Bevezetés

Charles F. Kettering érdeklődése az autómotorok tudománya iránt azután nőtt meg, hogy egy kollégája segítséget kért egy készletből épített autóval kapcsolatban. A találmányokra és az üzleti életre hajlamos Kettering befolyásos vezető, élethosszig tartó tanár, valamint a műszaki fejlődés erejének lelkes szószólója és népszerűsítője volt.

Hogyan indult Charles Kettering, és hogyan járult hozzá az autóiparhoz?

Perseverance

Charles Franklin Kettering 1876. augusztus 29-én született az ohiói Loudonville közelében egy farmon. Jacob Kettering és Martha Hunter Kettering öt gyermeke közül ő volt a negyedik. Édesanyja szigorúsága és édesapja mezőgazdasági kötelezettségei miatt érdeklődött a mechanikai “barkácsolás” iránt. A középiskola elvégzése után Kettering egy közeli egyszobás iskolában kezdett tanítani. Két évvel később otthagyta, hogy a Wooster College of Woosterbe járjon, de gyenge látásproblémái miatt visszatért a tanításhoz. Újabb két évvel később Kettering belépett az Ohioi Állami Egyetemre, de ismét a látása miatt kellett távoznia. Egy csapatban kezdett dolgozni, amely telefonkábeleket szerelt, hogy ezt az új találmányt vidéken keresztülvigye. Ismét visszatért az Ohio State-re, kitartott, és végül huszonnyolc évesen villamosmérnöki diplomát szerzett. Az egyetem ajánlotta őt az Ohio állambeli Daytonban működő National Cash Register Company (NCR) vállalathoz.

Nagyenergiás gyújtás

Kettering 1904-ben kísérleti mérnökként kapott állást, és első feladata a pénztárgépek motorizálása volt; csapatának egy évébe telt, amíg feltalálta az NCR összes modelljére alkalmazható elektromos motort. Kettering különálló csapatainak további munkája a következő négy év során kiegészítette a könyvelőgépek, az alacsony költségű pénztárgépek és a belső áruházi kommunikáció alapjait.

Kettering 1905-ben feleségül vette az ohiói Ashlandben élő Olive Williamst, és egyetlen gyermekük, Eugene Williams 1908. április 20-án született.

Kettering érdeklődése az autómotorok új tudománya iránt akkor nőtt meg, amikor egy kollégája, Edward Deeds segítséget kért egy autóhoz, amelyet ő maga épített egy készletből. Deeds kérésére és más NCR-barátok szabadidejében nyújtott segítséggel Kettering kifejlesztett egy nagy energiájú szikragyújtási rendszert a készlethez mellékelt gyenge szikragyújtású modell helyettesítésére. Az NCR-t 1909-ben elhagyva Kettering ennek a gyújtáskészletnek a végső fejlesztésére összpontosított, és a bemutatók kedvező fogadtatásra találtak. A visszajelzések hatására Kettering és Deeds azonnal létrehozta a Dayton Engineering Laboratories Company-t (DELCO).

Az elektromos önindító kifejlesztése felváltotta az autó kézi indítással történő indításának nehézkes – és néha veszélyes – módszerét. A kor legjelentősebb autóipari mérnökeként Kettering az elméleti elmélkedés helyett az alkalmazott tudományra és a leleményességre összpontosított, és munkára fogta kutatószemélyzetét. Kísérleti megközelítésük egy sor megalapozott kísérletet tartalmazott, de nem állítottak fel hipotézist, amelyet be kellett volna bizonyítaniuk. A Delco megkezdte prototípusuk átalakítását olyan változattá, amelyet sorozatban lehetett gyártani, hogy beépíthessék az 1912-es Cadillac modellekbe.

