היסטוריה של מנוע הבעירה הפנימית

מי המציא את מנוע הבעירה הפנימית?

ההיסטוריה של מנוע הבעירה הפנימית החלה בשנת 1864 כאשר המהנדס הגרמני ניקולאוס אוגוסט אוטו בנה את הדוגמה הגסה הראשונה. הוא יצר מכונה ששרפה דלק בתוך הצילינדרים של המנוע, והניעה בוכנות וגל ארכובה כדי לייצר תנועה סיבובית למכונה. מאוחר יותר הוא שיפר את עיצובו ובנה גרסה מתקדמת יותר, שהפכה לאב-טיפוס לכל מנועי הבעירה העתידיים. העיצוב של אוטו סימן את תחילתו של הרכב המודרני. ככל שמנועי רכב גדלו, נעשה קשה יותר לשרוף את כל הדלק שנכנס לצילינדרים. כמויות גדולות של דלק לא נשרף הותירו משקעי פחמן שסתמו שסתומים וחלקים אחרים של המנוע. המהנדס הצרפתי Étienne Lenoir פתר בעיה זו בשנת 1859 עם המנוע הראשון שתודלק על ידי בנזן (נקרא גם נפט). בנזן נשרף לאט יותר מאשר דלקים אחרים ואינו פוגע במנועים במהירות כמותם. בנזן הפך לדלק המנוע הסטנדרטי מכיוון שניתן לייצר אותו בקלות מנפט גולמי. לרוע המזל, בנזן גורם גם לנזק נוירולוגי חמור בבני אדם. בתחילת המאה ה-20, מדענים גילו שניתן לשרוף צורות טהורות של נפט בבטחה במנועי בעירה פנימית. נפט הוא תערובת מורכבת של פחמימנים: תרכובות המכילות מימן ופחמן.

הימים הראשונים של מנוע הבעירה הפנימית

במהלך ימיו הראשונים של מנוע הבעירה הפנימית, אנשים רבים האמינו שהוא לעולם לא יוכל להפוך להצלחה מסחרית. הם טענו שזה כבד ומגושם מדי לשימוש במכונות קטנות יותר. עם זאת, הם לא יכלו לטעות יותר. כמה שנים לאחר גילויו של אוטו, מהנדס צרפתי, אלפונס בו דה רוכאס, בנה מנוע נייח גדול. הוא הניע מפעל ענק, אבל מנוע הבעירה הפנימית מצא את מקומו בתעשייה. בינתיים, ממציאים אחרים בנו מנועים להנעת סירות, משאיות ומכוניות. בשנת 1891, האחים צ'ארלס ופרנק דורייה בנו ונהגו במכונית המונעת בגז הראשונה בארצות הברית. זמן קצר לאחר מכן הם הסיעו אותו מניו יורק לרוקוואי ביץ', ניו יורק.

עליית הרכב

בשנת 1893 נערך מירוץ המכוניות הראשון בצרפת. זו הייתה פריז-בורדו-פריז וזכתה על ידי מהנדס בלגי בשם לואיס בירמן במכונית שלו בעלת 3 כוחות סוס, מונעת מנוע חשמלי, עם צילינדר אחד. עד סוף המאה ה-19, מנוע הבעירה הפנימית היה בשימוש בתעשיות רבות ושונות. בעיקר בתחום התחבורה. כל סוגי הרכבים עוצבו מחדש כדי להתאים את מנוע הבעירה הפנימית החדש. אמנם, הבעיה העיקרית של מנוע הבעירה הפנימית באותה תקופה הייתה משקלו, מה שהפך אותו לבלתי מעשי לשימוש ברכבים קטנים יותר. כלי הרכב הראשונים עם מנועי בנזין שקלו יותר מ-2 טון והיו כבדים מכדי לשמש במכוניות. המכוניות הראשונות היו בעצם קרונות קלים, חד-מושבים עם מנועי בעירה פנימית קטנים. עם זאת, הם לא היו מוצלחים במיוחד. הם היו יקרים לתפעול, היו בעיות עם המכונאות של הרכבים והיה קשה לתמרון. אולם עם הזמן, המכונית הפכה ליעילה ואמינה יותר.

