บทความโดย นายชนุดล ชูเรืองสกุล
ผู้ชำนาญการพิเศษ แผนกมาตรฐานและการตรวจสอบรับรอง สถาบันยานยนต์
จากบทความที่ผ่านมา (ตำนานยานยนต์ ตอนกำเนิดยานยนต์โลก) คงได้ทราบแล้วว่ายานยนต์แต่ละชนิดนั้นผ่านวิวัฒนาการมาหลายยุค กว่าจะมาให้เราเห็นในปัจจุบันและกำลังพัฒนาไปสู่รถยนต์ที่บินได้ในอนาคตอันใกล้ โดยมีต้นแบบ (Prototype) ปรากฎให้ท่านเห็นในสื่อโซเชียล (Social media) มากมาย ซึ่งไม่ใช่เรื่องที่ไกลเกินฝันสำหรับโลกปัจจุบัน แต่ในอดีตนั้น การกำเนิดสิ่งใหม่ไม่ใช่เฉพาะแต่เครื่องยนต์เท่านั้น ทุกอย่างคืองานอยากและใช้เวลานานกว่าจะได้เครื่องยนต์สำหรับนำมาติดตั้งกับตัวถังรถยนต์หรือเกวียนสักเครื่อง เนื่องจากทุกอย่างล้วนทำขึ้นด้วยมือเพราะขาดเครื่องมือที่เข้ามาช่วยสนับสนุนเหมือนปัจจุบัน ดังนั้นสำหรับบทความนี้ผู้เขียนขอย้อนกลับไปดูที่มาของกำเนิดเครื่องยนต์สันดาปภายใน (Internal Combustion Engine: ICE) หรือที่เราเรียกว่าเครื่องยนต์ ICE ที่ใช้กันอยู่ในรถยนต์ปัจจุบัน และกำลังจะเลือนหายไปเป็นตำนานด้วยเหตุผลที่ว่ามีประสิทธิภาพต่ำและสร้างปัญหาให้กับสิ่งแวดล้อมเนื่องจากใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล (fossil) อย่างไรก็ตามหลังจากที่เครื่องยนต์ ICE ได้รับใช้มนุษยชาติมายาวนานหลายศตวรรษ ประกอบกับการพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์ที่เพิ่มมากขึ้นจนทำให้มีพลังงานสะอาดเข้ามาทดแทนอย่างเช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้น
โดยยานยนต์ยุคแรกนั้นขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ไอน้ำและเริ่มพัฒนาเป็นเครื่องยนต์กึ่ง ICE และเป็น ICE เต็มตัวในเวลาต่อมา สำหรับรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์ ICE คันแรกในยุคต้นประวัติศาสตร์ที่ใช้งานได้จริงเกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1769 สร้างโดยนักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ Nicolas Joseph Cugnot ซึ่งได้รับการยอมรับจาก British Royal Automobile Club และ Automobile Club de France ว่าเป็นรถยนต์คันแรกที่ใช้เครื่องยนต์ ICE และเป็นรูปธรรมมากขึ้น เมื่อรถยนต์ ICE ถูกพัฒนาต่อโดย Gottlieb Daimler และ Karl Benz ซึ่งเป็นสองนักประดิษฐ์ยานยนต์ขับเคลื่อนด้วยน้ำมันเบนซินจนประสบผลสำเร็จ โดยนักประดิษฐ์ทั้งสองคนมีการพัฒนาเครื่องยนต์มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1900 ทั้งสองคนมีธุรกิจด้านยานยนต์เป็นของตนเอง และมีวิวัฒนาการที่น่าทึ่งนำไปสู่ยุคของรถยนต์สมัยใหม่ จากนั้นเป็นต้นมา Daimler และ Karl Benz ได้คิดค้นรถยนต์ที่มีรูปลักษณ์และการทำงานคล้ายรถในปัจจุบัน และในปี ค.