Nikolaus Otto - một doanh nhân đã trở thành người phát minh ra động cơ đốt trong 4 thì được sản xuất hàng loạt đầu tiên
Sự khởi đầu của cuộc sống
Nikolaus Otto đã có đóng góp to lớn cho sự phát triển công nghệ động cơ trong thế kỷ 19. Trong một số ấn phẩm, ông thậm chí còn được gọi là cha đẻ của động cơ ô tô, điều này về bản chất không hoàn toàn đúng.
Ông sinh ngày 10 tháng 1832 năm 16 tại thị trấn nhỏ Holzhausen của Phổ. Cha ông, một chủ đất nhỏ và người đứng đầu bưu điện, August Otto, đã làm mọi thứ có thể để con trai ông trở thành một doanh nhân giỏi. Ông gửi đứa trẻ đến một trường học thực sự và sau khi tốt nghiệp, đưa cậu bé 3 tuổi vào một công ty thương mại lớn. Sau XNUMX năm hành nghề, doanh nhân trẻ trở thành nhân viên bán hàng tại một doanh nghiệp thương mại lớn ở Frankfurt am Main. Sau đó, sau khi làm việc ở một số công ty khác, Otto chuyển đến Cologne, nơi anh tiếp tục sự nghiệp thương mại của mình.
Theo truyền thuyết được nhiều người chấp nhận, vào một ngày đẹp trời, Nikolaus, 30 tuổi, mở một tạp chí và tìm thấy một quảng cáo nhỏ trong đó mô tả những ưu điểm của động cơ xăng Lenoir một cách nhiệt tình.
Ngày này đã trở thành một bước ngoặt trong những câu chuyện chế tạo động cơ - nốt nhạc bất ngờ đánh trúng một hợp âm tiềm ẩn nào đó trong tâm hồn người thương gia, và chẳng bao lâu sau, động cơ xăng đã hoàn toàn chiếm được trí tưởng tượng của người thương gia. Otto khá hợp lý khi cho rằng nếu có thể chế tạo được một động cơ xăng không chỉ vượt trội hơn máy của Lenoir mà còn vượt trội hơn cả động cơ hơi nước của những năm đó, thì nó sẽ gây ra một cuộc cách mạng thực sự trong công nghiệp và mang lại danh tiếng cũng như thu nhập tốt cho con người. người đã thực hiện một doanh nghiệp táo bạo như vậy.
Điều đáng kinh ngạc nhất là trong những năm đó Otto không những chưa từng nhìn thấy động cơ Lenoir mà thậm chí còn không có những kiến thức kỹ thuật thô sơ nhất. Chẳng bao lâu, bất chấp sự chế giễu của bạn bè, những người coi ý tưởng của anh là ý tưởng bất chợt, Nikolaus đã ra lệnh cho một trong những xưởng ở Cologne sản xuất một mô hình nhỏ của động cơ Lenoir và dành toàn bộ thời gian rảnh rỗi của mình cho các thí nghiệm thực tế với chiếc máy này.
Và thế là doanh nhân bắt đầu dần dần trở thành một nhà nghiên cứu; bằng trí óc và nghĩa đen là bằng xúc giác, ông đã hiểu được những bí ẩn trong hoạt động của động cơ nhiệt. Otto thực sự bị ốm với động cơ của mình và ngồi suốt đêm, quay bánh đà, nạp khí vào xi lanh theo nhiều tỷ lệ khác nhau với không khí và đốt cháy hỗn hợp bằng tia lửa điện ở nhiều vị trí khác nhau của hành trình piston.
Và đột nhiên (theo những câu chuyện của Otto), trong một trong nhiều thí nghiệm của mình, anh ta cho một hỗn hợp dễ cháy vào hình trụ và suy nghĩ, bóp chặt nó, rồi tự bắt lấy mình và phát ra tia lửa điện. Và sau đó một vụ nổ mạnh xảy ra trong xi lanh, đồng thời áp suất khí cao bất ngờ đã đẩy mạnh piston và khiến bánh đà (bánh đà) quay nhanh. Sau khi lặp lại thí nghiệm này, Otto tin rằng nếu hỗn hợp được nén trước khi đánh lửa, thì trong quá trình đốt cháy, nhiều năng lượng sẽ được tạo ra hơn so với khi đốt mà không nén, điều này làm tăng đáng kể hiệu quả hữu ích của động cơ. Đây là lý do (theo ông) khá tình cờ, một doanh nhân mù chữ về mặt kỹ thuật ở Cologne đã phát hiện ra một bước mới trong vận hành động cơ - nén sơ bộ hỗn hợp trước khi đánh lửa.
Năm 1862, thợ cơ khí Zonz ở Cologne, dưới sự hướng dẫn của bản phác thảo của Otto, đã chế tạo cho ông một động cơ thử nghiệm có thiết kế cực kỳ tinh vi.
