تاریخچه خودروها: از موتور احتراق داخلی تا اختراعات انقلابی خودروهای مدرن

تاریخچه خودروها پیچیده تر از آن است که تصور می کنید و زمان سنجی آن به اواخر قرن ۱۷ میلادی برمی گردد، زمانی که یک فیزیک دان هلندی اولین موتور احتراق داخلی را طراحی کرد. حدود ۱۰۰ سال بعد بود که اولین وسایل نقلیه جاده ای خودکفا با استفاده از موتور بخار به بازار آمدند. نیکولاس ژوزف کونه فرانسه، آن چیزی را ساخت که گفته می شود اولین خودروی تاریخ است که در سال ۱۷۶۹ ساخته شده است. درحالی که اختراع او به عنوان اولین خودرو از سوی باشگاه خودروی سلطنتی بریتانیا و باشگاه خودروی فرانسه به رسمیت شناخته شده است، بسیاری از کتاب های تاریخ می گویند که خودرو توسط گوتلیب دایملر یا کارل بنز اختراع شده است. این به این دلیل است که دایملر و بنز خودروهای بسیار موفق و عملی فاقد سوخت بنزینی اختراع کردند که آغازگر عصر خودروهای مدرن بودند. آن ها خودروهایی ساختند که شبیه و مانند خودروهایی که امروز از آن ها استفاده می کنیم، عمل می کردند.

از رویاهای یک هلندی تا خط تولید هنری فورد، این تاریخچه خودروهاست.

موتور احتراق داخلی: قلب خودرو

موتور احتراق داخلی موتوری است که از احتراق انفجاری سوخت برای حرکت یک پیستون درون سیلندر استفاده می کند؛ حرکت پیستون یک میل لنگ را می چرخاند که سپس چرخ های خودرو را از طریق زنجیر یا شفت حرکتی می چرخاند. انواع مختلف سوختی که معمولاً برای موتورهای احتراق خودرو استفاده می شود، شامل بنزین (یا پترول)، دیزل و نفت سفید است.

یک نمای کلی از تاریخچه موتور احتراق داخلی شامل نکات برجسته زیر است:

