• A megoldott probléma: A belsőégésű motorok munkatere egyben égéstér és kompressziós tér is, ezért a  számtalan kompromisszum miatt tökéletlen az égés, nagy a hőveszteség, jelentős a mechanikai súrlódás.  A hagyományos belsőégésű motorok erőátvitele dugattyús, hajtókaros, forgattyús-tengelyes kialakítású, ezért bonyolult, hűtést és  olajkenést igényel. Jelentős a csúszó súrlódásból adódó energiaveszteség. A belsőégésű motorok hatásfoka lényegesen romlik a névleges teljesítményük alatt járatva, illetve a káros anyag kibocsátásuk is jelentősebb részterhelésnél.
  
• Meghatározás:  A termodinamikus gázmotorban -a gázturbinákhoz hasonlóan-  külön térben történik a kompresszió, az égés és az expanzió. Ennek eredménye képpen közel tökéletes égés boztosítható a különálló hevítő térben, az expanzió nyomása és a töltőgáz mennyisége szabályozható, és a kompresszió vesztesége kisebb lesz. Az elkülönült funkciók lehetővé teszik, hogy a szokásos alternáló dugattyús gépek helyett görgős-excenteres erőátvitelű motort és kompresszort alkalmazzunk, ezzel egyszerűbb, olcsóbb, kis fajlagos tömegű motort készítsünk.

   

• Bemutatás: A termodinamikus gázmotor egyesíti a belsőégésű motor, külső égésű motor, valamint a gázturbina számos előnyös tulajdonságát, és szakaszosan átáramlott rendszerként a töltőgáz izobár és adiabatikus jellegű állapotváltoztatásai útján állítja elő a hasznos munkát.
  Kialakítás szerint lehet hagyományos löketdugattyús motor célszerűen páros hengerszámmal (2,4,6 ...), forgódugattyús, vagy wankel motor, illetve ezek kombinációja is.
  Első példaként egy olyan megoldást mutatunk, ahol egy szokásos 2, 4, vagy 6 hengeres otto, illetve diesel motor motorblokkot használunk, csupán a hengerfej kialakítását változtatjuk meg oly módom, hogy megszüntetjük a hengeren belüli égésteret, ezzel a kompresszor hengernél az atkinson motor kipufogásához/szívásához hasonló volumetrikus hatásfokot érünk el, miközben az expander hengernél is elmarad az égéstér, és ez megtöbbszörözi az atkinson megoldással elérhető hatásfok javulást. A hengerfejben kialakított, a kompresszor és expander hengereket összekötő hevítő tér hőszigetelt, és fél  főtengely fordulatnyi idő áll rendelkezésre a tüzelőanyag elégetésére. (Ez az égési idő a belsőégésű motoroknál alkalmazott égési időnek akár a 100 szorosa is lehet, ezért jobban megközelíti a tökéletes égést.)
  Minden főtengely fordulatra esik egy expanzió, és vele párhuzamosan egy kompresszió ütem. A párhuzamos expanziós és kompressziós munka elősegíti az egyenletes nyomatékgörbét, és egyenletesebb járást biztosít a motor számára, mint a négyütemű motoroknál szokásos.
  
  A működés részletesen:
  Példánkban a hevítő térfogata a lökettérfogat 50 %-a. (ettől el lehet térni igény esetén). A hevítő hőszigetelt nyomástartó edény, amely tartalmazza a befecskendező-égető szerkezetet.

1. ábra

1. Az expander hengert (E) a felső holtpontból indulva a nyitott hevítő-átömlő.  expander szelepen keresztűl a hevítőből (H) kiáramló munkaközeg (piros szín) lenyomja az alsó holtpont irányába, miközben a hasznos munkavégzés megtörténik. A (K) kompresszor henger sűríteni kezdi az előzőleg beszívott friss levegőt (kék szín). A hevítőben és a hengerben lévő munkaközeg együtt expandál a nyitott szelep mellett.

2. A friss levegő (kék szín) további sűrítése történik (lila szín) addig a nyomásig, amíg az meg nem haladja a hevítőben eközben expandáló munkaközeg (mályva szín) nyomását. Ekkor a hevítő-átömlő expander szelep lezár, és a hevítő-átömlő kompresszor szelepen a hevítőbe kezd áramolni a komprimált friss levegő.

3. Az expander henger az alsó holtpontról felfelé indulva a kinyitott kipufogó szelepen át a szabadba, illetve a turbó feltöltőbe nyomja a kipufogó gázt (mályva szín). A kompresszor henger eközben friss levegő szívását kezdi. Ezt követően kezdődhet a tüzelőanyag befecskendezése, illetve égetése.

4. Folytatódik a kipufogás, illetve a friss levegő szívása az alsó holtpontig. Folytatódik a hevítőbe történő üzemanyag befecskendezés, illetve annak égetése.

Második példaként egy görgős erőátvitelű konstrukciót mutatunk be. A belsőégésű motoroknál szokásos henger-dugattyú-hajtókar-főtengely erőátvitel kialakítás helyett a gázmotor termodinamikus körfolyamata lehetővé teszi görgős-excenteres erőátvitel kialakítását. Ebben az esetben elmarad az alternáló dugattyú és tartozékai,  és az expandáló gáz energiáját  mozgási energiává alakító mechanizmus csupán a munkatér hengeres belső falán célszerűen körpályán mozogva legördülő görgőből, valamint excenterrel rendelkező főtengelyből áll.
Célszerűen kialakított görgős-excenteres kompresszorral és motorral elérhető, hogy a hajtó tengelyről levehető nyomaték időbeni változása kevésbé függ a szögelfordulástól, mint a belsőégés dugattyús motoroknál szokásos.

