动手制做--斯特林发动机模型
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什么是斯特林热机？热气机（即斯特林发动机）的理想热力循环，为19世纪苏格兰人R.斯特林所提出，因而得名。它是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环，而且定容放热过程放出的热量恰好为定容吸热过程所吸收。热机在定温(T1)膨胀过程中从高温热源吸热，而在定温(T2)压缩过程中向低温热源放热。
斯特林循环的热效率为 公式中W 为输出的净功；Q1为输入的热量。根据这个公式， 只取决于T1和T2，T1越高、T2越低时，则 越高，而且等于相同温度范围内的卡诺循环热效率。因此，斯特林发动机是一种很有前途的热力发动机。斯特林循环也可以反向操作，这时它就成为最有效的制冷机循环。　　斯特林循环可以分为4个过程：　　①定温压缩过程:配气活塞停留在上止点附近，动力活塞从它的下止点向上压缩工质，工质流经冷却器时将压缩产生的热量散掉，当动力活塞到达它的上止点时压缩过程结束。 　　②定容回热过程:动力活塞仍停留在它的上止点附近,配气活塞下行，迫使冷腔内的工质经回热器流入配气活塞上方的热腔，低温工质流经回热器时吸收热量，使温度升高。 　　③定温膨胀过程：配气活塞继续下行，工质经加热器加热，在热腔中膨胀，推动动力活塞向下并对外作功。 　　④定容储热过程：动力活塞保持在下止点附近，配气活塞上行，工质从热腔经回热器返回冷腔，回热器吸收工质的热量，工质温度下降至冷腔温度。 　　在理论上，定容储热量等于回热量，其循环效率等于卡诺循环效率。两个活塞的运动规律是由菱形传动机构来保证的。斯特林（Robert Stirling， ）英国物理学家，热力学研究专家。斯特林对于热力学的发展有很大贡献。他的科学研究工作主要是热机。热机的研制工作，是18世纪物理学和机械学的中心课题，各种各样的热机殊涌而出，不断互相借鉴，取长补短，热机制造业兴旺起来，工业革命处于高潮时期。随着热机发展，热力学理论研究提到了重要位置，不少科学家致力于热机理论的研究工作，斯特林便是其中著名的一位。他所提出的斯特林循环，是重要的热机循环之一，亦称&斯特林热气机循环&。这种循环，是封闭式的，采用定容下吸热的气体循环方式。循环过程是：①等容吸热加热；②由外热源等温加热；③等容放热，供吸热用；④向冷体等温放热，完成一个循环。在理想吸热的条件下，这种循环的热效率，等于温度上下限相同的卡诺循环。利用这种循环的&斯特林热机&，具有很多特点，如采用外燃，或外热源供热等。由于这种循环是封闭式循环，可采用传热性能好的工质，同时，工质的腐蚀性也可以很小，如氮气、氢气等气体。充入的气体工质，还可以加大压力，视封闭系统的情况，能够采用远远大于大气压力的高压气体工作，这样可以提高发动机的单位重量的功率，减小发动机的体积和重量。斯特林热机在逆向运转时，可以作为制冷机或热泵机，这种设想在现代已进入了实用研究阶段。斯特林循环热空气发动机不排废气，除燃烧室内原有的空气外，不需要其他空气，所以适用于都市环境和外层空间。18世纪末和19世纪初，热机普遍为蒸汽机，它的效率是很低的，只有3％一5％左右，即有95％以上的热能没有得到利用。到1840年，热机的效率也仅仅提高到8％。斯特林对于热力学理论的研究，就是从提高热机效率的目的出发的。他所提出的斯特林循环的效率，在理想状况下，可以无限提高。当然受实际可能的限制，不可能达到100％，但提供了提高热效率的努力方向。
&&&& 用试管和玻璃注射器制作的斯特林发动机模型
