ההיסטוריה של מנוע הבעירה הפנימית, חלק א'

כתב: רן לוי

אני לא חושב שאני צריך להכביר במילים על חשיבותה של המכונית בעולמנו המודרני. ההמצאה הזו הפכה להיות חלק כה אינטגרלי מחיינו, עד שרובנו לא ממש חושבים עליה ביום יום. כאן בישראל, יש לנו הזדמנות נדירה לקבל פעם אחת בשנה, ביום כיפור, הצצה למעין למעין 'יקום מקביל', כזה שבו המכונית לא הומצאה מעולם. יקום שבו הרחובות שקטים וריקים, ועולמנו האישי מצטמצם לתחומי השכונה שלנו, או לאן שהאופניים יכולות לקחת אותנו.

כשמדובר בהיסטוריה של המכונית, הנקודה המוקדמת ביותר שמוכרת לרובנו היא פיתוחה של המכונית 'מודל T' ב-1908. רבים אולי טועים לחשוב שזו אף הייתה המכונית הראשונה אי פעם. אבל עם כל הכבוד להישג של הנרי פורד, ולמכונית שלו שהייתה הראשונה ששווקה להמונים במחיר שווה לכל נפש – ההיסטוריה של המכונית החלה עשרות שנים קודם, וביבשת אחרת. בסדרת פרקים, שתכיל שלושה פרקים, בחרתי להתמקד דווקא בהיסטוריה המוקדמת של המכונית, בגרמניה. מדוע?

המכונית הגרמנית והנאציזם

הסיבה הראשונה היא שחלק לא מבוטל מהטכנולוגיה שאפשר למצוא במכוניות המודרניות, אלה שמתגלגלות ברחובותינו היום, פותח לראשונה בדרכי הכורכר של גרמניה. הנרי פורד אמנם מצא את הדרך לייצר את המכונית בזול ולהביא את בשורת התחבורה להמונים – אבל שורשיה האמיתיים של המכונית נמצאים במרכז אירופה.

הסיבה השנייה היא התפקיד ששיחקה המכונית הגרמנית והתעשייה שהתפתחה סביבה באחד האירועים החשובים ביותר במאה העשרים: עלייתה לשלטון של המפלגה הנאצית. כפי שניווכח, ישנו קשר הדוק מאד בין המכוניות הגרמניות הראשונות והחברות שייצרו אותן – מדיימלר-בנץ ועד פורשה – ומכונת המלחמה הנאצית. החיפושית של פולקסווגן, אולי אייקון התחבורה הבולט ביותר במאה העשרים, היא תוצר ישיר של חזונו של היטלר. האוטובאן, רשת הדרכים המהירות שנחשבת לרשת הכבישים המתקדמת והטובה ביותר בעולם – היא מונומנט שהנאצים קיוו שיאפיל ביוקרתו אפילו על הפירמידות המצריות.

סדרת פרקים זו, אם כן, תעסוק בהתפתחותה של תעשיית הרכב הגרמנית על פני למעלה מחמישים שנה: משורשיה המוקדמים ביותר בבתי מלאכה צפופים ואפלים, ועד לאופן שבו הפכה להיות חלק מהדנ"א של האומה הגרמנית הגאה – חלק מסרטן הלאומנות שפשה בה בשנות השלושים של המאה הקודמת.

כריסטיאן הויגנס והניסויים הראשונים במנועי בעירה פנימית

כריסטיאן הויגנס (Huygens) היה מדען וממציא הולנדי. בשנת 1673 נטל הויגנס קנה תותח ומילא אותו באבק שרפה. עד כאן – שימוש מקובל לתותח. אך אז הרים הויגנס את הקנה עד שהיה מאונך לקרקע והחדיר לתוכו בוכנה שחוברה למשקולת דרך גלגלת… דהיינו, הויגנס הפך את קנה התותח למה שמוכר לנו כיום כצילינדר של מנוע. הפתיל הוצת, אבק השריפה התפוצץ והבוכנה נעה כלפי מעלה. הפיצוץ כילה את החמצן שבתוך הקנה ויצר בתוכו תת-לחץ ש'ינק' את הבוכנה כלפי מטה, כמו בשואב אבק. תנועת הבוכנה משכה את המשקולת והרימה אותה. היה זה מנוע בעירה פנימית הראשון בהיסטוריה.

הויגנס האמין שמנועי בעירה פנימית יאפשרו למהנדסים לבנות מנועים קטנים, קלי משקל אך רבי עצמה. ברגע של השראה רשם את הדברים הבאים. זכרו כי מדובר במאה השבע-עשרה:

"קלות משקל בשילוב כוח רב – זהו מאפיין חשוב מאוד [למנוע], ובזכותו ניתן יהיה להמציא סוגים חדשים של כלי רכב ביבשה ובמים. […] אולי לא יהיה זה בלתי אפשרי אפילו להניע כלי רכב דרך האוויר."

אך למרות הצלחתו הראשונית של הויגנס, רעיון הבעירה הפנימית נתגלה בסופו של דבר כמבוי סתום. מספר ממציאים ניסו לבנות מכונות דומות לזו של הויגנס, אך כולם נתקלו באותה הבעיה: אחרי הפיצוץ הראשוני, לא ניתן היה להכניס לקנה מנה נוספת של חומר נפץ בזריזות מספקת כדי שימשיך ויפעל, כך שהמנוע היה פחות או יותר 'חד-פעמי'.

