柴油發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速下能輸出較大扭矩,這主要與其工作原理和結構特點密切相關。
從工作原理來看,柴油發(fā)動機是壓燃式發(fā)動機。在進氣沖程中,大量的空氣被吸入氣缸。在壓縮沖程,活塞將空氣壓縮,由于柴油發(fā)動機的壓縮比很高,一般在 15 - 22 之間,空氣被壓縮到很小的體積,溫度和壓力急劇升高。當柴油噴入氣缸時,高溫高壓的空氣使柴油迅速自燃。在燃燒過程中,由于燃燒產(chǎn)生的能量在短時間內(nèi)釋放,對活塞產(chǎn)生強大的推力。而且在低轉(zhuǎn)速時,每個工作循環(huán)的時間相對較長,燃料有更充分的時間燃燒,能夠?qū)⒏嗟幕瘜W能轉(zhuǎn)化為機械能,從而產(chǎn)生較大的扭矩。
從結構特點上分析,柴油發(fā)動機的氣缸直徑往往相對較大,活塞行程也較長。較大的氣缸直徑使得在燃燒室內(nèi)有更多的空間來容納燃料和空氣的混合物,在燃燒時可以產(chǎn)生更強大的爆發(fā)力。較長的活塞行程則意味著在每個工作循環(huán)中,活塞能夠在更長的距離上受到燃燒產(chǎn)生的推力,根據(jù)扭矩的計算公式(扭矩 = 力 × 力臂),較長的力臂(活塞行程)有助于產(chǎn)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,每單位體積的柴油燃燒能夠釋放出更多的能量。在低轉(zhuǎn)速工況下,這些能量能夠更有效地驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)化為強大的扭矩輸出,使得車輛等設備在起步、爬坡或者牽引重物等需要較大牽引力的情況下,能夠憑借柴油發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速下的大扭矩優(yōu)勢,輕松應對。這種特性也使得柴油發(fā)動機在重型卡車、工程機械、船舶等對扭矩要求較高的應用場景中得到了廣泛的應用。