نيكولاس أوتو - رجل أعمال أصبح مخترع أول محرك احتراق داخلي رباعي الأشواط يتم إنتاجه بكميات كبيرة
بداية الحياة
قدم نيكولاس أوتو مساهمة هائلة في تطوير تكنولوجيا المحركات في القرن التاسع عشر. في بعض المنشورات يطلق عليه حتى والد محركات السيارات، وهذا ليس صحيحا تماما في جوهره.
ولد في 10 يونيو 1832 في بلدة هولزهاوزن البروسية الصغيرة. بذل والده، وهو مالك أرض صغير ورئيس مكتب البريد، أوغست أوتو، كل ما في وسعه لجعل ابنه رجل أعمال جيد. أرسل الطفل إلى مدرسة حقيقية، وبعد التخرج، وضع الصبي البالغ من العمر 16 عامًا في شركة تجارية كبيرة. بعد إكمال 3 سنوات من الممارسة، أصبح رجل الأعمال الشاب كاتبًا في مؤسسة تجارية كبيرة في فرانكفورت أم ماين. بعد ذلك، بعد العمل في العديد من الشركات الأخرى، انتقل أوتو إلى كولونيا، حيث واصل مسيرته التجارية.
وفقًا للأسطورة المقبولة عمومًا، افتتح نيكولاوس البالغ من العمر 30 عامًا مجلة ذات يوم ووجد إعلانًا صغيرًا تم فيه وصف مزايا محرك الغاز لينوار بعبارات حماسية.
أصبح هذا اليوم نقطة تحول في قصص بناء المحرك - ضربت المذكرة بشكل غير متوقع بعض الوتر الخفي في روح التاجر، وسرعان ما استحوذ محرك الغاز على خيال التاجر تمامًا. افترض أوتو بشكل معقول أنه إذا كان من الممكن بناء محرك غاز متفوق ليس فقط على آلة لينوار، ولكن أيضًا على المحركات البخارية في تلك السنوات، فإنه سيؤدي إلى ثورة حقيقية في الصناعة وسيجلب الشهرة والدخل الجيد للشخص الذي نفذ مثل هذا المشروع الجريء.
كان الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه في تلك السنوات لم يكن أوتو لم ير محرك Lenoir مطلقًا فحسب، بل لم يكن لديه حتى المعرفة التقنية الأكثر بدائية. وسرعان ما أمر نيكولاس، على الرغم من سخرية أصدقائه الذين اعتبروا فكرته مجرد نزوة، إحدى ورش كولونيا بإنتاج نموذج صغير لمحرك لينوار وخصص كل وقت فراغه للتجارب العملية على هذه الآلة.
وهكذا بدأ رجل الأعمال يتحول تدريجياً إلى باحث، إذ كان يفهم بعقله وباللمس حرفياً أسرار تشغيل المحركات الحرارية. أصيب أوتو بمرض محركه حرفيًا، وجلس طوال الليل، وقام بتدوير دولاب الموازنة، مما أدخل الغاز إلى الأسطوانة بنسب مختلفة مع الهواء وأشعل الخليط بشرارة في مواضع مختلفة من ضربة المكبس.
وفجأة (وفقًا لقصص أوتو) خلال إحدى تجاربه العديدة، ترك خليطًا قابلاً للاشتعال في الأسطوانة، وفكر، وضغط عليه بإحكام، ثم أمسك بنفسه وأعطى شرارة. ثم حدث انفجار قوي في الاسطوانة، ودفع ضغط الغاز المرتفع بشكل غير متوقع المكبس بقوة وسرعان ما قام بتدوير دولاب الموازنة (دولاب الموازنة). بعد تكرار هذه التجربة، كان أوتو مقتنعًا بأنه إذا تم ضغط الخليط مسبقًا قبل الإشعال، فسيتم توليد طاقة أكبر أثناء احتراقه مقارنةً بالاحتراق بدون ضغط، مما يزيد بشكل كبير من التأثير المفيد للمحرك. هذه هي الطريقة (وفقًا له) عن طريق الصدفة تمامًا، اكتشف رجل أعمال أمي من الناحية الفنية في كولونيا ضربة جديدة في تشغيل المحرك - الضغط الأولي للخليط قبل اشتعاله.
في عام 1862، قام الميكانيكي زونز في كولونيا، مسترشدًا برسومات أوتو، ببناء محرك تجريبي ذو تصميم متطور للغاية.
في تلك السنوات، بدأ مخترعو محركات الاحتراق الداخلي أعمالهم في مجال البحث والتطوير من خلال بناء محركات بسيطة أحادية الأسطوانة. صمم أوتو محركًا رباعي الأسطوانات مزودًا بأسطوانات أفقية متقابلة، بالإضافة إلى محرك رباعي الأشواط.
