別是經過打磨拋光的進氣歧管內部，和安裝了等長排氣歧管的法拉利F129發動機（銀色的排氣部分）
可變氣門正時，升程，還有可變進氣岐管，也是為了相同的目的（提升最大進氣量），但是只在特定的轉速區域（過高或者過低）有比較明顯的作用（假設基礎的氣門正時，升程還有歧管長度是針對中間轉速進行優化的，而實際發動機也確實（或者說不得不）是這樣）。
具體舉例，就正時而言，因為實際空氣（由於流體不理想的原因），會在發動機進氣（排氣以及氣門重疊的正時就不做舉例了）時呈現出以下特點，對於固定的進氣閥門兒關閉正時，在低轉速的時候，空氣會在進入氣缸之後有回流到進氣岐管的趨勢，在高轉速的時候，有進氣不能夠完全進入氣缸的趨勢（這就是固定進排氣閥門正時發動機進氣效率（一定程度上也就是扭矩輸出，見下）在過高過低轉速降低的本質原因），所以可變正時在低速早關進氣閥門，在高速晚管進氣閥門，能夠提升對應轉速的進氣量，從而擴大高進氣量值的範圍（當然，速度太過高或者太過低進氣效率還是會下來）。舉一些具體車型的例子，比如豐田的VVT-i，寶馬的Double-VANOS，包括其他的一些品牌的裝置，都是對正時進行調節，同時目前一般是進排氣兩側都裝備，並且連續可變，也有一些簡單或者低成本的版本是只有進氣端（因為效果最明顯）。對於可變氣門升程來說，這個比較好理解，高轉速肯定需要提升升程，增加空氣進入發動機氣缸的通路，讓發動機呼吸更順暢。目前受限於成本，多數情況都是進氣側安裝可變進氣升程裝置。本田的i-VTEC，寶馬的Valvetronic，賓士的Camtronic，奧迪的AVS（也就是保時捷和大眾用的），英菲尼迪的VVEL都是這類。這裡插一句，所有這些可變正時和升程系統的目的都是一樣的（增加進氣效率），區別只不過是實現方法和對應的效果，這裡主要指的就是可變的範圍，回應的時間還有成本/可靠性等等。個人比較喜歡的是寶馬的系統，因為普及的比較早，同時都是連續可變，範圍也很廣，就是實際中小毛病多一些。豐田的可變氣門正時大家應該比較熟悉了。奧迪和賓士（賓士2010年才有，M270/M274上）的可變升程都是兩段式不連續的，主要是從成本的角度考慮，本田的i-VTEC名氣很大但是本質上也是兩段式的，只不過牛在調節範圍大，同時也包括他匹配過一些早期比較經典的高轉速發動機（主要是那時候排放沒有限制），所以會被一些日系粉強烈追捧。最後一個最特立獨行的但是效果也是最好的是菲亞特的Multiair，遠超上面所有的任何裝置，能夠連續獨立控制正時和升程（這些品牌的具體的不同實現手段和優劣這裡就不再繼續展開了，如果有機會可以單寫一篇文章講。但是在這裡不得不說的是，義大利人的創造力真的是非同一般，在世界各大車企已經把可變配氣機構的各種實現方法基本挖掘乾淨的情況下，Multiair憑藉精巧的設計，在削減一根凸輪軸的情況下，實現了更靈活範圍更廣的可變配氣機構，基本上把可變氣門這個技術給做到頭兒了，也堵死了別人超越的可能。當然，如果你知道最初發明可變氣門正時技術的，正式菲亞特旗下阿爾法羅米的工程師，你就不應該感覺到意外了，再看看下面提到的法拉利的連續可變進氣歧管，相信你也會被義大利人的創造力折服，不過這說遠了）。以上可變進氣正時和升程就不具體找圖片了，媒體的解讀文章也有很多寫得不錯的，感興趣可以自行搜索一下。最後一個比較高端的就是可變進氣岐管，轉速越高進氣道長度需要變得越短（見下圖）。
原理也很簡單，就是精確利用進氣空氣在進氣岐管和進氣閥門兒之間運動所產生的播（這個播是由於近期閥門開閉導致的），通過相應地改變進氣道長度，讓進氣閥門兒開啟的時候，高密度的氣體正好能夠傳播到進氣的位置（因為播在進氣閥們和進氣歧管之間振盪傳播），起到一定所謂的增壓效果。這個在應用上和上面升程的情況類似，多數情況下受限於成本和設計，多數車企用的都是不連續的，只有長和短兩個狀態的裝置，目前做得最好的還是法拉利。很多年前剛看到這個設計的時候我也驚異於這個設計的美，不光輕鬆實現了大範圍和連續可調節，也特別有機械設計的美。給大家找來了一張圖，這個發動機頂部的小盒子，就是他的連續可變進氣岐管。
還有一個視頻，裡面的動畫基本上也演示得比較清楚了。法拉利F12tdf跑車 發動機工作原理演示（法拉利V12的發動機都有這個技術，包括Laferrari和F12以及F12tdf，視頻中展示的是最新的F12tdf。我知道有人會說我上面這張圖片是放的V8。。。（而法拉利的V8其實沒有可變進氣歧管）是因為選來選去就這張比較好看。。。而且這就是個示意圖，他上面也有小盒子。。。所以就放他了。。。）
最後再提一句，發動機直噴與否也會影響進氣效率，而且也是在發動機轉速全域。直噴的發動機會高百分之3-5左右，這也是為什麼這些年自然吸氣發動機直噴化以後，動力會提升5%左右（比進氣量的提升要多是因為淨結果是進氣量乘以效率，直噴讓效率也能輕微上升），主要是空氣吸進來的多了。原因就是由於在汽缸內直接噴油，這樣一來，基本上噴油蒸發的全部能量都能被轉化為缸內氣體溫度的降低，所以進氣密度會大，而這在非直噴發動機裡是不可能的，因為在PFI（非直噴）發動機裡你真的是在噴油冷卻進氣歧管而不是空氣（因為PFI是噴在進氣歧管和進氣閥門後背的，隔壁就是燃燒室，溫度很高）。
