|
|
Двигатель Стирлинга
Изобретенный в Шотландии более 150 лет назад, двигатель
этого типа предназначался для оснащения им транспортных
средств. Главным его преимуществом была его экологическая
чистота, но на сегодняшний день он не может выдерживать
конкуренции с двигателями обычных типов.
В прошлом двигатель Стирлинга назывался паровым двигателем,
поскольку вначале поршни приводились в движение паром,
нагретым от внешнего источника тепла. Современные двигатели
уже давно отошли от того принципа, который можно отнести к
«паровым двигателям». Хотя горение все еще происходит
снаружи цилиндра, жидкостью, используемой для привода
поршней, является водород, гелий или фреон.
Принцип работы
На рис. 34.8 изображен упрощенный двухцилиндровый двигатель
двойного действия, в котором в этом случае для вращения
выходного вала используется наклонный диск. По обеим
сторонам располагаются поршни, штоки поршней оснащены
уплотнениями, чтобы избежать потери рабочей жидкости. Если
используется обычный коленчатый вал, давление поршня
прикладывается вначале к крейцкопфу, а затем к обычному
шатуну и коленчатому валу.
На схеме жидкость под поршнем А
нагревается и расширяющийся пар перемещает поршень в
цилиндре вниз. Под поршнем А охладитель понижает температуру
пара и жидкость сжимается. Это действие повторяется в каждом
цилиндре, обеспечивая работу двигателя.
В отличие от нормального двигателя, двигатель Стирлинга
работает в замкнутом цикле: это означает, что рабочая
жидкость не покидает двигатель и что энергия превращения
жидкости из одного состояния в другое в обменнике поступает
от внешнего источника тепла.
Горение происходит непрерывно, во многом это похоже на
процесс, происходящий в газовой турбине. Топливо
впрыскивается в камеру под низким давлением и вначале
воспламеняется электрическим способом. Количество тепла,
поступающего к рабочей жидкости, зависит от количества
впрыскиваемого топлива, поэтому выходную мощность можно
легко регулировать. Вначале может показаться, что отклик
двигателя очень медленный, но результаты, полученные для
прототипов этого двигателя, показали, что промежуток времени
от нулевого до максимального крутящего момента составляет
всего около 0,1 с.
Прототип этого двигателя изображен на рис. 34.9.
Преимущества двигателя Стирлинга
основываются прежде всего на непрерывном процессе горения, и
эти преимущества следующие:
1 Малые уровни выброса вредных веществ. Избыток в
топливовоздушной смеси воздуха на 20-80 процентов,
оптимальное время сгорания и отсутствие контакта пламени с
«холодными» металлическими поверхностями обеспечивает почти
полное сгорание. Уровень смога также гораздо ниже
2 Экономия топлива. Может работать на различных видах
жидкого и газообразного топлива. Нет каких-либо особенных
требований к топливу, например, по октановому или цетановому
числу. Предполагается, что термический КПД может достигать
40 процентов, и даже при частичной нагрузке величина КПД не
хуже, чем у двигателя с искровым зажиганием.
3 Низкий уровень шума. Глушитель не нужен, поскольку уровень
шума составляет всего 25 процентов от создаваемого
двигателем с искровым зажиганием. Двигатель не имеет
клапанного механизма, поэтому механические шумы очень
невелики.
Эти преимущества делают двигатель Стирлинга весьма
привлекательным, но необходимо проделать еще большую
исследовательскую работу для надежности некоторых деталей,
например, уплотнений жидкости. Когда стоимость и надежность
двигателя станут такими же, как и у обычных двигателей,
ожидается широкое распространение двигателей такого типа.
назад
>> |
|
