為什麼柴油的燃值低、柴油機的轉速低，扭矩大；汽油的燃值高、汽油機轉速快，扭矩卻比柴油機小？

01-12

謝邀

參考了一些資料，自己簡單解釋下：

　　汽油機內混合氣體點燃後，瞬間燃燒，並爆發出能量，所以可以在單位時間內可以多次重複該循環，用高轉速輸出高功率，因而很小的體積，輕盈的體重，就能擁有較高性能和更快的響應速度，寬泛的轉速區間也能夠帶來更好的操控感覺。但汽油機的壓縮比往往只有柴油機的一半，做功行程時缸內溫度和壓力比柴油機低很多，所以熱效率比較低，也就是俗稱的「費油」。

　　柴油機噴入燃料後，燃燒需要一定的時間，所以適合較低轉速下讓燃油充分燃燒以帶來大扭矩，而為了對抗氣缸內高壓和大扭矩，柴油機的汽缸和活塞的連桿等零件都要比汽油機強壯，所以較汽油機更笨重。但也正是柴油機因為高壓縮比低轉速的特性，能把熱量更好的轉化成動能，所以柴油機有著更好的熱效率，也就是更好的油耗表現。這就是通常轎車和賽車使用汽油機，而公交車、卡車等大型車輛使用柴油機的原因。

汽油機和柴油機真正的區別在其轉速和扭矩上：

汽油機的扭矩曲線比較陡，

最大扭矩對應的轉速區間很小，

而柴油機的扭矩不但比同排量的汽油機大，

而且其大扭矩對應的轉速區間要比汽油機也要寬，

就是說使用柴油機的車輛低速扭矩要比同排量汽車大得多，

重載起步要輕鬆得多，

也就是人們常說的柴油機勁兒大的原因，

正因為如此，

現在的貨運卡車和工程機械都使用的柴油機。

這些領域汽油機不行。

功率（也就是馬力）是扭矩與轉速的乘積，

柴油機雖然扭矩大，

但大扭矩出現在低轉速，

轉速高的時候扭矩卻下來了。

而汽油機轉速低扭矩低，

轉速高的時候扭矩也高，

都趕到一塊兒了，

倆大數相乘結果肯定大！

這就是為什麼同排量的情況下柴油機功率要小的原因！

不是柴油機不行，

而是各有所長！

　　其實這些參數都是用來衡量發動機性能的。我們常說的「這個車真有勁」其實就是因為發動機的扭力強大；還有我們常說「這車跑得很快！可以上200KM/H」，這就需要較大的輸出功率（也就是馬力）。馬力，扭力和轉速，實質上是相互關聯的三個參數。從下面的關係式就可以看出這三個參數之間的關係：

　　扭力*轉速*n=功率

　　n為一個常數。功率，用來描述發動機做功的多少。如果功率越大，就證明發動機在單位時間內做功能力越強，那麼能給汽車提供的動能也越大。汽車自然也就跑得更快了。扭力是用來描述發動機曲軸轉動的力度。打個比方就好像我們用扳手擰螺絲，如果我們對扳手用力越大，那麼螺絲受到的扭力也就越大，反之受到的扭力就越小。所以扭力是用來描述一個旋轉軸的轉動力矩的。我們從扭力的單位（牛*米）也可以很容易理解出它的意義。所謂XX牛米的扭力，就是相當於給一個長度為1米的扳手施加XX牛的力去擰螺絲，此時螺絲就是受到了XX牛米的扭力開始轉動。這就意味著，扭力越大，給汽車提供的牽引力就越大，根據牛頓定律就很容易得出，發動機扭力越大汽車加速越快，而且拖拽能力也越強。

　　轉速，我們平常描述它的單位是XX轉/分鐘。意思就是每分鐘曲軸轉XX圈。所以在檔位不變的情況下，發動機轉速提高，汽車速度也就隨之提高了。

　　了解了扭力和轉速以後，我們再通過上式來分析扭力，轉速，功率三者的相互關係吧。從上式可以看出功率是扭力和轉速的乘積。而發動機的功率是由能量決定的。在相同發動機條件下汽缸內燃燒的汽油放出的能量越多，那麼功率也就越大。所以說大排量的發動機功率都很大，因為發動機排量越大，吸入汽缸的汽油和空氣就越多，那麼燃燒釋放出來的能量也就越大了。所以一台發動機的功率取決於排量的大小和發動機把燃燒產生熱能轉換成機械能的能力的大小。從上式可以分析出，在功率一定的情況下，扭力越大轉速就越低；扭力越小轉速就越高。有了這個特性，我們就可以根據汽車的用途來調校汽車發動機了。

