自考发动机原理第6章
第六章内燃机供给系
一、课程内容与考核点
6-1掌握汽车内燃机供给系的各组成部分的构造与工作原理
6-2了解内燃机供给系的运动与受力状况
6-3 简单化油器与可燃混合气的形成
6-4 可燃混合气成分与汽油机性能的关系
6-5 化油器的各工作系统
6- 化油器构造
6-7 汽油直接喷射
6-8 燃油供给装置
6-9 空气滤清器及进、排气装置
6-10 柴油机可燃混合气的形成与燃烧室
6-11 喷油器
6-12 喷油泵
6-13 转子分配式喷油泵
6-14 调速器
6-15 喷油提前角调节装置
6-16 PT燃油供给系统
6.17 废气涡轮增压
二、考核目标与要求
一、填空题
1．汽油的使用性能指标主要包括、和。
2．汽油的牌号愈高，则异辛烷的含量愈，汽油的抗爆性愈。
3．目前汽车上广泛采用汽油泵，它是由发动机配气机构上的驱动的。
4．汽油供给装置包括、、、和等零部件。它的作用是完成汽油的、和。
5．过量空气系数α＞1，则此混合气称为混合气。
6．简单化油器的组成包括、、、、、、。7．车用汽油机工况变化范围很大，根据汽车运行的特点，可将稳定工况分为、、、、等五种基本工况。
8．发动机过渡工况有、、。
9．化油器的五大工作系统是、、、和。
10．化油器的类型若按空气在喉管中流动的方向不同，可分为、和二种；按重叠的喉管数目，可分为和；按空气管腔的数目可分为、和。11．按照滤清的方式，汽油机用的空气滤清器可分为、和三种。
12．燃油滤清器的滤芯形式有、、。
13．排气消声器的作用是降低从排气管排出废气的，以消除。
14．柴油机混合气的形成和燃烧过程可按曲轴转角划分为、、和四个阶段。15．统一式燃烧室采用喷油器，分隔式燃烧室采用喷油器。
16．柴油油的使用性能指标主要包括、、、、。
17．柴油的发火性用表示，其数值越高，发火性。
18．通常汽车用柴油的十六烷值应在范围内。
19．柴油的冷滤点越低，其低温流动性。
20．柴油机可燃混合气的形成是在柴油机的。
21．柴油机在进气行程进入气缸的是。
22．国产A型泵由、、和等四个部分构成。
23．柴油机的最佳喷油提前角随供油量和曲轴转速的变化而变化，供油量越大，转速越高，则最佳供油提前角。
24．针阀偶件包括和，柱塞偶件包括和，出油阀偶件包括和，它们都是相互配对，不能互换。
25．柴油机燃料供给装置由、、、、、、和等组成。
26．喷油器的主要部件由和组成，二者合称为针阀偶件。针阀中部的锥面用以承受油压，称为；针阀下端的锥面用以密封喷油器内腔，称为。
27．喷油泵按其作用原理不同，可分为喷油泵、和喷油泵三类。
28．P型喷油泵与A型泵和Ⅱ号泵相比较，在结构上有一系列特点，其泵体采用构，分泵总成采用，油量调节机构采用，润滑方式采用润滑。
二、选择题
1．空燃比为14.7的混合气为（）混合气。
A．浓 B．稀 C．理论 D．功率
2．过量空气系数小于1的混合气为（）混合气。
A．浓 B．稀 C．理论 D．功率
3．对多缸柴油机来说，各缸的高压油管的长度应（）。
A．不同 B．相同 C．根据具体情况而定 D．无所谓
4．孔式喷油器的喷油压力比轴针式喷油器的喷油压力（）。
A．大 B．小 C．不一定 D．相同
5．喷油泵柱塞行程的大小取决于（）。
A．柱塞的长短 B．喷油泵凸轮的升程
C．喷油时间的长短 D．柱塞运行的时间
6．喷油泵柱塞的有效行程（）柱塞行程。
A．大于 B．小于 C．大于等于 D．小于等于
7．喷油泵是在（）内喷油的。
A．柱塞行程 B．柱塞有效行程 C．A、B均可 D．A、B不确定
8．柴油机喷油泵中的分泵数（）发动机的气缸数。
A．大于 B．等于 C．小于 D．不一定
9．四冲程柴油机的喷油泵凸轮轴的转速与曲轴转速的关系为（）。
A．1:l B．2:l C.1:2 D.4:1
10．在柴油机中，改变喷油泵柱塞与柱塞套的相对位置，则可改变喷油泵的（）。
A．供油时刻 B．供油压力 C．供油量 D．喷油锥角
11．在柴油机的喷油泵上，当油量调节拉杆位置不变时，喷油泵凸轮轴转速升高，每循环供油量（）。 A．增加 B．减少 C．不变 D．急剧减少
12．柴油机混合气是在（）内完成的。
A、进气管
B、燃烧室
C、化油器
13．喷油器工作间隙漏泄的极少量柴油经（）流回柴油箱。
A、回油管
B、高压油管
C、低压油管
14．柴油机燃烧过程中，气缸内温度达最高时在（）。
A、后燃期
B、速燃期
C、缓燃期
15．YC6105QC柴油机采用花瓣型燃烧室，它属于（）。
A、涡流室燃烧室
B、直接喷射式燃烧室
C、预燃室燃烧室
16．旋进喷油器端部的调压螺钉，喷油器喷油开启压力（）。
A、不变
B、升高
C、降低
17．喷油泵每次泵出的油量取决于柱塞的有效行程的长短，而改变有效行程可采用（）。
A、改变喷油泵凸轮轴与柴油机曲轴的相对角位移
B、改变滚轮挺柱体的高度
C、改变柱塞斜槽与柱塞套筒油孔的相对角位移
18．P型喷油泵的泵体采用（）结构。
A、整体式
B、分体式
C、全封闭箱式
19．______的作用是提高油压，控制喷油时间和控制喷油量。
a.喷油泵
b.喷油器
c.调速器
三、名词解释
1．可燃混合气
2．空燃比
3．过量空气系数
4．怠速
5．稳定工况
6．喷油提前角
7．柱塞供油有效行程
8．经济混合气
9．功率混合气
10．火焰传播上限
11．火焰传播下限
四、问答题及论述题
1．内燃机燃料供给系的作用是什么？
2．化油器的作用是什么？
3．简述机械驱动膜片式汽油泵吸油和压油的工作过程。4．喷油器的作用是什么？
6．调速器的作用是什么？
7．填写下图齿杆齿套式油量调节机构示意图中各序号的机件名称。简述油量调节机构的作用和基本工作原理。
8．汽车用发动机的各种工况对可燃混合气的浓度有何要求？
9．化油器的工作原理？
10．汽油直接喷射有什么优点
11．消音器的消音原理
12．柴油机对供给系的要求
13．简述W形燃烧室、球形燃烧室的结构特点及优缺点。
14．什么是统一式燃烧室、分开式燃烧室？简述其优缺点。
三、参考答案
一、填空题
1．抗爆性、蒸发性、腐蚀性
2．多、好
3．膜片式，凸轮轴、偏心轮
4．燃油箱燃油滤清器输油泵油管储存滤清输送
5．稀
6．浮子针阀量孔浮子室喷管喉管节气门
7．怠速小负荷中等负荷大负荷全负荷
8．冷启动暖机加速
9．主供油系统怠速系统加浓系统加速系统起动系统
10．上吸式下吸式平吸式单喉管式多重喉管式单腔式双腔并动式双腔分动式11．惯性式；过滤式；综合式。
12．纸质滤芯金属片缝隙式滤芯多空陶瓷滤芯
13．温度和压力；火星和噪声。
14．备燃期；速燃期；缓燃期；后燃期。
15．孔式喷油器轴针式喷油器
16．发火性蒸发性粘度凝点
17．十六烷值、越好
18．40-50
19．越好
20．气缸
21．空气
22．分泵、油量调节机构、驱动机构、泵体
23．越大
24．针阀、针阀体，柱塞、柱塞套，出油阀、出油阀座
25．柴油箱；输油泵；低压油管；柴油滤清器；喷油泵总成；高压油管；喷油器；回油管。26．针阀；针阀体；承压锥面；密封锥面。
27．柱塞式；喷油泵一喷油器；转子分配式；
28．全封闭箱式；吊挂式；钢球式；压力。
二、选择题
1． C．理论
2． A．浓
3．B．相同
4．A．大
5．B．喷油泵凸轮的升程
6．D．小于等于
7．B．柱塞有效行程
8． B．等于
