પરિભ્રામી એન્જિનો (rotary engines)

પરિભ્રામી એન્જિનો (rotary engines)

ઊર્જાનું યાંત્રિક કાર્યશક્તિમાં રૂપાંતર કરનાર યંત્ર. વ્યાપક અર્થમાં તેને એન્જિન કહેવામાં આવે છે. જે એન્જિનમાં પરિભ્રામક ચકતી (ચક્ર) દ્વારા મુખ્ય ધરીને સીધી પરિભ્રામી ગતિ મળે તે એન્જિન પરિભ્રામી એન્જિન કહેવાય. એન્જિનોમાં ઊર્જાસ્રોત-ઇંધન રૂપે પેટ્રોલ કે ડીઝલ તેલ બાળીને પેદા થતી ઉષ્માની કે રેલવેમાં ઉપરના વીજ દોરડામાંથી મળતી વીજળીને કે કાર કે સ્કૂટરમાં બૅટરીની વીજળીને ઊર્જા તરીકે વપરાય છે.

પાણીના ધોધ કે પ્રવાહથી ચાલતાં ટર્બાઇન કે પંપ અને ઉષ્મા-ઊર્જાથી ઇંધન બાળીને ચાલતાં ટર્બાઇન ઊર્જાનું કાર્યશક્તિમાં રૂપાંતર કરે છે, આમ છતાં, સામાન્ય અર્થમાં તે એન્જિન કહેવાતાં નથી.

એન્જિનના પ્રકારો : ગતિના પરિપ્રેક્ષ્યમાં એન્જિનો મુખ્યત્વે બે પ્રકારનાં છે : (1) પશ્ચાગ્ર (reciprocating) એન્જિનો, (2) પરિભ્રામી (rotary) એન્જિનો.

પશ્ચાગ્ર એન્જિનો : આ એન્જિનોમાં પિસ્ટન સિલિન્ડરમાં આગળ પાછળ ફરે છે. જોડાણસળિયા(connecting rod)ને ક્રૅન્કની ધરી સાથે જોડીને તેની આ ગતિને પરિભ્રામી ગતિમાં ફેરવવામાં આવે છે. આ રચનામાં ઘણા ભાગો અને ઘણાં જોડાણો વચ્ચે ઘર્ષણ થાય છે. સ્પંદનો થાય છે અને એક સિલિન્ડરવાળા એન્જિનમાં પૂરું સમતોલન ન થતું હોવાથી તે એન્જિનો અવાજવાળાં અને ઓછી કાર્યક્ષમતાવાળાં હોય છે.

આવી ગતિનો ઉપયોગ વરાળ-એન્જિનો તથા પેટ્રોલ અને ડીઝલ બાળતાં આંતરદહન એન્જિનોમાં થાય છે.

પરિભ્રામી એન્જિનો : પરિભ્રામી એન્જિનોમાં એક કે વધુ પરિભ્રમકો (rotors) એક સ્થિર કક્ષમાં ફરે છે અને મુખ્ય ધરીને પરિભ્રામી ગતિ આપે છે. આવી ગતિ ટર્બાઇનમાં પણ હોય છે. ટર્બાઇનને વ્યાપક અર્થમાં એન્જિન ગણી શકાય, પણ પ્રચલિત અર્થમાં તેને એન્જિન કહેવામાં આવતું નથી.

પરિભ્રામી એન્જિનોના પ્રકાર : પરિભ્રામી એન્જિનોની શરૂઆત 1927ની સાલ પછી થઈ. તેમાં મુખ્ય પ્રકારો આ પ્રમાણે છે : (1) બિલાડી-ઉંદર-કાતર (cat and mouse scissor) એન્જિનો. (2) ઉત્કેન્દ્રી (eccentric) પરિભ્રમક (rotor) એન્જિનો. (3) એક કરતાં વધુ પરિભ્રમકોવાળાં (multiple rotor) એન્જિનો. (4) પરિભ્રમક કક્ષ (revolving block) એન્જિનો. (5) આ સિવાયના ખાસ વિશિષ્ટ રચનાવાળાં એન્જિનો. આ બધાં એન્જિનોમાં ઉત્કેન્દ્રી પરિભ્રામક (eccentric rotor) એન્જિનો વધુ પ્રચલિત છે.

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે કૅટ ઍન્ડ માઉસ સિઝર એન્જિનમાં અ-ક અને બ-ડ એમ બે જોડી ચપટા પરંતુ વર્તુળાકારના પિસ્ટનો આવેલા છે જે બે નળાકારો વચ્ચે ફરે છે. અ પિસ્ટન ક પિસ્ટન સાથે અને બ પિસ્ટન ડ પિસ્ટન સાથે જોડાયેલા હોય છે. ખ અને ગ બે કૅમ (cam) પર બેસાડેલાં પૈડાં (roller) પિસ્ટનો સાથે જોડાયેલાં છે. પિસ્ટનો ફરે ત્યારે કૅમ ફરે છે અને કૅમ મુખ્ય ધરી પર ગોઠવેલ હોવાથી મુખ્ય ધરીનું પરિભ્રમણ થાય છે. આકૃતિમાં દર્શાવેલ સ્થિતિ (1)માં બ-ડ પિસ્ટનની જોડી ફરે છે ત્યારે અ-ક પિસ્ટન ઊભા રહે છે. પિસ્ટન બ પિસ્ટન ક તરફ અને પિસ્ટન ડ પિસ્ટન અ તરફ કાતર ગતિથી આગળ વધે છે. આ જ પ્રમાણે અ-ક પિસ્ટન ચાલે ત્યારે બ-ડ પિસ્ટન ઊભા રહે છે. આ કાતર ગતિ સ્થિતિ(3)માં દર્શાવેલ છે. આ એન્જિનની પ્રક્રિયાઓ આકૃતિ 2માં પિસ્ટન અ, બ, ક અને ડની જુદી જુદી સ્થિતિ પરથી સમજાય છે.

