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柴油引擎的歷史
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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。

柴油引擎低轉速大輸出的特性以及高熱效率所帶來的省油效果,加上較低的購油成本,成為高油價時代下乘用車非常經濟實惠的選擇。Ssangyong汽車在2004年開始引進一系列柴油休旅車的熱賣,正說明柴油乘用車的廣受歡迎。

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