Trong những năm đó, các nhà phát minh ra động cơ đốt trong đã bắt đầu công việc R&D của họ bằng việc chế tạo động cơ một xi-lanh đơn giản. Otto đã thiết kế một loại bốn xi-lanh với các xi-lanh nằm ngang đối diện nhau và thêm vào đó là động cơ bốn thì.
Mỗi xi lanh có hai piston: piston chính a, được kết nối bằng một thanh kết nối với trục chính và một thanh bổ sung b, thanh truyền qua piston chính. Áp suất khí được truyền tới piston b, và cái đó thông qua “bộ đệm không khí” с đã di chuyển piston a. Một bộ đệm không khí đã được giới thiệu để bảo vệ các tay quay khỏi "sốc nổ". Và bốn xi-lanh đã được cung cấp để đảm bảo hoạt động đồng đều và khả năng phát triển nhiều sức mạnh hơn.
Khi làm quen với nguyên lý hoạt động của động cơ nhiệt này, sự tò mò mạnh mẽ nảy sinh: làm thế nào một doanh nhân thiếu hiểu biết về mặt kỹ thuật lại có thể độc lập nghĩ ra một thiết kế phức tạp và lố bịch như vậy?
Otto đã mày mò đứa con tinh thần của mình trong một thời gian dài nhưng không thể kiềm chế được tính nóng nảy của mình: tính chất bùng nổ của quá trình đốt cháy hỗn hợp gây áp lực mạnh lên các bộ phận cơ khí, và nhà phát minh đã không thể thiết lập hoạt động trơn tru và không bị gián đoạn của động cơ.
Là kỹ sư người Đức cùng thời với ông, G. Guldner, sau này đã hóm hỉnh lưu ý, “...Những thiếu sót về kiến thức và kinh nghiệm đã khiến Otto không thể đánh giá được sự khởi đầu của thành công, đồng thời che khuất mục tiêu vốn đã gần kề của những nỗ lực của mình đến mức anh hoàn toàn quên mất nó và đi chệch khỏi con đường đầy hứa hẹn mà mình vừa tìm ra.'.
Cho rằng mình đã đi sai hướng, vào năm 1862, nhà phát minh không ngừng nghỉ đã từ bỏ ý tưởng nén trước, và năm sau ông đã nghĩ ra một động cơ linh hoạt hơn, hoạt động theo nguyên lý hoàn toàn khác mà không cần “nén”. ” Đột quỵ, theo cách phân loại của những năm đó, được gọi là “khí quyển”. Quen với sự xa hoa của khách hàng, Conz đã thiết kế chiếc máy này dành cho một doanh nhân lập dị, được Otto đưa đến một mức độ hoàn hảo nhất định, đạt được khả năng hoạt động ổn định. Về bản chất, phát minh này là sự cải tiến hơn nữa của máy tạo thuốc súng Denis Papin, được chế tạo vào năm 1688.
Nhà phát minh, vui mừng với thành công của mình, đã vội vàng cấp bằng sáng chế cho đứa con tinh thần của mình ở Anh, Bỉ, Pháp và Đức vào năm 1864.
quyết định định mệnh
Và rồi Otto phải đối mặt với sự lựa chọn con đường sống tương lai của mình. Hai con đường mở ra trước mắt anh: anh có thể tiếp tục là một doanh nhân và hướng nỗ lực của mình vào việc buôn bán bằng sáng chế; hoặc thiết lập sản xuất và bán sản phẩm cuối cùng - động cơ mới, đồng thời tham gia vào việc cải tiến hơn nữa chúng.
Nikolaus đã chọn con đường thứ hai, anh không còn có thể tưởng tượng cuộc sống của mình mà không liên tục loay hoay với những cỗ máy. Chính trong hoàn cảnh đó, Nikolaus Otto, 32 tuổi, đã có bước ngoặt quyết định trong số phận của mình và vững vàng dấn thân vào con đường khó khăn từ doanh nhân trở thành nhà thiết kế.
Otto không ngu ngốc, anh ấy thực sự đánh giá trình độ kỹ thuật của mình và nhận ra rằng anh ấy không thể thực hiện công việc kinh doanh theo kế hoạch của mình một mình; cần phải có sự tham gia của những người có trình độ học vấn về kỹ thuật trong công việc này. Số phận đã ưu ái nhà phát minh: vào tháng 1864 năm 31, ông gặp kỹ sư người Đức XNUMX tuổi Eugen Langen, người vào thời điểm đó không chỉ có nhiều kinh nghiệm sản xuất tại các nhà máy lọc dầu mà còn có nhiều phát minh mang lại cho kỹ sư một khoản tiền kha khá. Langen, không giống như Otto, không phải là một người mơ mộng nhiệt tình, anh dần dần đi theo con đường làm chủ công nghệ và nhận thấy trong hoạt động này không chỉ sự thỏa mãn nhu cầu sáng tạo mà còn cải thiện được phúc lợi vật chất của mình.