સ્થિતિ(1)માં પિસ્ટનો અ-બ વચ્ચે કાર્યદ્રવ્યનું ઇંધનમિશ્રણ (1) પ્રવેશે છે. અગાઉ પ્રવેશેલ ઇંધનમિશ્રણ (2) પિસ્ટન બ અને ક વચ્ચે સંપીડનની શરૂઆતમાં છે. તે અગાઉ પ્રવેશેલ ઇંધનમિશ્રણ (3) પિસ્ટન ક અને ડ વચ્ચે દહનની શરૂઆતની સ્થિતિમાં છે અને તે પહેલાંનું ઇંધનમિશ્રણ (4) પિસ્ટન ક અને ડ વચ્ચે નિકાસની સ્થિતિમાં છે. આ પછી બ-ડ સ્થિતિ(2)માં આવે ત્યાં સુધી આ કાતર-ગતિ ચાલુ રહે છે. આમ થાય ત્યારે ઇંધનમિશ્રણ(1)નો પ્રવેશ પૂરો થાય છે. ઇંધનમિશ્રણ(2)નું સંપીડન પૂરું થાય છે. ઇંધનમિશ્રણ(3)નું પ્રસરણ પૂરું થાય છે. ઇંધનમિશ્રણ(4)નો નિકાસ પૂરો થાય છે.

આ પછી સ્થિતિ(2)માંથી બ-ડ અને અ-ક એકસાથે બિલાડી-ઉંદરની ગતિમાં એકસાથે ફરે છે. બ-ડ બિલાડીની જેમ ઉંદર અકની પાછળ દોડે છે. અને આ પછી સ્થિતિ(3)માં આવે ત્યારે બ-ડ ઊભા રહી જાય છે. ક-અ કાતર-ગતિથી આગળ ચાલે છે. આમ થાય ત્યારે ઇંધનમિશ્રણ(1)નું સંપીડન શરૂ થાય છે. મિશ્રણ(2)નું દહન શરૂ થાય છે. મિશ્રણ(3)નો નિકાસ શરૂ થાય છે અને નવું મિશ્રણ (4) પ્રવેશ પામે છે. આ ગતિસ્થિતિ (4) સુધી ચાલુ રહે છે. અહીં મિશ્રણ(4)નો પ્રવેશ પૂરો થાય છે. મિશ્રણ(1)નું સંપીડન થાય છે. મિશ્રણ(2)નું પ્રસરણ પૂરું થાય છે અને મિશ્રણ(3)નો નિકાસ પૂરો થાય છે. આ સ્થિતિ (4) પછી બંને પિસ્ટન જોડીઓ બડ અને અક બિલાડી ઉંદર ગતિમાં ફરે છે. બ-ડ બિલાડી તરીકે અકની પાછળ દોડે છે. આ દોડસ્થિતિ (5) સુધી ચાલુ રહે છે. આ પછી કઅ ઊભા રહે છે અને ડ-બ ફરે છે અને મિશ્રણસ્થિતિઓ સ્થિતિ(5)માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે રહે છે. આમ પ્રવેશ-સંપીડન-દહન-પ્રસરણ-નિકાસની પ્રક્રિયાઓ ક્રમબદ્ધ થતી રહે છે. એક વાર પ્રવેશેલ ઇંધનમિશ્રણ જે તે બે પિસ્ટન વચ્ચે પકડાઈ રહે છે અને તેના પરની બધી પ્રક્રિયાઓ આ બે પિસ્ટન વચ્ચે જ પૂરી થાય છે.

આ પ્રક્રિયાઓમાં પિસ્ટનને ગતિમાન કરવામાં, અટકાવવામાં અને ફરી ગતિમાન કરવામાં જડતા(inertia)નાં બળોમાં ઘણી શક્તિ વેડફાઈ જાય છે. આથી તે આંચકા સાથે ફરે છે અને શરૂઆતમાં તથા અટકે ત્યારે ઘણો અવાજ થાય છે. આંશિક વર્તુળના આંશિક ભાગના સ્વરૂપમાં પિસ્ટન બનાવવા અઘરા પડે છે. જોકે આધુનિક ઉત્પાદન-રીતોની આ મુશ્કેલીઓ નિવારી શકાઈ છે.