במנועי קיטור, לעומת זאת, לא הייתה בעיה שכזו. מנוע קיטור הוא מנוע 'בעירה חיצונית': דהיינו, שריפת החומר הדליק מתרחשת מחוץ לצילינדר עצמו, וכיוון שכך ניתן להמשיך את הבעירה ברצף וללא הפסקה על ידי הוספה מתמדת של חומר בעירה כגון פחם או עצים. זו הסיבה שמנועי הקיטור עלו לגדולה במאה השמונה-עשרה ורעיון הבעירה הפנימית נזנח לחלוטין. או ליתר דיוק – כמעט לחלוטין.

ניקולאוס אוטו והמנוע של ז'אן לינואה

ב-1861 הסתובב איש מכירות גרמני ברחבי בלגיה, ושיווק סוכר וכלי מטבח לבעלי עסקים קטנים. עבודתו הובילה אותו לערים ולכפרים רבים, ובאחד מהם נתקל אוטו בהמצאה משונה ובלתי שגרתית: מנוע שפיתח ממציא בלגי בשם ז'אן לינואה (Lenoir). לעיניים מודרניות המנוע של לינואה אינו מרשים במיוחד: הוא היה גדול כמו שולחן סנוקר, רועש מאד וההספק שהפיק היה כשני כוחות סוס בלבד – לשם השוואה, כמחצית מהספק של מנוע מכסחת דשא מודרנית, מהסוג הזול.

אבל איש המכירות הוקסם מהמנוע הרועש. ניקולאוס אוגוסט אוטו (Otto) נולד בגרמניה בשנת 1832, ואם לשפוט לפי מהלך חייו המוקדמים – היה כנראה האדם האחרון שהיינו מצפים שיחולל מהפכה בעולם הנדסת המכונות. אוטו אמנם הפגין כישרון טכני כילד – אבל אביו הלך לעולמו בגיל צעיר, ואוטו נאלץ לעזוב את בית הספר התיכון ולעבוד לפרנסתו כמוכר בחנות מכולת ולאחר מכן כאיש מכירות נודד. אך למרות שמעולם לא זכה להשכלה טכנית רשמית, עיניו תרו אחר הנדסה, מכונאות ומנועים.

בתקופתו של אוטו ולינואה המנועים הנפוצים היו מנועי הקיטור. במנוע קיטור, אדי מים לוהטים הוזרקו בלחץ גבוה לתוך צילינדר מוארך. האדים הרותחים דחפו בוכנה בתוך הצילינדר, והיא בתורה הפעילה את המכשיר שהיה מחובר למנוע – למשל, משאבה או נול אריגה. אמנם מנועי הקיטור עמדו בחזית הטכנולוגיה במאות השמונה עשרה והתשע עשרה, אך היה להם חיסרון בולט: גודלם. משקלם הגדול של מנועי הקיטור, ובמיוחד הדוד הגדול בעל הדפנות העבות שבו נשמרו האדים הרותחים לפני כניסתם לצילינדר הביא לכך שהשתמשו בהם בעיקר ליישומים נייחים, כגון מנועים במפעלים או במכרות. כמה חלוצים נועזים ניסו להרכיב מנועי קיטור על כרכרות – אבל כל הניסיונות הללו כשלו: מנועי הקיטור היו כבדים מדי, וברקע עמד החשש התמידי שמא טלטולי הדרך יסדקו את דפנות הדוד, שפיצוץ שלו היה מתכון לאסון.

במאה התשע-עשרה נכנס לשימוש חומר בעירה חדשני: גז המופק מפחם. גז הפחם שימש בעיקר כחומר דלק לתאורה ביתית, וצנרת גז הונחה בערים אירופאיות רבות. זמינות הגז החדש עוררה לחיים את הרעיון הרדום של מנועי בעירה פנימית; כמה וכמה ממציאים באירופה ובארצות הברית ניסו לתכנן מנועי בעירה פנימית המבוססים על שריפת גז פחם בתוך צילינדר, וז'אן לינואה היה אחד מהם. הממציא הבלגי היה הראשון שהצליח לבנות מנוע בעירה פנימית מבוסס גז שפעל באופן רצוף ואמין – אותו מנוע שהרשים כל כך את ניקולאוס אוטו. עיקרון פעולת המנוע של לינואה היה דומה מאוד לתותח של הויגנס מאתיים שנים לפניו: גז שהוזרק לתוך הצילינדר הוצת, הפיצוץ דחף בוכנה – ותת הלחץ שנוצר בעקבות הפיצוץ 'ינק' אותה בחזרה מטה.

כשלוש מאות מנועי לינואה נבנו במרוצת השנים, וזכו לפרסי הצטיינות בתערוכות ובתחרויות ממציאים. ניקולאוס אוטו זיהה את הפוטנציאל הטמון בהם. מנועי קיטור המסורבלים התאימו בעיקר למפעלי תעשייה גדולים. המנוע של לינואה היה קטן מאוד ביחס למנוע קיטור ממוצע, ואוטו הבין שמנוע שכזה פותח את שוק המנועים גם בפני בעליהם של בתי מלאכה קטנים.

