El motor Otto era un gran motor estacionario de combustión interna, monocilíndrico y de cuatro tiempos, diseñado por el alemán Nicolaus Otto . Era una máquina de bajas RPM y solo disparaba cada dos golpes debido al ciclo Otto , también diseñado por Otto.
Los inventores alemanes Nicolaus Otto y su socio Eugen Langen diseñaron tres tipos de motores de combustión interna . Los modelos eran un motor de compresión fallido de 1862, un motor atmosférico de 1864 y el motor de ciclo Otto de 1876 conocido hoy como motor de gasolina . Los motores se utilizaron inicialmente para instalaciones estacionarias, ya que Otto no tenía ningún interés en el transporte. Otros fabricantes, como Daimler, perfeccionaron el motor Otto para uso en el transporte. [1] [ se necesita cita completa ] [2] [ se necesita cita completa ] [3] [ se necesita cita completa ]
Nicolaus August Otto era joven viajante de comercio en una tienda de comestibles. En sus viajes se encontró con el motor de combustión interna construido en París por el expatriado belga Jean Joseph Etienne Lenoir . En 1860, Lenoir logró crear un motor de doble efecto que funcionaba con gas de iluminación con una eficiencia del 4%. El motor Lenoir de 18 litros podía producir sólo 2 caballos de fuerza.
Al probar una réplica del motor Lenoir en 1861, Otto se dio cuenta de los efectos de la compresión sobre la carga de combustible. En 1862, Otto intentó producir un motor para mejorar la escasa eficiencia y fiabilidad del motor Lenoir. Intentó crear un motor que comprimiera la mezcla de combustible antes del encendido, pero fracasó, ya que ese motor no funcionaría más que unos pocos minutos antes de su destrucción. Muchos ingenieros también intentaron resolver el problema sin éxito. [4]
En 1864 Otto y Eugen Langen fundaron la primera empresa de producción de motores de combustión interna, NA Otto and Cie (NA Otto and Company). Ese mismo año, Otto y Cie lograron crear un exitoso motor atmosférico. [4]
La fábrica se quedó sin espacio y se trasladó a la ciudad de Deutz, Alemania, en 1869, donde la empresa pasó a llamarse Gasmotoren-Fabrik Deutz (The Gas Engine Manufacturing Company Deutz). [4]
Gottlieb Daimler era el director técnico y Wilhelm Maybach era el jefe de diseño de motores. Daimler era un armero que también había trabajado anteriormente en el motor Lenoir. [5]
En 1876, Otto y Langen lograron crear el primer motor de combustión interna que comprimiba la mezcla de combustible antes de la combustión para lograr una eficiencia mucho mayor que cualquier motor creado hasta ese momento.
La primera versión del motor atmosférico utilizó un diseño de columna estriada que fue diseñado por Eugen Langen. El motor atmosférico realiza su carrera de potencia hacia arriba mediante un piñón y cremallera para convertir el movimiento lineal del pistón en movimiento giratorio. La relación de expansión de este motor fue mucho más efectiva que la del motor Lenoir de 1860 y le dio al motor su eficiencia superior .
El motor Lenoir era un motor que quemaba combustible sin intentar primero comprimir el combustible/mezcla. El motor atmosférico Otto/Langen funcionó con una eficiencia del 12% y produjo 0,5 hp (0,37 kW ; 0,51 PS ) a 80 RPM. En competición en la Exposición Universal de París de 1867, superó fácilmente la eficiencia del motor Lenoir y ganó la medalla de oro, allanando así el camino para la producción y las ventas que financiaron investigaciones adicionales.
La primera versión utilizó un marco para estabilizar el bastidor. Pronto se prescindió de esto ya que se simplificó el diseño. Los motores posteriores también prescindieron del cilindro estriado. El motor atmosférico utilizaba un sistema de encendido por llama de gas y se fabricaba en tamaños de potencia de 0,25 a 3 hp (0,19 a 2,24 kW ; 0,25 a 3,04 PS ).
Cuando en 1872 NA Otto & Cie se reorganizó como Gasmotoren-Fabrik Deutz , la dirección eligió a Daimler como director de la fábrica, pasando por alto incluso a Otto, y Daimler se unió a la empresa en agosto, llevándose consigo a Maybach como diseñador jefe. [6] Si bien Daimler logró mejorar la producción, la debilidad en el diseño de pistón vertical del Otto, junto con la obstinada insistencia de Daimler en los motores atmosféricos, llevó a la compañía a un callejón sin salida. [7]
A pesar de todo su éxito comercial, con la compañía produciendo 634 motores al año en 1875, [7] el motor Otto y Langen había llegado a un callejón sin salida técnico: producía sólo 3 hp (2,2 kW ; 3,0 PS ), pero requería entre 10 y 13 caballos. de 3,0 a 4,0 m (pies) de espacio libre para operar. [7] En 1882, después de producir 2.649 motores, se interrumpió la producción de motores atmosféricos. Este fue también el año en que Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach dejaron la empresa. [4]
Después de 14 años de investigación y desarrollo, Otto logró crear el motor de combustión interna de carga comprimida el 9 de mayo de 1876. Otto encontró una manera de colocar la mezcla de combustible en capas en el cilindro para hacer que el combustible se quemara de forma progresiva, en lugar de explosiva. Se refirió a esto como una carga en capas o estratificada. Esto resultó en una combustión controlada y un empuje más prolongado del pistón en el cilindro en lugar de la explosión que destruyó todos los motores intentados anteriormente. El combustible seguía iluminando el gas tal como lo habían utilizado los motores atmosféricos de Lenoir y el suyo.
