Những cải tiến quan trọng của Bolée

Vào giữa thế kỷ 19, một trở ngại lớn cho việc chế tạo xe hơi là thể tích và trọng lượng của nhiên liệu dùng để chạy xe. Xe phải mang theo củi đốt, than đá hay than gỗ và cả nước lạnh. Nhưng từ năm 1860, dầu hỏa được khám phá ra, khiến cho các máy móc trở nên nhẹ nhàng hơn nếu tính theo sức mạnh và thời gian tiếp hơi trong buồng máy cũng ngắn hơn. Vì thế xe hơi chạy bằng hơi nước lại ra đời tại nước Pháp.

Chiếc xe sử dụng hơi nước của Bolée

Vào năm 1869, Ravel đã chế tạo một xe nhẹ dùng hơi nước. Bốn năm sau, xe này được Bolée cải tiến để trở thành chiếc xe đầu tiên thành công trong cách sử dụng hơi nước. Xe của Bolée khi đó nặng 5 tấn, nhưng sức mạnh hiệu quả 15 mã lực của xe đã cho phép xe chở được 10 hành khách và chạy với tốc độ 40km/h.

Bolée đã áp dụng vào chiếc xe của mình nhiều cải cách đương thời, chẳng hạn như đặt tất cả các cần kiểm soát tại chỗ ngồi lái. Tuy nhiên xe vẫn gồm nồi súp de và các máy móc đặt tại phần cuối và tại nơi này, có người đốt lò và anh ta vì thế mang danh hiệu “chauffeur”.

Một đối thủ của Bolée cũng chế tạo được một chiếc xe chạy bằng hơi nước, ông ta tên là Serpollet, là người đầu tiên có bằng lái xe vào năm 1889.

Xe máy nổ

Từ máy hơi nước, các nhà kỹ thuật tìm ra máy hơi nổ hai thì và dùng khí thắp làm khí đốt, tuy nhiên máy hơi nổ lúc đầu chưa đem lại các kết quả khả quan. Các kiến thức về hòa khí, về cách đốt hòa khí và về cách chế tạo máy hơi nổ được bổ túc dần rồi tới năm 1860, Jean Joseph Etienne Lenoir mới là người đầu tiên thành công về một máy hơi nổ nói theo đúng nghĩa.

Máy hơi nổ nói theo đúng nghĩa của Etienne Lenoir

Tuy máy nổ chậm và chỉ có 2 kì nhưng cách áp dụng một bình điện và một cuộn dây cắm điện để phát ra tia lửa đốt cháy hỗn hợp không khí và khí thắp đã là một tiến bộ đáng kể.

Máy hơi nổ 4 kì được phát minh do Alphonse Beau de Rochas, một nhà bác học Pháp tại Paris. Mặc dù Rochas không chế tạo hẳn một máy hơi nổ nhưng lý thuyết về nguyên tắc 4 kì của ông ta đã khiến sau này, Rochas được gọi là cha đẻ của xe hơi.

Động cơ khí đốt của Otto

Bài viết về máy hơi nổ Lenoir được Nikolaus August Otto đọc đến. Otto khi đó 28 tuổi và là một người bán hàng tại Cologne. Anh ta không phải là kỹ sư và cũng không có nhiều kiến thức khoa học, nhưng Otto là một người giàu óc tưởng tượng, luôn luôn tin tưởng rằng ngoài hơi nước ra, còn có một thứ khác sinh ra năng lượng.

Nikolaus August Otto

Otto cùng với em là Wilhelm tìm ra hòa khí gồm không khí và một hyđrôcarbua được đốt cháy trong xi-lanh bằng một tia lửa điện. Otto liền xin bằng phát minh nhưng bị khước từ vì bị cho rằng chiếc máy này gần giống chiếc máy của Lenoir. Bực mình, Otto thôi việc và dồn hết thời giờ vào công trình nghiên cứu máy hơi nổ.

Vào năm 1862, chiếc máy đầu tiên của Otto di chuyển được nhưng rồi bị phát nổ. Otto vì buồn chán, nên bỏ 2 tuần lễ qua nước Anh thăm viếng một cuộc triển lãm. Tại đây, Otto trông thấy một động cơ áp suất (moteur atmosphérique) do hai người Ý tên là Barsanti và Matteucci chế tạo và lấy bằng phát minh của nước Anh. Chiếc máy này dùng khí trời và hơi hyđrôcarbua.