Cùng năm đó, các đối tác thành lập công ty Otto & Co., công ty bảo đảm hợp pháp cho sự liên minh sáng tạo của hai con người tài năng này, một trong số họ luôn cháy bỏng với những ý tưởng và người còn lại đã thực hiện chúng một cách khéo léo.
Langen chưa bao giờ làm việc trên động cơ trước đây, nhưng điều này chỉ mang lại lợi ích chung cho mục đích chung - trí óc linh hoạt của người kỹ sư, không bị ràng buộc bởi các kế hoạch thiết kế đã được thiết lập, không bao giờ gạt bỏ những ý tưởng đôi khi khá ngông cuồng của người bạn đồng hành của mình, viết trước chúng ra như những điều tưởng tượng. Mọi thứ đều được nghiên cứu kỹ lưỡng và kiểm tra kỹ lưỡng. Ngoài ra, Langen còn đóng góp tiền vào việc thành lập một tác phẩm mới và trở thành giám đốc đầu tiên của nó.
Sau đó, lịch sử bằng cách nào đó đã loại Eugene Langen xuống nền một cách không đáng có, để lại cho anh ta vai trò trợ lý của Otto, điều này về cơ bản là sai. Đây là hai người đồng chí đã kề vai sát cánh và cùng nhau xây dựng con đường mới trong việc chế tạo động cơ toàn cầu. Hơn nữa, chính nhờ nghị lực của Langen và vô số mối quan hệ của anh ấy trong cộng đồng kỹ thuật mà công việc kinh doanh do các đối tác của anh ấy thành lập đã không chết, mặc dù có lúc nó không còn xa nữa. Và trong tài liệu kỹ thuật đầu thế kỷ trước, kết quả hoạt động chung của họ được gọi khá đúng là “động cơ Otto-Langen”.
Và vì vậy, trong một xưởng thuê ở Cologne, công việc phát triển thử nghiệm đã bắt đầu, nhưng chỉ hai năm sau (1866–1867), nhờ nỗ lực chung của các đối tác, một số động cơ khí quyển “thương mại” đã có thể bán được.
Trong khi đó, tình hình tài chính của công ty ngày càng trở nên tồi tệ hơn và rõ ràng tình trạng phá sản đang bắt đầu rình rập trước mắt. Mặc dù động cơ có đặc tính tốt nhưng không thể tổ chức bán hàng đại trà, trong những năm đó, ngành công nghiệp vẫn hoàn toàn bị thống trị bởi động cơ hơi nước và động cơ Lenoir không hoàn hảo, còn công nhân sản xuất do tư duy quán tính nên không vội vàng. để thay thế các động cơ có hiệu suất thấp nhưng đã được thử nghiệm theo thời gian.
Các nhà phát minh cần phải công bố rầm rộ động cơ nhiệt mới của họ với toàn thế giới, nhưng làm thế nào để những người mua tiềm năng nghe thấy và bị thuyết phục về tính hữu ích của phát minh?
May mắn và danh tiếng thế giới
Và rồi những người đồng đội thực hiện một bước đi tuyệt vọng: họ trưng bày tác phẩm của mình tại Triển lãm Thế giới lần thứ hai năm 1867, được tổ chức tại Paris.
Động cơ xăng của họ, về cơ bản là một cải tiến hơn nữa của động cơ thử nghiệm theo thiết kế Barsanti-Matteucci của mẫu năm 1854, được chế tạo với một hình trụ thẳng đứng không có nắp trên (đầu). Khi bắt đầu khởi động, pít-tông nằm ở đáy xi-lanh. Bị cuốn đi bởi chuyển động quay của bánh đà, nó đi lên và hút vào bên dưới hỗn hợp khí chiếu sáng và không khí. Sau đó, ở 1/10 hành trình của nó, ống chỉ đóng cửa vào và đồng thời mở “kênh đánh lửa”, trong đó có một đầu đốt có ngọn lửa mở. Kết quả là hỗn hợp giàu khí bốc cháy ngay lập tức và piston bay lên trong 0,2...0,3 giây.
Sau đó, áp suất khí quyển, cố gắng loại bỏ chân không hình thành dưới pít-tông, đưa nó xuống và nó trở lại vị trí ban đầu (được hỗ trợ thêm bởi trọng lực của nó) và thông qua một cơ chế phức tạp, đó là một bánh răng, một giá đỡ thẳng đứng, một ly hợp khớp nối và các bánh răng đòn bẩy bổ sung đã gây ra sự quay của trục truyền động. Khi so sánh áp suất trong xi lanh với áp suất khí quyển, van xả mở ra và piston, tách ra khỏi cơ cấu truyền động, từ từ đi xuống dưới tác dụng của trọng lực và đẩy khí thải ra ngoài. Sau đó, van đóng lại, và pít-tông, vốn đã trở lại vị trí ban đầu, được kết nối bằng một cơ cấu khớp nối khéo léo với bánh đà, giúp nó bắt đầu chu kỳ tiếp theo.
