Apa yang Terjadi Sebelum Mesin Benz?

Mobil Patent-Motorwagen Karl Benz tahun 1886 tercatat dalam sejarah sebagai kelahiran mobil; namun perjalanan menuju mesin legendaris itu adalah kisah penuh kegigihan dan eksperimen. Tanpa kendaraan hidrogen milik de Rivaz pada 1806, tanpa pendakian tanjakan oleh mesin gas Samuel Brown pada 1826, tanpa Hippomobile milik Lenoir dan siklus empat langkah Otto, mesin bensin Benz tidak akan pernah ada. Inilah kisah rangkaian peristiwa itu dari awal hingga akhir.

Bagaimana Ide Mendorong Piston dengan Ledakan Lahir?

Mesin uap ada di mana-mana pada awal abad ke-19: mereka menggerakkan pabrik, kapal, bahkan kendaraan jalan raya pertama. Tapi ada satu masalah - boiler uap berat dan butuh waktu berjam-jam untuk memanas. Bagaimana jika bahan bakar terbakar di dalam silinder, bukan di luar di dalam boiler? Justru dari pertanyaan itulah ide mesin pembakaran dalam lahir. Artinya memindahkan api ke dalam mesin itu sendiri, seperti meletakkan tungku di bawah panci alih-alih meletakkan panci di atas tungku. Orang pertama yang benar-benar mewujudkan ide ini adalah perwira artileri François Isaac de Rivaz.

Bagi seseorang yang berasal dari dunia senjata dan mesiu, memikirkan bahwa ledakan dapat mendorong piston bukanlah hal yang sulit; memang begitulah cara kerja meriam. Mulai mengembangkan mesinnya sejak 1804, pada 1807 ia memasangnya pada sebuah kendaraan dan kendaraan bermesin pembakaran dalam pertama dalam sejarah menempuh jarak pendek. Mesin yang ia kembangkan sejak 1804 dipasangnya pada sebuah kendaraan pada 1807 dan kendaraan bermesin pembakaran dalam pertama dalam sejarah itu menempuh jarak pendek.

Dilihat dari sudut pandang saat ini, mesin De Rivaz memuat konsep-konsep yang sangat modern:

Jika dilihat dari sudut pandang saat ini, mesin De Rivaz memuat konsep-konsep yang luar biasa modern: hidrogen sebagai bahan bakar, percikan api listrik untuk penyalaan. Campuran hidrogen-oksigen disimpan dalam sebuah balon, baterai Volta menghasilkan percikan api, dan piston melompat ke atas. Bagian setelahnya pun secara mekanis cukup merepotkan: katup harus dibuka dan ditutup secara manual, belum ada mekanisme pengaturan waktu. Piston yang turun memutar roda-roda melalui sistem drat berbilah.

Mucit Swiss berdarah Prancis ini memperoleh paten bernomor 731 -nya di Paris pada 30 Januari 1807; Ia juga mendaftarkannya di kanton Valais. Ia terus mengembangkannya seperti seorang insinyur yang obsesif, dan pada tahun 1813 ia menghasilkan sebuah mesin raksasa: kendaraan sepanjang enam meter dengan roda berdiameter dua meter dan berat sekitar satu ton. Di Vevey, kendaraan itu menempuh 26 meter di jalan berkemiringan 9% dengan beban 300 kilogram dan empat penumpang - kecepatannya 3 km/jam. sulit untuk tidak berkata bahwa berjalan kaki akan lebih cepat. Lebih buruknya lagi, tak ada yang menganggapnya serius.

Lebih buruk lagi, tidak ada yang menganggapnya serius. Kalangan ilmuwan pada masa itu berpendapat bahwa mesin pembakaran dalam tidak akan pernah bisa mengalahkan mesin uap. Sejarah akan menunjukkan yang benar, tetapi untuk itu dibutuhkan setengah abad. Sebuah catatan: pada tahun yang sama, 1807, bersaudara Niépce mematenkan Pyreolophore yang dapat menggerakkan perahu dengan semburan air - desain mana yang benar-benar yang pertama masih diperdebatkan hingga hari ini.

Samuel Brown dan Kegigihan Melawan Tanjakan: Mesin Gas 1826

Langkah berikutnya datang dari Inggris. Insinyur Samuel Brown memperoleh paten untuk mesin pembakaran dalam pada 4 Desember 1823. Pendekatannya berbeda dari Rivaz: ia mengadaptasi mesin uap Newcomen lama agar membakar gas. Mesinnya beroperasi dengan hidrogen dan menggunakan ruang pembakaran terpisah; sebenarnya merupakan desain tipe gas-vakum yang bergantung pada vakum dalam beberapa hal.

