试论发动机曲轴阻力浅析

摘要：在发动机机械运动中，机械效率的大小，直接影响到内能转换动能效果的大小，本文以三大论点进行讨论，第一个论点以研究发动机曲轴在运动中的阻力和反力，动力和反力运动时的规律，它是传统动力机械效率大小的依据，传统曲轴半圆周做功运动的机械装置，它的效率变化规律1/2是以数学推理和科学试验得出的结论，同时规律告诉人们一切有反力运动的机械是浪费能源的，同时也起指引性引导人们再研究消除阻力，利用反力的依据，第二论点，如何利用反力和消除阻力，从数学推理到科学实验验证，从传统发动机单向传送动力的1/2为依据，又推论出运动曲轴的两方向面同时相向施加动力的2/2效率的装置，不但消除了反力变为动力，更进一步消除了支撑点上的阻力对机体的冲击振动与磨擦，第三个论点是高效节能内燃机装置，从传统内缺陷结构不合理，损失动能1/2，又以甲乙两方向面同时向相施加动力装置，以达到高效节能减排消音等2/2的效果，如高效节能活塞时内燃机装置;涡轮发动机;转子发动机和液压机械都可采用高效节能发动机装置。

关键词：发动机曲轴运动;部件寿命;高效节能

在近世纪以来，人们对物理学的研究已经处于停滞状态，甚至有人认为物理枯竭论等错误推断，因此导致物理学的发展非常缓慢，在运动动力学方面，人们只研究了动力是怎么运动的和反力怎样运动的，可是从来没有人研究过它们之间共同运动的规律，特别是在发动机曲轴定向运动中，由于重力的存在，发动机连杆单向传送动力时，通过支撑点产生了阻力，曲轴另一方向运动的改变，又产生了反力的运动。例如：一是杠杆机械的运动。二是类似杠杆发动机曲轴单向传送动力的半圆周运动，可是在汽油机或柴油机众多发动机曲轴机械运动中，它们都有一条相同的基本规律却没人研究它，也就是发动机曲轴上动力与反力共同运动时的效率与规律。

1.发动机曲轴在运动中的阻力和反力，动力和反力运动时的规律

在动力机械运动中，动力与反力共同运动的现象普遍存在，那么它们共同运动时又有什么样的变化规律呢？假设它们之间是一种动力与反力的变化运动，那么它的变化规律就应该是一个动力跟同时作用在整个曲轴运动物体的正反两面重力之和变化关系。

动力与反力共同运动时，如果遵循以上假设，那么它的数学推理有两种可能：第一种是动力推理，一个动力跟曲轴两方向面重力之和成反比等于1/2，两个动力等于2/4，三个动力等于3/6等…，约分后得1/2。第二种推理是反力推理，一个反力跟两个动力成反比1/2，两个反力等于2/4，三个反力等于3/6等…，约分后得1/2。

发动机曲轴的动力与反力共同运动时，它们是个复杂的动力能变化运动，从基本概念上有含糊不清的认识，为减去复杂问题，我们研究以反力在运动中消耗几个动力来做实验，取一个杠杆结构作为曲轴飞轮做实验，再取三个法码，杠杆相对两方向面分为，甲为动力面，乙为反力方向面，首先给乙反方向面放上一个法码

做为反力，现在要想使反力法码运动做功的话，必需给甲方向面施加动力，那么给甲也放上一个法码做为动力，根据杠杆原理，曲轴的反力面法码不运动做功，再给甲方向面施加一个动力的法码，可以得出，反力面运动时消耗了两个动力法码，只做一个动力法码的功，实验证明，反力跟两个动力成反比1/2的效率是正确的。

2.怎么利用曲轴上的反力和怎样消除阻力

在地球能源逐渐枯竭的社会里，研究如何节能减排，是全社会全人类共同的责认，特别是在动力机械运动中，各种机械效率的大小，直接影响到动力能的转换效果，特别是类似杠杆结构的发动机曲轴单向传送动力的机械，怎么消除阻力和怎么利用反力，是发动机效率大小的核心依椐，在发动机曲轴动力中，根据动力与反力共同运动的规律可知，它们的动力能转换率只有1/2，把另一半动力能都浪费在曲轴的支撑点阻力中。

在类似杠杆动力机械运动中，特别是多缸发动机曲轴半圆周传送动力的机械，假设，消除运动中支撑点的阻力，使之反力变为动力，不就节省动力一倍吗？

在单向传送动力的曲轴机械运动中，由于运动物体自身重力的存在，定向动力面运动时，通过支点改变对面运动方向时，支点上产生阻力，对面方向物体运动时产生反力，如何消除阻力和利用反力变为动力呢？有这样一个数学推理，甲乙两个方向面，同时相向都施加动力，由传统效率的1/2，因在反力方向面也施加一个动力，使两个方向面等于2/2，这样就可消除支点上的阻力，并且使反力方向面也变为动力。

