柴油机热效率最高，广泛用于国民经济各领域。在车用柴油机方面，载重车用柴油机的发展较早且比较成熟，而轿车柴油机由于重量轻（只有100多千克），体积小，转速与功率高（转速超过4000转/分，功率超过40千瓦/升），因而集中了柴油机发展中的高新技术，代表了车用柴油机的发展趋势。尽管世界各主要汽车与发动机公司开发的新一代柴油机各有特点，但大体上反映了以下发展趋势：
一是直喷式柴油机的比例不断提高，采用直喷式柴油机的缸径不断降低。如戴姆勒·克莱斯勒公司用于SMART车的BENZOM-660机（D/S=65.5/79毫米，3缸，排量0.8升），大众的LUPO机（D/S=76.5/86.4毫米，3缸，排量1.19升）。
二是采用增压、中冷与多气门技术。柴油机气缸内能燃烧的燃料量取决于气缸的充气量，为此车用柴油机上广泛采用了涡轮增压与中冷技术（TAC）。大型船用与机车柴油机一直采用4气门结构，车用柴油机缸径大于100毫米以上的均优先采用4气门结构，优点是除了充分利用气缸圆面积增加进气量与实现可变进气涡轮外，还可以将喷油器垂直中置，使油柱分布均匀，有利于燃烧过程中的优化。对于缸径小于100毫米的车用柴油机，有采用4气门，也有保持2气门的。
三是实现高压喷射与电控，优化喷油规律，发动机是汽车的动力与心脏部件，而喷油系统又是柴油机的心脏，目前国外车用柴油机喷油系统均沿着增加机械与液压刚度方向发展，为满足越来越严格的排放法规（欧III与欧IV标准），喷油压力不断提高，目前在传统的泵管嘴系统中，喷油压力已普遍超过1000巴，在新的高压喷射系统中，喷油压力已超过1500巴，甚至达到2000巴。
四是排气再循环（EGR）与排气后处理技术（机外净化）。实现排气再循环可降低NOX，但不利于燃油经济性，若能实现EGR冷却与电控，则有利于改善综合性能。柴油机的排气后处理技术比汽油机困难，但是国外在微颗粒过滤及其再生技术与NOX催化还原技术方面已取得了长足的进步，可以适应未来欧IV排放法规的要求。
五是优化结构设计，减少摩擦与附件功率损失，提高机械效率。柴油机的有效效率等于指示效率与机械效率的乘积，因此柴油机的燃油消耗率也直接受到机械效率的影响。国外在致力于完善缸内工作过程的同时，也十分重视减少摩擦损失和提高机械效率的研究。此外，以德国的MTU公司为代表的部分停缸技术（CDA）也是一种有效手段。
总之，柴油机特别是轿车的小型高速直喷式柴油机，是一项集热、机、电为一体的综合系统与高科技产品。随着电控技术的发展，柴油机的工作也不断向综合优化与智能化控制方向发展，性能不断改善，应用也会日益广泛。
目前，我国在载重车上已广泛采用了柴油机，如一汽集团的锡柴与大柴，但是，我国在排量2升（缸径在85毫米）以下高速车用柴油机、特别是轿车柴油机方面仍是空白，与欧洲和日本相比情况很不相称，至于柴油机的技术水平方面差距就更大了。因此，积极引进与开发包括轿车柴油机在内的车用柴油机，乃是我国汽车工业面临的一项十分重要而艰巨的任务。
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