בעיית דחיסת הגז בתוך הצילינדר

למרות שכבר לא היה אדם צעיר – אוטו היה כבן שלושים כשנחשף למנוע של לינואה – הוא החליט להתפטר ממשרתו ולנסות את מזלו בתכנון מנועי בעירה פנימית. אוטו בנה גרסאות משלו למנוע של לינואה וערך בהם ניסויים שונים. האתגר הגדול שניצב בפניו היה שיפור ההספק של המנוע, שהיה חלש בהרבה ממנוע קיטור. ניסוייו של אוטו הוכיחו שכדי להפיק יותר כוח מהמנוע, עליו לדחוס את הגז הדליק בתוך הצילינדר רגע לפני ההצתה. ככל שהבוכנה דוחסת את הגז, כך יש לה מרווח תנועה רב יותר בתוך הצילינדר, זאת אומרת: מרחק גדול יותר לנוע תחת השפעת הדף הפיצוץ. הדבר דומה להודף כדור ברזל שדוחף את הכדור הכבד בתנועה ארוכה, מהכתפיים ועד שהיד ישרה לחלוטין, ומעניק לו תנופה לכל אורך הדרך. באותו האופן, פיצוץ של גז דחוס דוחף את הבוכנה לאורך מרחק גדול יותר, והספק המנוע עולה בהתאם. אבל במנוע המקורי של לינואה, הגז לא נדחס כלל לפני ההצתה – ומכאן חולשתו.

בשנת 1862 בנה אוטו אב-טיפוס ראשוני של מנוע שבו נדחס הגז בתוך הצילינדר; אך הוא נתקל בבעיות קשות. תזמון ההצתה של הגז הדחוס, כך הסתבר, היה רגיש מאוד: תהליך הדחיסה מחמם את הגז במהירות, ואם ההצתה היזומה מתעכבת, אפילו בשבריר שניה – הגז הדחוס עלול להתלקח מעצמו, באופן ספונטני. התלקחות ספונטנית שכזו משבשת לחלוטין את פעולת המנוע וגורמת לו לרעוד. רעידות אלה, בשילוב הטמפרטורות הגבוהות ששררו בתוך הצילינדר, הביאו לכך שאב-הטיפוס הראשון שבנה אוטו נהרס לחלוטין.

אוטו ויתר על רעיון הדחיסה, אך שכלל את המנוע שלו וכלל שיפורים אחרים שבעזרתם הצליח לשפר את הספק המנוע בכשלושי אחוזים ביחס לזה של לינואה. המנוע החדש זכה לשבחים רבים ואף ניצח את הדגם של לינואה בתחרויות בינלאומיות. בשנת 1864 הקים אוטו בעיר קלן (Colonge, Koln) מפעל לייצור מנועי בעירה פנימית מבוססי גז פחם. תחושת הבטן שלו התבררה כמוצלחת, והמנוע הקטן הפך ללהיט בבתי המלאכה הקטנים של גרמניה. כחמשת אלפים יחידות של המנוע החדש נמכרו במרוצת השנים.

מעודד מהצלחתו, המשיך ניקולאוס אוטו לנסות ולשפר את הספק המנוע שלו – וחזר אל רעיון הדחיסה. הוא ידע שאם לא יצליח לשפר את הספק המנוע באופן משמעותי, הוא לא יוכל ליצור תחליף מהותי למנועי הקיטור. אתגר דחיסת הגז התברר כאגוז קשה לפיצוח ודגם אחר דגם של אבי טיפוס נהרסו והושלכו לפח, ללא כל התקדמות. ארבע עשרה שנים חלפו.

גוטליב דיימלר ו-וילהלם מייבאך

גוטליב דיימלר (Daimler) נולד בשנת 1834, והחל במסלול מקצועי כשוליה ליצרן אקדחים. הוא אפילו הספיק לבנות רובה דו-קני עבור עבודת הגמר שלו – לפני שהחליט לנטוש את עולם האקדחים וללמוד הנדסת מכונות. במהלך לימודיו ולאחריהם, כשעבד כמהנדס באנגליה ובצרפת, הלכה והתגבשה בו ההבנה שסופם של מנועי הקיטור הולך וקרב. מנועי בעירה פנימית צצו כפטריות לאחר גשם ברחבי אירופה, פרי מוחם של ממציאים כדוגמת ז'אן לינואה וניקולאוס אוטו. על אף שכולם היו דלי-הספק וחלשים מאוד ביחס למנועי הקיטור. דיימלר העריך שלא ירחק היום ומנועי הבעירה הפנימית יהיו חזקים מספיק כדי להחליף את מנועי הקיטור הגדולים והמסורבלים. מעניין לציין שרובם המכריע של המהנדסים באנגליה, האומה הגדולה שהולידה את המהפכה התעשייתית, לא היו שותפים לדעה זו. ההצלחה האדירה של מנועי הקיטור 'הרדימה' אותם, ורק מהנדסים מעטים ייחסו חשיבות לרעיון הבלתי-קונבנציונלי של בעירה פנימית. תרדמת זו אפשרה לגרמניה ולצרפת להפוך למוקד עולמי של חדשנות בתחום זה.

ב-1863 חזר דיימלר לגרמניה, והחל לעבוד במפעל בעיר רוטלינגן (Reutlingen). דיימלר היה לא רק מהנדס מוכשר אלא רק וורקוהוליק חסר תקנה, ועד מהרה טיפס בסולם הדרגות עד שהפך למנהל בכיר. במפעל ברוטלינגן פגש דיימלר לראשונה בצעיר בן 15 בשם וילהלם מאייבך (Maybach). מאייבך התייתם מאביו ואימו בגיל צעיר מאוד והיה בדרך לחיים של עוני ועליבות – אך למזלו התקבל לבית יתומים נוצרי, שם זכה לחינוך טכנולוגי בסיסי. מאייבך הפגין כישרון טכני נדיר וצד את עינו של מנהל המפעל ברוטלינגן שקיבל אותו לתפקיד מהנדס זוטר – שם הצטלבו דרכיהם של מאייבך ודיימלר. על אף הפרש הגילאים ביניהם, דיימלר ומאייבך פיתחו חברות קרובה שהייתה מבוססת על הערכה הדדית עמוקה, ומכאן ואילך היו הקריירות שלהם שלובות זו בזו עד יום מותו של דיימלר.