9．C.1:2
10． C．供油量
11．C．不变
12．B、燃烧室
13． A、回油管
14．C、缓燃期
15．B、直接喷射式燃烧室
16．B、升高
17． C、改变柱塞斜槽与柱塞套筒油孔的相对角位移
18．C、全封闭箱式
19．a.喷油泵
三、名词解释
1．可燃混合气按一定比例混合的汽油与空气的混合物
2．空燃比混合气中空气和燃料的比值
3．过量空气系数燃烧过程中实际供给的空气质量与理论上完全燃烧时所需要的空气质量之比。4．怠速发动机无对外输出功，发出的功仅用来克服内部阻力，发动机保持最低转速稳定运转5．稳定工况发动机已经完成预热，转入正常运转，且在一定时间内没有转速和负荷的突然变化
6．喷油提前角喷油器开始向气缸喷油至上止点之间的曲轴转角。
7．柱塞供油有效行程喷油泵柱塞上行时，从完全封闭柱塞套筒上的油孔到柱塞斜槽与柱塞套筒上回油孔开始接通之间的柱塞行程。
8．经济混合气燃油消耗率最低的混合气
9．功率混合气能输出最大功率的混合气
10．火焰传播上限混合气过浓，燃烧过程中严重缺氧，导致火焰不能传播，此时的混合气浓度称为火焰传播上限11．火焰传播下限混合气过稀，燃料分子间距离过大，导致火焰不能传播，此时的混合气浓度称为火焰传播下限
四、问答题及论述题
1．内燃机燃料供给系的作用是什么？根据发动机各种不同工作情况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气供入气缸，并在燃烧作功后，将废气排入到大气中。
2．化油器的作用是什么？据发动机不同工作情况的要求，配制出不同浓度和不同数量的可燃混合气。
3．简述机械驱动膜片式汽油泵吸油和压油的工作过程。
当凸轮轴偏心轮旋转顶动摇臂时，摇臂内端带动顶杆下移，泵膜克服弹簧张力下拱，膜片上方容积增大，产生真空度，进油阀开启，出油阀关闭，汽油从进油口被吸入到泵膜上方油腔内。当偏心轮偏心部分转离摇臂后，摇臂在回位弹簧作用下回位，泵膜在泵膜弹簧弹力作用下向上拱曲，膜片上方容积减小，压力增大，于是进油阀关闭，出油阀开启，汽油从出油口流向化油器。
4．喷油器的作用是什么？对它有什么要求？喷油器的作用是将燃油雾化成细微颗粒，并根据燃烧室的形状，把燃油合理地分布到燃烧室中，以利于和空气均匀混合，促进着火和燃烧。
对喷油器的要求主要有应有一定的喷射压力；喷出的雾状油束特性要有足够的射程、合适的喷注锥角和良好的雾化质量；喷油器喷、停应迅速及时，不发生滴漏现象。
5．喷油泵的作用是什么？对它有什么要求？喷油泵的作用是将输油泵送来的柴油，根据发动机不同的工况要求，以规定的工作顺序，定时、定量、定压地向喷油器输送高压柴油。
多缸柴油机的喷油泵应保证：①各缸的供油量均匀，不均匀度在额定工况下不大于3％～5％。②按发动机的工作顺序逐缸供油，各缸的供油提前角相同，相差不得大于0.5°曲轴转角。③为避免喷油器的滴漏现象，油压的建立和供油的停止必须迅速。
6．调速器的作用是什么？
调速器的功用是使柴油机能够随外界负荷的变化自动调节供油量，从而可自动稳定怠速；限制发动机最高转速，防止超速飞车；发动机正常工况下，两速式调速器由驾驶员直接操纵供油拉杆控制供油量，全速式调速器可自动控制供油量，保持转速稳定；有校正装置时，在全负荷工况可校正发动机转矩特性、改善瞬时超负荷的适应能力。
7．填写下图齿杆齿套式油量调节机构示意图中各序号的机件名称。简述油量调节
机构的作用和基本工作原理。
1-柱塞；2-控制套筒；3-调节齿圈；4-供油齿杆；5-柱塞套筒
柱塞下端的一字形标头，嵌入控制套筒相应的切槽中。套筒松套在柱塞套筒上，控制套筒上部套有调节齿圈3，用紧固螺钉锁紧在控制套筒上，调节齿圈与供油齿杆相啮合。当前后移动齿杆时，齿圈连同控制套筒带动柱塞相对不
动的柱塞套筒转动，改变柱塞的有效行程，使供油量改变。
8．汽车用发动机的各种工况对可燃混合气的浓度有何要求？
起动：极浓的混合气
怠速和小负荷：少而浓的混合气，α＝0.6~0.8
中等负荷：经济混合气
大负荷和全负荷：功率混合气。
9．化油器的工作原理
喉管处气流流速增加，形成真空度，将燃油从浮子室吸出，利用喉管处高速流过的空气雾化吸出的燃油与空气混合形成混合气。
随着节气门开度增加，气流流速增加，真空度随之增加，更多的燃油从喷管喷出。混合气逐渐变浓。
随着燃油的喷出，浮子室内油面降低，浮子下落，针阀开启，燃油又进入浮子室。油面上升，直到针阀又关闭出油阀口。
10．汽油直接喷射有什么优点
1、进气管道中没有狭窄的喉管，空气阻力小，充气性能好，因此输出功率也较大
2、混合气的分配均匀性较好
3、可以随着发动机使用工况及使用场合的变化而配制一个最佳的混合气成分。
4、具有良好的加速等过渡性能
11．消音器的消音原理
多次的变动气流方向
重复的使气流通过收缩而又扩大的断面
降气流分割成很多小的直流并沿着不平滑的平面流动
将气流冷却
12．柴油机对供给系的要求
1、喷油压力必须足够高，一般在10MPA以上，以利用柴油雾化
2、在燃烧室内组织强烈的空气运动，促进柴油与空气的均匀混合
3、在一个工作循环内，各缸均喷油一次，其次序与选定的发动机发火次序相符
4、能随发动机负荷的不同而相应改变供油量，且各缸的供油量是一致的
5、各缸有统一的喷油提前角，并且在一定程度上可以根据发动机工况进行统一调节
13．简述W形燃烧室、球形燃烧室的结构特点及优缺点。
14．什么是统一式燃烧室、分开式燃烧室？简述其优缺点。统一式燃烧室是由凹形的活塞顶面及气缸壁直接和气缸盖底面包围形成单一内腔的一种燃烧室。分开式燃烧室是由活塞顶和气缸盖底面之间的主燃烧室和设在气缸盖中的副燃烧室两部分组成，两者之间用一个或几个孔道相连。
两种燃烧室各有特点：分开式燃烧室由于散热面大，气体流动损失大，故燃料消耗率高，且起动性较差。其优点是喷油压力低，发动机工作平稳、排放物污染较少。统一式燃烧室结构紧凑，起动性好，但喷油压力高，发动机工作较粗暴
斯特林发动机原理图解
斯特林发动机原理图解 如图1 把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。 A2移气器 如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。其原理如下： 当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。 相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端為冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。 如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。 由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。国立成功大学航太系郑金祥教授把 Displacer 命名為”移气器”，实在更為贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以為它的作用跟输出功率的动力活塞一样。
