Zum 200. Geburtstag Étienne Lenoirs Die Entwicklung des ersten zuverlässigen Verbrennungsmotors

Vor 200 Jahren, am 12. Januar 1822, kam Jean Joseph Étienne Lenoir im heutigen Belgien zur Welt. Sein Steckenpferd waren Wärmekraftmaschinen: Er entwickelte u.a. den ersten funktionstüchtigen Gasmotor, den er auch in sein „Hippomobile“ einbaute – das erste Auto ohne Dampf.

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Das Hippomobile ist ein Automobil, das Étienne Lenoir konstruierte. Es wurde von einem Verbrennungsmotor angetrieben, den Lenoir selbst entwickelt hatte. 1863 erreichte das Fahrzeug bei einer Testfahrt eine Geschwindigkeit von 3 km/h.
Das Hippomobile ist ein Automobil, das Étienne Lenoir konstruierte. Es wurde von einem Verbrennungsmotor angetrieben, den Lenoir selbst entwickelt hatte. 1863 erreichte das Fahrzeug bei einer Testfahrt eine Geschwindigkeit von 3 km/h.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Jean Joseph Étienne Lenoir – auch bekannt als Jean J. Lenoir (12. Januar 1822 – 4. August 1900) – war ein belgischer Ingenieur, der im 19. Jahrhundert den ersten Verbrennungsmotor entwickelte, der in ausreichender Anzahl gefertigt wurde, um als kommerzieller Erfolg zu gelten. Der junge Belgier war schon in seinen Jugendjahren fasziniert von Maschinen, eine Ausbildung konnte sich seine Familie jedoch nicht leisten. So verließ er seine Heimat und wanderte nach Frankreich aus. Er ließ sich in Paris nieder und und ließ sich in Paris nieder, wo er sich autodidaktisch die Grundlagen der Technik und Chemie aneignete, während er seinen Unterhalt als Kellner verdiente.

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Einige seiner damaligen Erfindungen wie zum Beispiel die Herstellung weißer Emaille für Zifferblätter und neue Verfahren der Elektrolyse wurden bald in der Praxis verwendet, sodass er finanziell unabhängig war. Er besuchte Vorlesungen an der Ecolé Centrale und verschlang wissenschaftliche und technische Publikationen. 1858 baute er seinen ersten stationären Gasmotor, den er am 23. Januar 1860 vor zwanzig Gästen mit folgenden Worten enthüllt haben soll:

Wenn es funktioniert, werde ich eine konstante Vergaserheizung hinzufügen, die die Verwendung von Benzin, Benzin, Teer oder Harz ermöglicht.

Er schaltete das Gasventil ein, drückte das Schwungrad – und der Motor erwachte zum Leben. 1860 erwarb er dafür für 15 Jahre das Patent Nr. 43624 vom Conservatoire National Des Arts et Métiers.

Wie der Verbrennungsmotor funktionierte

Die Maschine von Lenoir vereint verschiedene technische Entwicklungen seiner Zeit: sowohl die Dampfmaschine als auch die kurz davor von Heinrich Daniel Rühmkorff erfundene Zündspule zur Zündung sowie die Zündkerze, Lenoirs eigene Erfindung. So galt er seinerzeit als veritable Sensation und als erste Alternative zur Dampfmaschine. Denn im Unterschied zu ihr musste er nicht mehr lange vorgeheizt werden, bevor er seine Arbeit aufnehmen konnte. Versorgt mit Stadtgas aus der Leitung, trieb der leise Motor zum Beispiel Druckmaschinen oder Webstühle an.

Der Motor ähnelt von der Funktionsweise einer Dampfmaschine. Er ist ein doppeltwirkender Einzylinder-Zweitaktmotor ohne Verdichtung mit Flachschieber-Gaswechselsteuerung, Fremdzündung und Wasserkühlung. Das Kraftstoffluftgemisch wird abwechselnd auf beiden Seiten des Zylinders vom Scheibenkolben bis zur Hubmitte angesaugt und dann einzeln gezündet. Der zur Steuerung eingesetzte Flachschieber wird über einen Exzenter von der Kurbelwelle angetrieben. Die Leistung des Motors ist mit 0,7 kW bei 80 min−1 angegeben, sein Wirkungsgrad beträgt etwa drei Prozent. Der Kraftstoffverbrauch ist somit sehr groß, was auch für den Schmiermittelverbrauch gilt. Die Zündanlage war sehr unzuverlässig und versagte häufig.

