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「劳斯莱斯」为什么柴油机能做到 50% 以上热效率？


在中国市场 ， 柴油发动机搭载在家用轿车上不多 ， 但是在欧美国家柴油发动机是一个很普遍的机器 ， 主要由于其出色的节能性以及强悍的扭矩得到不少消费者的喜爱 。 大扭矩 ， 意味着车辆不需要特别高的转速就能得到不错的马力输出 ， 对于日常用车来说有一定帮助 ， 在车辆加速时不需要降挡就可以获得足够的加速度 ， 降低了因为变速箱带来的不利影响 。

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压缩比
柴油机的压缩比会比汽油机的压缩比更高 ， 而内燃机的压缩比更高 ， 其做工的效率也会更高 。 柴油机比汽油机压缩比更高其中的原因是因为柴油发动机压缩时只有空气在进行压缩 ， 即便是有很高的压缩比 ， 也不会产生提前爆燃的情况 ， 并且柴油机是依靠压缩空气本身的温度将喷射进去的燃油瞬间点燃 ， 所以柴油机需要把空气压缩到柴油的自燃温度以上 。

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汽油机压缩的是混合气 ， 理想情况下是压缩到一定程度后通过火花塞点燃混合气 ， 不能将其压缩到那么高的温度 ， 所以汽油机不会过多压缩混合气 ， 以确保温度不会过高 ， 而柴油机则需要更多的压缩来提升温度 。 压缩比的大小直接关系到发动机的效率和扭矩 ， 所以更高压缩比的柴油机能够输出更大的扭矩 。
燃烧速度
我们都知道 ， 汽油机是通过火花塞点燃混合气 ， 火焰以火花为中心传播开来 ， 将所有的混合气燃尽 ， 而柴油机是几乎在柴油被喷射进燃烧室的瞬间就被点燃了 ， 所以能在更短时间内完全燃烧 。

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观察活塞运动可以发现 ， 汽油机的活塞在混合气燃烧完之前已经下行了相当长的距离 ， 而柴油机的活塞在燃油完全燃烧前只移动了很小的距离 ， 这样的结果就是柴油机的燃烧火焰有更多的时间在推动活塞下行 ， 转化为更多的有用功和更大的扭矩 。 而汽油机上 ， 如果活塞在远离上止点后还有燃烧在发生 ， 而这部分火焰就只能推动活塞很短的距离 ， 如果更靠近上止点 ， 就可以推动活塞运行更长的距离 。 所以汽油机如果拥有柴油机的瞬燃特性也能最大化扭矩输出 。
缸径行程比
事实上柴油机更倾向于长行程小缸径 ， 汽油机则更倾向于大缸径短行程 ， 因为扭矩即力x距离 ， 所以在柴油机应用中 ， 不但有更大的力 ， 还有更长的距离（更长的曲轴曲柄）来放大这个力 ， 最终下来这些都转化为更大的扭矩 。

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举个例子 ， 假如有两台0.6L的单缸发动机 ， 柴油机缸径为80mm ， 行程120mm；汽油机缸径为100mm ， 行程80mm ， 排量都为0.6L ， 但是柴油机的行程长的多 。
值得一提的是 ， 因为柴油机的燃烧速度要快得多 ， 所以燃烧发生的时机并不在最佳的曲轴角度 ， 所以长行程对于制造更多的扭矩有明显帮助 。 更重要的是柴油机有着更高的压缩比 ， 配合瞬间燃烧和涡轮增压等才是影响柴油机扭矩高的原因 。

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更长的行程限制了柴油机的转速 ， 因为如果行程更长 ， 相同转速下活塞就要移动得更快 ， 以上文的参数为例 ， 假设转速在3000rpm ， 120mm行程的柴油机活塞平均速度为12m/s ， 这这个活塞平均速度对应80mm行程的汽油机转速为4500rpm 。 所以两台发动机的活塞平均速度一样 ， 但是汽油机的转速要高得多 。
柴油机更适合涡轮增压


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