直噴方面的另一小點注釋：
從另一個角度講，直噴導致的更低的進氣溫度也是為什麼這些年小排量渦輪著增壓發動機一定要直噴化的原因，不然無法較好地在目前的全油門增壓值＋較高壓縮比（10-11）情況下抑制爆震。其實隨著近兩年downzing程度的增加，大家已經開始在W.O.T的時候用retard點火正時的方法來彌補過高的爆震趨勢了（即說明直噴在這方面的貢獻也用盡了），但這顯然已經在降低W.O.T效率了（說明downsizing的壓力已經使得另一端（在保證最大動力上）觸碰到了一個constrain（平穩燃燒，即不發生爆震）），更有甚者在這種情況下催生出了寶馬噴水抑制knocking的方法。。。不過這說得更遠了，可以單開文章說如何評價小排量渦輪增壓發動機省不省油，為什麼歐洲先會有這個技術路徑之後日本follow，以及未來燃油動力系統趨勢是什麼之類的）
1.1.2 單位空氣能噴多少油？
有了吸入空氣的量，我們就可以來噴油燃燒空氣中的氧氣了，不過這裡面也是有一個小的自由度的，到底噴多少？因為燃燒需要燃料結合空氣中的氧氣，所以理論上應該是噴正好能夠消耗（燃燒）完吸入汽缸空氣中氧氣的汽油量（lambda 1）。但是追求性能的工程師很快發現如果稍微再噴多一點兒，能夠釋放的總能量是最多的，這一點兒是指多噴百分之5％左右。所以在很長一段兒時間內，汽車噴油都是薛微多於進氣量（中的氧氣能夠完全燃燒）的。當然代價是效率低，因為可能100份的油可以產生100份的能量，但是你噴105份的油（在還是只有100份空氣的情況下）可能只能產生103份的能量，能讓你多出3%的總能量但是轉化效率低了。之所以是這樣的原因簡單來講就是燃燒這個化學反應是有上百個順序反應和副反應的可逆過程，多噴油能誘導前幾步的的化學反應，碰巧前幾步又是釋放能量的主要反應（產生CO的那步）。副作用就是由於氧氣不夠了所以後續反應無法進行，就會有很多沒燒完的碳氫化合物（汽油燃燒的中間產物），導致排放上去。所以說在沒有排放法規之前，都是用這種噴油方法的，包括現在賽車裡面都是這樣，因為動力最多，同時排放沒有顧忌。但是不幸的是（從產生動力的角度），從十多年前歐1開始，由於必須要滿足日漸嚴苛的排放法規，對於汽油機低成本可靠的就一條路，三元催化，而使用這種催化劑的要求就一個（其實還有溫度夠高），噴油量要控制在lambda 1（小於1過濃無法氧化CO和NOx），也就是剛好燃燒空氣中的氧氣的量。所以對於現代發動機（最近十五年以內），噴油量只嚴格取決於進氣量（normalized以後1：1，淨比值1：14.7），但是純從產生動力來看，這不是最優化的方法，是目前基於環保法規要求的結果。（看到評論裡的留言，說現在的發動機全油門是加濃15%而不是lambda1，我想說從冷卻發動機（也就是實際）的角度來說是這樣的。但是我們這裡主要的目的是給普通受眾一個發動機的整體概念，讓他們能知道噴油是和進氣是成正比的，同時現在有三元催化的存在。所以這裡請各路大神理解一下，咱們就假設lambda1，因為也不影響對回答這個問題的討論）
好了，對第一個因素噴油量做一個簡單的總結。現代發動機噴油量，由於排放的原因（三元催化），嚴格等比例取決於進氣量。而（最大）進氣量，是發動機進排氣特性所導致的隨轉速變化的函數兒，在傳統自然吸氣發動機上呈現出抛物線的形狀。改良的配氣機構（air-path devices）（等長，拋光打磨，可變氣門正時升程，可變進氣歧管等）及直噴化能夠不同程度地提升進氣效率。就單從轉速變化來看，傳統發動機固定的氣門正時和升程是導致進氣效率隨轉速呈現抛物線變化的最主要原因。
（友情提示：到這裡如果你思路還很順暢完全跟得上，請繼續往下看，如果有一些混亂建議可以再看一遍上面的內容，其實不是很複雜，只是如果第一次看的話可能會需要一些時間理解。只需要保證，到這裡你自己明白，上面我們在談總量（噴油）的事情，下面我們要說有效轉化率了）
1.2接下來就該說說發動機轉化效率了。
上面的所有都是在講，你到底能把多少燃料（汽油），也就是能量帶到發動機氣缸裡面來，接下來就是你能把這些能量中的具體多少比例，轉化為有用的機械功輸出。兩者相乘，也就是汽油的能量乘以這些能量的轉化效率，就是發動機輸出的扭矩（本質上就是有效能量）。
首先到了這步，先回答提問者的一個問題，現代發動機一般情況下，基本上不太存你提到的所謂的不完全燃燒的情況。如果有，目前這個數量級在1-3%（的全部汽油）左右，也就是基本上沒有什麼燃燒不完全的汽油，因為現在的發動機都是lambda1的噴油加上比較成熟的燃燒室設計（活塞和汽缸蓋設計），不能避免的1%或者更少比例是因為壓縮衝程被擠到活塞環下面或者溶入潤滑油裡面的HC（碳氫化合物）躲過了火焰傳播，在做工和排氣衝程自己又由於平衡（化學和物理的）跑了出來。所以在轉化率這部分我們假設在燃燒室內的汽油完全燃燒，損失只發生在能量轉化的過程中。
