Lenoir & seine „Société des Moteurs Lenoir“

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Jean-Joseph Étienne Lenoir (1822-1900)

Jean-Joseph Étienne Lenoir wird am 12. Januar 1822 in Mussy-la-Ville, einer kleinen Gemeinde im heutigen Belgien, als drittes Kind einer achtköpfigen Familie geboren. Die Technik und das Erfinden fasziniert ihn seit frühesten Jahren. Da seine Familie in sehr einfachen Verhältnissen lebt, bleibt ihm jedoch eine tiefer gehende Ausbildung verwehrt. So muss er sich zeitlebens all seine Kenntnisse selbst erarbeiten.

Mit 16 Jahren verlässt er seine Heimat und versucht sein Glück in der Metropole Paris. Hier wird er den grössten Teil seines Lebens verbringen. Zuerst muss er sein Auskommen als Kellner finden. In seiner Freizeit widmet er sich jedoch ganz seiner wahren Berufung, dem Erfinden. Er liest Bücher, besucht Kurse und führt im Keller seiner Herberge sogar erste Experimente durch. Häufig findet man ihn bei den Handwerkern seines Quartiers. Auch diese schätzen den jungen Mann, der auch bald eine Anstellung bei einem Emaillierer erhält.

Nun kann Lenoir seinen Erfindungsgeist ausleben. Mit zweiundzwanzig Jahren erhält er sein erstes Patent für eine neue Methode zur Herstellung von weissem Email für Zifferblätter von Uhren. Sein nächstes Patent, ein Elektrolyseverfahren zur Veredelung von Kunstschmiedeeisen, kann er 1851 an einen Goldschmied verkaufen. Danach beschäftigt sich Lenoir lange, aber erfolglos, mit der Entwicklung eines elektromagnetischen Motors. In den Jahren 1855 bis 1857 gelingt ihm die Erfindung einer ganzen Reihe von neuen Produkten in verschiedensten Gebieten wie elektrische Signale und andere Sicherheitssysteme für Eisenbahnen, einen Regler für Dynamos, eine mechanische Knetmaschine, einen neuartigen Wasserzähler sowie eine Methode zur Glasbeschichtung.

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Stationärer Gasmotor „Moteur Lenoir“ 1860

Erster Verbrennungsmotor

Dank des Verkaufs dieser Patente ist Lenoir nun finanziell unabhängig. Dies erlaubt ihm, sich seiner genialen Idee zu widmen, welche ihn schon seit langem verfolgt. Lenoir ist überzeugt, dass die Dampfmaschine hundert Jahre nach ihrer Erfindung ihren technischen Zenit erreicht hat und nicht mehr gross weiterentwickelt werden kann. Er sieht das Hauptproblem im komplizierten und ineffizienten Verbrennungsprozess.

Bei einer Dampfmaschine dauert es viel zu lange, bis die Energie in Arbeit umgewandelt ist bzw. auf den Kolben der Maschine wirkt: Der Brennstoff Kohle muss zuerst ausserhalb des Zylinders in einer separaten Brennkammer verbrannt werden. Die Hitze erzeugt im Boiler den Dampf, der in den Zylinder geleitet wird. Erst jetzt kann die Kraft auf den Kolben wirken.

Lenoir sagt sich: „Es wäre doch viel effizienter, den Brennstoff direkt im Zylinder zu verbrennen. So könnte die Energie der Verbrennung viel direkter und ohne Verlust auf den Kolben wirken.“ Seine erfinderische Folgerung ist bestechend einfach: Man benützt als Brennstoff nicht mehr Kohle, sondern Gas. Dieses kann in den Zylinder geführt und dort verbrannt werden. Somit wirkt die Kraft direkt auf den Kolben – ein sehr viel einfacherer und effizienterer Prozess.

Zwischen Dampfzylinder und modernem 2 Takt-Motor

Im Jahr 1858 gelingt ihm die erste Konstruktion des „Moteur Lenoir“. Dieser stationäre Gasmotor funktioniert nach dem Prinzip der Zweitaktmotoren: Im 1. Takt wird das Gas angesaugt und gezündet, im 2. Takt wird dieses ausgestossen.

