ウィリアム・バーネット（エンジニア）

ウィリアム・ホール・バーネット(1802 年頃 - 1865 年 8 月) は、1836 年の特許では「鋳造工」、1838 年の特許では「鋳鉄工」と記載されており、後には英国ブライトンでエンジニアおよびガス エンジニアとして働きました。彼は長年にわたりブライトン アンド ホーブ ゼネラル ガス カンパニーで働きました。彼はブラッドフォードで生まれ、ブライトンで亡くなりました。

• 英国特許 7129 1836 年 6 月「ガスの生成および精製」
• 英国特許 7615 1838 年 4 月「動力の取得」
• 英国特許 7727 1838 年 7 月「鉄の製造」

1836年の彼の特許は、メカニクス・マガジン^[1]に「照明目的のガス生成と精製の改良」として記録されている。彼はまた、1839年9月23日のメカニクス・マガジンに「バーネットの改良されたガスレトルト作動方法」と題するトップ記事を寄稿しており、これも石炭ガスの生産に関連している。^[2]

特許「動力の取得」は、ガス内燃機関に関するごく初期の研究に関連しており、これについては以下で詳しく説明します。

ウィリアム・バーネットは、内燃機関の初期開発に関わった技術者であり、彼の研究と特許は、ダガルド・クラークのガスおよび石油エンジンに関する本の中で数ページにわたって説明されています。^[3]バーネットの英国特許（1838年第7615号）は「動力の生成」と題されており、^[4]クラークは「バーネットの発明は、その明細書に記載されているように非常に重要であるため、以前の発明者よりも詳細な説明が必要である」と述べ、その後、数ページにわたってバーネットの特許について論じています。

この特許では、ガスを燃料として作動する 3 種類の内燃機関について説明しています。これらは、初期の商用ガス エンジン (20 年以上も後に登場) にとって重要だった 2 つの主要な発明を使用しています。

• 特許に記載されているエンジンの 1 つは、動力シリンダー内で燃料と空気の混合物を圧縮するシステムで、クラーク氏は「現在ではガス エンジンで広く使用されている」と述べています。確かに、フランス人のルボン氏は 1801 年に圧縮を使用するエンジンについて説明しましたが、彼のサイクルはバーネット氏が提案したものや現代のガス エンジンで使用されているものとはまったく異なります。
• この特許には、「点火コック」を介してシリンダー内に移された炎を使用してシリンダー内のガス/空気の混合物を点火する方法も記載されています。これは、19 世紀後半の初期の商用ガス エンジンの多くで広く使用されていたメカニズムです。

これらのエンジン自体は、最初の商用ガスエンジン（例えば、圧縮なしの2 ストロークサイクルを使用した 1860 年のLenoirエンジン、またはOtto および Langen の大気エンジン）の前身としてではなく、むしろ、シリンダー内のガス/空気混合物を圧縮する4 ストロークサイクルで動作するOttoのエンジンや2 ストローク サイクルで動作するDugald Clerkのエンジンなど、後の世代のエンジンの前身として、かなり興味深いものです。

これら 3 つのエンジンは、ほとんどの初期のエンジンと同様に 2 ストローク サイクルで動作することに注目してください (競合エンジンは蒸気エンジンで、これも 2 ストローク サイクルで動作し、通常は複動式であるため、すべてのストロークが動力ストロークになります)。内燃機関の場合、3 つの非動力ストロークを含む 4 ストローク サイクルが経済性と性能の両方を実現できることを発見したことは、驚くべき飛躍でした。1861 年にこのアイデアの特許を取得したAlphonse Beau de Rochasや、それ以前の大気圧エンジンの研究の後に 4 ストローク サイクルを使用して商用エンジンを製造したOttoを参照してください。Barnett の 3 つのエンジンはすべて、蒸気テーブル エンジンに似たレイアウトの垂直エンジンでした。

• 最初のエンジンは、ガスと空気用の別々のポンプとパワーシリンダーを備えた、2 ストローク サイクルを使用する単動式です。このシリンダーは、燃焼が開始されるレシーバー容器に直接接続され、膨張がピストンを駆動するパワーシリンダーに流れ込みます。吸気と排気のタイミングはピストン バルブによって行われ、ポンプによって新しい負荷が押し込まれる前にレシーバーから排気ガスを除去するために排気ポンプが追加されることがあります。これは、排気ガスがそれほど問題にならない小型エンジンではオプションとして説明されています。
• 2 番目のエンジンは最初のエンジンの複動バージョンで、ピストンの片側と反対側で交互に燃焼します。その他の動作原理は同じです。
• 3 番目のエンジンも 2 ストローク サイクルを使用する複動式で、他のエンジンと同様にガス ポンプと空気ポンプを備えていますが、パワー ストロークの終わりに向かってピストンによって覆われていない排気ポートがあり、排気ガスが排出され、新鮮なチャージがパワー シリンダーに入り、圧縮ストロークの終わりに点火する前にピストンによって圧縮されます。

表示された 3 番目のエンジンの画像は、蒸気テーブル エンジンのスタイルの複動エンジンを示しています。垂直シリンダーは水冷ではありません。シリンダー壁の中央にピストンで覆われていない排気ポートがあります。個別のガス ポンプと空気ポンプがエンジン速度の 2 倍で動作し、シリンダーの両端に新鮮なチャージを送り、シリンダーから排気ガスを排出しますが、排気ポートが覆われるとピストンがチャージを圧縮します。

ダガルド・クラークは、1839年から1854年の間に内燃機関に関するいくつかの特許について述べていますが、「これらの特許の中で、断然最も重要なのはバーネットの特許である」と述べています。これは、後にKBEを受賞し、王立協会の会員となる著名なエンジニアからの賞賛です。

2ストローク複動ガスエンジンのコンセプトは、後にケルティングによって採用され、ケルティングは1900年にこの原理に基づいた350bhpエンジンを発売しました。このエンジンは長年生産されていました。熱管理には水冷シリンダーとピストンが必要でした。空気ポンプシステムは、ガス/空気混合物の前に空気が取り入れられるように配置され、掃気が改善されました。ピストンが長くなったため、掃気を行うためのストロークが少なくなりました。機械式バルブ操作は、空気ポンプとガスポンプの吸気バルブと制御バルブで使用されました。詳細は文献に記載されています。^[5]

• 内燃機関の歴史
• 1833年に同様のレイアウトの非圧縮ガスエンジンを製作し特許を取得したレミュエル・ウェルマン・ライト