斯特林發(fā)電機(jī)設(shè)計方案

1、6KW斯特林發(fā)電機(jī)設(shè)計方案1. 斯特林發(fā)動機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀斯特林發(fā)動機(jī)始于1816年。其后的若干年內(nèi)，斯特林發(fā)動機(jī)的開發(fā)都沒有實質(zhì)進(jìn)展。直到上世紀(jì)30年代，具有實用價值的現(xiàn)代斯特林發(fā)動機(jī)才問世。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、密封困難等缺陷嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用推廣。只用于潛艇等特殊領(lǐng)域！瑞典考庫姆公司在該技術(shù)領(lǐng)域居領(lǐng)先地位。裝備世界海軍的斯特林發(fā)動機(jī)都是采用該公司的技術(shù)方案。美國STM公司選擇斜盤輸出的技術(shù)路線，也成功開發(fā)出斯特林發(fā)動機(jī)。應(yīng)用范圍仍然有限。自從上世紀(jì)三十年代荷蘭菲利蒲斯發(fā)明現(xiàn)代斯特林發(fā)動機(jī)以來，通用汽車公司、福特公司、瑞典斯特林聯(lián)合公司和德MAN公司分別于六十年代、七十年代購買此項專利。在轎車和公

2、共汽車上進(jìn)行了大量試驗，都因經(jīng)濟(jì)原因無法推廣。但是，斯特林發(fā)動機(jī)的發(fā)展?jié)摿σ恢笔艿礁叨戎匾?。早?974年，分析比較了各類發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點后的預(yù)言：斯特林發(fā)動機(jī)是很有前途的發(fā)動機(jī)！斯特林發(fā)動機(jī)的發(fā)展期待著結(jié)構(gòu)的重大突破！2007年12月19日，結(jié)構(gòu)更合理的斯特林可逆熱機(jī)申報中國發(fā)明專利，2011年6月15日獲中國發(fā)明專利（專利號200710050949.2）。清除了阻礙斯特林發(fā)動機(jī)推廣應(yīng)用的所有障礙，使斯特林熱機(jī)全面取代內(nèi)燃機(jī)可以成為現(xiàn)實。2011年1月31日申請中國發(fā)明專利的一種斯特林熱機(jī)工況控制器（申請?zhí)?01110035499.6）為斯特林發(fā)動機(jī)提供了可靠的控制系統(tǒng)。新型斯特林發(fā)動機(jī)設(shè)計理

3、論研究一文針對斯特林可逆熱機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用施密特分析法，建立了相應(yīng)設(shè)計理論模型，推導(dǎo)出了準(zhǔn)確進(jìn)行理論計算的功率計算公式；提出了停機(jī)角、運(yùn)轉(zhuǎn)角等技術(shù)新概念；從輸出功和停機(jī)角、運(yùn)轉(zhuǎn)角差值的正負(fù)，確定斯特林可逆熱機(jī)是用于發(fā)動機(jī)或制冷機(jī)，從理論上闡明了斯特林可逆熱機(jī)的可逆性。斯特林發(fā)動機(jī)極限壓力與平均溫度關(guān)系探析解決了施密特分析法理論計算必須的平均溫度理論計算難題。在這種技術(shù)條件下，相同功率的斯特林發(fā)動機(jī)比內(nèi)燃機(jī)體積小，零件減少40%以上。噪聲低、適應(yīng)高海拔高寒條件等固有優(yōu)勢充分發(fā)揮，使用性能優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)、制造成本低于內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)條件已經(jīng)成熟。取代內(nèi)燃機(jī)毫無懸念，只是時間問題。上世紀(jì)三十年至七十年代，斯特

4、林發(fā)動機(jī)在同內(nèi)燃機(jī)的競爭中敗北，其原因就是內(nèi)燃機(jī)的體積小、密封容易。斯特林可逆熱的體積比內(nèi)燃機(jī)更小，密封問題也解決了。在新一輪競爭中，斯特林發(fā)動機(jī)將處于優(yōu)勢地位。國際斯特林發(fā)動機(jī)業(yè)界關(guān)于“二十一世紀(jì)是斯特林發(fā)動機(jī)的世紀(jì)?！钡恼摂嗪苡锌茖W(xué)預(yù)見性。該6KW斯特林發(fā)電機(jī)設(shè)計方案采用斯特林可逆熱機(jī)的結(jié)構(gòu)，按照施密特分析法進(jìn)行理論計算。斯特林可逆熱機(jī)在結(jié)構(gòu)上與美國STM公司的斜盤輸出結(jié)構(gòu)有相似性，都是四個工作腔均勻分布在園周上，相鄰活塞組的冷區(qū)熱區(qū)氣缸相連，形成熱區(qū)氣缸容積變化超前冷區(qū)氣缸容積變化90度的相位關(guān)系。圖一就清楚描述了這種相位關(guān)系。雖然美國STM公司的斜盤輸出結(jié)構(gòu)相對菱形結(jié)構(gòu)、雙曲柄結(jié)構(gòu)空間