تحتوي كل أسطوانة على مكبسين: المكبس الرئيسي a، متصل بواسطة قضيب توصيل بالعمود الرئيسي وإضافي b، الذي يمر قضيبه عبر المكبس الرئيسي. تم نقل ضغط الغاز إلى المكبس b، وذلك من خلال "مخزن الهواء" с حرك المكبس a. تم إدخال حاجز هوائي لحماية السواعد من "صدمة الانفجار". وتم توفير أربع أسطوانات لضمان التشغيل الموحد والقدرة على تطوير المزيد من القوة.
عندما تتعرف على مبدأ تشغيل هذا المحرك الحراري، ينشأ فضول قوي: كيف يمكن لرجل أعمال جاهل تقنيًا أن يتوصل إلى مثل هذا التصميم المعقد والمثير للسخرية بشكل مستقل؟
لقد ابتكر أوتو أفكاره لفترة طويلة، لكنه لم يتمكن من كبح جماح أعصابه: فالطبيعة المتفجرة لاحتراق الخليط وضعت ضغطًا قويًا على أجزاء الآلية، ولم يتمكن المخترع من إنشاء تشغيل سلس ومتواصل للمحرك.
وكما لاحظ معاصره المهندس الألماني ج. جولدنر لاحقًا، "...منعت أوجه القصور في المعرفة والخبرة أوتو من تقييم بدايات النجاح، وبالتالي حجبت الهدف القريب بالفعل لجهوده لدرجة أنه فقد رؤيته تمامًا وانحرف عن المسار الواعد الذي وجده للتو".
مع الأخذ في الاعتبار أنه كان يسير في الاتجاه الخاطئ، في عام 1862، تخلى المخترع المضطرب عن فكرة الضغط المسبق، وفي العام التالي توصل إلى محرك أكثر مرونة، يعمل على مبدأ مختلف تمامًا دون "ضغط" السكتة الدماغية، والتي، وفقا لتصنيف تلك السنوات، كانت تسمى "الغلاف الجوي". بعد أن اعتاد على إسراف العميل، صمم كونز هذه الآلة لرجل الأعمال غريب الأطوار، والتي أوصلها أوتو إلى مستوى معين من الكمال، محققًا تشغيلها المستقر. في جوهره، كان الاختراع بمثابة تحسين إضافي لآلة البارود لدينيس بابين، التي بنيت في عام 1688.
سارع المخترع، الذي كان سعيدًا بنجاحه، إلى تسجيل براءة اختراع من بنات أفكاره في إنجلترا وبلجيكا وفرنسا وألمانيا في عام 1864.
قرار مصيري
ثم واجه أوتو اختيار طريقه المستقبلي في الحياة. وقد انفتح أمامه طريقان: إما أن يظل رجل أعمال ويوجه جهوده نحو تداول براءات الاختراع؛ أو إنشاء إنتاج وبيع المنتج النهائي - محركات جديدة، مع المشاركة في نفس الوقت في تحسينها بشكل أكبر.
اختار نيكولاوس الطريق الثاني، ولم يعد يستطيع أن يتخيل حياته دون العبث المستمر بالآليات. في ظل هذه الظروف، اتخذ نيكولاوس أوتو البالغ من العمر 32 عامًا منعطفًا حاسمًا في مصيره وشرع بثبات في السير على الطريق الصعب المؤدي من رجال الأعمال إلى المصممين.
لم يكن أوتو غبيًا، فقد قام حقًا بتقييم مستواه الفني وأدرك أنه لا يستطيع تنفيذ أعماله المخطط لها بمفرده، وكان من الضروري إشراك الأشخاص الحاصلين على تعليم تقني في المشروع. فضل المصير المخترع: في فبراير 1864، التقى بالمهندس الألماني البالغ من العمر 31 عامًا يوجين لانغن، الذي لم يكن لديه في ذلك الوقت خبرة إنتاجية واسعة النطاق في المصافي فحسب، بل كان لديه أيضًا العديد من الاختراعات التي جلبت للمهندس أموالاً جيدة. لم يكن لانغن، على عكس أوتو، حالما متحمسا، وذهب تدريجيا إلى طريق إتقان التكنولوجيا ورأى في هذا النشاط ليس فقط إرضاء الاحتياجات الإبداعية، ولكن أيضا تحسين رفاهته المادية.
في نفس العام، أسس الشركاء شركة Otto & Co.، التي ضمنت قانونًا الاتحاد الإبداعي لهذين الشخصين الموهوبين، أحدهما كان يحترق بالأفكار، والآخر ينفذها بمهارة.
