高转速的汽油机很常见，但为何见不到高转速的柴油机？

汽油机的转速普遍更高，在过去的自然吸气时代汽油机转速普遍接近了7000转（断油转速）。即便如今涡轮增压发动机已经全面普及，民用汽油机的转速依然能做到接近6000转断油，至于那些性能车、超跑所配备的增压机更是能达到8、9千转，赛车过万转也很平常。

与汽油机相比较柴油机的转速就很低了，常见的大货、重卡所配备的大排量涡轮增压柴油机断油转速不过2000转出头。而乘用车所配备的柴油机如上图大众TDI也不过4500转断油，即便是赛车所配备的竞技级别柴油机也仅仅在5000转出头断油。如下图所示PSA的勒芒赛车908HDI，它的断油转速也不过是5000转出头，而赛用汽油机的转速几乎都破万转。

同样奥迪R10 HDI断油转速为5200转，为什么柴油机无论赛车用还是民用转速都如此之低呢？有些朋友会觉得柴油机之所以转速低是因为缸径小、行程长，所以转不快？但实际上908HDI发动机缸径达到86毫米，而活塞行程却只有78毫米左右，明显是缸径大于行程的设计。而即便如此设计转速依然止步于5000转出头，原因是什么？

‬柴油粘度大、沸点高，很难迅速与空气完成较为均匀的混合

柴油属长链烃粘度大，关键是沸点在180-390°C左右，而汽油沸点为30-180°C。也就是说汽油在常温环境下的挥发能力比柴油强太多，也就是说汽油可以在更短的时间内完成与空气的均匀混合，混合完毕后即可以直接点火燃烧。所以汽油机对于负荷的控制方式（控制每循环烧油量）为质调节，简单理解就是根据进气量来决定喷油量以及空燃比的大小。

但柴油则不能通过这种方式去燃烧，因为柴油太粘稠、不易挥发，虽然活塞上行压缩气体时会释放热量。但这些热量依然不足以令喷射出的柴油完全挥发，只能形成外稀、内浓的柴油雾柱（如上图所示）。所以柴油机想通过进气量来控制负荷（烧油量）是根本行不通的，所以柴油机的节气门时刻保持最大化（进气最大化），利用喷油量来调节负荷以及空燃比（过量空气系数），这称之为质循环。

‬汽油机与柴油机在燃烧方面的差异以及柴油为什么一定要压燃

如上图所示，汽油机、柴油机的油气混合对比。我们可以直观看出汽油在与空气进行混合后形成很均匀的混合气，燃烧室中心位置温度最高直接利用火花塞跳火即可完成混合气的点燃。但右侧的柴油机喷油嘴喷射出的则是两个柴油雾柱，而雾柱与外部充足的空气无法发生均匀、迅速的混合。这就导致雾柱外侧与大量空气混合形成稀混合气，而雾柱内部则没办法与空气混合。

可燃烧气体是有点火临界的，也就是说混合气浓度太稀点不着（马自达压燃超稀薄混合气就是因为这个原因），混合气浓度太大同样点不着。所以即便给柴油机配备个火花塞也没办法点燃外稀、内浓的柴油雾柱。所以柴油机选择压燃的方式，压燃的好处在于可以制造更多的着火点、具备更大的热量，而火花塞每次跳火只有一个着火点。所以压燃可以轻松点燃柴油雾柱外部的稀混合气。

随着柴油雾柱的稀混合气层被成功点燃，热量的提高会促进雾柱的雾化，新雾化的油汽再次与周围充足的空气混合继续燃烧。简单点说柴油的燃烧并不像汽油那般迅速混合点火即完毕。而是从柴油雾柱外部向着内部逐层雾化、逐层混合、组成燃烧。而这一过程是循环进行的直到单次循环所喷射的柴油被燃烧殆尽。所以在燃烧速度上柴油机远不如汽油机。

为什么柴油机转速普遍偏低？

原因就是柴油燃烧过程太慢，这边柴油雾柱还在逐层燃烧呢，那边汽油机都进入下一个冲程了。所以柴油机转速做不高的原因并非是缸径小、行程长，那只是一种设计方式但并非绝对，上文中908HDI V12柴油机的例子就很好的说明。本质上就是柴油燃烧速度太慢了，如果设计成高转速那么发动机4个冲程的持续时间都会缩短。点火冲程的缩短会导致失火现象的产生。

实际上汽油机在过去的自吸时代，拉高转速也曾遇到过难题。因为单位时间内获得更高的转速就必然缩短4个冲程持续的时间，对于汽油而言压缩、燃烧、排气3个冲程都能迅速完成，但进气冲程却需要充足的时间，毕竟汽油机是靠进气量控制负荷的。进气冲程持续时间太短进气量就不足，那么想多烧油多做功就变得困难，而后来的解决方案就是可变气门正时、升程，确保了高转速下汽油机能获得充足的进气量。

但几乎没办法解决柴油燃烧慢的问题，柴油机每循环进气量始终保持最大值，但柴油自身的特性难以克服。所以一旦转速大幅度拉高就必然缩短燃烧冲程的时间，喷射的燃油没办法完全燃烧甚至还没来得及压燃就进入了下一冲程，柴油机也就没办法利用喷油量来控制负荷了。所以上述就是柴油机转速普遍偏低的原因，实际上并非是行程长、扭矩大等特性所导致的，本质上就是柴油因自身的特性导致燃烧太慢。