تاریخچه مختصری از موتور احتراق داخلی

شما می توانید پیاده، سواره یا با کالسکه سفر کنید – پس از اختراع چرخ، گزینه های موجود برای بشریت برای سفرهای زمینی به سختی به مدت 4000 سال تکامل یافت. این امر تا ظهور مبتکران و مخترعان در اواخر قرن نوزدهم تغییر نکرد. پس از اینکه راه‌آهن امکان حمل و نقل مقادیر زیادی از مردم و کالاها را به سبک عالی فراهم کرد، این موتور احتراق داخلی بود که اساساً تحرک افراد را متحول کرد. تاریخچه مختصر ما از موتور احتراق داخلی به داستان چگونگی اختراع آن، نحوه استفاده از آن در اولین خودروها و اقداماتی که برای کاهش خطرات مرتبط با این نوآوری موبایل با سرعت بالا انجام شده است، مربوط می شود.

یک روز در اوت 1888، ساکنان Wiesloch، Bruchsal و Durlach دلایل زیادی برای شگفت زده شدن داشتند: یک وسیله نقلیه با سه چرخ، که شبیه تلاقی بین یک کالسکه اسبی و دوچرخه بود، در خیابان های شهرهای آنها می چرخید. با این تفاوت که هیچ اسبی در آن نزدیکی دیده نمی شد. به نظر نمی رسید سه مسافر، یک زن و دو جوان، در حال رکاب زدن باشند. ظاهراً این وسیله نقلیه با نیروی خود حرکت می کرد – با میل لنگی که زن در دست داشت کنترل می شد. نام این زن برتا بنز، نوجوانان پسرانش ریچارد و یوگن، و وسیله نقلیه موتوری شماره 3 بنز ثبت شده بود.

کارل بنز، شوهر برتا، اولین نسخه از خودرو را در سال 1886 ثبت اختراع کرده بود و در جولای همان سال طی یک تست رانندگی در مانهایم، خودرو را به عموم معرفی کرد. اعلامیه سرخوشانه Neue Badische Landeszeitung در 4 ژوئن 1886، “شکی نیست که این سرعت موتوری به زودی دوستان زیادی پیدا خواهد کرد.” و موفقیت اقتصادی دست نیافتنی بود. برتا بنز برای احیای روحیه‌های سرکش شوهرش و متقاعد کردن معاصرانشان در مورد عملی بودن حمل‌ونقل جدید، برتا بنز تصمیم گرفت آزمایش کاملی انجام دهد – البته بدون اینکه از قبل به شوهر متزلزلش بگوید. اول صبح، او و پسرانش به جاده 104 کیلومتری مانهایم به شهر محل تولدش، Pforzheim رفتند که پس از 12 ساعت و 57 دقیقه به سلامت به آنجا رسیدند.

این سفر به عنوان اولین رانندگی طولانی مدت در تاریخ خودرو در نظر گرفته می شود و تا به امروز به عنوان مسیر یادبود برتا بنز یاد می شود. اینکه چقدر تاثیر تبلیغاتی در آن زمان عمده بود هنوز موضوع بحث بین محققان است. با این حال، یک چیز مسلم است: پس از آن، خودروی موتوری ثبت شده بنز سفر آرام اما مطمئن خود را به سمت موفقیت تجاری آغاز کرد. تا سال 1893، 69 وسیله نقلیه عمدتاً در ایالات متحده، انگلستان و به ویژه فرانسه فروخته شد، جایی که به لطف جاده‌های خوب، اولین علاقه‌مندان به خودرو چندان متحیر نشدند. تا پایان قرن، Benz & Cie قبلاً 1709 نمونه از خودروی موتوری خود را تحویل داده بودند. تعداد کارمندان به بیش از 430 نفر رسیده بود که ده برابر افزایش یافته بود.