ઈ. કોર્ટ્ઝે ઉપર વર્ણવેલ એન્જિનમાં સુધારો કરીને, વર્તુળાકાર પિસ્ટનને બદલે પત્તીઓ (blades) વાપરીને, પરિભ્રમકનું વજન ઓછું કર્યું. અને દર મિનિટે 4,000 આંટા ફરે તેવું 215 અશ્વશક્તિ (160 kW)વાળું એન્જિન બનાવ્યું. આ એન્જિનમાં પણ દાંતાચક્રની શ્રેણીથી અવાજ પેદા થાય છે; પણ જડતાબળો ઓછાં થઈ શક્યાં.

કે. ચાહ્રોરીએ સૉડ્રિક (SODRIC) એન્જિન તરીકે ઓળખાતું એન્જિન વિકસાવ્યું. ઉપરના એન્જિનમાં વધુ સુધારો કર્યો. તેણે પ્રવેશથી નિકાસ સુધીનું આવર્તન 360°ના એક આંટાને બદલે 60°માં પૂરું કર્યું. તેણે પિસ્ટનને ચાલુ (ગતિમાન) કરવાની અને અટકાવવાની રીતમાં પણ સુધારો કર્યો. ધરીનું જોડાણ અવર્તુળ (noncircular) દાંતાચક્રથી કર્યું. એક આંટામાં છ વાર શક્તિપ્રદાન થવાથી ગતિ વધુ ઝટકા વિનાની સમતોલ બની અને છ સ્પાર્કપ્લગથી દહન થવાથી ઉષ્મા-સંક્રમણ વધુ સમાન દિશામાં પ્રસરેલ રહેવાથી એન્જિન-કક્ષમાં મરોડ (distortion) નથી આવતો. આ એન્જિનમાં 200 મિમી. ત્રિજ્યાવાળા સિલિન્ડર-વર્તુળમાં 25 મિમી. ત્રિજ્યાવાળો પ્રિસ્ટન વાપરીને દર મિનિટે માત્ર 1,000 આંટા ફેરવી તેમાંથી 225 અશ્વશક્તિ (168kW) મેળવી શકાય.

આ પ્રકારનાં બીજાં એન્જિનોમાં માયર, રેમેન્ટ, અને વિર્મેલની રચનાઓ મુખ્ય છે. તફાવત ફક્ત બિલાડી-ઉંદરની ગતિ મેળવવાની રીત અને શક્તિપ્રદાનની પરિભ્રમકની ગોઠવણમાં છે.

જો ઇંધનદહનનું પ્રસરણ યોગ્ય માત્રામાં મેળવી શકાય તો આ પ્રકારનાં એન્જિનોમાં સંપૂર્ણ દહન મેળવીને ઊંચી કાર્યક્ષમતા મેળવી શકાય; પણ દાંતાચક્રના ઘર્ષણ અને શક્તિપ્રદાનની ગોઠવણમાં થતા વ્યયને લીધે કાર્યક્ષમતા ઓછી થવાથી આ એન્જિનોનો વપરાશ ઓછો છે.

ઉત્કેન્દ્રી પરિભ્રામી એન્જિનો : વાન્કેલ એન્જિન. જર્મન એન્જિનિયર ફેલિક્સ વાન્કેલનું એન્જિન 1956 આસપાસ વિકસ્યું. તેમાં આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ ઊપસેલી સમબાજુવાળા ત્રિકોણના આકારનો પરિભ્રમક બે નળાકાર જોડેલા આકારના ટ્રોકોઇડલ સ્થિર બંધ કક્ષમાં ફરે છે. ત્રિકોણની ઊપસેલી બાજુઓ પિસ્ટનની ગરજ સારે છે.

ત્રિકોણાકાર પરિભ્રમકના છેડાઓ અ, બ અને કના છેડે ખાંચામાં સરકતી પત્તીઓની નીચે પ્રસારક સ્પ્રિંગો મૂકીને આ પત્તીઓને બહારની દિશામાં ધકેલીને સ્થિરકક્ષ સાથે ચુસ્તપણે બેસાડેલી રખાય છે. આથી આ સરકતી પત્તીઓ સ્થિરકક્ષને ત્રણ વિભાગોમાં વહેંચે છે. પરિભ્રમકની બે છેડાની બાજુઓ પર પણ ગોળાકાર ખાંચામાં આવેલી ચૉપર ને સ્પ્રિંગો બેસાડીને તેના છેડાની બાજુઓમાંથી સ્રવણ (leakage) ચુસ્ત રીતે અટકાવાય છે.