Nói một cách đơn giản, máy là một động cơ khí trong đó công có ích được thực hiện khi piston di chuyển xuống dưới và khi piston di chuyển lên trên, trục truyền động và bánh xe bị ngắt kết nối và quay theo quán tính.
Điều thú vị cần lưu ý là các nhà phát minh đã từ bỏ phương pháp đốt cháy hỗn hợp bằng tia lửa điện mà Lenoir đã sử dụng trước đây và sử dụng phương pháp đánh lửa từ “đầu đốt thí điểm” chạy bằng cùng loại khí với động cơ.
Những điều trên chỉ ra rằng động cơ có thiết kế phức tạp, bao gồm nhiều bánh răng và hệ thống đánh lửa không hoàn hảo nên không có gì lạ khi việc phân phối nó gặp phải những khó khăn to lớn như vậy.
Việc điều chỉnh tốc độ (công suất) trên các bản sao đầu tiên được thực hiện bằng cách giảm lượng khí cung cấp, sau đó một phương pháp đã được thêm vào để thay đổi thành phần của hỗn hợp.
Vì khí nóng trong động cơ thực hiện chức năng phụ trợ - chúng đẩy pít-tông lên và quá trình truyền công suất được thực hiện do áp suất khí quyển, nên nó đã đi vào lịch sử với tư cách là động cơ đốt trong khí quyển đầu tiên được sản xuất hàng loạt.
Cỗ máy sang trọng về mặt thẩm mỹ đã gây ấn tượng khó chịu với khách tham quan triển lãm: hoạt động của nó đi kèm với tiếng ồn khủng khiếp và tiếng gầm khủng khiếp, dường như nó sắp phát điên và vỡ thành từng mảnh.
Otto và Langen tại một cuộc triển lãm gần động cơ nhiệt của họ
Và không biết ngành chế tạo động cơ thế giới sẽ đi theo con đường nào nếu một trong những thành viên ban giám khảo, bạn cùng lớp của Langen ở trường kỹ thuật, người Pháp Relo, không đề xuất sắp xếp các cuộc thử nghiệm so sánh các máy được trưng bày tại triển lãm. Chúng được đưa vào sử dụng, lấy đặc tính rồi bất ngờ người ta phát hiện hiệu suất kinh tế của máy Otto-Langen là khoảng 14%, trong khi đối với động cơ Lenoir thì không vượt quá 4,6%. Và người ta cũng phát hiện ra rằng một động cơ mới tiêu thụ 1 mét khối khí chiếu sáng để tạo ra công có ích là 0,8 mã lực giờ, còn động cơ Lenoir tiêu thụ 3 mã lực/giờ.
Những con số không thể thay đổi được, và ban giám khảo, chủ yếu bao gồm các kỹ sư người Pháp, những người trước đây không ưa người Đức và tất cả các sản phẩm của họ, đã buộc phải gọi động cơ khí quyển Otto-Langen là động cơ nhiệt tốt nhất trong số 14 động cơ nhiệt được trưng bày tại triển lãm và trao cho nó huy chương vàng. huy chương.
Cho đến nay, các nhà phát minh vô danh đã trở nên nổi tiếng chỉ sau một đêm, công ty của họ bắt đầu nhận được đơn đặt hàng và đến cuối năm 1867, họ đã chế tạo và bán được 22 động cơ. Các đối tác bắt đầu thở dễ dàng hơn và cách Cologne không xa, tại thị trấn nhỏ Deitz, họ đã thành lập cơ sở sản xuất chế tạo máy của riêng mình.
Công việc kinh doanh mới đang gặp nhiều khó khăn và cần nguồn vốn đáng kể, luôn trong tình trạng thiếu hụt. Để thực hiện kế hoạch của mình, các đối tác buộc phải thu hút các đối tác mới vào kinh doanh, chỉ tham gia vào doanh nghiệp bằng vốn, dẫn đến việc thành lập Công ty cổ phần Gasmotoren-Fabrik Deutz (Nhà máy động cơ khí Deutz) vào tháng 1872 năm XNUMX. ), đôi khi được gọi một cách không chính thức là “Otto-Deutz”.