Demonstrasi Brown adalah salah satu trik pemasaran paling berani dalam sejarah mesin. Pada 27 Mei 1826 ia memasang mesinnya pada sebuah gerobak dan mendaki Shooter's Hill di London dari bawah ke atas. Meskipun hari ini tampak seperti sekadar memotret mobil dan menghentikannya di puncak, pada masa itu itu adalah penampilan yang belum pernah ada tandingannya. Namun kendaraan Brown tidak dianggap sebagai mobil praktis - itu adalah sebuah demonstrasi, upaya pembuktian. Tetapi pembuktian itu lengkap: ketika pembakaran berada di dalam silinder, kendaraan benar-benar dapat bergerak.

Étienne Lenoir: Kesuksesan Komersial Pertama dan Hippomobile

Mulai dari sini urusan menjadi serius. Insinyur Belgia-Prancis Étienne Lenoir menciptakan mesin pembakaran dalam yang mencapai kesuksesan komersial pertama dengan mesin yang ia kembangkan antara 1858-1860. Itu adalah mesin gas dua tak tanpa kompresi yang menyala dengan busi, dan tahun 1860 menjadi tahun ketika mesin Lenoir disebut sebagai mesin pembakaran dalam pertama. Di Paris ada permintaan nyata untuk mesin-mesin ini; hingga tahun 1865 sekitar 143 mesin terjual, beberapa perkiraan menaikkan jumlah total yang terjual termasuk mesin non-kendaraan menjadi 350-400 - alasan selisihnya terletak pada apa yang dihitung: mesin kendaraan atau semua mesin gas Lenoir.

Tetapi yang menuliskan Lenoir dalam sejarah bukanlah mesinnya, melainkan kendaraan yang menaikinya. Pada 1863 ia memperkenalkan Hippomobile: sebuah kendaraan tiga roda yang membawa mesinnya sendiri. Mesinnya satu silinder, bervolume 2543 cc dan hanya bertenaga 1,5 hp. Pada versi pertama, bahan bakarnya adalah hidrogen yang dihasilkan dari elektrolisis air; kemudian beralih ke bahan bakar turunan minyak bumi dan ditambahkan karburetor primitif. Bahkan dianggap sebagai mobil pertama, meskipun secara kontroversial. Sementara itu, perubahan bahan bakar ini merupakan ironi yang menarik: ide kendaraan berhidrogen pertama berasal dari 1806, Lenoir kemudian beralih ke bahan bakar bensin dan hari ini mesin hidrogen kembali diperbincangkan - sejarah terkadang menggambar lingkaran penuh.

Masalahnya sudah jelas sejak awal: mesin Lenoir tidak efisien. Karena tidak ada kompresi, sebagian besar bahan bakar terbuang sia-sia, hampir setengahnya terbuang percuma. Bayangkan begini: ide penyalaan dari dalam memang benar, tetapi campuran harus dikompresi terlebih dahulu sebelum penyalaan - jika tidak, ledakannya menjadi lemah. Orang yang akan melampaui ambang batas ini sudah mulai bekerja di sisi lain, di Koln.

Otto dan Langen: Revolusi Efisiensi dan Siklus Empat Langkah

Pada tahun 1864, Nicolaus Otto dan Eugen Langen mendirikan N. A. Otto & Co. di Köln, perusahaan mesin pembakaran dalam pertama di dunia. Tiga tahun kemudian, pada tahun 1867, mereka memperkenalkan mesin atmosferik piston bebas mereka. Logika kerja mesin ini cukup cerdas: pembakaran melontarkan piston ke atas, dan piston kemudian melakukan kerja saat turun kembali karena efek vakum. Mesin ini memenangkan hadiah besar di World's Fair 1867 di Paris dan meraih gelar mesin gas paling efisien hingga saat itu. Mesin ini juga merupakan mesin pertama yang berhasil diproduksi secara massal - salah satu versinya berkapasitas ~0,5 hp bahkan masih berfungsi hingga kini, dan itu saja sudah merupakan kemenangan rekayasa tersendiri.

Namun Otto memiliki ide yang lebih besar dalam benaknya. Ia membangun mesin pertamanya pada tahun 1861 dan menjelang akhir tahun itu ia menemukan gagasan siklus empat langkah. Pada tahun 1876, ia akhirnya mewujudkan mesin pembakaran dalam pertama yang mengompresi bahan bakar - siklus Otto yang hingga hari ini masih disebut dengan namanya. Apa bedanya? Mengompresi campuran melipatgandakan tenaga ledakannya. Dengan analogi sederhana: seperti menggelembungkan balon yang sama hingga penuh lalu meledakkannya, bukannya hanya menggelembungkannya sedikit. Pada uji coba awal, mesin rusak setelah beberapa menit dan kemitraan Otto-Langen bubar, tetapi idenya telah berhasil melekat. Desain-desain lama tanpa kompresi dengan cepat ditinggalkan; masalah inefisiensi yang berlangsung sejak Lenoir telah terpecahkan.

