
車誌編輯部
发布“内燃机”这个单词几乎是伴随这现代汽车技术一直繁衍至今,尤其在这一轮的电动潮流下,不少都会将“内燃机”和“电动机”对立起来看待。哪又有没有人探究过谁是“内燃机的发明者”呢?
内燃机的发展历史可以追溯到10世纪至13世纪之间,到了18世纪,人们通过不断摸索才开发等效的内燃机,1791年英国发明家John Barber申请了燃气轮机专利;1794年托马斯·米德申请了燃气发动机的专利;到1813年弗朗索瓦·伊萨克·德里瓦制造了一台氢氧驱动的内燃机,将它安装在一辆四轮马车上行驶了100米,创造了历史。但真正的内燃机发明者却不是他们,而是一位来自意大利的工程师Eugenio Barsanti。今天就给大家介绍这位意大利工程师的故事。
Nicolò Barsanti(尼科诺·巴尔桑蒂,又名Eugenio Barsanti尤金尼奥·巴尔桑蒂,关于改名的故事下文会提到)在1821年10月12日出生在托斯卡纳的皮耶特拉桑塔(也就是现在的意大利皮耶特拉桑塔,当时这个地方还是俗语托斯卡纳大公国,还没让意大利统一。),是大理石雕塑家Giovanni Barsanti(乔瓦尼·巴尔桑蒂)和Angela Francesconi(安吉拉·弗朗西斯科尼)的儿子。幼年时期Barsanti比较娇弱,身材矮瘦。母亲不是那么赞成Nicolò去学校,甚至是持有反对态度,这是因为她认为会让瘦弱的儿子的健康受到影响。而他的父亲则不赞成带Nicolò去工作,并认为接受教育才能让他过上更好的生活。后来事实证明,Nicolò父亲的选择是对的,要是当时Nicolò没有接受教育,那么可能今天的引擎会是另外一种形态。
图:因为当时还没有照相机,只能找到Eugenio的画像图了。
Nicolò在6岁时进入皮耶特拉桑塔圣奥古思丁修道院的Scuole Pie学院读书,这间学院由Piarist神父们负责管理和授课。Nicolò在学院一直学习到了17岁,在高中毕业时,所有科目都取得非常优异的成绩,更是对数学和物理表现出非常浓厚的兴趣。完成高中学业后,Nicolò的父亲认为儿子正在比萨大学攻读工程或医学专业时,年轻的Nicolò却找到了以科学闻名的Piarists研究所,表达了想成为Piarists成员之一的意愿,并且得到许可。到1838年7月,Nicolò在P.Bottari的陪同下前往佛罗伦萨,并加入了“Il Pellegrino”学院度过了他的见习期。在这间学院期间,Nicolò穿上了S.Giiuseppe Calasanzio为他准备的会众规定要穿着的衣服,并将自己名字改为Eugenio Barsanti。经过两年的祈祷和宗教学习,Eugenio完成了见习期,顺利地留在Giovannni Inghirami神父领导的西梅尼亚天文台S.Giovannnino College学院从事研究工作。到1841年,Inghirami神父将Eugenio介绍到沃尔泰拉的圣米基尔学院教授初级数学和物理。
图:L'Osservatorio Ximeniano,当时Eugenio学习的地方。
这位年轻的教授(此时Eugenio已经足够资格称得上教授)以极大的激情和热情投入到教学众,令他的学生着迷。又因为身材瘦弱,一众学生都会抱着善意地将他称为“小校长”。1843年春天,“小校长”拿着一个长颈容器走进教室,给学生们演示了空气和氢气的混合燃烧气体爆炸实验,利用气体快速膨胀来举升一个物体。这个实验给了Eugenio一个启发,利用可燃混合气体的爆炸产生一种力,可以用于比当时蒸汽机更高效的连续运动发动机。有了这个想法之后的几年,Engenio将全身心投入到这个“内燃机”项目的实验中。并且现在还有一份保存在西梅尼亚档案馆的文件,可以找到Eugenio当时记录下的内容。
内容为:
[Father Eugengio Barsanti had repeatedly noticed that the instrument would heat up at the moment of the explosion and this heat was directly proportional to how much the cork was pressed down and that the heat would reach its maximum when the cork was pressed down so much that the explosion of the mixture could not expel it. From this observation he deduced that the explosive force of the mixture of hydrogen and air was not as violent as the noise it produced would make it seem, and that the dynamic effects could be regulated compelling them to be transformed, partially or totally into heat.]
