CN1121983A - 一缸二活塞式内燃机 - Google Patents
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Abstract
技术领域：热力学。在现有技术条件下都能实现。主要技术特征：效率高。用途：广泛用于各种动力设施。
Description
一缸二塞式内燃机属热机范畴
一缸二活塞式内燃机是在一缸一活塞式内燃机的基础上产生的，一缸一活塞式内燃机的工作原理见参考文献(武汉工学院董敬，庄志编写的《汽车拖拉机发动机》)，我们联想步枪射击时的情形：弹头向前飞出去，枪托向后退，就会想到动量守恒定律：系统不受外力或所受外力的力为零。那么这个系统的动量就保持不变，一缸二活塞式内燃机的设想就是动量守恒定律的应用。
发明一缸二活塞式内燃机的目的，在于提高内燃机的效率，在理想情况下，一缸二活塞式内燃机的效率比一缸一活塞式内燃机的效率高一倍。
一缸二活塞式内燃机是将二个活塞安装在一个汽缸的两头，两个活塞作相对运动：两个活塞同时向气缸中间移动时，排气，向汽缸两头移动时，吸气，两根曲轴都有齿轮与输出轴齿合，将力传递给输出轴，下面讨论一缸二活塞式内燃机提高效率的原理：先分析一下一缸一活塞式内燃机的工作情况：燃气在汽缸内燃烧产生很大的压强，推动活塞做功，汽缸内的燃气燃烧后具有很大的能量，气体分子碰撞活塞把能量传给活塞同时也有气体分子碰撞汽缸盖，我们可以认为汽缸内的燃气分为两部分，由于活塞的动量由燃气的动量决定，故m/2(v-v’)＝m1v1(m为燃气的质量，v为燃气燃烧后的初速度，v’为末速度，m1为活塞质量，v1为活塞的速度)，由于动量守恒，活塞的速度也就决定了，活塞的动能E1＝1/2m1v1 2也就决定了，这个动能也就是燃气失去的能量E1＝1/2m/2(V2-V’2)，由此可见，活塞得到的动能由它的动量决定，它的动量由燃气的动量决定，而燃气的动量又由它的动能决定，故活塞的动能由燃气的能量决定，再来看一缸二活塞式内燃机的情况：它有两个质量相同的活塞，且汽缸直径、压缩比、供油量都与一缸一活塞式内燃机完全相同的情况下，两个活塞得到的动量相等，动能也相等，这两个活塞得到的动能是不是都与一缸一活塞式内燃机的活塞的动能相等呢？结论是肯定的，下面进行证明，在一缸一活塞式内燃机中，一半燃气的能量对活塞做功E1＝1/2m1V1 2＝1/2m/2(V2-V’2)，而另一半燃气的能量对气缸盖作用，后随废气排出，E2＝1/2m2V2 2＝1/2m/2(V2-V”2)，(m2为机体质量，V2为机体得到的速度，V”为燃气碰撞汽缸盖后的速度)，由于m2很大，V2几乎为零，V”与V几乎相等，所以燃气传给汽缸盖的能量很小，而很大部分能量随废气带走，在一缸二活塞式内燃机中，两个活塞的动能E1’＝1/2m1V1 2＝1/2m/2(V2-V’2)，由于两机燃气质量相同，压缩比相同，那么它们的燃气能量相同，动量相同，传给活【塞的动量也相同，燃气分子碰撞活塞后的速度V’是应该相同的，所以E1＝E1’，一缸二活塞式内燃机的两个活塞的动能之和是一缸一活塞式内燃机活塞动能的两倍，那么一缸二活塞式内燃机的效率就是一缸一活塞式内燃机效率的两倍。
为什么一缸一活塞式内燃机的效率都低于50％呢？(汽油机效率η为25-30％，柴油机η为30-40％)，因为一缸一活塞式内燃机只利用了燃料能量的一半，加上损耗，效率当然低于50％，燃气在汽缸内点燃后，一半气体分子碰撞气缸盖，而气缸病因与机体相连，质量远大于活塞质量，气体分子将以很大速度返回，此时气门已打开，排气，这部分气体排出，能量也被带走，而一缸二活塞式内燃机几乎全部燃料的能量都用来对活塞做功，它相当于在一缸一活塞式内燃机中，用一个活塞代替汽缸盖，来利用被损失的那部分能量，所以一缸二活塞式内燃机的效率高。
尽管前人经过多方努力，试图提高内燃机的效率，但收效甚微，都不可能超过50％，早在1666年英国皇家学会的例会上表演了一个动量和动能同时守恒的实验，荷兰物理学家惠更斯指出：只有在发生弹性碰撞后，物体的动量、动能才同时守恒，而大多数的碰撞都是非弹性碰撞，动能都不守恒，内燃机工作是靠燃气燃烧产生的压强工作的，这个压强由燃气分子的能量决定，活塞受到的压强是气体分子碰撞活塞产生的，由动量守恒定律公式：m1(V1-V’1)＝m2(V2-V’2)可知，(V1-V’1)或(V2-V’2)最大时，传递动量最大，动能最大，没有能量转化，但实际上是不可能的，这是由于活塞质量与燃料质量的悬殊决定的，同时，负载也有影响，燃气分子碰撞活塞后，它的速度不可能减少为零，可见要提高内燃机的效率，必须采用一缸二活塞式，内燃机的效率才能得到大的突破。
一缸二活塞式内燃机的技术特征就是它采用二个活塞共一个汽缸的结构和它的高效率。
一缸一活塞式内燃机应采用V型汽缸。
Claims (1)
- 技术特征：一缸二活塞式、高效率、内燃机请求保护范围：一缸二活塞式，各种燃料为能源的内燃机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93121058 CN1121983A (zh) | 1993-12-18 | 1993-12-18 | 一缸二活塞式内燃机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93121058 CN1121983A (zh) | 1993-12-18 | 1993-12-18 | 一缸二活塞式内燃机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1121983A true CN1121983A (zh) | 1996-05-08 |
Family
ID=4993562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 93121058 Pending CN1121983A (zh) | 1993-12-18 | 1993-12-18 | 一缸二活塞式内燃机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1121983A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103982296A (zh) * | 2009-03-16 | 2014-08-13 | 洋马株式会社 | 作业车辆搭载用的发动机装置 |
-
1993
- 1993-12-18 CN CN 93121058 patent/CN1121983A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103982296A (zh) * | 2009-03-16 | 2014-08-13 | 洋马株式会社 | 作业车辆搭载用的发动机装置 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication |