Was geschah vor Benz' Motor?

Karl Benz' Patent-Motorwagen von 1886 ging als die Geburt des Automobils in die Geschichte ein; doch der Weg zu diesem legendären Motor war eine wahre Geschichte von Beharrlichkeit und Experimentieren. De Rivaz' Wasserstofffahrzeug von 1806, Samuel Browns Bergauffahrt von 1826, Lenoirs Hippomobile und Ottos Viertaktzyklus - ohne sie hätte Benzs Benzinmotor niemals existiert. Dies ist die Geschichte dieser Kette von Anfang bis Ende.

Wie entstand die Idee, den Kolben durch Explosion anzutreiben?

Dampfmaschinen waren zu Beginn des 19. Jahrhunderts überall anzutreffen: Sie betrieben Fabriken, Schiffe und sogar die ersten Straßenfahrzeuge. Aber es gab ein Problem - der Dampfkessel war schwer und brauchte Stunden zum Aufheizen. Was aber, wenn der Kraftstoff nicht außerhalb im Kessel, sondern im Zylinder selbst verbrennen würde? Genau aus dieser Frage entstand die Idee des Verbrennungsmotors. Das heißt, das Feuer in den Motor selbst zu verlagern - vergleichbar damit, den Herd unter den Topf zu stellen, statt den Topf auf den Herd.

Der erste, der diese Idee ernsthaft umsetzte, war der Artillerieoffizier François Isaac de Rivaz. Für jemanden aus der Welt der Waffen und des Schießpulvers war es nicht schwer zu erkennen, dass eine Explosion einen Kolben antreiben kann - schließlich funktionierten auch Kanonen so. Ab 1804 arbeitete er an seinem Motor, den er 1807 in ein Fahrzeug einbaute, und das erste Verbrennungsfahrzeug der Geschichte legte eine kurze Strecke zurück.

Wasserstoff im Ballon, Zündung mit Voltascher Säule

De Rivaz' Motor enthielt, aus heutiger Sicht betrachtet, unglaublich moderne Konzepte: Wasserstoff als Kraftstoff und ein elektrischer Funke zur Zündung. Das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch wurde in einem Ballon gespeichert, die Voltasche Säule schlug den Funken, und der Kolben schoss nach oben. Der Rest war mechanisch mühsam: Die Ventile mussten von Hand geöffnet und geschlossen werden, ein Steuerungsmechanismus fehlte. Der abwärtsbewegte Kolben drehte über ein System mit Kurbel und Winde die Räder.

Dieser Schweizer Erfinder französischer Abstammung erhielt am 30. Januar 1807 in Paris sein Patent mit der Nummer 731 ; im Kanton Wallis ließ er es ebenfalls eintragen. Wie ein besessener Ingenieur entwickelte er weiter und baute 1813 eine gewaltige Maschine: sechs Meter lang, mit Rädern von zwei Metern Durchmesser und etwa eine Tonne schwer . In Vevey legte er auf einer Straße mit 9 % Steigung 26 Meter zurück - beladen mit 300 Kilogramm Fracht und vier Passagieren. Die Geschwindigkeit 3 km/h betrug. Pro Hub kam er nur 4-6 Meter voran; da fällt es schwer, nicht zu sagen: Ich wäre schneller gelaufen.

Schlimmer noch: Niemand nahm ihn ernst. Die Wissenschaftskreise der damaligen Zeit behaupteten, der Verbrennungsmotor würde die Dampfmaschine niemals überholen. Die Geschichte sollte zeigen, wer recht hatte, aber dafür brauchte es ein halbes Jahrhundert. Eine Anmerkung: Im selben Jahr, 1807, ließen die Brüder Niépce den Pyreolophore patentieren, ein Boot mit Wasserstrahl antreiben konnte - welches Design tatsächlich das erste war, wird bis heute diskutiert.

Samuel Brown und der Trotz am Berg: Der Gasmotor von 1826

Der nächste Schritt kam aus England. Der Ingenieur Samuel Brown erhielt am 4. Dezember 1823 ein Patent für einen Verbrennungsmotor. Sein Ansatz unterschied sich von dem Rivaz': Er passte eine alte Newcomen-Dampfmaschine so an, dass sie Gas als Brennstoff nutzte. Sein Motor lief mit Wasserstoff und verwendete getrennte Verbrennungskammern; im Grunde war es ein Gas-Vakuum-Typ-Design, das gewissermaßen auf Vakuum beruhte.

Browns Demonstration war eine der kühnsten Marketingaktionen der Motorengeschichte. Am 27. Mai 1826 montierte er seinen Motor auf einen Wagen und fuhr den Shooter's Hill in London bergauf. Auch wenn es heute aussieht, als hätte man einfach ein Autofoto gemacht und oben angehalten, war es eine Leistung, die zu dieser Zeit ihresgleichen suchte. Dennoch gilt Browns Fahrzeug nicht als praktisches Automobil - es war eine Demonstration, ein Beweisversuch. Aber der Beweis war erbracht: Wenn die Verbrennung im Inneren des Zylinders stattfand, konnte sich ein Fahrzeug wirklich fortbewegen.

