Почему у дизельного двигателя максимальная частота вращения намного ниже, чем у бензинового?

Если говорить конкретно, то степень сжатия у него намного выше, и поэтому он развивает большую мощность задолго до того, как это сделает бензиновый двигатель. Его детали должны выдерживать более сильный взрыв в цилиндре, чем у бензинового двигателя. Компоненты рассчитаны на более мощный взрыв при такте сжатия двигателя. Степень сжатия большинства бензиновых двигателей составляет от 9,0 до 10,5. Это значит, что в цилиндр помещается определённое количество топлива и воздуха, готовых к сжатию. Дизельный двигатель работает на оборотах от 11,5 до 15 или около того, в зависимости от наличия или отсутствия турбонаддува. При превышении оборотов дизельного двигателя поршни пробивают блок цилиндров.

Paulster2 прав: изменение угла впрыска относительно угла поворота коленчатого вала двигателя является основным способом управления процессом сгорания в дизельном двигателе. В обычном бензиновом двигателе (с принудительным зажиганием или с воспламенением от сжатия) топливо и воздух в значительной степени смешиваются до возникновения искры (которая запускает процесс сгорания), что приводит к быстрому распространению фронта пламени, которое сжигает сжатую топливно-воздушную смесь на своём пути. Даже в двигателях с воспламенением от сжатия угол впрыска топлива обычно очень ранний относительно верхней мёртвой точки (ВМТ) двигателя. Всё это приведёт к относительно более быстрому процессу горения.

В дизельных двигателях топливо впрыскивается в горячий воздух (результат сжатия) вблизи ВМТ, что требует некоторого времени (задержка воспламенения), прежде чем топливовоздушная смесь самовоспламенится. До этого момента впрыск топлива все еще происходит (при обычном сжигании дизельного топлива), что затем приводит к созданию модели сгорания, специфичной для дизельного двигателя: контролируемое смешивание топлива. В этой модели скорость сгорания определяется скоростью смешивания топлива и воздуха. Уникальная модель дизельного двигателя в основном определяет процесс сгорания топлива как процесс смешивания и сгорания, в отличие от бензиновых двигателей, в которых процесс смешивания происходит на такте впуска или сжатия, что в целом ускоряет процесс. Свою роль играют и другие факторы, такие как более массивная конструкция дизельного двигателя (большая инерция), более высокая степень сжатия (увеличенный ход поршня).

Вообще говоря, дизельному двигателю просто не нужны высокие обороты для достижения достаточного крутящего момента/мощности.

В дополнение к отличному ответу Анараха: дизельное топливо сгорает медленнее, чем бензин, и при более высоких оборотах вы рискуете открыть выпускной клапан, когда смесь в цилиндре ещё горит. Увеличьте обороты, особенно на двигателях с некоторым перекрытием, чтобы впускной и выпускной клапаны были открыты одновременно. Если в камере сгорания всё ещё происходит горение, вы рискуете получить детонацию, которая полностью выведет двигатель из строя.

Вероятно, можно привести и такой аргумент: в бензиновом двигателе вы контролируете точную точку в цикле каждого цилиндра, в которой начинается сгорание. В бензиновом двигателе зажигание опережается либо с помощью грузиков в корпусе распределителя, либо электронным способом с помощью карты ЭБУ. В дизельном двигателе топливо воспламеняется от сжатия, и вы ограничены моментом, когда происходит это событие. Вероятно, именно поэтому такие двигатели обычно имеют гораздо более узкий диапазон мощности.

Вкратце, это основано на низкой скорости сгорания дизельного топлива и увеличенном ходе поршня дизельного двигателя.

Сначала вы должны понять разницу между этими двигателями. Дизельный двигатель работает за счёт сжатия топлива, его нагрева и последующего взрыва, в результате которого вырабатывается энергия. Бензиновый двигатель изначально нестабилен, и для его взрыва и выработки энергии необходима искра.

Это сказало,

Представьте, что бензиновый двигатель — это гепард: у него лёгкий скелет и обтекаемое тело, поэтому он очень быстрый, но недостаточно мощный, чтобы убить льва или носорога.

Дизельный двигатель похож на слона: он медленный, но очень сильный, но ему нужны более мощные ноги, чтобы выдерживать огромную массу тела, поэтому он не может бегать так же быстро, как гепард, но обладает большой силой. Под силой слона я подразумеваю крутящий момент двигателя.

В бензиновом двигателе топливо сгорает естественным образом, поэтому ему не нужны прочные детали, способные выдержать взрыв. Да, топливо сжимается, но не так сильно, как в дизельном двигателе. Вот почему мотоциклы с объёмом двигателя 100 куб. см так сильно ревут: у них лёгкая конструкция (кривошипы, поршни).

Дизельное топливо сгорает не так быстро, как бензин. Для его воспламенения требуется гораздо более высокое сжатие, поэтому головка блока цилиндров, поршень, коленчатый вал — всё должно быть прочным, чтобы выдержать взрывное сжатие и замедлить движение поршня.

Наконец-то я могу ответить на ваш вопрос:

Дизель сгорает медленнее, чем бензин, и для большинства дизельных двигателей предельная частота вращения составляет от 4800 до 5000 об/мин.

Чтобы было понятнее: в бензиновом двигателе почти 95 % топлива сгорает при каждом такте, а в дизельном двигателе не всё топливо сгорает при каждом такте из-за низкой скорости сгорания. Некоторое количество дизельного топлива остаётся в цилиндре перед следующим тактом, поэтому, как бы сильно вы ни нажимали на педаль, это небольшое количество топлива не сгорит до того, как поршень будет готов к следующему такту, что ограничивает скорость или предельную частоту вращения.