ศ. 1920 บุคคลทั้งสองได้รวมกิจการกันเป็นบริษัท Daimler-Benz AG เป็นผู้ผลิตรถยนต์ในนาม เมอร์เซเดส-เบนซ์ ถึงปัจจุบัน แต่คงไม่ยุติธรรมนักถ้าหากจะระบุว่าคนใดคนหนึ่งคือผู้สร้างรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์ ICE ทั้ง ๆ ที่ยังไม่ชัดเจน ดังนั้นผู้เขียนขอยกความดีความชอบให้กับทั้ง 2 ท่านในฐานะผู้ริเริ่มประดิษฐ์เครื่องยนต์ในตำนานที่มีส่วนทำให้ลูกหลานได้ใช้เครื่องยนต์ ICE มาอย่างยาวนานถึงปัจจุบัน
เครื่องยนต์สันดาปภายใน (Internal Combustion Engine: ICE) เป็นเครื่องยนต์ที่ใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล (Fossil) เป็นเชื้อเพลิงเพื่อจุดระเบิดและดันลูกสูบภายในกระบอกสูบให้เคลื่อนที่ขึ้น-ลง เพื่อไปหมุนเพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งต่อกับเกียร์ผ่านเพลาหรือโซ่ไปยังล้อ สำหรับเชื้อเพลิงประเภทต่าง ๆ ที่ใช้กันทั่วไปในเครื่องยนต์สันดาปภายใน เช่น น้ำมันเบนซิน ดีเซล และน้ำมันก๊าดในเครื่องยนต์บางประเภท และท่ามกลางการช่วงชิงการเป็นนักประดิษฐ์เครื่องยนต์ ICE คนแรกกันอย่างดุเดือด ผู้เขียนได้พยายามค้นคว้าหาการกำเนิดเครื่องยนต์ ICE เครื่องแรกว่าสร้างโดยใคร และเริ่มต้นมาตั้งแต่ยุคใด เพื่อให้ผู้อ่านได้เห็นภาพพอสังเขปดังนี้
ภาพแสดง Daimler Reitwagen Car และเครื่องยนต์ ICE แบบกระบอกสูบนอก
ที่มา : Reitwagen
จากประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาทำให้เห็นภาพการพัฒนาเครื่องยนต์ ICE และตัวยานยนต์มาอย่างยาวนาน แต่ก็ยังนำยานยนต์เหล่านั้นมาใช้งานได้ไม่เต็มที่เท่าที่ควร ดังนั้นมาดูต่อว่ามีใครบ้างที่ผลิตทั้งเครื่องยนต์ ICE และตัวรถ เมื่อนำมาประกอบเข้าด้วยกันแล้วใช้งานได้จริงบ้าง โดยแบ่งเป็นฝั่งยุโรปและอเมริกาดังนี้
ฝั่งยุโรป ในปี ค.ศ.1885 มีนักประดิษฐ์ชาวเยอรมัน 2 คน คือ Gottlieb Daimler และ Karl Benz ซึ่งเป็นนักประดิษฐ์ที่ถูกยกย่องว่าสร้างเครื่องยนต์แบบเป็นต้นแบบที่ใช้เชื้อเพลิงเหลวสมัยใหม่ และ Karl Benz ได้รับสิทธิบัตรฉบับแรกเมื่อเดือน มกราคม ค.ศ.1886 (DRP No. 37435) ซึ่งรูปแบบของเครื่องยนต์มีกระบอกสูบแบบแนวตั้งและป้อนน้ำมันเบนซินผ่านคาร์บูเรเตอร์ (Carburetor) โดยจดสิทธิบัตรในปี ค.