为什么重型车辆几乎总是使用柴油发动机？

我一直想知道为什么重型车辆（例如大型卡车和公共汽车）几乎总是使用柴油发动机，而在轻型汽车中却有柴油发动机和汽油发动机之间的选择。

发动机效率可能解释了对柴油发动机的偏爱，但是，这在轻型汽车中也不是一个有效的考虑因素吗？使用柴油发动机应该可以提高效率，因此，所有汽车都应使用柴油发动机。

那么，为什么大型汽车几乎总是使用柴油发动机，而轻型汽车却可以在汽油和柴油之间进行选择？

诸如带有阿特金森循环的混合动力技术之类的现代技术能否将汽油发动机也应用于大型车辆？据我了解，2016年丰田普锐斯的阿特金森循环发动机的热效率为40％。我认为这非常像柴油，如果将该技术扩大规模，可以帮助将汽油技术引入大型车辆。

扭矩是游戏的名称。移动重物需要高扭矩。如果将汽油发动机与可比的柴油发动机进行比较，则柴油将始终具有较高的扭矩。更高的扭矩来自于压缩点火所需的更高的压缩比。为了获得更高的压缩比，需要更长的行程。冲程越长，曲轴偏移越大。该偏移量可提供更大的扭矩。

另一个方面是，柴油可以在非常低的RPM下产生巨大的扭矩。当其他条件保持不变时，简单地说，增加燃油等于增加扭矩。柴油机没有节气门板，每个冲程都吸入最大量的空气。在柴油中，添加的燃料量决定了功率。节气门控制添加的燃油量。这意味着柴油总是稀薄运行。怠速时，发动机几乎不消耗任何燃料。这种稀薄的混合物即使在低转速下也可以添加大量燃料。另一方面，汽油发动机必须始终将燃料混合物保持在最佳化学计量比。这需要保持正确的混合气，这意味着要获得更多的燃油，发动机需要转至更高的RPM。这意味着汽油发动机的扭矩要比柴油发动机高得多。

限制扭矩的唯一实际缺点是扭矩的产生。这通过具有很多齿轮的齿轮箱来补偿。

如果使用汽油发动机，则必须更大。更大的发动机会消耗更多的燃料。

乘用车中汽油发动机占主导地位的一个主要但经常被忽略的原因是重型车辆中对柴油发动机的需求。给定数量的原油（取决于其组成）将产生给定数量的柴油，给定数量的汽油，给定数量的烛蜡和特定给定数量的其他石油产品。因此，如果我们将所需的任何一种产品的数量固定为常数，那么我们还将所有其他产品的数量也固定为常数。

正如vini_i在另一个答案中所解释的那样，柴油产生的扭矩更大，这是制造更高压缩比发动机的工程决策的副产品。重型车辆使用柴油动力产生扭矩的电动机。让我们确定通过柴油运输给定国家的货物所需的柴油量。现在，我们有固定数量的汽油，这些汽油是生产柴油的副产品。将汽油发动机放入可以燃烧剩余汽油的乘用车中比将柴油发动机放入乘用车中竞争，后者将竞争所生产的固定量的柴油更为有意义。

因此，无论技术因素如何，这两种发动机都不经济地适合在所有车辆中使用。每当创建用于一种发动机类型的燃料时，就会将用于另一种发动机类型的燃料作为副产物创建，并且有人会带动可以燃烧该副产物的发动机。

对于OP的主要问题：“为什么重型车辆几乎总是使用柴油发动机？” 答案：成本和可靠性。柴油发动机价格昂贵得多，但寿命却比汽油发动机长很多倍。对于每天都在路上行驶的商用车，由于具有更高的燃油效率和更少的维修停机时间，因此可节省大量资金。

对于OP关于使用柴油的轻型汽车的其他问题： 在美国，柴油的消费者形象非常消极，它肮脏，响亮，缓慢等。汽车公司声称，即使柴油动力消费汽车优于汽油，消费者在美国不会购买。在这里论证该说法的有效性是不值得的，但是值得注意的是，在欧洲等其他地方，消费汽车中很大一部分是柴油。因此，答案可能是文化上的而不是科学上的（我是说美国的消费者文化还是三大汽车公司的文化都可以接受解释）。