用试管和玻璃注射器做个斯特林发动机,用蜡烛就可以转，用酒精灯大概转速在350左右，还有很大的改进余地y,p&e7D
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医疗用品商店。。各种试管、注射器、胶管都有
&& 经过改进，功率大增，体积减小。最高转速达到900转/分，用个小蜡烛就可以带动一个简易发电机点亮发光管。发电机就是用0.23的漆包线绕2000匝，铁芯用4个450电直的废主轴。磁铁就是用两个10mm的磁钢吸在铁质飞轮上。
Z q9I咖啡杯上的斯特林发动机
这种&热回声&式斯特林发动机里的钢丝刷才起你说的冷热交换作用
我爱模型 玩家论坛,?)_*~6w+e4T0M)X7B
&&& 这个动力缸是玻璃的（玻璃注射器），所有发动机的动力缸都是玻璃的，塑料注射器的阻力太大。这个玻璃上没有打孔，照片中的孔在铝合金上，这个孔通到后面的一个延伸到到动力缸的底部的一个槽，和动力缸的塑料堵头联通。&&& 但是manson 发动机的玻璃上有打孔（见下图），其实玻璃的切割和打孔很简单的，甚至简单过金属的切断，没想象的那么难，切割我是夹在车床上用金刚砂轮切割，打孔就是用小台钻夹上下面照片中塑料盒里的金刚砂魔头打孔，几分钟内就可以完成。后听人介绍有玻璃钻头买，下图是我买的3,4,5,6mm的玻璃钻头，不过还没来得及用。加工玻璃的时候要加水，防止玻璃粉尘飞舞&I!l*`-g4k0f,d7r,b注射器上打的孔
manson发动机内部结构后视，注意气缸（注射器管）上有孔
manson发动机前视
原理大概给解释一下：
&&& 此发动机有两个冲程，且两个冲程都是做功冲程。&&& 此发动机有两个活塞，图中左边的是配气活塞（活塞和气缸之间有间隙，以便空气在冷热端流动），右边是动力活塞，两活塞是刚性连接。并被动力活塞封闭成一个与外部隔绝的密封腔体。&&& 当活塞从上止点往下止点（从左向右）移动时，将冷端的冷空气压向热端，冷空气在热端受热膨胀，腔体里气体压力高于大气压，故进一步推动活塞向下止点移动（做功冲程）。 &&& 当活塞运动到下止点时，图中管道C的X开口和动力气缸的开口X接通（exhaust处），热空气通过管道C排出到外部。由于飞轮的惯性作用，活塞将从下止点向上止点（从右向左）移动，此时残留在热端的热空气将被压向冷端，进入冷端的热空气被冷却后收缩，将引起腔体内的气体压力下降到低于大气压，故动力活塞在外部大气压的作用下进一步向上止点（向左）移动（也是做功冲程）。&&& 当活塞移动到上止点时，管道B被接通，外部的冷空气通过此管道被吸入腔体（因为此时腔体内的气压低于大气压）。&&& 如此往复循环。。。 下图，是分解图：对照我以前发的照片应该可以明白此发动机的原理和制作方法了吧？
斯特林发动机做模型注意几点;
&&& 我认为要效率高转速快，主要在于与气体温度差和活塞直径，它决定了活塞的最佳行程。假如冷却的气体温度为t1，加温后为t2，那么这个温差t，决定了气体的膨胀度V，再用V 除以气缸的截面积，得出活塞行程L，然后再以这个L为参考值，考虑各种系数，最终决定L值，就得出了L1的长度了。不知道我这种思路对头吗？请赐教。排气口大小也很重要。再者要考虑大小活塞的直径比，因为发动机运行时腔体的容积也在变化制作中注意几点：&&& 1.一定确保将发动机的摩擦阻力减到最小，只要能转起来，获得经验后再考虑如果提高功率和转速。&&& 我在所有连杆处都加了轴承，并且配气气缸堵头滑动摩擦处用了赛钢塑料（带自润滑），其实不用轴承和赛钢塑料也可以，不过第一次做还是努力点好。 &&& 2.L1和L2的夹角是90& &&& 3.一般情况下L1大于L2，这样做的效果是小温差容易转动，制作容易成功，但是如果要追求大功率和高转速，L1＝L2或大于可能更好。我是试验出来的，分析起来估计是L2越大压缩比也越大。&&& 4.连杆也不可以太短，要不配气活塞容易晃动，增加运行阻力