Étienne Lenoir: Der erste kommerzielle Erfolg und das Hippomobile

Von hier an wird es ernst. Der belgisch-französische Ingenieur Étienne Lenoir schuf mit dem Motor, den er zwischen 1858 und 1860 entwickelte, den ersten Verbrennungsmotor mit kommerziellem Erfolg. Es war ein Zweitakt-Gasmotor ohne Verdichtung, der sich per Zündkerze entzündete, und das Jahr 1860 wurde zu dem Jahr, in dem Lenoirs Motor als erster Verbrennungsmotor bezeichnet wurde. In Paris bestand eine echte Nachfrage nach diesen Motoren; bis 1865 wurden rund 143 Motoren verkauft, manche Berechnungen beziffern die Gesamtzahl inklusive der nicht für Fahrzeuge bestimmten Motoren auf 350-400 - der Grund für die Differenz liegt darin, was gezählt wurde: Fahrzeugmotoren oder alle Lenoir-Gasmotoren.

Was Lenoir jedoch in die Geschichte schrieb, war weniger der Motor als das Fahrzeug, das ihn fuhr. 1863 stellte er das Hippomobile vor: ein dreirädriges Fahrzeug, das seinen eigenen Motor trug. Der Motor hatte einen Zylinder, 2543 ccm Hubraum und lediglich 1,5 PS Leistung. In der ersten Version war der Brennstoff Wasserstoff, der durch Elektrolyse von Wasser gewonnen wurde; später wechselte man zu einem petroleumbasierten Kraftstoff und fügte einen primitiven Vergaser hinzu. Manche betrachten es sogar, wenn auch umstritten, als das erste Automobil. Der Brennstoffwechsel ist übrigens eine interessante Ironie: Die Idee des ersten Wasserstofffahrzeugs reicht bis 1806 zurück, Lenoir wechselte später zu benzinhaltigem Kraftstoff, und heute werden Wassermotoren wieder diskutiert - die Geschichte zeichnet manchmal einen vollen Kreis.

Das Problem war jedoch von Anfang an offensichtlich: Der Lenoir-Motor war ineffizient. Da keine Verdichtung stattfand, ging der Großteil des Kraftstoffs verloren, fast die Hälfte wurde verschwendet. Man bedenke: Die Idee der inneren Zündung war richtig, aber vor der Zündung muss das Gemisch verdichtet werden - sonst bleibt die Explosion schwach. Die Person, die diese Schwelle überschreiten würde, hatte auf der anderen Seite in Köln bereits mit ihrer Arbeit begonnen.

Otto und Langen: Die Effizienzrevolution und der Viertaktzyklus

1864 gründeten Nicolaus Otto und Eugen Langen in Köln die N. A. Otto & Co., den ersten Verbrennungsmotorhersteller der Welt. Drei Jahre später, 1867, stellten sie ihren freikolbigen atmosphärischen Motor vor. Die Funktionsweise dieses Motors war äußerst clever: Die Verbrennung schleuderte den Kolben nach oben, und wenn der Kolben danach dank des Vakuums wieder absank, wurde Arbeit verrichtet. Auf der Weltausstellung 1867 in Paris holte er den großen Preis und erhielt den Titel des bis dahin effizientesten Gasmotors. Außerdem war er der erste Motor, der erfolgreich in Serienproduktion ging - eine seiner Versionen mit etwa 0,5 PS funktioniert heute noch, was allein schon ein emotionales Ingenieursleistung ist.

Aber Otto hatte eine größere Idee im Kopf. 1861 baute er seinen ersten Motor und kam noch im selben Jahr auf die Idee des Viertaktzyklus. 1876 verwirklichte er schließlich den ersten Verbrennungsmotor, der den Kraftstoff verdichtete - der Otto-Zyklus, der heute noch seinen Namen trägt. Was ist der Unterschied? Die Verdichtung des Gemischs vervielfacht die Kraft der Explosion. Ein einfacher Vergleich: Es ist, als würde man denselben Ballon statt nur leicht aufzublasen ganz aufpumpen und platzen lassen. Bei den ersten Tests brach der Motor nach wenigen Minuten zusammen, und die Otto-Langen-Partnerschaft zerbrach, aber die Idee hatte sich bewährt. Die alten Konstruktionen ohne Verdichtung wurden rasch aufgegeben; das seit Lenoir bestehende Effizienzproblem war gelöst.

