نيكولاس أوتو

نيكولاس أوغست أوتو ( بالألمانية: [ ˈnɪkolaʊ̯s ˈaʊ̯ɡʊst ˈɔto ] ؛ 10 يونيو 1832 - 26 يناير 1891) كان مهندسًا ألمانيًا نجح في تطوير محرك الاحتراق الداخلي ذي الشحنة المضغوطة الذي يعمل بغاز البترول، والذي أدى إلى ظهور محرك الاحتراق الداخلي الحديث. وقد وضعت جمعية المهندسين الألمان (VDI) معيار DIN لعام 1940 الذي ينص على أن "محرك أوتو: محرك احتراق داخلي يتم فيه إشعال خليط الوقود والهواء المضغوط بشرارة موقوتة"، وقد تم تطبيق هذا المعيار على جميع المحركات من هذا النوع منذ ذلك الحين. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

وُلد نيكولاس أوغست أوتو في 10 يونيو 1832 ^{[ 3 ]} في هولزهاوزن آن دير هايد ، ألمانيا. ^{[ 4 ]} كان أصغر إخوته الستة. توفي والده عام 1832. بدأ دراسته عام 1838. بعد ست سنوات من التفوق الدراسي، انتقل إلى المدرسة الثانوية في لانغنشوالباخ ^{​​[ 5 ]} حيث بقي حتى عام 1848. لم يُكمل دراسته، لكنه نال استحسانًا لتفوقه الدراسي.

كان اهتمامه الرئيسي في المدرسة منصباً على العلوم والتكنولوجيا، لكنه تخرج بعد ثلاث سنوات كمتدرب في شركة تجارية صغيرة. بعد إتمام تدريبه، انتقل إلى فرانكفورت حيث عمل لدى فيليب جاكوب ليندهايمر بائعاً للبضائع الاستعمارية والمنتجات الزراعية (كان بائعاً في متجر بقالة). عمل أوتو لدى شركات مختلفة، أولاً لدى آي سي ألبيتر، ثم في عام 1860 لدى كارل ميرتنز. سافر في أنحاء ألمانيا الغربية وباع البضائع الاستعمارية - القهوة والشاي والأرز والسكر. ^{[ 2 ]}

في أواخر خريف عام 1860، علم أوتو وشقيقه بمحرك غازي جديد ( غاز الإضاءة ) صنعه جان جوزيف إتيان لينوار في باريس. ^{[ 2 ]} صنع الأخوان نسخة من محرك لينوار، وتقدما بطلب للحصول على براءة اختراع في يناير 1861 لمحرك يعمل بالوقود السائل يعتمد على محرك لينوار (الغازي) لدى وزارة التجارة البروسية، لكن طلبهما رُفض.

كان أوتو على دراية بمفهوم شحنة الوقود المضغوطة، وحاول صنع محرك باستخدام هذا المبدأ عام 1861. لكنه لم يعمل سوى لبضع دقائق قبل أن يتعطل. تخلى شقيق أوتو عن الفكرة، مما دفع أوتو للبحث عن مساعدة من جهة أخرى. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

في الفترة من عام 1862 إلى عام 1863، أجرى أوتو تجارب بمساعدة الميكانيكي مايكل ج. زونز من كولونيا في محاولة لتحسين المحرك. ونظرًا لنقص التمويل، عمل أوتو عام 1862 لدى كارل ميرتنز لمواصلة العمل على محركه. ^{[ 2 ]}

في أوائل عام 1864، سعى أوتو إلى جذب مستثمرين لتمويل أبحاثه. وجد يوجين لانجن ، الذي كان والده من تجار السكر. دخل الاثنان في شراكة في 31 مارس 1864 وأطلقوا عليها اسم "إن إيه أوتو وشركاه" في كولونيا. كانت هذه أول شركة في العالم تركز بشكل كامل على تصميم وإنتاج محركات الاحتراق الداخلي. ^{[ 2 ]}