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Der „Moteur Lenoir“ 1860

Während der Kolben sich vom Ende des Zylinders wegbewegt, wird ein Gemisch aus Luft und Leuchtgas in den Zylinder angesaugt. Völlig neuartig ist die Zündkerze, welche nun dieses Gemisch durch einen Induktionsfunken zur Explosion bringt. Die Kraft der Explosion treibt nun den Kolben bis zum anderen Ende des Zylinders. Der vorwärts getriebene Kolben schiebt die Abgase der vorangegangenen Verbrennung auf der anderen Kolbenseite aus. Den Gaswechsel steuern Flachschieber, die durch den Exzenter von der Kurbelwelle angetrieben werden. Dieser Prozess wiederholt sich nun spiegelverkehrt am anderen Ende des Zylinders. Damit wird gleichzeitig das verbrannte Gas auf der anderen Seite des Kolbens ausgestossen. Als Resultat wird der Kolben in horizontaler Richtung hin und her bewegt. Die Verbrennung des Gases produziert natürlich viel höhere Temperaturen als diejenigen der Dampfmaschine. Somit wird der Motor bedeutend heisser als eine Dampfmaschine und muss mit Wasser gekühlt werden.

Trotz dieser revolutionären Technik löst sich Lenoir nicht völlig von dem Prinzip der Dampfmaschine. Sein Motor ähnelt insofern weiterhin der liegenden, doppelt wirkenden Dampfmaschine, bei welcher der heisse Dampf einmal auf die linke und einmal auf die rechten Seite des Kolbens einwirkt. Beim „Moteur-Lenoir“ hat dies zum Resultat, dass dadurch extreme Kräfte auf dem Kolben wirken und dieser äusserst heiss wird. Wie weiter unten beschrieben, wird dieser letzte notwendige gedankliche Sprung, weg von der Dampfmaschine, hin zum funktionierenden Verbrennungsmotor, erst ein anderer genialer Erfinder machen.

Im November 1859 ist die Entwicklung des „Moteur Lenoir“ abgeschlossen. Er wird zum Patent angemeldet. Bei der offiziellen Präsentation am 23. Januar 1860 vor den Patentbehörden sind rund 20 Personen amwesend. Der Motor läuft anstandslos. Sofort wird das Patent unterzeichnet und ausgehändigt: Nummer 43624 für einen „Luftausdehnungsmotor durch Verbrennung von Gas“ („un moteur à air dilaté par la combustion des gaz“). Es ist gültig für die Dauer von 15 Jahren.

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Das zentrale Teil des „Moteur Lenoir“

Man sieht deutlich das „Prinzip Dampfmaschine“ im „Gasmotor“ – Wie bei der Dampfmaschine, der Dampf, wird beim Lenoir’s Gasmotor das Gas durch den unteren Schieber abwechselnd auf beide Seiten des Kolbens geführt. Hier wird das Gas gezündet. Dies treibt den Kolben auf die andere Seite. Dieser wiederum bewegt das Schwungrad und stösst gleichzeitig das im vorhergehenden Takt verbrannte Gas durch den oberen Schieber nach aussen. Danach wiederholt sich der Prozess seitenverkehrt.

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Ein Bild spricht mehr als 1000 Worte: Um die Funktionsweise des „Moteur Lenoir“ noch besser verstehen zu können, klicken Sie auf die Funktionsweise eines Lenoir Motor.

Kommerzialisierung des Motors

Diese Erfindung will Lenoir selber produzieren und verkaufen. Dazu gründet er 1859 in Paris die Firma „Société des Moteurs Lenoir“ (sous la raison: Gautier et Cie, Administration: Boulevard de Sebastopol 101) mit einem Kapital von 2 Millionen Francs, eingeteilt in 4000 Inhaberaktien à 500 Francs. Die Werkstätte liegt im 11. Arrondissement, an der Rue de la Roquette.

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Gründeraktie von 1859 der „Société des Moteurs Lenoir“.

