پیش از موتور بنز چه اتفاقاتی افتاد؟

خودرو پتنت-موتورواگن کارل بنز در سال 1886 به عنوان لحظه تولد خودرو در تاریخ ثبت شد؛ اما مسیر رسیدن به آن موتور افسانه‌ای، داستانی کامل از پشتکار و آزمون و خطاست. بدون خودروی هیدروژنی دو ریوا در 1806، تپه‌نوردی ساموئل براون در 1826، هیپوموبیل لنوآر و چرخه چهارزمانه اتو، موتور بنزینی بنز هرگز به وجود نمی‌آمد. اینک داستان آن زنجیره از ابتدا تا انتها.

ایده رانش پیستون با انفجار چگونه متولد شد؟

ماشین‌های بخار در اوایل قرن نوزدهم همه جا بودند: کارخانه‌ها، کشتی‌ها و حتی نخستین خودروهای جاده‌ای را به حرکت درمی‌آوردند. اما یک مشکل وجود داشت - دیگ بخار سنگین بود و گرم شدنش ساعت‌ها طول می‌کشید. پس چه می‌شد اگر سوخت، بیرون از دیگ بلکه درون سیلندر می‌سوخت؟ ایده موتور احتراق داخلی دقیقاً از همین پرسش زاده شد. یعنی انتقال آتش به خود موتور، شبیه این است که به جای گذاشتن قابلمه روی اجاق، اجاق را زیر قابلمه قرار دهیم.

نخستین کسی که این ایده را به‌طور جدی محقق کرد، افسر توپخانه فرانسوا ایزاک دو ریوا بود. برای کسی که از دنیای سلاح و باروت می‌آمد، تصور اینکه انفجار می‌تواند پیستون را برانَد چندان دشوار نبود؛ توپ هم دقیقاً همین‌طور کار می‌کرد. او موتوری که از 1804 روی آن کار می‌کرد را در 1807 روی یک خودرو نصب کرد و نخستین خودروی موتور احتراق داخلی تاریخ، مسافتی کوتاه را پیمود.

هیدروژن در بالن، جرقه‌زنی در پیل ولتا

موتور دو ریوا با نگاه امروزی مفاهیم باورنکردنی مدرنی داشت: هیدروژن به عنوان سوخت، جرقه الکتریکی برای احتراق. مخلوط هیدروژن-اکسیژن در یک بالن ذخیره می‌شد، پیل ولتا جرقه را می‌زد و پیستون به بالا پرت می‌شد. اما ادامه کار از نظر مکانیکی دشوار بود: سوپاپ‌ها باید با دست باز و بسته می‌شدند و مکانیزم زمان‌بندی وجود نداشت. پیستون پایین‌آمده از طریق یک سیستم چرخ‌دنده بازویی، چرخ‌ها را می‌چرخاند.

این مخترع سوئیسی با تبار فرانسوی در 30 ژانویه 1807 در پاریس پتنت شماره 731 خود را گرفت و در کانتون واله نیز آن را به ثبت رساند. او مانند یک مهندس وسواسی به توسعه ادامه داد و در 1813 ماشینی عظیم ساخت: شش متر طول، چرخ‌هایی با دو متر قطر و وزنی حدود یک تن داشت. در وووه با 300 کیلوگرم بار و چهار مسافر، در مسیری با شیب 9 درصد 26 متر جلو رفت - سرعتش 3 کیلومتر بر ساعت بود. در هر حرکت فقط 4 تا 6 متر جلو می‌رفت؛ نمی‌توان نگفت اگر بلند شوم و پیاده بروم سریع‌تر خواهم بود.

بدتر از آن، هیچ‌کس او را جدی نمی‌گرفت. محافل علمی آن دوران استدلال می‌کردند که موتور درون‌سوز هرگز نمی‌تواند موتور بخار را پشت سر بگذارد. تاریخ حق را نشان خواهد داد، اما نیم قرن زمان لازم بود. نکته‌ای: در همان سال، یعنی 1807، برادران نیپس Pyreolophore را که با جت آب می‌توانست قایق را حرکت دهد، به ثبت رساندند - امروز هنوز بحث می‌شود که کدام طراحی واقعاً نخستین بوده است.

ساموئل براون و لجبازی در برابر سرپیچی: موتور گازی 1826

گام بعدی از انگلستان آمد. مهندس ساموئل براون در 4 دسامبر 1823 موتور درون‌سوز را به ثبت رساند. رویکرد او با ریواز متفاوت بود: یک موتور بخار قدیمی نیوکامن را به سوخت گازی تبدیل کرد. موتور او با هیدروژن کار می‌کرد و از محفظه‌های احتراق جداگانه استفاده می‌کرد؛ در واقع به نوعی طراحی گاز-خلأ بود که تا حدی به خلأ تکیه داشت.