ב-1872 עזב דיימלר את המפעל ברוטניגן והצטרף לחברת המנועים של ניקולאוס אוטו בקלן, שם ניהל את הייצור הסדרתי של מנועי הבעירה הפנימית החדשניים. אחת ההחלטות הראשונות שלו כמנהל הייתה לגייס את וילהלם מאייבך – עד אז, כאמור, מהנדס זוטר למדי במפעל ברוטלינגן – כמהנדס הפיתוח הראשי של החברה.

מחזור ארבע הפעימות

ארבע עשרה שנים התחבט ניקולאוס אוטו בבעיית דחיסת הגז בתוך המנוע, ולבסוף הגה רעיון מהפכני בשם 'מחזור ארבע פעימות.'

כדי להבין את החדשנות שברעיון ארבע הפעימות, עלינו לחזור צעד אחד אחורנית – אל מנוע שתי הפעימות. כל מנועי הבעירה הפנימית המוקדמים, כולל אלו של לינואה ואוטו עצמו, היו מבוססים על מחזור של שתי פעימות. המילה 'מחזור' מתייחסת לתנועת הבוכנה בתוך הצילינדר, שהיא תנועה מחזורית – מעלה פעימה אחת, מטה פעימה שניה, מעלה פעימה אחת ומטה פעימה שניה, וכן הלאה. בכל פעם שהבוכנה מגיעה לקצה העליון של הצילינדר מתרחש פיצוץ של גז דליק, שדוחף את הבוכנה בחזרה כלפי מטה. ניתן לדמות מנוע שתי פעימות לטניסאי שמתאמן מול הקיר. הכדור, באנלוגיה זו, הוא הבוכנה. בתחילת המחזור השחקן חובט בכדור ומעניק לו אנרגיה – זו ההצתה שמפוצצת את הגז הדליק – ואז הכדור פוגע בקיר וחוזר בחזרה אל הטניסאי. חבטה, קיר, חבטה, קיר – זהו מחזור שתי פעימות.

ניקולאוס אוטו ביקש להחליף את מחזור שתי הפעימות, במחזור של ארבע פעימות – דהיינו, הצתת הגז הדליק מתרחשת רק פעם אחת בכל שתי עליות של הבוכנה. רעיונו של אוטו לא נתקבל בזרועות פתוחות, וקל להבין מדוע אם נחזור אל האנלוגיה של הטניסאי מול הקיר. אם במנוע שתי פעימות ישנה חבטה בכל פעם שהכדור מגיע לטניסאי – דהיינו, חבטה-קיר-חבטה-קיר – במנוע ארבע פעימות ישנה חבטה רק פעם אחת בכל ארבע פעימות, ומכאן שישנה פעימה שבה הטניסאי לא חובט בכדור אלא סתם עומד שם, חסר תנועה, מעין 'קיר אנושי'. דהיינו, במקום מחזור של חבטה-קיר-חבטה-קיר, יש לנו מחזור של חבטה-קיר-קיר-קיר. חבטה-קיר-קיר-קיר. אם נזכור שהחבטה – דהיינו, הצתת הגז הדליק – היא זו שמעניקה למנוע את האנרגיה שלו, המשמעות היא שבמחזור ארבע-פעימות אנחנו למעשה מוותרים על פעימת כוח אחת בכל מחזור. על פניו, אין בכך שום הגיון: במקום לתת למנוע עוצמה גדולה ליותר, אוטו הציע ללכת בכיוון ההפוך ולהחליש אותו פי שתיים!…

אין פלא, אם כן, שאפילו גוטליב דיימלר, מנהל הייצור, לא האמין ברעיון של אוטו ולמרות שאוטו היה מייסד החברה, המשקיעים וחברי הדירקטוריון שלה סמכו יותר על דיימלר מאשר עליו. אוטו נאלץ לעבוד על אב הטיפוס של מנוע ארבע-הפעימות כשלצדו עובד אחד שהוקצה לסייע לו. אך ב-1876, כשהציג אוטו את אב-הטיפוס הראשון של מנוע ארבע הפעימות החדש שלו, הופתעו כולם לגלות שהמנוע החדש לא רק חזק בהרבה ממנוע שתי הפעימות – אלא גם הוא קטן יותר, שקט יותר וצורך פחות דלק. כיצד ייתכן הדבר?

התשובה טמונה באופן שבו יונק המנוע גזים טריים ומסלק את הגזים המשומשים אחרי הבעירה. במנוע שתי פעימות סילוק הגזים המשומשים מתחיל תוך כדי תהליך הבעירה, כשהבוכנה יורדת כלפי מטה. סבתא שלי, זכרונה לברכה, תמיד אמרה לי שאם עושים שני דברים בבת אחת – בסופו של דבר עושים אותם פחות טוב. מסתבר שסבתא שפרה הבינה גם במנועים: סילוק הגזים תוך כדי הבעירה הביא לכך שהבעירה לא הייתה מושלמת, וחלק מהגזים נפלטו החוצה מהמנוע עוד בטרם הספיקו לבעור עד תום. זהו בזבוז כפול: גם בזבוז של דלק, וגם בזבוז של אנרגיה שיכולנו לנצל כדי לדחוף את הבוכנה.