A következő ábrákon a termodinamikus gázmotor motor részegységének modelljét  mutatjuk be . (a kompresszor ugyanilyen, csak vissza felé forog)

2. ábra

Először a motort ismertetjük. A 2. ábrán a görgős expandáló elemmel ellátott excenteres főtengely alaphelyzetben van, amikor a  teljesen le van nyomva az elválasztó elemet. Ekkor az expandáló tér és a  kipufogó tér elválasztása megszűnik, és az eddig a pontig expandáló töltőgáz kipufogása, és a motorból való kitolása megkezdődik a  kiömlő résen át. Ettől a főtengely szöghelyzettől kezdődhet meg a  töltőgáznak a  expandáló térbe való beáramlása a  beömlő résen keresztül. A nyilak a ki, illetve beömlő gáz áramlásának irányát jelzik.

3. ábra

Az excenteres főtengely az óramutató járásával egyezően elforgatva 90 fokkal a főtengelyen kialakított excenteren elforgathatóan rögzített görgőt legördíti a  hengeres ház belső felületén.

4. ábra

További 90 fokkal elfordult főtengely látható.
A hengeres ház, az elválasztó elem valamint a görgő által bezárt térbe a  beömlő nyíláson az  expandáló térbe beáramlott töltőgáz nyomása elnyomja maga előtt a  görgőt a tömítő gyűrűvel együtt. A görgőre ható nyomóerő az excenteres főtengely excenter karján nyomatékot fejt ki a főtengelyre, amelyen  így hasznos  munka végzésére alkalmas mechanikai energiát nyerünk. A görgő, valamint a  ház közötti palást tömítését a  görgőn lazán elforgathatóan elhelyezett  tömítő gyűrű oly módon végzi, hogy az expandáló térben uralkodó nyomás a görgőre nyomja a laza tömítő gyűrűt, amely befeszül a  görgő, valamint a  ház belső fala közé. A hőterhelés okozta dilatáció és a célszerű befeszítés biztosítása érdekében méretezzük a dilatációs rés nagyságát. 

 Az expanzió és a kipufogás párhuzamosan, egy időben történik. A forgó, illetve legördülő tömegek dinamikus kiegyensúlyozása az excenteres főtengely célszerű kialakításával teljes egészében megvalósítható.  A hevítőben tárolt töltőgáz energiatartalmának szabályozásával a motor termikus körfolyamatának  hatásfokát és üzemi körülményeit tudjuk célszerűen megválasztani. A pillanatnyi teljesítmény igénynek megfelelő mechanikai munka előállítását a 2 nagynyomású csatlakozás kinyitásával, illetve lezárásával tudjuk szabályozni.

A termodinamikus gázmotor motorja és kompresszora külön – külön, önálló gépként, kompresszorként, illetve szivattyúként is alkalmazható gáz, illetve folyadék szállítására. A kompresszorkénti alkalmazás esetében fordítva forgatjuk a főtengelyt, és a gázáramlás iránya is ellentétes.

• Alkalmazás: közlekedés, energetika, szivattyúzás, kompresszió, gázgenerátor, többnyire ott, ahol jelenleg hőerőgépeket használnak
  
• Előnyök: A jelenleg használt belső- és külsőégésű motorok és gázturbinák több előnyét egyesítve olyan hőerőgépet valósítunk meg, amely hatásfoka felülmúlja azokét, részterhelésen is gazdaságosan működik, egyszerű erőátvitellel és jó nyomaték eloszlással rendelkezik. A külön kialakított hevítő (égéstér) szabályozható folyamatban égeti el a tüzelőanyagot, illetve megfelelő hőcserélővel napenergia, és más energiaforrás felhasználására is alkalmas.
  
• Kifejlesztési stádium:
  
• Dokumentáció: részletes ismertető a következőhonlapon található: http://www.esti.hu/magaimotor

2. A feltaláló: 

• Neve: Dr. Magai István és Magai Hanna
  
• Bemutatkozás:  Dr. Magai István gépészmérnök, több magyar és külföldi szabadalom feltalálója, találmányi kiállítás díjazottja. 20 éves innovációs és fejlesztő tapasztalattal rendelkezik a gépészet, járműipar, méréstechnika és automatizálás területeken. Jelen találmányt családi vállalkozásként, lányával, Magai Hannával alkotta meg.

3. A védelem: 

• Forma:   szabadalmi bejelentéssel ideiglenes oltalom. P0402685
• Prioritás:  dátuma: 2004.12.30.
• Érvényesség: Magyarország, úniós éven belül
• Szabadalom tulajdonosa: maguk a feltalálók

4. Üzleti szándék: lincencia értékesítés, termék fejlesztés

5. Kapcsolat: 

• Név:  Dr. Magai István
• E-mail:  magai@invitel.hu
• Telefon: +36-20-949 1757
• Fax: 
• Cím: 2051 Biatorbágy, Karinthy u. 5.