Brussel,
23
april
2020
|
15:27
Europe/Brussels

Innovaties van meer dan 100 jaar geleden: motorjubilea in 2020

Samenvatting

 

· 1885: Gottlieb Daimler’s eerste experimentele motor, de enkelzuigerige ‘grandfather clock’

· 1890: ‘s Werelds eerste viercilindermotor – van Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG)

· 1910: De eerste vierkleppenmotor ooit in de Benz ‘Prinz Heinrich’ raceauto

 

Innovatieve, efficiënte aandrijfconcepten luidden het begin van de automobielhistorie in. De enkelzuigerige motor waarvoor Gottlieb Daimler 135 jaar geleden - op 3 april 1885 – patent aanvroeg, was een klassiek voorbeeld van een vonk die op alle fronten ontbrandde in interesse en actie. Vanwege de uiterlijke gelijkenis kreeg de baanbrekende verbrandingsmotor de bijnaam ‘grandfather clock’. De krachtbron was compact, lichtgewicht en de eerste hoogtoerige benzinemotor die 0,37 kW/0,5 pk bij 700 tpm putte uit een cilinderinhoud van 264cc. Een ‘curved-groove’ bedieningssysteem stuurde de uitlaatklep aan via een op de krukas gemonteerde schijf en een transmissiestang.

In datzelfde jaar gebruikte Daimler de ‘grandfather clock’ krachtbron om de ‘rijdende koets’ te bouwen, de eerste motorfiets ter wereld. Op deze manier kon de uitvinder bewijzen dat zijn idee voor individuele mobiliteit haalbaar was dankzij het gebruik van een compacte aandrijfbron.

Onafhankelijk van Daimler ontwikkelde Carl Benz in Mannheim deze driewielige patent motorwagen met een verbrandingsmotor, die hij ook zelf had ontworpen, en vroeg er begin 1886 patent op aan. Dit was de eerste motorwagen ter wereld. In de zomer van datzelfde jaar reageerde Daimler op gepaste wijze: hij monteerde een krachtigere versie van de ‘grandfather clock’ met een inhoud van 462cc en een vermogen van 0,8 kW/1,1 pk in een koets die was ontworpen om door paarden getrokken te worden. Waarmee de eerste vierwielige motorwagen een feit was.

Sinds deze primeurs heeft de drang naar innovatie op het gebied van aandrijftechnologie altijd de prioriteit gehad binnen de ontwikkelingsactiviteiten van de onderneming. Ook nu nog is elke nieuwe motorgeneratie telkens weer krachtiger en efficiënter dan de vorige. Hetzelfde geldt vandaag-de-dag voor de ontwikkeling van elektromotoren in auto’s. Net als bij hun voorgangers in de eerste auto’s van Daimler en Benz is het doel nog steeds het genereren van een ideale hoeveelheid vermogen uit de beschikbare energievoorziening.

1890: ‘s werelds eerste viercilinder benzinemotor

In 2020 vieren nog twee belangrijke motorische ontwikkelingen hun jubilea. In het voorjaar van 1890 – 130 jaar geleden – bouwde Wilhelm Maybach, de begenadigde designer aan Gottlieb Daimler’s zijde, de eerste viercilinder benzinemotor. Waarmee hij de basis legde voor de standaardvorm van de verbrandingsmotor zoals die nu nog steeds gebruikt wordt. De motor woog 453 kilogram, had een cilinderinhoud van zes liter en produceerde 9 kW/12,3 pk bij 390 omwentelingen per minuut. Het eerste exemplaar werd op 21 augustus 1890 als een marinekrachtbron aan New York geleverd.

Slechts tien dagen later werd een tweede en kleinere viercilinder marinemotor afgestuurd. Dit exemplaar had een inhoud van 2,4 liter en leverde 4 kW/5,9 pk bij 620 tpm. Maar er is nog een getal dat Maybach’s belangrijke bijdrage aan de doorontwikkeling van de motortechnologie onderstreepte. Deze unit woog namelijk amper 153 kg, ongeveer eentiende van het gewicht van de statische motoren uit die tijd. Bovendien leverden die motoren slechts een derde van het vermogen en daarnaast hadden ze een belangrijk nadeel: ze waren niet mobiel.

