Mi történt Benz motorja előtt?

Karl Benz 1886-os Patent-Motorwagenje az automobil születéseként vonult be a történelembe; de az út ehhez a legendás motorig tisztán kitartásról és kísérletezésről szólt. De Rivaz 1806-os hidrogénnel hajtott járműve, Samuel Brown 1826-os dombfelfelé mászása, Lenoir Hippomobile-je és Otto négyütemű ciklusa nélkül Benz benzinmotora soha nem született volna. Íme ennek a láncnak a története elejétől a végéig.

Hogyan született meg a robbanással való dugattyúlökés ötlete?

A gőzgépek a 19. század elején mindenhol jelen voltak: gyárakat, hajókat, sőt az első közúti járműveket is hajtották. De volt egy probléma - a gőzkazán nehéz volt, és órákig tartott a felmelegedése. Mi lenne, ha az üzemanyag nem a kazánban, hanem a hengeren belül égne el? A belső égésű motor ötlete pontosan ebből a kérdésből született. Vagyis a tüzet magába a motorba vinni olyan, mintha nem a fazékat tennénk a tűzhelyre, hanem a tűzhelyet a fazé alá.

Az első ember, aki ezt az ötletet komolyan megvalósította, François Isaac de Rivaz tüzértiszt volt. A fegyverek és lőpor világából érkezőknek egyáltalán nem volt nehéz azt gondolni, hogy a robbanás dugattyút tud hajtani; az ágyú is így működött. A 1804-től fejlesztett motorját 1807-ben járműbe szerelte be, és a történelem első belső égésű motoros járműve rövid távot tett meg.

Hidrogén a léghajóban, gyújtás a Volta-elemben

De Rivaz motorja a mai szemmel nézve hihetetlenül modern fogalmakat tartalmazott: üzemanyagként hidrogén, gyújtáshoz elektromos szikra. A hidrogén-oxigén keveréket egy léghajóban tárolták, a Volta-elem szikrát ütött, a dugattyú felfelé röpült. Ezután mechanikailag fáradságos volt: a szelepeket kézzel kellett nyitni és zárni, időzítő mechanizmus nem volt. A leszállt dugattyú egy Hornyós csörlőrendszeren keresztül forgatta a kerekeket.

Ez a francia származású svájci feltaláló 1807. január 30-án Párizsban megkapta 731-es számú szabadalmát, és a Valais kantonban is bejegyeztette. Mint egy megszállott mérnök, folytatta a fejlesztést, és 1813-ban óriási gépet készített: hat méter hosszú, két méter átmérőjű kerekekkel, körülbelül egy tonna súlyú jármű. Vevey-ben 300 kilogramm teherrel és négy fős utascsoporttal 26 métert tett meg 9%-os lejtős úton - a sebesség 3 km/h volt. Minden ütemben csupán 4-6 métert haladt; nehéz nem azt mondani, hogy ha felállnék és sétálnék, gyorsabb lennék.

Ami rosszabb, senki sem vette komolyan. A kor tudományos körei azt hangoztatták, hogy a belső égésű motor soha nem fogja túlszárnyalni a gőzgépet. A történelem megmutatta, kinek volt igaza, de ehhez fél évszázad kellett. Egy érdekesség: ugyanabban az évben, 1807-ben a Niépce fivérek szabadalmaztattatták a Pyreolophore-t, egy vízsugárral hajóztatható szerkezetet - hogy melyik terv volt valójában az első, azt máig vitatják.

Samuel Brown és a makacs emelkedő: az 1826-os gázmotor

A következő lépés Angliából érkezett. Samuel Brown mérnök 1823. december 4-én szabadalmat kapott a belső égésű motorra. Az ő megközelítése Rivazétól eltért: egy régi Newcomen gőzgépet alakított át gáztüzelésűre. Motorja hidrogénnel működött, és külön égéstereket használt; tulajdonképpen egy bizonyos értelemben vákuumra épülő gáz-vákuum típusú tervezés volt.

Brown bemutatója a motortörténelem egyik legbátrabb marketingfogása volt. 1826. május 27-én a motort egy kocsira szerelte, és felhajtott a londoni Shooter's Hill lejtőjén. Bár ma úgy tűnhet, mintha csak lefotografoznánk egy autót és a domb tetején megállnánk, abban a korban páratlan teljesítmény volt. Mégis, Brown járművét nem tekintjük gyakorlati automobilnak - az egy bemutató, egy bizonyítási kísérlet volt. De a bizonyíték megvolt: ha az égés a hengerben történik, a jármű valóban képes mozogni.