给定两个具有相似重量的发动机，它们均以各自的最佳效率运行（即，燃烧燃料中每单位化学焓所完成的最大机械功），这两种发动机的最终油耗都相似。但是，柴油发动机通常会通过提供更大的扭矩来提供更多动力。这样才更有效率。

但是，始终以相当低的RPM达到这样的最佳效率。现在，尽管以降低效率为代价，但活塞发动机实际上以高转速提供了最大功率。即通过下移和转速时，你会得到大得多的功率（并且需要多更多的燃料）。现在，由于Otto发动机的转速可以高于Diesel发动机（并且响应速度也往往更快），因此它们更适合于这种“超频”，因此对跑车更具吸引力。对于卡车来说，这并不经济。

如果愿意的话，奥托发动机是柴油发动机（重型；低转速时的高效率；高转速时的额外动力）与燃气轮机（非常轻；低转速时的效率差；高转速时的功率大）之间的折衷）。

至少在英国，另一个考虑因素是，您可以以更低的税价购买“红色柴油”（柴油燃料，染成红色）用于农业，固定式发电机等。目前，这里的柴油价格大约是每升1.10英镑（当地车库，早点驶过去），而我上次购买红色柴油的价格大约是每升0.60英镑。

我不知道这种事情是否会在其他国家/地区发生，但鉴于柴油/汽油（汽油）的性能相似，这种燃料成本的显着降低意味着柴油是拖拉机和农用机械或任何不使用这种发动机的发动机的首选燃料。 t驱动公路车辆的车轮，例如制冷系统和发电机等。如果在其他国家发生类似的事情，这无疑是柴油发动机在这些行业中占主导地位的原因之一。您将无法制造一种汽油发动机，该汽油发动机在其整个生命周期内将使用足够少的燃油来弥补这种燃油成本差异。

我不知道，但我敢冒险暗示这种情况是在多年前出现的，当时汽油发动机根本无法在所需条件下产生所需的扭矩或可靠性，因此柴油是首选。有关不同用途的燃油税的立法将无法跟上私人公司的现代发展速度。

当然，红色柴油的论点并不能在公路车辆上使用，但是当您认为40英尺拖车中的负载与田间拖拉机和拖车的负载相当时，发动机制造商更容易做出两个类似的结论。针对市场量身定制的引擎。在过去的五十年中，关于柴油发动机制造商，我对谁拥有谁还不了解，但是至少有一点值得怀疑。

最后，如果每个人都使用柴油，警察将不得不检查每辆车的油箱中是否有红色柴油，而不是今天可以使用的少量柴油。这将使政府和石油公司损失数百万美元的收入，这当然是无法想象的。

这里有一些好的和几乎好的答案。

与上述要求相反，柴油（或任何活塞）发动机不一定需要长冲程才能实现高压缩；但它们通常具有不短的方孔和/或冲程（根据典型的汽油发动机标准）。

与上述要求相反的柴油发动机确实装有节气门板。这些调节进气流量-进而调节扭矩，功率和转速。。等等

可以在不改变冲程的情况下实现高压缩，这可以通过改变连杆的长度（与冲程不同）来实现，这样就可以将活塞进一步推向气缸体并可能伸入燃烧室，并且/或通过更改活塞的几何形状。

更大的行程可以而且确实会导致曲轴处更大的瞬时扭矩和合成扭矩力矩（考虑使用大扳手的杠杆作用；因为这[加上更大的摩擦力]正是您赋予BMEP和/或施加在活塞上产生的力的原因）每个燃烧产物以长冲程/“杠杆”连接到曲轴时）；但是-如前所述-它也会增加摩擦。