ศ. 1887 และ Daimler ได้สร้างรถสองล้อเป็นครั้งแรก ชื่อ "Reitwagen" (Riding Carriage) ด้วยการนำเครื่องยนต์ดังกล่าวมาติดตั้งและในปีต่อมาเขาได้สร้างยานยนต์สี่ล้อคันแรกของโลกสำเร็จ จากนั้น Gottlieb Daimler ได้ร่วมหุ้นกับ Wilhelm Maybach ก่อตั้งบริษัทชื่อ Deutz Gasmotorenfabrik โดยมี Daimler เป็นผู้อำนวยการด้านเทคนิคของ และได้นำเครื่องยนต์สันดาปภายในของ Otto มาพัฒนาและจดสิทธิบัตรเป็นต้นแบบของเครื่องยนต์ ICE รุ่นใหม่แบบใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง และ Nikolaus Otto เป็นเจ้าของในปี ค.ศ.1872
เครื่องยนต์ของ Daimler-Maybach ในช่วงดังกล่าวมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา รอบสูง วิ่งได้เร็วและแรง โดยการใช้คาร์บูเรเตอร์และน้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิง มีกระบอกสูบแนวตั้งและประสิทธิภาพดี และด้วยเหตุนี้ Daimler จึงถือเป็นนักประดิษฐ์คนแรกที่คิดค้นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้งานได้จริงและต่อมาในปี ค.ศ.1889 Daimler ได้คิดค้นเครื่องยนต์ 4 จังหวะแบบ V-slanted สองสูบพร้อมวาล์วรูปเห็ดซึ่งเป็นรูปแบบเดียวกันกับเครื่องยนต์ของ Otto ในปี ค.ศ. 1876 เครื่องยนต์ใหม่ของ Daimler นี้ ได้กำหนดเป็นพื้นฐานสำหรับรถยนต์ทุกรุ่นของ Daimler-Maybach และรถยนต์รุ่นถัดมาของ Daimler เป็นรุ่นใหม่ มีระบบเกียร์ 4 จังหวะ และเร่งความเร็วได้ถึง 10 ไมล์ต่อชั่วโมง และ Daimler ได้มีการก่อตั้ง Daimler Motoren-Gesellschaft ขึ้นใน ปี ค.ศ. 1890 เพื่อผลิตรถยนต์และ 11 ปีต่อมา Wilhelm Maybach ได้ออกแบบรถยนต์ Mercedes-Benz ทั้งคันเพื่อผลิตจำหน่าย ตามมาด้วย Rene Panhard และ Emile Levassor ปี ค.ศ.1889 ซึ่งเป็นการรวมตัวของหุ้นส่วนในประเทศฝรั่งเศส มีการผลิตรถยนต์ ICE โดยใช้เครื่องยนต์ ICE ของ Daimler รุ่น Edouard Sarazin และใช้สิทธิบัตรของ Daimler ทั้งคัน เพื่อจำหน่ายในประเทศฝรั่งเศส ซึ่งกรณี Edouard Sarazin มีสิทธิ์สร้างและจำหน่ายเครื่องยนต์ของ Daimler ในฝรั่งเศส กลุ่มพันธมิตรดังกล่าวไม่เพียงแต่ผลิตรถยนต์เท่านั้น แต่ยังมีการปรับปรุงการออกแบบตัวถังรถยนต์อีกด้วย
นอกจากนั้น Panhard และ Levassor มีการผลิตรถยนต์ที่ใช้คลัตช์แบบเหยียบและระบบส่งกำลังแบบโซ่ที่ผ่านเกียร์กระปุกเพื่อเปลี่ยนความเร็วรถ มีการติดตั้งหม้อน้ำด้านหน้ารถและมีการย้ายเครื่องยนต์ไปติดตั้งด้านหน้ารถ มีระบบขับเคลื่อนล้อหลังที่ล้ำสมัยเรียกว่า “Systeme Panhard” ใน ปี ค.