試論發動機曲軸阻力淺析

摘要：在發動機機械運動中，機械效率的大小，直接影響到內能轉換動能效果的大小，本文以三大論點進行討論，第一個論點以研究發動機曲軸在運動中的阻力和反力，動力和反力運動時的規律，它是傳統動力機械效率大小的依據，傳統曲軸半圓周做功運動的機械裝置，它的效率變化規律1/2是以數學推理和科學試驗得出的結論，同時規律告訴人們一切有反力運動的機械是浪費能源的，同時也起指引性引導人們再研究消除阻力，利用反力的依據，第二論點，如何利用反力和消除阻力，從數學推理到科學實驗驗證，從傳統發動機單向傳送動力的1/2為依據，又推論出運動曲軸的兩方向面同時相向施加動力的2/2效率的裝置，不但消除了反力變為動力，更進一步消除了支撐點上的阻力對機體的沖擊振動與磨擦，第三個論點是高效節能內燃機裝置，從傳統內缺陷結構不合理，損失動能1/2，又以甲乙兩方向面同時向相施加動力裝置，以達到高效節能減排消音等2/2的效果，如高效節能活塞時內燃機裝置;渦輪發動機;轉子發動機和液壓機械都可采用高效節能發動機裝置。

關鍵詞：發動機曲軸運動;部件壽命;高效節能

在近世紀以來，人們對物理學的研究已經處于停滯狀態，甚至有人認為物理枯竭論等錯誤推斷，因此導致物理學的發展非常緩慢，在運動動力學方面，人們只研究了動力是怎么運動的和反力怎樣運動的，可是從來沒有人研究過它們之間共同運動的規律，特別是在發動機曲軸定向運動中，由于重力的存在，發動機連桿單向傳送動力時，通過支撐點產生了阻力，曲軸另一方向運動的改變，又產生了反力的運動。例如：一是杠桿機械的運動。二是類似杠桿發動機曲軸單向傳送動力的半圓周運動，可是在汽油機或柴油機眾多發動機曲軸機械運動中，它們都有一條相同的基本規律卻沒人研究它，也就是發動機曲軸上動力與反力共同運動時的效率與規律。

1.發動機曲軸在運動中的阻力和反力，動力和反力運動時的規律

在動力機械運動中，動力與反力共同運動的現象普遍存在，那么它們共同運動時又有什么樣的變化規律呢？假設它們之間是一種動力與反力的變化運動，那么它的變化規律就應該是一個動力跟同時作用在整個曲軸運動物體的正反兩面重力之和變化關系。

動力與反力共同運動時，如果遵循以上假設，那么它的數學推理有兩種可能：第一種是動力推理，一個動力跟曲軸兩方向面重力之和成反比等于1/2，兩個動力等于2/4，三個動力等于3/6等…，約分后得1/2。第二種推理是反力推理，一個反力跟兩個動力成反比1/2，兩個反力等于2/4，三個反力等于3/6等…，約分后得1/2。

發動機曲軸的動力與反力共同運動時，它們是個復雜的動力能變化運動，從基本概念上有含糊不清的認識，為減去復雜問題，我們研究以反力在運動中消耗幾個動力來做實驗，取一個杠桿結構作為曲軸飛輪做實驗，再取三個法碼，杠桿相對兩方向面分為，甲為動力面，乙為反力方向面，首先給乙反方向面放上一個法碼

做為反力，現在要想使反力法碼運動做功的話，必需給甲方向面施加動力，那么給甲也放上一個法碼做為動力，根據杠桿原理，曲軸的反力面法碼不運動做功，再給甲方向面施加一個動力的法碼，可以得出，反力面運動時消耗了兩個動力法碼，只做一個動力法碼的功，實驗證明，反力跟兩個動力成反比1/2的效率是正確的。

2.怎么利用曲軸上的反力和怎樣消除阻力

在地球能源逐漸枯竭的社會里，研究如何節能減排，是全社會全人類共同的責認，特別是在動力機械運動中，各種機械效率的大小，直接影響到動力能的轉換效果，特別是類似杠桿結構的發動機曲軸單向傳送動力的機械，怎么消除阻力和怎么利用反力，是發動機效率大小的核心依椐，在發動機曲軸動力中，根據動力與反力共同運動的規律可知，它們的動力能轉換率只有1/2，把另一半動力能都浪費在曲軸的支撐點阻力中。

在類似杠桿動力機械運動中，特別是多缸發動機曲軸半圓周傳送動力的機械，假設，消除運動中支撐點的阻力，使之反力變為動力，不就節省動力一倍嗎？

在單向傳送動力的曲軸機械運動中，由于運動物體自身重力的存在，定向動力面運動時，通過支點改變對面運動方向時，支點上產生阻力，對面方向物體運動時產生反力，如何消除阻力和利用反力變為動力呢？有這樣一個數學推理，甲乙兩個方向面，同時相向都施加動力，由傳統效率的1/2，因在反力方向面也施加一個動力，使兩個方向面等于2/2，這樣就可消除支點上的阻力，并且使反力方向面也變為動力。