نمایش براون یکی از جسورانه‌ترین ترفندهای بازاریابی تاریخ موتور بود. در 27 مه 1826 موتور خود را روی یک واگن نصب کرد و از تپه شوترز هیل در لندن به سمت بالا رفت. اگرچه امروز مثل گرفتن عکس از یک خودرو و توقف در قله به نظر می‌رسد، در آن دوران عملکردی بی‌همتا بود. با این حال، وسیله براون یک خودروی عملی محسوب نمی‌شود - آن یک نمایش، یک تلاش برای اثبات بود. اما اثبات کامل شد: وقتی احتراق درون سیلندر انجام می‌شود، وسیله واقعاً می‌تواند حرکت کند.

اتین لنوآر: نخستین موفقیت تجاری و Hippomobile

از این نقطه به بعد، کارها جدی می‌شود. مهندس بلژیکی-فرانسوی اتین لنوآر با موتوری که بین 1858 تا 1860 توسعه داد، نخستین موتور درون‌سوزی را خلق کرد که به موفقیت تجاری رسید. یک موتور گازی دومنبعت بدون تراکم بود که با شمع جرقه احتراق می‌شد و سال 1860 سالی بود که موتور لنوآر به عنوان نخستین موتور درون‌سوز نامیده شد. در پاریس تقاضای واقعی برای این موتورها وجود داشت؛ تا سال 1865 حدود 143 موتور فروخته شد و برخی محاسبات با احتساب موتورهای غیرخودرویی، مجموع فروش را به 350-400 می‌رسانند - دلیل این تفاوت این است که چه چیزی شمرده می‌شود: موتور خودرو یا تمام موتورهای گازی لنوآر.

اما چیزی که لنوآر را در تاریخ ثبت کرد، نه موتور، بلکه وسیله‌ای بود که سوار آن می‌شد. در 1863، Hippomobile را معرفی کرد: وسیله‌ای سه‌چرخ که موتور خود را حمل می‌کرد. موتور آن تک‌سیلندر، 2543 سی‌سی حجم داشت و تنها 1.5 اسب بخار قدرت داشت. در نسخه اول، سوخت هیدروژنی بود که با الکترولیز آب تولید می‌شد؛ سپس به سوختی مشتق از نفت تغییر یافت و یک کاربراتور ابتدایی به آن اضافه شد. حتی به‌طرزی بحث‌برانگیز، از آن به عنوان نخستین خودرو یاد می‌شود. در ضمن، تغییر سوخت یک ایرونی جالب است: ایده نخستین وسیله هیدروژنی به سال 1806 بازمی‌گردد، لنوآر بعداً به سوخت بنزینی برمی‌گردد و امروز موتورهای هیدروژنی دوباره در حال بحث هستند - تاریخ گاهی یک دایره کامل ترسیم می‌کند.

اما مشکل از ابتدا مشخص بود: موتور لنوآر ناکارآمد بود. چون تراکمی وجود نداشت، بیشتر سوخت هدر می‌رفت و تقریباً نیمی از آن به باد می‌رفت. این‌گونه فکر کنید: ایده احتراق داخلی درست بود اما لازم است مخلوط پیش از احتراق تراکم شود - در غیر این صورت انفجار ضعیف می‌ماند. کسی که قرار بود از این آستانه عبور کند، آن‌طرف مرزها در کلن شروع به کار کرده بود.

اتو و لانگن: انقلاب بازدهی و چرخه چهارزمانه

در سال 1864 نیکلاوس اتو و اوژن لانگن در کلن نخستین شرکت موتور احتراق داخلی جهان به نام N. A. Otto & Co. را تأسیس کردند. سه سال بعد، در سال 1867، موتور اتمسفری پیستون آزاد خود را معرفی کردند. منطق کار این موتور بسیار هوشمندانه بود: احتراق پیستون را به بالا پرتاب می‌کرد و سپس پیستون هنگام پایین آمدن با اثر خلأ کار انجام می‌داد. این موتور در نمایشگاه جهانی 1867 پاریس جایزه بزرگ را از آن خود کرد و لقب کارآمدترین موتور گازی تا آن روز را به دست آورد. همچنین نخستین موتوری بود که با موفقیت به تولید انبوه رسید - یکی از نسخه‌های حدود 0.5 اسب بخاری آن هنوز کار می‌کند، که همین خود یک پیروزی مهندسی است.

اما اتو ایده بزرگ‌تری در ذهن داشت. او در سال 1861 نخستین موتور خود را ساخت و تا پایان همان سال به ایده چرخه چهارزمانه رسیده بود. در سال 1876 سرانجام نخستین موتور احتراق داخلی سوخت‌فشرده‌ساز را محقق کرد - چرخه اتو که امروز هنوز به نام او خوانده می‌شود. تفاوت چیست؟ فشرده کردن مخلوط، قدرت انفجار را چند برابر می‌کند. با یک تشبیه ساده: مثل این است که به جای کمی باد کردن یک بادکنک، آن را تا انتها باد کنیم و منفجرش کنیم. در نخستین آزمایش‌ها موتور پس از چند دقیقه از کار افتاد و شرک اتو-لانگن نیز فروپاشید، اما ایده جا افتاده بود. طراحی‌های قدیمی بدون فشرده‌سازی به سرعت کنار گذاشته شدند؛ مشکل ناکارآمدی که از لنوآر ادامه داشت حل شده بود.