كان محرك أوتو ولانجن، الذي صُنع عام 1864، محركًا هوائيًا يعمل بنظام المكبس الحر (حيث استُخدم انفجار الغاز لخلق فراغ، واستمدت الطاقة من الضغط الجوي الذي يُعيد المكبس). استهلك هذا المحرك أقل من نصف كمية الغاز التي استهلكها محركا لينوار وهوجون الهوائيان، ولذلك حقق نجاحًا تجاريًا كبيرًا. كان محرك لينوار محركًا مزدوج الفعل. في جوهرها، هذه المحركات عبارة عن محركات بخارية مُعدّلة للعمل بغاز الإضاءة. تم بناء محركات المخترعين الإيطاليين يوجينيو بارسانتي وفيليس ماتيوتشي، والمُسجلة في براءة الاختراع البريطانية رقم 1625 لعام 1857، وهي معروضة في متحف. على عكس محرك أوتو، فإن هذه المحركات ثنائية الأشواط، ولا يُمكن مقارنتها بأي شكل من الأشكال.

على الرغم من نجاحها التجاري الكبير، حيث أنتجت الشركة 634 محركًا سنويًا بحلول عام 1875، ^{[ 6 ]} إلا أن محرك أوتو ولانجين قد وصل إلى طريق مسدود تقنيًا كمحرك جوي: فقد كان ينتج 3 أحصنة فقط (2.2 كيلوواط ؛ 3.0 حصان بخاري ) ، ومع ذلك كان يتطلب ارتفاعًا يتراوح بين 10 و13 قدمًا (3.0-4.0 متر) للتشغيل. ^{[ 7 ]}     

حوّل أوتو اهتمامه إلى دورة الأشواط الأربعة التي فشل في تطويرها عام 1862. ^{[ 8 ]} وبفضل جهود فرانز رينغز وهيرمان شوم، اللذين انضما إلى الشركة بدعوة من غوتليب دايملر، نجح أوتو في صنع محرك الشحنة المضغوطة رباعي الأشواط. ^{[ 7 ]} هذا المحرك (محرك أوتو الصامت)، وليس محرك أوتو ولانغن، هو الذي يُشار إليه بـ"دورة أوتو". كان هذا أول محرك ناجح تجاريًا يستخدم ضغطًا داخل الأسطوانة. ظهر محرك رينغز-شوم في خريف عام 1876 وحقق نجاحًا فوريًا. ^{[ 7 ]}

باختصار، يُعد محرك أوتو، وهو سلف المحرك الحديث وفقًا لمواصفات جمعية المهندسين الألمان (VDI)، رابع تصميم لأوتو. وقد بنى المحركات التالية:

• 1861: نسخة من محرك لينوار الجوي
• 1862: محرك شحنة مضغوطة رباعي الأشواط (قبل براءة اختراع روشاس) فشل لأنه تعطل على الفور تقريبًا
• 1864: أول محرك جوي ناجح
• 1876: محرك الشحنة المضغوطة رباعي الأشواط ، والمعروف باسم محرك دورة "أوتو". يُطلق مصطلح "دورة أوتو" على جميع محركات الشحنة المضغوطة رباعية الأشواط. ^{[ 1 ]}

تزوج أوتو من آنا غوسي، وأنجب الزوجان سبعة أطفال مسجلين. ونشأ ابنه غوستاف أوتو ليصبح صانع طائرات.

صُمم محرك أوتو كمحرك ثابت، وتتمثل شوطته في حركة المكبس لأعلى أو لأسفل داخل الأسطوانة. استُخدم لاحقًا في شكل مُعدّل كمحرك سيارة ، ويتضمن أربعة أشواط.

• (1) شوط السحب الهابط - يدخل غاز الفحم والهواء إلى غرفة احتراق المكبس ،
• (2) شوط الضغط الصاعد - يقوم المكبس بضغط الخليط،
• (3) شوط القدرة الهابط - يشعل خليط الوقود بواسطة اللهب ثم الشرارة الكهربائية ،
• (4) شوط العادم الصاعد - يطلق غاز العادم من حجرة المكبس.

لم يقم أوتو ببيع محركه إلا كمحرك ثابت.

