Двигатель Раджакаруны

Пульсатор двигателя Раджакаруны

Цейлонский инженер Итон Раджакаруна разработал и построил опытный образец двигателя, отличающегося по принципу работы от всех известных двигателей внутреннего сгорания. Главная конструктивная особенность нового двигателя — пульсатор, представляющий собой квадрат, концы которого направляются башмаками. Превращение возникающего при этом пульсирующего движения (оно напоминает биение сердца) во вращательное осуществляется при помощи кулачковой плиты, выполненной в форме восьмерки.
В отличие от обычного четырехтактного поршневого двигателя, рабочий цикл которого происходит за два оборота коленчатого вала, в конструкции Раджаруны каждые пол-оборота кулачковой плиты соответствуют рабочему ходу. Это значит, что мощность и равномерность хода такого двигателя могут превысить аналогичные параметры обычного двигателя с тем же рабочим объемом цилиндров в четыре раза. Автор конструкции утверждает, что его машина превосходит газовую турбину и все ротативные двигатели, которые для достижения удовлетворительной экономичности требуют высоких оборотов и большого крутящего момента.

Принцип действия и основные элементы конструкции двигателя Раджакаруны ясны из приводимых иллюстраций. Пульсатор состоит (наподобие плоскозвенной цепи) из четырех многослойных звеньев, концы которых шарнирно соединены друг с другом. С внутренней стороны к ним прикреплены на винтах прямоугольные пластины, в целях лучшего уплотнения соприкасающиеся с шарнирами. Справа от пульсатора (см. рис.) показана крестовина с поворотными цапфами и внутренняя пластина в форме «восьмерки», соединенная мостиком с кулачковой плитой. Имеющийся на каждой поворотной цапфе башмак скользит в одной из четырех расположенных под прямым углом прорезей стационарной крестовины и обеспечивает одновременно (наподобие стенки цилиндра) частичное уплотнение одной из сторон пульсатора.
Размещенные за каждым башмаком в шариковых подшипниках кулаки ходят по «восьмерочной дорожке», выфрезерованной в кулачковой плите, и принуждают ее вращаться, поскольку крестовидная пластина жестко закреплена. Центрально по отношению к «восьмерочной дорожке» крепится на винтах меньшая пластина, также имеющая форму восьмерки и вращающаяся, следовательно, вместе с кулачковой плитой. Весь этот элемент замыкает расположенные под прямым углом направляющие прорези сзади башмаков и обеспечивает таким образом уплотнение с внутренней стороны. С противоположной стороны уплотнение осуществляется массивной плитой, в которой предусмотрены свеча и клапаны. Обе плиты соединяются друг с другом распорными болтами таким образом, чтобы пульсатор размещался между ними с минимальными зазорами. Выходящий из кулачковой плиты и проходящий через пульсатор и обе неподвижные пластины ведущий вал двигателя имеет с одной стороны (то есть со стороны свечи) два кулачка, служащие для привода коромысел клапанов, на другом конце вала монтируется динамомашина.

Четырехтактный цикл в двигателе Раджакаруны соответствует в принципе такому же циклу обычного поршневого двигателя с той только разницей, что каждый такт здесь происходит не через 180 градусов, а через 45 градусов. Кроме того, в работе системы газораспределения есть черты, характерные для двухтактного двигателя. Хотя здесь использованы клапаны тарельчатого типа, сам пульсатор открывает и прикрывает, в зависимости от своего положения, их проходные сечения.
Исходное положение для первого такта показано на рис. 3, когда ромбовидный пульсатор стоит вертикально. В этом положении впускное отверстие при открытом клапане находится внутри ромба. При вращении маховика ромб превращается в квадрат, рабочий объем увеличивается, а впускной клапан закрывается. До этого момента кулачковая плита поворачивается только на 45 градусов; при вращении на следующие 45 градусов квадрат претерпевает новые изменения,а именно — превращается в горизонтально расположенный ромб. Благодаря уменьшению рабочего объема оба клапана — как впускной, так и выпускной — закрыты и находятся вне пульсатора; смесь сжимается, и начинается второй такт рабочего цикла, в конце которого осуществляется зажигание смеси. В этот момент оба близлежащие друг к другу по диагонали углы находятся у центральной части «восьмерки» кулачковой плиты. По аналогии с четырехтактным поршневым двигателем такое положение можно назвать верхней «мертвой точкой».
Поскольку при вспышке пульсатор открывается, роликовые кулаки прижимаются к диагонально противолежащим кривым «восьмерки». Это сдвоенное действие повышает давление, а следовательно, и крутящий момент. В то время как роликовые кулаки быстро приближаются под крутым углом к центральной части «восьмерки», это движение поддерживается другой парой роликов; благодаря относительно малой крутизне той зоны «восьмерочной дорожки», которая движется быстрее, они медленно отжимаются к краю пластины. Оба клапанных отверстия остаются при этом вне камеры сгорания до тех пор. пока пульсатор в конце такта вновь не приобретает форму квадрата (это практически позволяет не опасаться обгорания клапанов). Затем открывается выпускной клапан; дальнейшее вращение кулачковой плиты преобразует под влиянием сжатия квадрат в ромб и обеспечивает выталкивание сгоревших газов. На этом завершается цикл в 180 градусов.
Симметричное расположение движущихся частей в этом двигателе (а также осевая симметрия камеры сгорания) почти исключают вибрацию. Простота конструкции позволяет также ожидать значительного уменьшения стоимости изготовления такого двигателя, поскольку отпадают затраты на поршни, шатуны, коленчатые и кулачковые валы и различные механизмы привода, свойственные обычным поршневым двигателям. Две простые в изготовлении ,плиты заменяют блок цилиндров, нижний картер и головку цилиндров; кроме того, нужны всего два клапана вместо восьми в обычном четырехцилиндровом двигателе.
Опытный образец двигателя, построенный Раджакаруной, имеет рабочий объем 65 см³ и степень сжатия 5 : 1 . Максимальный крутящий момент достигается на диапазоне оборотов 1300—1500, однако сведения о мощности двигателя пока не приводятся. В опытном образце смазка осуществляется бензином; по идее, обе проблемы (смазки и охлаждения) решаются помощью «масляного тумана», который окружает пульсатор.


Примечание. Как известно, в двигателях подобного типа (например, ротативно-поршневых) особые трудности представляет проблема уплотнения. Она-то и тормозит создание серийных двигателей.