کارل بنز اولین کارآفرینی بود که یک خودروی کارآمد با موتور احتراقی را به بازار معرفی کرد. و با این حال، در پایان قرن نوزدهم، توسعه خودروهای موتوری خود را در یک چهارراه یافت. تعداد زیادی از مهندسان، قلع و قمع های مبتکر و مخترعان در حال آزمایش با فن آوری های موتور و ساختن اولین ماشین های بخار و ماشین های الکتریکی، در کنار وسایل نقلیه با موتورهای احتراق داخلی بودند. در اوایل سال 1863، مخترع بلژیکی، اتین لنوار، «هیپوموبیل» خود را در 9 کیلومتری پاریس تا جونویل لوپونت و برگشت رانندگی کرده بود. این موتور با موتور گازی خود لنوآر کار می‌کرد و سوخت آن از مشتقات سقز تامین می‌شد – بنابراین اولین وسیله نقلیه با موتور احتراق داخلی را به خود اختصاص داد. برخلاف موتور بخار، سوخت در خارج از موتور سوخته نمی شد و گرمای حاصل به داخل سیلندرها هدایت می شد. انرژی جنبشی در عوض با احتراق مواد منفجره در داخل موتور تولید می شد.

با این حال، هیپوموبیل هرگز از مرحله توسعه فراتر نرفت: بیش از حد سنگین بود و موتور دو زمانه آن قادر به بیش از 100 دور در دقیقه نبود. به این معنی که میانگین سرعت وسیله نقلیه حدود شش کیلومتر در ساعت بود، سرعتی که حتی یک کالسکه آرام نیز تقریباً می تواند با آن برابری کند. از سوی دیگر، خودروی پتنت بنز با موتور چهار زمانه خود قادر به 400 دور در دقیقه و حداکثر سرعت 16 کیلومتر بر ساعت بود. بنز توسعه این موتور را بر اساس کار نیکلاوس آگوست اتو – که خودش از موتور گازی Lenoir به عنوان الگویی برای توسعه بیشتر استفاده کرده بود، قرار داد.

موتور گازی Lenoir که در سال 1959 ثبت اختراع شد، در آن زمان باعث ایجاد حس واقعی شد و به عنوان اولین جایگزین برای موتور بخار بزرگ و سنگین دیده می شد. برخلاف دومی، قبل از اینکه بتواند کار کند، نیازی به گرم کردن آن برای مدت طولانی نداشت. این موتور بی صدا که با گاز از شبکه شهری تامین می شد، برای به حرکت درآوردن تجهیزاتی مانند ماشین های چاپ و ماشین های بافندگی به کار گرفته شد. با این حال، ساخت آن به این معنی بود که به یک سیستم خنک کننده آب بسیار قدرتمند و مهمتر از همه حجم عظیم گاز نیاز داشت. راندمان آن بین سه تا چهار درصد بود که به این معنی بود که می توانست تنها بخش بسیار کمی از انرژی موجود در سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل کند.

فروشنده و متخصص فنی، نیکلاوس آگوست اتو، هم پتانسیل و هم محدودیت های این ماشین را تشخیص داد و به پالایش آن پرداخت. در سال 1861، او ساخت یک موتور لنوار را سفارش داد و ثابت کرد که اگر سوخت آن با اتیل الکل باشد، بهتر عمل می کند. در همان سال او و برادرش ویلهلم یک درخواست ثبت اختراع برای تبخیر کننده الکل ارائه کردند. برای توجیه این درخواست، آنها به استقلال شبکه گاز موتورهای احتراق داخلی اشاره کردند و امکان حمل و نقل خودکششی در جاده های کشور را مطرح کردند. در سال بعد، او شروع به آزمایش با موتور چهار زمانه کرد، اصلی که به طور تئوری توسط مهندس فرانسوی آلفونس بو دو روشاس در همان سال، کاملاً مستقل از اتو توصیف و ثبت شده بود. ایده اتو این بود که مخلوط هوا و گاز را به حداکثر میزان ممکن فشرده کند. این امکان کاهش نسبت گاز و در نتیجه کاهش مصرف را فراهم می کند. با این حال، برای انجام یک واحد کار، پیستون باید دو بار بالا و پایین حرکت کند.