在傳統發動機的曲軸運動中，因為曲軸飛輪是類似杠桿原理被固定在機體上，以單向傳送動力能，也做個實驗，也以一個杠桿做為曲軸飛輪，用軸承將曲軸飛輪兩頭固定在機體上，將整個裝置放在重力測量器上，如果按傳統定向給曲軸甲方向面施加動力，那么動力不但推動甲方向面曲軸運動，同時通過有阻力的支點，還要推動乙方向面曲軸做反方向運動，因此，一個動力跟推動兩方向面曲軸重力之和成反比，從測量數據可知，得到1/2的效果，另一半動力能以阻力損失在支撐點的機體上，只做了半周路程的功，如果兩方向面相向同時給曲軸施加動力的話，由于相向兩動力對支撐點作用力互相抵消為零，從測量器數據可以看到，曲軸兩方向面動力對曲軸支撐點不產生任何力的作用，做了一周路程的功，不但消除了反力，同時更進一步消除了支點上的阻力、振動與摩擦，使曲軸兩方向面動力能都儲存在曲軸飛輪的旋轉運動中，從運動曲軸飛輪中得到2/2的效率，那么2/2乘以﹪，等于100﹪率，例如：電動機動力是圓周相向動力運動。

結論，在自然界里，對物理學的研究是先天之本，數學的理論是以物質的存在為參照物，否則是空理論，在自然界，由于物質的存在，在萬有引力的作用下，物體產生了重力，物體定向運動方面的改變，又產生了不同性質的反力，研究動力與反力它們共同運動時的規律，例如杠桿運動，曲軸單向半圓周做功運動等，一是告訴人們這樣的結構是浪費能源的，二是指引性的引導人們根據規律，再去研究怎樣消除阻力和利用反力的法規依據，因此凡是動力與反力共同運動的機械效率都是1/2，這就是傳統發動機曲軸單向傳送動力的不足之處。那么怎樣利用反力和消除阻力呢？為改變這一缺點，從數學推理到科學實驗驗證，又推論出運動曲軸的兩方向面施加動力的2/2效率，不但消除了阻力，更進一步消除了反力變為動力，使支點機體上的阻力﹕振動﹑噪音﹑磨擦等再進一步的消除，也延長了部件使用壽命，一切有反力運動的機械，都有可能利用反力，消除阻力使其效率再翻一倍，如果全世界的動力機械都采用兩方向面同時相向施加動力的裝置，如活塞發動機;渦輪發動機;轉子發動機和液壓機械等，它有著很巨大的社會效益和經濟價值。

3.高效節能內燃機裝置

內燃機是將內能轉化為機械能不可缺少的熱機，但它機械效率還不足實際理想效率的一半，從實驗得出的結論中看出，傳統內燃機裝置的主要缺陷是設計結構不合理，主要表現是，?傳統內燃機裝置結構是由活塞連桿運動，推動曲軸作半圓周做功運動，曲軸通過軸承被固定在機體上，支撐點的作用主要是改變后半周運動方向的，由于連桿做功時的沖擊阻力通過支撐點的反作用力產生振動摩擦，進而消耗機械效率一半，其有用效率不少都消耗機體上，不但浪費了能源，而且二氧化碳的排放污染了環境，機械噪音危害了人的身體健康。為解決這一缺點，提供一種高效節能內燃機裝置，將兩組氣缸合并在一起，實現一次供油，兩個活塞連桿在曲軸上同時都做有用功，消除了反作用的無用功，使支撐點不受任何沖擊力，把所有的動力全部作用在曲軸旋轉運動中。為解決上技術問題，該高效節能內燃機裝置，在曲軸上置有一個下連桿與下活塞連接，下連桿為乙方向，在曲軸的兩端分別置有曲軸與機體連接點，在上活塞固定部件左右兩側各置有一上連桿，上連桿為甲方向，上連桿通過上活塞固定部件與上活塞相接，上活塞與下活塞分別置于氣缸內，在氣缸上分別置有進氣口﹑排氣口，在上活塞固定部件與氣缸之間置有上下運動的滑槽。進一步，所述的曲軸與機體連接部件為齒輪或飛輪;進一步，所述的上連桿或下連桿包括連接活塞部件﹑連接曲軸部件及扣件。采取上述技術方案后，達到的技術效果是：由于傳統內燃機裝置采用半圓周做功運動，本技術采用的是相向同時圓周做功運動因此，在同樣油耗情況下，在傳統機械效率上再翻一倍，提高了效率并達到理想機械效率值，不但節約了能源，還減少了二氧化碳，同時又減去了連桿曲軸對機體的沖擊阻力，進一步達到了消音的目的。

該技術工作原理是：兩個活塞在一個氣缸內往復運動時，從中部運動到上下一個氣缸末端的過程叫做一個沖程，多數汽油機是由吸氣：壓縮：燃燒：膨脹做功：排氣四個沖擊程不斷循環來保證連續工作的。如圖2所示，吸氣沖程的工作過程是：進氣門打開，排氣門關閉，兩個活塞中的上活塞1向上運動，下活塞2向下運動，汽油和空氣的混合氣體進入氣缸;如圖3所示，壓縮沖程的工作過程是：進氣門和排氣門部都關閉，上活塞1和下活塞2都向中部運動，混合氣體被壓縮，如圖4所示，做功沖程的工作過程是：在壓縮沖程結束時，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的氣體，推動活塞一個向上一個向下運動，帶動曲軸圓周相向旋轉運動，對外做功，如圖5所示，排氣沖程工作過程是，進氣門關閉，排氣門打開，兩個活塞同時向中部運動，把廢氣排出氣口。第二種高效節能內燃機裝置，將甲乙兩方向面各置一個連桿，甲連桿與甲方向面曲軸連接，乙連桿與乙方向面曲軸連接，其工作循環同上，即同時吸氣，壓縮做功，排氣四個沖程。

附加：

圖1

參考文獻：

[1]李永誼.球墨鑄鐵熔模精密鑄造生產實踐[J].熱加工工藝，?2011.09：66-67

[2]張久祜.厚大斷面床身鑄件內冷鐵的應用[J].中國鑄造裝備與技術，?2010.05：77-78

作者簡介：朱家民，研究方向： 動力機械阻力。