Auf Aktie sieht man in der Mitte einen „Moteur Lenoir“, welcher den Antrieb für die verschiedenen Maschinen liefert. Beispielsweise eine Werkbank und eine Druckerpresse. Es sind nur sehr wenige Stücke der Aktie erhalten. Dem Autor sind seit langem nur 4 Stück bekannt – die Nummern 1102, 1253, 1254 und 2407.

Die Pariser Presse feiert den „Moteur Lenoir“ enthusiastisch und prophezeit die baldige völlige Ablösung der Dampfmaschine. In der Tat erweist sich der „Moteur Lenoir“ als einfach und zuverlässig in seiner Anwendung. Auch die Versorgung mit dem Brennstoff Leuchtgas bzw. Stadtgas ist sehr einfach, da die öffentliche Gasversorgung schon sehr stark ausgebaut ist. In den meisten Lokalitäten muss man den „Monteur Lenoir“ bloss an die schon bestehende Gasleitung anschliessen. Im Vergleich zur Dampfmaschine muss er nicht vorgewärmt werden und kann sofort arbeiten. An der Weltaustellung von London 1862 wird der Motor ausgezeichnet. Der Verkauf läuft entsprechend gut. Die Motoren finden Einsatz vor allem in kleinen Unternehmen mit geringem Energiebedarf wie Nähateliers, Mechanikwerkstätten, Druckereien und anderer mechanischer Heimarbeit.

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Verkaufsprospekt des Moteurs Lenoir

Im Mai 1860 kommt der erste Gasmotor zum kommerziellen Einsatz. In den folgenden 5 Jahren produziert die Firma „Société des Moteurs Lenoir“ rund 330 Motoren. Unter Lizenz wird der „Moteur-Lenoir“ auch im Ausland hergestellt. Die meisten Motoren werden in Deutschland hergestellt. Auch in England stellt die Firma „Reading Iron Works Ltd“ rund 100 Exemplare her und sogar in den USA wird eine kleinere Anzahl gefertigt. Die Motoren werden in vier Modellen mit verschiedenen Pferdestärken, 1/2, 1, 2 und 3 PS, angeboten. Der Preis liegt zwischen 1’100 Francs und 2’800 Francs. Als Spezialfertigung ist auch ein Zweizylindermotor mit 4 PS lieferbar. Am meisten verkauft wird der 3 PS Motor.

Lenoirs Motorboot

Bei der Genialität Lenoirs ist es nahe liegend, dass er bald versucht seine Erfindung für „mobile“ Zwecke einzusetzen: 1861 erstellt Lenoir das erste Motorboot. 1865 konstruiert er für den Besitzer der Zeitschrift „Le Monde Illustré“ ein 12 Meter langes Boot, angetrieben durch einen „Moteur-Lenoir“ von 6 PS. Dieses Boot wird während der nächsten zwei Jahren häufig am Sonntagmorgen auf der Seine bei Paris gesehen.

Lenoirs (fast gelungener) Versuch eines Automobils

In Jahr 1860 startet Lenoir einen Versuch, der ihn – wäre dieser wirklich geglückt – wohl auf den Erfinder-Olymp gehoben hätte. Lenoir setzt seinen Motor in einen Wagen ein. Da der Wagen natürlich keinen Gasanschluss hat, stellt sich die Frage nach der Brennstoffversorgung. Dazumal ist die Technik zur Komprimierung des Gase noch nicht erfunden. Somit muss Lenoir für den (auto)mobilen Einsatz seines Motors einen anderen Treibstoff als Gas benützen. Er findet die Lösung in einem Terpentinprodukt, das in einem Behälter mitgeführt werden kann. 1863 probiert Lenoir seinen Straßenwagen zum ersten Mal auf der Strasse aus. Der Motor hat 1,5 PS und läuft mit rund 100 Umdrehungen pro Minute. Der Wagen funktioniert einwandfrei und bewältigt die 18 km lange Strecke von Paris – Joinville-de-Pont und zurück problemlos. Allerdings braucht er dazu 3 Stunden und verbraucht sehr viel Treibstoff. Obwohl Lenoir noch einen zweiten Wagen herstellt und diesen sogar an Zar Alexander II von Russland verkaufen kann, muss er bald erkennen, dass sein Motor zum Antrieb von Kraftfahrzeugen ungeeignet ist. Deshalb verfolgt er das Projekt nicht mehr weiter.

