第 6 章　狄塞爾與柴油機：高壓壓燃的熱效率極限#

本章導言#

奧托循環的效率受壓縮比封頂，且火花點火無法承受過高壓力。魯道夫·狄塞爾從理論極限出發，造出「壓燃」機器，把內燃機的最大單機功率與熱效率一舉推向重工業。本章三節：6.1 狄塞爾其人與其夢；6.2 1897 年奇蹟；6.3 柴油機征服重工業。

6.1 魯道夫·狄塞爾的理性夢想：追求卡諾循環極限熱效率的發動機設計#

6.1.1 從慕尼黑理工到巴黎冷凍機倉庫#

魯道夫·狄塞爾（Rudolf Diesel, 1858–1913）生於巴黎、德裔；慕尼黑理工學院教他工程的主要是卡爾·林德（Carl von Linde）——冷凍機與熱力學巨匠。狄塞爾畢業後任林德巴黎公司工程師，日常面對的是氨冷凍機的熱力循環——這讓他比同代人更早把「可逆循環」當成工程數學。

6.1.2 一個「理性馬」（Rational Heat Engine）的理論夢#

1892–93 年狄塞爾申請專利並出版《Theorie und Konstruktion eines rationellen Wärmemotors》：理想循環等溫加熱、絕熱膨脹、定容冷卻、等溫壓縮——即試圖逼近卡諾極限：

且以極高壓縮比與「煤粉煤氣皆可」的通用燃料。實際上，純卡諾循環在機械上不可實現——眾所周知，狄塞爾最終設計落入「定壓燃燒（Diesel cycle）」：空氣被高壓壓縮（\(\approx 17\)–\(25:1\)）至約 550°C 以上，燃油以高壓噴入自燃，緩慢定壓加入熱量。

6.1.3 商業背景：Maschinenfabrik AUGSBURG-NÜRNBERG（MAN）#

狄塞爾在 MAN（奧格斯堡）的資助下開發：MAN 想要「油動機」進攻小型工坊市場（煤氣機以外的替代），也規劃以專利產品建立技術壁壘。同時 Krupp、Bolinder 等亦參與此專利聯合體系，德國煤油業在供給側提供燃料。這是由三大工業體系（機械製造＋冶金＋燃料）共同投資於一名個體發明者的極早年方式——今日創投方式的直系先祖之一。

6.1.4 前因後果#

• 前因：卡諾—焦耳體系＋林德學院＋煉油業副產品的活絡供給。
• 事件：1892–93 專利與理論書。
• 後果：與 MAN 合作、屢受爆炸與失敗——下一節 1897 年奇蹟。

下一節：6.2 1897 年柴油機