در عمل، کنترل احتراق همچنان باعث ایجاد انواع مشکلات برای اتو می‌شد و آزمایش‌ها با نابودی موتورها به اوج خود می‌رسید. تا سال 1876 دوازده سال طول کشید تا اولین موتور چهار زمانه کاربردی در کارخانه موتور گازی Deutz AG تولید شود. او اصل مکش، تراکم، احتراق و اگزوز را ایجاد کرد که بر اساس آن هر موتور احتراق داخلی در اتومبیل یا موتورسیکلت هنوز کار می کند: در اولین حرکت، پیستون به سمت پایین حرکت می کند و مخلوطی از هوا و سوخت را از طریق یک سوپاپ به داخل سیلندر می مکد. . در مرحله دوم، پیستون به سمت بالا حرکت می کند و در این فرآیند مخلوط را فشرده و گرم می کند. در لحظه حداکثر فشرده سازی، مخلوط توسط جرقه شمع مشتعل می شود. فشار ایجاد شده در اثر انفجار، پیستون را به سرعت در جریان احتراق به سمت پایین هل می دهد. در مرحله چهارم، پیستون دوباره به سرعت به سمت بالا حرکت می کند و گازهای سوخته شده را از طریق یک سوپاپ از سیلندر خارج می کند.

موتور برای اولین بار توسط گوتلیب دایملر و ویلهلم مایباخ که از سال 1872 در استخدام Deutz AG بودند، برای حفاظت انبوه آماده شد. موتور موفقیت بزرگی داشت و فروش بسیار خوبی داشت. اما هنوز برای استفاده از موبایل خیلی سنگین بود. پس از درگیری با اتو، دایملر در اواخر سال 1881 Deutz AG را ترک کرد و یک کارگاه آزمایشی در Cannstadt راه اندازی کرد، جایی که مایباخ به زودی به او پیوست. هدف دایملر توسعه موتورهای احتراق داخلی کوچک و سریع بود که قادر به تامین انرژی خودروها در خشکی و آب بودند. در اوایل سال 1883، او یک درخواست ثبت اختراع برای یک موتور چهار زمانه تک سیلندر بهبود یافته که به طور مشترک با مایباخ توسعه داده بود، ثبت کرد. “موتور گازی با احتراق لوله داغ” آنها می تواند 1 اسب بخار با سرعت 650 دور در دقیقه تولید کند. کوچک بود، نسبتاً سبک بود و با بنزین کار می‌کرد: ایده‌آل برای استفاده در خودرو. در سال 1885، دایملر و مایباخ پیش ساز موتورسیکلت را ساختند که نام آن را «ریت واگن» یا «ماشین سواری» گذاشتند. در اکتبر 1886، آنها یک موتور “ساعت پدربزرگ” را در یک کالسکه نصب کردند – بنابراین اولین اتومبیل با چهار چرخ را ایجاد کردند. در سال 1889، آنها از اولین وسیله نقلیه کاملاً خودکششی خود، موتور چهار سیکل 1.5 اسب بخاری یا “ماشین چرخ فولادی” در نمایشگاه جهانی پاریس رونمایی کردند. یازده سال بعد، آنها خودرویی را برای تاجر اتریشی امیل جلینک ساختند که بدنه آن نشان دهنده انحراف قابل توجهی از اصل کالسکه قبلی بود و موتور 35 اسب بخاری آن ماشین را با حداکثر سرعت نزدیک به 90 کیلومتر در ساعت به حرکت در می آورد. نام این خودرو به نام دختر جیلینک، که به نام مرسدس بود، گرفته شد.

مرسدس جلینک برای او حدود 150000 مارک هزینه داشت. بنابراین، تعجبی نداشت که در آغاز قرن، اتومبیل همچنان یک ولخرجی بود که برای ده هزار نفر از ثروتمندترین افراد در نظر گرفته شده بود. اما با وجود اینکه در ابتدا فقط تعداد کمی از وسایل نقلیه در امتداد جاده ها می چرخیدند، آنها به طور فزاینده ای جنجال برانگیختند و همچنین باعث تصادف شدند. به همین دلیل بود که در 10 مارس 1899، رئیس جمهور فرانسه Émile François Loubet، Journal officiel را برای اعلام اولین کد بزرگراه در جهان و همراه با آن، معرفی گواهینامه رانندگی اجباری انتخاب کرد. رئیس جمهور این تصمیم را با این ادعا توجیه کرد که خودروها به طور فزاینده ای “اسب ها را می ترسانند، به زمین آسیب می زنند یا به سادگی گرد و غبار زیادی بیرون می ریزند”.

