اختراع موتور بنزینیتکامل نیروی محرکه از بخار تا بنزین
تصور کنید دنیایی را که در آن خبری از خودرو، هواپیما و بسیاری از وسایل نقلیه امروزی نیست. باور کنید یا نه، تا اواخر قرن نوزدهم میلادی، چنین دنیایی واقعیت داشت. حمل و نقل به لطف اختراع موتور بخار (steam engine) در حال پیشرفت بود، اما موتورهای بخار محدودیت های زیادی داشتند. آنها حجیم و سنگین بودند، برای راه اندازی به زمان زیادی نیاز داشتند و با سوخت های آلوده کار می کردند.
اختراع موتور بنزینی انقلابی در صنعت حمل و نقل ایجاد کرد. این موتورها کوچکتر، سبک تر و کارآمدتر از موتورهای بخار بودند و با سوخت های نفتی کار می کردند که در آن زمان به راحتی در دسترس قرار داشتند. اختراع موتور بنزینی جرقه ای برای ظهور انواع وسایل نقلیه موتوری شد و به طور کلی تحول عظیمی در حوزه حمل و نقل ایجاد کرد.
تاریخچه اختراع موتور بنزینی
در حالی که در زمان های قدیم تلاش هایی برای ابداع موتورهای حرارتی انجام می شد، موتور بخار قرن ۱۸ اولین نوع موفق بود. موتور احتراق داخلی، که در قرن ۱۹ ساخته شد به عنوان یک پیشرفت در مقایسه با موتور بخار برای بسیاری از کاربردها محسوب می شد البته ساخت آن را نمی‌توان به هیچ مخترعی نسبت داد.
سیستم پیستون و سیلندر برای موتور بخار پایه بود، که این قطعه را به وضعیت بازدهی بالایی می رساند. با این حال، موتور بخار راندمان حرارتی پایین، وزن و حجم زیاد همچنین عملکرد محدودی داشت که همه آنها در درجه اول به دلیل ضرورت سوزاندن سوخت در کوره ای جدا از موتور قابل ردیابی بودند. همین موضوع آشکار کرد که یک واحد قدرت مستقل نیاز است.
در اوایل قرن هفدهم، چندین آزمایشگر برای اولین بار سعی کردند از محصولات گازی داغ برای کارکرد پمپ ها استفاده کنند. در سال ۱۸۲۰ موتوری در انگلستان ساخته شد که در آن مخلوط هیدروژن و هوا در یک محفظه منفجر می شد. سپس محفظه خنک می شد تا خلاء بر روی پیستون ایجاد شود. فروش چنین موتورهای گازی در سال ۱۸۲۳ آغاز شد، اما آنها سنگین و خام بودند، اما حاوی بسیاری از عناصر ضروری دستگاه های بعدی بودند که ساختار موفقی تری داشتند.
در سال ۱۸۲۴ مهندس فرانسوی سعدی کارنو کتاب کلاسیک خود را با عنوان "تأملاتی در مورد نیروی محرکه گرما" منتشر کرد که نظریه اساسی احتراق داخلی را تشریح می کرد. در طول چند دهه بعد، مخترعان و مهندسان موتورهایی ساختند که از فشار حاصل از احتراق سوخت استفاده می کردند نه خلاء و موتورهایی که در آنها سوخت قبل از سوختن فشرده می شد. با این حال، هیچ یک از آنها موفق به توسعه یک سیستم عملیاتی نشدند.
سرانجام، در سال ۱۸۶۰، اتین لنوار فرانسوی موتوری را به بازار عرضه کرد که با گاز روشن می شد و عملکرد قابل قبولی را ارائه می کرد. موتور لنوار اساساً یک موتور بخار دو اثر تبدیل شده با سوپاپ های کشویی برای ورود گاز و هوا و برای تخلیه محصولات اگزوز بود.
اگرچه موتور لنوار قدرت کمی تولید می‌کرد و تنها حدود ۴ درصد از انرژی موجود در سوخت را مصرف می‌کرد، صدها دستگاه از این دستگاه در طول پنج سال در فرانسه و بریتانیا مورد استفاده قرار گرفتند. آنها برای تغذیه پمپ های آب و ماشین های چاپ و برای انجام برخی وظایف دیگر که تنها به توان خروجی محدودی نیاز داشتند استفاده می شدند.
با انتشار شرح چرخه عملکرد ایده آل یک موتور احتراق داخلی در سال ۱۸۶۲، یک پیشرفت نظری بزرگ رخ داد. سرانجام، در سال ۱۸۷۶، مهندس آلمانی نیکولاس آ. اتو یک واحد احتراق داخلی بر اساس اصل Beau de Rochas ساخت.
موتور چهار زمانه اتو یک موفقیت اساسی بود. با وجود وزن زیاد و قیمت بالا، نزدیک به ۵۰۰۰۰ موتور با ظرفیت ترکیبی حدود ۲۰۰۰۰۰ اسب بخار در ۱۷ سال فروخته شد و به دنبال آن توسعه سریع طیف گسترده ای از موتورهای مشابه ایجاد شد. تولید موتور اتو در ایالات متحده در سال ۱۸۷۸ و پس از اعطای حق امتیاز ایالات متحده به اتو در سال ۱۸۷۷ آغاز شد.
