世界初の自動車はガソリン車ではなく、水素で走っていた
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自動車の最初の燃料はガソリンだったと思っているなら、実は間違いです.歴史上最初の内燃機関は 1806 年に水素と酸素の混合気で動きました.つまり、ガソリン車の先駆けは、今日私たちが水素自動車と叫んでいるテクノロジーそのものだったのです.スイスの発明家François Isaac de RivazからSamuel Brownへ、Étienne LenoirからKarl Benzへと続くこの物語は、自動車史の中で最も知られていない、しかし最も驚きに満ちた章のひとつです.
ハイライト
- 最初の内燃機関は 1806年に水素で動き、特許は 1807年1月30日に取得されました
- Samuel Brownは、 1826年5月27日にガスエンジンを積んだ車でShooter's Hillを登りました
- Étienne LenoirのHippomobileは電気分解で生成した水素で パリからJoinville-le-Pontまで走りました(1863年)
- Benz Patent-Motorwagenの特許は 1886年1月29日に取得された-つまり約80年後です
内燃機関が最初に動いたのはいつ、何を使ってだったのか?
答えは明確です: 1806年に、 水素と酸素の混合気でした.その年、パリ生まれのスイス人砲兵将校François Isaac de Rivazは、シリンダー内で爆発性の燃料混合気に点火してピストンを押し出すエンジンの実験を始めました.今日私たちが使っているエンジンの作動原理の核心-燃料をシリンダー内で燃やし、ピストンを押す-はまさにこれでした.さらにde Rivazのエンジンにはスパークプラグによる点火さえ備わっており、現代のガソリンエンジンの二つの基本的特徴がこの最初の設計にすでに用意されていました.
そのアイデアはどこから来たのか?軍隊での経験からです.砲兵将校として爆発物と深く関わってきた彼は、その経験から奇妙だが優れた疑問に行き着きました.蒸気ではなく、爆発そのものでピストンを動かせないだろうか? 1804年にシリンダー内での爆発実験を始め、短時間で実際に動くエンジンを作り上げました.
De Rivazの水素自動車はどのように動いていたのか?
ここからが本当に面白いところです.エンジンはシリンダー内で点火される水素と酸素の混合気で動いていました.圧縮水素は気球に貯められ、酸素は別の空気取り入れ口から供給されていました.点火は?外のボタンを押して電気の火花を飛ばす方式-Volta電池によるものでした.つまりドライバーは、 every power strokeを自分の手で引き起こしていたのです.エンジンにはタイミング機構がなく、燃料の供給も点火も完全に手動でした.想像してみてください.ピストンが動くたびにボタンを押しながら車を運転する.ジムと運転が一体化していますが、技術的には本物の内燃機関でした.
動力伝達もまったく別の仕組みでした.爆発が垂直シリンダー内でピストンを押し上げ、その後重いピストンが自重で下降する際、ラチェット機構を介してプーリー・ホイールとロープの装置で前輪を回していました.奇妙に聞こえますが、実際に機能していました.
1807年1月30日にパリで 番号731の特許 が取得され、スイスのヴァレー州の特許庁もこれを確認しました.同年、de Rivazは実験エンジンを車両に搭載し、短い距離を走ることに成功しました-内燃機関で走行した最初の車両が正式に道路に登場したのです.
1813年の巨人: grand char mécanique
De Rivazは止まらず、 1813ではるかに大きな車両を作りました:全長6メートル、直径2メートルの車輪を備え、重さ約 1トン .シリンダーは 1.5メートル、ピストンストロークは 97 cm でした.燃料混合気は約 2リットル の石炭ガスと 10〜12リットル の空気で構成されていました.ピストンの各ストロークで車両は4〜6メートル進みました.
その性能は?スイスのヴヴェー市で、この巨大な車両は約9%の勾配の坂道で、 300 kg の石と木材の積荷に加えて4人を乗せて 26メートル 前進しました - 時速3 km で.速いとは言えませんが、自力で進み積荷を運ぶ車両であり、当時ですらそれは成果でした.