در اوایل سال 1906/1907، 36022 وسیله نقلیه در جاده های آلمان در مجموع 145 مورد مرگ و میر درگیر شدند. به نسبت تعداد خودروهای موجود در جاده، خطر قربانی شدن در تصادف نزدیک به شصت برابر بیشتر از سال 2017 بود. دولت باید پاسخ می داد. در سال 1909، قوانینی در قالب “قانون ترافیک وسایل نقلیه موتوری” مقرر کرد که ایمنی در ترافیک جاده های موتوری برای اولین بار در سراسر کشور تحت پوشش قانون قرار گیرد. این مقررات از جمله موارد زیر را مقرر می‌دارد: «وسایل نقلیه باید قابل حمل و نقل باشند و مهم‌تر از همه، به گونه‌ای طراحی، مبله و مجهز باشند تا اطمینان حاصل شود که خطرات آتش‌سوزی و انفجار و هرگونه مزاحمت قابل اجتناب برای افراد و واگن‌ها ناشی از صدا، دود، بخار یا بوهای مضر مستثنی هستند. کارشناسان رسمی شناخته شده اکنون در سراسر آلمان مسئول نظارت بر ایمنی رانندگان و وسایل نقلیه بودند – و در میان آنها کارشناسان DÜV بودند. آنها در ابتدا می‌توانستند این وظیفه را علاوه بر سایر وظایف بازرسی خود انجام دهند، زیرا در مقایسه با دیگ‌های بخار، تعداد ماشین‌ها و رانندگان آنها هنوز به طرز فزاینده‌ای کم بود.

این که این به زودی تغییر خواهد کرد، برای هنری فورد بسیار کم بود. در سال 1913، نجیب زاده آمریکایی خطوط مونتاژ را در کارخانه خود در هایلند پارک، میشیگان نصب کرد و در نتیجه فرآیند تولید مدل T خود را متحول کرد. با کاهش هزینه های تولید، قیمت ها نیز کاهش یافت. “قلع لیزی” قوی و آسان فورد به یکی از پرفروش ترین ها تبدیل شد و تا سال 1927 حدود 15 میلیون بار فروخت. خودروسازان دیگر نیز از اصل فورد آموختند و با تولید دستی خداحافظی کردند. در پاریس، 100 خودروی سیتروئن نوع A از سال 1919 هر روز از خط مونتاژ خارج می شدند. در سال 1924، در روسلشیم، اوپل با تولید تسمه نقاله “Laubfrosch” یا “در آلمان عصر تولید صنعتی را آغاز کرد.” قورباغه درختی”.

با افزایش تعداد خودروها، نیاز به بازرسی نیز افزایش یافت. بنابراین، در اوایل دهه 1920، Norddeutsche DÜV دپارتمان خودروسازی خود را راه اندازی کرد و در سال 1928 توسط DÜV Hannover انجام شد. از آنجایی که انجمن‌های نظارت بر دیگ بخار اکنون آزمایش‌های ایمنی آسانسورها و سیستم‌های الکتریکی را نیز انجام می‌دادند، تصمیم به تغییر نام آن‌ها در سال 1938 گرفته شد. از این پس آنها به عنوان “Technische Überwachungsvereine” (“انجمن‌های نظارت فنی”) یا “TÜV” شناخته می‌شوند. به طور خلاصه

اما در این زمان شرط این بود که خودروها تنها یک بار و در زمان ثبت نام اولیه مورد بازرسی و تایید قرار گیرند. با این وجود، بسیاری از صاحبان ناوگان همچنان می‌خواهند خودروهایشان به طور مرتب توسط کارشناسان خارجی بررسی شود. به هر حال، اگر یک کامیون در جاده خراب شود، تعمیر آن هزینه دارد. رانندگان شخصی در ابتدا علاقه چندانی به بررسی های امنیتی داوطلبانه نداشتند، حتی اگر کنترل های پلیس بارها نشان داد که در اکثر وسایل نقلیه، نه ترمزها و نه چراغ ها به درستی کار نمی کنند.

پس از جنگ، ماشین به آرامی اما مطمئناً به یک وسیله حمل و نقل انبوه شکوفا شد و به نماد سیار شکوفایی رو به رشد در دوره معجزه اقتصادی تبدیل شد. تنها در مونیخ، بین سال‌های 1950 تا 1960، تعداد خودروهای موجود در جاده‌ها سالانه 20 درصد افزایش یافت. فولکس‌واگن بیتل و بعداً اسکوتر کابین مسرشمیت و بی‌ام‌و ایزتا، داشتن چرخ‌های خود را برای کارگران و کارمندان مقرون به صرفه کردند. . زمان آن رسیده بود که ایالت خطر ایمنی ناشی از خودروهای غیرقابل تردد را کنترل کند. از سال 1951، قانون جدید ترافیک بزرگراه آلمان (Straßenverkehrszulassungsordnung) هر دو سال یک بار پس از ثبت نام، بازرسی هر وسیله نقلیه را الزامی می کرد.