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有谁了解阿特金森循环的工作原理，优缺点什么的吗？也可以说说奥托循环
该用户从未签到
发表于 12-3-:59
& & & && &
& &&& & &&
& & && & & &
如题~不过我在网上也下载过一些，不过内容还是有些出入的地方。。。
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该用户从未签到
发表于 13-3-:26
本帖最后由 都灵战驴 于 13-3- 编辑
&&这个。。。真巧，我前两天刚总结好和汽柴油发动机还有gas turbine的热力学特性效率什么的。虽然不难，但是要系统的，有逻辑的，清晰地说明这个还是要费些篇幅的。
&&说一下重点吧。
&&简单来说就是，想提高总效率，那就先从理想热力学cycle的效率出发，想要提高内燃机理想循环效率。拿汽油机为例，当然柴油机也一样，一阶（主要矛盾）手段就是提高压缩比，注意！！这是正确的方法，当且仅当压缩比和膨胀比是一样的情况下！！！（实际上就是一般汽油和柴油发动机的情况，显然理想情况下压缩开始和膨胀结束的体积一样）&&而这个对于汽油机不灵了，因为汽油机压缩比已经到头儿了，比如正常民用汽油机非直喷的，假设10或者10.5，差不多这么多，你提高不了了，在提高就爆震了。那还想提高效率怎么办？就改变膨胀和压缩比，这就是阿特金森循环的出发点。
&&好，那么在正常发动机的基础上怎么变呢？这就开始的时候有点儿绕了容易。 为了直观，请先想象一台正常的缸外喷射的，压缩比为10的，四缸2.0L自然吸气汽油发动机（bore和stroke就假设都八十多，基本上一比一，比较正常那种）。假设一个动力数据，假设扭矩比如最大值180NM，功率100KW，就先假设这样。对应转速，假设，3000rpm和6000rpm。 有了发动机的这个概念，现在想象这时候发动机循环的实际情况。假设全油门（WOT），比如在3000转儿，你输出180NM，这个是四个汽缸一共在BDC吸了2L的压强为1Bar的常温气体（就先假设理想情况，全油门所以是1Bar）这是一个标准的现代汽油发动机。
& &变成阿特金森（或者米勒）发动机，就是让进气门早关或者晚关（理想情况下效果一样，一个不让进气了，一个先进了气又给排出去了，实际有一些区别，但不大，主要是对排放有影响，不过也不是因为他早关或者晚关气体情况变化大而是排放对温度变化太敏感，就是氮氧化物。扯远了。。。），使得进来的气体最终经历的压缩过程不是压缩比10了。比如你想象，进气门在活塞吸气时运动到气缸体积一半的时候关闭，那么最终净结果就是等于是，我有一个1.0L的自然吸气发动机，压缩比是5，膨胀比是10. 而这比压缩和膨胀比都是10的理想效率要高。这就是阿特金森的想法。
&&一般趋势是膨胀比比上压缩比越大效率越高，在这个比值一样的情况下，压缩比越大效率越大（理想循环效率）。用具体数据说明就是，我们用CR=压缩比，ER=膨胀比。& &CR=5，ER=8，和CR=5，ER=10相比，后者效率高。CR=5，ER=10 和CR=10， ER=20相比，后者效率高。