لم يعمل لانغن مطلقًا على المحركات من قبل، لكن هذا لم يفيد سوى السبب العام - فالعقل المرن للمهندس، غير المقيد بمخططات التصميم الراسخة، لم يتجاهل أبدًا أفكار رفيقه المبالغ فيها أحيانًا، وقام بتدوينها مسبقًا على أنها خيالات. تمت دراسة كل شيء بعناية وفحصه مرة أخرى. بالإضافة إلى ذلك، ساهم لانغن بالمال في تأسيس إنتاج جديد وأصبح أول مخرج له.
في وقت لاحق، قام التاريخ بطريقة أو بأخرى بنقل يوجين لانغن إلى الخلفية بشكل غير مستحق، وتركه في دور مساعد أوتو، وهو أمر خاطئ بشكل أساسي. كان هذان رفيقان سارا جنبًا إلى جنب وقاما معًا ببناء طريق جديد في بناء المحركات العالمية. علاوة على ذلك، بفضل طاقة لانغن وعلاقاته العديدة في المجتمع الهندسي، لم يمت العمل الذي بدأه شركاؤه، على الرغم من أنه لم يكن بعيدًا عن ذلك في بعض الأحيان. وفي الأدبيات الفنية لبداية القرن الماضي، كانت نتائج أنشطتهم المشتركة تسمى بحق "محرك أوتو لانغن".
وهكذا، في ورشة عمل مستأجرة في كولونيا، بدأت أعمال التطوير التجريبية، ولكن بعد عامين فقط (1866-1867) من خلال الجهود المشتركة للشركاء، كان من الممكن بيع العديد من محركات الغلاف الجوي "التجارية".
وفي الوقت نفسه، كانت الشؤون المالية للشركة تسير من سيء إلى أسوأ، ومن الواضح أن الإفلاس بدأ يلوح في الأفق. على الرغم من الخصائص الجيدة للمحركات، لم يكن من الممكن تنظيم مبيعاتها الجماعية، في تلك السنوات، كانت الصناعة لا تزال تهيمن عليها المحركات البخارية ومحركات لينوار غير الكاملة، ولم يكن عمال الإنتاج في عجلة من أمرهم بسبب الجمود في التفكير. لاستبدال المحركات منخفضة الكفاءة ولكن التي تم اختبارها عبر الزمن.
كان المخترعون بحاجة إلى الإعلان بصوت عالٍ عن محركهم الحراري الجديد للعالم أجمع، ولكن كيف نفعل ذلك حتى يسمعهم المشترون المحتملون ويقتنعون بفائدة الاختراع؟
الحظ والشهرة العالمية
ثم يتخذ الرفاق خطوة يائسة: فهم يعرضون إبداعاتهم في المعرض العالمي الثاني لعام 1867 الذي أقيم في باريس.
محرك الغاز الخاص بهم، والذي كان في الأساس تحسينًا إضافيًا للمحرك التجريبي لتصميم Barsanti-Matteucci لطراز 1854، تم تصنيعه بأسطوانة عمودية بدون غطاء علوي (رأس). في بداية بدء التشغيل، كان المكبس في الجزء السفلي من الاسطوانة. تم نقله بعيدًا عن طريق دوران دولاب الموازنة، وصعد إلى الأعلى وامتص تحته مزيجًا من الغاز المضيء والهواء. بعد ذلك، عند 1/10 من شوطه، أغلقت البكرة المدخل وفي نفس الوقت فتحت "قناة الإشعال"، حيث كان هناك موقد لهب مفتوح. ونتيجة لذلك، اشتعل الخليط الغني بالغاز على الفور وطار المكبس خلال 0,2...0,3 ثانية.
ثم قام الضغط الجوي، في محاولة للقضاء على الفراغ المتكون تحت المكبس، بحمله إلى الأسفل، وإعادته إلى موضعه الأصلي (والذي سهّلته أيضًا جاذبيته) ومن خلال آلية معقدة، كانت عبارة عن عجلة مسننة، ورف رأسي، تسبب القابض المزدوج وتروس الرافعة الإضافية في دوران عمود القيادة. عندما تمت مقارنة الضغط في الأسطوانة بالضغط الجوي، تم فتح صمام العادم، وانفصل المكبس عن آلية القيادة، وانخفض ببطء تحت تأثير الجاذبية ودفع غازات العادم. ثم تم إغلاق الصمام، وتم توصيل المكبس، الذي عاد إلى موضعه الأصلي، بواسطة آلية اقتران ماكرة بالحذافة، مما ساعده على بدء الدورة التالية.
