Опыты с маленькой машиной научили купца и механика Отто многому, но то, что они могли бы дать теоретику и исследователю, прошло мимо него.
Отто узнал в своей лаборатории самое главное: смесь перед зажиганием надо подвергать сжатию, взрыв выгоднее всего производить в крайнем положении поршня, когда ему соответствует мертвое положение кривошипа. Наконец он мог убедиться в том, что всасывание, сжатие, сгорание и выхлоп отработавших газов можно производить последовательно в одном цилиндре с помощью одного поршня и все это — за счет рабочего хода, развивающего достаточную движущую силу и приводящего в движение маховое колесо. Стало быть, слепо копировать паровую машину не было никакой надобности, а следовало создать совершенно новую конструкцию, опираясь на сделанные выводы.
Опытная машина Отто подсказывала все основные черты конструкции двигателя внутреннего сгорания, и не стоило большого труда развить и усовершенствовать ее. Но тут изобретатель стал жертвой своего практицизма. Он испугался слишком энергичных толчков поршня своей машины и решил, что, сжимая и взрывая смесь в одном и том же цилиндре, невозможно добиться равномерного вращательного движения в двигателе и машина будет работать рывками, которых не сможет сгладить даже тяжелое маховое колесо. И вот, чтобы избежать предполагаемой неравномерности работы машины, Отто решил осуществить рабочий процесс при помощи четырех цилиндров, работающих на один вал.
Задуманную таким образом конструкцию Отто не мог сам ни выполнить, ни вычертить. На его счастье, в Кельне в собственной мастерской работал превосходный мастер и механик Цонз, умевший понимать заказчика с полуслова. Ему-то и заказал Отто свой двигатель с четырьмя цилиндрами, работающими на один коленчатый вал. По расчету Отто в то время как первый цилиндр будет засасывать смесь, во втором смесь подвергнется сжатию, в третьем произойдет взрыв, а из четвертого будут выбрасываться отработавшие газы. Такое последовательное распределение теплотехнического процесса, по мнению Отто, должно было повести к тому, что резкое движение поршня в одном цилиндре, где происходит взрыв, будет смягчено работой поршней в других цилиндрах и в результате машина даст плавное, надежное п мощное вращательное движение на валу двигателя.
Эту машину Цонз, подгоняемый нетерпеливым заказчиком, построил в конце 1862 года. Но опыты, произведенные с нею, совершенно разочаровали заказчика: толчки от взрывов оказались настолько резкими, что о регулярном ходе машины нельзя было и думать, а когда Отто убавлял количество газа в смеси, взрыва вовсе не получалось. Все, кому показывал свой двигатель изобретатель, соглашались, что машина никуда не годится. Решая вопросы исключительно опытным путем, Отто отказался от своей конструкции, хотя, очевидно, она нуждалась в каких-то теоретически продуманных доделках, потому что, по сути дела, являлась не чем иным, как четырехцилиндровым газовым двигателем, который Отто спустя много лет осуществил по той же конструктивной схеме.
Практицизм погубил прекрасное начинание Отто. Доверившись опыту и таким же практикам, забраковавшим конструкцию, Отто пошел к своей цели совершенно иным путем. Он вспомнил, что отработавшие газы в его опытной машине охлаждались так быстро, что поршень, уступая наружному давлению атмосферы, опускался назад с силой, способной производить полезную работу, и решил воспользоваться этим свойством газовой машины. Так он вернулся к идее давно известного атмосферного двигателя.
Маленькая атмосферная газовая машина, построенная по указаниям Отто тем же Цонзом, работала так хорошо, что изобретатель, забыв о своем важном открытии, принялся брать на нее патенты, чтобы начать производство своих двигателей. В Англии, Бельгии и Франции патенты были получены Отто очень просто и без всякой задержки. Но в Германии, где не существовало единого закона о привилегиях, а нужно было брать патент в каждом отдельном немецком княжестве, дело это потребовало много времени и хлопот.
В самом большом государстве Германии, Пруссии, где правительство стремилось как можно меньше связываться с изобретателями, Отто так и не удалось получить патента.
Отказ мотивировался тем, что изобретение «просителя» не представляет ничего нового и не вносит никаких изменений в рабочий процесс, применявшийся многими прежними изобретателями атмосферных двигателей.