مسئول بازرسی های دوره ای انجمن های نظارت فنی و سایر سازمان ها از جمله انجمن بازرسی وسایل نقلیه موتوری آلمان (DEKRA) بودند. برای انجام این کار، مهندسان TÜV در دوره پس از جنگ نه تنها به دانش فنی بلکه به استعداد واقعی برای بداهه‌پردازی نیز نیاز داشتند. این به این دلیل بود که مراکز آزمایش فنی ساخته شده قبل از جنگ هنوز بازسازی نشده بودند یا برای تعداد فزاینده خودروها بسیار کوچک بودند: کارشناسان مجبور شدند از محوطه‌های راه‌آهن و سایت‌های ساختمانی و حتی پارکینگ‌های رستوران‌ها استفاده کنند. مواجه با مست و مزاحم صاحبان وسایل نقلیه. و با این حال، حتی با وجود قانون، به هیچ وجه همه دارندگان وسایل نقلیه به طور منظم خودروهای خود را برای بازرسی دوره ای ارائه نمی دهند. برای تشویق متخلفان به صف، الزام حمل برچسب بازرسی بر روی خودرو در 1 ژانویه 1961 معرفی شد. و برچسب به ثمر نشست: در سال 1965، انجمن Essen TÜV به تنهایی حدود 500000 وسیله نقلیه موتوری را در مجموع 24 دکل آزمایشی بازرسی کرد. .

به لطف بازرسی های خودرو در سراسر کشور، خودروها همیشه ایمن تر شدند – اما همین موضوع به طور خودکار در مورد رانندگان آنها صدق نمی کرد. آمار تلفات هر سال به نسبت تعداد کاربران جاده افزایش می یابد. سال 1970 نقطه اوج غم انگیزی برای این روند بود: بیش از 19000 نفر در جاده ها جان باختند و حدود نیم میلیون نفر مجروح شدند. مقایسه‌های بین‌المللی نشان داد که ترافیک جاده‌ای در آلمان به‌ویژه خطرناک است: جمهوری فدرال تراکم ترافیکی مشابهی با بریتانیا داشت، اما با دوبرابر مرگ و میر. مقصر این امر در بیشتر موارد رانندگانی بودند که یا با سرعت زیاد، بیش از حد بی احتیاطی و یا نه به ندرت تحت تأثیر الکل رانندگی می کردند.

انجمن های نظارت فنی هر چه در توان داشتند برای مقابله با این موضوع در مراحل اولیه انجام دادند. در سال 1955، TÜV Hannover اولین انجمن در نوع خود بود که یک موسسه پزشکی-روانشناسی (MPI) را تأسیس کرد که وظیفه آن تهیه گزارش در مورد مجرمان ترافیکی بود. اینها بیش از هر چیز رانندگانی بودند که در حالت مستی در هنگام رانندگی یک وسیله نقلیه موتوری دستگیر شده بودند. TÜV Hamburg و TÜV Essen به زودی با تأسیس مؤسسات مشابه، همین روند را دنبال کردند. این‌ها نه تنها گزارش‌هایی درباره رانندگان بالقوه خطرناک جمع‌آوری می‌کردند، بلکه به جلوگیری از تخلف آنها کمک می‌کردند: در دهه 1970، رئیس MPI در هانوفر، ورنر وینکلر، یک برنامه آموزشی شناخته‌شده در سطح ملی تحت نام LEER ایجاد کرد. این به صاحبان خودرو کمک کرد تا متوجه شوند که نمی توانند همزمان مشروب بخورند و رانندگی کنند. بسیاری از متخلفان راهنمایی و رانندگی در ابتدا این آموزش و به اصطلاح آزمایش احمق که همراه با آن انجام شد را به عنوان مجازاتی که توسط دولت انجام شد تلقی کردند – اما تنها هدف از این اقدامات در واقع اطمینان از اینکه رانندگان به همان اندازه ایمن به مقصد می رسند بود که برتا بنز انجام داده بود. حدود 130 سال قبل