Động cơ Otto

Tới tháng 2 năm 1864, Otto quen với Eugen Langen, một nhà doanh nghiệp kiêm kỹ sư. Langen cũng là người quan tâm tới xe hơi nên chịu bỏ vốn để cộng tác với Otto. Sau 2 năm tìm tòi, Otto và Langen lại được một bạn khác cộng tác tên là Franz Reuleaux. Nhờ Reuleaux đứng đầu hội đồng kỹ thuật cấp phát bằng phát minh, nên vào tháng 4 năm 1866, Otto và Langen lãnh được bằng phát minh động cơ khí đốt.

Loại động cơ này tiến bộ hơn động cơ Barsanti/Matteucci và chỉ dùng nửa nhiên liệu so với động cơ của Lenoir. Tới năm 1871, nhóm Otto thành lập hãng Deutzer Gasmotorenfabrik và đã chế tạo được các máy móc đáp ứng được nhu cầu của nước Đức thời bấy giờ đang ở thời kỳ phồn thịnh.

Sự phát triển của động cơ 4 kì

Năm 1872, Langen thuê Gottlieb Daimler làm giám đốc kỹ thuật. Daimler là một kỹ sư tài giỏi và đã từng thăm các cơ xưởng của Lenoir để rồi rút tỉa được các kinh nghiệm quý báu. Với sự trợ giúp của Wilhelm Maybach, Daimler đã làm tăng gấp đôi hiệu suất của xưởng Otto và mỗi ngày cho ra đời 25 động cơ nổ.

Các động cơ Otto được bán tại khắp châu Âu và tới năm 1876, được trưng bày trong Cuộc Triển Lãm 100 Năm Độc Lập tại Philadelphia, Hoa Kỳ. Trong cuộc triển lãm này, đặc biệt có chiếc máy hơi nước Corliss 1.000 mã lực và 7 máy nổ nhỏ. Trong số 7 chiếc động cơ 2 kì này, 6 chiếc của Otto và Langen chạy bằng khí thắp và một chiếc chạy bằng dầu hỏa chế tạo do một kỹ sư người Anh tên là George B. Brayton.

4 kì hoạt động của động cơ, theo Otto

Trong khi chiếc máy khổng lồ Corliss hấp dẫn đa số người xem thì các kỹ sư, các thợ máy và các nhà chế tạo máy móc lại đặc biệt chú ý đến các động cơ nhỏ vì vào thời bấy giờ, Hoa Kỳ đang cần tới các bộ máy có đủ điều kiện gọn gàng và ít tốn kém.

Sau cuộc triển lãm tại Philadelphia, nhiều máy nổ được chế tạo tại khắp nước Mỹ, dùng cho các tầu thủy, xưởng cưa, nhà in, xưởng thợ… Người ta đã chế tạo hoặc dưới bằng phát minh, hoặc bằng gian lận các động cơ có sức mạnh từ 1 tới 10 mã lực để rồi tới năm 1890, Hoa Kỳ đã có 18.500 động cơ.

Sau lần viếng thăm cuộc triển lãm Philadelphia, Nicolaus A. Otto trở về Đức, cộng tác với Daimler và Maybach trong việc cải thiện động cơ nổ 4 kì của Beau de Rochas. Otto lấy bằng sáng chế vào năm 1876 rồi triển lãm chiếc máy của mình tại Hội chợ quốc tế tổ chức tại Paris năm 1878.

Vào thời bấy giờ, máy nổ của Otto được coi là khá hoàn hảo nên vào năm 1880, loại máy này đã được dùng tại khắp châu Âu cũng như tại Hoa Kỳ và đã gợi cho các nhà phát minh người Pháp, Đức, Ý, Áo… ý tưởng về một loại động cơ 4 thì, dùng các loại khí đốt khác nhau như khí thắp, benzine, dầu hỏa, ét-săng, cồn, térébenthine và ammoniac. . . Otto và Langen vì mải quan tâm cải thiện các động cơ nổ bất di động nên không chú ý tới xe hơi.

Vai trò của Daimler và Carl Benz

Năm 1882, sau khi từ chức khỏi công ty Otto vì bất đồng ý kiến, Daimler lập ra một xưởng máy tại Caustatt-Stuttgard để thực hiện các ý tưởng riêng của mình. Daimler nghĩ tới một động cơ nhẹ hơn, nổ nhanh hơn, hai dữ kiện này đòi hỏi những cải tiến về kim loại, cách đốt khí và chất khí đốt.