Fényes ötlet

Ez idő alatt Ketteringet egy, a neveltetéséből és első munkahelyéből eredő ötlet is foglalkoztatta: az amerikai vidéki területek áramellátása, amelyeket a vezetékes ellátóhálózat nem ért el. Az így létrejött Delco fénygenerátor forradalmasította a vidéki életet, mivel erőteljes fényforrást biztosított, amely meghosszabbította a napot, és motoros gépi erőforrást. A generátor ólom-sav akkumulátorokból állt, amelyeket egy elektromos indítókapcsolóval felszerelt benzinmotor töltött és töltött fel.

Kettering és Deeds 1916-ban eladta a virágzó Delco üzletet a General Motorsnak, és ugyanebben az évben H. E. Talbottal megalapították a Dayton-Wright Airplane Company-t, és Orville Wrightot szerződtették repüléstechnikai tanácsadónak. A vállalat az első világháború alatt repülőgépeket és motorokat szállított, és végül a General Motors vásárolta fel.

Kutatási erőfeszítések

Amint Detroitban az autóipar fejlődött, Alfred P. Sloan a General Motors-tól két évvel később felvette Ketteringet, hogy vezesse az egész vállalat kutatási erőfeszítéseit. Daytonban egy központot, a General Motors Research Corporationt építették fel erre az egyetlen célra. Kettering, aki termékeny feltaláló volt, az autóipar fejlesztésének minden területére kiterjedő vizsgálatokat vezetett, hangsúlyt fektetve azokra, amelyek közvetlenül a vásárlók javát szolgálják. Fejlődést értek el a biztonság és az összes autóipari folyamat terén: fékek, sebességváltók, felfüggesztés és világítás. Olyan mellékes felfedezések is születtek, mint a hűtésben használt hűtőfolyadék, a freon.

Kettering legszélesebb körben használt találmánya a tetraetil-ólom benzinadalékként való alkalmazása volt, amely megoldotta a motor “kopogásának” problémáját, a motor gyors kopását okozó, hiányos üzemanyag-égés állapotát. A kutatócsoport az 1923-as bevezetéshez vezető hét év alatt számos ötletes megközelítés és különböző adalékanyag-jelöltek ellenőrzése után jutott el az ólom megoldásához. Egészen addig használták, amíg az 1960-as években – Kettering halála után – fel nem ismerték az egészségügyi veszélyeit, és át nem tértek az ólommentes benzinre.

Kettering ezután a dízelmotorok felé fordította figyelmét, amelyeket az alacsony üzemanyag-fogyasztásuk és a nagy teljesítménypotenciáljuk inspirált. Kettering saját jachtján kísérletezett a dízelüzemű motorokkal, a tervezési szakaszban fia, Eugene segített neki, és munkájának eredményét akkor látta, amikor a General Motors 1939-ben legyártotta az első dízel tehervonati mozdonyt.

Vezető és tanár

Kettering a találmányokhoz és az üzlethez való hajlama révén befolyásos vezető és élethosszig tartó tanár lett. Lelkes szószólója és támogatója volt a műszaki fejlődés erejének, és minden modern eszme és módszer iránt érdeklődött. A General Motorsnál új, kooperatív tanulási megközelítést vezetett be az alkalmazottak oktatásába: 1926-ban a General Motors Institute (a Flint YMCA Autóipari Szakmunkásképző Iskolából fejlődött ki) a tantermi elmélet és a munkahelyi gyakorlati tapasztalatok kombinációjával kezdte meg az alkalmazottak képzését.

A Kettering Alapítvány az Orvosi Kutatásért 1927-ben alakult, és 1945-ben Kettering Alfred P. Sloannal együtt megalapította a Sloane-Kettering Rákgyógyító Intézetet. Nővére 1944-ben nyaki daganatban halt meg, felesége, Olive pedig két évvel később hasnyálmirigyrákban halt meg. Ahogy az a Horatio Alger Társaság tagjához illik, a Kettering Alapítvány példázza alapítójának szociális filozófiáját a demokrácia és a nyilvánosság közötti kapcsolat kutatásáról.