המצאות חשובות אחרות שהובילו למנוע הבעירה הפנימית

- גילוי הנפט ויכולתו להישרף בבטחה במנוע. נמצא כי נפט הוא תערובת מורכבת של פחמימנים שיכולה לשמש כדלק למנועי בעירה פנימית. המצאת המצת על ידי המהנדסים פרדריק ג'ון סקוויר ואדוארד ג'וליוס ברגר בשנות ה-90. המצת מאפשר להצית את הדלק במנוע בעזרת ניצוץ. המצאת הקרבורטור הייתה על ידי הממציא האמריקאי סמואל מורי בשנת 1876. הקרבורטור הוא מכשיר המשמש לערבב אוויר ודלק לפני שהם נכנסים לתא הבעירה. מדענים שיפרו מאז את העיצוב הזה על ידי הוספת מזרקי דלק. המצאת תיבת ההילוכים הייתה על ידי המהנדס הניו יורקי צ'ארלס אדוארד ג'נינגס בשנת 1898. תיבת ההילוכים היא קבוצה של גלגלי שיניים המעבירים כוח מגל הארכובה לגלגלים של מכונית. זה איפשר למכוניות לנסוע במהירויות גבוהות יותר ועם יותר כוח. המצאת המתנע החשמלי על ידי המהנדסים צ'ארלס סוויין ולותר ניקולס בשנת 1902. המתנע החשמלי משמש להתנעת מנועי בעירה פנימית גדולים מכדי להפעיל אותם ידנית.

התקדמות במנוע הבעירה הפנימית מאז 1949

מנוע הבעירה הפנימית עבר שינויים רבים מאז הומצא לראשונה במאה ה-19. אמנם, הרעיון הבסיסי של שריפת דלק כדי לייצר חשמל נשאר זהה. חלק מההתקדמות הבולטת שחלו במנוע הבעירה הפנימית מאז 1949 כוללות את הדברים הבאים: הצגת מגדש הטורבו. מגדש הטורבו שימש לראשונה במנועי מטוסים במהלך מלחמת העולם השנייה ומאז הוחל על מנועי רכב. מגדש הטורבו מגביר את הספק המנוע על ידי הגדלת כמות האוויר הנכנסת לכל צילינדר. המצאת המנוע הסיבובי וואנקל על ידי המהנדס הגרמני פליקס וואנקל. המנוע הסיבובי של וואנקל הוא סוג של מנוע בעירה פנימית שמתפקד בצורה שונה ממנוע הבוכנה האופייני. הצגת הזרקת דלק אלקטרונית. הזרקת דלק אלקטרונית הופעלה לראשונה על מכוניות בשנות ה-70. זה מאפשר למנוע לשרוף דלק בצורה יעילה יותר ועם פחות פליטות.

סיכום

ההיסטוריה של מנוע הבעירה הפנימית חושפת סיפור מרתק של ממציאים ומהנדסים שגילו תגליות מדהימות, שהובילו ליצירת המכונה הזו. מנוע הבעירה הפנימית עבר שינויים רבים ב-150 השנים מאז הומצא לראשונה. אמנם, הרעיון הבסיסי מאחורי המנוע נשאר זהה. מנוע הבעירה הפנימית הוא אחת ההמצאות החשובות ביותר ב-200 השנים האחרונות. בלעדיו, העולם שלנו היה נראה אחרת לגמרי. לא יהיו כלי רכב או משאיות, לא יהיו רכבות, ספינות או מטוסים. לא יהיו גם מנועי סילון, מסורי שרשרת, מכסחות דשא, מנופי שרשרת, מערבלי מלט, רוטוטילרים, קצירי ענבים, מפוחי שלג או מסורי שרשרת. במילים אחרות, החיים, כפי שאנו מכירים אותם היום, לא היו קיימים.