במנוע ארבע פעימות, לעומת זאת, לא צריך לעשות הכול בבת אחת! כל פעולה מקבלת פעימה נפרדת משל עצמה: פעימה אחת ליניקת גזים טריים, פעימה עבור דחיסת הגזים, פעימה המוקדשת לבעירה שלהם ולבסוף פעימה לשם סילוק הגזים המשומשים. הפרדה מובנית זו בין חלקי המחזור מאפשרת לגזים לבעור עד תום ומביאה לכך שהמנוע מסוגל למצות את כל האנרגיה הזמינה מפעימת הכוח, ללא הבזבוז האופייני למנוע שתי פעימות. בנוסף, הפעימה הנוספת שהוקדשה לדחיסת הגז יצרה בקרה טובה על תהליך ההצתה של הגז הדחוס, ומנעה את בעיית ההצתה המוקדמת שרדפה את אוטו ארבע עשרה שנים קודם לכן.

הצלחה מסחרית

וילהלם מייבאך, המהנדס הראשי של החברה, קיבל את האחריות על המנוע החדש. הוא הוסיף בו שיפורים והתאים אותו לייצור סדרתי, ומנוע ארבע הפעימות של אוטו זכה להצלחה מסחרית אדירה: כשלושים אלף יחידות נמכרו. הצלחה זו הולידה, כצפוי, מתחרים רבים שניסו לחקות את המנוע שלו – אבל החברה של אוטו, שהפטנט למנוע ארבע פעימות היה בבעלותה – חסמה רבים מהם באמצעות תביעות משפטיות. בסופו של דבר, עם זאת, התמוטטה ההגנה המשפטית. אוטו לא ידע זאת, אך מחזור ארבע הפעימות הומצא בנפרד, שניים עשר שנים קודם לכן, על ידי מהנדס צרפתי בשם אלפונס דה רושה (De Rochas). דה רושה מעולם לא בנה את המנוע שלו בפועל, אך רשם עליו פטנט – וזה היה קצה החוט שלו היו זקוקים יריביו של אוטו כדי לבקש מבית המשפט לבטל את הפטנט שלו ב-1886.

למזלה של החברה, הסרת מעטפת ההגנה המשפטית לא פגמה בהצלחה המסחרית. למרות שבשלוש שנים בלבד צצו קרוב לחמישים דגמים מתחרים של מנוע ארבע הפעימות החדש, המנוע של אוטו היה המצליח והמוכר ביותר מביניהם – עדות לתכנון המעולה שלו ושל מאייבך. גם עקרון מחזור ארבע הפעימות קרוי על שמו – 'מחזור אוטו'.

כאן המקום לציין עובדה חשובה. למכונית אנחנו קוראים 'אוטו' – על שמו של ניקולאוס אוטו, נכון? אז לא. זו טעות נפוצה: אין קשר בין שמו של אוטו והמילה 'אוטו', שהיא למעשה קיצור של המילה 'אוטומוביל'. למעשה, ניקולאוס אוטו מעולם לא התכוון שהמנוע שלו יותקן במכוניות – או ביישומים ניידים אחרים כלשהם. לא רק שהמנוע של אוטו היה גדול בהרבה ממנוע מכונית כפי שאנחנו מכירים אותו כיום – הוא גם הוזן בגז פחם שהגיע דרך צנרת גז יבשתית. דילוג מנוע הבעירה הפנימית מבתי המלאכה והמפעלים הקטנים אל מה שעתיד להפוך למכונית נזקף לזכותם של גרמנים אחרים שעבדו במקביל אליו ושהמשיכו את עבודתו. ניקולאוס אוטו נפטר ב-1891 בגיל 59. החברה שהקים, דאוץ' (Deutz AG), עדיין קיימת בקלן וממשיכה – גם היום – לייצר מנועים. בנו של ניקולאוס, גוסטב אוטו, היה זה שהקים את החברה שהפכה ברבות הימים ל- BMW.

נסיעת המכונית הראשונה בהיסטוריה

בשעת בוקר מוקדמת יצאו אשה ושני ילדיה מביתם שבעיירה מנהיים (Mannheim), פוסעים בדממה ונזהרים שלא להעיר את האב שישן עדיין שנת ישרים. שני הילדים, בני ארבע עשרה וחמש עשרה, סייעו לאימם לדחוף אל השביל שמול הבית מכונה משונה שכמותה כמעט איש לא ראה: מעין כרכרה נמוכה, בעלת שלושה גלגלים בלבד. שמה של האשה היה ברתה בנץ.

יעדם היה ביתה של אמה של ברתה בעיר פפורצהיים (Pforzheim) במרחק של כמאה קילומטרים משם. נסיעה של מאה קילומטרים בימינו לא תרגש אף אחד – אך בואו ננסה להיכנס לנעליה של ברתה ונבין את האתגר לאשורו. המכונה שעליה נסעו הייתה אב-טיפוס ראשוני בלבד שמעולם לא נסעה יותר מקילומטרים ספורים ברציפות. תחנות דלק לא היו, כמובן, ואת הדלק הדרוש למכונית – סוג של בנזין – אפשר היה להשיג רק בבתי מרקחת, אם בכלל. נוסף על כך לא היו כבישים סלולים וברתה אפילו לא הכירה את הדרך. גם טלפונים לא היו בנמצא, כמובן; כך שאם תתקע בדרך, עשרות קילומטרים מביתה, לא תוכל להודיע לאף אחד. זו הייתה נסיעת מבחן לא רק למכונה החדשה – אלא גם לנחישותם של האם ושני בניה להתגבר על כל הקשיים שבדרך.