Delamare-Deboutteville: Upaya Awal Menuju Empat Roda

Setelah tahun 1876, giliran datang untuk memasang mesin ini dengan benar ke dalam sebuah kendaraan. Orang Prancis Édouard Delamare-Deboutteville, pada tahun 1881, mempelajari karya Lenoir dan Otto lalu membangun mesin pembakaran dalam empat langkah pertamanya. Pada tahun 1883, bersama Léon Malandin, ia mengembangkan mesin pembakaran berdasarkan mesin empat langkah Otto dan pada tahun yang sama merancang sebuah kendaraan berbahan bakar bensin dengan mesin pembakaran dalam.

Segalanya tidak selalu berjalan lancar: pada percobaan pertama, mobil itu terbelah dua - ya, secara harfiah. Namun di Prancis, duo ini hingga kini dianggap sebagai penemu mobil empat roda pertama. Hal ini menunjukkan betapa rumitnya perdebatan tentang keutamaan: ada perbedaan besar antara nama dan paten dengan hadir ke permukaan dan menjadi dapat digunakan.

Langkah Terakhir Benz Menuju Paten: 1886

Kisah Karl Benz sebenarnya dimulai tujuh tahun sebelum 1886. Mesin bensin stasioner pertamanya adalah mesin dua langkah satu silinder dan pertama kali beroperasi pada malam tahun baru 1879. Adapun bagaimana gagasan bensin lahir, kisahnya begitu sehari-hari hingga terasa sempurna: Ketika Benz sedang membersihkan sarung tangan, ia melihat sebuah mangkuk benzen terbakar karena percikan api, dan ia pun berpikir bahwa cairan yang mudah menguap ini dapat digunakan sebagai bahan bakar. Jadi, sebuah kecelakaan di dapur menemukan bahan bakar yang memulai era otomobil.

Pendaftaran paten untuk kendaraan berpenggerak mesin gas Benz Patent-Motorwagen diajukan pada 29 Januari 1886 dan paten diperoleh. Mesin bensin empat langkah satu silinder menghasilkan sekitar 0,55 kW (0,75 hp), dengan kecepatan maksimum 16 km/j. Angka-angka ini revolusioner dibandingkan 3 km/j mil de Rivaz, tetapi dengan standar hari ini tidaklah membangkitkan decakan kagum; masalah sebenarnya bukan kecepatan, melainkan kombinasinya. Rangka yang ringan, mesin yang bertenaga namun kecil, dan bahan bakar berbasis minyak bumi - serta output mesin yang diseimbangkan dengan flywheel. Ketika semua itu terkumpul, lahirlah otomobil yang pertama kali benar-benar bisa digunakan. Sebagian besar sejarawan menganggap paten ini sebagai kelahiran otomobil. Tak lama kemudian Gottlieb Daimler pun ikut naik panggung; banyak orang menganggapnya sebagai orang pertama yang menciptakan mesin pembakaran dalam yang praktis, dan pada 1889 ia melangkah lebih jauh lagi dengan menciptakan mesin empat tak dua silinder berbentuk V.

Apa yang Kita Lihat Saat Melihat Rantai Secara Keseluruhan?

Setiap nama membawa satu baton estafet: de Rivaz membawa api ke dalam silinder, Brown membuktikan bahwa gerakan itu mungkin, Lenoir menunjukkan mesin yang bisa dijual, Otto memecahkan masalah efisiensi, Delamare-Deboutteville beralih ke empat roda, dan Benz menyatukan semuanya dalam satu kendaraan. Semuanya akan gagal tanpa kehadiran satu sama lain - meskipun sejarah paten mencantumkan nama satu penemu, mesin itu sebenarnya merupakan buah dari kerja kolektif selama delapan puluh tahun.

Karena itu, saat berikutnya kamu memutar kunci kontak dan mendengar mesin menyala, berhenti sejenak dan pikirkan: suara itu adalah mata rantai terakhir dari sebuah kisah panjang yang dimulai dengan balon hidrogen pada tahun 1807. Langkah mana dalam rantai ini yang menurut Anda paling berani? Favorit saya adalah saat Benz mengangkat gagasan bahan bakar bensin dari sebuah kecelakaan semangkuk benzen - tetapi mobil hidrogen de Rivaz yang tidak pernah dianggap serius juga tidak layak dianaktirikan.

Sumber

• De Rivaz engine
• Samuel Brown (engineer)
• Samuel Brown (of Brompton)
• First Auto | The Engines of Our Ingenuity - University of Houston
• Hippomobile
• Étienne Lenoir
• Birth of an idea: Etienne Lenoir and the internal combustion engine
• Otto engine
• Otto-Langen Atmospheric Engine
• Otto (1832) - Energy Kids
• Forerunners to the automobile
• Delamare-Deboutteville
• Benz Patent Motor Car
• 1886 Benz Patent Motorwagen Replica
• Benz Patent-Motorwagen
• The History of the Automobile - Gas Engines