اختراع و تاریخچه تولید موتور بنزینیپیشگامان اختراع موتور بنزینی
داستان اختراع موتور بنزینی داستانی پر پیچ و خم است و نمی توان آن را به یک شخص خاص نسبت داد. در طول قرن نوزدهم، مخترعان بسیاری در سراسر جهان بر روی توسعه موتورهای احتراق داخلی کار می کردند. برخی از برجسته ترین پیشگامان این عرصه عبارتند از:
• نیکلاس اتو (Nicolaus Otto):
مهندس آلمانی که در سال ۱۸۷۶ موفق به ساخت موتور چهارزمانه (four-stroke engine) شد. این نوع موتور بنیان اکثر موتورهای بنزینی امروزی را تشکیل می دهد.
• گوتلیب دایملر (Gottlieb Daimler) و ویلهلم مایباخ (Wilhelm Maybach):
این دو مهندس آلمانی در سال ۱۸۸۵ اولین موتورسیکلت مجهز به موتور بنزینی را ساختند. اختراع آنها بستر را برای توسعه صنعت خودرو فراهم کرد.
• کارل بنز (Karl Benz):
مهندس آلمانی دیگری است که در سال ۱۸۸۶ اتومبیل سه چرخه مجهز به موتور بنزینی را به ثبت رساند. این اختراع را می توان به عنوان نخستین خودرو در نظر گرفت.
اینها تنها چند نمونه از مخترعانی هستند که در اختراع موتور بنزینی نقش داشتند. تلاش های بی وقفه این پیشگامان زمینه ساز تحول عظیمی در صنعت حمل و نقل شد.
اختراع کننده های موتور بنزینیعملکرد موتور بنزینی
موتورهای بنزینی بر اساس اصل احتراق داخلی کار می کنند. به عبارت دیگر، سوخت (بنزین) مستقیماً در داخل سیلندر موتور با هوا مخلوط شده و سپس مشتعل می شود. این احتراق باعث ایجاد گرما و فشار می شود که پiston را به سمت پایین حرکت می دهد. حرکت پیستون نیرو را از طریق میل لنگ (crankshaft) به چرخ ها منتقل می کند و باعث حرکت وسیله نقلیه می شود.
اجزای اصلی موتور بنزینی:
سیلندر (cylinder): محفظه ای است که در آن احتراق صورت می گیرد.
پیستون (piston): جزء متحرکی است که در داخل سیلندر حرکت می کند.
شمع جرقه (spark plug): جرقه ای برای مشتعل کردن مخلوط سوخت و هوا ایجاد می کند.
سوپاپ هوا (air valve): ورود هوا به داخل سیلندر را کنترل می کند.
سوپاپ دود (exhaust valve): خروج گازهای حاصل از احتراق را کنترل می کند.
میل لنگ (crankshaft): حرکت خطی پیستون را به حرکت چرخشی تبدیل می کند.
تاثیرات اختراع موتور بنزینی
اختراع موتور بنزینی تاثیرات عمیقی بر زندگی بشر گذاشت. این اختراع انقلابی در حوزه حمل و نقل ایجاد کرد و به ظهور انواع وسایل نقلیه موتوری منجر شد. امروزه به سختی می توان دنیایی را تصور کرد که در آن خبری از خودرو، هواپیما، کشتی و سایر وسایل نقلیه مجهز به موتور بنزینی نباشد. اختراع موتور بنزینی علاوه بر تغییر نحوه حمل و نقل مردم، تاثیرات دیگر نیز بر جامعه گذاشت. این اختراع به ایجاد شغل های جدید، توسعه صنایع مختلف و به طور کلی به رشد اقتصادی کمک کرد.
اختراع موتور بنزینی همچنین بر فرهنگ و سبک زندگی مردم تاثیر گذاشت. خودروها به مردم امکان می دادند تا به راحتی و سریعتر سفر کنند و این موضوع به رشد گردشگری و توسعه شهرها کمک کرد. علاوه بر این، موتورهای بنزینی در زمینه های مختلف دیگر مانند کشاورزی، صنعت و ساختمان نیز مورد استفاده قرار گرفتند.
تاریخچه اختراع موتور بنزینیچالش ها و پیامدهای زیست محیطی
اختراع موتور بنزینی در کنار مزایای زیادی که به همراه داشت، چالش ها و پیامدهای زیست محیطی نیز به دنبال داشت. موتورهای بنزینی گازهای گلخانه ای و آلوده کننده هوا تولید می کنند که می تواند باعث گرمایش جهانی، اسید باران و مشکلات تنفسی شود. علاوه بر این، استخراج و پالایش نفت برای تولید بنزین نیز پیامدهای زیست محیطی منفی به همراه دارد.
در سال های اخیر، تلاش های زیادی برای کاهش اثرات زیست محیطی موتورهای بنزینی انجام شده است. استفاده از تکنولوژی های جدید، تولید خودروهای کم مصرف و ترویج استفاده از حمل و نقل عمومی از جمله این تلاش ها است. با این حال، هنوز راه بلندی تا رسیدن به یک جامعه پایدار از نظر زیست محیطی در پیش است.
درباره اختراع موتور بنزینیسخن پایانی درباره اختراع موتور بنزینی
اختراع موتور بنزینی یکی از مهم ترین اختراعات در تاریخ بشریت است. این اختراع انقلابی در حوزه حمل و نقل ایجاد کرد و تاثیرات عمیقی بر زندگی مردم در سراسر جهان گذاشت. با این حال، اختراع موتور بنزینی چالش ها و پیامدهای زیست محیطی نیز به دنبال داشت. امروزه باید تلاش کنیم تا از این اختراع به طور مسئولانه استفاده کنیم و اثرات منفی آن را بر محیط زیست به حداقل برسانیم.
گردآوری: بخش علمی سرپوش
- 11
- 2