Étienne Lenoir: az első kereskedelmi siker és a Hippomobile

Innentől kezdve komolyra fordulnak a dolgok. A belga-francia mérnök, Étienne Lenoir az 1858-1860 között kifejlesztett motorjával megalkotta az első kereskedelmi sikert elérő belső égésű motort. Egy nem tömörítő, gyújtógyertyás, kétütemű gázmotor volt, és 1860 lett az az év, amikor Lenoir motorját először nevezték belső égésű motornak. Párizsban valódi kereslet mutatkozott ezekre a motorokra; 1865-ig körülbelül 143 motort adtak el, egyes számítások pedig a járművekhez nem tartozó motorokkal együtt 350-400-ra teszik az összes eladott darabszámot - a különbség oka az, hogy mit számolnak: járműmotort, vagy az összes Lenoir gázmotort.

De az, ami Lenoirt a történelembe írta, nem a motor, hanem az a jármű volt, amire felszállt. 1863-ban bemutatta a Hippomobile-t: egy háromkerekű járművet, amely saját motorját hordozta. Motorja egyhengeres, 2543 cm3 térfogatú volt, és mindössze 1,5 lóerős teljesítményű. Az első verzióban az üzemanyag a víz elektrolízisével előállított hidrogén volt; később petrolszármazék üzemanyagra váltottak, és egy egyszerű karburátort szereltek fel. Egyesek vitatható módon az első automobilnak is tekintik. Közben az üzemanyagváltás érdekes irónia: az első hidrogénautó ötlete 1806-ig nyúlik vissza, Lenoir később benzinüzemanyagra tér át, és ma újra a hidrogénmotorokról beszélünk - a történelem néha teljes kört ír le.

A probléma pedig eleve nyilvánvaló volt: a Lenoir motor hatástalan volt. Mivel nem történt tömörítés, az üzemanyag nagy része kárba veszett, szinte félig-meddig pazarolta el. Gondoljuk így: a belső gyújtás elve helyes volt, de a gyújtás előtt a keveréket tömöríteni kell - különben a robbanás gyenge marad. Aki át fogja lépni ezt a küszöböt, az a túloldalon, Kölnben már elkezdte a munkát.

Otto és Langen: a hatékonysági forradalom és a négyütemű ciklus

1864-ben Nicolaus Otto és Eugen Langen Kölnben megalapította a N. A. Otto & Co.-t, a világ első belső égésű motoros vállalatát. Három évvel később, 1867-ben bemutatták szabad dugattyús atmoszferikus motorjukat. Ennek a motornak a működési elve meglehetősen ötletes volt: az égés felfelé lőtte a dugattyút, a dugattyú pedig a vákuumhatásnak köszönhetően lefelé mozogva végzett munkát. Az 1867-es párizsi világkiállításon elnyerte a nagydíjat, és megszerezte a addigi leghatékonyabb gázmotor címét. Ráadásul ez volt az első motor, amely sikeresen sorozatgyártásba ment - egyik ~0,5 lóerős változata máig működőképes, ami önmagában mérnöki győzelem.

De Ottónak nagyobb ötlete is volt. 1861-ben megépítette első motorját, még abban az évben eljutott a négyszeres ciklus gondolatához. 1876-ban végül megvalósította az első üzemanyagot sűrítő belső égésű motort - a ma is az ő nevét viselő Otto-ciklust. Mi a különbség? A keverék sűrítése többszörösére növeli a robbanás erejét. Egy egyszerű hasonlattal: mintha ugyanazt a lufit nem csak enyhén fújnánk fel, hanem végig fújnánk és szétpukkantanánk. Az első teszteknél a motor néhány perc után tönkrement, és az Otto-Langen partnerség is felbomlott, de az ötlet bevált. A sűrítés nélküli régi terveket gyorsan elvetették; a Lenoir óta tartó alacsony hatékonyság problémája megoldódott.