Động cơ được phát minh hóa ra lại bất tiện. Một xi lanh nằm thẳng đứng và giá đỡ cao cần có động cơ 1,5 lít khi lắp đặt. Với. sự hiện diện của trần nhà không thấp hơn 3,5 m Và do kích thước của toàn bộ động cơ tăng lên cùng với sự gia tăng công suất nên giới hạn về chiều cao trần của các cơ sở sản xuất hiện tại là rào cản tự nhiên đối với việc sử dụng động cơ mới trong các nhà máy lớn và các nhà máy. Đôi khi thậm chí còn phải khoét một lỗ trên trần phòng máy và luồn đường ray cao vút xuyên qua. Tuy nhiên, trên các động cơ thương mại sau này, thanh răng đã được thay thế bằng một thiết bị truyền trực tiếp công của piston tới đai truyền động.
Một nhược điểm lớn khác của thiết kế này là công suất thấp - không thể chế tạo được động cơ đáng tin cậy có công suất trên 3 mã lực. Với. thất bại.
Và như vậy, trong thế giới động cơ, sự cân bằng đang dần được thiết lập: động cơ hơi nước đã được thiết lập vững chắc ở các doanh nghiệp lớn, động cơ Lenoir có công suất khoảng 12 mã lực. Với. trung bình và động cơ Otto-Langen hút khí tự nhiên, dung tích 0,5...3 lít. Với. (với tốc độ 40–100 vòng quay trục mỗi phút) được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nhỏ - nhà in, xưởng, cũng như động cơ bơm nước và được sản xuất với tổng số lượng hơn 1 chiếc.
Sự ra đời của động cơ 4 thì được sản xuất hàng loạt đầu tiên
Chẳng bao lâu, theo sáng kiến của Langen, Gottlieb Daimler được mời đến cơ sở sản xuất mới đang mở rộng nhanh chóng với tư cách là giám đốc kỹ thuật, người đã mang theo kỹ thuật viên trẻ Wilhelm Maybach.
Đây là quyết định định mệnh thứ hai trong cuộc đời Nikolaus: Daimler bắt tay vào kinh doanh một cách khéo léo, xác định mục tiêu chính là tăng độ tin cậy của động cơ và cải thiện chất lượng chế tạo. Ông nhất quyết đòi thay thế thiết bị, sa thải những công nhân bất cẩn, thay thế họ bằng những thợ thủ công giàu kinh nghiệm và chỉ đạo Maybach tập trung vào việc đơn giản hóa các thiết kế động cơ.
Vì vậy, dần dần, nhà máy đã thành lập một đội ngũ thân thiện, gắn bó gồm các kỹ sư và thợ cơ khí tài năng người Đức, có khả năng giải quyết các vấn đề kỹ thuật ở mọi mức độ phức tạp.
Và những nhiệm vụ này phát sinh không hề chậm...
Công việc kinh doanh mới, giống như một động cơ được bôi dầu tốt, đang nhanh chóng có đà, ô tô ngày càng trở nên đáng tin cậy hơn, đơn đặt hàng đổ về như lá mùa thu trên cây. Evgeniy Langen đã rời xa hoạt động thiết kế từ lâu và bắt đầu tập trung mở rộng kinh doanh. Và Otto lao đầu vào hoạt động thương mại của công ty, về cơ bản trở thành giám đốc thương mại.
Và rồi bỗng nhiên, không ngờ, người ta phát hiện ra rằng việc quay trở lại với nghề mà mình đã theo học từ nhỏ không mang lại sự thỏa mãn, không đốt cháy trí óc, giống như một tia lửa hỗn hợp dễ cháy, không đưa tâm hồn vào trạng thái căng thẳng tột độ. lực lượng sáng tạo, trạng thái cống hiến cao nhất. Người kỹ sư thành danh đã ngoan cố từ chối trở thành một doanh nhân.
Ngay khi có một khoảnh khắc rảnh rỗi, người đàn ông 43 tuổi đáng kính này, giống như một cậu bé, chạy đến phòng thí nghiệm để nhanh chóng lấy những mảnh sắt yêu thích của mình bằng tay và một lần nữa làm vấy bẩn bộ đồ đắt tiền mới của mình trong dầu - anh ta không thể sống được nữa nếu không thiết kế động cơ. Mọi suy nghĩ của anh không ngừng gắn chặt với nơi này, nơi cỗ máy nhiệt sắt được bàn tay anh nuôi dưỡng đang dần được hoàn thiện hơn nữa.
Và rồi vào một ngày đẹp trời năm 1874, trong ký ức của nhà phát minh không ngừng nghỉ, một hình ảnh chợt hiện lên trong ký ức của nhà phát minh không ngừng nghỉ về việc 12 năm trước, khi còn là một doanh nhân trẻ, ông đã phải vật lộn với một động cơ bốn thì, không hiểu tại sao nó lại ngoan cố không chịu hoạt động. . Giờ đây, hoàn cảnh đã thay đổi: Otto có kiến thức kỹ thuật tốt và kinh nghiệm thực tế phong phú, và quan trọng nhất là ông có sẵn một đội ngũ thiết kế gồm các nhà chế tạo động cơ chuyên nghiệp.