那麼說回到轉化率的問題。這是個比較系統和複雜的問題，好在目前發動機界已經有了很系統的歸納方法。發動機的效率是幾個效率的乘積，包括第一理論效率（只由熱力學迴圈類型（diesel/otto/sabathe等）和壓縮比決定），第二指示效率（indicated efficiency，主要由燃燒速度和熱損失決定），第三機械效率（由摩擦和泵吸損失決定），這三個角度非常獨立但是又互補全面地總結了發動機能量轉化的過程（注意這個歸納也直接適用於渦輪增壓發動機）。這裡不會再每一項進行展開和解釋，只解釋（隨轉速變化會有影響的）相關項（像進氣和噴油一樣全部展開有點兒多。。。）。由於我們在討論同一款發動機最大扭矩隨轉速變化的關係，所以我們自然掠過了理論效率（同一台發動機自然是一樣，類似上面進氣效率中直噴，拋光進氣道，等長排氣歧管等的性質。前者讓在全部轉速下的能量轉化率整體提高或者降低，後幾者讓進氣效率在全部轉速下整體提高或者降低）和機械效率中的泵吸損失（因為W.O.T所以幾乎0泵吸損失）。這兩點我會在其他問題裡，在合適的背景下中講解理論效率（屬於發動機熱力學本質，T-S圖）和機械效率中的泵吸損失（屬於發動機動力輸出及效率在恒定轉速下隨扭矩輸出變化的變化）。所以現在的問題就變得比較明確了，就需要搞清楚隨著轉速的變化，在全油門情況下發動機燃燒速度和熱損失，還有摩擦的變化關係，幸運的是這幾點都比較好理解。
首先摩擦是最好理解的，隨著轉速的上升而上升，具體關係一般工程上我們用一個二次運算式來近似。
燃燒速度和熱損失需要單獨的分析。之所以燃燒速度會影響效率，是因為燃燒速度快的話燃料釋放的能量可以更多地可以被轉化為動力，不然沒有被轉化為動力就會被留在排氣裡以高溫的形式（排氣內能）浪費掉，這是熱力學上最嚴謹的理解，在T-S圖上看到的就是燃燒的速度越快釋放能量的面積比例越大。對於很多汽車愛好者，更簡單的是從力學的角度來理解這個問題，在上止點（活塞運動頂部）附近的位置發力才是最適合活塞動力轉化的（發力），燃料和空氣混合之後燃燒的速度必須要足夠快才能夠趕上在上止點位置附近的活塞上做工，如果燃燒速度慢，等到燃燒室內的氣體高溫膨脹做工的時候，活塞已經下行遠去了（因為發動機在運轉，燃燒需要時間），動力就沒有被很好地轉化釋放。這個問題也可以比喻為，當你騎自行車的時候，大腿發力的角度只有一個是讓你感覺最適合最舒服的，太高或者太低都有使不上勁兒的感覺，發動機活塞做功也是類似的。經過系統的建模分析，有很多因素會影響發動機的淨燃燒速度（燃燒速度和平均活塞速度Mean Piston Speed的相對關係），這裡就不展開公式了，只需要知道淨結果是隨著轉速的上升，燃燒速度基本能跟得上活塞速度的上升（因為燃燒速度受進氣turbulence影響，而進氣turbulence受轉速影響），但是轉速過高的話燃燒的速度（的增加）就不夠快了。
散熱是另外一個重要的因素，散熱多，在做工的過程中就會有很多能量通過汽缸壁散熱的形式損失掉，被冷卻水帶走，導致汽缸內的空氣溫度降低內能減少，壓強也就減小了，從而減少做工。經過系統的建模分析，有很多因素會導致發動機做工的時候產生散熱，這裡也不展開公式了，只需要知道淨結果是隨著轉速的上升，散熱（損失的能量）的比例會減小即可（可以簡單理解為轉速越高，留給一個做工迴圈散熱的時間越少）。
以下示意圖中展示了燃燒需要時間以及熱損失這兩個事實，以及他們導致的在功能轉化過程中的能量損失。（燃燒非暫態導致PV圖形狀非最優，熱損失導致PV圖中整體壓強下降，兩者隨轉速變化趨勢即見上兩段講解）
所以對效率的整體趨勢總結一下就是，發動機轉速過低，過大的散熱會讓發動機效率降低，過高的轉速由於摩擦的增加以及燃燒速度提升的乏力也會讓發動機效率降低，所以就發動機能量轉化效率來說，基本上也呈現一個隨轉速變化的抛物線形狀。
2. 傳統自然進氣發動機的最大扭矩在一個點。
以上講述的兩大部分就是整個兒發動機工作原理的自然劃分。這其中包括外部迴圈（external cycle）中的配氣機構（air－path）和噴油機構（fuel－path），這兩個決定了你能有多少可燃氣體，也就是能量。然後這個總量再和效率，也就是發動機的內部迴圈（inte rnal cycle）導致的能量轉化效率，相乘，也就是把兩者的影響疊加，得到的就是發動機的動力輸出隨轉速變化的結果。不難理解，這兩個隨轉速變化的抛物線如果相乘疊加，得到的還是一個抛物線（只不過兩頭更低），所以其最大值必然在一個特定的轉速。如果用示意圖做一個簡單的總結，就是下面這張手繪圖中所表達的。（我畫得比較醜，這個先天不足。。。各位湊活看吧。。。）
所以回到開頭的解釋，發動機最大扭矩只爆發在一個特定轉速，是因為這是影響發動機扭矩輸出的各個因素（隨著轉速變化）相互作用的淨結果，高於或者低於這個轉速，（多個因素中）都會有一個顯著的因素惡化，降低扭矩的輸出。這裡所謂的各個因素，就是上文（和上圖）兩部分中所分析（和展示）的。