De viercilindermotoren van Daimler waren tevens baanbrekend met het oog op hun technische constructie. Maybach verving Daimler’s ‘curved-groove’ bedieningssysteem door een nokkenas die een serie bovenliggende uitlaatkleppen aanstuurde, een essentiële vereiste voor een efficiënt vernevelingsmanagement in lijnmotoren. Waterhulzen rondom de cilinders zorgden daarbij voor een efficiënt koelingssysteem. Nog een belangrijke innovatie was de vierfase krukas, eveneens een basisconcept dat momenteel nog steeds wordt toegepast.

De technologische voordelen die werden gerealiseerd en de vooruitstrevende producten die daaruit ontstonden, vormden voor Gottlieb Daimler de inspiratie om zijn verreikende ideeën als uitvinder om te zetten naar de praktijk. Op 28 november 1890 – 130 jaar geleden – werd de Daimler-Motoren-Gesellschaft officieel opgericht.

1910: vierkleppen lijnmotor debuteert in de Benz 100 pk ‘Prinz Heinrich’

Twintig jaar later zorgde concurrent Benz & Cie. opnieuw voor een technologische doorbraak. In 1910 – 110 jaar geleden – maakten de toerwagens die waren ontworpen voor de Prinz Heinrich Tour, gebruik van innovatieve vierkleppentechnologie. Hun viercilinder lijnmotoren hadden twee inlaat- en twee uitlaatkleppen per verbrandingskamer. De 7,3-liter motor leverde 74 kW/100 pk bij 2.050 tpm, terwijl het kleinere 5,7-liter blok goed was voor 59 kW/80 pk. Twee nokkenassen bedienden de klepstoters en tuimelaars via een ontwerp met bovenliggende kleppen die in een hoek ten opzichte van de verbrandingskamer waren gepositioneerd.

Deze ongebruikelijke krachtbron werd ontworpen onder supervisie van Dr. Hans Nibel. De snelle progressie die in de motorenontwikkeling werd geboekt, kan worden geïllustreerd door een korte flashback naar de eerder genoemde viercilinder marinemotor van Daimler. In 1890 betekende 9 kW/12,3 pk bij 390 tpm uit een zeslitermotor een aanzienlijke engineeringsstap. Maar twintig jaar later zorgde de vierkleppen high-performance motor van Benz voor een compleet nieuwe standaard in motorisering.

In totaal namen zes 100 pk en vier 80 pk sterke raceauto’s van Benz & Cie. deel aan de derde Prinz Heinrich Tour (2-8 juni 1890) over een afstand van 1.944,6 kilometer. De hoogst geklasseerde ervan was de auto van Fritz Erle, die als vijfde over de finish kwam in een deelnemersveld van 127 auto’s. In die race klokte hij tijdens de Genthin snelheidstest een topsnelheid van 133,6 km/u. Daarmee had de nieuwe motor zijn prestatiepotentieel meer dan bewezen.

In 1911 onderwierp het laboratorium voor automobielen van het Royal Institute of Technology in Berlijn de 7,3-liter raceauto aan een serie zware tests. Het 33 pagina’s tellende rapport stelde het vermogen van de vierkleppenmotor vast op maar liefst 87 kW/118 pk bij 2.050 toeren per minuut. Op de testbank bereikte de auto een topsnelheid van 134 km/u.

Vier jaar later werd deze vierkleppentechnologie ook geadopteerd door Daimler-Motoren-Gesellschaft en Paul Daimler paste deze geavanceerde technologie op succesvolle wijze toe in de Grand Prix raceauto van 1914. Ook nu nog zijn viercilindermotoren met vierkleppentechnologie nog steeds één van de belangrijkste typen verbrandingsmotoren