[实用新型]差动式往复活塞内燃机

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种内燃机，特征是一种差动式往复活塞内燃机。

(二)背景技术

1、本实用新型是基于本实用新型人提出的“内燃机能量贬值原理”而首创的。该原理的基本方程式为：

( )_D内，表示单缸、单位活塞面积、单位曲柄长度内燃机的有效功。

式中：E_X，Q为热力系统中供给的热量；

We为内燃机所做的有效功；

Me为内燃机的有效扭矩；

α为曲轴转角(°CA)；

τ为冲程数，二冲程τ＝2，四冲程τ＝4；

N为循环次数；

Pg为活塞顶面的气体压力；

ζr力臂系数(回转中心到力的垂直距离定义为力臂)；

ξr=sin[α+(arccos1-λ2sin2α)]1-λ2sin2α]]>

λ＝r/l(r为曲轴半径，l为连杆长度)

η_m为机械效率；

A_n2，Q为内燃机的曾(由退变而来)。

该“内燃机能量贬值原理”的文字表述为：内燃机所供工质中的热量E_X，Q，在实际热力过程中转变为有效功We，该有效功的大小等于气缸压力对曲轴有效扭矩Me对曲轴转角α循环过程的积分。该有效扭矩的大小等于该气缸压力Pg和它所对应的力臂系数ζr及机械效率ηm的乘积，不能转化为有效功的则逐步贬值，并最终退化为其增A_n2，Q恒大于“0”。

该基本方程的三个导出方程和推论如下：推论1：内燃机的热效率和效率均与气缸压力Pg、力臂系数ζr、机械效率ηm之积对循环过程的积分成正比。其数学表达式为

推论2：内燃机平均指示压力为气缸压力Pg和它所对应的力臂系数ζr之积对一个循环过程积分的其平均有效压力为气缸压力Pg，它所对应的力臂系数ζr、机械效率ηm之积，对一个循环过程积分的其数学表达式为：

式中：W_i为循环指示功。Vs为气缸工作容积。

推论3：内燃机燃料供应量和机械效率一定时，若想获得最大有效功，应使最高燃烧压力Pmax在力臂系数最大(即ζr，max)时产生。其数学表达式为：

对应ζr，max

内燃机，说到底，是气缸压力Pg通过活塞和曲柄连杆机构对外输出扭矩而做功的。众所周知，在展开示功图上，内燃机燃烧压力呈“脉冲状”分布；而气缸压力对曲轴力矩的力臂，从上止点到下止点，是一个由“0”逐渐变大，再逐渐回到“0”的过程，近似于正弦曲线。这也就是力臂系数ζr的曲线。就是说，活塞在上止点附近，气缸燃烧压力很大，力臂(或者对曲柄的切向力)却很小，故这时发动机发出的扭矩很小；当力臂逐渐变大时，燃气压力却疾速变小，故其力矩仍然很小。这就大大影响了内燃机扭矩和功率的输出，致使工质的不能尽早尽快的转化为机械功，造成工质的大量贬值，并最终退化为永久地失去了做功能力，造成能源极大地浪费。