如果明白了以上所表述的這些，其實還可以明白很多簡單地道理。比如發動機改裝就是把上面所講到的每一項能夠提升發動機動力輸出的因素做改進。同時發動機為什麼會有怠速和紅線也變得很好理解。怠速就是發動機的一個轉速的下限，如果低於這個值由於內部過大的熱損失，動力輸出就開始變得不穩定，也就會導致轉速的不穩定（抖動）。類似的，紅線就是發動機的一個臨界轉速值，從這裡開始隨著轉速的上升，燃燒效率的提高（速度，散熱）抵不過摩擦的增加同時進氣也會減少，扭矩輸出就會掉下去（顯然，這個具體的度就是扭矩輸出隨轉速變化的曲線和某條等功率線相切的時候），再提高轉速也就沒有意義了。
3. 裝配了可變氣門正時升成，還有可變進氣歧管的發動機有更寬廣的扭矩輸出範圍。
如果你能看到這兒想必已經明白了即使對於有些自然吸氣發動機，扭矩輸出也可以呈現出一個寬廣的範圍，原因無非就是可變配氣機構在很大範圍內彌補了發動機的進氣量。在上一張圖片的基礎之上，下圖中的紅線就是裝配有可變配氣機構的發動機進氣和扭矩輸出的示意（在過低和過高處可以得以一定提升）。
舉一個我開過車型裡面可變配氣機構給我印象最深的車型吧，其實很多車現在都有這個功能但是很多車開起來真的不是很明顯，可能是因為確實可調整幅度不大或者有些車可能是因為動力本身就比較小開著也沒感覺。給我印象最深的是賓士的M276的3.5自吸，這個發動機看扭矩輸出圖在3500-5000rpm都有375NM的輸出，但開起來感覺發動機扭矩平臺比這個還廣，即使兩千多轉也非常有力，關鍵是開起來完全不像只有這麼點兒動力的車，在CLS350上感覺開起來像一個加速5秒出頭的車，更不用說CLS的行駛質感，讓人非常享受。對於民用發動機來說，真的還沒有遇到過另一輛車感覺動力和匹配能夠做到這個級別。
下為3.5升V6的賓士M276發動機扭矩圖，可以非常清晰的看到可變配氣機構所產生的小扭矩平原。（顯然，圖中左側縱軸為扭矩，右側縱軸為功率單位）
4. 近些年燃油直噴，小型化渦輪增壓的發動機。
其實自然吸氣汽油發動機在工業界，發展到前幾年，真的是已經做到頭兒了。在學術界，差不多十年前就沒有汽油發動機的科研專案了，最近十年都是只做柴油機的後處理研發（雖然大眾排放門以後這塊兒也徹底沒了。。。其實也是恰巧做到頭兒了，在嚴格只要增大後處理系統大小而不是提升技術了）。從一個工程師的角度，我其實非常好理解這種瓶頸，因為自然吸氣發動機的上限就是一個大氣壓，你沒辦法改變這個先決條件和外部環境，外部迴圈和內部迴圈也基本上沒有什麼可以提升的地方了，加了渦輪輕輕鬆松增壓30%，50%（扭矩的角度，功率再小一些）。所以從技術角度和歷史發展的進程看我沒有對自然吸氣發動機有那麼強的執著，從汽車工業化產品的角度，渦輪肯定是方向。但是從汽車愛好者和車迷角度來說，我認為世界上再也找不出一種人類的工業產品能夠像自然吸氣發動機這樣和諧這樣完美了，而且正是因為我工程師的背景，應該比其他人更能體會這裡面的魅力。所以從車迷的角度，我是完完全全的自然吸氣粉有強烈的情懷，比如991 GT3RS上的4.0 H6，458 Speciale上的F136發動機，LFA的5.0 V10還有Laferrari上F140超過800匹的輸出，應該都是自然吸氣發動機的絕世之作了（以上幾款我覺得是6，8，10，12缸自然吸氣直噴發動機的巔峰），因為我知道這些發動機是多麼的優秀他們凝結了人類什麼樣的智慧結晶，而且他們在未來會是多麼的稀有和珍貴。
作者：蘇黎世貝勒爺
並且大氣中氧氣的含量確定，所以這個限制就是進氣量（空氣）。所以這裡我們需要再分兩步，先看發動機能吸多少空氣，再看能往（單位空氣）裡噴多少油，兩者相乘就能得出（每個轉速下的）最大噴油量。1.1.1 能進多少氣？
那麼好了，我們先來看看進氣量取決於什麼呢？由於我們在討論最大扭矩輸出，我們只考慮節氣門全開情況（全油門兒），這時候理論上進氣量只取決於發動機的大小。由於發動機的排量是不會變的，所以在理想情況下（理想流體，沒有摩擦損失），不管在什麼轉速下，（每個迴圈）最大的進氣量都是一樣的（但是空氣流量不一樣），這個進氣量就是與發動機排量體積等價的進氣岐管中空氣的量（由於W.O.T所以進氣岐管空氣狀態又等於大氣環境空氣狀態）。但是現實顯然是非理想的，所以在任何轉速下，空氣流動都會產生摩擦導致不同程度的壓強損失（空氣密度降低），同時現實中各個汽缸工作也會相互干擾（主要是排氣歧管連通，使得各氣缸排氣環節相互干擾，從而影響進氣量），其次還有過高或者過低轉速下如果都使用同一個氣門正時和升程還有進氣岐管長度也會導致進氣量的損失（進氣時機/方式不是最優化導致總量的錯失，見下）。為了綜合表達發動機進氣相比較於理想情況下完成了多少（用百分比），工程師引入了volumetric efficiency進氣效率這個概念。volumetric efficiency就是一個迴圈（進氣壓縮做工排氣）吸入發動機氣缸的有效空氣品質（實際），和同樣體積（發動機排量）的空氣在進氣岐管裡品質（理想）的比值，越高表徵發動機進氣性能越好，能夠達到的潛在最大扭矩輸出越大。基於上面所提到的三處（主要的）非理想原因，進氣效率（也就是進氣量）在所有傳統自然吸氣發動機上基本都呈現為一個隨轉速變化的抛物線（成為抛物線形狀最主要的原因是進排氣氣門正時和升程條件非最優，其他兩個因素讓抛物線整體下降），這個函數取決於發動機進排氣系統的設計特性還有製造工藝等。一般這個抛物線的峰值在80%-95%之間（通常對應的轉速就是最大扭矩轉速左右），高性能或者跑車超跑包括賽車發動機的峰值能夠達到100%或者更多，比如105％-115％，在過高或者高低轉速會回落到60-70%。顯然，如果發動機的配氣機構特性可以變化或者提升，這個抛物線自然可以更高（整體或者局部）。