ببساطة، كانت الآلة عبارة عن محرك غاز يتم فيه أداء عمل مفيد عندما يتحرك المكبس إلى الأسفل، وعندما يتحرك المكبس إلى الأعلى، يتم فصل عمود الإدارة والعجلة وتدويرهما بالقصور الذاتي.
ومن المثير للاهتمام أن المخترعين تخلوا عن طريقة إشعال الخليط بالشرارة، التي استخدمها لينوار سابقًا، واستخدموا الإشعال من “الموقد التجريبي” الذي يعمل بنفس غاز المحرك.
ما سبق يدل على أن المحرك كان له تصميم معقد، مكون من تروس كثيرة، ونظام إشعال غير كامل، فلا عجب أن يرتبط توزيعه بمثل هذه الصعوبات الهائلة.
تم تنظيم السرعة (الطاقة) في النسخ الأولى عن طريق تقليل إمدادات الغاز، وفي وقت لاحق أضيفت طريقة لتغيير تركيبة الخليط.
نظرًا لأن الغازات الساخنة في المحرك تؤدي وظيفة مساعدة - فقد دفعت المكبس للأعلى، وتم تنفيذ شوط الطاقة نتيجة للضغط الجوي، فقد دخل التاريخ كأول محرك احتراق داخلي جوي يتم إنتاجه بكميات كبيرة.
تركت الآلة الأنيقة من الناحية الجمالية انطباعًا غير سار لدى زوار المعرض: كان عملها مصحوبًا بضوضاء جهنمية وزئير رهيب، وبدا أنها على وشك الجنون والانقسام إلى أجزاء.
أوتو ولانغين في معرض بالقرب من محركهما الحراري
ومن غير المعروف ما هو المسار الذي كان سيتخذه بناء المحرك العالمي لو لم يقترح أحد أعضاء لجنة التحكيم، زميل لانغن في المدرسة الفنية، الفرنسي ريلو، ترتيب اختبارات مقارنة للآلات المعروضة في المعرض. تم تشغيلها وأخذ الخصائص، ثم اكتشف فجأة بشكل غير متوقع أن الكفاءة الاقتصادية لآلة أوتو لانغن كانت حوالي 14٪، بينما بالنسبة لمحركات لينوار لم تتجاوز 4,6٪. كما تبين أن المحرك الجديد يستهلك 1 متر مكعب من غاز الإنارة لينتج عملاً مفيداً قدره 0,8 حصان في الساعة، ومحركات لينوار تستهلك 3.
كانت الأرقام لا هوادة فيها، واضطرت لجنة التحكيم، المكونة بشكل رئيسي من المهندسين الفرنسيين الذين كرهوا الألمان وجميع منتجاتهم تاريخياً، إلى تسمية محرك أوتو لانغن الجوي بأنه الأفضل من بين 14 محركًا حراريًا تم تقديمها في المعرض ومنحته الجائزة الذهبية. ميدالية.
أصبح المخترعون غير المعروفين حتى الآن مشهورين بين عشية وضحاها، وبدأت شركتهم في تلقي الطلبات، وبحلول نهاية عام 1867 تمكنوا من بناء وبيع 22 محركًا. بدأ الشركاء في التنفس بسلاسة أكبر، وليس بعيدا عن كولونيا، في بلدة ديتز الصغيرة، أسسوا إنتاج بناء الآلات الخاص بهم.
كان العمل الجديد يسير بصعوبة كبيرة ويتطلب أموالاً كبيرة، والتي كانت تعاني من نقص مستمر. من أجل تنفيذ خططهم، اضطر الشركاء إلى جذب شركاء جدد إلى العمل، والمشاركة في المشروع فقط برأس المال، مما أدى إلى إنشاء شركة المساهمة Gasmotoren-Fabrik Deutz (مصنع محركات الغاز Deutz) في يناير 1872. )، والتي كانت تسمى أحيانًا بشكل غير رسمي "Otto-Deutz".
تبين أن المحرك المخترع غير مريح. تتطلب الأسطوانة ذات الوضع الرأسي والرف المرتفع محركًا سعة 1,5 لترًا عند التثبيت. مع. وجود أسقف لا تقل عن 3,5 م، وبما أن حجم المحرك بأكمله يزداد مع زيادة القوة، فإن محدودية ارتفاعات الأسقف في مرافق الإنتاج الحالية كانت عائقاً طبيعياً أمام استخدام المحرك الجديد في المصانع الكبيرة و المصانع. في بعض الأحيان كان من الضروري أيضًا عمل ثقب في سقف غرفة الآلة وتمرير السكة المرتفعة من خلالها. ومع ذلك، في المحركات التجارية اللاحقة، تم استبدال الحامل بجهاز لنقل عمل المكبس مباشرة إلى حزام القيادة.