A3 曲柄机构 要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6) 。当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。 A4 动力活塞 橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换為动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换為曲轴的旋转运动。连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。必须注意的是，移气器本身不会动，而是被曲轴带动，动力来源是动力活塞。
斯特林发动机的工作原理及应用前景
斯特林发动机的工作原理及应用前景 【摘要】随着全球能源危机的发展与环境的恶化，传统的化石燃料日益枯竭，且燃烧的排放物造成了温室效应、雾霾天气及极端的气候等人为的灾害，为了地球的可持续发展和人类生活水平的改善，人们清楚地认识到开发利用新能源的重要性。其中，可再生能源的利用越来越广泛，可再生能源对环境无害或危害极小，且资源分布广泛。越来越多的国家采取鼓励生产和使用可再生能源的政策和措施，中国也确立了到2020年可再生能源占总能源比重15%的目标。外部燃烧系统的作用是给闭式循环系统提供能源，闭式循环系统由冷腔、冷却器、回热器、加热器和热腔组成，工质在闭式循环系统中来回流动一次，完成一个斯特林循环。 【关键词】发动机；原理；前景 1 斯特林发动机闭式循环系统的组件简介 （1）冷腔处于循环的低温部分，和冷却器联接，压缩热量由冷却器导至外界，在压缩过程中有相当一部分工质居于冷腔。 （2）冷却器位于回热器和冷腔之间，功能是将压缩热传到外界，保证工质在较低的温度下进行压缩。 （3）回热器串联在加热器和冷却器之间，是循环系统的一个内部换热器，它交替从工质吸热和向工质放热，使工质反复地受到冷却和加热。回热器并不是必需装置，但它对发动机的效率影响极大。在往复式斯特林发动机中，回热器的使用既使斯特林循环的热效率明显提高，但又增加了工质的阻力和压力损失，工质吸热、散热交替进行，限制了斯特林发动机的转速，影响了功率的输出。因此，优化回热器的设计是斯特林发动机的核心技术问题。 （4）加热器加热器是将外部热源的热能传给工质，使其受热膨胀。加热器的一端与热腔联接，另一端与回热器联接。 （5）热腔始终处于循环的高温部分，连续地将外部热源传给工质，在膨胀时相当部分的工质居于热腔。因此其必须能承受高温和高压，大量的热损失是由热腔散失的。 2 斯特林发动机的基本结构 根据工作空间和回热器的布置方式，斯特林发动机可以分为α、β和γ三种基本类型。 α型斯特林发动机的结构最简单，具有两个汽缸，两个汽缸中间通过加热器、回热器、冷却器连通，热活塞和冷活塞分别位于各自的汽缸内，热活塞负责工质
涡扇发动机工作原理
动力原理： 涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机冲压喷气发动机涡轮轴发动机 升力原理： 飞机是比空气重的飞行器，因此需要消耗自身动力来获得升力。而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用。 在下面这幅图里，有一个机翼的剖面示意图。机翼的上表面是弯曲的，下表面是平坦的，因此在机翼与空气相对运动时，流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远，所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快 (V1=S1/T >V2=S2/T1)。根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。”，因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。F1、F2的合力必然向上，这就产生了升力。 从机翼的原理，我们也就可以理解螺旋桨的工作原理。螺旋桨就好像一个竖放的机翼，凸起面向前，平滑面向后。旋转时压力的合力向前，推动螺旋桨向前，从而带动飞机向前。当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑，而有着复杂的曲面结构。老式螺旋桨是固定的外形，而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计，改善螺旋桨性能。 飞行需要动力，使飞机前进，更重要的是使飞机获得升力。早期飞机通常使用活塞发动机作为动力，又以四冲程活塞发动机为主。这类发动机的原理如图，主要为吸入空气，与燃油混合后点燃膨胀，驱动活塞往复运动，再转化为驱动轴的旋转输出：
单单一个活塞发动机发出的功率非常有限，因此人们将多个活塞发动机并联在一起，组成星型或V型活塞发动机。下图为典型的星型活塞发动机。 现代高速飞机多数使用喷气式发动机，原理是将空气吸入，与燃油混合，点火，爆炸膨胀后的空气向后喷出，其反作用力则推动飞机向前。下图的发动机剖面图里，一个个压气风扇从进气口中吸入空气，并且一级一级的压缩空气，使空气更好的参与燃烧。风扇后面橙红色的空腔是燃烧室，空气和油料的混和气体在这里被点燃，燃烧膨胀向后喷出，推动最后两个风扇旋转，最后排出发动机外。而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上，因此会带动压气风扇继续吸入空气，从而完成了一个工作循环。
DIY斯特林发动机设计制作原理
动手制做动手制做------斯特林发动机模型 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(T (T1) 1)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。 —1878） 斯特林（Robert Stirling，1790 1790— 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
喷气发动机原理简介
喷气发动机原理简介
分类 涡轮喷气式发动机 完全采用燃气喷气产生推力的喷气发动机是涡轮喷气发动机。这种发动机的推力和油耗都很高。适合于高速飞行。也是最早的喷气发动机。离心式涡轮喷气发动机 使用离心叶轮作为压气机。这种压气机很简单，适合用比较差的材料制作，所以在早期应用很多。但是这种压气机阻力很大，压缩比低，并且发动机直径也很大，所以现在已经不再使用这种压气机。 轴流式涡轮喷气发动机 使用扇叶作为压气机。这样的发动机克服了离心式发动机的缺点，因此具有很高的性能。缺点是制造工艺苛刻。现在的高空高速飞机依然在使用轴流式涡喷发动机。 涡轮风扇发动机 一台涡扇发动机的一级压气机 主条目：涡轮风扇发动机
