斯特林引擎如何工作|事情怎兴发首页x么样

Stirling发动机是一款热发动机，与内燃机在你的车里。斯特林引擎由罗伯特·斯特林（Robert Stirling）于1816年发明，具有比汽油或柴油发动机。但是今天，Stirling发动机仅用于一些非常专业的应用程序，例如潜艇或游艇的辅助发电机，安静操作很重要。尽管没有为Stirling引擎提供成功的大众市场应用程序，但一些非常高的发明者正在努力。

Stirling引擎使用斯特林周期这与内燃机中使用的周期不同。

斯特林引擎内使用的气体永远不会离开发动机。没有像汽油或柴油发动机那样排出高压气体的排气阀，也没有发生爆炸。因此，斯特林引擎非常安静。
斯特林周期使用外部热源，这可能是从汽油到太阳能再到腐烂植物产生的热量的任何东西。发动机的气缸内没有燃烧。

有数百种将Stirl引擎放在一起的方法。在本文中，我们将了解Stirling周期，并了解该引擎的两种不同配置。

内容

斯特林周期

斯特林引擎的关键原理是发动机内部密封固定量的气体。斯特林周期涉及一系列事件，这些事件会改变发动机内部气体的压力，从而使其工作。

气体的几种特性对于Stirling引擎的运行至关重要：

如果您在固定量的空间中有固定量的气体，并且会升高该气体的温度，则压力将会增加。
如果您有固定量的气体并将其压缩（减少其空间的体积），则该气体的温度将升高。

让我们浏览简化的Stirling引擎时，让我们浏览Stirling循环的每个部分。我们的简化引擎使用了两个气缸。一个气缸由外部热源加热（例如火），另一个由外部冷却源（例如冰）冷却。两个圆柱体的燃气室连接，活塞是通过确定它们将如何相互关联的连接来机械连接的。

斯特林周期有四个部分。上面动画中的两个活塞完成了周期的所有部分：

加热被加热到加热的气缸内部（左），从而导致压力建造。这迫使活塞下降。这是完成工作的斯特林周期的一部分。
当右活塞向下移动时，左活塞移动。这将热气体推入冷却的气缸，从而将气体迅速冷却到冷却源的温度，从而降低其压力。这使得在周期的下一部分中压缩气体变得更加容易。
冷却缸（右）中的活塞开始压缩气体。该压缩产生的热量由冷却源除去。
右活塞向下移动时，右活塞移动。这迫使气体进入加热的圆柱体，在那里它迅速加热，建立压力，此时循环重复。

斯特林引擎只能力量在周期的第一部分。有两种主要方法可以增加斯特林周期的功率输出：

增加第一阶段的功率输出- 在周期的第一部分中，加热气体推向活塞的压力执行工作。在周期的这一部分增加压力将增加发动机的功率输出。增加压力的一种方法是增加气体温度。当我们在本文稍后查看两活塞Stirling引擎时，我们将看到一个设备如何称为A再生器可以通过临时储存热量来提高发动机的功率输出。
减少第三阶段的功率使用- 在周期的第三部分中，活塞使用第一部分中产生的一些功率在气体上进行工作。在周期的这一部分降低压力可以降低周期阶段所使用的功率（有效地增加了发动机的功率输出）。降低压力的一种方法是将气体冷却至较低的温度。

本节描述了理想的斯特林周期。由于其设计的物理局限性，实际的工作引擎略有不同。在接下来的两个部分中，我们将看看几种不同种类的Stirling引擎。位移型引擎可能是最容易理解的，因此我们将从那里开始。

位移型Stirling引擎

一个位移型发动机没有两个活塞，而是一个活塞和一个置换剂。这置换器用于控制何时加热燃气室以及何时冷却。这种类型的Stirling引擎有时在课堂演示中使用。你甚至可以买一个套件自己建立一个！

