شمع خودرو

اختراع شمع خودرو

US 802291
گوتلوب هونولد

بی‌شک یکی از بزرگ‌ترین اختراعات بشر، اتومبیل است. این اختراع مهم تاریخی، با تغییر قواعد مرسوم جابجایی و حمل بار (معمولاً توسط چهارپایان)، سبک زندگی جوامع را به کلی تغییر داد. اگرچه ایده‌های اولیه استفاده از تجهیزات مکانیکی برای جابجایی را می‌توان به «لئوناردو داوینچی» و «آیزاک نیوتن» نسبت داد، اما اولین وسیله نقلیه‌ای که با استفاده از نیروی خود حرکت می‌کرد، سال ۱۷۶۹ میلادی، توسط یک مهندس و مکانیک فرانسوی به نام نیکولاس کاگنات (Nicholas Cugnot) ساخته شد. این خودروی کوچک و سه چرخه، با استفاده از موتور بخار حرکت می‌کرد و در ابتدای امر، توسط ارتش فرانسه برای حمل ادوات نظامی با سرعت دو مایل در ساعت، استفاده می‌شد!

با وجود توسعه‌های مداوم توسط کاگنات و حتی طراحی و تولید نسخه مسافربری با قابلیت حمل چهار سرنشین، تقریباً تمامی صاحب‌نظران و کتب تاریخی، از کارل بنز (Karl Benz) به‌عنوان مخترع اتومبیل نام می‌برند. این مهندس آلمانی، نخستین اتومبیل موفق و کاربردی با موتور احتراقی بنزینی را اختراع نمود و از این منظر، خودروی ابداعی وی را می‌توان نقطه آغاز صنعت خودروسازی دانست. از آن زمان، صنعت خودرو با شتابی فزاینده در مسیر توسعه و تکامل قرار گرفته و هم‌اکنون، انواع خودروهای برقی و هیدروژنی از سوی تولیدکنندگان مختلف به بازار عرضه می‌شوند. اوج نوآوری در این صنعت را می‌توان خودروهای خودران دانست که با بهره‌مندی از سنسورها، هوش مصنوعی و سایر فناوری‌های نوین ارتباطی، امکان حرکت خودرو بدون هیچ‌گونه دخالت انسانی را فراهم می‌سازند.

با وجود تمامی این پیشرفت‌ها، هنوز هم خودروهای بنزینی احتراق داخلی، به‌عنوان یک فناوری نوستالژیک و کارآمد به کار گرفته می‌شوند. موتور این خودروها، متشکل از صدها جزء کوچک و بزرگ است که در تعامل با هم، حرکت بی‌عیب و نقص خودرو را تضمین می‌کنند. بر این اساس، درست است که کارل بنز را مخترع خودرو می‌دانند، اما هر یک از زیرمجموعه‌های خودرو، به‌ویژه در موتور به‌عنوان قلب تپنده آن، اختراعی مجزا به شمار می‌آیند. یک مثال ساده از این موضوع، شمع خودرو است.

شمع یا «Spark Plug»، یکی از قطعات اصلی موتور هر خودرو است که وظیفه جرقه‌زنی و به نوعی، روشن کردن خودرو را بر عهده دارد. این قطعه، متشکل از الکترود، عایق و چند واشر است که در بالای محفظه احتراق و سیلندر خودرو قرار گرفته و با استفاده از یک ولتاژ بالای برق و جرقه‌زنی، باعث انفجار بخار فشرده بنزین شده و نیروی لازم برای حرکت خودرو را فراهم می‌سازد.

بررسی‌ها نشان می‌دهد که توسعه و تکامل شمع خودرو، توسط مخترعین متعددی صورت گرفته است. اتین لونوار (Étienne Lenoir)، نخستین کسی بود که در سال ۱۸۶۰ میلادی، از یک شمع برقی در اولین موتور احتراق داخلی گازی خود استفاده نمود. وی اختراع خود را در سال ۱۸۸۶ میلادی، در آمریکا به ثبت رسانید که در نتیجه آن، اعطای گواهی ثبت اختراعی به شماره «US 345596»، از سوی دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا بود.