دلامار-دبوتیل: تلاش‌های اولیه‌ای که به چهار چرخ رسیدند

پس از 1876 نوبت به نصب درست این موتور روی یک وسیله نقلیه رسیده بود. فرانسوی ادوارد دلامار-دبوتیل در سال 1881 با بررسی کارهای لنوآر و اتو، نخستین موتور چهارزمانه احتراق داخلی خود را ساخت. در سال 1883 همراه با لئون مالاندن یک موتور احتراقی بر پایه موتور چهارزمانه اتو توسعه داد و در همان سال وسیله‌ای بنزینی با موتور احتراق داخلی طراحی کرد.

کارها همیشه بدون مشکل پیش نرفت: در نخستین تلاش، خودرو به دو نیم شد - بله، کاملاً به معنای واقعی کلمه. اما این دو نفر در فرانسه امروز به عنوان مخترع نخستین خودروی چهارچرخ شناخته می‌شوند. این نشان می‌دهد بحث‌های پیشگامی چقدر ظریف است: بین نام و ثبت اختراع تا عرضه در انظار عمومی و قابل استفاده شدن تفاوت‌های جدی وجود دارد.

آخرین قدم بنز تا ثبت اختراع: 1886

داستان کارل بنز در واقع هفت سال قبل از 1886 آغاز می‌شود. نخستین موتور بنزی ثابت او، یک موتور تک‌سیلندر دوزمانه بود و برای اولین بار در شب سال نو 1879 کار کرد. اما این که ایده بنزین چگونه متولد شد، داستان آنقدر روزمره و عالی است: بنز هنگام تمیز کردن دستکش‌ها دید که یک کاسه بنزن با جرقه شعله‌ور شد و به این فکر کرد که می‌توان از این مایع فرار به عنوان سوخت استفاده کرد. پس یک حادثه آشپزخانه، سوختی را که عصر خودرو را آغاز کرد، کشف کرد.

بنز پاتنت-موتورواگن برای در 29 ژانویه 1886 درخواست ثبت اختراع وسیله نقلیه با موتور گازی ثبت شد و patent دریافت کرد. موتور بنزینی تک‌سیلندر چهارزمانه حدود 0.55 کیلووات (0.75 اسب بخار) تولید می‌کرد و حداکثر سرعت 16 کیلومتر بر ساعت بود. اعداد در مقایسه با 3 کیلومتر بر ساعت ریفاز انقلابی بودند اما با استاندارد امروز قابل تحسین نیستند؛ مسئله اصلی سرعت نبود، بلکه ترکیب بود. شاسی سبک، موتور قوی اما کوچک و سوخت پایه نفتی - و متعادل شدن خروجی موتور با فلایویل. همه اینها با هم آمدند و اولین خودروی قابل استفاده متولد شد. بیشتر مورخان این پتنت را تولد خودرو می‌دانند. کمی بعد گوتلیب دایملر نیز به صحنه پیوست؛ بسیاری او را اولین کسی می‌دانند که موتور احتراق داخلی عملی را خلق کرد و در سال 1889 با اختراع موتور چهارزمانه دومیلینه وی‌شکل مسیر را یک قدم جلوتر برد.

وقتی به کل زنجیره نگاه می‌کنیم چه می‌بینیم؟

هر نام یک بخش از بار را بر دوش داشت: دو ریواز آتش را وارد سیلندر کرد، براون ثابت کرد که حرکت ممکن است، لنوآر موتور قابل فروش را نشان داد، اتو مسئله بازدهی را حل کرد، دلامار-دبوویل به چهار چرخ رفت، بنز همه را درون یک وسیله گرد آورد. هر کدام بدون دیگری شکست می‌خورد - حتی اگر تاریخ پتنت نام یک مخترع را بر خود دارد، آن موتور در واقع محصول یک تلاش جمعی هشتاد ساله بود.

به همین دلیل دفعه بعد که کلید خودرویتان را می‌چرخانید و صدای روشن شدن موتور را می‌شنوید، یک لحظه مکث کنید و فکر کنید: آن صدا، آخرین حلقه داستانی بسیار طولانی است که در سال 1807 با یک بادکنک هیدروژنی آغاز شد. شما کدام گام این زنجیره را شجاعانه‌ترین یافتید؟ مورد علاقه من این است که بنز ایده سوخت بنزینی را از یک اتفاق کاسه بنزن بیرون کشید - اما خودروی هیدروژنی دو ریواز که هرگز جدیت نگرفت نیز حقش پایمال نمی‌شود.

منابع

• موتور دو ریواز
• سموئل براون (مهندس)
• سموئل براون (اهل برومپتون)
• نخستین خودرو | موتورهای نبوغ ما - دانشگاه هیوستون
• هیپوموبیل
• اتین لنوآر
• تولد یک ایده: اتین لنوآر و موتور احتراق داخلی
• موتور اتو
• موتور جوی اتو-لانگن
• اتو (1832) - Energy Kids
• پیشگامان خودرو
• دلامار-دبوتیویل
• خودروی بنز پاتنت
• بازسازی بنز پاتنت موتوواگن 1886
• بنز پاتنت-موتوواگن
• تاریخچه خودرو - موتورهای بنزینی