ศ.1895 ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานสำหรับรถยนต์ขับหลังมาถึงปัจจุบัน ทำให้การทรงตัวและการบังคับเลี้ยวของรถยนต์ดีขึ้น จากนั้น Panhard และ Levassor ยังได้แบ่งปันสิทธิ์การใช้งานระหว่าง Daimler motors กับ Armand Peugeot ทำให้รถยนต์เปอโยต์ชนะการแข่งขัน "Paris- Marseille" ในปี ค.ศ. 1897 เป็นครั้งแรกที่จัดขึ้นในฝรั่งเศส ทำให้รถ Peugeot มียอดขายเพิ่มขึ้น แต่การแข่งขันดังกล่าวมีอุบัติเหตุทำให้ Émile Levassor เสียชีวิตจากการแข่งขันครั้งนั้น
ฝั่งอเมริกา ก็มีความยิ่งใหญ่ไม่แพ้กัน โดย Ransome Eli Olds (ค.ศ.1864 -1950) ได้มีการผลิตรถยนต์นั่งครั้งแรกแบบจำนวนมาก (Mass Production) ขึ้นในสหรัฐอเมริกาใน ปี ค.ศ. 1901 ชื่อรุ่น “Curved Dash Oldsmobile” โดย Ransome Eli Olds ได้มีการคิดค้นแนวคิดพื้นฐานของการประกอบรถยนต์แบบใช้สายการผลิตและเริ่มอุตสาหกรรมยานยนต์ในพื้นที่ดีทรอยต์ (Detroit) ในรัฐมิชิแกน (Michigan) ประเทศสหรัฐอเมริกา ประวัติของ Ransome Eli Olds เริ่มผลิตเครื่องยนต์ไอน้ำและเครื่องยนต์ ICE แบบใช้น้ำมันเบนซินกับ Pliny Fisk Olds ซึ่งเป็นบิดาที่เมืองแลนซิง (Lansing) รัฐมิชิแกนในปี ค.ศ. 1885 โดย Ransome Eli Olds ได้ออกแบบรถยนต์พลังไอน้ำคันแรกในปี ค.ศ. 1887-1899 และเมื่อมีประสบการณ์มากขึ้นได้ย้ายไปยังเมืองดีทรอยต์ และก่อตั้ง Olds Motor Works ขึ้นมา เพื่อผลิตรถยนต์ราคาถูก ชื่อรุ่น "Curved Dash Oldsmobile " ดังกล่าว และสามารถขายได้จำนวน 425 คัน ในปี ค.ศ. 1901 ต่อจากนั้นมีผลิตรถยนต์นั่งชั้นนำที่ใช้เครื่องยนต์ ICE ออกขายในอเมริกาอีกหลายรุ่นระหว่างปี ค.ศ. 1901-1904 และตามด้วยสองพี่น้อง Charles และ Frank Duryea มีการเริ่มผลิตรถยนต์เชิงพาณิชย์ที่ใช้เครื่องยนต์ ICE เป็นรายแรกของอเมริกา ซึ่งเดิมสองพี่น้องดังกล่าวเป็นผู้ผลิตรถจักรยานแต่หันมาสนใจเครื่องยนต์ ICE และรถยนต์ โดยพวกเขาได้ประดิษฐ์รถยนต์คันแรกขึ้นมาในปี ค.ศ. 1893 ที่เมืองสปริงฟีลด์ (Springfield) รัฐแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts) และต่อมาในปี ค.ศ.1896 บริษัทชื่อ Duryea Motor Wagon ได้ขายรถยนต์นั่งประเภท limousine ราคาแพง รุ่น Duryea จำนวน 13 รุ่น โดยรถยนต์ดังกล่าวมีการผลิตถึงปี ค.ศ. 1920
รถยนต์รุ่น "Curved Dash Olds" (1901-1907) ใช้เครื่องยนต์ ICE และ รถยนต์ Ford รุ่น Model T ที่โด่งดัง ใช้เครื่องยนต์ ICE
https://www.classicautomall.com/vehicles/175/1901
https://autobookmobile.com/ford-model-t-an-enthusiasts-guide--oldsmobile-curved-dash-1908-to-1927-all-models-and-variants/replica