Xe của Daimler

Với sự trợ giúp của Wilhelm Maybach, Daimler đã thành công vào năm 1883 trong việc tính đúng tỉ lệ hòa khí xăng/không khí, và động cơ Daimler-Maybach đã quay một phút được 900 vòng trong khi động cơ Otto chỉ quay được từ 150 tới 200 vòng.

Cũng vào thời gian này tại Mannheim, thuộc nước Đức, một kỹ sư khác tên là Carl Benz đã thành công tương tự về máy hơi nổ. Năm 1885, Benz chế tạo một xe hơi 3 bánh dùng xăng và đã cho chạy trên các đường phố Mannheim. Trong khi đó, Daimler lắp máy của mình vào một chiếc xe đạp. Tới năm sau, cả hai ông Benz và Daimler cùng chế tạo xe 4 bánh có động cơ dùng xăng.

Chiếc xe của Benz thành công vào năm 1895

Chiếc xe của Benz thành công vào năm 1895 đã khiến Carl Benz trở thành nổi tiếng, Benz tiếp tục chế tạo xe hơi trong khi Daimler còn quan tâm về cách cải tiến động cơ. Sau hai năm nghiên cứu, Daimler đã thành công trong cách đốt điện và dùng bộ chế hòa khí (carburateur) do Wilhelm Maybach phát minh.

“Automobile” xuất hiện trong từ điển

Nhờ sự hoàn hảo hơn về máy móc, công ty Daimler đứng đầu về chế tạo xe hơi và từ năm 1890, đã sản xuất hàng năm 350 chiếc. Nhiều hãng ngoại quốc đã mua bằng sáng chế Daimler trong số đó có hai hãng Pháp danh tiếng là Panhard và Levassor tại Paris. Hai nhà phát minh Panhard và Levassor này đã góp công về ý tưởng chế tạo khung xe (chassis), đặt máy móc của xe lên phía trước và thêm vào xe hệ thống giải nhiệt bằng nước lạnh.

Panhard và Levassor này đã góp công về ý tưởng chế tạo khung xe (chassis)

Chiếc xe hơi Panhard của thời bấy giờ không giống xe hơi ngày nay, nó gồm hai bánh sau đặc và cao hơn hai bánh trước. Trên các đại lộ Paris, những chiếc xe hơi Panhard và Levassor chạy qua lại, khiến cho Hàn lâm viện của Pháp phải nghĩ tới việc đặt tên cho chiếc xe. Từ năm 1876, danh từ “automobile” đã được nhiều người dùng và nhắc nhở qua nhiều cuốn sách. Năm sau, danh từ này được in trong một cuốn từ điển. Sự phổ thông của danh từ “automobile” khiến Hàn lâm viện chính thức chấp nhận tên gọi này vào năm 1885.

Lốp và đua xe

Việc đưa xe hơi vào những cuộc đua cũng như sự kiện phát minh ra lốp xe chính là 2 yếu tố khiến ngành công nghiệp xe hơi hình thành và phát triển cho đến ngày nay.

Vào năm 1892, cuộc đua xe hơi đầu tiên được tổ chức trên quãng đường từ Paris tới Rouen, rồi tới năm sau, trên con đường Paris-Bordeaux. Hai cuộc tổ chức này đã lôi cuốn được nhiều khán giả và khiến cho cả thế giới phải quan tâm bởi vì chiếc xe hơi đã chứng tỏ rằng máy móc đã giúp ích cho con người một cách đắc dụng. Tuy vận tốc của xe hơi chỉ từ 18 tới 20 km/h nhưng đối với thời kỳ này vận tốc như vậy đã làm nhiều người phải kinh ngạc.

Những cuộc đua góp phần cho sự phát triển của xe hơi

Trong khi kỹ nghệ xe hơi vừa thành hình thì một phát minh khác đã giúp công cho loại xe hơi trưởng thành dễ dàng, đó là phát minh về vỏ và ruột xe của Dunlop tại Belfast. Dunlop lấy bằng sáng chế vào năm 1889 rồi sáng chế này sang Hoa Kỳ đúng lúc, vào năm 1890.

Đó chính là những dấu ấn quan trọng của xe hơi từ thời thủy tổ và là những gương mặt, những mốc son không thể không kể đến trong lịch sử của ngành công nghiệp ôtô thế giới.

 Thế Đạt