为了运行，上面的引擎需要一个温度差在大缸的顶部和底部之间。在这种情况下，手的温度和周围的空气之间的差异足以运行发动机。

这动力活塞- 这是发动机顶部的较小活塞。这是一款紧密密封的活塞，随着发动机内部的气体膨胀而移动。
这置换器- 这是图纸中的大活塞。该活塞在其圆柱体中非常松散，因此，随着活塞上下移动，空气可以在发动机的加热和冷却部分之间轻松移动。

置换剂在上下移动，以控制发动机中的气体是被加热还是冷却。有两个职位：

当置换剂在大圆柱体的顶部附近时，发动机内部的大多数气体都是由热源加热的，并且会膨胀。发动机内部的压力构成，迫使动力活塞向上。
当置换剂靠近大缸的底部时，发动机内部的大多数气体都会冷却和合同。这会导致压力下降，从而使动力活塞更容易向下移动并压缩气体。

发动机反复加热并冷却气体，提取活力从气体的膨胀和收缩中。

接下来，我们将看一下两活塞Stirling引擎。

两活塞斯特林引擎

在该发动机中，加热的气缸由外火加热。冷却的气缸是气冷的，上面有鳍，以帮助冷却过程。每个活塞的杆连接到一个小圆盘，该圆盘又连接到较大的飞轮。当发动机没有产生电源时，这会使活塞保持移动。

火焰不断加热底部气缸。

在周期的第一部分中，压力会增加，迫使活塞向左移动，从事工作。冷却的活塞保持大致固定，因为它正处于革命改变方向的位置。
在下一个阶段，两支活塞都移动。加热的活塞向右移动，冷却的活塞向上移动。这使大部分气体通过再生器并进入冷却的活塞。再生器是一种可以暂时储存热量的设备 - 可能是加热气体通过的电线网。电线的大表面积迅速吸收了大部分热量。这会使冷却鳍更少去除去。
接下来，冷却缸中的活塞开始压缩气体。该压缩产生的热量由冷却鳍除去。
在周期的最后阶段，两个活塞都移动 - 冷却的活塞在加热活塞向左移动时移动。这迫使气体穿过再生器（在上一个周期中储存的热量）并进入加热的圆柱体。在这一点上，周期再次开始。

您可能想知道为什么还没有Stirling引擎的大众市场应用。在下一部分中，我们将研究一些原因。

为什么Stirling引擎不太普遍？

有几个关键特征使斯特林引擎在许多应用中不切实际，包括大多数应用程序汽车和卡车。

因为热源是外部的，发动机需要一会儿才能响应施加到气缸的热量的变化 - 通过气缸壁和发动机内部的气体进行热量需要时间。这意味着：

发动机需要一些时间来热身才能产生有用的功率。
发动机无法快速更改其功率输出。

这些缺点几乎可以保证它不会取代汽车中的内燃机。但是，斯特灵引擎驱动混合动力汽车可能是可行的。

有关Stirling引擎和相关主题的更多信息，请查看下面的链接。

最初出版：2001年5月4日

斯特林引擎常见问题解答

Stirling引擎是用什么？

有数百种使用斯特林引擎的方法。当前，Stirling发动机仅用于专用应用程序，例如在潜艇或游艇的辅助发电机中。

为什么不使用斯特林引擎？

斯特林引擎还没有成功的大众市场应用程序。

您可以用Stirling引擎提供什么动力？

Stirling引擎可以多种方式使用。尽管它们通常在潜艇和游艇中发现，但它们也可以用于玩具，木炉，空调和加热系统等。

斯特林引擎是什么类型的引擎？

斯特林发动机使用斯特林周期，这与内燃机中使用的周期不同。斯特林周期使用外部热源，这可能是从汽油到太阳能再到腐烂植物产生的热量的任何东西。发动机的气缸内没有燃烧。

斯特林引擎可以运行多长时间？

斯特林引擎可以运行多年。

斯特林引擎如何工作