પરિભ્રમક પોતાની ધરી આસપાસ ફરે ત્યારે સ્થિર કક્ષના કેન્દ્રની આસપાસ તેના ઉત્કેન્દ્રી વર્તુળમાં ફરે છે. આ માટે પરિભ્રમકની ધરીના કેન્દ્રના અંદરના પોલાણમાં આંતરિક દાંતાચક્ર ગોઠવેલ હોય છે. આ આંતરિક દાંતાચક્ર સ્થિર કક્ષના કેન્દ્રમાં રહેલ સ્થિર નાના ચક્ર (pinion) પર ફરે છે. કાર્યધરીનું કેન્દ્ર આ સ્થિર પિનિયનના કેન્દ્રમાંથી પસાર થાય છે. જો આંતરિક દાંતાચક્ર અને સ્થિર પિનિયન દાંતાચક્રના દાંતાનો ગુણોત્તર 3:1 હોય તો જ્યારે પરિભ્રમક એક આંટો ફરે ત્યારે કાર્યધરી ત્રણ આંટા ફરે છે. પરિભ્રમકના એક આંટામાં પ્રવેશ, સંપીડન, પ્રસરણ અને નિકાસની દરેક ક્રિયા એક આંટાના ચોથા ભાગમાં પૂરી થાય છે. આ સમજવા માટે આકૃતિ 3ને ફરી તપાસીએ.

ઇંધન-મિશ્રણ કાર્બ્યુરેટર મારફત કક્ષના પ્રવેશમાર્ગમાં પ્રવેશે છે. છેડા બથી સ્પાર્ક-પ્લગ વચ્ચે સંપીડન થાય છે અને પછી સ્પાર્ક-પ્લગના તણખાથી દહન શરૂ થાય છે અને છેડા ક અને સ્પાર્ક-પ્લગ વચ્ચે પ્રસરણ શરૂ થાય છે. છેડા કથી છેડા અ વચ્ચે નિકાસ થાય છે. આમ અબ, બક અને કઅ બાજુઓ અને સ્થિર કક્ષ વચ્ચે પ્રવેશ, સંપીડન, દહન, પ્રસરણ અને નિકાસની ક્રિયાઓ થતી રહે છે. સ્થિર કક્ષ અને પરિભ્રમકની બાજુઓથી ઘેરાયેલાં કદ બદલાતાં રહે છે. જ્યારે પરિભ્રમકની બાજુ સ્થિર કક્ષની બાજુ સાથે સમાંતર હોય ત્યારે આ કદ મહત્તમ હોય છે. આકૃતિમાં આ અબ બાજુ અને કક્ષ વચ્ચે દર્શાવેલ છે. જ્યારે પરિભ્રમકની બાજુ કક્ષની બાજુ સાથે કાટખૂણે હોય ત્યારે આ કદ લઘુતમ હોય છે; જેમ કે, બક અને કક્ષ વચ્ચે લઘુતમ કદ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે બને છે. આ કદ વધારવા માટે પરિભ્રમકની બાજુઓ અબ, બક અને કઅની ઊપસેલી બાજુઓમાં કેન્દ્ર તરફ ઊંડા ખાંચા આપવામાં આવે છે. દહનને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવવા માટે આ ખાંચામાં ઘૂમરી (swirl) આપી શકાય તેમ તે ખાંચામાં યોગ્ય ઢાળ આપીને દહનને ઝડપી બનાવાય છે. આ ખાંચાના કદની માત્રા યોગ્ય રાખીને સંપીડન ગુણોત્તર બદલાવી શકાય છે.

આમ, આ પરિભ્રામી એન્જિનમાં ફક્ત કાર્યધરી અને પરિભ્રમક – એમ બે જ ભાગો ભ્રમણ કરે છે. આથી વજન ઓછું થાય છે અને ઊંચી ભ્રમણગતિ મેળવી શકાય છે. પરિભ્રમક અને દાંતાચક્રોનું ઊંજણ અને ઠારણ પરિભ્રમકના પોલાણમાં ઊંજણ-તેલ ફેરવીને કરાય છે. પરિભ્રમક છેડા પરની અંદર બહાર જતી પત્તીઓનું ઊંજણ ઇંધન સાથે 1:200ના ભાગમાં ઊંજણતેલ મેળવીને કરાય છે; ઠારણ પાણી સ્થિર કક્ષને ઠારવા માટે સ્પાર્ક પ્લગ પાસે પ્રવેશ આપીને દૂરના છેડાથી બહાર કાઢીને ફેરવાય છે.

પરિભ્રમકના ખૂણા પરની દહન-પ્રસરણ-પ્રક્રિયામાં નિકાસ તરફ જતા વાયુ ઊંચી ગતિથી બહાર નીકળે છે. સ્પાર્ક-પ્લગની શરૂ થયેલ જ્વાળા ઇંધનના બધા ભાગમાં પહોંચતી નથી અને દહન અપૂર્ણ રહે છે અને થોડું ઇંધન દહન વિના નિકાસમાં ચાલ્યું જાય છે. પરિભ્રમકની ઊપસેલ બાજુમાં ખાંચામાં ઘૂમરી આપીને દહન પૂરું કરવા પ્રયત્ન થાય છે. નિકાસમાં જતું ઇંધન પ્રદૂષણ કરે છે. આ જ કારણથી 1970માં જાપાનની માઝદા કંપનીની આ એન્જિનોવાળી ગાડીઓ અમેરિકામાં બંધ કરવી પડી.

વાન્કેલ એન્જિન દરિયાઈ વાહનોમાં વપરાયેલ છે. તેનું મુખ્ય કારણ તેનું વજન ઉપરાંત ઇંધન વપરાશ પણ ઓછો છે તે છે. ત્યાં પ્રદૂષણનો ભય હોતો નથી; લૉન (lawn) કાપવા માટે અને એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ લઈ જવાતી જંગલમાં લાકડાં કાપવા માટેની કરવત માટેનાં એન્જિનોમાં પણ તે તેના ઓછા વજનને કારણે વપરાય છે.

