A belső égésű motor a modern civilizáció egyik legmeghatározóbb találmánya. Az autóipar, a repülés, a hajózás és a mezőgazdasági gépesítés mind-mind erre a forradalmi technológiára épül. Kevesen tudják azonban, hogy az első dokumentált és szabadalmaztatott belső égésű motor megalkotásának dicsősége egy viszonylag kevéssé ismert amerikai feltalálóhoz, Samuel Moreyhez fűződik, aki 1826-ban kapott szabadalmat "gáz- vagy gőzmotornak" nevezett találmányára.
Korai évek és mérnöki pályafutás
Samuel Morey 1762. október 23-án született Hebronban, Connecticut államban, az Egyesült Államokban. Egy viszonylag jómódú családban nevelkedett, és már fiatal korától fogva erős érdeklődést mutatott a mechanika és a természettudomány iránt. Az iparosodás hajnalán élve, olyan korban, amikor a gőzgép Angliában éppen kezdte megváltoztatni a termelés és a közlekedés arculatát, Morey is elkezdte kísérleteit az erőátvitel és a hajtás terén.
Különösen érdekes, hogy Morey már jóval az 1826-os szabadalom előtt is aktív feltaláló volt. Az 1790-es évektől kezdve számos kísérletsorozatot folytatott gőzhajtású csónakok és kerekek terén. Egyes életrajzírók szerint a Connecticut folyón már 1793-ban tesztelt egy lapátkerék-meghajtású hajót, ami megelőzte Robert Fulton emblematikus gőzhajójának bemutatóját. Bár a korabeli dokumentáció töredékes, ezek az eredmények arra utalnak, hogy Morey az úttörők úttörője volt az erőgépek alkalmazásában.
A feltaláló munkamódszere
Morey gyakorlatias, empirikus megközelítést alkalmazott. Nem volt akadémiai képesítése mérnöki értelemben, mégis intuíciója és kitartó kísérletezése révén olyan megoldásokra jutott, amelyeket kortársai csak elvben elképzelhettek el. Laboratóriumnak az orfordi (New Hampshire) otthonát és a helyi folyókat használta; minimális ipari infrastruktúrával dolgozott, sokszor saját kezűleg gyártva alkatrészeit.
Ez a környezet egyúttal magyarázza azt is, miért maradt Morey neve az utókor emlékezetében halvány emlék. Nem egy nagyvárosi, tőkével megtámogatott szellemi közegben munkálkodott, hanem vidéki magányban, kevés nyilvánossággal. Mégis, az 1826-ban megkapott szabadalom – az Egyesült Államok Szabadalmi Hivatal nyilvántartásában a 4378-as számon – maradandó lenyomatát hagyta a történelemben.
A szabadalom technikai leírása
Az 1826-ban benyújtott és jóváhagyott szabadalom egy olyan motor elvét írta le, amelynek működési alapja lényegesen különbözött a már ismert gőzgépekétől. A hagyományos gőzgép külső égési elven alapul: a tüzelőanyagot egy kazánban égetik el, a keletkező gőz nyomása hajtja a dugattyút. Morey gépe ezzel szemben a tüzelőanyag közvetlen, zárt térben – a hengerben – való meggyújtásán alapult, ami a belső égés elvét valósítja meg.
A találmány olyan hengeres kamrát alkalmazott, amelybe gázt vagy – az elnevezés másik ágán – gőzt vezet be, majd ezt a töltetet gyújtja meg, s a robbanásszerű tágulás tolja el a dugattyút. A visszatérési mozgást rugók vagy mechanikus visszacsatolás biztosítja. Bár a konstrukció még korántsem volt olyan hatékony vagy megbízható, mint a fél évszázaddal később megépített Otto-motor, az alapelv azonos volt: a kémiai energia hőenergiává, majd a hő mechanikai munkává alakul a hengeren belül.
Gáz és gőz
A szabadalom elnevezése – "gáz- vagy gőzmotor" – sokat elárul a kor terminológiai bizonytalanságáról. A XIX. század elején a 'gáz' és a 'gőz' fogalmai nem voltak élesen elválasztva a köznapi és részben a tudományos nyelvhasználatban sem. Morey szabadalmában a 'gáz' valószínűleg éghető gázt, például vízgázt vagy szénhidrogén-tartalmú gázt jelentett, míg a 'gőz' a folyadékból párolgó, tágulékony halmazállapotra utalt.
Ez a kettősség rámutat arra, hogy a korabeli feltalálók sokszor nem egy rögzített, kidolgozott elvből indultak ki, hanem kísérletező, pragmatikus módon keresték a legjobb megoldást. Morey esetében a lényeg az volt, hogy valamilyen gáz halmazállapotú közeg expanzióját használja a mechanikai munka előállítására – és e közeg meggyújtásával érje el a szükséges nyomást.
A dugattyú és a gyújtás
A találmány egyik kulcseleme az ismételt gyújtás mechanizmusa volt. Morey nem izzítógyertyát, hanem elektromos szikragyújtást használt. Egy korabeli galvánelemből (Volta-oszlop) származó áramkör megszakításával hozott létre szikrát a hengerben. Ez döbbenetesen előremutató volt, hiszen az Otto- és Benz-féle motorok évtizedekkel később is sokat küszködtek a gyújtással. Ez az elv – a külső gyújtási impulzus alkalmazása a belső égéshez – később az összes benzinüzemű motor alapvető alrendszerévé vált.