Delamare-Deboutteville: Frühe Versuche auf vier Rädern

Nach 1876 war es an der Zeit, diesen Motor ordnungsgemäß in ein Fahrzeug einzubauen. Der Franzose Édouard Delamare-Deboutteville baute 1881 nach dem Studium der Arbeiten von Lenoir und Otto seinen ersten Viertakt-Verbrennungsmotor. 1883 entwickelte er zusammen mit Léon Malandin einen Verbrennungsmotor auf Basis von Ottos Viertaktmotor und entwarf im selben Jahr ein benzgetriebenes Fahrzeug mit Verbrennungsmotor.

Es lief nicht immer reibungslos: Beim ersten Versuch zerbrach das Auto in zwei Teile - ja, buchstäblich. Doch in Frankreich gelten diese beiden heute als Erfinder des ersten vierrädrigen Automobils. Das zeigt, wie nuanciert die Debatten über die Pionierschaft sind: Zwischen Name und Patent sowie dem tatsächlichen Einsatz eines fahrtüchtigen Fahrzeugs bestehen erhebliche Unterschiede.

Benz' letzter Schritt zum Patent: 1886

Karl Benz' Geschichte beginnt eigentlich sieben Jahre vor 1886. Sein erster stationärer Benzinmotor war ein Einzylinder-Zweitaktmotor und lief zum ersten Mal an Silvester 1879 Erst als Benz beim Reinigen von Handschuhen sah, wie sich eine Schale Benzol mit einem Funken entzündete, kam ihm die Idee, wie der Benzinstoff entstanden war: Er dachte, diese flüchtige Flüssigkeit könne als Kraftstoff verwendet werden. Ein Küchenunfall fand also den Kraftstoff, der das Automobilzeitalter auslöste.

Für den Benz Patent-Motorwagen wurde am 29. Januar 1886 ein Patent für ein Fahrzeug mit Gasmotor beantragt und erteilt. Der Einzylinder-Viertakt-Benzinmotor leistete etwa 0,55 kW (0,75 PS), die Höchstgeschwindigkeit betrug 16 km/h Die Zahlen sind im Vergleich zu Rivaz' 3 km/h revolutionär, gemessen an heutigen Standards aber nicht berauschend; es ging nicht um Geschwindigkeit, sondern um die Kombination. Ein leichtes Chassis, ein starker, aber kleiner Motor und ein Mineralölbrennstoff - und der Abgleich der Motorleistung mit dem Schwungrad. All das zusammen führte erstmals zu einem brauchbaren Automobil. Die meisten Historiker betrachten dieses Patent als die Geburtsstunde des Automobils. Kurz darauf betrat Gottlieb Daimler die Bühne; viele sehen in ihm den ersten Schöpfer eines praxistauglichen Verbrennungsmotors, und 1889 brachte er den Weg mit der Erfindung seines V-förmigen Viertakt-Zweizylindermotors einen Schritt weiter.

Was Sehen Wir, Wenn Wir Uns Die Ganze Kette Ansehen?

Jeder Name trug einen Stein des Gebäudes: de Rivaz brachte das Feuer in den Zylinder, Brown bewies, dass Fortbewegung möglich war, Lenoir zeigte den verkaufsfähigen Motor, Otto löste das Problem der Effizienz, Delamare-Deboutteville wechselte auf vier Räder, Benz vereinte alles in einem einzigen Fahrzeug. Jeder von ihnen wäre ohne den anderen gescheitert - selbst wenn ein Patent den Namen eines einzelnen Erfinders trägt, war jener Motor in Wahrheit das Ergebnis achtzig Jahre gemeinsamer Arbeit.

Deshalb, wenn du das nächste Mal den Schlüssel umdrehst und hörst, dass der Motor anspringt, halte einen Moment inne und denke nach: jener Klang ist das letzte Glied einer sehr langen Geschichte, die 1807 mit einem Wasserstoffballon begann. Welchen Schritt in dieser Kette findest du am mutigsten? Mein Favorit ist, wie Benz die Idee des Benzinbrennstoffs aus einem Benzolunfall heraus entwickelte - aber auch de Rivaz' Wasserstoffauto, das nie ernst genommen wurde, verdient keine Ungerechtigkeit.

Quellen

• De-Rivaz-Motor
• Samuel Brown (Ingenieur)
• Samuel Brown (von Brompton)
• First Auto | The Engines of Our Ingenuity - University of Houston
• Hippomobile
• Étienne Lenoir
• Die Geburt einer Idee: Etienne Lenoir und der Verbrennungsmotor
• Otto-Motor
• Otto-Langen atmosphärische Gaskraftmaschine
• Otto (1832) - Energy Kids
• Vorläufer des Automobils
• Delamare-Deboutteville
• Benz Patent-Motorwagen
• 1886er Benz Patent-Motorwagen Replika
• Benz Patent-Motorwagen
• Die Geschichte des Automobils - Benzinmotoren