વાન્કેલ એન્જિનના ફાયદાઓ આ પ્રમાણે ગણાવી શકાય : (1) દરેક અશ્વશક્તિ માટે વજન ઓછું છે અને જગ્યા ઓછી રોકે છે. (2) ધરી અને ઉત્કેન્દ્રી એક જ દિશામાં સતત ગતિથી ફરતાં હોવાથી પૂરતું સમતોલન જળવાઈ રહે છે. આથી તે સ્પંદન વિનાનાં, અવાજ વિનાનાં રહે છે. (3) ભાગો ઓછા હોવાથી યાંત્રિક એન્જિન (assembly) સરળ છે અને તેની મૂળ કિંમત અને સમારખર્ચ ઓછાં રહે છે. સામાન્ય છ સિલિન્ડરનાં ડીઝલ-એન્જિન સમ અશ્વશક્તિ માટે વાન્કેલ એન્જિનના ભાગો 1/3 જેટલા જ હોય છે. (4) વ્યુત્ક્રમી એન્જિનના પ્રમાણમાં વાન્કેલ એન્જિનમાં જડતા(inertia)બળોનો અભાવ હોવાથી અને સ્પ્રિંગવાળા દંડાવાળા પૉપેટ વાલ્વની રચના ન હોવાથી વાન્કેલ-એન્જિન ઊંચી ગતિએ ચલાવી શકાય છે અને ઊંચી અશ્વશક્તિ મેળવી શકાય છે. (5) પ્રવેશ અને નિકાસ પર વાલ્વ ન હોવાથી પ્રવેશ અને નિકાસ ઝડપથી શરૂ-બંધ કરી શકાય છે અને વાયુનો પ્રવાહ અવરોધ વિના સતત ચાલુ રહે છે. આથી પ્રવાહના ઊંચા તરંગો નિવારી શકાય છે. (6) એન્જિનની બહારની સપાટી ઓછી હોવાથી ઉષ્મા-સંક્રમણ ઓછું થાય છે. તેથી દહન ઊંચા તાપમાને થાય છે અને ઠારણપાણીની જરૂરિયાત ઓછી  રહે છે. (7) ઘણી જાતનાં ઇંધનો બાળી શકાય છે અને ઇંધનબચત સામાન્ય અન્તર્દહન-એન્જિનો જેટલી રહી શકે છે. (8) ગુરુત્વબિંદુ નીચું રહેવાથી અને વજન ઓછું હોવાથી પરિવહન એન્જિનો માટે વધુ અનુકૂળ રહે છે. (9) વધારાના પરિભ્રમકો અને સ્થિરકક્ષના એકમો ઉમેરીને વધુ અશ્વશક્તિ મેળવી શકાય છે. (10)  ઘણાં સંશોધન પછી પરિભ્રમકના ખૂણાની પત્તીઓમાંથી છેડાની બાજુઓ પર ઓછા દબાણની સ્પ્રિંગ અને ચુસ્તકો(seal)થી સ્રવણ અટકાવીને પરિભ્રમકને ચુસ્ત બનાવી શકાય છે.

રેનૉલ્ટ રૅમ્બ્લર એન્જિન : અમેરિકન મોટર કૉર્પોરેશન અને રેનૉલ્ટ કંપનીએ સાથે મળીને વાન્કેલ એન્જિનમાં સુધારો કરીને ચતુષ્કોણી ઊપસેલી બાજુવાળું રેનૉલ્ટ રૅમ્બ્લર પરિભ્રમક એન્જિન બનાવ્યું. આમાં ઊપસેલી બાજુવાળા ચતુષ્કોણી પરિભ્રમક  પંચકોણી ખાંચાવાળી બાજુઓના કક્ષમાં ઉત્કેન્દ્રી વર્તુળમાં ફરે છે. પરિભ્રમક પરની ઊપસેલી બાજુ જ્યારે સ્થિર કક્ષના ખાંચામાં જાય ત્યારે તે બાજુ સિલિન્ડરમાં ઉપર જતા પિસ્ટનનું કામ કરે છે.

આવાં ઉત્કેન્દ્રી પરિભ્રામી એન્જિનો કે જે અંતર્દહન-એન્જિનોનો એક પ્રકાર છે તે પરિવહન માટે ખાસ વપરાય છે. તેની સરળતા, ઓછું વજન, નીચું ગુરુત્વબિંદુ અને ચુસ્તતા માટેના વિકસેલા ઉપાયોથી તે વધુ આકર્ષક બન્યું છે.

