为啥难以设计出高转速柴油机？或者说柴油机的转速相对汽油机而言为什么更低？结论就是柴油黏度大，做不到在短时间内与空气完成比较均匀的混合。柴油含碳多，燃烧更慢。所以在混合慢、燃烧慢的先天条件制约下，如果柴油机的转速过高，那么混合气浓度会急剧飙升，最终导致失火。

柴油发动机的转速真的很低？实际上这个问题要从两个角度去看待，商用车、工具车上所使用的大排量重型柴油机，而另一方面则是乘用车上所使用的轻型柴油机，比如大众TDI机型、PSA的HDI机型，它们是可以达到转的，断油转速在转附近。实际上现如今的涡轮增压汽油机的断油转速大都在转附近。

所以在乘用车领域，柴油机的转速已经不低了，也可以理解成在乘用车领域柴油机与汽油机的转速已经很接近了。但那些大排量的重型柴油机，由于活塞、连杆、曲轴等部件自重太高，机器在运转时所产生的转动惯量过大，所以不可能转快，真转快了机体也承受不住。这就是那些大排量重型内燃机都要面对的问题，即便是汽油机实际上也转不了太快，需求、用途所产生的差异。

当然如果汽油机如果有需要，转速可以轻松破万，但这对于轻型柴油机而言绝对是望尘莫及的。即便是那些柴油版的赛车，通常最高转速也仅仅是转出头。如上图所示标致HDI赛车，峰值转速也不过转左右。不过这并不影响它的强大，因为功率为扭矩与转速的乘积，转速不够就可以拿每循环更高的扭矩输出来找平。

哪些原因限制了柴油机的转速？

想获得更高的转速，就必须让每一个循环都快速完成。想快速完成一个循环，需要做到哪些？其一充足的进气量、其二快速的混合过程。无论是汽油机还是柴油机，高转速运行时起时都会面对进气不足的问题。比如当发动机转运行时，每分钟要完成次循环。也就是说每分钟喷油、进气过程要达到次，那么每秒要进气50次。也就是说进气门每秒要完成50次开启。

这么短的时间完成50次进气，留给每一次进气的时间太少，所以汽油机产生了可变气门正时、升程等技术用来改善高转速运行时的进气不足问题。而随着涡轮增压技术的普及则实现了汽油机的低转速化。当然这些技术同样可以应用在柴油机上，但阻挡柴油机高转速化的根本原因在于柴油与空气的混合过程太慢、也太困难。

柴油偏重质，链长且碳原子多，所以柴油更黏稠、挥发更差。所以喷出的柴油相与空气混合均匀难于登天。如上图所示，喷油嘴喷出的油雾，由于黏度高、挥发差，柴油雾柱内部永远呈现混合气过浓状态，无论进气量有多大，雾柱内混合气浓度都偏浓。而雾柱外部则恰恰相反，雾柱外部混合气浓度永远呈现偏稀状态，且越往外越稀。

所以柴油机是利用油门控制喷油量，而节气门时刻保持最大开度（一些老旧的柴油机没有节气门），也就是实际空燃比要大于理想空燃比的状态。因为无论进气量有多大，雾柱内部的浓度皆偏大，所以柴油的燃烧方式就是外部稀混合气率先被压燃，之后产生的能量迫使更多的燃油完成混合，继续被之前的火花点燃，最终完成所有柴油的燃烧。

这种对工况的控制方式就称之为质循环，汽油机是根据进气量计算喷油量，而柴油机的进气量时刻最大化。所以柴油的燃烧就是从外到内一步步的燃烧、加速挥发、燃烧、加速挥发不断循环的过程，最终完成每次循环所有柴油的燃烧。知道柴油机为啥要选择压燃么？并非仅仅是柴油自燃点低的原因，根本原因在于每次燃油的喷射雾柱，均呈现出外稀内浓的状态。

可燃物质均存在点火临界，而柴油雾柱这种外稀内浓的状态根本就点不着，或点燃后由于能量不足在传播过程中就熄灭了。所以柴油最难的是快速完成均匀混合，没办法迅速完成与空气的混合就没办法让做功冲程迅速结束，这样一来就会拉长单次循环的完成时间。影响转速的外部因素如转动惯量、进气量等等问题都容易解决，但柴油与空气的混合还是太慢了。

实现均匀混合的速度慢，就没办法为燃烧过程提速。所以一旦提高柴油机转速，就会缩短做功冲程的时间（4个冲程占用的时间都缩短），那么就会导致柴油的燃烧极为不完全。本来就混合得极为不均匀，再缩短了燃烧时间，那么不均匀混合问题会更严重，最终导致压燃失败，也就是失火。所以柴油黏度大、挥发差是影响转速的根本原因，当然现如今的高压共轨技术已经改善了很多的问题，但与能上万、甚至几万转的汽油机相比较，柴油机很难达到。