К началу 1864 года Отто располагал патентами во всех важнейших странах Европы и имел некоторый опыт применения своего двигателя на производственной работе. Коммерчески, таким образом, все было подготовлено для извлечения выгод из предприятия. Изобретатель не решил только, с чего начать. Он мог передать права на свои патенты другим, а мог и сам начать производство двигателей и продажу их.
Разумеется, второй путь казался изобретателю более привлекательным. Отто стал подыскивать себе компаньона, располагающего не только деньгами, но и прежде всего техническими познаниями и опытом в машиностроении. С коммерческой стороной дела Отто сам мог справиться не хуже другого. Но без техника-инженера начать производство машины, требовавшей доделок и усовершенствований, он не мог.
В поисках компаньона Отто оказался счастливее Уатта: первый же человек, с которым он столкнулся, оказался именно тем, кого он искал.
Эуген Ланген, молодой инженер, был почти сверстником Отто. Его отец состоял пайщиком рафинадного завода в Кельне и имел полную возможность дать сыну превосходное образование. Ланген учился в Политехникуме в Карлсруэ под непосредственным руководством выдающегося физика того времени, механика и одного из основателей науки машиностроения Фердинанда Редтенбахера, умевшего вызвать в своих учениках глубокую и прочную любовь к технике. Впоследствии Ланген не раз говорил об огромном влиянии, оказанном на него учителем.
Лангену не удалось окончить курса. Отец потребовал сына к себе в помощь на завод. Все же юноша получил в школе основные знания, которые обеспечили ему будущее как механику и машиностроителю.
Редтенбахер, прощаясь со своим студентом, сказал ему:
— Жаль, жаль, что вы так рано уходите от нас! Из вас могло бы со временем выйти что-нибудь.
Еще студентом, во время практики на заводе, Ланген сконструировал колосниковую решетку для бездымного сжигания топлива. Она получила потом название «решетки Лангена». Прежде чем начать производство своих решеток, Ланген побывал в Англии, Испании, Франции, завязал там знакомства и подготовил сбыт своей продукции.
Очутившись на предприятии отца в роли технического советника, Ланген довольно скоро заметил, что надо улучшить, что изменить в производстве.
Он по-новому поставил процесс сахароварения, и предприятие стало работать с небывалым еще успехом.
Располагая средствами, молодой инженер интересовался новостями прикладной техники в поисках выгодного и надежного помещения капитала.
«Тот, кто всегда только изобретает, — не изобретатель», — говорил он, знакомясь с патентами.
Узнав о машине Отто, Ланген познакомился с ним. При огромной потребности мелкой промышленности в маленьком, удобном, легком, простом двигателе дело это представляло несомненный интерес. Ланген, конечно, видел, что для широкого распространения машины в нее понадобится вложить немало труда. Но ведь он и искал как раз такое дело, которое могло бы поглотить не только его деньги, но и конструкторский талант.
И вот 13 марта 1864 года Отто и Ланген заключили между собой договор с целью совместно эксплуатировать изобретение. Ланген обязался внести деньги и руководить предприятием, а Отто вложил в дело свои патенты и оборудование своей мастерской. Он должен был работать не только в качестве конструктора, но и вести коммерческую часть предприятия. Фирма получила название «Отто и компания».
На улице Сервис в Кельне было взято в аренду помещение, подысканы опытные рабочие, и новая фирма приступила к постройке практически годного для производственной работы двигателя. Компаньоны не спешили. Они хотели показать товар лицом. Только через два года решили они наконец показать свою машину и пустить ее в продажу.
Выпущенный Лангеном и Отто двигатель представлял собой атмосферную вертикальную машину, работавшую таким образом: всасываемая в цилиндр смесь светильного газа и воздуха зажигалась электрической искрой, и продукты сгорания, с большой силой давя на поршень, подбрасывали его вверх; вследствие инерции движущегося поршня расширение продуктов сгорания в цилиндре доходило до давления менее атмосферного, так что к концу подъема поршня под ним образовывался незначительный вакуум, однако вполне достаточный для того, чтобы под действием давления атмосферы и собственного веса поршень опускался вниз, производя при этом полезную работу.