• ۱۶۸۰ - فیزیک دان هلندی، کریستیان هایگنس، یک موتور احتراق داخلی طراحی کرد (اما هرگز آن را نساخت) که قرار بود با باروت سوخت رسانی شود.
• ۱۸۰۷ - فرانسوا آیزاک دو ریواز از سوئیس یک موتور احتراق داخلی اختراع کرد که از ترکیب هیدروژن و اکسیژن به عنوان سوخت استفاده می کرد. ریواز یک خودرو برای موتور خود طراحی کرد - اولین خودروی با موتور احتراق داخلی. اما طراحی او بسیار ناموفق بود.
• ۱۸۲۴ - مهندس انگلیسی ساموئل براون یک موتور بخار قدیمی نیوکامن را تطبیق داد تا گاز سوزانده و از آن برای حرکت کوتاه یک وسیله نقلیه در شوتزرز هیل لندن استفاده کند.
• ۱۸۵۸ - مهندس بلژیکی، ژان ژوزف اتیان لنوار یک موتور احتراق داخلی دو عمله با جرقه الکتریکی که با گاز زغال سنگ سوخت رسانی می شد، اختراع و در سال ۱۸۶۰ ثبت کرد. در سال ۱۸۶۳، لنوار یک موتور بهبود یافته (با استفاده از نفت و یک کاربراتور ابتدایی) را به یک کالسکه سه چرخ متصل کرد که موفق به گذراندن یک سفر تاریخی ۵۰ مایلی شد.
• ۱۸۶۲ - آلفونس بویو دو روشاس، یک مهندس عمران فرانسوی، یک موتور چهار زمانه ثبت کرد اما آن را نساخت (ثبت اختراع فرانسوی شماره ۵۲۵۹۳، ۱۶ ژانویه ۱۸۶۲).
• ۱۸۶۴ - مهندس اتریشی سیگفریید مارکوس یک موتور یک سیلندری با کاربراتور ابتدایی ساخت و موتور خود را به یک کالسکه متصل کرد برای یک سفر ۵۰۰ پایی پر از چالش. چند سال بعد، مارکوس یک وسیله نقلیه طراحی کرد که به طور موقت با سرعت ۱۰ مایل در ساعت حرکت کرد که برخی تاریخ نگاران آن را پیشرو خودروی مدرن می دانند، زیرا این وسیله به عنوان اولین خودرو با سوخت بنزینی شناخته شده است (با این حال، یادداشت های متناقض را بخوانید).
• ۱۸۷۳ - جورج برایتون، یک مهندس آمریکایی، یک موتور دو زمانه نفتی ناموفق توسعه داد (این موتور از دو سیلندر پمپاژ خارجی استفاده می کرد). با این حال، این موتور به عنوان اولین موتور نفتی ایمن و عملی شناخته شد.
• ۱۸۶۶ - مهندسان آلمانی، اوژن لنگن و نیکولاس آگوست اوتو طراحی های لنوار و روشاس را بهبود داده و یک موتور گاز کارآمدتر اختراع کردند.
• ۱۸۷۶ - نیکولاس آگوست اوتو یک موتور چهار زمانه موفق اختراع کرده و سپس ثبت اختراع کرد که به نام "چرخه اوتو" شناخته می شود.
• ۱۸۷۶ - اولین موتور دو زمانه موفق توسط سر داگالد کلارک اختراع شد.
• ۱۸۸۳ - مهندس فرانسوی ادوارد دلامار-دابوتویل یک موتور چهار زمانه یک سیلندری ساخت که با گاز اجاق کار می کرد. هنوز مشخص نیست که آیا او واقعاً یک خودرو ساخت یا خیر، اما طراحی های دلامار-دابوتویل برای آن زمان بسیار پیشرفته بودند — در برخی موارد، حتی از دایملر و بنز جلوتر بودند، حداقل بر روی کاغذ.
• ۱۸۸۵ - گوتلیب دایملر آنچه که غالباً به عنوان prototype موتور گاز مدرن شناخته می شود را اختراع کرد — با یک سیلندر عمودی و با بنزین تزریق شده از طریق کاربراتور (در سال ۱۸۸۷ ثبت اختراع شد). دایملر ابتدا یک وسیله نقلیه دو چرخ به نام "رایتوگن" (کالسکه سوار شدن) با این موتور ساخت و یک سال بعد اولین وسیله نقلیه موتوری چهار چرخ جهان را ساخت.
• ۱۸۸۶ - در ۲۹ ژانویه، کارل بنز اولین ثبت اختراع (شماره DRP 37435) را برای یک خودروی سوخت گیر گاز دریافت کرد.
• ۱۸۸۹ - دایملر یک موتور چهار زمانه بهبود یافته با سوپاپ های به شکل قارچ و دو سیلندر V-شیب ساخته است.
• ۱۸۹۰ - ویلهلم مایباخ اولین موتور چهار سیلندری، چهار زمانه را ساخت.

طراحی موتور و طراحی خودرو فعالیت هایی مرتبط و جدایی ناپذیر بودند، تقریباً تمام طراحان موتور ذکر شده در بالا همچنین خودروهایی طراحی کردند و برخی از آن ها به تولیدکنندگان عمده خودرو تبدیل شدند. همه این مخترعان و دیگر مخترعان تغییرات قابل توجهی در تکامل وسایل نقلیه احتراق داخلی ایجاد کردند.