Nhà phát minh quyết định thử lại và bước đầu tiên của ông là phát hiện ra bằng sáng chế số 532 ngày 4 tháng 1874 năm XNUMX (sẽ được thảo luận dưới đây).
Otto, 1876
Sau đó nhóm của công ty được giao một nhiệm vụ quan trọng mới và nhóm đã không làm mọi người thất vọng.
Kết quả là vào năm 1876, nhờ sự hợp tác chung của Nikolaus Otto, Gottlieb Daimler, Wilhelm Maybach, Hermann Schumm và nhiều thợ cơ khí người Đức khác, những cái tên chưa đi vào lịch sử, động cơ xăng rất nổi tiếng đã được phát triển, chế tạo. và được thử nghiệm, điều này sau đó đã gây chấn động trong lịch sử chế tạo động cơ thế giới, và sơ đồ thiết kế cơ bản của nó là cơ sở cho sự phát triển của động cơ ô tô được sử dụng ngày nay.
Sau đó, phân tích phần mô tả bằng sáng chế số 532 năm 1877 của Otto, các nhà nghiên cứu đã đưa ra kết luận rằng vào thời điểm đó Otto chưa nhận ra lợi ích rõ ràng của việc nén hỗn hợp dễ cháy và ông đã chọn hành trình bốn thì để cải thiện khả năng nén. tính đồng nhất của động cơ. Và chỉ sau khi chế tạo những nguyên mẫu đầu tiên, người ta mới thấy rõ rằng ưu điểm chính của giải pháp kỹ thuật như vậy không phải là sự cân bằng mà là tăng hiệu suất hiệu quả lên 17% do hành trình nén trước của hỗn hợp dễ cháy.
Dù vậy, có một sự thật lịch sử: là kết quả của công việc căng thẳng kéo dài hai năm được thực hiện bởi một nhóm gắn bó dưới sự lãnh đạo của N. Otto, vào năm 1878, tại Triển lãm Thế giới ở Paris, một đơn vị mới- Động cơ xăng bốn thì xi lanh đánh lửa bằng phương pháp “truyền ngọn lửa” đã được ra mắt, đi vào lịch sử với cái tên “Otto mới”.
Không giống như động cơ hút khí tự nhiên được chế tạo trước đây, động cơ mới có hình trụ nằm ngang, có cơ cấu tay quay kiểu chữ thập (bánh đà quay 4 vòng trong 2 thì), đặc điểm là giảm tiếng ồn, vận hành êm ái tốt và “công suất đơn vị” lớn hơn đáng kể. .
Khí được cung cấp cho động cơ bằng ba ống: ống thứ nhất cung cấp khí để tạo thành điện tích khí-không khí được piston hút vào xi lanh; khí thứ hai được cung cấp cho đầu đốt đang cháy nằm bên ngoài xi lanh; khí thứ ba cung cấp cho buồng đánh lửa nằm trong ống chỉ. Bản thân ống cuộn di động là một bộ phận rất phức tạp và thực hiện các chức năng hình thành hỗn hợp, thay thế van đầu vào (xuất hiện muộn hơn nhiều) và cũng có buồng đánh lửa, nơi hỗn hợp giàu khí lần đầu tiên được hình thành, sau đó khi ống cuộn di chuyển. , hỗn hợp được đốt cháy bởi ngọn lửa đầu đốt, với chuyển động tiếp theo của nó được kết nối với xi lanh và đốt cháy hỗn hợp khí-không khí nghèo có trong đó. Đây là nguyên tắc "truyền ngọn lửa", từ đó có tên gọi của hệ thống đánh lửa loại này.
Tốc độ của máy được điều chỉnh bằng cách "bỏ qua đèn nháy" - bộ điều chỉnh ly tâm đóng van khí, luồng khí bị chặn và pít-tông dẫn không khí cho đến khi tốc độ giảm xuống giá trị yêu cầu.
Nhìn từ góc độ ngày nay, thiết kế như vậy có vẻ rất thô sơ, nhưng trong những năm đầu đó, động cơ đã tạo ra một cảm giác thực sự, được tuyên bố là phát minh vĩ đại nhất trong lĩnh vực chế tạo động cơ kể từ thời Watt và tôn vinh các nhà thiết kế trẻ tham gia vào việc tạo ra nó, mở ra cơ hội triển vọng lớn cho họ.
Sau đó, những chú đại bàng non Daimler và Maybach, được nuôi dưỡng trong tổ hợp động cơ lớn của Đức này, đã thực hiện một chuyến bay độc lập và mang đến cho thế giới động cơ xăng chế hòa khí của riêng họ, đại diện cho sự phát triển cuối cùng của những ý tưởng được đưa vào động cơ Otto của mô hình năm 1878.