Később Kettering több agyvérzést szenvedett, mégis egész életében a General Motors tanácsadójaként dolgozott. Charles Kettering (becenevén “Boss Ket”) 1958. november 25-én halt meg az ohiói Daytonban lévő otthonában.

Rádióbeszéd

A Charles Kettering 1942 szeptembere és 1945 júliusa között tartott rádióbeszéd-sorozatának átirata.

“A kutatás egyáltalán nem fizikai dolog, hanem csak egy lelkiállapot. Egyszerű, szervezett módja annak, hogy megpróbáljunk elérni valamit, amit meg akarunk tenni – olyan egyszerű, hogy bárki bárhol és bármikor végezhet Kutatást.”

Először is kiválasztjuk a problémát, amit meg szeretnénk oldani, majd felsorolunk legalább tíz okot, amiért ez még nincs megoldva. De a probléma kiválasztásakor ügyelj arra, hogy alaposan elemezd, hogy megéri-e a fáradozást. Ugyanannyi erőfeszítést igényel egy haszontalan probléma megoldása, mint egy hasznosé. Győződj meg róla, hogy a játék megéri a gyertyát.”

Miután gondosan – és szeretném hangsúlyozni ezt a szót, hogy “gondosan” – kiválasztottad a problémát és azt a tíz dolgot, ami közted és a megoldás között áll, ezután ugyanazt az eljárást alkalmazod, mint egy keresztrejtvény megoldása során. Először a könnyű akadályokat veszed sorra, és egy kizárási folyamat révén jutsz el egy vagy két nagyobb akadályhoz. A fennmaradó akadályok megoldásához szükséged lehet néhány egyszerű készülékre, de amire valószínűleg leginkább szükséged lesz, az a végtelen türelem és kitartás.”

“Véleményem szerint egy uncia kísérletezés felér egy fontnyi kipróbálatlan elmélettel.”

Első megbízás

1904-ben Kettering első megbízása a National Cash Register-nél az volt, hogy találjon fel egy motorizált helyettesítő eszközt a kézi kar helyett, amelyet a kezelőnek minden pénztári tranzakcióhoz meg kellett húznia. Megoldása egy kis elektromotor hozzáadása volt a géphez. A pénztárgép által igényelt rövid, erős energiakitöréseket a meglévő motorokkal nem lehetett megvalósítani, ezért Kettering egy kuplungos elrendezést dolgozott ki, amely korszerűsítette és pontosan megfelelt a pénztárgépben lévő kerékmozgások teljesítményigényének.

Electric Starter

Kettering és Deeds találmánya, amely a Dayton Engineering Laboratories Company (DELCO) üzemük megalapításához vezetett, elvileg hasonlított a pénztárgépmotorhoz, mivel rövid, erős energiakitörést biztosított. Mivel ez az eszköz javította az autó működését, sikere biztos és tartós volt.

A benzinmotoroknál a gyújtás előtt a dugattyúknak mozgásban kell lenniük, ezért külső szerrel kell őket mozgásba hozni. Ha már mozgásban vannak, a motor saját ereje veszi át a gyújtási folyamatot.

Addig az autók indítása kézi kurblival történt: ez a folyamat erőt és reflexeket igényelt. Erőre volt szükség ahhoz, hogy a nagy lendkerékhez csatlakozó kézi forgattyút elfordítsák, és így elmozdítsák a forgattyús tengelyt, és mozgásba hozzák a motor alkatrészeit. Gyors reflexekre volt szükség ahhoz, hogy a kezelő azonnal félre tudjon lépni, amint a motor beindult, és elkerülje a veszélyes és erőteljes “visszarúgást” a forgókarra, amikor a motor beindult és elvetette a forgattyú szükségességét. Henry Leland, a Cadillac Motor Co. vezetője elvesztette egy barátját, aki megsérült és később meghalt egy ilyen “visszarúgástól”. Amint elérhetővé vált, az új elektromos indítót minden Cadillac modellbe beépítette.

