Von der Dampfmaschine zum Ottomotor
Dampfmobile und Gasmotoren
Figur 1: Sechsrädrige nicht schienengebundene "Lokomotive" für die Landwirtschaft (US 82 963 A aus dem Jahre 1868).
Der Franzose Nicolas Joseph Cugnot (1725-1804) baute erstmals 1769 eine Dampfmaschine als Antriebsmittel in einen Kanonen-Transportwagen der französischen Armee ein. Seit dieser Zeit versuchten sich in den verschiedensten Ländern Pioniere daran, dampfbetriebene Wagen zu bauen: So konzipierte z.B. 1801 der Engländer Richard Trevithick (1771-1833) ein "Dampfautomobil", und 1829 entwirft sein Landsmann Walter Hancock (1799-1852) einen Dampf-Omnibus. Dampfbetriebene landwirtschaftliche Nutzmaschinen waren ebenfalls weit verbreitet. Frühe Beispiele sind die in der US 82 963 A beschriebene "agricultural locomotive" aus dem Jahre 1868 (Figur 1) oder der Dampfpflug der US 119 216 A von 1871 (Figur 2).
Dampfmaschinen wurden also hauptsächlich für Zwecke eingesetzt, bei denen es galt, mit einem Wagen große Massen zu bewegen, wie dies bei Traktoren oder LKWs der Fall ist. Die britische Sentinel Waggon Works Ltd. hatte sogar bis weit in die 1920er Jahre hinein mit ihren dampfbetriebenen LKWs (z.B. GB 306 733 A, GB 293 899 A) einen hohen Marktanteil am britischen LKW-Geschäft und entwickelte die Dampfmaschinen für ihre Fahrzeuge bis in die 1930er Jahre hinein weiter (z.B. GB 416 669 A). Doch Dampfmaschinen waren schwer und reparaturanfällig. Daher ging parallel zu dieser Entwicklung die Konzeption von Verbrennungsmotoren weiter.
Figur 2: Dampfbetriebener vierrädriger Traktor aus US 119 216 A aus dem Jahre 1871.
Der im heutigen Belgien geborene, sehr vielseitige Jean Lenoir (1822-1900) etwa entwarf einen doppelwirkenden Zweitakt-Gasmotor, dessen technisches Umfeld er mittels zweier Patente abdeckte, die ab dem 24.01.1860 und dem 31.01.1860 in Frankreich wirksam wurden (FR 24 438 A, FR 24 481 A). Er baute diesen Motor in einen Wagen und auch in ein kleines Boot ein, und konnte beide damit erfolgreich antreiben. Allerdings waren die Betriebskosten dieses Motors etwa zwei bis drei Mal so hoch wie die einer zeitgenössischen Dampfmaschine. Trotz seines relativen Erfolges (400 Exemplare wurden gebaut) musste er aufgrund von Geldproblemen seine weiteren Entwicklungen an diesem Motor einstellen. Lenoirs Ideen sollen aber Nikolaus Otto (1832-1891) letztlich zu seiner heute unter dem Namen "Ottomotor" bekannten Verbrennungskraftmaschine inspiriert haben.
Der Ottomotor und seine Folgen
Otto war wie Lenoir kein ausgebildeter Ingenieur. Er entwickelte zunächst sogenannte "atmosphärische Gasmaschinen" und hatte damit auch kommerziell einen guten Erfolg, bis aus verschiedenen wirtschaftlichen und politischen Gründen der Absatz einbrach.
Figur 3: Ottomotorantrieb aus DE 10 116 A.
Daher griff er eines seiner alten, zwischenzeitlich ruhenden Projekte wieder auf, und baute bis 1876 einen Verbrennungsmotor. Dieser sah erstmals einen Viertaktbetrieb und die Kompression eines Flüssigtreibstoff-Luft-Gemischs vor. Der Motor wurde zunächst mit den Patenten DE 532 A aus dem Jahre 1877 und DE 10 116 A (Figur 3) aus dem Jahre 1879 geschützt.
Der Viertaktbetrieb steht für eine geringere mechanische Belastung des Motors, weil nur in jedem vierten Takt tatsächlich Arbeit durch den Motor verrichtet wird. Der Motor war kommerziell ein großer Erfolg, da er vergleichsweise kompakt, leise, im Verbrauch sparsam und wenig störanfällig war. Allerdings wurde das Patent DE 10 116 A im Jahre 1886 aufgehoben, da die Viertakt-Arbeitsfolge 1862 bereits in einer Veröffentlichung des französischen Ingenieurs Alphonse Eugène Beau genannt Beau de Rochas (1815-1893) beschrieben wurde. Diese Entscheidung wurde in weiten Kreisen als ungerecht empfunden. Letztlich führte sie jedoch dazu, dass der Motor als Antriebselement für Kraftwagen seinen weltweiten Siegeszug antreten konnte, weil die Entwickler und Ingenieure nicht mehr durch patentrechtliche Vorgaben in ihrer Tätigkeit eingeschränkt wurden.
Figur 4: Daimler Motorrad aus dem Jahre 1885 (DE 36 423 A).
Als direkte Folge kam es zur Vorstellung des ersten mit einem Ottomotor bestückten "Automobils" von Carl Benz 1886.
Ergänzend sei angemerkt, dass 1885 bereits das erste Motorrad (Figur 4) von Gottlieb Daimler (1834-1900) patentiert wurde (DE 36 423 A). Dieses kann auch als erstes verbrennungsmotorgetriebenes Schneemobil oder Fahrzeug für Eisflächen angesehen werden, da sich in diesem Patent auch eine Abwandlung des Zweirads mit Kufen statt dem Vorderrad und ein spikesbesetztes Hinterrad finden.
| Patentnummer | Jahr | Titel |
|---|---|---|
| FR 24 438 A | 1860 | Pour un nouveau systéme de four à noir servant à la révivification du charbon animal et à la production du gaz d'éclairage |
| FR 24 481 A | 1860 | Pour un moteur à air dilaté par la combustion du gaz de l'éclairage enflammé par l'électricité |
| US 82 963 A | 1868 | Improvement in agricultural locomotive, with spading-apparatus |
| US 119 216 A | 1871 | Improvement in steam-wagons and plows |
| DE 532 A | 1877 | Gasmotor |
| DE 10 116 A | 1879 | Neuerungen an Gasmotoren |
| DE 36 423 A | 1885 | Fahrzeug mit Gas- bzw. Petroleum-Kraftmaschine |
| GB 293 899 A | 1927 | Improvements in or relating to motor road vehicles |
| GB 306 733 A | 1928 | Improvements in or relating to steerable road-vehicles |
| GB 416 669 A | 1933 | Improvements in or relating to steam power systems embodying compound or multi-expansion steam engines |
© 2013 Deutsches Patent- und Markenamt | 22.02.2013