在轴流式涡喷发动机的一级压气机上安装巨大的进气风扇的发动机。一级压气机风扇因为体积大，除了可以压缩空气外，还能当作螺旋桨使用。 涡轮风扇发动机的燃油效率在跨音速附近比涡轮喷气发动机要高。 涡轮轴发动机 主条目：涡轮轴发动机 涡轮轴发动机类似涡桨发动机，但拥有更大的扭矩，并且他的输出轴和涡轮轴是不平行的(一般是垂直)，输出轴减速器也不在发动机上。所以他更类似于飞机上用的燃气轮机。 涡轴发动机的大扭矩使他经常用于需要带动大螺旋桨的直升机。它的结构和车用燃气轮机区别不大。 涡轮喷气发动机(Turbojet)（简称涡喷发动机）[1]是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力。油耗比涡轮风扇发动机高。 涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年取得发明专利，但是直到1941年装有这种发动机的
飞机才第一次上天，没有参加第二次世界大战，轴流式诞生在德国，并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力参加了1944年末的战斗。 相比起离心式涡喷发动机，轴流式具有横截面小，压缩比高的优点，但是需要较高品质的材料——这在1945年左右是不存在的。当今的涡喷发动机均为轴流式。 一个典型的轴流式涡轮喷气发动机图解（浅蓝色箭头为气流流向）图片注释: 1 - 吸入, 2 - 低压压缩, 3 - 高压压缩, 4 - 燃烧, 5 - 排气, 6 - 热区域, 7 - 涡轮机, 8 - 燃烧室, 9 - 冷区域, 10 - 进气口
简易斯特林发动机制作原理
简易斯特林发动机制作原理 史特灵引擎属於外燃引擎，只要高温热源温度够高，无论是使用太阳能、废热、核原料、牛粪、丙烷、天然气、沼气（甲烷）、丁烷与石油在内的任何燃料，皆可使之运转，不同於必须使用特定燃料的汽油引擎、柴油引擎等内燃引擎。 A.基础篇 A1气体的特性 如图1把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。 A2移气器 如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。其原理如下：当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。 相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端为冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。 如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。 由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。国立成功大学航太系郑金祥教授把Displacer命名为”移气器”，实在更为贴
切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以为它的作用跟输出功率的动力活塞一样。 A3曲柄机构 要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6)。当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。 A4动力活塞 橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换为动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换为曲轴的旋转运动。连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。必须注意的是，移气器本身不会动，而是被曲轴带动，动力来源是动力活塞。
各种飞机发动机原理
一、活塞式发动机 航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合，在密闭的容器（气缸）内燃烧，膨胀作功的机械。活塞式发动机必须带动螺旋桨，由螺旋桨产生推（拉）力。所以，作为飞机的动力装置时，发动机与螺旋桨是不能分割的。主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。气缸是混合气（汽油和空气）进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞（俗称电嘴），以及进、排气门。发动机工作时气缸温度很高，所以气缸外壁上有许多散热片，用以扩大散热面积。气缸在发动机壳体（机匣）上的排列形式多为星形或V形。常见的星形发动机有5个、7个、9 个、14个、18个或24个气缸不等。在单缸容积相同的情况下，气缸数目越多发动机功率越大。活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动，并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。连杆用来连接活塞和曲轴。曲轴是发动机输出功率的部件。曲轴转动时，通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力。除此而外，曲轴还要带动一些附件（如各种油泵、发电机等）。气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。 二、涡轮喷气发动机 在第二次世界大战以前，所有的飞机都采用活塞式发动机作为飞机的动力，这种发动机本身并不能产生向前的动力，而是需要驱动一副螺旋桨，使螺旋桨在空气中旋转，以此推动飞机前进。这种活塞式发动机＋螺旋桨的组合一直是飞机固定的推进模式，很少有人提出过质疑。到了三十年代末，尤其是在二战中，由于战争的需要，飞机的性能得到了迅猛的发展，飞行速度达到700－800公里每小时，高度达到了10000米以上，但人们突然发现，螺旋桨飞机似乎达到了极限，尽管工程师们将发动机的功率越提越高，从1000千瓦，到2000千瓦甚至3000千瓦，但飞机的速度仍没有明显的提高，发动机明显感到“有劲使不上”。问题就出在螺旋桨上，当飞机的速度达到800公里每小时，由于螺旋桨始终在高速旋转，桨尖部分实际上已接近了音速，这种跨音速流场的直接后果就是螺旋桨的效率急剧下降，推力下降，同时，由于螺旋桨的迎风面积较大，带来的阻力也较大，而且，随着飞行高度的上升，大气变稀薄，活塞式发动机的功率也会急剧下降。这几个因素合在一起，决定了活塞式发动机＋螺旋桨的推进模式已经走到了尽头，要想进一步提高飞行性能，必须采用全新的推进模式，喷气发动机应运而生。 喷气推进的原理大家并不陌生，根据牛顿第三定律，作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。喷气发动机在工作时，从前端吸入大量的空气，燃烧后高速喷出，在此过程中，发动机向气体施加力，使之向后加速，气体也给发动机一个反作用力，推动飞机前进。事实上，这一原理很早就被应用于实践中，我们玩过的爆竹，就是依*尾部喷出火药气体的反作用力飞上天空的。早在1913年，法国工程师雷恩．洛兰就获得了一项喷气发动机的专利，但这是一种冲压式喷气发动机，在当时的低速下根本无法工作，而且也缺乏所需的高温耐热材料。1930年，弗兰克．惠特尔取得了他使用燃气涡轮发动机的第一个专利，但直到11年后，他的发动机在完成其首次飞行，惠特尔的这种发动机形成了现代涡轮喷气发动机的基础。现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种，就必须遵循热机的做功原则：在高压下输入能量，低压下释放能量。因此，从产生输出能量的原理上讲，喷气式发动机和活塞式发动机是相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段，不同的是，在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的，但在喷气发动机中则是