ברתה סובבה גלגל שהעיר את המנוע לחיים. היא ושני ילדיה טיפסו על הכרכרה המשונה ויצאו למה שההיסטוריה תזכור בעתיד כנסיעת המכונית הראשונה אי פעם.

קרל בנץ

קרל בנץ נולד ב-1844. למרות שהתייתם מאביו כשהיה בן שנתיים, זכה לחינוך טוב, למד הנדסת מכונות ועבד כמהנדס זוטר במספר חברות גרמניות.

אפשר להשוות את עולם המכונות והמנועים בגרמניה של שלהי המאה התשעה עשרה לזה של עמק הסיליקון בימינו או אפילו בעולם הסטארט-אפים הישראלי. מנועי בעירה פנימית היו שיא החדשנות הטכנולוגית של ימיהם: כולם דיברו עליהם ועל הפוטנציאל האדיר הטמון בהם, וגם קרל בנץ נסחף באווירת ההתלהבות: ב-1871 ובעזרת שותף, הקים מפעל לייצור מנועים. אך כעבור שנים ספורות התברר כי שני המייסדים לא מסתדרים זה עם זה ובנץ נאלץ לקנות את חלקו של השותף בעסק. המצב התדרדר מדחי אל דחי, ובשלב מסוים אפילו עוכלו כלי העבודה שבמפעל עקב החובות הגבוהים.

מי שבאה לעזרתו של קרל בנץ הייתה אשתו, ברתה. ברתה הייתה מה שהיינו מכנים היום 'טיפוס יזמי': נמרצת, חריפה ונועזת – והחשוב ביותר, היא האמינה בקרל. היא נטלה את הנדוניה שקיבלה לרגל החתונה והשתמשה בה כדי לכסות את חובות העסק. הסיכון שלקחה על עצמה ועל ילדיה הקטנים אפשר לקרל להרים את הראש מעל המים ולהתרכז בשיפור ושכלול מנוע שתכנן. קרל אמר על ברתה –

"האדם היחיד שנשאר עמי בספינה הקטנה של חיי גם כשזו איימה לשקוע – היא אשתי. באומץ ובנחישות היא הניפה מפרשים חדשים של תקווה."

ב-1879 ייצר בנץ את המנוע הראשון שלו, ושלוש שנים מאוחר יותר הקים חברה חדשה עם מספר שותפים ומשקיעים. גם השותפות הזו עלתה על שרטון כשהתברר שבנץ והמשקיעים לא חלקו חזון משותף לחברה. לאחר שנה אחת בלבד פרש בנץ ושוב הקים חברה חדשה: Benz & Company. במסגרת החברה החדשה החליט בנץ שלא להסתפק בתכנון וייצור מנועים בלבד: הוא רצה לבנות מכונית.

האתגר שבמנועי בעירה פנימית ניידים

לא הייתה זו החלטה של מה בכך. מהרגע שהופיעו מנועי הבעירה הפנימית הראשונים, היו מי שניסו לבנות בעזרתם מכוניות אך המעבר ממנוע בעירה פנימית נייח – כלומר כזה שנטוע במקום – לכזה שאפשר להתקין על כלי רכב נייד היה מורכב ועתיר באתגרים לא פשוטים.

האתגר הראשון היה בניית גוף הרכב עצמו. רוב הממציאים שניסו לבנות מכוניות באותם הימים בחרו בדרך הקלה ומקום לבנות את המכוניות מאפס, הסבו כרכרות סוסים ל'כרכרות ממונעות'. על פניו, זו גישה שנראית הגיונית למדי, אך בנץ פסל אותה: המנוע שלו היה ממוקם בירכתי כלי הרכב, בעוד שכרכרות נועדות להימשך מקדמת הכרכרה. מנגנון הניהוג של הכרכרות, גילה בנץ, לא התאים להנעה החדשה. על כן החליט לבנות כלי רכב חדש ומותאם במיוחד למנוע בעירה פנימית. החלטה זו היא שמזכה את בנץ בתואר 'ממציא המכונית', שכן הוא היה הראשון לבנות כלי רכב שתוכנן מראש עבור מנוע פנימי, בניגוד לכרכרה שרק עברה הסבה למכונית. למכונית של בנץ היו רק שלושה גלגלים, אך הייתה זו מכונית לכל דבר.

האתגר השני היה דלק. מנועים נייחים צרכו גז פחם, אבל מנוע נייד יהיה זקוק לדלק נוזלי שאפשר לשמור במיכל. בצירוף מקרי היסטורי ואקראי לחלוטין, בדיוק באותם התקופה החלו כימאים מגלים את הפוטנציאל הטמון בחומר שחור, שמנוני ומוזר שפה ושם בקע מהאדמה בנביעות ספונטניות – הנפט, או Petroleum בלעז. בארצות הברית נחפרו בארות הנפט הראשונות, וכימאים הצליחו לפרק את הנפט הגולמי ולזקק ממנו כימיקלים ששימשו לתאורה, שמנים למכונות ולשעווה שבה נעזרו כדי לשמר מוצרי מזון. אחד מאותן נגזרות של הנפט הגולמי היה חומר בשם ליגרואין (Ligroin), שבאותה תקופה שימש כחומר ניקוי ונמכר בבתי מרקחת. חלק מהממציאים – וקרל בנץ ביניהם – אימצו את הליגרואין כתחליף לגז הפחם, אבל טכנולוגיית זיקוק הנפט הייתה עדיין בחיתוליה והדלק החדש היה עתיר במזהמים ובלכלוכים שגרמו לתקלות ולסתימות במנועים.