એકથી વધુ પરિભ્રમક ધરાવતાં એન્જિનો (multiple rotors engines) : એન્જિનમાં એક કરતાં અધિક પરિભ્રમકો ગોઠવીને વધુ કાર્યક્ષમતા મેળવવા પ્રયત્નો થયા છે. આમાં ટ્રાય-ડાઇન (Tri-Dyne) એન્જિન બ્રિટનમાં વિકસાવવામાં આવ્યું. આકૃતિમાં આ એન્જિનમાં પ્રવેશ-સંપીડન-દહન અને નિકાસની પ્રક્રિયાઓ દર્શાવવામાં આવી છે. આ એન્જિનમાં ત્રણ પરિભ્રમકો છે. કેન્દ્રમાં મોટો શક્તિ-પરિભ્રમક છે. બીજા બે નાના પરિભ્રમકોમાં એકની સાથે દહનકક્ષ બને છે; જેમાં સ્પાર્ક-પ્લગ લગાવેલ હોય છે, જ્યારે બીજાથી પ્રવેશ અને નિકાસ-માર્ગોનું નિયંત્રણ થાય છે. દહનકક્ષના અને પ્રવેશ અને નિકાસ-નિયંત્રક પરિભ્રમકો શક્તિ-પરિભ્રમકથી ઊલટી દિશામાં ભમે છે. ત્રણે પરિભ્રમકો દાંતાચક્રથી જોડેલા હોય છે અને એક જ ગતિથી ફરે છે. શક્તિ-પરિભ્રમકની ત્રિકોણી ઊપસેલી ગોળાકાર બાજુઓ નાના પરિભ્રમકના તેટલા જ ગોળાકાર ખાંચામાં બરાબર એવી રીતે બેસે છે કે બે વચ્ચે અંતર ફક્ત 0.01 મિમી. જેટલું જ રહે છે. આથી ત્રણેય પરિભ્રમકો એકબીજાને અડ્યા વિના, કોઈ ચુસ્તક પત્તીઓ વિના ઊંચી ગતિએ ફરીને સ્રવણ અટકાવે છે, ઉત્કેન્દ્રીની જરૂર પડતી નથી. બધા પરિભ્રમકો પોતપોતાનાં કેન્દ્રમાં જ ફરે છે અને પ્રવેશમાર્ગ, દહનકક્ષ અને નિકાસમાર્ગને જુદા પાડે છે.

વાન્કેલ એન્જિન કરતાં ટ્રાયડાઇન એન્જિનમાં ચુસ્ત પત્તીઓ નથી હોતી તેથી ઊંચી ગતિએ પણ આ પત્તીઓને ઊંજણતેલની જરૂર પડતી નથી અને પત્તીઓના ઘસારા અને તેના ઊંજણનો પ્રશ્ન જ રહેતો નથી.

એકથી વધુ પરિભ્રમકોવાળાં એન્જિનો પણ હોય છે.

સાદા પરિભ્રામી એન્જિનમાં ફક્ત બે પરિભ્રમક છે. ઇંધન વાયુમિશ્રણ એન્જિન-કક્ષમાં કાર્બ્યુરેટરમાંથી પૉપેટ-વાલ્વ મારફત પ્રવેશે છે. કોઈ પણ સંપીડન વિના સ્પાર્ક-પ્લગથી તેને સળગાવાય છે. આથી દબાણ અને તાપમાન વધે છે. આ દબાણ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે ધકેલે છે. એક પરિભ્રમક પ્રવાહની ગતિ રેખાકેન્દ્રથી ઉત્કેન્દ્રી છે. આથી બંને પરિભ્રમકો પર દબાણ થવાથી તે ફરે છે અને દગ્ધ વાયુનું પ્રસરણ થઈને તે નિકાસ તરફ જાય છે.

ઉપરનાં બંને પ્રકારનાં એકથી વધુ પરિભ્રમકોવાળાં એન્જિનમાં સંપીડન નહિવત્ થાય છે કે નથી થતું. આથી કાર્યક્ષમતા ઘણી ઓછી રહે છે. આ પરિભ્રમકોમાં ચુસ્તક પત્તીઓ ન હોવાથી ઇંધનવાયુ નિકાસમાં સરી જાય છે. આથી પ્રદૂષણ વધે છે અને કાર્યક્ષમતા ઓછી રહે છે.

પરિક્રામી–કક્ષ એન્જિનો (revolving block engines) : આ એન્જિનોમાં પિસ્ટનની સિલિન્ડરમાંની વ્યુત્ક્રમી ગતિ સાથે જોડનાર (connecting) સળિયા અને ક્રૅન્ક વિના એન્જિનકક્ષને સીધી પરિભ્રમણગતિ અપાય છે. આવા પ્રકારનું મર્સર એન્જિન આકૃતિમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

બે પિસ્ટનો વિરુદ્ધ ગતિમાં એક જ સિલિન્ડરમાં ચાલે છે. દરેક પિસ્ટન સાથે બે દાંતાવાળાં ચક્રો લગાડેલાં હોય છે. આ ચક્રો બે મોટા અર્ધગોળાકાર સ્થિર અંદરના દાંતાવાળાં ચક્રો પરના દોડમાર્ગ (track) પર ફરે છે.