5、利用率高，但是密封、冷卻、相鄰工作腔之間竄氣等問題同樣導(dǎo)致其可靠性低。斯特林可逆熱機(jī)結(jié)構(gòu)較斜盤輸出結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點在于：1、獨特的兩級密封結(jié)構(gòu)，使工作腔與二級密封腔的壓差很小，動密封轉(zhuǎn)成了靜密封。同時解決了四個工作腔工作不平衡問題。2、冷區(qū)氣缸集中在一起，便于冷卻，不必采用水冷，直接風(fēng)冷。3、熱區(qū)氣缸冷區(qū)氣缸完全分開，杜絕了同一缸套內(nèi)熱區(qū)向冷區(qū)傳熱的現(xiàn)象。4、發(fā)電機(jī)在二級密封腔內(nèi)，和熱機(jī)一體化程度高，更緊湊，體積更小。5、采用工質(zhì)調(diào)節(jié)輸出功的控制系統(tǒng)，功率控制范圍更大，更靈敏。6、回?zé)崞魍庵?，合理利用機(jī)體側(cè)面空間。斯特林可逆熱機(jī)與現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)相比，空間利用率高、零部件少、燃燒過程更易組織、強(qiáng)化程度

6、不受大氣壓限制、燃料來源廣、控制更容易。就6KW斯特林發(fā)電機(jī)而言，采用斯特林可逆熱機(jī)的整機(jī)體積完全可控制在直徑350mm，長800mm內(nèi)；6KW的柴油發(fā)電機(jī)就很難辦到。圖一斜盤結(jié)構(gòu)斯特林發(fā)動機(jī)相位關(guān)系圖2. 斯特林發(fā)動機(jī)工作原理2.1 斯特林循環(huán)斯特林可逆熱機(jī)工作原理同以前各種類型的斯特林發(fā)動機(jī)工作原理完全一樣，按照由兩個恒溫過程和兩個恒容過程組成的斯特林循環(huán)運(yùn)行。但實際循環(huán)與理論循環(huán)有差別。圖二是兩者比較圖。圖二 斯特林循環(huán)比較圖在斯特林可逆熱機(jī)的結(jié)構(gòu)確定后。合理設(shè)計發(fā)動機(jī)參數(shù)，描述發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的理論也趨于成熟。該理論揭示了熱與功轉(zhuǎn)換的實質(zhì)；提出了停機(jī)角和運(yùn)轉(zhuǎn)角等新概念；設(shè)立了發(fā)動機(jī)和制冷

7、機(jī)判定標(biāo)準(zhǔn)。為斯特林可逆熱機(jī)應(yīng)用于發(fā)動機(jī)和制冷機(jī)兩大領(lǐng)域提供了實用的設(shè)計理論。2.2 斯特林可逆熱機(jī)的熱流向斯特林可逆熱機(jī)的熱流向遵循從高溫區(qū)自發(fā)向低溫區(qū)運(yùn)移的規(guī)律，但不是簡單地從熱區(qū)流向冷區(qū)。而是經(jīng)過由熱轉(zhuǎn)換為功，有部份能量以功的形式輸出；有部分功又還原為熱，在冷區(qū)散失。理論上講，斯特林循環(huán)的兩個恒溫過程涉及到熱與功轉(zhuǎn)換，兩個恒容過程只涉及到熱量交換。熱量從熱區(qū)流向冷區(qū)是靠兩個恒溫過程的熱功和功熱轉(zhuǎn)換來完成的。兩個換熱過程只是將上一循環(huán)工質(zhì)余熱回收，用于一下循環(huán)。是內(nèi)部的熱交換。既不從環(huán)境吸熱，也不向環(huán)境放熱！實際應(yīng)用中的斯特林循環(huán)，恒容過程有功輸出，恒溫過程也有熱交換。任何熱力學(xué)過程都只是