這裡舉幾個可變的例子，分別對應以上的理論部分。
在任何轉速下，為了減小進排氣的壓強損失，可以使得進排氣系統的空氣氣道更加的順滑。比如和普通進排氣岐管相比，高性能發動機的進排氣岐管就是經過內部面拋光和打磨的，目的就是為了減小流體和進排氣岐管的粗糙表面接觸而產生的壓強損失。但是這樣做的缺點就是成本高，所以民用車的進排氣岐管就都粗糙一些（比如鑄造）。類似的，進排氣岐管的長度也很重要，一般來講，等長岐管能夠把每個氣缸的週期性工作的影響降到最低（各氣缸排氣影響儘量隔絕）。高性能的發動機都是用這個設計，就是因為這樣能減小每缸排氣背壓，從而降低residual gas燃燒室殘留氣體從而減小對進氣的阻礙（因為排氣高溫高壓），進而提升進氣效率。拋光進排氣系統和等長排氣歧管儘管是從不同的角度（進氣/排氣）來優化，但目的是一樣的，都是提升全油門兒進氣量，並且是在全轉速領域都有作用。以上兩者是比較常見的例子，顯然類似的發動機基礎設計（進排氣道角度，進排氣門形狀設計，燃燒室及活塞形狀）都會有類似性質的影響。下面兩張圖分別是經過打磨拋光的進氣歧管內部，和安裝了等長排氣歧管的法拉利F129發動機（銀色的排氣部分）
可變氣門正時，升程，還有可變進氣岐管，也是為了相同的目的（提升最大進氣量），但是只在特定的轉速區域（過高或者過低）有比較明顯的作用（假設基礎的氣門正時，升程還有歧管長度是針對中間轉速進行優化的，而實際發動機也確實（或者說不得不）是這樣）。
具體舉例，就正時而言，因為實際空氣（由於流體不理想的原因），會在發動機進氣（排氣以及氣門重疊的正時就不做舉例了）時呈現出以下特點，對於固定的進氣閥門兒關閉正時，在低轉速的時候，空氣會在進入氣缸之後有回流到進氣岐管的趨勢，在高轉速的時候，有進氣不能夠完全進入氣缸的趨勢（這就是固定進排氣閥門正時發動機進氣效率（一定程度上也就是扭矩輸出，見下）在過高過低轉速降低的本質原因），所以可變正時在低速早關進氣閥門，在高速晚管進氣閥門，能夠提升對應轉速的進氣量，從而擴大高進氣量值的範圍（當然，速度太過高或者太過低進氣效率還是會下來）。舉一些具體車型的例子，比如豐田的VVT-i，寶馬的Double-VANOS，包括其他的一些品牌的裝置，都是對正時進行調節，同時目前一般是進排氣兩側都裝備，並且連續可變，也有一些簡單或者低成本的版本是只有進氣端（因為效果最明顯）。對於可變氣門升程來說，這個比較好理解，高轉速肯定需要提升升程，增加空氣進入發動機氣缸的通路，讓發動機呼吸更順暢。目前受限於成本，多數情況都是進氣側安裝可變進氣升程裝置。本田的i-VTEC，寶馬的Valvetronic，賓士的Camtronic，奧迪的AVS（也就是保時捷和大眾用的），英菲尼迪的VVEL都是這類。這裡插一句，所有這些可變正時和升程系統的目的都是一樣的（增加進氣效率），區別只不過是實現方法和對應的效果，這裡主要指的就是可變的範圍，回應的時間還有成本/可靠性等等。個人比較喜歡的是寶馬的系統，因為普及的比較早，同時都是連續可變，範圍也很廣，就是實際中小毛病多一些。豐田的可變氣門正時大家應該比較熟悉了。奧迪和賓士（賓士2010年才有，M270/M274上）的可變升程都是兩段式不連續的，主要是從成本的角度考慮，本田的i-VTEC名氣很大但是本質上也是兩段式的，只不過牛在調節範圍大，同時也包括他匹配過一些早期比較經典的高轉速發動機（主要是那時候排放沒有限制），所以會被一些日系粉強烈追捧。最後一個最特立獨行的但是效果也是最好的是菲亞特的Multiair，遠超上面所有的任何裝置，能夠連續獨立控制正時和升程（這些品牌的具體的不同實現手段和優劣這裡就不再繼續展開了，如果有機會可以單寫一篇文章講。但是在這裡不得不說的是，義大利人的創造力真的是非同一般，在世界各大車企已經把可變配氣機構的各種實現方法基本挖掘乾淨的情況下，Multiair憑藉精巧的設計，在削減一根凸輪軸的情況下，實現了更靈活範圍更廣的可變配氣機構，基本上把可變氣門這個技術給做到頭兒了，也堵死了別人超越的可能。當然，如果你知道最初發明可變氣門正時技術的，正式菲亞特旗下阿爾法羅米的工程師，你就不應該感覺到意外了，再看看下面提到的法拉利的連續可變進氣歧管，相信你也會被義大利人的創造力折服，不過這說遠了）。以上可變進氣正時和升程就不具體找圖片了，媒體的解讀文章也有很多寫得不錯的，感興趣可以自行搜索一下。最後一個比較高端的就是可變進氣岐管，轉速越高進氣道長度需要變得越短（見下圖）。
