CN107448275A - 一种活塞与缸体锥形几何结构的内燃机 - Google Patents

Abstract

内燃机是热力发动机，同时它也是波动力发动机。因此，根据几何结构波动力学的原理，改变原内燃机圆柱形的几何结构，以锥形与阳燧凹面来改造其活塞与缸体，是可以提高内燃机的功率，达到节能与环保的目的。因为波动反射的形式，都是入射角要等于反射角，所以活塞与缸顶一旦锥形与阳燧形，就会使更多的波动力，反射时集中推向活塞。活塞锥形后，其总面积要远远大于原来的平面，面积大，受力就大，所获波动力就多，作功也就多，也就节能。

Description

一种活塞与缸体锥形几何结构的内燃机

一直以来，内燃机被定义为热力发动机。殊不知，它其实也是一种波动力发动机。因为油汽在气缸内，燃烧、爆炸、膨胀；会产生万向的光波、热波、声波、机械冲击波。正是这些综合的波动力推动了活塞作功。这些波动力中，以膨胀的机械冲击波，力为最大。

内燃机缸体——即燃烧室。是一个圆柱体的几何结构，平面的活塞与缸体构成了一圈九十度的直角——也就是常说的死角。任何波动，一旦遇到死角。其反射及衍射，所形成的是拥挤杂乱的碰撞与对撞。考虑到波速远远快于活塞移动，在活塞到达下止点前，波在死角上频繁反复的碰撞，会造成缸内波动力的紊乱与无序，这当然会给作功带来损失。但波动力的最大损耗，还是在缸的内壁上，由于气缸是个圆周体，波在其间的运动，不外就是同心圆式的反复涨缩，涨缩的压力，连续不断挤压，疲劳缸壁，才是能源的最大浪费。这只需计算下缸壁与活塞的截面对比，就清楚了。显而易见，是缸壁承受损耗了，缸内大部分膨胀的冲击压力波。好在缸壁材料，极为坚固，不会发生象古代火铳，那种常有的炸膛风险。

火铳膛室的几何结构与内燃机相似，也是一个有死角的圆柱体，作功也是靠燃爆的机械冲击压力波。不同的是，它是用火药来推动弹丸出膛。但作功的原理与内燃机是一码事。

炸膛是火铳、鸟枪的老毛病。以前，在古玩市场上，常可见到炸膛的火器。炸膛直接说明，膛壁所承受的压力波，所浪费的能源有多么巨大。同理，也就不难明白，内燃机缸壁会白白浪费多少能源。因为根据几何结构波动力学的原理，一样的几何结构。膛内的波动压力分布，及波动力反射的过程与形式，都是一样的。自然，损失、浪费也会一样。

由此看来，死角圆柱体的几何结构，是问题的关键。那么，可不可以改变圆柱体的结构，来避免炸膛，避免能量损失呢？也就是说，通过其他特殊的几何结构，来避开直角。让挤压在缸膛壁上大部分的波动力转向，转移到活塞作功，弹丸出膛上来。

答案是肯定的，其实，关于这方面的几何结构知识，并不深奥。因为任何波动，不论是电磁波，还是机械波的运动，都是入射角要等于反射角的，几何角度的变化，波动反射时当然会变化。常打台球的人最清楚，几何角度的重要，因为任何力的运动，也都与几何角度息 息相关。实际上，这种几何知识，远在三千年前中国人就掌握了，古人发明的一种青铜镜——陽燧，就是一个明证。陽燧是一种利用球形凹面的几何结构，成功的让光波转向，聚焦阳光点火。后来，西方的阿基米德，也是借助这一几何结构，聚焦阳光，烧毁了入侵叙拉古的罗马战船。近代的探照灯、手电筒、卫星接收天线、太阳灶、射电天文望远镜，采用的都是这种结构；只是，这些应用，都是在光波、热波、电磁波上。在机械波、声波上的应用，所见不多。当然，也不是没有。天坛回音壁、一些音乐厅、抗震的建筑，都不同程度的利用了几何结构波动力学。前些年，新闻报道，伊拉克反美武装，用一个锥形定向土炸弹，炸翻美军坦克的事件；更是这种几何结构，在机械冲击压力波上的一个成功杰作。

锥形与陽燧凹面，虽不大相同，但都没有直角；反射时，都可使波动力由万向转向单向，效果是一样的。说起来，他不过陽燧的一种变形而已。前些年，本人曾用这种变形的陽燧喇叭口，装在哨管的乐器上。获得了发音灵敏、拓展音域的显著成果。

看来，用锥形或陽燧形，来改造内燃机活塞与缸体，使过去浪费在直角处，挤压在缸壁上，大部分的波动力，有序的转向，转移至活塞与缸顶的双向上来；达到提高内燃机的功率，节约能源及环保，是完全可行的，活塞锥形后，其总面积会远远大于原来的平面，面积大受力就大，所获能量就要多，所以可以节能。

下面，图1是一个改造了活塞与缸体几何结构的内燃机简图。

图中的平面活塞上，由于加装了一个锥形装置，直角不复存在外，波动力反射时，也要发生转向，缸顶——即燃烧室的顶部，则被改造成陽燧的球形凹面，这会集聚更多推向活塞的波动力。自然，这只是几何结构的一种组合。其他，还可以双锥形、双陽燧形，或别的几何形状混合。至于哪类几何结构效果最好、最节能，目前还在探索。

由于这些改造，仅限于缸体很小的变动，并不影响内燃机原来的设计。因此，原来机上所有的配件、附件都不用更改。只是活塞上加了个锥形，会占用气缸内的一些空间。这只需把缸体加长些即可。其次就是锥形内，易积存废气，难以排出，需要在排气孔上装置个抽气机，这大概也不是什么难题。

简图一眼分明，基本原理，逻辑清晰，简单明了，相信内行人，一看就明白，这里就不一一说明了。

Claims (1)

1.一种活塞与缸体锥形几何结构的内燃机，其活塞与缸体可为多种没有直角的几何结构。