柴油发动机通常可以运行极高的压缩比（远远高于典型的汽油发动机），这是因为它们使用的燃料（其中包括）不会以典型汽油发动机的压缩比进行压缩点火。

正如上面的回答和注解所说；游戏的名称始终是Torque。

而且，加上能够可靠且经济地产生高扭矩数值的能力，这就是制造柴油发动机的原因。

马力（与在直线和/或线性平面上移动的物体[卡车]相关的力）仅仅是扭矩（与旋转和/或旋转的物体[曲轴]相关的力）的乘积；在给定的时间和/或转速下产生的扭矩量。

由于确实有一些事情，动力总成工程师可以做以增加任何（柴油/汽油）活塞发动机的输出（除了增加燃油燃烧和/或清扫能力，增加静态发动机能力，增加压缩率，减少摩擦） /互惠权等。）请注意，增加压缩量与效率和输出量都直接相关。

不同于说增加静态发动机容量；因为454立方英寸的Chev（<7升）不一定比现代的3升V6高效（尽管454的Chev可能更强劲），前提是3升V6没有涡轮增压。

即使这样，只要为454涡轮增压，只要所有调整/加油操作正确，您的扭矩和功率都将超过1500HP，甚至可能接近2000HP。

因此，柴油机被设计为通过上述设计方法和非常高的压缩/燃烧产生很大的扭矩。

与纯压缩相比，柴油发动机内的冲程长度与最大扭矩产生（来自燃烧产物）和/或设计有关。但是-如上所述-它也可以帮助压缩。

燃烧过程很复杂，这是效率，经济性和扭矩/功率最大化的地方。

这就是为什么我们看到现代汽油车-尤其是欧洲的汽油车-全都是直接喷射的。像大多数柴油机已经使用了多年。

这样，可以针对所有条件和驱动“模式”更好地控制燃烧过程。

柴油发动机与大多数典型的汽油发动机（尤其是十年前的汽油发动机）不同，由于它们依赖压缩点火，因此几乎总是确保其在上止点（TDC）处精确点火。

由于发动机的复杂性以及内部物体移动的速度，许多典型的汽油发动机-甚至在今天的某些发动机-都无法精确地在TDC处的每个燃烧周期点火。当这种情况无法发生时，效率和扭矩很快就会下降。

发动机旋转得越快，确保每个单独的燃烧循环都在TDC点火就越困难。这就是为什么非柴油发动机如今都具有单独的线圈组（用于每个插头）和某种形式的电子/计算机控制点火的原因之一。

相比之下，柴油发动机根本不需要电子点火系统，并且它们也不具有很高的曲轴转速（如果是那样，远洋班轮柴油机很少会超过250-300 rpm）。

柴油发动机的基本结构还可以使其在极低的车辆/发动机转速下产生可观的扭矩，并且它们还使用一种经设计的燃料（早在使用唯一的可用汽油燃料时）就可以实现非常高的压缩比。

柴油发动机比典型的现代汽油发动机更高效是一个谬论。

通常-大约十年前-柴油发动机具有从低车速/发动机转速提供显着扭矩的能力，以及其支持高压缩比的能力，以及柴油发动机被涡轮增压的事实；与通常的汽油发动机相比，通常可以提供明显的效率和其他优势。

如今-特别是对于支持高压缩比的无铅汽油产品-典型的汽油发动机不仅具有涡轮增压，直接喷射和高压缩比运行的功能，而且还具有比柴油机更大的曲轴转速带宽和生产能力。在低曲轴转速下也有很大的扭矩值。

这与以前柴油提供的几种独特的销售目标达成了相同的目标。

不过，由于柴油燃料比典型的汽油便宜一些，因此柴油发动机将继续流行一段时间。

另外，柴油发动机；（a）坚固，（b）相对简单，（c）它们通常以低速运行[因此是扭矩产品，“合理地”经济/具有成本效益]，（d）不需要复杂的气门机构和/或点火系统方面的考虑，以及（e）当它们设计为以2冲程模式运行时，可以实现以有时相等或更少的复杂性来产生更大的扭矩输出，尤其是在气门机构方面。

就是说，我认为，化石燃料行业的缓慢消亡，大多数第一世界国家的碳/污染政策以及乘用车内混合动力/独立式电动机的兴起，可能会综合起来-除非它显着演变-在未来10年内将柴油发动机关闭。