જ્યારે પિસ્ટનો એકબીજાથી વધુમાં વધુ દૂર હોય ત્યારે સિલિન્ડરમાં નિકાસમાર્ગનાં કાણાં ખૂલે છે. આ સ્થિતિ આકૃતિમાં દર્શાવવામાં આવી છે. આ સાથે જ પિસ્ટનની ઉપરની બાજુએ સંપીડિત થયેલ વાયુને બે પિસ્ટનની વચ્ચેની જગ્યામાં ખાસ માર્ગથી પિસ્ટન ફરી પાછા અંદર તરફ ફરે ત્યારે વધુ સંપીડન માટે લાવવામાં આવે છે. આમ સંપીડન પિસ્ટનની બંને બાજુએ કરાય છે. પિસ્ટન સૌથી વધુ નજીક આવે ત્યારે ફરી સ્પાર્ક-પ્લગથી દહન શરૂ કરીને પ્રસારણ કરાય છે. આમ પિસ્ટનની વ્યુત્ક્રમી ગતિને કક્ષની પરિભ્રમણ-ગતિમાં ફેરવાય છે.

જ્યારે બે પિસ્ટનો એકબીજાથી દૂર હોય ત્યારે સંપીડિત વાયુ બીજી બાજુથી બે પિસ્ટનોની વચ્ચે ખાસ માર્ગ દ્વારા આવે છે. ત્યારે નિકાસમાર્ગ પણ ખુલ્લો હોય છે. તેથી થોડો ઇંધનવાયુ નિકાસમાં પણ ચાલ્યો જાય છે. આથી કાર્યક્ષમતા ઘટે છે. પિસ્ટન સાથે લગાડેલ દાંતાચક્ર જ્યારે તેના અર્ધગોળ દોડમાર્ગ પર દોડે ત્યારે ઊંચાં તણાવ અને દબાણ જોર (stress) પકડે છે. તેથી તે માટે ખાસ ધાતુઓ અને ઘર્ષણનિવારક પ્રક્રિયાઓ વાપરવી પડે છે. ફરતા કક્ષનું ઠારણ મુશ્કેલ છે. તેથી તેનો ઉષ્મા-મરોડ અટકાવી શકાતો નથી. વ્યુત્ક્રમી એન્જિનમાં વપરાતાં વાલ્વ અને ક્રૅન્ક વિના પરિભ્રમણ મેળવી શકાય છે અને એન્જિનકક્ષ વજનદાર હોવાથી ફ્લાયવ્હીલ જડતા સંગ્રાહક વિના તેની અસર મેળવી શકાય છે. આથી સ્પંદન (vibration) વિનાની એકસરખી ગતિ મેળવી શકાય છે.

સેલ્વુડ એન્જિનમાં ઉપર પ્રમાણે જ એન્જિનકક્ષને ફેરવાય છે. ફક્ત નળાકાર પિસ્ટનને બદલે વક્રાકાર (curved) પિસ્ટનોને 180° વિરુદ્ધ તેના ટોરૉઇડલ ગોળાકાર વક્રમાર્ગ પર ધકેલીને એન્જિનકક્ષની પરિભ્રમણ-ગતિ મેળવાય છે. આની રચના, બિલાડી-ઉંદર-કાતરના શ્યૂડી એન્જિનની રચના જેવી છે, પણ પિસ્ટનો ફક્ત 30° સુધી જ તેના દોડમાર્ગ પર ચાલે છે.

લીથ એન્જિનમાં એકબીજાથી 90°ના અંતરે આવેલો ચાર પિસ્ટન ધરાવતો અંતરે દરેક દાંતાચક્ર સાથે ગોળાકાર દોડમાર્ગ પર ફરીને એન્જિનકક્ષને ફેરવે છે.

પોર્શે એન્જિનમાં ચાર સિલિન્ડરો એન્જિનકક્ષમાં પિસ્ટનના દાંતાચક્રથી દોડમાર્ગ પર પરિભ્રમણ કરે છે. આ વ્યવસ્થામાં સ્પાર્ક-પ્લગ બહારની બાજુ હોવાથીં વાયુના પ્રસરણથી પિસ્ટનો અંદરની બાજુ તરફ ધકેલાય છે.

રાજા કરુણા એન્જિનની રચના વધુ ચતુરાઈવાળી અને ખાસ નવા સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે. આ રચના આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે. આમાં સિલિન્ડરની જગ્યાએ વપરાતો વાયુકક્ષ ચાર બાજુઓવાળો છે.

આ ચાર બાજુઓ અંદરથી ઊપસેલી અને એકબીજા સાથે પિનથી જોડાયેલ છે. આ ચાર બાજુઓ જ્યારે લંબગોળ સ્થિરકક્ષની લાંબી અથવા ટૂંકી ધરીને સમાંતર હોય ત્યારે, સ્થિતિ (1) અને (3)માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે, આ ચાર બાજુઓ વચ્ચે વધુમાં વધુ કદ સમાય છે. જ્યારે તેની બાજુઓ કક્ષની ધરીઓને કાટખૂણે હોય ત્યારે ઓછામાં ઓછું કદ તેમાં સમાય છે. વધુમાં વધુ કદ ચાર બાજુઓ વચ્ચે હોય ત્યારે અનુક્રમે પ્રવેશ અને પ્રસરણ થાય છે. ઓછામાં ઓછું કદ હોય ત્યારે સંપીડન અને નિકાસ થાય છે. બાજુઓને જોડતી પિનો મોટી હોય છે. તે દોડમાર્ગ પર ઘર્ષણથી ચાલે છે અને એન્જિનકક્ષને ફેરવે છે. પિનોના ઘર્ષણથી દોડમાર્ગ અને પિનો ખૂબ ઘસાય છે. એન્જિનને ઠારવાનું અને તેનો ઉષ્મા-મરોડ અટકાવવાનું મુશ્કેલ બની રહે છે.