Kettering és Deeds felismerte, hogy az elektromos indítónak nagy kezdeti energiára van szüksége a lendkerék elfordításához és a motor dugattyúinak mozgásba hozásához. Amint a dugattyúk mozgásba lendültek, a hengerekben megtörtént a gyújtás, és a motor átvette a futást. Az indítójuk az autó akkumulátorából származó meglévő, alacsony áramot használta, felfokozta, és létrehozta azt a nagy áramot és motorerőt, amely megfordította a lendkereket, és felrobbantotta a gázt a motor hengerében. Miután a dugattyúciklus beindult, egy relé lekapcsolta az indítómotort, és a motor működtette a járművet és az akkumulátor feltöltését, valamint egyéb kisáramú igényeket, például a világítást. Az elektromos indítót az Egyesült Államok 1,150,523. számú szabadalma tartalmazta, amelyet Charles Kettering és Clyde Coleman részére adtak ki.

Motor kopogás

Az autómotor “kopogása” kalapáló vagy pingelő hang, amely a motor szokatlan vibrációjával és következésképpen a motor fokozott kopásával jár. A motor dugattyúiban lévő sűrített benzin-levegő keverék ellenőrizetlen begyulladása okozza. A kialakuló szabálytalan feszültségek károsítják a dugattyú és a henger anyagát, és a kopogó hangot és a motor kopását eredményezik.

A Kettering és Thomas Midgley, Jr. a probléma első meghatározásának szisztematikus kutatási protokollját követve egy monográfia segítségével megvizsgálta a dugattyúk működését a tesztmotorjukban, és megállapította, hogy a kopogást nem az önindító akkumulátoros elrendezésből származó idő előtti gyújtás, hanem a gyújtógyertyagyújtás utáni nyomásnövekedés okozta. A következő lépésük az volt, hogy egy sor lehetséges elméletet állítottak fel, és mindegyiknek a tesztelésébe kezdtek. Úgy döntöttek, hogy a megoldás egy benzinadalék használatában rejlik, ezért többfélét javasoltak és kipróbáltak, és kiértékelték az eredményeiket.

Az első kísérletben azt az elméletet tesztelték, hogy a vörös színű anyag elnyeli a hőt, és korrigálja a hengerek állapotát. A jódot, mivel vörös színű, sikeresen kipróbálták, de a vörös anilinfestékkel végzett folytatás sikertelen volt, ami megcáfolta a “vörös színezés” elméletét. Ezután a színtelen etil-jodid bizonyult hatékonynak, és a kémiai kutatásuk folytatódott. Az I. világháború alatt a csoportot a repülőgép-üzemanyagokkal kapcsolatos munkára irányították át, és a repülési célú vegyi anyagok széles skáláját tesztelték: etanolt, kőolaj aromás vegyületeket, például benzolt, kőolaj olefineket, étereket és paraffinokat. Végső döntésükben a benzol és a benzin keverékét javasolták, de a háború vége miatt a gyártási terveket törölték, és a kutatók visszatértek a polgári foglalkozásokhoz. Ismét a jód volt a legjobb kopogásgátló jelölt, de maró hatású és drága volt. A lelkesedés alábbhagyott, és a kutatás elakadt, mígnem Kettering véletlenül rábukkant egy cikkre, amely a szelén mint adalékanyag hatékonyságáról szólt; Midgley új lendületet kapott. Új megközelítése az volt, hogy összeállított egy listát a jelölt elemekről, és szisztematikusan ellenőrizte mindegyiknek a hatékonyságát az egyhengeres laboratóriumi tesztmotorjában. A listán tellúr, arzén, ezüst, szilícium, germánium, ólom és ón szerepelt.

1921 decemberében, hét évnyi kutatás után kiderült, hogy etanolban feloldott és benzinhez adott nagyon kis mennyiségű ólom teljesen megszüntette a motor kopogását. A motor teljesítménye és hatékonysága megnőtt, és a tetraetil-ólom lett a vezető benzinadalék a következő évekig, amíg fel nem ismerték a légköri ólom veszélyeit.