در سال‌های بعد، پتنت‌های متعددی از سوی مخترعین مختلف و با موضوع شمع خودرو به ثبت رسید که از آن جمله، می‌توان به پتنت‌ به شماره «US 609250» متعلق به نیکولا تسلا (Nikola Tesla)، پتنت به شماره «GB 24859» متعلق به فردریک ریچارد سیمز (Frederick Richard Simms) و پتنت شماره «GB 26907» متعلق به رابرت بوش (Robert Bosch) اشاره نمود. با این وجود، اختراعی که برای اولین بار به صورت تجاری و به عنوان یک شمع با ولتاژ بالا در سیستم احتراق داخلی مورد استفاده قرار گرفت، شمع ابداعی یکی از مهندسین شرکت بوش به نام گوتلوب هونولد (Gottlob Honold) بود. اختراعی که توانست تحولی بزرگ در موتورهای احتراق داخلی ایجاد نماید.

هونولد که از مهندسین شرکت بوش (Robert Bosch GmbH) بود، ایده خود برای توسعه یک سیستم اشتعال مغناطیسی را در سال‌های پایانی قرن نوزدهم میلادی مطرح نمود. در بحث طراحی و ساخت اتومبیل که در آن زمان هنوز در ابتدای راه بود، احتراق به‌عنوان پیچیده‌ترین مشکل خودروسازان مطرح بود. با لوله احتراق ابداعی گوتلیب دایملر (Gottlieb Daimler)، هم خطر دائمی آتش‌سوزی وجود داشت و هم سیستم‌های جرقه‌زنی مبتنی بر آن، دامنه کارکرد باتری خودرو را تا حدی محدود می‌ساخت. جالب است بدانید که در آن زمان، هنوز سیستمی مانند دینام‌های امروزی برای شارژ مجدد باتری هنگام رانندگی وجود نداشت.

در سال ۱۸۹۷ میلادی، امیدواری برای حل این مشکل بیشتر شد. آرنولد زاهرینگر (Arnold Zähringer)، مدیر کارخانه بوش، یک راه‌حل جدید مبتنی بر نیروی آهن‌رباهای مغناطیسی ارائه نمود. این اختراع جالب، مشکل احتراق داخلی موتور را از نظر تئوریک حل می‌کرد. اما هنوز هم به ایجاد جرقه در محفظه احتراق نیاز بود. شمع ولتاژ بالای مدنظر گوتلوب هونولد، بخشی از همین پروژه بود که مشکل جرقه‌زنی را به‌طور کامل حل می‌کرد. ایده مذکور، در تاریخ هفتم ژانویه ۱۹۰۲ میلادی در آلمان به ثبت رسید و با توجه به ارزش تجاری اختراع، ثبت و محافظت از آن در سایر کشورها هم در دستور کار هونولد و شرکت رابرت بوش قرار گرفت.

نتیجه این حفاظت گسترده، اعطای گواهی‌هایی به شماره‌های «GB 190202736» از سوی دفاتر ثبت اختراع انگلیس، «FR 333315» از سوی دفاتر ثبت اختراع فرانسه و «US 802291» از سوی دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا بود. برای درک بهتر ارزش تجاری این اختراع و فرصت بازار آن در دوران جنگ جهانی اول، این نکته را در نظر بگیرید که تولید تقریباً ۵۰ هزار تایی شمع خودرو توسط شرکت بوش در فاصله سال‌های ۱۸۹۷  تا ۱۹۰۲، به سرعت افزایش یافته و این شرکت در سال ۱۹۱۲ میلادی، به رکورد حیرت‌انگیز یک میلیون شمع رسید. درست است که شمع خودرو، تنها یک محصول جانبی بود که شرکت بوش برای تکمیل سیستم احتراق خود ارائه می‌داد، اما خود به یک محصول با ارزش و تجاری مبدل شد. در حال حاضر، این شرکت سالیانه ۳۰۰ میلیون شمع تولید نموده و به بازار عرضه می‌کند.

لازم به تأکید است که در برخی منابع، از فردی به نام ادموند برگر (Edmond Berger) به‌عنوان نخستین مخترع شمع خودرو نام برده شده است. در کنار اطلاعات بسیار کم در مورد چرایی و چگونگی این اختراع، بزرگ‌ترین ابهام به تاریخ اختراع باز می‌گردد. در حالی گفته می شود که برگر توانسته نخستین شمع خودرو را در سال ۱۸۳۹ میلادی اختراع کند که در آن زمان، توسعه موتورهای احتراق داخلی در مراحل اولیه خود بوده و به عبارت بهتر، هنوز وجود خارجی نداشته است. از این منظر، این روایت را نمی‌توان چندان جدی گرفت.