حصل أوتو على العديد من براءات الاختراع من دول مختلفة ولميزات متنوعة. عندما أراد مديره السابق، غوتليب دايملر، بناء محركات صغيرة للنقل، لم يُبدِ أوتو أي اهتمام. غادر دايملر الشركة واصطحب معه فيلهلم مايباخ . لم يكن لدى دايملر رغبة في دفع حقوق الملكية لأوتو ( شركة دويتز إيه جي )، لذا استعان بمحامٍ لإيجاد حل. اكتشف المحامي براءة اختراع لمفهوم محرك رباعي الأشواط مُنحت لبو دي روشاس ، وهو مهندس فرنسي، عام ١٨٦٢. نتج عن ذلك خسارة أوتو لإحدى براءات اختراعه، مما سمح لدايملر ببيع محركاته في ألمانيا دون دفع حقوق الملكية. لم يكن أوتو ولا دايملر على علم ببراءة اختراع روشاس. لم يبنِ روشاس أي محرك قط، ومن المرجح أنه لم يكن قادرًا على ذلك. ^{[ ٩ ]}

العديد من الاختراعات التي يُشار إليها أحيانًا بأنها سبقت محرك أوتو، مثل ماركوس وبارسانتي وغيرهما، هي لمحركات جوية ثنائية الأشواط لا تضغط شحنة الوقود. محرك أوتو الجوي ليس من نوع محركات أوتو المعتمدة من قبل جمعية المهندسين الألمان (VDI) وغيرها من الجمعيات. كانت المحركات المهمة الوحيدة هي تلك التي صنعها لينوار، وكانت محركاته أول ما دخل حيز الإنتاج التسلسلي. باع لينوار في نهاية المطاف حوالي 700 محرك.

تم إنتاج أكثر من 50,000 محرك في السنوات الـ 17 التي تلت طرحها. ^{[ 10 ]}

حصل أوتو على العديد من الأوسمة تقديراً لمحركاته.

• فاز المحرك الجوي الذي تم ابتكاره عام 1864 بالميدالية الذهبية في المعرض العالمي لعام 1867 في باريس . ^{[ 11 ]}
• في عام 1882 حصل أوتو على درجة الدكتوراه الفخرية من جامعة فورتسبورغ . ^{[ 1 ]}
• تم تحويل منزله إلى متحف تروج له الحكومة المحلية.
• في عام 1936، أصدر البروفيسور ناجيل، رئيس اتحاد المهندسين الألمان، مرسومًا ينص على أن معيار DIN 1940 ينص على أن مصطلح "Ottomotor" ينطبق على جميع المحركات التي تسحب خليط الوقود وتضغطه وتشعله بواسطة جهاز خاص، وبالتالي يحل محل مصطلحات مثل "محرك الانفجار" و"محرك التفجير" و"محرك البنزين" و"محرك الإشعال". ^{[ 1 ]}

• 1862: أولى التجارب على محركات رباعية الأشواط
• 1864: تأسيس أول مصنع للمحركات في العالم: شركة أوتو سي
• 1867: الميدالية الذهبية للمعرض العالمي في باريس لمحرك الغاز
• 1869: انتقلت الشركة وغيرت اسمها إلى لانجن، أوتو، ورووزن
• 1872: انتقلت الشركة إلى مرافق أكبر وغيرت اسمها إلى دويتز غازموتورين فابريك
• 1876: تطوير محرك رباعي الأشواط (أوتو موتور)
• 1882: توقف إنتاج المحرك الجوي بعد صنع 2649 محركًا ^{[ 12 ]}
• 1884: نيكولاس أوتو يخترع الإشعال الكهربائي
• 1885: قام غوتليب دايملر وكارل بنز ببناء أولى السيارات باستخدام محركات تعمل بالوقود السائل. ^{[ 13 ]}

• تاريخ محرك الاحتراق الداخلي
• المخترعون والمكتشفون الألمان

• وايز، ديفيد بورغيس. "دايملر: مؤسس السيارة ذات الأربع عجلات"، في نورثي، توم، محرر. عالم السيارات، المجلد 5، الصفحات  481-483. لندن: أوربيس، 1974.

• براءة اختراع أمريكية رقم 0,194,047 - 1877
• براءة اختراع أمريكية رقم 0,365,701