在传统发动机的曲轴运动中，因为曲轴飞轮是类似杠杆原理被固定在机体上，以单向传送动力能，也做个实验，也以一个杠杆做为曲轴飞轮，用轴承将曲轴飞轮两头固定在机体上，将整个装置放在重力测量器上，如果按传统定向给曲轴甲方向面施加动力，那么动力不但推动甲方向面曲轴运动，同时通过有阻力的支点，还要推动乙方向面曲轴做反方向运动，因此，一个动力跟推动两方向面曲轴重力之和成反比，从测量数据可知，得到1/2的效果，另一半动力能以阻力损失在支撑点的机体上，只做了半周路程的功，如果两方向面相向同时给曲轴施加动力的话，由于相向两动力对支撑点作用力互相抵消为零，从测量器数据可以看到，曲轴两方向面动力对曲轴支撑点不产生任何力的作用，做了一周路程的功，不但消除了反力，同时更进一步消除了支点上的阻力、振动与摩擦，使曲轴两方向面动力能都储存在曲轴飞轮的旋转运动中，从运动曲轴飞轮中得到2/2的效率，那么2/2乘以﹪，等于100﹪率，例如：电动机动力是圆周相向动力运动。

结论，在自然界里，对物理学的研究是先天之本，数学的理论是以物质的存在为参照物，否则是空理论，在自然界，由于物质的存在，在万有引力的作用下，物体产生了重力，物体定向运动方面的改变，又产生了不同性质的反力，研究动力与反力它们共同运动时的规律，例如杠杆运动，曲轴单向半圆周做功运动等，一是告诉人们这样的结构是浪费能源的，二是指引性的引导人们根据规律，再去研究怎样消除阻力和利用反力的法规依据，因此凡是动力与反力共同运动的机械效率都是1/2，这就是传统发动机曲轴单向传送动力的不足之处。那么怎样利用反力和消除阻力呢？为改变这一缺点，从数学推理到科学实验验证，又推论出运动曲轴的两方向面施加动力的2/2效率，不但消除了阻力，更进一步消除了反力变为动力，使支点机体上的阻力﹕振动﹑噪音﹑磨擦等再进一步的消除，也延长了部件使用寿命，一切有反力运动的机械，都有可能利用反力，消除阻力使其效率再翻一倍，如果全世界的动力机械都采用两方向面同时相向施加动力的装置，如活塞发动机;涡轮发动机;转子发动机和液压机械等，它有着很巨大的社会效益和经济价值。

3.高效节能内燃机装置

内燃机是将内能转化为机械能不可缺少的热机，但它机械效率还不足实际理想效率的一半，从实验得出的结论中看出，传统内燃机装置的主要缺陷是设计结构不合理，主要表现是， 传统内燃机装置结构是由活塞连杆运动，推动曲轴作半圆周做功运动，曲轴通过轴承被固定在机体上，支撑点的作用主要是改变后半周运动方向的，由于连杆做功时的冲击阻力通过支撑点的反作用力产生振动摩擦，进而消耗机械效率一半，其有用效率不少都消耗机体上，不但浪费了能源，而且二氧化碳的排放污染了环境，机械噪音危害了人的身体健康。为解决这一缺点，提供一种高效节能内燃机装置，将两组气缸合并在一起，实现一次供油，两个活塞连杆在曲轴上同时都做有用功，消除了反作用的无用功，使支撑点不受任何冲击力，把所有的动力全部作用在曲轴旋转运动中。为解决上技术问题，该高效节能内燃机装置，在曲轴上置有一个下连杆与下活塞连接，下连杆为乙方向，在曲轴的两端分别置有曲轴与机体连接点，在上活塞固定部件左右两侧各置有一上连杆，上连杆为甲方向，上连杆通过上活塞固定部件与上活塞相接，上活塞与下活塞分别置于气缸内，在气缸上分别置有进气口﹑排气口，在上活塞固定部件与气缸之间置有上下运动的滑槽。进一步，所述的曲轴与机体连接部件为齿轮或飞轮;进一步，所述的上连杆或下连杆包括连接活塞部件﹑连接曲轴部件及扣件。采取上述技术方案后，达到的技术效果是：由于传统内燃机装置采用半圆周做功运动，本技术采用的是相向同时圆周做功运动因此，在同样油耗情况下，在传统机械效率上再翻一倍，提高了效率并达到理想机械效率值，不但节约了能源，还减少了二氧化碳，同时又减去了连杆曲轴对机体的冲击阻力，进一步达到了消音的目的。

该技术工作原理是：两个活塞在一个气缸内往复运动时，从中部运动到上下一个气缸末端的过程叫做一个冲程，多数汽油机是由吸气：压缩：燃烧：膨胀做功：排气四个冲击程不断循环来保证连续工作的。如图2所示，吸气冲程的工作过程是：进气门打开，排气门关闭，两个活塞中的上活塞1向上运动，下活塞2向下运动，汽油和空气的混合气体进入气缸;如图3所示，压缩冲程的工作过程是：进气门和排气门部都关闭，上活塞1和下活塞2都向中部运动，混合气体被压缩，如图4所示，做功冲程的工作过程是：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞一个向上一个向下运动，带动曲轴圆周相向旋转运动，对外做功，如图5所示，排气冲程工作过程是，进气门关闭，排气门打开，两个活塞同时向中部运动，把废气排出气口。第二种高效节能内燃机装置，将甲乙两方向面各置一个连杆，甲连杆与甲方向面曲轴连接，乙连杆与乙方向面曲轴连接，其工作循环同上，即同时吸气，压缩做功，排气四个冲程。

附加：

图1

参考文献：

[1]李永谊.球墨铸铁熔模精密铸造生产实践[J].热加工工艺， 2011.09：66-67

[2]张久祜.厚大断面床身铸件内冷铁的应用[J].中国铸造装备与技术， 2010.05：77-78

作者简介：朱家民，研究方向： 动力机械阻力。

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