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發動機史：奧托和狄塞爾是如何發明汽油機和柴油機的？

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我們都知道，內燃機有四個衝程，進氣、壓縮、做功、排氣，雖然汽油機和柴油機都是這四個衝程，但它們的迴圈名稱卻不一樣。

汽油機被認為是奧托發明的，所以其工作迴圈被稱為奧托迴圈。

而柴油機專利則由狄塞爾提出，所以其工作迴圈被稱為狄塞爾迴圈。

德國人尼古拉斯 趙四……哦不，奧托（Nicolaus Otto），發明汽油機也是挺有趣的事情。

在奧托的四衝程內燃機誕生之前，當時的機械動力主要靠外燃機，即蒸汽機，就是透過燒開水的蒸汽來產生動力。

1862年，30歲的奧托受到法國人雷諾瓦（lenoir）二衝程內燃機啟發，開始做四衝程發動機的實驗。

雷諾瓦的燃氣內燃機也可以簡單說一下，因為它被認為是第一臺商用的內燃機，在1860年開始生產，但雷諾瓦迴圈沒有壓縮衝程，所以其熱效率比蒸汽機高不了多少，據說也是個位數。

而奧托意識到壓縮燃油可以提升熱效，所以嘗試在二衝程的基礎上增加壓縮衝程，但很遺憾，奧托的實驗沒能成功，發動機執行幾分鐘之後，就破裂了，估計是增加了壓縮衝程之後的原型機，所受的機械和熱應力超過了缸體的承受範圍。

之後，搞研發搞得揭不開鍋的奧托，只能向資本尋求幫助，很快他找到了當地知名的富二代，尤金·蘭根（Eugen Langen），一個製糖老闆的公子。

於是在1864年，一個出技術，一個出資本，兩人合夥開起全球第一家內燃機公司，NA Otto＆Cie，德文不知道怎麼讀。

而且這哥倆合作還挺成功的，他們開發出了一款大氣發動機，Otto-Langen gas engine，據說是讓氣體爆炸產生真空，並用這個真空來回拉活塞，別看這原理怪怪的，但是其燃油消耗卻比當時的同類機低了一半，因此該發動機賣得不錯。

於是，賺了錢的奧托又開始回頭鑽研四衝程內燃機，只到1876年才研發成功，因為是內燃機，又增加了壓縮衝程，所以發動機的功率密度和熱效率都大幅提升。

這麼牛的產品開發出來，第一要務當然是去申請專利啊，但是奧托發現四衝程內燃機的專利在1862年被一名法國工程師申請了，就是奧托開始實驗四衝程發動機的那年，而且這個專利的時間是在奧托實驗失敗之後。

專利丟了不說，奧托本來想要跟邁巴赫收專利費的想法也落空了，你說這事給整的，用現在的話說，奧托當時的內心肯定是崩潰的。

後來的故事，大家都比較熟悉了，1885年卡爾•賓士（karl benz）將一臺自己設計的四衝程單缸發動機塞到了一輛三輪腳踏車中，於是世界上第一臺汽車誕生了。

隨著第二次工業革命的開啟，內燃機的崛起宣佈了蒸汽時代的結束，而且以內燃機為動力源的個人汽車也開始逐漸替代馬車，並推動人類社會步入偉大的汽車時代。

而柴油機的故事同樣神奇，狄塞爾（Diesel）本來只是一個德國（還是法國？）的姓氏。

但因為Rudolf Diesel對柴油機的貢獻，所以Diesel現在直接成了柴油和柴油機的代名詞。

1878年，20歲的Diesel還在慕尼黑工業大學時，聽林德教授講了卡諾迴圈的最大熱效理論，就決心要發明大幅提升熱效率的內燃機，因為當時發動機最高熱效率都不到10%。

跟國內的很多高材生一樣，1880年Diesel畢竟之後，跟著他的教授兼老闆，林德先生到巴黎做專案、開了一家現代化的製冷和製冰廠，一年之後年僅23歲的Diesel就成為了該廠的負責人。

青年才俊啊，同學們，想一想23歲的你們在幹嘛，是在辦公室裡當著小弟磨著洋工，還是躺在床上捧著手機在擼兩把，但人家已經是廠長了啊？

1890年，成家立業的Diesel帶著妻兒移居德國，一邊當著老闆在德國分公司的研發主管，一邊做著自己的事業，同時也沒忘他曾經的夢想，提升發動機的熱效率。

在潛心研究數年之後，Diesel覺得他的理論已經成熟，於是1892年將他的壓燃理論申請了專利，次年又發表了詳細的論文：Theory and Construction of a Rational Heat-engine，一臺合理熱機的理論和結構。

但遺憾的是，可能沒有像奧托一樣，找到一位心心相印的富二代，這位偉大的工程師在柴油機上的商業應用並不成功，直到1913年Diesel去世時（疑似跳海自殺），柴油機的應用都沒有鋪開。

之後數年，柴油機的相關技術應用越來越成熟，柴油機也開始在很多領域得到應用，為了紀念Diesel對於柴油機的貢獻，人們把四衝程壓燃的發動機命名為柴油機。

100多年過去了，雖然汽油機在乘用車市場一家獨大，但是在商用車及船用領域，柴油機卻有著無可憾動的霸主地位。

包括在Diesel的老家德國以及歐洲，柴油機在乘用車市場也能佔有一席之地。

原因無他，天生的高壓縮比，以及燃燒工質更高的等熵指數，得以讓柴油機的熱效率更高。

正是因為柴油機天生的高熱效，所以近年不少車企開始研究壓燃版汽油機，而目前量產還只有馬自達一家，不過估計未來還會有車企推出類似的發動機。

但高熱效率也有代價，比如其功率密度、製造成本、工作靜謐性、以及排放等方面都不如汽油機，所以才出現瞭如今市場上柴油機和汽油機在不同領域各領風騷的局面。

但是隨著全球各國對節能減排達成共識，以電機為動力源的各種新能源車開始成為趨勢，誠然，未來幾十年，新能源車都不一定能全面取代燃油汽車。

但不可否認的是，內燃機的時代終究會慢慢過去，或許N年之後，到時的年輕人只能從博物館當中才能依稀看到內燃機曾經的輝煌吧。