/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Ontdek het Belle Époque
Home » Uitvindingen » Aandrijving » Verbrandings-motor

Uitvinding verbrandingsmotor

Van Otto-motor naar benzinemotor en dieselmotor 

De verbrandingsmotor zou een nieuwe fase van de industriële revolutie inluiden. Stoommachines hadden de industrialisatie op gang gebracht, maar hadden ook een belangrijke beperking, namelijk hun afmeting. Stoommachines en turbines waren alleen lonend in grote fabrieken of bruikbaar voor zware transportmiddelen als de trein en het stoomschip. De behoefte aan een kleinschalige vorm van aandrijving werd echter steeds groter. Daarmee konden ook kleinere bedrijven industrialiseren en werden voertuigen voor individuelere vormen van transport mogelijk. De verbrandingsmotor was de eerste goed werkende oplossing die in dit kader beschikbaar kwam.


 

voiturette.large.jpg

Julius LeBlanc Stewart - Les Dames Goldsmith au Bois de Boulogne en 1897 sur une voiturette', 1901. 

 

Voorgeschiedenis verbrandingsmotoren tot 1800

Eigenlijk was het principe achter de verbrandingsmotor al langer bekend. De oudste tot dusver teruggevonden vermelding stamt uit 1206 en staat in het 'Boek van kennis van ingenieuze mechanische apparaten' geschreven door de Arabische uitvinder Al-Jazari. Het betreft hier een motor die was voorzien van een krukas.

Tijdens de Renaissance ontwierpen zowel Leonardo da Vinci als Christiaan Huygens een motor die werkte op buskruit. Ook de minder bekende Samuel Morland heeft zich veel met dit principe beziggehouden. Geen van deze wetenschappers kwam echter tot de bouw van een werkende motor.

 

Verbrandingsmotoren 1800-1876

De Zwitserse uitvinder François Isaac de Rivaz kwam in 1806 wél tot een motor die werkte. Als brandstof gebruikte hij een mengsel van waterstof en zuurstof. Een jaar later had hij om zijn motor al een houten auto gebouwd. Toch ging er ergens iets mis, want succes bleef uit voor De Rivaz.

Een halve eeuw later zetten anderen echter koers naar de viertaktmotor, welke alles zou veranderen. Dat begon in 1862 toen de Franse ingenieur Alphonse Beau de Rochas als eerste het principe achter een viertaktmotor beschreef. Hierbij werd een mengsel van brandstof en lucht gecomprimeerd voordat het werd aangestoken. Ook deze motor is echter nooit gebouwd.

Tegelijkertijd maar onafhankelijk hiervan ontwikkelde de Duitse pionier Nikolaus August Otto een vergelijkbare motor die werd aangedreven door gasoline. Deze motor werkte matig, maar toch richtte hij in 1864 in het plaatsje Deutz de allereerste motorfabriek op om hem te bouwen.

In 1867 bouwde Otto een atmosferische gasmotor, die al beter werkte en enig opzien baarde op de Wereldtentoonstelling in Parijs van dat jaar.

 

ottoverticaal.large.jpg

Verticale Otto-motor. Tekening uit 'New Catechism of the Steam Engine', editie 1904.

 

De uitvinding van de  Otto-motor

In 1876 bereikte Otto tenslotte de definitieve doorbraak. Toen kwam hij tot de viertaktmotor die het prototype zou worden voor alle latere verbrandingsmotoren. Deze kwam ook wel bekend te staan als de 'Otto-motor'. Het voordeel dat deze motor op zijn voorgangers had, was dat hij de brandstof op een efficiënte manier in de cilinder wist te verbranden.

 

nicolaus-august-otto.large.jpg

Nikolaus Otto

 

Otto wilde vooral een geschikte aandrijving ontwerpen voor machines voor kleine bedrijven. Hij maakte zich zorgen over hoe het kleinbedrijf door de mechanisatie van grote fabrieken werd verdrongen. Hij wilde deze mensen met zijn motor een nieuwe kans geven. De mogelijkheden die de motor verder bood, zoals voor de aandrijving van voertuigen, vond hij minder interessant.