كان العيب الكبير الآخر لهذا التصميم هو انخفاض الطاقة - حيث لا يمكن بناء محركات موثوقة بقوة تزيد عن 3 حصان. مع. فشل.
وهكذا، في عالم المحركات، تم إنشاء التوازن ببطء: تم تأسيس المحركات البخارية بقوة في المؤسسات الكبيرة، ومحركات لينوار بقوة حوالي 12 حصان. مع. في المتوسط، ومحركات أوتو لانجن ذات السحب الطبيعي بقوة 0,5...3 لتر. مع. (بسرعة 40-100 دورة في الدقيقة) تُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الصغيرة - دور الطباعة وورش العمل وأيضًا كمحركات ضخ المياه، وتم إنتاجها بكمية إجمالية تزيد عن 1 وحدة.
ولادة أول محركات رباعية الأشواط تم إنتاجها بكميات كبيرة
وسرعان ما تمت دعوة جوتليب دايملر، بمبادرة من لانغن، إلى الإنتاج الجديد الذي يتوسع بسرعة كمدير فني، والذي أحضر معه الفني الشاب فيلهلم مايباخ.
كان هذا هو القرار المشؤوم الثاني في حياة نيكولاس: بدأ دايملر العمل بمهارة، وتحديد الهدف الرئيسي المتمثل في زيادة موثوقية المحرك وتحسين جودة البناء. أصر على استبدال المعدات، وطرد العمال المهملين، واستبدلهم بالحرفيين ذوي الخبرة، وأمر مايباخ بالتركيز على تبسيط تصميمات المحرك.
شيئًا فشيئًا، شكل المصنع فريقًا ودودًا ومتماسكًا من المهندسين والميكانيكيين الألمان الموهوبين، القادرين على حل المشكلات الفنية مهما كانت درجة تعقيدها.
ولم تكن هذه المهام بطيئة في الظهور..
كان العمل الجديد، مثل محرك جيد التزييت، يكتسب زخمًا سريعًا، وأصبحت السيارات أكثر موثوقية يومًا بعد يوم، وكانت الطلبات تتدفق مثل أوراق الخريف من الأشجار. لقد ابتعد Evgeniy Langen منذ فترة طويلة عن أنشطة التصميم وبدأ التركيز على توسيع أعماله. وانغمس أوتو في الأنشطة التجارية للشركة، وأصبح في الأساس مديرًا تجاريًا.
ثم فجأة، وبشكل غير متوقع، اكتشف أن العودة إلى المهنة التي درسها منذ الطفولة لم تجلب الرضا، ولم تشعل الدماغ، مثل شرارة خليط قابل للاشتعال، لم تجلب الروح إلى حالة من التوتر الاستثنائي للجميع القوى الإبداعية، حالة من أعلى درجات التفاني. رفض المهندس الراسخ بعناد أن يتحول إلى رجل أعمال.
بمجرد ظهور لحظة حرة، ركض هذا الرجل المحترم البالغ من العمر 43 عامًا، مثل صبي، إلى المختبر التجريبي ليمسك بسرعة قطع الحديد المفضلة لديه بيديه ويلطخ بدلته الجديدة باهظة الثمن بالزيت مرة أخرى - هو لم يعد من الممكن العيش بدون تصميم المحركات. كانت جميع أفكاره مرتبطة باستمرار بهذا المكان، حيث تم تحسين المحرك الحراري الحديدي، الذي رعته يديه، ببطء ولكن بثبات.
وفي أحد الأيام الجميلة من عام 1874، ظهرت فجأة رؤية من ذاكرة المخترع الذي لا يهدأ، كيف أنه قبل 12 عامًا، عندما كان لا يزال رجل أعمال شابًا، كان يكافح مع محرك رباعي الأشواط، غير قادر على معرفة سبب رفضه العنيد للعمل . الآن تغيرت الظروف: كان لدى أوتو معرفة فنية جيدة وخبرة عملية غنية، والأهم من ذلك أنه كان تحت تصرفه فريق تصميم من صانعي المحركات المحترفين.
قرر المخترع المحاولة مرة أخرى، وكانت خطوته الأولى اكتشاف براءة الاختراع رقم 532 بتاريخ 4 أغسطس 1874 (والتي سيتم مناقشتها أدناه).
أوتو، 1876
ثم تم تكليف فريق الشركة بمهمة جديدة مهمة، ولم يخيب الفريق ظنهم.
