斯特林引擎

1、史特靈引擎(StirlingEngine或翻譯為史特林或斯特林引擎)，是一高效率的能量轉(zhuǎn)換裝置。史特靈引擎并非新發(fā)明，蘇格蘭愛丁堡的牧師史特靈（RobertSterling）於一八一六年為其發(fā)明的引擎申請專利權(quán)后，該種引擎近兩百年來出現(xiàn)至少百種不同機(jī)構(gòu)型式，但大多以史特靈牧師的原始設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)。史特靈引擎屬於外燃引擎，只要高溫?zé)嵩礈囟葔蚋?，無論是使用太陽能、廢熱、核原料、牛糞、丙烷、天然氣、沼氣（甲烷）、丁烷與石油在內(nèi)的任何燃料，皆可使之

2、運(yùn)轉(zhuǎn)，不同於必須使用特定燃料的汽油引擎、柴油引擎等內(nèi)燃引擎。A.基礎(chǔ)篇A1氣體的特性如圖1把橡皮綁在容器口上，我們能容易瞭解到受熱時橡皮會膨脹(圖2)，冷卻時橡皮會縮收(圖3)，這是加熱時，內(nèi)部氣體壓力作用在橡皮上(圖2)，當(dāng)然人的眼睛是無法看到氣體壓力的。A2移氣器如果我們放入一個移氣器(Displacer)到容器內(nèi)(圖4)，而這個移氣器的直徑比容器的內(nèi)徑小一些，當(dāng)移氣器自由上下移動時，即可以把容器內(nèi)的氣體擠下或擠上。這個時候，如果我

3、們在容器底端加熱，而在容器上端冷卻，使上下兩端具有足夠的溫差，即可看見此時橡皮會不斷膨脹及收縮。其原理如下：當(dāng)移氣器上移，容器內(nèi)的氣體被擠至容器底端，此時由於容器底端加熱，因此氣體受熱，壓力變大，此壓力經(jīng)由活塞與容器間的空隙傳到橡皮，使得橡皮會膨脹(圖5)。相反的，若施以適當(dāng)?shù)牧α堪岩茪馄飨乱?，則容器內(nèi)的氣體被擠至容器上端，此時由於容器上端為冷卻區(qū)，因此氣體被冷卻，使氣體溫度降低，壓力變的曲軸部位必須呈固定的角度差，一般是90度(圖89

4、)。橡皮的膨脹及縮收所產(chǎn)生的曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動提供了移氣器上下移動的力量，多餘的力量則可以輸出。必須注意的是，移氣器本身不會動，而是被曲軸帶動，動力來源是動力活塞。為何相位角是90度如圖9當(dāng)移氣器移到最頂點(diǎn)的位置時，底部加熱空間最大，此時所產(chǎn)生的壓力也最大，當(dāng)移氣器移到最底點(diǎn)的位置時，頂部冷卻空間最大，此時所產(chǎn)生的壓力也最小，如把動力活塞的曲柄連接到曲軸水平位置最遠(yuǎn)的地方時可產(chǎn)生最大的扭力，此時可看到連接到移氣器的曲軸部位與連接到動力活塞的

5、曲軸部位呈90度的角度差，該角度稱為相位角。曲柄連接到曲軸水平的位置也決定了引擎旋轉(zhuǎn)方向。上述的條件為靜態(tài)環(huán)境的結(jié)果，當(dāng)隨著引擎的轉(zhuǎn)速、負(fù)載、溫度及使用氣體的不同則會有不同的最佳相位角，一般以90度作為通用的相位角。A5飛輪如果只有上述的零件，引擎還是不能運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)槔孟鹌さ呐蛎浕蚴湛s(圖89)，并無法讓曲軸旋轉(zhuǎn)一整圈。因此，必須加上一個有旋轉(zhuǎn)慣性的設(shè)備，即“飛輪”，才能達(dá)成連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)。一般採用的飛輪，最常見的是圓形飛輪，如圖10所示。