Este motor utilizó cuatro ciclos en su creación de potencia. Actualmente se le conoce como motor de ciclo Otto . Este es el mismo motor que se intentó por primera vez en 1862.
Otto centró su atención en la motocicleta de 4 tiempos en gran parte gracias a los esfuerzos de Franz Rings y Herman Schumm, incorporados a la empresa por Gottlieb Daimler . [7] Es este motor (el Otto Silent Engine), y no el motor Otto & Langen, al que se refiere el ciclo Otto. Este fue el primer motor comercialmente exitoso que utilizó compresión en el cilindro (patentado por William Barnett en 1838). El motor Rings-Schumm apareció en otoño de 1876 y tuvo un éxito inmediato. [7]
La disposición de los cilindros del motor de compresión era horizontal. Presentaba un control de válvula deslizante con encendido por llama de gas , que superó los problemas que Lenoir no pudo superar con el encendido eléctrico, que no era confiable en ese momento. En los 15 años anteriores al desarrollo del motor Otto, la potencia nunca superó los 3 CV. Unos años después de que se desarrollara el motor Otto, la potencia del motor aumentó hasta alcanzar los 1000 CV. [4]
El motor Otto Cycle finalmente se adoptó para funcionar con Ligroin y, finalmente, con gasolina y muchos gases. Durante la Segunda Guerra Mundial, los motores Otto funcionaron con más de 62 combustibles diferentes, como gas de madera, gas de carbón, propano, hidrógeno, benceno y muchos más. El motor está limitado a combustibles ligeros. Un desarrollo posterior de este motor, conocido como motor diésel , puede quemar combustibles y aceites pesados.
Deutz también desarrolló en 1884 el carburador y un fiable sistema de encendido de bajo voltaje . Esto permitió por primera vez el uso de combustible líquido de petróleo e hizo factible el uso del motor en el transporte. Este trabajo se llevó a cabo en paralelo al trabajo de Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach, quienes también desarrollaron un carburador que reemplazó el encendido por tubo caliente original en el Daimler Reitwagen , y un sistema de encendido por magneto que formó la base del magneto de Robert Bosch Corporation . Daimler continuó el desarrollo del motor de transporte de Otto, mientras que Deutz pasó a los motores diésel.
En 1886, la oficina de patentes alemana anuló la patente de Deutz que habría estado vigente hasta 1891 debido al descubrimiento de una patente anterior para un motor de cuatro tiempos por parte del francés Alphonse Beau de Rochas . Deutz no pudo demostrar que su sistema de inducción de carga estratificada era diferente al descrito en la patente de De Rochas y perdió su monopolio y una de sus 25 patentes. En 1889, más de 50 empresas fabricaban motores de diseño Otto. [8]
Los motores Otto estaban equipados con varios diseños de mecanismos diferentes para provocar chispas. El Otto es uno de los primeros motores en utilizar bujía , que es un dispositivo que produce una pequeña chispa eléctrica para encender la carga de combustible. Por lo general, consistía en un brazo giratorio que agarra brevemente una palanca del interruptor de encendido y le da un tirón rápido. Luego se suelta la palanca del interruptor y se le permite volver a su posición original en preparación para el siguiente ciclo. Este sistema requiere una batería eléctrica externa , una bobina de encendido y un sistema de carga eléctrica similar a los motores de los automóviles modernos.
Los motores Otto posteriores emplearon un pequeño magneto directamente en el motor. En lugar de activar un interruptor, el brazo de disparo de la bujía aplica una rotación rápida al rotor magnético, que luego regresa bruscamente bajo la tensión del resorte. Esta rápida rotación de la bobina magnética produce un flujo de corriente muy breve que enciende la bujía y enciende el combustible. Este diseño tiene la ventaja de no requerir batería externa, y es la forma en que funcionan los motores de gasolina portátiles modernos, incorporando la porción magnética del magneto en el volante . Los motores portátiles modernos excitan el magneto con cada rotación del volante, por lo que utilizan un interruptor eléctrico accionado por leva para evitar que la bujía se encienda, excepto durante la carrera de potencia del motor (ver chispa desperdiciada ).