原理也很簡單，就是精確利用進氣空氣在進氣岐管和進氣閥門兒之間運動所產生的播（這個播是由於近期閥門開閉導致的），通過相應地改變進氣道長度，讓進氣閥門兒開啟的時候，高密度的氣體正好能夠傳播到進氣的位置（因為播在進氣閥們和進氣歧管之間振盪傳播），起到一定所謂的增壓效果。這個在應用上和上面升程的情況類似，多數情況下受限於成本和設計，多數車企用的都是不連續的，只有長和短兩個狀態的裝置，目前做得最好的還是法拉利。很多年前剛看到這個設計的時候我也驚異於這個設計的美，不光輕鬆實現了大範圍和連續可調節，也特別有機械設計的美。給大家找來了一張圖，這個發動機頂部的小盒子，就是他的連續可變進氣岐管。
還有一個視頻，裡面的動畫基本上也演示得比較清楚了。法拉利F12tdf跑車 發動機工作原理演示（法拉利V12的發動機都有這個技術，包括Laferrari和F12以及F12tdf，視頻中展示的是最新的F12tdf。我知道有人會說我上面這張圖片是放的V8。。。（而法拉利的V8其實沒有可變進氣歧管）是因為選來選去就這張比較好看。。。而且這就是個示意圖，他上面也有小盒子。。。所以就放他了。。。）
最後再提一句，發動機直噴與否也會影響進氣效率，而且也是在發動機轉速全域。直噴的發動機會高百分之3-5左右，這也是為什麼這些年自然吸氣發動機直噴化以後，動力會提升5%左右（比進氣量的提升要多是因為淨結果是進氣量乘以效率，直噴讓效率也能輕微上升），主要是空氣吸進來的多了。原因就是由於在汽缸內直接噴油，這樣一來，基本上噴油蒸發的全部能量都能被轉化為缸內氣體溫度的降低，所以進氣密度會大，而這在非直噴發動機裡是不可能的，因為在PFI（非直噴）發動機裡你真的是在噴油冷卻進氣歧管而不是空氣（因為PFI是噴在進氣歧管和進氣閥門後背的，隔壁就是燃燒室，溫度很高）。
直噴方面的另一小點注釋：
從另一個角度講，直噴導致的更低的進氣溫度也是為什麼這些年小排量渦輪著增壓發動機一定要直噴化的原因，不然無法較好地在目前的全油門增壓值＋較高壓縮比（10-11）情況下抑制爆震。其實隨著近兩年downzing程度的增加，大家已經開始在W.O.T的時候用retard點火正時的方法來彌補過高的爆震趨勢了（即說明直噴在這方面的貢獻也用盡了），但這顯然已經在降低W.O.T效率了（說明downsizing的壓力已經使得另一端（在保證最大動力上）觸碰到了一個constrain（平穩燃燒，即不發生爆震）），更有甚者在這種情況下催生出了寶馬噴水抑制knocking的方法。。。不過這說得更遠了，可以單開文章說如何評價小排量渦輪增壓發動機省不省油，為什麼歐洲先會有這個技術路徑之後日本follow，以及未來燃油動力系統趨勢是什麼之類的）
1.1.2 單位空氣能噴多少油？
有了吸入空氣的量，我們就可以來噴油燃燒空氣中的氧氣了，不過這裡面也是有一個小的自由度的，到底噴多少？因為燃燒需要燃料結合空氣中的氧氣，所以理論上應該是噴正好能夠消耗（燃燒）完吸入汽缸空氣中氧氣的汽油量（lambda 1）。但是追求性能的工程師很快發現如果稍微再噴多一點兒，能夠釋放的總能量是最多的，這一點兒是指多噴百分之5％左右。所以在很長一段兒時間內，汽車噴油都是薛微多於進氣量（中的氧氣能夠完全燃燒）的。當然代價是效率低，因為可能100份的油可以產生100份的能量，但是你噴105份的油（在還是只有100份空氣的情況下）可能只能產生103份的能量，能讓你多出3%的總能量但是轉化效率低了。之所以是這樣的原因簡單來講就是燃燒這個化學反應是有上百個順序反應和副反應的可逆過程，多噴油能誘導前幾步的的化學反應，碰巧前幾步又是釋放能量的主要反應（產生CO的那步）。副作用就是由於氧氣不夠了所以後續反應無法進行，就會有很多沒燒完的碳氫化合物（汽油燃燒的中間產物），導致排放上去。所以說在沒有排放法規之前，都是用這種噴油方法的，包括現在賽車裡面都是這樣，因為動力最多，同時排放沒有顧忌。但是不幸的是（從產生動力的角度），從十多年前歐1開始，由於必須要滿足日漸嚴苛的排放法規，對於汽油機低成本可靠的就一條路，三元催化，而使用這種催化劑的要求就一個（其實還有溫度夠高），噴油量要控制在lambda 1（小於1過濃無法氧化CO和NOx），也就是剛好燃燒空氣中的氧氣的量。所以對於現代發動機（最近十五年以內），噴油量只嚴格取決於進氣量（normalized以後1：1，淨比值1：14.7），但是純從產生動力來看，這不是最優化的方法，是目前基於環保法規要求的結果。（看到評論裡的留言，說現在的發動機全油門是加濃15%而不是lambda1，我想說從冷卻發動機（也就是實際）的角度來說是這樣的。但是我們這裡主要的目的是給普通受眾一個發動機的整體概念，讓他們能知道噴油是和進氣是成正比的，同時現在有三元催化的存在。所以這裡請各路大神理解一下，咱們就假設lambda1，因為也不影響對回答這個問題的討論）