斯特林发动机原理与制作
简介：斯特林引擎(Stirling Engine)的优势特色与问题 从Stirling Engine 的原理与结构来看，它有几项颇具优势的特点： 1.、其使用外部热源，因此只要是能够产生热，皆可用来做为推动的能源， 所以并不仅限于可燃烧的燃料。而由于内燃机常令人诟病其排放的废气，会产环境污染的问题，因此能够使用地热、太阳能等自然的能源来运作StirlingEngine，显然在此方面是具有优势的。 斯特林发动机原理 2.、虽然Stirling Engine 常被归类于外燃机，但实际上，只要能够产生温差， 就能够成为运作的能源，因此使用低温流体，如乾冰、或冰水，同样可使Stirling Engine 进行运作。 3.、由于Stirling Engine 外部热源与工作气体(Working gas)是分开的，因 此没有燃烧废弃物堆积于内部的问题，使用的润滑油周期较持久。 4、由于热源位于外部，因此在调整控制上，比内燃机容易得多。 5、热源的提供是连续性的，较不会有燃料燃烧不全的情形。 6、比起其他引擎，它的构造很简单，不需要阀门，也没有化油器等机构。 7、运作的温度与压力比起蒸气引擎或内燃式引擎要低且安全的多，因此引擎强度与重量不需要很要求很高。 8、没有燃烧爆炸的作用，运作也很安静，没有剧烈的震动。 以上就是Stirling Engine 的发展优势。然而，既然Stirling Engine 具有优势，但为何当初它并没有成为普遍的动力系统?显然它仍然有一些问题有待克服或替代方桉：
斯特林发动机原理 1、无法避免热源对热室的侵蚀。毕竟高温差使得其运作效率提高，但也相对的会使活塞机构产生高温或低温侵蚀性的影响，引响运作寿命。 2、虽然在低温差可以运作，但要在低温差下产生大量的动能时，引擎的体积就会很巨大。 3、高低温差的控制很困难，尤其取决于引擎的隔热包装技术。如果无法有效控制，会徒增能源的散逸，减低效率。 4、刚开始Stirling Engine 无法迅速运转，它必须经过一段“暖机时间”。 5、要改变它的能量输出等级是很难的，它无法像内燃机一样用燃油多寡直接去控制动力的大小。 6. 最好的工作气体是使用氢等分子量小的气体，但这些气体不易保存。 所以，以上的这些特性与问题，造成了Stirling Engine 发展的兴衰。以目 尽管如此，Stirling Engine 仍被利用在进行乾淨、环保的长时期稳定运作的电力生产与低温冷冻上。
电喷发动机工作原理
电喷发动机工作原理 现在的电喷车在行驶过程中，当司机突然松开油门踏板（使节气门完全关闭）时，发动机不需要输出转矩，而是由汽车的动能拖动。这一工况被称为拖动工况或滑行工况。 在拖动工况为了减少废弃排放和降低燃油消耗以及改善行驶特性，电控系统中央控制器识别出发动机处于拖动工况后，首先立即推迟当时的点火角，然后全部切断向发动机喷油，这样可使工况的过度过程较为平稳。 当发动机转速超过规定转速界限（转速界限２）并且节气门关闭时，喷嘴将不再喷油，发动机的供油被切断；而发动机转速一旦低于下个转速界限（转速界限３），则喷嘴又重新开始喷油。如果在拖动工况出现发动机转速急剧下降，如在紧急刹车时，则喷嘴将在较高转速（转速界限１）恢复喷油，以防止低于发动机怠速转速或发动机完全熄火。 一、简介 电子燃油喷射控制系统（简称EFI或EGI系统），以一个电子控制装置（又称电脑或ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位上的各种传感器，测得发动机的各种工作参数，按照在电脑中设定的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。 此外，电子控制燃油喷射系统通过电脑中的控制程序，还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能，满足发动机特殊工况对混合气的要求，使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。 电子控制燃油喷射系统的喷油压力是由电动燃油泵提供的，电动燃油泵装在油箱内，
浸在燃油中。油箱内的燃油被电动燃油泵吸出并加压，压力燃油经燃油滤清器滤去杂质后，被送至发动机上方的分配油管。分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。喷油器是一种电磁阀，由电脑控制。通电时电磁阀开启，压力燃油以雾状喷入进气歧管内，与空气混合，在进气行程中被吸进气缸。分配油管的末端装有燃油压力调节器，用来调整分配油管中燃油的压力，使燃油压力保持某一定值，多余的燃油从燃油压力调节器上的回油口返回燃油箱。 进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。节气门开度不同，进气量也不同，进气歧管内的真空度也不同。在同一转速下，进气歧管真空度与进气量成一定的比例关系。进气管压力传感器可将进气歧管内真空度的变化转变成电信号的变化，并传送给电脑，电脑根据进气歧管真空度的大小计算出发动机进气量，再根据曲轴位置传感器测得信号计算出发动机转速。根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量。电脑根据进气压力和发动机转速控制各缸喷油器，通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。喷油持续时间愈长，喷油量就愈大。一般每次喷油的持续时间为2～10ms。各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由电脑根据安装于离合器壳体上的发动机转速（曲轴位置）传感器测得某一位置信号来控制。这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发动机每个工作循环中喷油两次，喷油是间断进行的，属于间歇喷射方式 二、电子燃油喷射控制的原理 （一）各种工况控制简介
斯特林发动机 研究 发展
关于斯特林发动机的研究与发展 学号：13015218 姓名：彭俊图摘要:简述了斯特林发动机的发展历史及研究现状，介绍了斯特林循环并归纳了斯特林循环的分析方法，阐述了斯 特林发动机的特点和应用，并展望了斯特林发动机的发展前景。 关键词:斯特林发动机;斯特林循环;碟式太阳能热发电系统 随着社会的不断发展，化石燃料的消耗量日益增大，传统燃料的内燃机将面临着严重的能源危机，而积极解决这个问题的有效途径之一是开发一种可以使用与传统内燃机不同的燃料的动力装置，斯特林发动机则是目前可行的最佳途径之一。斯特林发动机(Stirling engine) 又叫热气机，是一种封闭式外燃机，具有燃料来源广，热效率高，排气污染少，噪音低，运转特性好，结构简单，维修方便等优点，并且在太阳能碟式发电系统中有着重要的应用，越来越受到人们的关注。国外一些专家预言，21 世纪将是斯特林发动机的 世纪。