Sau đó, nhà máy Otto-Deitz bắt đầu sản xuất động cơ chạy bằng khí đốt nhỏ gọn có dung tích 0,17–0,5 lít. pp., được gọi là “người lùn” (Zwergmotor). Chúng đơn giản, rẻ tiền, ban đầu được chế tạo không có ống cuộn có van điều chỉnh thời gian và dành cho những người thợ thủ công nhỏ.
Động cơ ngang nối tiếp của mẫu 1878 có công suất 1–4 lít. pp., hiệu quả kinh tế tốt nhất của họ là 12%. Cơ chế đơn giản hóa để truyền lực từ piston đến trục không còn cản trở việc tăng công suất do tăng kích thước, và vào năm 1880, nhà máy đã cung cấp cho người tiêu dùng động cơ 15–20 mã lực, vào năm 1880 - lên tới 80, vào năm 1889 - lên tới 100, năm 1893 - lên tới 200 l. Với. và lên tới 600 l. Với. - vào năm 1898. Các thử nghiệm do các chuyên gia độc lập thực hiện với động cơ sản xuất năm 1886 cho thấy hiệu suất của chúng tăng lên và đạt 14...18% tại 140...180 vòng/phút.
Vì vậy, động cơ Otto không chỉ loại bỏ động cơ Lenoir khỏi quá trình sản xuất mà chúng còn bắt đầu tấn công động cơ hơi nước trên một mặt trận rộng lớn.
Cú đánh bất ngờ của số phận
Có vẻ như bây giờ Nikolaus Otto có thể đắm mình trong những tia nắng ấm áp của danh tiếng xứng đáng trong suốt những ngày còn lại của mình. Nhưng số phận sẽ có nó khác.
Vấn đề là các quyền bằng sáng chế trong những năm đó không chỉ mang lại lợi ích cho người nộp đơn xin cấp bằng sáng chế động cơ. Bằng sáng chế là một lực cản mạnh mẽ đối với hoạt động sáng tạo của các nhà phát minh khác, những người đã đặt mục tiêu cải thiện đáng kể tác phẩm đôi khi rất không hoàn hảo của mình, thậm chí đến mức làm lại hoàn toàn nó. Và sau đó họ vỗ tay theo đúng nghĩa đen, nhắc nhở họ rằng những hoạt động như vậy vào lúc này chỉ có thể được thực hiện khi có sự đồng ý của chủ sở hữu bằng sáng chế. Và tốt nhất là anh ta đã bán sự đồng ý của mình với một số tiền kha khá, và tệ nhất là từ chối để duy trì sự độc quyền của mình.
Điều này đã xảy ra với động cơ mới: Công ty Cổ phần Nhà máy Động cơ Khí Deitz không chỉ cấp bằng sáng chế cho thiết kế động cơ. Trong bằng sáng chế số 532 ngày 4 tháng 1874 năm XNUMX, bản thân công ty đã được giao Nguyên lý hoạt động 4 chu kỳ, được đặt ra lần đầu tiên bởi Nikolaus Otto. Không ai có quyền sản xuất bất kỳ động cơ bốn thì nào mà không có sự cho phép của người giữ bằng sáng chế.
Điều này gây ra sự phẫn nộ cay đắng trong số các kỹ sư mong muốn thiết kế và cấp bằng sáng chế cho động cơ 4 thì tiên tiến về mặt kỹ thuật hơn so với động cơ Otto rất thô sơ, đồng thời cũng khiến các nhà chế tạo máy muốn sản xuất động cơ XNUMX thì có nhu cầu lớn tức giận.
Năm 1882, những người đấu tranh chống độc quyền giận dữ sống ở Đức, Áo, Anh, Pháp, Bỉ và Ý đã đoàn kết lại, đệ đơn kiện để thách thức quyền sáng chế và đưa ra xét xử một tài liệu rút ra từ sâu thẳm lịch sử, được xuất bản trong một ấn bản nhỏ (300). bản sao) vào năm 1861, một tài liệu quảng cáo của kỹ sư người Pháp Alphonse Beau-de-Roches, trong đó xem xét chi tiết về những lợi ích chắc chắn của việc chạy động cơ 4 thì với lực nén sơ bộ hỗn hợp dễ cháy.
Hơn nữa, hóa ra động cơ xăng bốn thì chức năng đầu tiên được chế tạo vào năm 1873 bởi thợ đồng hồ Munich H. Reitman. Quy trình hoạt động bên trong của động cơ này hoàn toàn phù hợp với quy trình của động cơ Otto mà ông đã được cấp bằng sáng chế vào năm 1877 và thiết kế của các động cơ rất khác nhau. Chiếc xe đã phục vụ Reitman trong gần 8 năm với tư cách là động cơ cho máy khoan và máy phay và khiến những người chứng kiến phải kinh ngạc vì khả năng vận hành êm ái của nó. Chỉ là người thợ đồng hồ, vì ngây thơ, đã coi động cơ nhiệt của mình quá không hoàn hảo để cấp bằng sáng chế cho nó, chứ đừng nói đến việc khoe khoang về nó với toàn nhân loại.