好了，對第一個因素噴油量做一個簡單的總結。現代發動機噴油量，由於排放的原因（三元催化），嚴格等比例取決於進氣量。而（最大）進氣量，是發動機進排氣特性所導致的隨轉速變化的函數兒，在傳統自然吸氣發動機上呈現出抛物線的形狀。改良的配氣機構（air-path devices）（等長，拋光打磨，可變氣門正時升程，可變進氣歧管等）及直噴化能夠不同程度地提升進氣效率。就單從轉速變化來看，傳統發動機固定的氣門正時和升程是導致進氣效率隨轉速呈現抛物線變化的最主要原因。
（友情提示：到這裡如果你思路還很順暢完全跟得上，請繼續往下看，如果有一些混亂建議可以再看一遍上面的內容，其實不是很複雜，只是如果第一次看的話可能會需要一些時間理解。只需要保證，到這裡你自己明白，上面我們在談總量（噴油）的事情，下面我們要說有效轉化率了）
1.2接下來就該說說發動機轉化效率了。
上面的所有都是在講，你到底能把多少燃料（汽油），也就是能量帶到發動機氣缸裡面來，接下來就是你能把這些能量中的具體多少比例，轉化為有用的機械功輸出。兩者相乘，也就是汽油的能量乘以這些能量的轉化效率，就是發動機輸出的扭矩（本質上就是有效能量）。
首先到了這步，先回答提問者的一個問題，現代發動機一般情況下，基本上不太存你提到的所謂的不完全燃燒的情況。如果有，目前這個數量級在1-3%（的全部汽油）左右，也就是基本上沒有什麼燃燒不完全的汽油，因為現在的發動機都是lambda1的噴油加上比較成熟的燃燒室設計（活塞和汽缸蓋設計），不能避免的1%或者更少比例是因為壓縮衝程被擠到活塞環下面或者溶入潤滑油裡面的HC（碳氫化合物）躲過了火焰傳播，在做工和排氣衝程自己又由於平衡（化學和物理的）跑了出來。所以在轉化率這部分我們假設在燃燒室內的汽油完全燃燒，損失只發生在能量轉化的過程中。
那麼說回到轉化率的問題。這是個比較系統和複雜的問題，好在目前發動機界已經有了很系統的歸納方法。發動機的效率是幾個效率的乘積，包括第一理論效率（只由熱力學迴圈類型（diesel/otto/sabathe等）和壓縮比決定），第二指示效率（indicated efficiency，主要由燃燒速度和熱損失決定），第三機械效率（由摩擦和泵吸損失決定），這三個角度非常獨立但是又互補全面地總結了發動機能量轉化的過程（注意這個歸納也直接適用於渦輪增壓發動機）。這裡不會再每一項進行展開和解釋，只解釋（隨轉速變化會有影響的）相關項（像進氣和噴油一樣全部展開有點兒多。。。）。由於我們在討論同一款發動機最大扭矩隨轉速變化的關係，所以我們自然掠過了理論效率（同一台發動機自然是一樣，類似上面進氣效率中直噴，拋光進氣道，等長排氣歧管等的性質。前者讓在全部轉速下的能量轉化率整體提高或者降低，後幾者讓進氣效率在全部轉速下整體提高或者降低）和機械效率中的泵吸損失（因為W.O.T所以幾乎0泵吸損失）。這兩點我會在其他問題裡，在合適的背景下中講解理論效率（屬於發動機熱力學本質，T-S圖）和機械效率中的泵吸損失（屬於發動機動力輸出及效率在恒定轉速下隨扭矩輸出變化的變化）。所以現在的問題就變得比較明確了，就需要搞清楚隨著轉速的變化，在全油門情況下發動機燃燒速度和熱損失，還有摩擦的變化關係，幸運的是這幾點都比較好理解。
首先摩擦是最好理解的，隨著轉速的上升而上升，具體關係一般工程上我們用一個二次運算式來近似。
燃燒速度和熱損失需要單獨的分析。之所以燃燒速度會影響效率，是因為燃燒速度快的話燃料釋放的能量可以更多地可以被轉化為動力，不然沒有被轉化為動力就會被留在排氣裡以高溫的形式（排氣內能）浪費掉，這是熱力學上最嚴謹的理解，在T-S圖上看到的就是燃燒的速度越快釋放能量的面積比例越大。對於很多汽車愛好者，更簡單的是從力學的角度來理解這個問題，在上止點（活塞運動頂部）附近的位置發力才是最適合活塞動力轉化的（發力），燃料和空氣混合之後燃燒的速度必須要足夠快才能夠趕上在上止點位置附近的活塞上做工，如果燃燒速度慢，等到燃燒室內的氣體高溫膨脹做工的時候，活塞已經下行遠去了（因為發動機在運轉，燃燒需要時間），動力就沒有被很好地轉化釋放。這個問題也可以比喻為，當你騎自行車的時候，大腿發力的角度只有一個是讓你感覺最適合最舒服的，太高或者太低都有使不上勁兒的感覺，發動機活塞做功也是類似的。經過系統的建模分析，有很多因素會影響發動機的淨燃燒速度（燃燒速度和平均活塞速度Mean Piston Speed的相對關係），這裡就不展開公式了，只需要知道淨結果是隨著轉速的上升，燃燒速度基本能跟得上活塞速度的上升（因為燃燒速度受進氣turbulence影響，而進氣turbulence受轉速影響），但是轉速過高的話燃燒的速度（的增加）就不夠快了。
散熱是另外一個重要的因素，散熱多，在做工的過程中就會有很多能量通過汽缸壁散熱的形式損失掉，被冷卻水帶走，導致汽缸內的空氣溫度降低內能減少，壓強也就減小了，從而減少做工。經過系統的建模分析，有很多因素會導致發動機做工的時候產生散熱，這裡也不展開公式了，只需要知道淨結果是隨著轉速的上升，散熱（損失的能量）的比例會減小即可（可以簡單理解為轉速越高，留給一個做工迴圈散熱的時間越少）。