1 斯特林发动机的发展 1816 年，罗伯特·斯特林(Robe Stirling) 发明了闭式循 环的热气机一一斯特林发动机。在当年的第4081 号专利中，罗伯特·斯特林在历史上第一次描述了回热器的结构和应用，并对第一台闭式循环热气机的构造进行了描述 斯特林发动机是一种外部燃烧(加热)的封闭式活塞发 动机。自罗伯特·斯特林于1816 年发明斯特林循环以来，限于当时条件，大部分发动机的功率和效率都很低，逐渐被比其发明晚半个多世纪的内燃机所替代。1916 年最后一台老式斯特林发动机出厂，斯特林发动机的发展告一段落[1 3J 近几十年来，随着能源问题和污染问题日益突出，以及
斯特林发动机的一些关键技术问题的解决和它所特有的优点，因而受到了国内外的广泛关注。20 世纪30 年代到60代，现代斯特林发动机的鼻祖一一荷兰的菲利普公司开创了现代斯特林发动机发展的新阶段。之后经过通用发动机公司、福特汽车公司、瑞典联合热气机公司的不断发展，在包括 美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本等主要工业国家政府的 资助下，在碟式太阳能热发电、制冷和热泵等领域取得重要进展。我国的某些研究机构也在20 世纪70 年代中期开始研究斯特林发动机，并在碟式太阳能热发电领域取得一定 成果 2 斯特林的国内外研究现状 Kaushik对不可逆斯特林发动机进行了有限时间热力学分析。分析指出，在不考虑各种损失和回热器效率为1条件下种循环的效率等于卡诺循环的效率，同时还指出了回热器的效率不会影响发动机的输出功率。Halit 指出工质的泄露对斯特林发动机的性能有着重要的影响。Koi-chi建立以一个斯特林发动机原型为基础，在标准状态和无负载的情况下，用空气作为工质进行试验，最后得出：提高换热器性能、降低机械损失对提高斯特林发动机的性能是十分有效的。Nezaket基于UrieliandBerchowitz’s规则，用热力学原理中稳流分析法
涡喷发动机的工作原理
1.涡喷发动机的工作原理？ 涡喷发动机以空气为介质，进气道将所需的的外界空气以最小的流动损失送到压气机；压气机通过高速旋转的叶片对空气压缩做功，提高空气的压力；空气在燃烧室内和燃油混合燃烧，将燃料化学能转变成热能，生成高温高压燃气；燃气在涡轮内膨胀，将热能转为机械能，驱动涡轮旋转，带动压气机；燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，燃气以较高速度排出，产生推力。 2.涡轮发动机的特征，什么是燃气涡轮发动机的特性？发动机特性分哪几种？ 特征：发动机作为一个热机，它将燃料的热能转变为机械能，同时作为一个推进器，它利用所产生的机械能使发动机获得推力。 发动机的特性：燃气涡轮发动机的推力和燃油消耗率随发动机转速、飞行高度和飞行速度的变化规律叫发动机特性。发动机特性分为：保持飞机高度和飞机速度不变的情况下，发动机推力和燃油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转速特性。在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞机速度不变时，发动机的推力和燃油消耗率随飞机的高度的变化规律叫高度特性。在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞行高度不变时，发动机的推力和燃油消耗量随飞机速度（或马赫数）的变化规律叫速度特性。 3.净推力和总推力 根据牛顿第2，第3定律，气流进入发动机和离开发动机的动量发生变化，产生推力。 净推力：取决于离开发动机的燃气动量与进来的空气动量加进来的燃油动量。净推力还包括喷管出口的静压超过周围空气的静压产生的推力。Fn=Qma(Vj-Va)+Aj(Pj-Pam) 总推力：是指当飞机静止时发动机排气产生的推力，包括排气动量产生的推力和喷口静压和环境空气静压之差产生的附加推力。Fg=Qma(Vj)+Aj(Pj-Pam)。 正常飞行时，压气机、扩压器、燃烧室、排气锥产生向前推力，涡轮、尾喷口产生向后的推力。 4.影响热效率的因素？ 热效率表明，在循环中加入的热量有多少变为机械功。影响因素有：加热比（涡轮前燃气总温），压气机增压比，压气机效率和涡轮效率。加热比、压气机效率和涡轮效率增大，热效率也增大。压气机增压比提高，热效率增大，当增压比等于最经济增压比时，热效率最大，继续提高增压比，热效率反而下降。热效率也称做内效率。 5.进气道的作用？什么是进气道总压恢复系数？ 一是尽可能多的恢复自由气流的总压并输送该压力到压气机，这就是冲压恢复或压力恢复；二是提供均匀的气流到压气机使压气机有效地工作。进气道出口截面的总压与进气道前方来流的总压比值，叫做进气道总压恢复系数，该系数是小于1的数值，表示进气道的流动损失。 6.进气道冲压比的定义，影响冲压比的因素？ 进气道的冲压比是：进气道出口处的总压与远方气流静压的比值。冲压比越大，说明空气在压气机前的冲压压缩程度越大，影响冲压比因素：流动损失，飞行速度和大气温度。（大气密度、高度、发动机转速）：当大气温度和飞行速度一定时，流动损失大，则冲压比下降；当大气温度和流动损失一定时，飞行速度越大，则冲压比增加；当飞行速度和流动损失一定时，大气温度上升，则冲压比下降。 7.压气机分哪两种？目前燃气涡轮发动机中常采用哪一种，为什么？ 离心式和轴流式。目前燃气涡轮发动机中常采用轴流式压气机。这是因为轴流式压气机具有下述优点：总的增压比高，压气机效率高，单位面积的流通能力高，迎风面积小，阻力小。缺点：单级增压比低，结构复杂 离心式优点：单级增压比高，压气机稳定工作范围宽，结构简单可靠，重量轻，长度短，起动功率小，缺点：流动损失大，效率低，单位面积的流通能力低，迎风面积大，阻力大 8.进口导向叶片的功能是什么？决定进入压气机叶片气流攻角的因素是什么？ 为了保证压气机工作稳定，有的在第1级工作叶轮前还有一排不动的叶片称为进口导向叶片。其功能是引导气流的流动方向产生预旋，使气流以合适的方向流入第1级工作叶轮。决定因素是：工作叶轮进口处的绝对速度（包括大小和方向），压气机的转速。 9.简要说明空气在多级压气机中的流动。 基元级的叶栅通道均是扩张形的。在叶轮内，绝对速度增大，相对速度减小。同时，总压、静压和总温、静温都升高；在整流器内，绝对速度减小；静压和静温升高，总压略有下降，总温保持不变。由此可见，空气流过基元级时，不仅在叶轮内受到压缩，而且在整流器内也受到压缩。
斯特林发动机-研究-发展
斯特林发动机-研究-发展