&&但是this is not for free，显然你的动力下降了。这会导致机械效率下降，当然了，一般的阿特金森发动机不会搞那么大的膨胀压缩比，所以动力下降也没那么大，机械效率也不会下降那么大，不会有我举得例子达到ER/CR=2那么大，也就差个百分之一二十的。比如普锐斯还有福特的那个混动里面用的发动机什么的。如果动力下降太大的话一般也就用增压器了。
& &这里多说一句，涡轮增压是好但是在这里面用不行，因为本来这些节能车的发动机就小，再搞一下阿特金森循环动力更少了，也就是气体也少了，所以低转速的响应实在不行，所以一般都用机械增压器，比如马自达的90年代的一个发动机。
&&最后最后再说一句，网上你能找到的稍微具体一点儿的阿特金森发动机的说明就两个，一个是汽车之家的，还一个不知道是什么谁写的，就是写关于马自达的那个阿特金森发动机的。前者就不说了，后者那个绝对是扯淡，简直就是胡说八道，别看看了受误导。他说什么使用机械增压器很费解，说阿特金森发动机是提高效率的怎么用机械增压器，那不降低效率么！？ 我反问一句，他就不想想马自达的工程师都傻啊，不知道机械增压器降低效率？！机械增压在这儿，安在马自达那发动机上他综合效率就是增加了！这么做事有原因的，一点儿也不费解。因为阿特金森循环的效率的增加弥补了机械增压器效率的降低，所以总得效率还是升高的！涡轮增压又没法用，这是唯一的选择。
&&最最最后一句。机械上，阿特金森发动机的实现是靠气门正时达到的，没人用那套阿特金森专利的连杆机构的。那东西设计是很聪明，但是根本没法用。真造出来质量太重，体积太大，造价太贵，机械震动太大，没法保养，没一样可行的。
&&车用阿特金森发动机目前也就在混动上用，其他的就是大型柴油机发电，或者轮船上的柴油机什么的。和two-stage turbocharging还有重EGR一起用。提高效率，降低排放。
该用户从未签到
发表于 13-3-:52
比较简单的透彻理解的方法就是，你自己拿matlab画一个三维的理想效率图，就理解了。x y坐标是膨胀比和压缩比，纵坐标是效率
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发表于 13-3-:25
图片发布上来啊。。。
该用户从未签到
发表于 13-3-:07
都灵战驴 发表于 13-3-
图片发布上来啊。。。
非常感谢哦~不过我在网上了解的& && & 气门正时的运用是米勒循环，而阿特金森是通过增大做功时候的行程来增大膨胀比的~& &不过也有的版本说的是阿特金森也有运用了进气门晚关，&&所以一直很纠结！！
该用户从未签到
发表于 13-3-:30
都灵战驴 发表于 13-3-
图片发布上来啊。。。
我对这 了解 没这么高深~ 也没matlab~ 呵呵
该用户从未签到
发表于 13-3-:17
都是一回事啊。。。都是增加膨胀压缩比啊
该用户从未签到
发表于 8-5-:38
简单说，阿特金森循环就是通过复杂的连杆结构来实现动力从活塞到曲轴的输出。最大特点就一句话膨胀比大于压缩比。
更长的膨胀行程可以更有效的利用燃烧后废气仍存有的高压，热效率高于奥托循环。但复杂的连杆在体积上和故障情况都不如奥托发动机，
所以在汽车上未能普及，不过船用、发电等大型柴油机在很大程度上借鉴了阿特金森发动机这种特性。
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发表于 18-9-:38
2楼的兄弟解答的很详尽啊，比谷歌到的解答清晰多了，多谢！
该用户从未签到
发表于 18-9-:25
wtc_fe 发表于 13-3-
非常感谢哦~不过我在网上了解的& && & 气门正时的运用是米勒循环，而阿特金森是通过增大做功时候的行程来 ...
