自然吸気エンジン

自然吸気エンジンは、通常吸気エンジンとも呼ばれ、N/AまたはNAと略され、空気の吸入が大気圧のみに依存し、ターボチャージャーやスーパーチャージャーによる強制吸気を持たない内燃機関です。^[1]

自然吸気エンジンでは、燃焼用の空気（ディーゼル エンジンのディーゼル サイクル、またはガソリン エンジンの特定の種類のオットー サイクル、つまりガソリン直噴）または空気/燃料混合物（従来のオットー サイクル ガソリン エンジン）が、吸気行程でピストンが下死点に向かって下降するときに発生する部分的な真空に対抗する大気圧によってエンジンのシリンダー内に引き込まれます。吸気マニホールドを含むエンジンの吸気管の固有の制限により、空気が引き込まれるときに小さな圧力降下が発生し、その結果、容積効率が 100 パーセント未満になり、シリンダー内の空気充填が完全ではありません。 空気充填の密度、したがってエンジンの理論上の最大出力は、吸気システムの制限による影響を受けるだけでなく、エンジン速度と大気圧によっても影響を受けます。大気圧は、動作高度が上昇するにつれて低下します。

これは、機械駆動のスーパーチャージャーまたは排気駆動のターボチャージャーを使用して、大気圧のみで生成できる量を超えて吸入空気の量を増やすのを容易にする強制吸気エンジンとは対照的です。亜酸化窒素を使用して、吸入空気中の酸素の量を人工的に増やすこともできます。これは、液体の亜酸化窒素を吸気口に噴射することで実現され、これにより、一定量で大気で可能な量よりもはるかに多くの酸素が供給されます。亜酸化窒素は、分解後の質量で36.3%の酸素が利用可能であるのに対し、大気の酸素は20.95%です。また、亜酸化窒素は大気圧で-127.3°F (-88.5°C) で沸騰し、気化潜熱によって大幅に冷却されるため、自然吸気と比較して全体の空気充填密度が大幅に増加します。

ほとんどの自動車用ガソリンエンジン、および自動車以外の目的で使用される多くの小型エンジンは、自然吸気です。^[2]高速道路を走る車両を動かす現代のディーゼルエンジンのほとんどは、より有利なパワーウェイトレシオ、より高いトルクカーブ、およびより良い燃料効率とより低い排気ガス排出量を生み出すためにターボチャージャーが付いています。鉄道、船舶エンジン、および商用の定置型アプリケーション（たとえば発電）で使用されるディーゼルエンジンでは、ターボチャージャーはほぼ普遍的です。強制吸気は、航空機がより高い高度に上昇する ときに発生するパワーロスの一部を相殺するために、レシプロ航空機エンジンでも使用されます。

強制吸気を利用する同サイズのエンジンと比較した自然吸気エンジンの利点と欠点は次のとおりです。

• メンテナンスや修理が簡単
• 開発・生産コストの削減
• 独立した可動部品が少ないため、信頼性が向上
• ターボラグがないため、ターボシステムよりもスロットルレスポンスがダイレクトになります（スーパーチャージャーにも共通する利点です）。
• 過熱や制御不能な燃焼（ピンギング/ノッキング）の可能性が低い

• 効率の低下
• パワーウェイトレシオの低下
• チューニングの可能性が減少
• 強制吸気エンジンと比較して、高度が高いほど（気圧が低いため）出力損失が増加する

• キャブレター
• 燃料噴射
• マニホールド真空