第 6 章 狄塞爾與柴油機:高壓壓燃的熱效率極限#
6.2 1897 年柴油機的誕生:擺脫火星塞、利用高壓壓燃自燃的工程奇蹟#
6.2.1 奧格斯堡 1897:愛實驗與爆炸#
1893 年首試機在示範中幾乎奪走 MAN 工程師性命(缸壁爆裂事故);1894–96 年經多輪改造(壓縮空氣噴射燃油:以高壓空氣把油霧送入缸內)逐步趨穩。1897 年 1 月,奧格斯堡的實驗三號機完成驗證,熱效率約 26%,創下當時熱機紀錄:
| 熱機 | 熱效率 |
|---|---|
| 勒努瓦煤氣機(1860) | ~4% |
| 奧托煤氣機(1876) | ~10–14% |
| 蒸汽複脹機(1890s) | ~15–20% |
| 狄塞爾 1897 機 | ~26% |
6.2.2 工程要點:為何「壓燃」如此厲害#
- 壓縮比高 → 壓縮行程末段空氣因絕熱壓縮升至燃點以上,燃料自行點火,省去點火系統(可靠、可放大);
- 調整功率不靠節流而靠燃料量——空氣進量恆定,燃燒「質量比」可動,於是輕載不批量損效率;
- 無爆震極限(汽油機的爆震使高壓縮比封頂;柴油機此刻並不失火),於是增大缸徑的「大功率工業型」無上限。
6.2.3 1900 Paris Exposition 震撼與洩腕的晚年(1913)#
- 1900 年巴黎萬國博覽會由 MAN 展示柴油機,並公佈魯道夫以花生油示範——柴油機本來便是「多燃料通用」的設想;
- 其後數年,柴油機的專利、公司與財務問題接踵而至。1913 年 9 月 29 日,狄塞爾登上 Harwich 至 Antwerp 的渡輪 Dresden 號,夜間失蹤,遺物後於海面尋得——這是動力史上最著名的失蹤事件之一,原因至今多種推論(自殺/意外等無法定案,此處僅陳述事實)。
6.2.4 前因後果#
- 前因:6.1 的理論與資本結構+壓燃設計。
- 事件:1897 奧格斯堡機(效率約 26%)、1900 巴黎博覽會。
- 後果:柴油機拿到「大功率、低煤耗、可靠」的旗幟;下一節直接講它的征服。
下一節:6.3 柴油機征服重工業