斯特林发动机是怎么工作的

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吴光启
【认证专家】吴光启

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咱们日常见到的汽车发动机,大多是通过在气缸里点燃混合气体,让膨胀的气体推动活塞做功,把燃料的能量转化为机械能。这类发动机有个统称叫"内燃机"。不过发动机家族里还有个不太常见的成员——外燃机,其中最具代表性的就是斯特林发动机。这个听起来有点陌生的家伙其实来头不小,早在1816年就被英国物理学家罗伯特·斯特林发明出来了,后来直接用发明者的姓氏给它命了名。

斯特林发动机的工作原理挺有意思,它不像传统发动机那样需要内部燃烧。关键靠的是气缸里密封的氢气或氦气这些工质气体,通过反复经历冷却、压缩、吸热、膨胀这四个阶段来产生动力。简单来说就是利用外部热源给气体加热,气体受热膨胀推动活塞,冷却收缩时又被压回,这样循环往复就能持续输出动力,本质上就是个热能转换装置。

虽然斯特林发动机属于外燃机,但它的能量转化效率可圈可点,实际使用中的效率水平通常比汽油发动机要高点,但又稍微逊色于柴油发动机。这种不上不下的位置反而让它在某些特殊领域找到了用武之地,比如需要安静运行的场景或者利用废热发电的场合,都是它大显身手的地方。