نتيجة لذلك، في عام 1876، نتيجة للعمل المشترك لنيكولاوس أوتو، جوتليب دايملر، فيلهلم مايباخ، هيرمان شوم والعديد من الميكانيكيين الألمان الآخرين، الذين لم تُسجل أسماؤهم في التاريخ، تم تطوير وبناء محرك الغاز الشهير للغاية وتم اختبارها، الأمر الذي أحدث ضجة كبيرة في تاريخ بناء المحركات العالمية، وكان مخطط تصميمها الأساسي هو الأساس لتطوير محركات السيارات المستخدمة اليوم.
بعد ذلك، بتحليل الجزء الوصفي من براءة اختراع أوتو رقم 532 لعام 1877، توصل الباحثون إلى استنتاج مفاده أن أوتو في ذلك الوقت لم يدرك بعد الفوائد الواضحة لضغط الخليط القابل للاحتراق، واختار السكتة الدماغية رباعية الأشواط لتحسين توحيد المحرك. وفقط بعد بناء النماذج الأولية، أصبح من الواضح أن الميزة الرئيسية لمثل هذا الحل الفني ليست متوازنة على الإطلاق، ولكن زيادة الكفاءة الفعالة إلى 17٪ بسبب شوط الضغط المسبق للخليط القابل للاحتراق.
مهما كان الأمر، هناك حقيقة تاريخية: نتيجة للعمل المكثف لمدة عامين الذي قام به فريق متماسك تحت قيادة ن. أوتو، في عام 1878، في المعرض العالمي في باريس، تم إنشاء أغنية منفردة جديدة - تم عرض محرك غاز رباعي الأشواط مع اشتعال عن طريق "نقل اللهب" والذي دخل التاريخ تحت اسم "أوتو الجديد".
على عكس المحرك الذي تم تصنيعه سابقًا بسحب الهواء بشكل طبيعي، كان المحرك الجديد يحتوي على أسطوانة أفقية، وكان به آلية كرنك من النوع المتقاطع (قامت دولاب الموازنة بدورتين في 4 أشواط)، وتتميز بانخفاض الضوضاء، والتشغيل السلس الجيد و"طاقة الوحدة" أكبر بكثير. .
يتم إمداد الغاز إلى المحرك عبر ثلاثة أنابيب: الأول يوفر إمداده لتكوين شحنة غاز وهواء يمتصها المكبس داخل الأسطوانة؛ والثاني يزود الغاز بالموقد المشتعل الموجود خارج الأسطوانة. والثالث يزود الغاز بغرفة الإشعال الموجودة في التخزين المؤقت. كان التخزين المؤقت المتحرك نفسه جزءًا معقدًا للغاية وقام بوظائف تكوين الخليط، واستبدل صمام المدخل (الذي ظهر لاحقًا)، وكان به أيضًا غرفة إشعال، حيث تم تشكيل الخليط المخصب بالغاز لأول مرة، ثم عندما تحرك التخزين المؤقت ، تم إشعال الخليط بواسطة لهب الموقد، مع توصيل حركته الإضافية بالأسطوانة وإشعال خليط الهواء والغاز الهزيل الموجود فيه. وكان هذا مبدأ "نقل اللهب" ومنه اشتق اسم نظام الإشعال من هذا النوع.
تم تنظيم سرعة الماكينة عن طريق "تخطي الومضات" - حيث قام منظم الطرد المركزي بإغلاق صمام الغاز، وتم حظر تدفق الغاز وقام المكبس بدفع الهواء حتى يتم تقليل السرعة إلى القيمة المطلوبة.
من وجهة نظر اليوم، يبدو مثل هذا التصميم بدائيًا للغاية، ولكن في تلك السنوات الأولى، أحدث المحرك إحساسًا حقيقيًا، وتم إعلانه أعظم اختراع في بناء المحرك منذ زمن وات، وتمجيد المصممين الشباب المشاركين في إنشائه، مما فتح الباب أمام آفاق كبيرة بالنسبة لهم.
بعد ذلك، انطلق النسور الشابان دايملر ومايباخ، اللذان نشأا في هذا العش الكبير من بناء المحركات الألمانية، في رحلة مستقلة وأعطوا العالم محركات البنزين الخاصة بهم، والتي تمثل التطور النهائي للأفكار المضمنة في محرك أوتو الخاص بالشركة. نموذج 1878.
في وقت لاحق، بدأ مصنع Otto-Deitz في إنتاج محركات الغاز العمودية المدمجة بسعة 0,17-0,5 لتر. ص، يسمى "قزم" (Zwergmotor). لقد كانت بسيطة ورخيصة الثمن، وتم بناؤها في البداية بدون بكرة ذات توقيت صمام ومخصصة لصغار الحرفيين.