اهمیت نیکولاس اوتو

یکی از مهمترین نقاط عطف در طراحی موتور و تاریخ خودروها از نیکولاس آگوست اوتو می آید که در سال ۱۸۷۶ یک موتور گاز موثر اختراع کرد. اوتو اولین موتور احتراق داخلی چهار زمانه عملی به نام "موتور چرخه اوتو" را ساخت و به محض اینکه موتور خود را تکمیل کرد، آن را در یک موتورسیکلت نصب کرد. مشارکت های او بسیار تاریخی بود، زیرا موتور چهار زمانه او برای تمام خودروهای سوخت مایع که از آن زمان به بعد ساخته شد، به طور جهانی مورد پذیرش قرار گرفت.

کارل بنز

در سال ۱۸۸۵، مهندس مکانیک آلمانی کارل بنز اولین خودروی عملی دنیا را که با یک موتور احتراق داخلی کار می کرد، طراحی و ساخت. در ۲۹ ژانویه ۱۸۸۶، بنز اولین ثبت اختراع (شماره DRP 37435) را برای یک خودروی سوخت گیر گاز دریافت کرد. این خودرو سه چرخ بود؛ بنز اولین خودروی چهارچرخ خود را در سال ۱۸۹۱ ساخت. شرکت بنز و شرکاء، شرکتی که توسط این مخترع تأسیس شد، تا سال ۱۹۰۰ به بزرگ ترین تولیدکننده خودرو در جهان تبدیل شد. بنز اولین مخترع بود که یک موتور احتراق داخلی را با یک شاسی همگام سازی کرد و هر دو را به طور همزمان طراحی کرد.

گوتلیب دایملر

در سال ۱۸۸۵، گوتلیب دایملر (به همراه همکار طراحی اش ویلهلم مایباخ) موتور احتراق داخلی اوتو را یک گام جلوتر برده و آنچه که معمولاً به عنوان prototype موتور گاز مدرن شناخته می شود را ثبت اختراع کرد. ارتباط دایملر با اوتو مستقیم بود؛ دایملر به عنوان مدیر فنی کارخانه گاز دیوتس کار کرده بود که نیکولاس اوتو در سال ۱۸۷۲ شریک آن بود. در مورد اینکه چه کسی اولین موتور سیکلت را ساخته، اوتو یا دایملر، برخی جنجال ها وجود دارد.

موتور دایملر-مایباخ در سال ۱۸۸۵ کوچک، سبک، سریع، با کاربراتور تزریق بنزین و سیلندر عمودی بود. اندازه، سرعت و کارایی این موتور انقلابی در طراحی خودرو ایجاد کرد. در تاریخ ۸ مارس ۱۸۸۶، دایملر یک کالسکه را گرفته و آن را برای نگهداری موتور خود تطبیق داد، بدین ترتیب اولین خودروی چهار چرخ جهان را طراحی کرد. دایملر به عنوان اولین مخترع شناخته می شود که یک موتور احتراق داخلی عملی را اختراع کرد.

در سال ۱۸۸۹، دایملر یک موتور دو سیلندری با شیب V و چهار زمانه با سوپاپ های قارچ مانند اختراع کرد. همانند موتور اوتو در سال ۱۸۷۶، موتور جدید دایملر مبنای تمام موتورهای خودرو در آینده شد. همچنین در سال ۱۸۸۹، دایملر و مایباخ اولین خودروی خود را از پایه ساختند، آن ها دیگر یک وسیله نقلیه دیگر را هماهنگ نکردند، همان طور که در گذشته انجام می شد. خودروی جدید دایملر دارای یک گیربکس چهار سرعته بود و به سرعت های ۱۰ مایل در ساعت دست پیدا کرد.

دایملر در سال ۱۸۹۰ شرکت دایملر موتور ان جی را برای تولید طرح های خود تاسیس کرد. یازده سال بعد، ویلهلم مایباخ خودروی مرسدس را طراحی کرد.