મા-હો એન્જિનની શોધ જી. હૉફમૅને કરી. આમાં ચાર સિલિન્ડરો એક જ કેન્દ્રધરી સાથે જોડેલા હોય છે. સિલિન્ડરમાં પિસ્ટનો ઇંધનમિશ્રણના પ્રવેશ-સંપીડન-દહન-પ્રસરણ-નિકાસથી ડોલે છે (oscillators). આથી સિલિન્ડર સાથે જોડેલી કૅમ પરના અનુગામી (follower) પૈડાં (rollar) ફરે છે. આથી આખો એન્જિનકક્ષ ફરે છે.

ખાસ પ્રકારનાં પરિભ્રામી એન્જિનો : મોટાભાગનાં પરિભ્રામી એન્જિનો ઉપર જણાવેલમાંથી કોઈ એક પ્રકારનાં હોય છે, આમ છતાં કેટલીક ખાસ ચતુરાઈવાળી, ખાસ અલગ પ્રકારની રચનાઓ પણ વિચારાઈ છે.

વૉકર એન્જિનની રચના આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે :

આમાં બે લંબગોળ પરિભ્રમકો ઝૂલતા (rocking) ‘C’ આકારના એન્જિનકક્ષ-શીર્ષમાં પરિભ્રમણ કરે છે. આમાં ‘C’ આકારના બે ઝૂલતા શીર્ષક ધરાવતા એન્જિનકક્ષમાં લંબગોળ પરિભ્રમક ફરે છે. ઇંધનમિશ્રણ દહનકક્ષમાં પરિભ્રમકની બંને બાજુથી લેવામાં આવે છે. જ્યારે પરિભ્રમક ઊર્ધ્વ (vertical) સ્થિતિમાં હોય ત્યારે ઇંધનમિશ્રણ આવતું બંધ થાય છે. જ્યારે પરિભ્રમક ફરે ત્યારે ઇંધનમિશ્રણનાં સંપીડન, દહન, પ્રસરણ અને નિકાસ થાય છે. દહન માટે સ્પાર્ક-પ્લગ હોય છે. પરિભ્રમક, પરિભ્રમી જડતા-ગતિથી અને પ્રસરણ-વાયુના દબાણથી ફરતું રહે છે. ચુસ્તક પત્તીઓ ઝૂલતા એન્જિનકક્ષ-શીર્ષમાં બેસાડેલ હોય છે. આ જ્યારે ઘસાઈ જાય ત્યારે એન્જિનકક્ષ-શીર્ષને પરિભ્રમક નજીક સરકાવીને પત્તીઓને ચુસ્ત રખાય છે. આથી પત્તીઓના ઘસારાનો ઉપાય કરી શકાય છે.

હેડ્રિચ એન્જિનની રચના આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.

આ એન્જિનમાં પરિભ્રમક ઉપર તેની ત્રિજ્યામાં ગોઠવેલ ખાંચામાં સરકતી પત્તીઓ સ્પ્રિંગ પર બેસાડેલી છે. આ એન્જિન-કક્ષમાં સંપીડન પછી એક છિદ્ર દ્વારા ઊંચા તાપમાનનો વાયુ સંઘરી રખાય છે. આ વાયુ પછીથી આવતા ઇંધનમિશ્રણને સળગાવે છે. સૌથી પહેલાં મિશ્રણને ધગાવેલા (glow) પ્લગથી સળગાવાય છે. સરકતી પત્તીઓને છેડે ચુસ્તક છેડા ગોઠવવામાં આવે છે.

લેક્લર્ક એડમન બેન્સ્ટેડ એન્જિન આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે :

આ એન્જિનમાં ત્રણ દહનકક્ષ હોય છે. સ્થિત પત્તીઓ નળાકાર-સ્થિત કક્ષ અને છેડાના કૉલર (flanges) આ કક્ષોનું વિભાજન કરે છે. મુખ્ય કાર્યધરી એન્જિનકક્ષના કેન્દ્રમાંથી પસાર થાય છે. મુખ્ય ધરીને દાંતાચક્રથી ઉત્કેન્દ્રી માર્ગમાં ફરતા ગોળાકાર પિસ્ટનથી જોડેલ હોય છે. જ્યારે દહનકક્ષમાં એક પછી એક સ્પાર્ક-પ્લગથી તણખા અપાય છે, ત્યારે પિસ્ટનની ગતિ શાફ્ટને ફેરવે છે. કૉલરમાંની ખાંચ (slot) દ્વારા પ્રવેશ અને નિષ્કાસ થાય છે.

અમૃતલાલ કા. મહેતા