طورت المحركات الأفقية التسلسلية من طراز 1878 قوة تتراوح من 1 إلى 4 لترات. ص، وكانت أفضل كفاءتهم الاقتصادية 12٪. لم تعد الآلية المبسطة لنقل القوة من المكبس إلى العمود تمنع زيادة الطاقة بسبب زيادة الحجم، وفي عام 1880 قدم المصنع بالفعل للمستهلكين محركات بقوة 15-20 حصانًا، في عام 1880 - ما يصل إلى 80 حصانًا، في عام 1889 - ما يصل إلى 100، في عام 1893 - ما يصل إلى 200 لتر. مع. وما يصل إلى 600 لتر. مع. - في عام 1898. أظهرت التجارب التي أجراها خبراء مستقلون على المحركات المنتجة عام 1886 أن كفاءتها زادت بنسبة 14...18% عند 140...180 دورة في الدقيقة.
وهكذا، لم تطرد محركات أوتو محركات لينوار من الإنتاج فحسب، بل بدأت في مهاجمة المحركات البخارية على جبهة واسعة.
ضربة غير متوقعة من القدر
يبدو أن نيكولاس أوتو يمكنه الآن الاستمتاع بأشعة الشهرة الدافئة التي يستحقها لبقية أيامه. لكن القدر شاء أن يكون غير ذلك.
وكانت النقطة المهمة هي أن حقوق براءات الاختراع في تلك السنوات لم تكن لصالح مقدم الطلب للحصول على براءة اختراع المحرك فقط. كانت براءة الاختراع بمثابة عائق قوي للنشاط الإبداعي للمخترعين الآخرين، الذين شرعوا في تحسين إبداعهم بشكل كبير في بعض الأحيان، والذي كان في بعض الأحيان غير مثالي للغاية، حتى إلى حد إعادة صياغته بالكامل. ثم صفعوا أيديهم حرفيًا، مذكرينهم بأن مثل هذه الأنشطة في الوقت الحالي لا يمكن تنفيذها إلا بموافقة صاحب براءة الاختراع. وهو في أحسن الأحوال باع موافقته بمبلغ لا بأس به، وفي أسوأها رفض، من أجل الحفاظ على احتكاره.
حدث هذا مع المحرك الجديد: لم تقم شركة Deitz Gas Engine Factory JSC بتسجيل براءة اختراع لتصميم المحرك فحسب. وفي براءة الاختراع رقم 532 بتاريخ 4 أغسطس 1874، تم التنازل عن الشركة نفسها مبدأ التشغيل 4 دورةكما صاغها لأول مرة نيكولاس أوتو. لم يكن لأحد الحق في تصنيع أي محرك رباعي الأشواط دون الحصول على إذن من صاحب براءة الاختراع.
تسبب هذا في استياء مرير بين المهندسين الذين كانوا حريصين على تصميم وتسجيل براءات اختراع لمحركات رباعية الأشواط أكثر تقدمًا من الناحية الفنية من محرك أوتو البدائي للغاية، كما أثار غضب صانعي الآلات الذين أرادوا إنتاج محركات رباعية الأشواط التي كان الطلب عليها كبيرًا.
في عام 1882، اتحد مقاتلو مكافحة الاحتكار الغاضبون الذين يعيشون في ألمانيا والنمسا وإنجلترا وفرنسا وبلجيكا وإيطاليا، ورفعوا دعاوى قضائية للطعن في حقوق براءات الاختراع، وقدموا للمحاكمة وثيقة منبثقة من أعماق التاريخ، نُشرت في طبعة صغيرة (300 صفحة). نسخ) في عام 1861، كتيب للمهندس الفرنسي ألفونس بو دي روش، والذي يوضح بالتفصيل الاعتبارات حول الفوائد التي لا شك فيها لتشغيل المحرك في 4 أشواط مع الضغط الأولي للخليط القابل للاحتراق.
علاوة على ذلك، اتضح أن أول محرك غاز وظيفي رباعي الأشواط تم بناؤه في عام 1873 من قبل صانع الساعات في ميونيخ إتش ريتمان. كانت عملية العمل الداخلية لهذا المحرك متوافقة تمامًا مع عملية محرك أوتو الذي حصل على براءة اختراعه عام 1877، وكان تصميم المحركات مختلفًا تمامًا عن بعضها البعض. خدمت السيارة ريتمان لمدة 8 سنوات تقريبًا كمحرك لآلات الحفر والطحن وأذهل شهود العيان بمحركها الهادئ. كل ما في الأمر هو أن صانع الساعات، بسبب سذاجته، اعتبر أن محركه الحراري غير كامل لدرجة أنه لا يمكنه الحصول على براءة اختراع، ناهيك عن التباهي به أمام البشرية جمعاء.