残念ながら、すべての人が納得したわけではありません.フランス科学アカデミーは、内燃機関は決して蒸気機関の性能に達することはないという見解を主張していました.今日振り返ってみると、この予測がいかに外れていたか、そう思いませんか?
では最初なのか?Pyreolophore問題
正直に言えば、「最初の内燃機関」という称号は今も議論されています.フランス人の兄弟ニセフォールとクロード・ニエプスは、 1807年に水柱の反動で船を進めるPyreolophoreという機関を開発し、 1807年7月20日に特許を取得しました.一方、ド・リヴァズの特許は 1807年1月30日 付けで、つまり数ヶ月早いのです.両設計は異なる方法で動作するため、「どちらが本当に最初か」という問いは定義によって変わる問題です.しかし、車両で道路を走った最初の機関は間違いなくド・リヴァズのものです.
サミュエル・ブラウンとシューターズ・ヒル登坂(1826)
イギリスの技術者サミュエル・ブラウンは、 1825〜1835 年の間に、間違いなく実際の仕事をする機械的に成功した最初のガス機関を開発しました.その頂点となった瞬間は 1826年5月27日:ブラウンは機関を車両に取り付けて、ロンドン南東のシューターズ・ヒルを登りました.坂道は自動車にとって最も過酷な試練です.この登坂は多数の観衆の満足をもって終わりました.
機関のスペックも印象的です: 4 hp の出力、2気筒、大気圧ガス方式、そして 89リットル の排気量.そう、89リットルです - 今日の私たちのエンジンの排気量とは話になりません.一点付け加えておくと、ブラウンがこの車両テストで際立っているものの、ガス・真空機関が後のプロジェクトで水素の代わりに石炭ガスで運転され、ポンプ用途に使われたことが知られています.また、ブラウンは古いニューコメン蒸気機関をガスを燃料とする形に改造したとも言われています - つまり、水素の先駆者たちと蒸気の時代とのつながりもここに見られるのです.
ルノアールのヒッポモビル:パリを水素で走る
次は、物語の最も個性的な人物かもしれません:ベルギー生まれの技術者、ジャン=ジョゼフ=エティエンヌ・ルノアール. 1860年に、パリのConservatoire National des Arts et Métiersで、ガスの燃焼で膨張する空気機関の特許を取得しました. 1863年には三輪の ヒッポモビルを作りました - 馬車から名前を取ったこの車両は、自前の内燃機関を搭載していました.
そして再び水素です.Hippomobileは、水を電気分解で分離して生成した水素で駆動する単気筒エンジンを搭載していました.エンジンは自然なサイクルで作動していました.つまりLenoirは、自らの水を電気で分解し、燃料を自分で生成していたのです.今日「グリーン水素」と呼ばれるこのアイデアは、1863年にはすでにパリの街路を走っていたのです.
1863年9月、LenoirはRue de la Roquetteの工房から約10キロメートルの旅を実現しました.その後、パリからJoinville-le-Pontへの往復 11 km を走行し、片道あたり約 90分 かかり、最高速度は 約9 km/h 程度でした.別の記録では距離11マイル、所要時間3時間とされており、この差はおそらくルートや測定方法の違いによるものですが、結論は変わりません.車両は平均的な歩行速度より遅かったのです.それでも車輪は回り、エンジンは自らの燃料でそれを実現していました.Lenoirは後年、自身のエンジンを使って農耕馬車をJoinville-le-Pont間で何度も走らせたと語っています.また、エンジンを石炭ガスなどさまざまなガスに適応させ、約 350～400 台のLenoirガスエンジンが生産・販売されました.つまり、初めての本格的な商業的成功も収めたのです.
先駆者たちを並べて:誰が、いつ、何で?
| 先駆者 | 年 | 燃料 | 際立った功績 |
|---|---|---|---|
| François Isaac de Rivaz | 1806～1807 | 水素-酸素混合物 | 初の内燃機関、初の特許、初の車両による走行 |
| Samuel Brown | 1826 | ガス | Shooter's Hillの登坂 |
| Étienne Lenoir | 1863 | 電気分解で生成した水素 | パリ~Joinville-le-Pontの走行、エンジンの量産 |
| Karl Benz | 1885～1886 | ガソリン | 近代自動車時代を切り開いた特許 |
Karl Benzはいかにして水素の遺産の上に立ったのか?