اگر سیگفریید مارکوس در سال ۱۸۷۵ خودروی دوم خود را ساخته باشد و ادعایش صحیح باشد، آن خودرو باید اولین وسیله نقلیه با موتور چهارزمانه و نخستین وسیله ای باشد که از بنزین به عنوان سوخت استفاده می کند، اولین وسیله ای که دارای کاربراتور برای موتور بنزینی است و اولین وسیله ای که دارای جرقه مغناطیسی است. با این حال، تنها شواهد موجود نشان می دهد که این وسیله در حدود سال های ۱۸۸۸/۸۹ ساخته شده است — که برای اولین بودن دیر شده است.

در اوایل قرن بیستم، خودروهای بنزینی شروع به فروش بیشتر از سایر انواع وسایل نقلیه موتوری کردند. بازار برای خودروهای اقتصادی در حال رشد بود و نیاز به تولید صنعتی احساس می شد.

اولین تولیدکنندگان خودرو در جهان فرانسوی بودند: پنهارد و لوواسر (۱۸۸۹) و پژو (۱۸۹۱). وقتی از تولیدکننده خودرو صحبت می کنیم، به سازندگان کل وسایل نقلیه موتوری برای فروش اشاره داریم و نه صرفاً مخترعان موتورها که با طراحی خودروها آزمایش می کردند؛ دایملر و بنز در ابتدا به عنوان گروه دوم شروع کردند قبل از اینکه به تولیدکنندگان کامل خودرو تبدیل شوند و پول اولیه خود را از طریق اعطای مجوزهای اختراعات و فروش موتورهای خود به تولیدکنندگان خودرو کسب کردند.

رنه پنهارد و امیل لوواسر

رنه پنهارد و امیل لوواسر در یک تجارت ماشین آلات چوب کاری شریک بودند که تصمیم به تبدیل شدن به تولیدکنندگان خودرو گرفتند. آن ها در سال ۱۸۹۰ اولین خودروی خود را با استفاده از موتور دایملر ساختند. ادوارد سزارزین، که حقوق مجوز پتنت دایملر برای فرانسه را داشت، این تیم را مأمور به کار کرد. (اعطای مجوز یک اختراع به معنای پرداخت هزینه و سپس داشتن حق ساخت و استفاده از اختراعی برای کسب سود است؛ در این مورد، سزارزین حق ساخت و فروش موتورهای دایملر در فرانسه را داشت.) این شرکاء نه تنها خودروها را تولید کردند، بلکه به بهبود طراحی بدنه خودروسازها نیز کمک کردند.

پنهارد-لوواسر وسایل نقلیه ای با کلاچ پدالی، یک انتقال زنجیره ای که به یک جعبه دنده تغییر سرعت منتهی می شد و یک رادیاتور جلو ساختند. لوواسر اولین طراح بود که موتور را به جلو خودرو منتقل کرد و از طراحی محور عقب استفاده کرد. این طراحی به نام سیستم پنهارد شناخته می شد و به سرعت به استاندارد همه خودروها تبدیل شد زیرا تعادل بهتری را ارائه می دهد و فرمان دهی را بهبود می بخشد. پنهارد و لوواسر همچنین به اختراع انتقال مدرن—که در خودرو پنهارد ۱۸۹۵ آن ها قرار گرفته بود، اعتبار دارد.

پنهارد و لوواسر همچنین حقوق اعطای مجوز موتورها را با آرمان پژو مشترک داشتند. یک خودرو پژو به اولین مسابقه خودرو که در فرانسه برگزار شد، پیروز شد که باعث جلب توجه پژو و افزایش فروش خودروها شد. به طرز بغض آوری، مسابقه "پاریس به مارسی" در سال ۱۸۹۷ به یک تصادف مرگبار منجر شد که بر اثر آن امیل لوواسر کشته شد.

در اوایل، تولیدکنندگان فرانسوی استانداردسازی مدل های خودرو را انجام نمی دادند؛ هر خودرو با دیگری متفاوت بود. اولین خودروی استاندارد شده، بنز ویلو در سال ۱۸۹۴ بود. در سال ۱۸۹۵، یکصد و سی و چهار ویلو یکسان ساخته شد.