Esta es una demostración de cómo funciona la regulación de velocidad en el motor Otto. Las bolas que giran son el regulador centrífugo y, a medida que la máquina funciona más lentamente, la rueda pequeña se mueve hacia la izquierda, insertando la varilla en el rodillo cercano y empujándola hacia arriba para activar la entrada de combustible para encender el motor durante una revolución.
Si la máquina está bajo carga y todavía funciona demasiado lento, la leva continúa insertada y hace que el motor se encienda repetidamente para cada ciclo de encendido. Cuando aumenta la velocidad del motor, el gobernador tira de la rueda pequeña hacia la derecha y la máquina avanza sin inyectar combustible, aunque la bujía continúa encendiendo sin combustible en el cilindro.
Este método de control de velocidad a menudo se conoce como método de acertar o fallar porque el motor falla (por falta de mezcla de combustible) en aquellos golpes de potencia en los que el motor funciona más rápido que la velocidad regulada, pero golpea ( fuego) en golpes de potencia donde la velocidad es demasiado baja. No se utiliza combustible en los tiros fallidos.
Los motores Otto utilizan una camisa de agua que fluye alrededor de la pared del cilindro, similar a los sistemas de refrigeración de motores modernos. Los motores Otto estacionarios que se exhiben en la Western Minnesota Steam Threshers Reunion comparten un único radiador de calor grande fuera del edificio. Este sistema centralizado de disipación de calor a distancia también ayuda a mantener fresco el edificio del motor.
Otto y su gerente Gottlieb Daimler tuvieron un gran desacuerdo sobre la dirección futura del motor Otto. Mientras que Otto quería producir motores grandes para aplicaciones estacionarias, Daimler quería producir motores lo suficientemente pequeños como para usarse en el transporte. Después de un período de desacuerdo, Daimler dejó el empleo de Otto y se llevó a Wilhelm Maybach con él. [ Se necesita fuente de terceros ]
En 1883, Daimler y Maybach crearon un motor de 0,5 CV que era pequeño y eficiente. Para evadir las patentes que Otto tenía sobre el diseño del motor, se encontró un pretexto relacionado con una patente otorgada a Beau De Rochas en 1862, el mismo año en que Otto no logró crear su motor de cuatro tiempos por primera vez. A aquellos que estaban celosos de las patentes de Otto (había 25 patentes) se les anuló una patente en Alemania en gran parte porque el tribunal no entendió la importancia del sistema de carga en capas de Otto que superó los problemas de la combustión explosiva que destruyó todos los diseños de motores anteriormente.
Daimler siempre se refirió a su diseño como un motor de explosión, para contrastarlo con el motor de Otto y pudo evadir el pago de regalías a Otto. En 1885, él y Maybach crearon un motor llamado "Reloj de Abuelo" y construyeron un marco de dos ruedas a su alrededor. Este se convirtió en el primer vehículo con motor Otto. Adolf, el hijo de catorce años de Daimler, fue el primero en montar en esta bicicleta motorizada, el primer vehículo con motor de combustión interna. El Daimler/Maybach Petroleum Reitwagen (coche de montar) de 1885 fue la primera motocicleta (y el primer vehículo de motor) que utilizó un motor de combustión interna. [2] [ se necesita fuente de terceros ]
Mientras Deutz continuaba produciendo grandes motores estacionarios, Daimler pasó a barcos, dirigibles, locomotoras, automóviles, camiones y otros usos de transporte. Deutz es el fabricante de motores más antiguo del mundo. [1] Daimler, que se convirtió en Daimler-Benz , es el fabricante de automóviles más antiguo del mundo. [ Se necesita fuente de terceros ]
Daimler-Benz produjo este vídeo con motivo del 125 aniversario de la creación del primer vehículo de motor, al que Daimler llamó "Petroleum Reitwagen ". Utilizaba un encendido por tubo caliente específicamente porque los sistemas eléctricos de esa época no eran confiables. Este motor funcionaba con combustible ligroína , como lo hacían todos los vehículos hasta bien pasado el año 1905. Daimler y Maybach fundaron una empresa conocida como Daimler Motorenwerke Gesellschaft que más tarde se fusionó con Benz para formar Daimler-Benz, conocida también como Mercedes-Benz . [ Se necesita fuente de terceros ]
Hoy en día, la empresa Deutz de Otto es uno de los mayores fabricantes de vehículos pesados del mundo. [ Se necesita fuente de terceros ] Prácticamente todos los fabricantes de automóviles del mundo producen vehículos que utilizan motores de ciclo Otto que son tan omnipresentes que se los conoce como motores de combustión interna, motores de gasolina y motores de encendido por chispa. [ Se necesita fuente de terceros ]