Allerdings benötigte der Motor aufgrund seiner Konstruktionsweise eine leistungsfähige Wasserkühlung und viel Gas. Sein Wirkungsgrad liegt zwischen drei bis vier Prozent – er kann also nur einen sehr geringen Teil der Energie in Bewegungsenergie umsetzen.

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Das Hippomobile – ein Auto ohne Dampf

Die Lenoir-Motoren gab es bald in verschiedenen Größen mit Leistungen von 0,5 bis 6 PS, ein oder zwei Zylindern. Sie wurden in wenigen Jahren zu Hunderten verkauft. Lenoir baute sie auch in Boote und sein Hippomobil ein. Das Fahrzeug ist ein dreirädriger Karren, der von einem Lenoirmotor angetrieben wird. Dazu wurde der Betrieb des Einzylinders von Gas auf ein Kraftstoff-Luft-Gemisch auf Terpentin-Basis umgebaut. Als Kraftstoff konnten verschiedene Gase eingesetzt werden, unter anderem Wasserstoff, der durch Elektrolyse während der Fahrt erzeugt wurde. Anders als bei der Dampfmaschine wird der Brennstoff also nicht außerhalb verbrannt und die dadurch entstehende Wärme in den Zylinder geleitet. Die Bewegungsenergie entsteht vielmehr durch explosionsartige Verbrennung im Inneren des Motors.

Auf einer Testfahrt über 9 km von Paris nach Joinville-le-Pont im Jahr 1863 erreichte das Hippomobile eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 3 km/h.

Das Chassis bestand aus einem hochliegenden, rechteckigen Kasten. Die Bank für Fahrer und Beifahrer war ganz vorn, eine zweite war direkt dahinter etwas tiefer angebracht. Den Rest nahm eine Ladefläche ein. Darunter gab es ein Holzabteil mit der Antriebstechnik. Der Motor war mittig quer eingebaut und trieb über eine Kette ein Hinterrad an. Der Tank war ganz im Heck untergebracht, zwischen ihm und dem Motor saß die Zündanlage. Die Achse des gelenkten Vorderrads war beidseitig an Doppelelliptik-Blattfedern aufgehängt, die hintere Achse war nicht gefedert.

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Wie es mit der Motorenentwicklung weiterging

Über das Versuchsstadium kommt das Hippomobile jedoch nie hinaus: Sein Gewicht ist zu hoch, und sein Zweitaktmotor erreicht gerade mal 100 Umdrehungen pro Minute. Damit liegt die Durchschnittsgeschwindigkeit bei rund sechs Stundenkilometern. Benz’ patentierter Motorwagen bringt es mit seinem Viertaktmotor schon auf 400 Umdrehungen pro Minute und auf eine Höchstgeschwindigkeit von 16 Stundenkilometern. Stützen konnte Benz sich bei dessen Entwicklung auf die Vorarbeit von Nicolaus August Otto –Nicolaus Otto ließ 1861 einen Lenoir-Motor nachbauen und erkannte, dass er mit Spiritus besser laufen würde. Die Entwicklung eines zuverlässigen Vergasers zur Gemischaufbereitung benötigte viel Zeit; einer der Gründe dafür, dass Otto erst 1878 sein Patent erhielt.

Lenoirs Verdienst ist es, einzelne Komponenten bekannter Konstruktionen sinnvoll angeordnet und mit großem schöpferischen Elan um eigene Ideen erweitert zu haben. Seine Erfindung gilt als der erste wirklich einsatzfähige Gasmotor – als solcher wurde er industriell gefertigt und stellte eine Jahre lang eine echte Alternative zur Dampfmaschine dar.

Quellen:

www.tuev-nord.de

V.O. Patents & Trademarks

Springer Vieweg, „Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik: Erzeugung, Speicherung, Anwendung (ATZ/MTZ-Fachbuch)“, Gebundene Ausgabe – 4. April 2018

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