Lenoirs Automobil 1863 im Einsatz
Lenoirs Automobil 1863 im Einsatz

Rechts: Über dem hinteren Rad erkennt man den Antrieb durch den „Moteur Lenoir“, der durch eine Antriebskette mit dem hinteren Rad verbunden ist. Rechts davon ist der Treibstoffbehälter und davor erkennt man die elektrische Zündanlage. Die produzierten zwei Exemplare des Wagens sind beide leider nicht erhalten geblieben. Lenoir’s eigenes Exemplar wird im deutsch-französischen Krieg 1870/71 zerstört. Das dem Zar verkaufte Exemplar gilt als verschollen.

Einsatz in der Luftfahrt

Der Lenoir-Motor ist auch der erste Verbrennungsmotor, der in der Luftfahrt eingesetzt wird: 1872 kommt der deutsche Ingenieur Paul Haenlein beim Bau seines über 50 Meter langen Luftschiffes „Aeolus“ auf die Idee, das für den Auftrieb benützte Gas auch für den Antrieb zu nutzen. Er baut deshalb einen Lenoir Gasmotor in sein Luftschiff ein. Bei seinem ersten Versuch in Brünn, steigt das Luftschiff auf eine Höhe von 20 Meter. Es wird zur Sicherheit von Soldaten an Seilen locker gehalten. Der Motor erlaubt es erstmals ein Luftschiff auch gegen den Wind zu steuern. Es erreicht mit 18 km/h eine Geschwindigkeit, welche bis dahin von keinem Luftschiff erreicht worden ist.

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Der Fahrversuch mit Paul Haenleins Luftschiff in Brünn im Dezember 1872.

Im hinteren Teil der Passagierkanzel erkennt man die Umrisse des Lenoir-Motors

Die weitere Entwicklung setzt ein

Von Anfang an sind die zwei Nachteile des „Moteur Lenoir“ nicht zu übersehen: Erstens, da das Gasgemisch nicht verdichtet (atmosphärischer Motor) wird, liegt der Wirkungsgrad mit 3 Prozent äusserst tief und, zweitens, da die Verbrennung der Gase auf beiden Seiten des Kolben stattfindet, wird der Kolben des Motors nach kurzer Zeit extrem heiss. Das Risiko eines Kolbenklemmers ist sehr gross. Somit benötigt der Motor viel Treibstoff und noch viel mehr Schmiermittel – Spötter sprechen sogar von einem „rotierenden Ölklumpen“.

Trotz dieser offensichtlichen technischen Schwäche ist der „Moteur Lenoir“ ein wichtiger Meilenstein in der Technikgeschichte. Der „Moteur Lenoir“ wird der Urvater aller späteren Verbrennungsmotoren. Lenoir’s Erfindung gibt den eigentlichen Startschuss zur rasch einsetzenden Entwicklung von verschiedenen Verbrennungsmotoren, wie Gas-, Benzin- und Dieselmotoren. Ohne die Entwicklung dieser Verbrennungsmotoren wären all die späteren Erfindungen wie Automobil, Flugzeug und Motorschiff nie möglich geworden.

Lenoir Motor versus Otto Motor

Schon 1860 besucht der junge Gottlieb Daimler die Werkstätten der „Société des Moteurs Lenoir“. Er ist jedoch vom Motor wegen den hohen Unterhaltskosten und der zu hohen Temperatur nicht besonders begeistert. Hingegen wird der Kaufmann Nicolaus August Otto durch den „Moteur Lenoir“ überhaupt veranlasst, sich dem Verbrennungsmotor zu widmen. Er treibt „Industriespionage“ und lässt 1861 in seiner kleinen Werkstatt in Köln ein lauffähiges Modell nach den Plänen von Lenoir erstellen. Dabei erkennt Otto bald, dass es vorteilhafter ist, als Brennstoff nicht Leuchtgas, sondern Spiritus zu benutzen. Dazu muss jedoch ein Vergaser entwickelt werden, der den flüssigen Spiritus zum besseren Verbrennen in der Luft feinverteilt. Da dies jedoch ein komplizierter Prozess ist, wird die Entwicklung seines berühmten 4 Takt-Motor mit Verdichtung noch 16 Jahre dauern; erst 1878 erhält Otto das Deutsche Reichspatent.