Om deze reden is de Otto-motor ontworpen voor louter stationair gebruik. Dat had gevolgen voor de zuiger die daardoor heen en weer gaande bewegingen maakte. Dat maakt hem inderdaad ongeschikt voor gebruik in voertuigen.

Ondanks al zijn goede bedoelingen kreeg Nikolaus Otto geen patent op zijn motor.

 

Werking viertaktmotor

De term 'viertaktmotor' verwijst naar de vier draaibewegingen die worden gemaakt om de motor te doen werken. De energie komt van de verbranding van een hoogenergetisch mengsel van brandstof en lucht. Deze wordt steeds weer ontstoken, waarna de vrijkomende energie een zuiger in beweging zet. De beweging van de zuiger wordt vervolgens overgebracht op dat onderdeel van de machine dat in beweging moet komen, zoals bijvoorbeeld raderen.

 

gottliebdaimler.large.jpg

Gottlieb Daimler

 

De benzinemotor van Daimler

Gottlieb Daimler was technisch directeur bij de fabriek van Otto in Deutz. In die functie hield hij zich bezig met het verder ontwikkelen van de viertaktmotor. In 1883 kreeg hij aldus een patent op een lichte eencilinder motor, die werkte op benzine. Daarmee was dit de eerste echte benzinemotor.  

In tegenstelling tot zijn baas interesseerde Daimler zich wel voor de mogelijkheden die zijn motor bood op het gebied van vervoer. Daarom bouwde hij de motor eerst in bij een tweewieler, daarna in een boot en tenslotte in een koets. Zo ontstond het allereerste vierwielige automobiel.

 

De dieselmotor

Nu het hek van de dam was, volgden de nieuwe ideeën elkaar snel op. Zo kwam ook Rudolf Diesel ten tonele. Deze wilde graag een motor bouwen waarbij er geen vonk nodig was om te brandstof te ontsteken. In 1894 kostte die droom hem bijna het leven, toen een prototype in zijn nabijheid ontplofte.

  

diesel-1883.large.jpg

Rudolf Diesel in 1883

 

Curieus genoeg bewees juist deze ontploffing dat het idee van Diesel klopte, want er was geen vonk aan te pas gekomen. Het gevolg was dat hij in 1897 een eerste goed werkende dieselmotor kon presenteren.

De dieselmotor was veel zuiniger dan de benzinemotor omdat deze de lucht veel meer comprimeert voordat de brandstof in de kamer wordt geïnjecteerd. Bij een benzinemotor is die verhouding 10:1, bij een dieselmotor 25:1. Hierdoor kan de brandstof veel efficiënter worden gebruikt.

Het voordeel hiervan werd aanvankelijk vooral gemerkt bij de aandrijving van wat grotere en zwaardere machines. Dat was dus wederom een belangrijke vooruitgang voor kleinere bedrijven en fabrieken, die zich geen stoommachine konden veroorloven.

 

aster-brochure.large.jpg

Brochure voor motoren van het merk Aster

 

Een nieuwe fase in de industriële revolutie

Zowel Otto als Diesel hadden zich bekommerd om de industrialisatie van kleinere bedrijven. Dat was niet voor niks, want hun inspanningen brachten het gewenste effect teweeg. Een soort van tweede industriële revolutie brak aan, dit keer onder kleinschaliger fabrieken.

 

Vervoer

Ook de transportrevolutie werd opnieuw voortgestuwd door de verbrandingsmotor, want het gemotoriseerd vervoer kwam nu van de grond. Dat betekende dat er voor het eerst individueel of kleinschalig wegtransport mogelijk werd zonder dat de energie daarvoor geleverd hoefde te worden door mens of lastdier. Daardoor kon persoonlijk vervoer in toenemende mate een stuk sneller plaatsvinden dan voorheen.

 

 

Bronnen

  • Meidenbauer J. (red.) - 'Het grote boek van uitvindingen en ontdekkingen.' Lisse 2004
  • Hart-Davis A. (red.) - 'Wetenschap, de grote ontdekkingen. Deel 4:  De industriële revolutie II, 1700-1890'. 2010