چارلز و فرانک دوریا

اولین تولیدکنندگان تجاری خودروهای بنزینی در آمریکا، چارلز و فرانک دوریا بودند. این برادران سازندگان دوچرخه بودند که به موتورهای بنزینی و خودروها علاقه مند شدند و اولین وسیله نقلیه موتوری خود را در سال ۱۸۹۳ در اسپریگفیلد، ماساچوست ساختند. تا سال ۱۸۹۶، شرکت دوریا موتور واگن سیزده مدل از دوریا، یک لیموزین گران قیمت، را به فروش رساند که تا دهه ۱۹۲۰ در تولید باقی ماند.

رانسوم الی اولدس

اولین خودرویی که به صورت انبوه در ایالات متحده تولید شد، خودروی "کرد دَش اولدسموبیل" در سال ۱۹۰۱ بود که توسط سازنده خودروی آمریکایی رانسوم الی اولدس (۱۸۶۴-۱۹۵۰) ساخته شد. اولدس مفهوم اصلی خط تولید را اختراع کرد و صنعت خودروسازی منطقه دیترویت را آغاز نمود. او در سال ۱۸۸۵ به همراه پدرش، پلینی فیسک اولدس، در لنسینگ، میشیگان، کار ساخت موتورهای بخار و بنزینی را آغاز کرد. اولدس اولین خودروی بخارPowered خود را در سال ۱۸۸۷ طراحی کرد. در سال ۱۸۹۹، با تجربه ای رو به رشد در زمینه موتورهای بنزینی، اولدس به دیترویت نقل مکان کرد تا "اولدس موتور ورکس" را تأسیس کرده و خودروهای ارزان قیمت تولید کند. او در سال ۱۹۰۱ تعداد ۴۲۵ خودرو "کرد دَش اولدس" تولید کرد و از ۱۹۰۱ تا ۱۹۰۴، پیشروترین تولیدکننده خودرو در آمریکا بود.

هنری فورد

سازنده خودروی آمریکایی، هنری فورد (۱۸۶۳-۱۹۴۷)، خط تولیدی بهبود یافته را اختراع کرد و اولین خط تولید مبتنی بر نوار نقاله را در کارخانه خود در هایلند پارک، میشیگان، در حدود سال های ۱۹۱۳-۱۴ راه اندازی کرد. خط تولید با کاهش زمان مونتاژ، هزینه های تولید خودرو را کاهش داد. خودروی مشهور "مدل تی" فورد در نود و سه دقیقه مونتاژ می شد. فورد اولین خودروی خود به نام "کادری سیکل" را در ژوئن ۱۸۹۶ ساخت. اما موفقیت پس از تأسیس شرکت فورد موتور در سال ۱۹۰۳ به دست آمد. این سومین شرکت تولید خودرو بود که به منظور تولید خودروهایی که او طراحی کرده بود، تأسیس شد. او مدل تی را در سال ۱۹۰۸ معرفی کرد و این خودرو موفقیت آمیز بود. پس از نصب خطوط تولید متحرک در کارخانه اش در سال ۱۹۱۳، فورد تبدیل به بزرگترین تولیدکننده خودرو جهان شد. تا سال ۱۹۲۷، ۱۵ میلیون دستگاه مدل تی تولید شده بود.

یکی دیگر از پیروزی های هنری فورد، یک جنگ پتنتی با جورج بی. سلدن بود. سلدن، که هرگز خودرویی نساخته بود، پتنتی بر روی "موتور جاده ای" داشت و به همین دلیل حق امتیازهایی از تمام تولیدکنندگان خودروی آمریکایی دریافت می کرد. فورد پتنت سلدن را کنار زد و بازار خودروی آمریکا را برای ساخت خودروهای ارزان قیمت باز کرد.