关于斯特林发动机的研究与发展 学号：13015218 姓名：彭俊图 摘要:简述了斯特林发动机的发展历史及研究现状，介绍了斯特林循环并归纳了斯特林循环的分析方法，阐述了斯特林发动机的特点和应用，并展望了斯特林发动机的发展前景。 关键词:斯特林发动机;斯特林循环;碟式太阳能热发电系统 随着社会的不断发展，化石燃料的消耗量日益增大，传统燃料的内燃机将面临着严重的能源危机，而积极解决这个问题的有效途径之一是开发一种可以使用与传统内燃机不同的燃料的动力装置，斯特林发动机则是目前可行的最佳途径之一。斯特林发动机(Stirling engine) 又叫热气机，是一种 封闭式外燃机，具有燃料来源广，热效率高，排气污染少，噪音低，运转特性好，结构简单，维修方便等优点，并且在太阳能碟式发电系统中有着重要的应用，越来越受到人们的
关注。国外一些专家预言， 21 世纪将是斯特林发动机的世纪。 1 斯特林发动机的发展 1816 年，罗伯特·斯特林 (Robe Stirling) 发明了闭式循环的热气机一一斯特林发动机。在当年的第 4081 号专利中，罗伯特·斯特林在历史上第一次描述了回热器的结构和应用，并对第一台闭式循环热气机的构造进行了描述 斯特林发动机是一种外部燃烧(加热)的封闭式活塞发动机。自罗伯特·斯特林于 1816 年发明斯特林循环以来，限于当时条件，大部分发动机的功率和效率都很低，逐渐被
比其发明晚半个多世纪的内燃机所替代。 1916 年最后一台老式斯特林发动机出厂，斯特林发动机的发展告一段落[1 3J 近几十年来，随着能源问题和污染问题日益突出，以及 斯特林发动机的一些关键技术问题的解决和它所特有的优点，因而受到了国内外的广泛关注。 20 世纪 30 年代到 60 代，现代斯特林发动机的鼻祖一一荷兰的菲利普公司开创了现代斯特林发动机发展的新阶段。之后经过通用发动机公司、福特汽车公司、瑞典联合热气机公司的不断发展，在包括 美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本等主要工业国家政府的 资助下，在碟式太阳能热发电、制冷和热泵等领域取得重要进展。我国的某些研究机构也在 20 世纪 70 年代中期开始研究斯特林发动机，并在碟式太阳能热发电领域取得一定 成果 2 斯特林的国内外研究现状 Kaushik对不可逆斯特林发动机进行了有限时间热力学分析。分析指出，在不考虑各种损失和回热器效率为1条件下种循环的效率等于卡诺循环的效率，同时还指出了回热器的效率不会影响发动机的输出功率。 Halit 指出工质的泄露对斯特林发动机的性能有着重要的影响。Koi-chi建立以一个斯特林发动机原型为基础，在标准状态和无负载的情况
斯特林发动机循环分析 工程热力学
斯特林发动机循环分析 (北京交通大学机电） 摘要：斯特林发动机不仅理论热效率高，等于卡诺循环效率，而且作为外燃机其排放特性非常好，所以近三十年来一直是研究的热点。本文介绍了斯特林发动机的装置特点、动力性能等，并对理论循环进行了分析，提出了提高循环热效率的方法及措施。 关键词：斯特林发动机，斯特林循环，热效率 1.斯特林发动机介绍 1.1斯特林发动机的装置特点 热气机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动机。 热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，按斯特林循环工作。在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。 已设计制造的热气机有多种结构，可利用各种能源，已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。试验热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。 按缸内循环的组成形式分，热气机主要有配气活塞式和双作用式两类。在一个气缸内有两个活塞作规律的相对运动，冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接，配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动。 1.2斯特林发动机的应用现状 1.2.1 国内发展状况 我国从七十年代末即开始斯特林发动机的研究开发工作，已设计出功率150W-IOkW发动机11种，多数已在实验室正常运转。现从事此项工作的约300人，并正筹建中国热气机研究会。北京农业工程大学凌泽芝同志在能源政策研究通讯1991年第一期“发展热气机、促进农村电气化”一文中介绍国内外斯特林发动机的发展概况及其特点后建议：“充分利用我国农村丰富的生物质能源和部分地区丰富的太阳能资源以解决农业用电问题”。并希望纳入国家“八五”科技规划和组织有关单位联合攻关。上海711研究所研制出热气机，是一种具有国际水准的科研成果，而排放的污染气体比目前市面上的其它发动机都要小，达到欧洲排放标准。 1.2.2 国外应用现状 1）用于热电联产型 充分利用它环境污染小的特点，在大城市里可以以天燃气作燃料，通过斯特林发动机的内部的冷却装置，冷却水被加热并回收烟气，即可采暖。1台25kW的斯特林外燃机完全可以满足500—1500建筑平方米采暖。 这种使用斯特林发动机的热电联产装置实际上相当于一台副产电力的供热锅炉，一
斯特林发电机简介
斯特林太阳能发电机 25KW太阳能斯特林发动机 1816年，苏格兰牧师罗伯特?斯特林（RobertStirling）发明了一种独特的外燃热机。这是一种外燃的闭式循环往复活塞式热气机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。此种热气机被称为斯特林发动机。时隔近200年后的今天，伴随太阳能发电技术的开发，这种斯特林机正在被应用在太阳能光热发电领域。记者日前获悉大连星火新能源发展有限公司研发成功25KW太阳能斯特林发动机，就此采访了该公司总经理王振声。 中国储能网：请简单介绍一下斯特林发动机的特点和当前的应用范围？ 王振声：斯特林发动机也称外燃机，它的发明距今已有近200年时间，和蒸汽机的历史差不多，它的特点首先是燃烧连续，由于工质不燃烧，因此没有内燃机的爆震现象，噪音低；其次可以使用任何燃料，其燃烧室在外，燃烧的过程与工质无关，适用于各种热源，对燃烧方式无特殊要求，体积小、重量轻、噪音低、寿命长、维护方便、燃烧效率高。这种热气机目前在世界上应用于军事领域较多，特别是在潜艇上的应用十分广泛。 中国储能网：太阳能斯特林发动机的工作原理是怎样的? 王振声：太阳能斯特林发电系统通过太阳能聚焦装置收集太阳光，再反射到系统的集热器上，巨大的热量加热斯特林发动机中的惰性气体（一般是氦气），气体受热膨胀推动活塞运动，从而带动发电机发电。 中国储能网：相对目前太阳能发电领域主流的太阳能发电技术，斯特林发动机应用于太阳能热发电领域的优势在哪里？ 王振声：光伏方面，无论是单晶硅、多晶硅或薄膜电池技术应用在光伏发电上的光电转化效率一般都在8%—15%左右，而且其转化效率衰减快，一般3—5年就衰减5—8%。而且目前应用较广的多晶硅太阳能发电技术，其多晶硅生产过程本身就是一个高污染、高排放、高耗能的过程，生产能耗需要3—5年才能回收； 光热方面，目前应用较多的太阳能槽式、塔式光热发电的光电转化率也只有9%和11%。 相比之下，碟式太阳能斯特林光热发电的光电转化率高达33%。而且还存在应用灵活、无需消耗大量水资源、占地面积小等优势。 中国储能网：请简单介绍一下斯特林光热发电的应用范围？ 王振声：斯特林光热发电由于其自身的特点，不但可以应用于建设大面积的光热发电站，也可采取风光互补的发电方式，应用于现有的风电场；同时还可以采用光热、燃气综合加热的混合发电方式。同时，也特别适合在沙漠、山丘等缺水地区；适合于在缺水、缺电的偏远海岛、农村、牧区、海洋钻井平台等地区建立分布式电站，也适用于城市楼宇家用小型电站离并网供电方式。 中国储能网：相对其他的太阳能发电方式，斯特林光热发电的经济性如何？ 王振声：碟式太阳能斯特林光热发电达到批量化应用后，其成本预计可以达到1美元/瓦，与光伏发电的投资成本接近，更低于传统的槽式光热发电的2.7美元/瓦和塔式光热发电2.5美元/瓦的平均成本。从经济性上分析，斯特林光热发电具备较强的市场竞争力。