A szabadalomban leírt motor kéthengeres gépezetként működött. A két henger dugattyúja nem egyszerre haladt egy irányba (nem párhuzamosan jártak). A közös főtengelyen a hajtókarok 180 fokkal el voltak tolva egymáshoz képest. Ez azt jelenti, hogy amikor az "A" henger dugattyúja a legmagasabb ponton (felső holtponton) volt, a "B" henger dugattyúja a legalacsonyabb ponton (alsó holtponton) állt. Tehát váltakozva, ellentétes irányba mozogtak, ami sokkal egyenletesebb forgást biztosított.
Morey terpentint és alkoholt használt. A találmányának egyik legnagyobb zsenialitása az volt, hogy a terpentint felmelegítette, a gőzeit levegővel keverte, és ezt a keveréket vezette a hengerbe. Ezzel lényegében feltalálta a modern karburátor ősét.
Ez ugyan korlátozta a teljesítményt és az egyenletességet, de az elv helyessége megkérdőjelezhetetlen. A gép kísérleti változatát Morey ténylegesen megépítette és tesztelte, bár részletes mérési adatok nem maradtak fenn.
Technikatörténeti jelentőség
Morey szabadalmát 1826-ban adták ki, miközben Európában ekkoriban még szinte kizárólag a gőzgép dominált az ipari erőátvitelben. A belső égésű motorok európai megjelenése általában az 1860–1880-as évekhez kötődik: Étienne Lenoir 1860-ban szabadalmaztatta gázüzemű gépét Párizsban, Nikolaus Otto és Eugen Langen 1867-ben nyertek díjat légköri nyomású motorukkal, majd Otto 1876-ban kifejlesztette az első hatékony négyütemű motort.
Ezekhez képest Morey szabadalma több mint három évtizeddel korábbi. Természetesen a korai megjelenés önmagában nem jelent technikai kiválóságot – az elv demonstrálása és az iparilag megbízható, hatékonyan üzemelő motor megvalósítása között hatalmas fejlesztési szakasz húzódik. Mégis, az időbeli elsőbbség ténye figyelemre méltó, és az Egyesült Államok innovációs kultúrájának korai erejéről tanúskodik.
Miért feledték el?
Felmerül a kérdés: ha Morey valóban elsőként szabadalmaztatta a belső égésű motor elvét, miért nem vált ismertté? Az okok összetettek. Egyrészt az 1820-as évek Amerikájában nem volt meg az az ipari infrastruktúra – öntödék, precíziós gépgyártás, tőkepiac –, amely egy ilyen ígéretes találmányt azonnal piacra segíthetett volna. A korabeli ipari érdeklődés inkább a gőzgép tökéletesítése felé irányult, amely már bevált, kereskedelmileg kiaknázható technológia volt.
Másrészt Morey maga nem volt sem üzletember, sem hatékony promoter. Vidéki elszigeteltségben élt, kevés kapcsolattal a keleti parti üzleti és tudományos elitek felé. Szabadalmát nyilvántartásba vették, de nem volt mögötte sem befektető, sem gyártó partner, aki a prototípusból valóságos iparágat fejlesztett volna.
Harmadrészt a találmány technikai érettsége is kérdéses volt. A korai belső égésű motorok mind rendkívüli kihívásokkal küzdöttek: a hengerek kopása, az üzemanyag-adagolás pontatlansága, a gyújtás megbízhatatlansága mind-mind olyan problémák, amelyeket évtizedek mérnöki munkájával lehetett csak megoldani. Morey gépe valószínűleg működőképes volt, de messze nem volt praktikus.
S ami talán a legfontosabb: 1836-ban az Egyesült Államok Szabadalmi Hivatala porig égett. A tűzben megsemmisült Morey eredeti motor-modellje és a részletes műszaki dokumentáció is. Ez a katasztrófa volt talán a fő oka annak, hogy a találmány szó szerint "hamvába holt", és az utókornak a fennmaradt töredékekből kellett rekonstruálnia a munkásságát.
Az örökség
A fentiek ellenére Morey szabadalma fontos helyet foglal el a technikatörténetben. Az Egyesült Államok Szabadalmi Hivatal és számos tudománytörténész a belső égésű motor történetében az első mérföldkőnek tekinti. A szabadalom szövege és rajzai fennmaradtak, és rekonstrukciós kísérletekre is sor került, amelyek megerősítik a leírt elv működőképességét.
Morey esete arra is rámutat, hogy az egyéni zseni szükséges, de nem elégséges feltétele a technológiai forradalomnak; szükség van befektetőkre, termelési kapacitásra, jogi keretre és piaci keresletre is.
Összefoglalás
Samuel Morey 1826-ban szerzett szabadalma az első dokumentált, belső égési elvű motoré az Egyesült Államokban – és az egyik legkorábbi ilyen szabadalom a világon. Bár a találmány nem vált azonnal ipari sikertörténetté, és Morey neve messze nem olyan közismert, mint Ottóé vagy Daimleré, munkássága mégis alapköve a motortechnológia fejlődéstörténetének.
Érdemes lehet azonban egy félmondatban megjegyezni, hogy Európában a francia Niépce fivérek (1807) és a svájci Isaac de Rivaz (1807) már építettek kezdetleges, hidrogénnel és szénporral működő belső égésű szerkezeteket, az ő útjukat folytatta tovább Morey.