8、部分工質(zhì)參與其所處的熱力學(xué)過程。2.3 斯特林可逆熱機(jī)的功輸出在兩個恒溫過程中，吸收的熱量始終大于放出的熱量。兩者的差額轉(zhuǎn)換成了機(jī)械能。斯特林可逆熱機(jī)有4個完全相同的工作腔。每個工作腔的容積由熱區(qū)氣缸容積V2、冷區(qū)氣缸容積V1、回?zé)崞魅莘eV0、加熱器容積VH組成。V2、V1隨著輸出軸轉(zhuǎn)角變化而變化；V0、VH是恒定值。V0、VH內(nèi)工質(zhì)的平均溫度為T0；熱區(qū)氣缸內(nèi)工質(zhì)溫度T2；冷區(qū)氣缸內(nèi)工質(zhì)溫度T1。向工作腔內(nèi)注入工質(zhì)量n。在熱區(qū)內(nèi)的工質(zhì)量n2,在冷區(qū)氣缸內(nèi)的工質(zhì)量n1,在回?zé)崞鲀?nèi)的工質(zhì)量n0，在加熱器內(nèi)的工質(zhì)量nH。設(shè)工質(zhì)為理想氣體，處于熱區(qū)氣缸、冷區(qū)氣缸、回?zé)崞?、加熱器的工質(zhì)都滿足理想氣體狀

9、態(tài)方程。回?zé)崞?，加熱器不好截然分開，作整體考慮。設(shè)工作腔內(nèi)壓力為P，R為理想氣體常數(shù)。則有方程組I工作腔輸出功W包含熱區(qū)氣缸和冷區(qū)氣缸容積變化的輸出功。設(shè)熱區(qū)氣缸輸出功為W2，冷區(qū)氣缸輸出功為W1，熱區(qū)活塞截面積A2，冷區(qū)活塞截面積A1。以熱力學(xué)過程起點為基準(zhǔn)，活塞位移相對輸出軸轉(zhuǎn)角為，若活塞位移相對于輸出軸轉(zhuǎn)角呈正弦函數(shù)關(guān)系。規(guī)定容積膨脹對外作功為正。則有V2=A2L(1+Sin) (1) V1=A1L(1-Cos) (2)= (3)由方程組I解出n2 代入（3）= (4)同理= (5)工作腔的輸出功W為熱區(qū)氣缸輸出功W2與冷區(qū)氣缸輸出功W1之和。 (6)令WA、WB、WC、WD分別代表恒溫

10、膨脹過程、恒容放熱過程、恒溫壓縮過程、恒容加熱過程的容積功。 (7) (8) (9) (10)斯特林可逆熱機(jī)一個斯特林循環(huán)的輸出功是4個工作腔輸出功之和。 4 (11)2.4停機(jī)角和運(yùn)轉(zhuǎn)角的定義斯特林可逆熱機(jī)輸出功在4個熱力學(xué)過程中都有體現(xiàn)。將恒溫過程和恒容過程的容積功分別相加。設(shè)、分別代表、的分母。 (12) (13)熱冷區(qū)溫差消失，發(fā)動機(jī)將停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在公式（12）、（13）中表現(xiàn)為 (14) (15)該角度客觀反映了發(fā)動機(jī)或制冷機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)時，工作腔所處熱力學(xué)過程點相對于熱力學(xué)過程起點的位置。定義為停機(jī)角。用表示。而發(fā)動機(jī)或制冷機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時，恒溫過程輸出功為零的條件是 (16) (1

11、7)該角度客觀反映了熱區(qū)、冷區(qū)工質(zhì)溫差導(dǎo)致發(fā)動機(jī)或制冷機(jī)偏離停機(jī)狀態(tài)的程度。定義為運(yùn)轉(zhuǎn)角。用表示。2.5斯特林發(fā)動機(jī)極限壓力與平均溫度的關(guān)系斯特林發(fā)動機(jī)運(yùn)行的壓力極小值出現(xiàn)在等容放熱過程與等溫壓縮過程交匯點；壓力極大值出現(xiàn)在等容加熱過程與等溫膨脹過程交匯點。為便于理解，以工作腔結(jié)構(gòu)簡單的斯特林可逆熱機(jī)為例闡述。在壓力極小值點，熱區(qū)容積是氣缸容積的一半，冷區(qū)容積是整個氣缸容積。工作腔工質(zhì)量n是處于熱區(qū)容積內(nèi)、冷區(qū)容積內(nèi)、通流容積內(nèi)的工質(zhì)量之和。壓力極小值Pmin與工作腔工質(zhì)量n、熱區(qū)氣缸截面積A2、冷區(qū)氣缸截面積A1、沖程長度L、通流容積V0、平均溫度T0、熱區(qū)溫度T2、冷區(qū)溫度T1、理想氣體常

