柴油发动机在低转速下能输出较大扭矩,这主要与其工作原理和结构特点密切相关。
从工作原理来看,柴油发动机是压燃式发动机。在进气冲程中,大量的空气被吸入气缸。在压缩冲程,活塞将空气压缩,由于柴油发动机的压缩比很高,一般在 15 - 22 之间,空气被压缩到很小的体积,温度和压力急剧升高。当柴油喷入气缸时,高温高压的空气使柴油迅速自燃。在燃烧过程中,由于燃烧产生的能量在短时间内释放,对活塞产生强大的推力。而且在低转速时,每个工作循环的时间相对较长,燃料有更充分的时间燃烧,能够将更多的化学能转化为机械能,从而产生较大的扭矩。
从结构特点上分析,柴油发动机的气缸直径往往相对较大,活塞行程也较长。较大的气缸直径使得在燃烧室内有更多的空间来容纳燃料和空气的混合物,在燃烧时可以产生更强大的爆发力。较长的活塞行程则意味着在每个工作循环中,活塞能够在更长的距离上受到燃烧产生的推力,根据扭矩的计算公式(扭矩 = 力 × 力臂),较长的力臂(活塞行程)有助于产生更大的扭矩。
此外,柴油燃料本身的特性也起到了一定作用。柴油的能量密度比汽油高,每单位体积的柴油燃烧能够释放出更多的能量。在低转速工况下,这些能量能够更有效地驱动曲轴旋转,转化为强大的扭矩输出,使得车辆等设备在起步、爬坡或者牵引重物等需要较大牵引力的情况下,能够凭借柴油发动机在低转速下的大扭矩优势,轻松应对。这种特性也使得柴油发动机在重型卡车、工程机械、船舶等对扭矩要求较高的应用场景中得到了广泛的应用。