Más fejlesztések

Kettering feltalálta a Delco fénygenerátort, amely forradalmasította a vidéki életet azáltal, hogy meghosszabbította a munkához és a kikapcsolódáshoz rendelkezésre álló fényórákat. A benzinmotor elektromos kapcsolójának egyszerű elmozdítása az akkumulátorok teljes feltöltését és újratöltését eredményezte. 1918-ban egy három kilowattos fényerőművet egy egyhengeres, 5 lóerős motorral lehetett működtetni.

Egy másik Midgley és Kettering által kifejlesztett, óriási jelentőségű anyag a Freon volt, a halogénszénvegyületek egy csoportja, amely hűtőközegként felváltotta a mérgező ammóniát és kén-dioxidot. A nem gyúlékony, nem mérgező és kémiailag inert vegyi anyagokból működő hűtőkompresszorok széles körben elterjedtek, és alkalmazásuk kiterjesztette az élelmiszer-tárolás körét, a légkondicionálás révén pedig a dolgozók kényelmét és hasznos munkaidejét.

A diklór-difluor-metánra, az első Freonra vonatkozó 1,886,339 számú amerikai szabadalmat 1928. december 31-én adták ki a Kettering által vezetett General Motors részleg, a Frigidaire számára. A Dupont Company vállalta a freonok kereskedelmi gyártását, és a termékcsalád több mint húsz különböző termékre bővült, amelyeket az alifás szénlánc hossza és a klór- és fluorszubsztitúció mértéke különböztetett meg. Alkalmazásuk kiterjedt az aeroszol hajtógázokra és inhalátorokra. A freonok használatát fokozatosan megszüntették, mivel az 1970-es években kiderült, hogy a vegyületek károsítják a Földet védő ózonréteget

Acknowledgement

Charles F. Kettering több mint 300 szabadalom tulajdonosa vagy társtulajdonosa volt. Széleskörű témáik közé tartozik: a pénztárgép motorizálása, az elektromos autóindító, a hordozható világítási generátor, az ólmozott benzin, a freon hűtőközeg, az autófesték, a koraszülöttek inkubátora és a nemi betegségek kezelése.

Számos díszdoktori címet és fokozatot kapott, valamint tucatnyi egyéb kitüntetést és érmet.

Nevének emléket állít a Charles F. Kettering Alapítvány az orvosi kutatásért, a Sloan-Kettering Rákkutató Intézet, a Charles F. Kettering Emlékkórház és a Kettering Egyetem.

A General Motors Rákkutatási Alapítvány által alapított Charles F. Kettering-díjjal a rák diagnosztizálásához vagy kezeléséhez a közelmúlt legkiemelkedőbb hozzájárulását díjazzák.

Charles F. Ketteringet 1936-ban a Franklin Intézet Franklin-éremmel tüntette ki az autóipar tudományáért.

Credits

A Charles F. Kettering bemutatását a The Barra Foundation és az Unisys támogatása tette lehetővé.

Ez a weboldal a Franklin Intézet egy belső, speciális projektcsoportjának erőfeszítése, amely Carol Parssinen, a Tudományos Tanulás Innovációs Központjának vezető alelnöke és Bo Hammer, a Franklin Központ alelnöke irányításával dolgozik.

A projektcsoport tagjai az Oktatási Technológiai Osztályról:
Karen Elinich, Barbara Holberg, Margaret Ennis és Zach Williams.

A projektcsoport tagjai a Kurátori Osztályról:
John Alviti.

A projekt tanácsadó testületének tagjai:
Ruth Schwartz-Cowan, Leonard Rosenfeld, Nathan Ensmenger és Susan Yoon.

A projekt tanácsadó testületének tagjai:

Ruth Schwartz-Cowan, Leonard Rosenfeld, Nathan Ensmenger és Susan Yoon.