では、水素が80年かけて歩んできた後に、なぜガソリンが王になったのでしょうか?答えはいくつかの要素から成り立っています.まず土台が整えられねばなりませんでした: 1876年にNikola Ottoは、蒸気機関の限界から着想を得て、初の成功した四サイクル内燃機関を開発しました.Lenoirが 1858～1860 年に発明し 1860年に特許を取得した、複動式・電気火花点火式のエンジンも、この連鎖の重要な環でした.
Benzは、エンジンでの商業的成功のおかげで、ガソリンで動く軽量な自動車という夢に、より多くの時間を割けるようになりました.その結果: 1886年1月29日にMannheimで三輪車 Benz Patent-Motorwagen の特許が取得されました.書類には「ガスエンジンで駆動する車両」と記されています.BenzとGottlieb Daimlerの両者が極めて成功した実用的なガソリン車を生産したことで、近代自動車時代が幕を開けました.そのためBenzは一般に自動車の発明者とみなされています.
しかし忘れてはならないのは、Mercedes-Benz自身の歴史ページでも、Rivaz、Lenoir、オーストリアのSiegfried Marcusといった先駆者たちを別途挙げており、その一部は紙上の構想にとどまり、一部は人を運べない小型車両だったと述べている点です.Benzの優位性は、水素設計の実用性の欠如と、オットーサイクルのガソリン車が商業分野を支配したことにありました.もう一つの技術的理由として、初期のエンジンの多くは蒸気機関と同様に大気圧の原理で動いていたこと、つまり爆発が直接推進力を生み出すのではなく、真空を作り出してピストンを下に引いていたことが挙げられます.Benzがもたらした方式のほうが効率的でした.
ガソリンの戴冠も一夜にして実現したわけではありません.ガソリンが価値ある燃料と見なされるようになったのは、ようやく 1892年に自動車の発明によってでした. 1900-1910 年にかけての噴霧式キャブレターの発明は、精製されていないガソリンの車両への使用への道を開きました.そして 1920年までには道路上に 900万台 のガソリン車が走っていました.水素の80年分のリードは、ガソリンに奪われてしまったのです.
水素は今日、再び戻ってきたのか?
この話の良いところは、物語がまだ閉じられていないことです.水素内燃機関は今日でも開発が続けられており、多くの情報源が、このエンジンの発明における名誉はde Rivazに属すると一致しています.英国の建設機械大手JCBは、水素で動作する完全に機能する内燃機関を開発した初の建設機械企業であると述べ、そのために 150人のエンジニアとともに 1億ポンドの プロジェクトで 5万時間を超える テストを実施したと公表しています.
燃料電池の側にも動きがあります.現代の水素自動車市場は 2025 年時点で 83.1億ドル の価値があり、今後5年間で年間約20%の成長が予測されています.Toyota Mirai、Hyundai Nexo、Honda FCX Clarityといったモデルが限られた市場で販売され、燃料電池のコストも2002年以来 80% 低下しました.つまり、de Rivazの1806年のアイデアは、二世紀を経て再びテーブルに載ったのです.今回ははるかに大規模な予算とともに.
ガソリンエンジンのルーツは水素にある:結論
次の自動車雑談で、自動車はガソリンで生まれたと言う人がいたら、もう一枚カードを切り札として持っています.自動車のエンジンは水素で生まれ、ガソリンに移ったのはその何十年も後でした.De Rivazの砲兵実験から生まれた、あのボタンのような、バルーン付きの重いピストンは弱々しいながらも本物のアイデアでした.Brownはそれを坂道で登らせ、Lenoirはパリの街中を走らせ、Benzはガソリンによってそれを産業へと変えたのです.歴史は時折一周回ります.そしてこの一周は、おそらく最初に始まった場所で終わるのかもしれません.あなたはどちらが興味深いと思いますか.水素で始まった物語がガソリンへとそれることか、それとも再び水素へと戻ることか.