　　如果我需要這台汽車跑得快，那麼我就可以在設計調校的時候讓發動機的額定轉速提高，但此時扭力就會下降，所以加速能力也會減弱。如果我要汽車拉得多，我們就可以把額定轉速降低，這樣扭力就更大，牽引力也就更強，加速也更快。但由於轉速有限，所以速度加到一定程度就達到了額定轉速，極速並不見得很快。

　　這樣我們就很容易理解，為什麼貨車發動機的轉速那麼低（3000轉/分鐘左右）轎車的轉速那麼高（6000轉/分鐘左右）的原因了吧。而即便同是轎車，根據用戶的需求，其扭力和轉速調校也有不同。大家都知道，美國車起步加速很有勁，可速度超過120KM/H再加速就有點困難了。但相同排量的歐洲車或者日本車，起步可能疲軟一點，但到了100KM/H甚至150KM/H的速度還能感覺到車速在加快。所以很明顯，美國車的發動機偏向於低轉速，大扭力，因為美國車車身大，重量也大，必須要有很強的扭力才能牽引汽車靈活的運動；而日本車，本身車體小巧，所以可以使用高轉速發動機，讓汽車加速的時間能持續更長跑得更快。更深一點了解的話，不同的發動機在不同的轉速情況下，扭力也是不一樣的，這也跟發動機調校有關。如果這台車注重頭段加速，那麼在調校發動機的時候就要試圖讓扭力在低轉速時就開始爆發；如果要注重尾段加速，那麼就要試圖讓扭力在高轉速的時候爆發。總之發動機的調校轉速，扭力的選擇配合，都是根據汽車的用途和針對的客戶群體來制定的。所以在選購汽車的時候，也可以根據自己的喜好或用途來比較不同品牌的發動機參數。如果經常在城市開車，起步停車很頻繁的話，那就需要發動機在低轉速時扭力強勁；如果經常駕車走高速，那就應當選擇高轉速發動機，讓車在高轉速的時候更有勁。

因為壓縮比，柴油機壓縮比大，因此缸內爆發壓力大，扭矩大，因此需要強化活塞連桿曲軸，強化後重量大，慣性大，轉速高了強度受不了。

功率的提高一般的做法是提高轉速，p與n的3次方成正比，也就是說轉速越高，功率自然越大。但是為什麼大功率柴油機轉速慢呢，原因在於使用的對象。

大功率柴油機一般使用於大型遠洋船舶，而船舶一般使用螺旋槳推進。而螺旋槳的轉速與工作效率成反比，這是一，其次，轉速過快會產生空泡效應，空氣在螺旋槳表面破裂，產生巨大的衝擊力對螺旋槳的壽命有巨大的損失。所以一般的船用柴油機使用低轉速，二衝程(曲軸轉一圈做一次功，所以功率一般是同等的四衝程柴油機的1.7倍)，長衝程(壓縮比大)，大缸徑。這也是為什麼船用柴油機如瓦西蘭，BW，柴油機都是非常大的。

再說車用，一般使用汽油機，和柴油機的區別在於汽油是點燃的，也就是說在做工衝程，是用電火花點燃汽油，所以在氣缸內燃燒是從電火花噴頭開始燃燒，直到整個缸都被點燃，所以如果像柴油機一樣做大缸徑，大衝程，那麼會導致燃燒後燃，或者沒能充分燃燒。

而柴油屬於壓燃，也就是只要達到壓力，有足夠的空氣，就可以燃燒，所以柴油機壓縮衝程末，到供油提前角，開始噴油，這時壓力達到壓燃的壓力就開始燃燒，直到達到爆壓(充分燃燒產生的最大的壓力)。所以柴油機是氣缸的每個點都一起開始燃燒，而不是像汽油從一點開始燃燒(這是書面上我的理解，並不專業)，這也是為什麼柴油機可以做大，而汽油機的尺寸限制導致汽油機的功率限制。

再一點是柴油機可以燒渣油，油品屬於最低等，而汽油的要求則高的多，從經濟性角度，這也是一個原因。