Kết quả là, vào ngày 30 tháng 1886 năm 1882, theo quyết định cuối cùng của tòa án, hoạt động bốn thì đã trở thành tài sản chung của công nghệ, chắc chắn chỉ mang lại lợi ích cho ngành công nghiệp động cơ và cho phép Daimler và Maybach, những người hồi năm 1883 chia tay với Langen và Otto, để tự do sáng tạo và thành lập doanh nghiệp riêng, vào năm 1900, họ đã thiết kế động cơ xăng đầu tiên, và vào năm 500, họ tổ chức sản xuất hàng loạt ô tô có động cơ nhẹ, tốc độ cao, tốc độ lên tới 900–150 vòng / phút. (đối với động cơ thời đó, hoạt động ở tốc độ 160–XNUMX vòng / phút được coi là bình thường).
Trên thực tế, chỉ có một điều được biết chắc chắn: Otto rất lo lắng về những gì đã xảy ra, và mặc dù công việc của công ty ông không bị ảnh hưởng nhiều do quyết định của tòa án nhưng sức khỏe của nhà phát minh rất nghiêm trọng. bị suy yếu. Các cuộc chiến pháp lý kéo dài 4 năm, trong đó ông liên tục bị buộc tội chiếm đoạt ý tưởng và giải pháp mang tính xây dựng của người khác, khiến ông rất căng thẳng - sau đó, nhà phát minh chỉ còn sống được 5 năm...
Và đúng nghĩa là một tuần trước khi qua đời vào ngày 17–19 tháng 1891 năm 100, ông viết bức thư cuối cùng cho đồng nghiệp Langen, trong đó ông trình bày chi tiết ý tưởng đã từng đến với ông dưới ảnh hưởng của những cuộc trò chuyện chung với Beau de Rochas của người làm việc. Quá trình của động cơ đốt trong, trong đó piston nén không khí sạch tới áp suất 3 atm, sau đó khi bắt đầu hành trình thứ XNUMX, một “dòng nhiên liệu” dần dần được đưa vào xi lanh để cuối cùng nhiên liệu tự bốc cháy và cháy không đổi. áp lực.
Đó là, Nikolaus Otto (nếu bạn tin vào tính xác thực của bức thư này) cho đến những ngày cuối đời ông đã nghĩ đến việc cải tiến động cơ và thực sự đã nảy ra một ý tưởng, một năm sau, vào ngày 20 tháng 1892 năm XNUMX, Rudolf Diesel đã nêu ra trong bằng sáng chế của anh ấy.
Nhưng vào ngày 21 tháng 1891 năm XNUMX, nhà phát minh qua đời, và ý tưởng của ông cũng chết theo ông, vì Langen không thể hiểu được tầm quan trọng của nó và coi đó là kết quả của việc che mờ tâm trí của một người sắp chết...
Chà, như thường lệ, ngay khi nhà phát minh qua đời, ông ấy ngay lập tức được tuyên bố là vĩ đại. Đúng một tháng sau cái chết của Otto, một đại hội của Hiệp hội Kỹ sư Đức đã diễn ra, tại đó nhà phát minh này được đánh giá cao và thậm chí còn được truy tặng danh hiệu danh dự “Kỹ sư Tiến sĩ”. Và vào năm 1892, vì một lý do nào đó, Đại học Würzburg đã trao tặng ông danh hiệu Tiến sĩ Triết học danh dự vì “... việc phát minh ra một động cơ mang tên ông và mang lại lợi ích to lớn cho ngành công nghiệp”.
Để tưởng nhớ người đồng hương nổi tiếng ở Đức, động cơ 4 thì đánh lửa cưỡng bức vẫn được gọi là Ottomotor.
Bốn năm sau cái chết của Otto, người bạn và đồng đội của ông là Eugene Langen cũng qua đời, và vào năm 1900, Jean Etienne Lenoir, 78 tuổi, người không nổi tiếng với những vụ bê bối ồn ào và sống lâu hơn những đồng nghiệp trẻ hơn của mình, đã ra đi một cách lặng lẽ, đã cống hiến hoàn toàn những thập kỷ cuối đời của mình cho sự nhàn rỗi thú vị.
Đây là cách mà thế kỷ 19, một thế kỷ rất hỗn loạn đối với việc chế tạo động cơ, đã kết thúc...
Người giới thiệu:
Guldner G. Khí, dầu và các động cơ đốt trong khác. M., Nhà in T-va I. N. Kushnerev và Co., 1907.
Shpanov N. Sự ra đời của động cơ. Nhà xuất bản Năng lượng Nhà nước. M., 1934.
tin tức