ถัดมาเป็นยุคของ Henry Ford (ค.ศ.1863-1947) สัญชาติอเมริกันอีกคน ที่โด่งดังเรื่องของการประกอบรถยนต์แบบสายพานการผลิตหรือที่เราเรียกกันว่าการผลิตแบบต่อเนื่อง (Continues Flow) ซึ่งเป็นขั้นตอนหนึ่งในการผลิตแบบลีน (Lean Production) อย่างที่ Toyota ได้นำมาประยุกต์ใช้ในชื่อ Toyota Production System (TPS) ซึ่งระบบดังกล่าวนิยมใช้มากในโรงงานประกอบรถยนต์และผู้ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ทั่วโลก และฟอร์ด (Ford) ได้นำแนวคิดดังกล่าวมาปรับปรุงและใช้กับโรงงานผลิตรถยนต์ฟอร์ด ซึ่งตั้งอยู่ที่ไฮแลนด์พาร์ค (Highland Park) รัฐมิชิแกน (Michigan) ในช่วงปี ค.ศ. 1913 - 2014 โดยสายการประกอบในรูปแบบดังกล่าวสามารถลดต้นทุนการประผลิตประกอบรถยนต์ โดยการลดเวลาการผลิต ประกอบ Model T (ค.ศ.1908) อันโด่งดังของ Ford ซึ่งสามารถผลิตประกอบรถยนต์นั่งรุ่นดังกล่าวได้ในเวลา 93 นาที/ต่อคัน (Takt Time) สำหรับประวัติ Ford เริ่มมีการผลิตรถยนต์นั่งคันแรกชื่อรุ่น "Ford Quadricycle" เมื่อเดือนมิถุนายน ค.ศ. 1896 จากนั้นได้มีการก่อตั้งบริษัทฟอร์ด มอเตอร์ ขึ้น ในปี ค.ศ.1903 ซึ่งเป็นบริษัทผลิตรถยนต์ลำดับที่ 3 ในอเมริกาที่ประสบความสำเร็จหลังจากมีการติดตั้งระบบการผลิตประกอบรถยนต์แบบสายพานมาใช้กับโรงงานในปี ค.ศ.1913 และฟอร์ดก็กลายเป็นผู้ผลิตรถยนต์อันดับ 1 ของโลกใน ปี ค.ศ. 1927 ซึ่งมีการผลิตรถยนต์นั่ง Model T ถึง 15 ล้านคัน สร้างความยิ่งใหญ่ให้กับ Henry Ford และนำไปสู่การยกเลิกสิทธิบัตรเรื่อง "เครื่องยนต์สำหรับรถยนต์บนถนน" ที่ George B. Selden เป็นเสือนอนกินเปอร์เซ็นต์จากทุกยี่ห้อในอเมริกา จากนั้น Ford ได้เปิดตลาดรถยนต์ในอเมริกาโดยการผลิตรถยนต์ราคาไม่แพงและสวยงามออกมาขายได้สำเร็จ
จากรายละเอียดทั้งหมดจะเห็นได้ว่ารถยนต์เริ่มใช้เครื่องยนต์ ICE และเข้าสู่ยุครุ่งเรืองมาตั้งแต่ช่วงต้นคริสต์ศักราชที่ 1900 มียอดขายมากขึ้น ประกอบกับรถยนต์เป็นที่ต้องการของผู้บริโภค โดยเฉพาะรถยนต์ที่มีราคาไม่แพงที่ผู้บริโภคเข้าถึงได้ ทำให้ตลาดรถยนต์เติบโตแบบก้าวกระโดดไปทั่วโลกถึงปัจจุบัน
แหล่งที่มา:
1. https://www.timetoast.com/timelines/119691
2. https://www.thoughtco.com/who-invented-the-car-4059932#internal-combustion-engine-the-heart-of-the-automobile
3. https://www.thoughtco.com/gottlieb-daimler-profile-1991578
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Nicolas-Joseph_Cugnot
5. https://www.thehenryford.org/collections-and-research/digital-collections/expert-sets/11019
