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內燃機的崛起

在機械工程學的定義中，凡利用熱能而產生動力的機械，統稱為熱機(Heat Engine)。而熱機又分為內燃機與外燃機兩大類，燃料在熱機內部燃燒產生熱能，再將熱能轉變為機械動力者，皆稱為內機，如汽油引擎、柴油引擎、燃器渦輪機等。而燃料在熱機外燃燒者稱為外燃機，如蒸氣機。

在一般常見的引擎中，又分為利用點火器(如火星塞)點火的火花點火(SI)引擎，及利用高壓高溫空氣使燃料燃燒的壓縮點火(CI)引擎。汽油引擎屬於火花點火引擎，柴油引擎則屬壓縮點火引擎。

十八世紀末期，瓦特(James Watt)發明了蒸氣機促使了英國第一次的產業革命，也改變了人類的生活方式，使人們由自身勞力或獸力轉而利用機械動力。一百年後(1876年)，德國人奧圖(Nikolaus Otto)發明了第一具四行程內燃引擎，隨後(1887年)，戴姆勒(Daimler)將四行程引擎成功應用於汽車上。西元1892年，德國工程師狄賽爾(Rudolf Diesel)發明了燃燒效率較高的非火花點火引擎，並取得專利，這是內燃機發展的一個新里程碑。

柴油引擎的發展
 

	Rudolf Diesel(1858-1913)，另闢奚徑，在Otto循環引擎之外，開創柴油引擎的世界。

在奧圖發明了第一具四行程內燃引擎後，當時許多工程師都致力於內燃機的發展，但是多以火花點火引擎為發展方向，如Mercedes-Benz的創辦人戴姆勒，正是將汽油引擎應用於車輛的始祖。但由於當時點火裝置技術並不成熟，狄賽爾便以空氣壓縮使溫度升高的理論，朝向壓縮點火方向發展內燃機技術。也就是先將汽缸內的空氣壓縮至高溫，再將燃料注入燃燒室，燃料因高溫高壓而自燃，產生引擎所需動力。

由於要將空氣加溫至燃料的燃點溫度，需要極大的壓力，當時的燃油—汽油在如此高溫高壓下，會產生猛烈的爆震，所以狄賽爾必須發展不同的燃油，他甚至曾經嘗試使用植物油，而最後選定了當時最不受重視的柴油。柴油因不易點燃不能作為火花點火引擎燃料，並且柴油點燃後會產生黑煙，也不能像煤油般作為照明燃料，所以在那時不受重視。但是柴油安定不易爆震的特性，正好可作為壓縮點使用。

經過將近二十年的研發，第一具壓縮點火引擎於1892年問世，同年，狄賽爾也取得此項技術專利。由於狄賽爾的柴油引擎在發展初期技術尚未成熟，儘管它有不錯的熱效率及省油性，在當時卻很難與技術以達成熟的汽油引擎競爭，然而狄賽爾卻仍將他推入市場中，導致他所販售的20台柴油引擎一一招致退貨，並且在往後一段時間，人們都無法接受柴油引擎。而失意的狄賽爾也於1913年10月29日於船上投海自盡

柴油引擎在沈寂了一段時間後，美國Cummins公司在1924年時，將供油噴射泵應用於柴油引擎上，解決了當時狄賽爾以高壓空氣供油方式的不穩定運轉，並首度將柴油引擎裝於卡車上，奠定了車輛使用柴油引擎的基礎。1936年，柴油引擎也搭載於Mercedes-Benz 260D，這也是柴油引擎應用於轎車的濫觴。

替代能源前合適的過渡方案

柴油引擎由於出力大而省油佳，但早期因噪音及黑煙的排放，所以多用於大型車輛及機具使用。而柴油引擎正因扭力大而省油的特性，也讓歐洲許多車廠致力改進以適用於小型車輛上。在共軌直噴與可精確供油的壓電式噴嘴技術成熟後，柴油引擎更適合小行車使用。在尋求替代能源的現今，柴油引擎雖不是終極的解答，但是柴油引擎的省油特性，可作為十分合適的過渡方案。

文章出處:http://classroom.u-car.com.tw/classroom-featuredetail.asp?cfsid=30

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