האתגר השלישי היה קירור המנוע. המנועים הראשונים היו דלי הספק, לא התחממו יתר על המידה ולכן לא דרשו קירור. קרל בנץ ביקש לעשות שימוש במנועי ארבע הפעימות החדשים והמבטיחים שהפיקו הספק גבוה יותר – אבל גם דרשו קירור מתמיד. בנץ נעזר במים כדי לקרר את המנוע שלו, אבל בניגוד למנועים מודרניים מי הקירור במנוע של בנץ לא נעו במעגל סגור אלא התנדפו החוצה מהמנוע. מכאן שלא רק אספקת הדלק הגבילה את טווח הפעולה של המכונית אלא גם כמות מי הקירור שניתן היה לאגור במיכל.

בנץ התגבר על כל הקשיים האלה ואחרים, ונסיעות המבחן הראשונות של המכונית החדשה התקיימו בחשאי, בדרכים צדדיות ותחת כסות החשיכה, כדי למנוע ממתחרים פוטנציאליים להעתיק את התכנון. בנסיעה הראשונה גמע הרכב רק מאה מטרים בלבד, אבל בזיכרונותיו כתב קרל בנץ:

"בטחוני גבר בכל נסיעה, ובכל פעם למדתי לזהות מאפיינים חדשים של המנוע. מצד שני, בכל נסיעה גיליתי גם דרכים נוספות לשיפור, כך שבינואר 1886 הרגשתי שאני מוכן להוציא פטנט על המכונית."

המכונית הראשונה

חצי שנה לאחר מכן, ביוני 1886, חשף בנץ את המכונית החדשה שלו לעיני הציבור. היא הייתה עשויה מברזל ועץ, ללא גג, שמשות או חלון קדמי, ושלושת הגלגלים שלה היו דקים ומחושקים כמו גלגלי אופניים. ההגה, אם אפשר לכנות אותו כך, היה ידית קטנה שהסתובבה בעיגול אופקי, כמו שבוחשים בצק בסיר. המנוע הקטן והחלש – פחות מכוח סוס אחד – ניצב בחלקו האחורי של הרכב, מתחת ומאחורי מושב הנהג. היה לו רק הילוך אחד, ומהירותה המירבית של המכונית הייתה שש עשרה קילומטרים בשעה. כך תוארה ההמצאה החדשה בכתבה בעיתון מקומי. שימו לב שהכתב מכנה את המכונית של בנץ בשם 'ולוסיפד' (Velocipede), שהיה למעשה שמם של האופניים, שהיו בעצמם המצאה טרייה למדי.

"חובבי הוולוסיפד ודאי יתעניינו לגלות שהתקדמות גדולה נעשתה בתחום זה בעקבות המצאה חדשה של החברה המקומית Benz & Company. החברה מייצרת ולוסיפד תלת-גלגלי המונע באמצעות מנוע הדומה בתכנונו למנוע גז [פחם]. למרות גודלו הקטן [של המנוע] הוא מסוגל להפיק כמעט כוח סוס אחד ולהסתובב במהירות של 300 סיבובים לדקה, ומהירותו של כלי הרכב יכולה להשתוות לזו של כרכרת נוסעים. הרכב עצמו בקושי גדול יותר מתלת-אופן רגיל, נעים מאד למראה ומותיר רושם אלגנטי. אין ספק שהוולוסיפד הממונע ירכוש לעצמו חברים רבים ונראה שיוכיח את עצמו כשימושי מאד לרופאים, למטיילים ולספורטאים."

קשה לדעת מדוע האמין הכותב שדווקא ספורטאים ימצאו עניין מיוחד במכונית של בנץ, אבל לכל הפחות ההדגמות הפומביות תרמו לכושרו של יוג'ין בנץ, בנו של קרל, שלכל אורך נסיעות הראווה רץ לצד המכונית של אביו אוחז בקבוק דלק בידיו, לכל מקרה.

המכונית של בנץ אכן משכה תשומת לב מצד העיתונות המקומית – אבל לא יותר מזה. אף אחד לא רכש אותה. המכונית הייתה המצאה חדשה ומשונה מדי. חישבו על הקושי של חברה כמו Better Place לשכנע את הציבור לרכוש מכוניות חשמליות, ותבינו עד כמה קשה היה לבנץ לשכנע את הלקוח הגרמני הממוצע לנטוש את כרכרת הסוסים הנוחה והמוכרת שלו, טכנולוגיה שהוכיחה את עצמה במשך מאות רבות של שנים – ולקנות מכונה קטנה ומטרטרת שדורשת דלק אקזוטי ומילוי תכוף במים.

המסע של ברתה בנץ

ברתה בנץ הכירה את בעלה. היא ידעה שהוא אולי ממציא מוכשר – אבל איש שיווק גדול כבר לא ייצא ממנו. ב-1888, לאחר שנתיים מתסכלות שבהן ראתה את ההמצאה הנפלאה של בנץ עומדת כאבן שאין לה הופכין, החליטה לעשות מעשה ולהוכיח לעולם שהמכונית היא כלי תחבורה שאפשר לסמוך עליו. לא פחות חשוב, היה עליה להוכיח לקרל עצמו, שהיה פרפקציוניסט חסר תקנה, שאפשר לסמוך על המכונית שלו. ברתה ידעה שקרל לעולם לא יסכים שתצא למסע כה מסוכן – ולכן לקחה עמה את שני בניה, חמקה מהבית עם עלות השחר והשאירה לקרל מכתב הסבר על שולחן המטבח.