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Patent-Urkunde 532 des Otto-Motors 1878

So stellt in der Zwischenzeit auch Otto einen unverdichteten (atmosphärischen) Motor her – den Flugkolbenmotor. Für diesen Motor gründet er 1864 zusammen mit Eugen Langen die erfolgreiche Gasmotorenfabrik „N.A. Otto & Cie.“ in Deutz. Beim Flugkolbenmotr vereinfacht Otto den „Moteur Lenoir“. Diese Vereinfachung ist der letzte konsequente Schritt weg von der Dampfmaschine. Die Explosion des Treibstoffes wirkt nur noch auf einer Seite des Kolbens. Dies erreicht er durch seine spezielle Antriebswelle. Diese hat noch den zusätzlichen Vorteil, dass die Frequenz der Kolbenbewegungen unabhängig wird von der Drehzahl des Schwungrades. Bei Teillast führt der Flugkolbenmotor einfach weniger Kolbenbewegungen durch. Dadurch kann der Brennstoffverbrauch gegenüber einem „Moteur Lenoir“ um 60 Prozent reduziert werden.

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Die beiden Konkurrenten nebeneinander: Links, ein in Lizenz hergestellter Lenoir-Motor, der Fa. Koch, Leipzig, 1861. Rechts, ein Flugkolbenmotor von Otto (Deutsches Museum, München).

Auf der Weltausstellung 1867 in Paris steht nun dieser Flugkolbenmotor in Konkurrenz zu vierzehn Motoren des Typs Lenoir. Die Vorteile des Otto-Motor sind offensichtlich. Otto erhält für seinen Motor die Goldmedallie. Sein Flugkolbenmotor gilt seither als der erste wirklich wirtschaftlich arbeitende Verbrennungsmotor der Geschichte.

Lenoir ist ein guter Verlierer. Er anerkennt, dass sein Motor noch weiterentwickelt werden muss. So nennt er seinen eigenen Motor „monstrueusement imparfait“. Gegen Ende der 60er Jahren wird die Produktion des „Moteur Lenoir“ gänzlich eingestellt.

Weitere Erfindungen

Schon 1863 verkauft Lenoir seine Patente am „Moteur Lenoir“ an die „Compagnie Parisienne du Gaz“. Damit ist aber Lenoir mit seinem Erfindergeist noch lange nicht am Ende. Er erhält weiterhin auf verschiedensten Gebieten neue Patente. Erwähnenswert ist sein Gerät zur telegraphischen Übermittlung von geschriebenen oder gezeichneten Dokumenten, welches in der Belagerung von Paris 1870-1871 sogar durchs Militär eingesetzt wird. Als Dank dafür erhält Lenoir 1881 die französische Staatsbürgerschaft und die Mitgliedschaft in der „Ehrenlegion“. 1880 wird er für die Entwicklung einer neuen Methode zum Gerben von Leder geehrt.

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Ein 4-Takt Lenoir-Motor

Inspiriert durch den Erfolg, den Otto mit seinem 4 Takt-Motor hat, kehrt Lenoir 1883 sogar zur Weiterentwicklung des Gasmotors zurück. Er erhält ein Patent auf einen Typ des 4 Takt-Motors. Dieser wird dann durch die Firmen „Mignon et Rouart“ und „Compagnie Parisienne du Gaz“ produziert.

Damit hat dieser „geniale Bastler“ in den 40 Jahren, zwischen 1845 und 1885, die beeindruckende Zahl von 75 Patenten erhalten.

Im Alter von 78 Jahren stirbt Jean-Joseph Étienne Lenoir am 4. August 1900 in La Varenne-Saint-Hilaire, Frankreich.

Quellen:
Musée des arts et métiers – Lescarnets – L E  M O T E U R  L E N O I R
M. Richard, Revue de la Société d’Entraide des Membres de la Légion d’Honneur, N. 107, Mai 1990, pp. 16-18, Jean-Joseph Etienne Lenoir

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