斯特林发动机功率分析
斯特林发动机发展历史斯特林发动机，又称热气机，是一种外部加热闭式循环活塞式发动机。它是由英国苏格兰牧师罗伯特?斯特林于1815年发明的。不过，由于当时缺乏良好的耐热材料以及人们对热气机的性能了解很少，以致机器的效率和功率都很低。因此，在十九世纪中叶，当高效率的内燃机出现后，斯特林发动机的研制工作就停止了。近数十年来，随着科学技术和生产现代化的进展，人们又对这种发动机进行了大量的研究工作。1983年，荷兰菲利普公司率先开始了现代斯特林发动机的研制工作，该公司对斯特林发动机技术做了根本性的改革，使斯特林发动机的效率与功率大幅度提高。之后美国、日本、瑞典、英国、德国、中国等国家相继参加研制行列。鉴于许多国家和部门在热气机的理论和实践方面进行了大量工作，1982年在英国的雷丁大学召开了第一届国际斯特林机会议，为斯特林机的发展在国际交流和合作上开创了条件。斯特林发动机优点斯特林发动机具有诸多优点，譬如因为它采用外部加热，故对燃料要求不高，可用多种燃料，并且同温限条件下，理论热效率与卡诺循环相等，热效率高，又由于它是闭式循环，工质不向外排放，理论工质消耗为零，排气污染少，除此之外还具有噪音低、运转特性好、工作可靠、维修费用低、可以低温差运行等优点。但同时，斯特林发动机也存在一些问题，导致它至今依然不能达到商品生产的水平。其主要原因是造价较高，在经济上竞争能力差。主要表现在加热部件工作环境恶劣，必须用高温耐热合金材料制造，且其制造工艺不能适应大批量生产的要求，所以造价昂贵。另外，斯特林发动机的工作特性和使用寿命，在很大程度上取决与密封程度的可靠性与耐久性，故密封问题也是当前斯特林发动机所存在的主要问题。所以，斯塔林发动机的研制方向主要是两方面，其一是寻求热交换器、活塞等高温部件的廉价材料和适应于大批量生产的工艺，其二是进一步完善密封装置和提高其使用寿命。斯特林发动机应用领域由于斯特林发动机的工作特点和性能，使它的应用面很广，比如做城市热泵系统、农村或边远地区的动力、车辆牵引动力以及船舶或水下动力装置，此外，热气机的另一特殊用途是作为人造心血泵的动力源。斯特林循环原理斯特林循环是斯特林发动机的理想循环，是一个高度理想化的热力过程。它由两个定温过程和两个定容过程所组成，以配气活塞式斯特林发动机为例，具体过程为：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做功。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。【4】斯特林循环的P-V图、T-S图如下所示：斯特林循环与卡诺循环对在P-V图中，有循环过程所组成的面积表示循环功的大小。比较斯特林循环与卡诺循环，其优点在于，它用两个定容过程代替卡诺循环的两个绝热过程。斯特林循环的定温过程线1-2和3-4是从卡诺循环的1-5和3-6延伸而来，结果大大增加了斯特林循环功的面积。从图中可见，在给定的压力、温度和容积界限下，斯特林循环功要比卡诺循环功要大。P-V图上的阴影面积代表斯特林循环比卡诺循环增加的功，T-S图上的阴影面积则代表斯特林循环比卡诺循环要增加的热量。输入热量增加了，但输出功也相应的增加了，其输入热量转换为功的比例即热效率仍与卡诺循环相等，即温限为Tmin，Tmax，则效率η=1-Tmin/Tmax。下面分别计算在各点的温度、压强及比容，以及各个过程的做功量及吸热量，并证明在同温限下其效率等于卡诺循环效率。1.等温压缩过程（1-2）在这个过程中，工质在最低循环温度下释放热量，工质所做的压缩功相当于释放的热量，这时，内能没有改变，而熵减少。2.等容加热过程（2-3）3.等温膨胀过程（3-4）4.等容冷却过程（4-1）循环工作温限：最低温Tｍｉｎ=300K，最高温Tｍａｘ=1000K，温度比κ=Tｍｉｎ/Tｍａｘ；定容增压比λ=P3/P2；工质为空气，定比热容，CV=0.716KJ/(Kg?K)，Cp=1.004KJ/(Kg?K)，
各种喷气式发动机简介
涡轮喷气发动机的诞生 二战以前，活塞发动机与螺旋桨的组合已经取得了极大的成就，使得人类获得了挑战天空的能力。但到了三十年代末，航空技术的发展使得这一组合达到了极限。螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候，桨尖部分实际上已接近了音速，跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降，推力不增反减。螺旋桨的迎风面积大，阻力也大，极大阻碍了飞行速度的提高。同时随着飞行高度提高，大气稀薄，活塞式发动机的功率也会减小。 这促生了全新的喷气发动机推进体系。喷气发动机吸入大量的空气，燃烧后高速喷出，对发动机产生反作用力，推动飞机向前飞行。 早在1913年，法国工程师雷恩·洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计，并获得专利。但当时没有相应的助推手段和相应材料，喷气推进只是一个空想。1930年，英国人弗兰克·惠特尔获得了燃气涡轮发动机专利，这是第一个具有实用性的喷气发动机设计。11年后他设计的发动机首次飞行，从而成为了涡轮喷气发动机的鼻祖。 涡轮喷气发动机的原理 涡轮喷气发动机简称涡喷发动机，通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧
室。 涡喷发动机属于热机，做功原则同样为：高压下输入能量，低压下释放能量。 工作时，发动机首先从进气道吸入空气。这一过程并不是简单的开个进气道即可，由于飞行速度是变化的，而压气机对进气速度有严格要求，因而进气道必需可以将进气速度控制在合适的范围。 压气机顾名思义，用于提高吸入的空气的的压力。压气机主要为扇叶形式，叶片转动对气流做功，使气流的压力、温度升高。 随后高压气流进入燃烧室。燃烧室的燃油喷嘴射出油料，与空气混合后点火，产生高温高压燃气，向后排出。 高温高压燃气向后流过高温涡轮，部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能，驱动涡轮旋转。由于高温涡轮同压气机装在同一条轴上，因此也驱动压气机旋转，从而反复的压缩吸入的空气。 从高温涡轮中流出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速从尾部喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多，从而产生了对发动机的反作用推力，驱使飞机向前飞行。