Delamare-Deboutteville: Korai kísérletek, amelyek négy kerékre váltottak

1876 után az következett, hogy ezt a motort rendesen járműbe szereljék be. A francia Édouard Delamare-Deboutteville 1881-ben Lenoir és Otto munkáit tanulmányozva megépítette első négyütemű belső égésű motorját. 1883-ban Léon Malandinnal együtt egy Otto négyszeres motorján alapuló égés motort fejlesztett ki, és ugyanabban az évben benzinnel működő, belső égésű motoros járművet tervezett.

A dolgok nem mindig mentek zökkenőmentesen: az első próbánál az autó kettészakadt - igen, szó szerint. De Franciaországban ezt a páros ma az első négykerekű autó feltalálójaként emlegetik. Ez jól mutatja, milyen árnyaltak az elsőbbségi viták: komoly különbség van a név és a szabadalom, valamint a napvilágra kerülés és a használhatóvá válás között.

Benz utolsó lépése a szabadalomig: 1886

Karl Benz története valójában hét évvel 1886 előtt kezdődik. Az első álló benzinmotorja egyhengeres kéttaktú motor volt, és először 1879 szilveszterén működött. Ami pedig a benzin ötletének megszületését illeti, a történet annyira hétköznapi, hogy tökéletes: Benz kesztyűtisztítás közben azt látta, hogy egy tál benzol szikrától meggyulladt, és arra gondolt, hogy ez az illó folyadék üzemanyagként használható lehet. Egy konyhai baleset találta meg tehát az autó korszakát elindító üzemanyagot.

Benz Patent-Motorwagen számára 1886. január 29-én nyújtották be és kapták meg a gázmotorral működő jármű szabadalmi bejelentését. Az egyhengeres négyütemű benzinmotor körülbelül 0,55 kW (0,75 LE) teljesítményt adott, a legnagyobb sebesség 16 km/h volt. A számok forradalmiak voltak Rivaz 3 km/h-jához képest, de a mai mércével mérve még hagytak maguk után kívánnivalót; a lényeg nem a sebesség volt, hanem a kombináció. Könnyű váz, erős, de kis motor és petróleumalapú üzemanyag - és a motor kimenetének kiegyensúlyozása a lendkerékkel. Mindez együtt szülte meg az első valóban használható automobilt. A legtöbb történész ezt a szabadalmat tekinti az automobil megszületésének. Röviddel ezután Gottlieb Daimler is színpadra lépett; sokan őt tartják a gyakorlati belső égésű motor megalkotójának, és 1889-ban a V-hengerelrendezésű, kéthengeres, négyütemű motor feltalálásával egy lépéssel tovább vitte az utat.

Mit látunk, ha az egész láncra tekintünk?

Minden név egy-egy láncszemet hordozott: de Rivaz a tüzet juttatta be a hengerbe, Brown bizonyította, hogy mozogni lehet, Lenoir megmutatta az eladható motort, Otto megoldotta a hatékonyságot, Delamare-Deboutteville áttért a négy kerékre, Benz pedig mindezt egyetlen járműbe foglalta. Mindegyik megbukott volna a másik hiányában - még ha a szabadalom története egyetlen feltaláló nevét viseli is, az a motor valójában nyolcvan év kollektív munkájának gyümölcse volt.

Ezért legközelebb, amikor megfordítod a gyújtáskulcsot, és meghallod a motor beindulását, állj meg egy pillanatra, és gondolj bele: az a hang egy nagyon hosszú történet utolsó láncszeme, amely 1807-ben egy hidrogénballonnal kezdődött. Melyik lépést találod ebben a láncban a legbátrabbnak? Az én kedvencem, hogy Benz a benzin üzemanyagként való ötletét egy benzendőléses balesetből merte kihozni - de de Rivaz hidrogénnel hajtott járművét sem illeti meg igazságtalanság, amely semmilyen komolyságot nem kapott.

Források

• De Rivaz motor
• Samuel Brown (mérnök)
• Samuel Brown (Brompton-i)
• First Auto | The Engines of Our Ingenuity - University of Houston
• Hippomobile
• Étienne Lenoir
• Egy ötlet születése: Etienne Lenoir és a belső égésű motor
• Otto-motor
• Otto-Langen légköri motor
• Otto (1832) - Energy Kids
• A gépkocsi előfutárai
• Delamare-Deboutteville
• Benz szabadalmaztatott motoros kocsi
• 1886-os Benz Patent-Motorwagen replika
• Benz Patent-Motorwagen
• A gépkocsi története - benzines motorok