نتيجة لذلك، في 30 يناير 1886، بموجب القرار النهائي للمحكمة، أصبحت العملية رباعية الأشواط ملكية مشتركة للتكنولوجيا، والتي بلا شك استفادت فقط من صناعة المحركات وسمحت لنفس دايملر ومايباخ، الذي انفصل في عام 1882 قام لانغن وأوتو، للإنشاء بحرية، وأنشأا أعمالهما الخاصة، في عام 1883 بتصميم أول محرك بنزين، وفي عام 1900 قاما بتنظيم الإنتاج الضخم للسيارات بمحركات خفيفة وعالية السرعة تصل سرعتها إلى 500-900 دورة في الدقيقة. (بالنسبة للمحركات في ذلك الوقت، كان التشغيل عند 150-160 دورة في الدقيقة يعتبر أمرًا طبيعيًا).
مهما كان الأمر، في الواقع، هناك شيء واحد فقط معروف على وجه اليقين: كان أوتو قلقًا للغاية بشأن ما حدث، وعلى الرغم من أن شؤون شركته لم تتأثر كثيرًا بسبب قرار المحكمة، إلا أن صحة المخترع كانت خطيرة تم تقويضه. المعارك القانونية التي استمرت 4 سنوات، والتي اتُهم خلالها باستمرار بالاستيلاء على أفكار الآخرين وحلولهم البناءة، أجهدت أعصابه بشكل كبير - وبعد ذلك كان من المقدر للمخترع أن يعيش 5 سنوات فقط...
وقبل أسبوع واحد فقط من وفاته، في الفترة من 17 إلى 19 يناير 1891، كتب رسالته الأخيرة إلى زميله لانغن، حيث أوجز بالتفصيل الفكرة التي جاءت إليه ذات مرة تحت تأثير المحادثات المشتركة مع بو دي روشاس من العمل. عملية محرك الاحتراق الداخلي، حيث يضغط المكبس إلى 100 ضغط جوي من الهواء النظيف، ثم في بداية الشوط الثالث يتم إدخال "تيار من الوقود" تدريجيًا إلى الأسطوانة بحيث يشتعل الوقود تلقائيًا في النهاية ويحترق بثبات ضغط.
أي أن نيكولاس أوتو (إذا كنت تؤمن بصحة هذه الرسالة) فكر حتى الأيام الأخيرة من حياته في تحسين المحركات وتوصل بالفعل إلى فكرة، والتي أوضحها رودولف ديزل بعد عام، في 20 فبراير 1892، في براءة اختراعه.
لكن في 21 يناير 1891 مات المخترع، وماتت معه فكرته، لأن لانغن لم يستطع فهم أهميتها واعتبرها نتيجة تشويش عقل رجل يحتضر...
حسنًا، كما يحدث غالبًا، بمجرد وفاة المخترع، أُعلن على الفور أنه عظيم. بعد شهر بالضبط من وفاة أوتو، عُقد مؤتمر لجمعية المهندسين الألمانية، حيث تم الإشادة بالمخترع بشدة وحصل بعد وفاته على اللقب الفخري "دكتور مهندس". وفي عام 1892، ولسبب ما، منحته جامعة فورتسبورغ اللقب الفخري للدكتوراه في الفلسفة عن "... اختراع محرك يحمل اسمه وجلب فائدة كبيرة في الصناعة".
في ذكرى مواطنه الشهير في ألمانيا، لا تزال المحركات رباعية الأشواط ذات الإشعال القسري تسمى Ottomotor.
بعد أربع سنوات من وفاة أوتو، توفي صديقه ورفيق سلاحه يوجين لانغن، وفي عام 1900، توفي بهدوء جان إتيان لينوار البالغ من العمر 78 عامًا، والذي لم يكن مشهورًا بالفضائح الصاخبة وعاش لفترة أطول بكثير من زملائه الأصغر سنًا، بعد أن كرس العقود الأخيرة من حياته بالكامل للكسل اللطيف.
هكذا انتهى القرن التاسع عشر، الذي كان مضطربًا جدًا في مجال صناعة المحركات...
مراجع:
Guldner G. الغاز والنفط ومحركات الاحتراق الداخلي الأخرى. M. ، دار الطباعة لـ T-va I.N.Kushnerev and Co. ، 1907.
شبانوف ن. ولادة محرك. دار نشر الطاقة الحكومية. م، 1934.
معلومات