以下示意圖中展示了燃燒需要時間以及熱損失這兩個事實，以及他們導致的在功能轉化過程中的能量損失。（燃燒非暫態導致PV圖形狀非最優，熱損失導致PV圖中整體壓強下降，兩者隨轉速變化趨勢即見上兩段講解）
所以對效率的整體趨勢總結一下就是，發動機轉速過低，過大的散熱會讓發動機效率降低，過高的轉速由於摩擦的增加以及燃燒速度提升的乏力也會讓發動機效率降低，所以就發動機能量轉化效率來說，基本上也呈現一個隨轉速變化的抛物線形狀。
2. 傳統自然進氣發動機的最大扭矩在一個點。
以上講述的兩大部分就是整個兒發動機工作原理的自然劃分。這其中包括外部迴圈（external cycle）中的配氣機構（air－path）和噴油機構（fuel－path），這兩個決定了你能有多少可燃氣體，也就是能量。然後這個總量再和效率，也就是發動機的內部迴圈（inte rnal cycle）導致的能量轉化效率，相乘，也就是把兩者的影響疊加，得到的就是發動機的動力輸出隨轉速變化的結果。不難理解，這兩個隨轉速變化的抛物線如果相乘疊加，得到的還是一個抛物線（只不過兩頭更低），所以其最大值必然在一個特定的轉速。如果用示意圖做一個簡單的總結，就是下面這張手繪圖中所表達的。（我畫得比較醜，這個先天不足。。。各位湊活看吧。。。）
所以回到開頭的解釋，發動機最大扭矩只爆發在一個特定轉速，是因為這是影響發動機扭矩輸出的各個因素（隨著轉速變化）相互作用的淨結果，高於或者低於這個轉速，（多個因素中）都會有一個顯著的因素惡化，降低扭矩的輸出。這裡所謂的各個因素，就是上文（和上圖）兩部分中所分析（和展示）的。
如果明白了以上所表述的這些，其實還可以明白很多簡單地道理。比如發動機改裝就是把上面所講到的每一項能夠提升發動機動力輸出的因素做改進。同時發動機為什麼會有怠速和紅線也變得很好理解。怠速就是發動機的一個轉速的下限，如果低於這個值由於內部過大的熱損失，動力輸出就開始變得不穩定，也就會導致轉速的不穩定（抖動）。類似的，紅線就是發動機的一個臨界轉速值，從這裡開始隨著轉速的上升，燃燒效率的提高（速度，散熱）抵不過摩擦的增加同時進氣也會減少，扭矩輸出就會掉下去（顯然，這個具體的度就是扭矩輸出隨轉速變化的曲線和某條等功率線相切的時候），再提高轉速也就沒有意義了。
3. 裝配了可變氣門正時升成，還有可變進氣歧管的發動機有更寬廣的扭矩輸出範圍。
如果你能看到這兒想必已經明白了即使對於有些自然吸氣發動機，扭矩輸出也可以呈現出一個寬廣的範圍，原因無非就是可變配氣機構在很大範圍內彌補了發動機的進氣量。在上一張圖片的基礎之上，下圖中的紅線就是裝配有可變配氣機構的發動機進氣和扭矩輸出的示意（在過低和過高處可以得以一定提升）。
舉一個我開過車型裡面可變配氣機構給我印象最深的車型吧，其實很多車現在都有這個功能但是很多車開起來真的不是很明顯，可能是因為確實可調整幅度不大或者有些車可能是因為動力本身就比較小開著也沒感覺。給我印象最深的是賓士的M276的3.5自吸，這個發動機看扭矩輸出圖在3500-5000rpm都有375NM的輸出，但開起來感覺發動機扭矩平臺比這個還廣，即使兩千多轉也非常有力，關鍵是開起來完全不像只有這麼點兒動力的車，在CLS350上感覺開起來像一個加速5秒出頭的車，更不用說CLS的行駛質感，讓人非常享受。對於民用發動機來說，真的還沒有遇到過另一輛車感覺動力和匹配能夠做到這個級別。
下為3.5升V6的賓士M276發動機扭矩圖，可以非常清晰的看到可變配氣機構所產生的小扭矩平原。（顯然，圖中左側縱軸為扭矩，右側縱軸為功率單位）
4. 近些年燃油直噴，小型化渦輪增壓的發動機。
其實自然吸氣汽油發動機在工業界，發展到前幾年，真的是已經做到頭兒了。在學術界，差不多十年前就沒有汽油發動機的科研專案了，最近十年都是只做柴油機的後處理研發（雖然大眾排放門以後這塊兒也徹底沒了。。。其實也是恰巧做到頭兒了，在嚴格只要增大後處理系統大小而不是提升技術了）。從一個工程師的角度，我其實非常好理解這種瓶頸，因為自然吸氣發動機的上限就是一個大氣壓，你沒辦法改變這個先決條件和外部環境，外部迴圈和內部迴圈也基本上沒有什麼可以提升的地方了，加了渦輪輕輕鬆松增壓30%，50%（扭矩的角度，功率再小一些）。所以從技術角度和歷史發展的進程看我沒有對自然吸氣發動機有那麼強的執著，從汽車工業化產品的角度，渦輪肯定是方向。但是從汽車愛好者和車迷角度來說，我認為世界上再也找不出一種人類的工業產品能夠像自然吸氣發動機這樣和諧這樣完美了，而且正是因為我工程師的背景，應該比其他人更能體會這裡面的魅力。所以從車迷的角度，我是完完全全的自然吸氣粉有強烈的情懷，比如991 GT3RS上的4.0 H6，458 Speciale上的F136發動機，LFA的5.0 V10還有Laferrari上F140超過800匹的輸出，應該都是自然吸氣發動機的絕世之作了（以上幾款我覺得是6，8，10，12缸自然吸氣直噴發動機的巔峰），因為我知道這些發動機是多麼的優秀他們凝結了人類什麼樣的智慧結晶，而且他們在未來會是多麼的稀有和珍貴。
作者：蘇黎世貝勒爺