这两个技术都同时运用了，阿特金森式实质上相当于二冲程的，在活塞上行的过程中，进气门延迟关闭，可以保证更大的压缩比，在膨胀环节，运用的增加活塞行程来增加膨胀比，普通的发动机在膨胀过程完成时，缸内气压实际还是有外界的几个压，利用不完全，阿特式的在膨胀完成的时候缸内气压只比大气压稍高，这种发动机现在主要被厂商用在新能源车上，达到更节油的目的。
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& 求斯特林发动机模型 & & 什么是斯特林热机？
热气机（即斯特林发动机）的理想热力循环，为19世纪苏格兰人R.斯特林所提出，因而得名。它是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环，而且定容放热过程放出的热量恰好为定容吸热过程所吸收。热机在定温(T1)膨胀过程中从高温热源吸热，而在定温(T2)压缩过程中向低温热源放热。
斯特林循环的热效率为&
公式中W 为输出的净功；Q1为输入的热量。根据这个公式， 只取决于T1和T2，T1越高、T2越低时，则 越高，而且等于相同温度范围内的卡诺循环热效率。因此，斯特林发动机是一种很有前途的热力发动机。斯特林循环也可以反向操作，这时它就成为最有效的制冷机循环。 && 斯特林循环可以分为4个过程： &&①定温压缩过程:配气活塞停留在上止点附近，动力活塞从它的下止点向上压缩工质，工质流经冷却器时将压缩产生的热量散掉，当动力活塞到达它的上止点时压缩过程结束。& &&②定容回热过程:动力活塞仍停留在它的上止点附近,配气活塞下行，迫使冷腔内的工质经回热器流入配气活塞上方的热腔，低温工质流经回热器时吸收热量，使温度升高。& &&③定温膨胀过程：配气活塞继续下行，工质经加热器加热，在热腔中膨胀，推动动力活塞向下并对外作功。& &&④定容储热过程：动力活塞保持在下止点附近，配气活塞上行，工质从热腔经回热器返回冷腔，回热器吸收工质的热量，工质温度下降至冷腔温度。& &&在理论上，定容储热量等于回热量，其循环效率等于卡诺循环效率。两个活塞的运动规律是由菱形传动机构来保证的。 斯特林（Robert Stirling， ）
英国物理学家，热力学研究专家。 斯特林对于热力学的发展有很大贡献。他的科学研究工作主要是热机。热机的研制工作，是18世纪物理学和机械学的中心课题，各种各样的热机殊涌而出，不断互相借鉴，取长补短，热机制造业兴旺起来，工业革命处于高潮时期。
随着热机发展，热力学理论研究提到了重要位置，不少科学家致力于热机理论的研究工作，斯特林便是其中著名的一位。他所提出的斯特林循环，是重要的热机循环之一，亦称“斯特林热气机循环”。这种循环，是封闭式的，采用定容下吸热的气体循环方式。循环过程是：
①等容吸热加热；
②由外热源等温加热；
③等容放热，供吸热用；
④向冷体等温放热，完成一个循环。
在理想吸热的条件下，这种循环的热效率，等于温度上下限相同的卡诺循环。利用这种循环的“斯特林热机”，具有很多特点，如采用外燃，或外热源供热等。由于这种循环是封闭式循环，可采用传热性能好的工质，同时，工质的腐蚀性也可以很小，如氮气、氢气等气体。充入的气体工质，还可以加大压力，视封闭系统的情况，能够采用远远大于大气压力的高压气体工作，这样可以提高发动机的单位重量的功率，减小发动机的体积和重量。斯特林热机在逆向运转时，可以作为制冷机或热泵机，这种设想在现代已进入了实用研究阶段。
斯特林循环热空气发动机不排废气，除燃烧室内原有的空气外，不需要其他空气，所以适用于都市环境和外层空间。 18世纪末和19世纪初，热机普遍为蒸汽机，它的效率是很低的，只有3％一5％左右，即有95％以上的热能没有得到利用。到1840年，热机的效率也仅仅提高到8％。斯特林对于热力学理论的研究，就是从提高热机效率的目的出发的。他所提出的斯特林循环的效率，在理想状况下，可以无限提高。当然受实际可能的限制，不可能达到100％，但提供了提高热效率的努力方向。您是不是在找：
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