נסיעתה של ברתה הייתה רצופה באתגרים ובמשברים קטנים. האופן שבו פתרה אותם ברטה מעיד על האסרטיביות וכשרון ההמצאה שלה. במהלך הנסיעה נסתמה צינורית הדלק וברתה ניקתה אותה באמצעות סיכת כובע. מנגנון ההצתה של המנוע שבק חיים, והיא תיקנה אותו באמצעות רצועת בד שחתכה מהמחוך שלה. כשהבלמים נשחקו עצרה אצל סנדלר שהחליף את רצועות העור על הבלם. כשהמכונית לא הצליחה לטפס בעליות קשות במיוחד – היא והילדים יצאו ודחפו במלוא המרץ. למעשה, זו בדיוק הסיבה שבעטיה צרפה ברתה את הילדים למסע מלכתחילה. המראה הבלתי שגרתי של גברת מכובדת ושני ילדים במעין מכונה משונה, רעשנית ומעלה אדים משך אליו קהל רב והיה יוצא דופן כל כך, עד שחלק מהצופים היו בטוחים שמדובר בסוג של דרקון יורק אש או המצאה שטנית אחרת. בערב אותו היום התגלגלה המכונית של בנץ אל העיירה שבה גרה אימה של ברתה, והנהגת המרוצה שלחה מברק לבעלה ודיווחה לו על הנסיעה המוצלחת. היא גם ביקשה ממנו להתקין במכונית הילוכים, כדי לשפר את הביצועים של הרכב בעליות…

הנסיעה של ברתה בנץ נחשבת כיום לאירוע מכונן בדברי ימי המכונית, ומסלול הנסיעה שלה בין מנהיים לפפורצהיים מונצח בגרמניה כ- Bertha Benz Memorial Route, שתיירים חובבי רכב והיסטוריה יכולים לנסוע לאורכו. כמעט ואין ספק שהדיווחים הרבים אודותיה בעיתונות סייעו להקפיץ את מעמדה של המכונית מקוריוז איזוטרי – לכלי תחבורה המסוגל להוות תחליף ראוי לכרכרה. העובדה שאישה – אישה! – עשתה את הדרך הארוכה במכונית, ללא פגע, ודאי תרמה עוד יותר לתחושת הביטחון בהמצאה החדשה.

יזמתה של ברתה העניקה רוח גבית לעסק של בנץ, וב-1894 הוא הציג לעולם מכונית מדגם חדש: רכב ארבע גלגלי בשם ולוסיפד (Velocipede). הפעם, הקישור אל האופניים היה מכוון: הולוסיפד הייתה מכונית קלה וקטנה – רק מאתיים ושמונים קילו – ובנץ ביקש להדגיש את קווי הדימיון בינה ובין האופניים הקלות והזריזות, לעומת הכרכרות הכבדות והמגושמות. קרל גם נתן דעתו על עיצוב המכונית. בעיתון מקומי נכתב על הוולוסיפד כך :

"המכונית משכה תשומת לב בקווי המתאר האלגנטיים שלה […] עדות לכך שבנץ שם דגש לא רק על תכנון יוצא מן הכלל ואיכות עבודה מעולה, אלא גם על עיצוב מושלם."

הביקורות החיוביות עשו את שלהן, והוולוסיפד נמכרה באלפי יחידות והפכה את חברת Benz & Company ליצרנית המכוניות הגדולה בעולם, בעלת 430 עובדים.

סיכום ביניים

באותו הזמן ממש, במרחק של פחות ממאה קילומטרים מבית המלאכה של קרל בנץ, עבדו שני ממציאים על פיתוחים טכנולוגיים משלהם. בשנת 1882 עזבו גוטליב דיימלר ווילהלם מאייבך את החברה של ניקולאוס אוטו – והחליטו לפתוח חברה משלהם. לעבודה שעשו השניים האלה במוסך קטן שהיה צמוד לביתו של דיימלר תהיה השפעה דרמטית על עולם המכוניות – השפעה שתגיע לשיאה עם השקתה של מכונית המרצדס דגם 35, שבישרה את תחילתו של עידן הרכב המודרני כפי שאנו מכירים אותו.

לגורל, אגב, יש כנראה חוש הומור אירוני. למרות שקרל בנץ לא הכיר את דיימלר ומאייבך ולא ידע על עבודתם – שמות השלושה, ובמיוחד אלו של קרל בנץ וגוטליב דיימלר, יהיו קשורים לנצח זה בזה בשמה של אחת מיצרניות המכוניות המפורסמת ביותר במאה העשרים: חברת דיימלר-בנץ.

בפרק זה, אם כן, שמענו על ההיסטוריה של מנועי בעירה פנימית ועל המהפך שעבר עליהם לאורך המחצית השנייה של המאה התשע עשרה: מטכנולוגיה אזוטרית שנחשבה ל'סוס מת' במשך כמעט מאתיים שנים – לטכנולוגיה פורצת דרך שבפעם הראשונה איימה להדיח מהפסגה את מנועי הקיטור, הטכנולוגיה שבישרה את המהפכה התעשייתית. מי שהובילו את מהפכת הבעירה הפנימית היו הגרמנים: ניקולאוס אוטו עם מחזור ארבע הפעימות, קרל בנץ ואשתו ברתה שהביאו לעולם את בשורת המכוניות, והצמד גוטליב דיימלר ווילהלם מייבאך שעד כה שימשו ככינור שני בסיפור, אבל בחלק הבא יעלו לחזית הבמה.