翻译成中文大概意思是:“Eugenio神父多次注意到,仪器在爆炸的瞬间回发热,这种热量与软木塞被下压的程度成正比。当软木塞被下压的程度大到无法被混合物的爆炸将其排出时,热量就会达到最大。根据这一观察结构,他推断出氢气和空气混合气体的爆炸力并不像它产生的噪音看起来那么剧烈,而且可以调节动力效应,迫使它们部分或全部转化为热量。”
图:这张邮票是2003年、意大利为了纪念Eugenio(左)和Felice(右)在内燃机上作出的贡献而发行。
1851年,Eugenio在机缘巧合下结识了Felice Matteucci(费里斯·马特奇,意大利工程师、发明家),并且成为了好朋友。Felice十分欣赏Eugenio的项目,便放弃了在水利工程学,和Eugenio一起投入到“内燃机”的项目中。Eugenio和Felice一起设计、开发和测试内燃机,共同建造了多款原型机。最终,于1853年在佛罗伦萨的Accademia dei Georgo(乔治菲利学院)展示了这项发明,打造出第一台真正的内燃机。这台机器采用垂直气缸设计,氢气和空气混合一起在气缸内被引爆,冲击力将活塞向上推动,从而下方形成真空空间。在活塞向下运行过程中,由于大气压的作用,它会连接到链轮的齿轮杆,将力传递到驱动轴上。次年也就是1854年,Eugenio和Felice的这项发明在英国申请了专利,至于不在当地申请专利,是因为当时意大利的法律尚未统一(那时候意大利还没有统一),无法在国际上提供到足够的保障。申请了专利后,还在伦敦晨报上被发表了出来,标题为“Specification of Eugene Barsanti and Felix Matteucci, Obtaining Motive Power by the Explosion of Gasses.(大概意思是Eugene Barsanti和Felix Matteucci发明说明,通过气体爆炸获得动力)”。
图:佛罗伦萨希梅尼亚诺天文台中的“巴尔桑蒂-马特乌奇”发动机模型。
图:这是Eugenio发明的内燃机模型。
到1856年,两人又开发出了能够爆发出5匹马力的两缸发动机。两年后在Giovanni Battista Babacci(乔瓦尼·巴蒂斯塔·巴巴奇,意大利机械师)的帮助下制造了带有两个对置活塞的发动机,目的是为了给工厂和车间的机器提供驱动力。这台机器由两个相对的活塞组成一个汽缸,一共有两组这样的活塞。当混合气被点燃产生爆炸,两个活塞同时被爆炸产生的推力向外运行带动输出轴运动。代空气冷却,两个活塞会被推回气缸内。但这台发动机体积过大,不够轻,未能安装到车辆上使用,要知道当时已经是有汽车的时代了,蒸汽车技术虽然未达到商业化、量产化阶段,但零零星星也有不少“手搓”的蒸汽车行驶在路上,而电池车也已经被发明,至于内燃机汽车则还没边。
图:这种发动机的优势在于通过利用气体冷却后活塞的回弹力让发动机工作,相比较于同时期的爆炸推力方式发动机,如法国Etienne Lenoir发明的发动机在速度上有着优势;后来,这台Barsanti-Matteucci发动机被证明效率更高,并获得了伦巴底科学研究所办法的银牌以及一项新的专利。
之后Eugenio和Matteucci成立了一家公司,专门用来开发他们的发动机,并生产销售出去。不幸的是,当时他们的发动机只在意大利受欢迎,在欧洲的其它地方拥有比利时血统的法国人Lenoir在1859年发明的发动机更受欢迎。在当时欧洲的大环境里,法国和比利时已经是工业化国家,和这两个国家相比,意大利的牧师又能做得了什么呢?好在,一家比利时矿业公司决定采用Eugenio和Felix发明的发动机,Eugenio马不停蹄地带着发动机前往了比利时。发动机安装完成之后,完成了一系列测试。就在马上可以开始运行的时候,Eugenio染上了斑疹伤寒。加上当时医疗不够发达,没过几天的1864年4月19日,Eugenio因病去世了。
图:后来世人还为Eugenio制造了一个雕像,以便纪念他为内燃机作出的贡献。
Eugenio为内燃机的贡献是无可替代的,甚至可以说没有了他,今天的发动机可能就不会是现在的这个样子。可惜的是Eugenio因病早逝,不然首先会将内燃机放到车辆上使用的、极有可能不是法国人、不是奥地利人、更不是德国,而是意大利人,但历史没有如果,但历史上每一位为推动科学技术发展的工程师都应该被尊重和缅怀。