12、數(shù)R存在如下關(guān)系： (18) 在壓力極大值點，熱區(qū)容積是氣缸容積的一半，冷區(qū)容積為零。工作腔工質(zhì)量n僅處于熱區(qū)容積內(nèi)和通流容積內(nèi)。同理，壓力極大值Pmax與相應(yīng)參數(shù)間有如下關(guān)系式： (19)由公式(18)、公式(19)解得： (20)將公式(20)代入公式(19)則有：(21)由公式(18)、公式(19)可得壓力極值與平均溫度的直接關(guān)系式： (22)此式表明：在熱區(qū)冷區(qū)氣缸容積及工作溫度已定的前題下，壓力極限值比取決于平均溫度和通流容積。2.6斯特林發(fā)動機(jī)平均溫度計算平均溫度不僅與通流容積的大小有關(guān)，還與通流容積的結(jié)構(gòu)有關(guān)。通流容積V0由加熱器容積VH、回?zé)崞魅莘eVRD、冷卻器容積VC組成。即

13、有： (23)加熱器溫度為熱區(qū)溫度T2，回?zé)崞髌骄鶞囟萒RD，冷卻器溫度為冷區(qū)溫度T1。熱機(jī)在任何壓力為P的工況點都有： (24)而回?zé)崞魅莘e是通流容積的中間部分，兩者結(jié)構(gòu)相似?；?zé)崞髌骄鶞囟萒RD與通流容積的平均溫度T0數(shù)值很接近，實際應(yīng)用中都沒嚴(yán)格區(qū)分。以T0替代的TRD誤差很小。就數(shù)值而言，完全可認(rèn)為： (25)結(jié)合公式(23) 、公式(24)、公式(25)，可解得： (26)此式表明：平均溫度由加熱器容積、冷卻器容積、回?zé)崞魅莘e及其分配比例和熱區(qū)冷區(qū)溫度決定。2.7斯特林發(fā)動機(jī)極限壓力和平均溫度的應(yīng)用斯特林發(fā)動機(jī)設(shè)計，準(zhǔn)確計算輸出功是關(guān)鍵。有四個工作腔的斯特林可逆熱機(jī)，一個工作腔的一個

14、工作循環(huán)輸出功W為： (27)式中是以等溫膨脹過程起點為起始的轉(zhuǎn)角。公式(27)中，平均溫度T0和工作腔工質(zhì)量n是兩個重要參數(shù)。過去沒有準(zhǔn)確的計算方法，只能依靠經(jīng)驗公式估算?，F(xiàn)在根據(jù)通流容積結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱區(qū)冷區(qū)溫度，就能用公式(26)計算出平均溫度T0，再結(jié)合給定壓力極大值Pmax，用公式(22)求出壓力極小值Pmin，最后由公式(21)計算工作腔工質(zhì)量n值。將求得的平均溫度T0值和工質(zhì)量n值代入公式(27)計算輸出功W。由此可見，極限壓力和平均溫度是設(shè)計斯特林發(fā)動機(jī)計算的重要參數(shù)。3. 6KW斯特林發(fā)動機(jī)設(shè)計理論計算將輸出功公式(27)、平均溫度公式(26)、極限壓力公式(22)、各熱力學(xué)過程

15、相應(yīng)參數(shù)寫入計算機(jī)，得一個工作腔的計算結(jié)果。圖三是計算過程。圖三 單工作腔熱力計算圖 通過計算得出如下結(jié)果：6KW斯特林發(fā)動機(jī)缸徑為40，沖程長度為30，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘，最高工作壓力9MPa，單缸輸出功率為1.676KW，每工作循環(huán)吸熱111.731J，,放熱78.212J，回?zé)?09.724J?？紤]各種功率損失和驅(qū)動附屬機(jī)構(gòu)所需功率，工作壓力在9MPa能保證整機(jī)輸出功率達(dá)6KW。4. 6KW斯特林發(fā)動機(jī)整體設(shè)計 根據(jù)以上計算的參數(shù)組合，確定整機(jī)體積為在直徑400mm，長800mm。其中加熱端為200mm，機(jī)體為100mm，冷卻端為150mm，電機(jī)長為3500mm?；?zé)崞骱涂刂葡到y(tǒng)布置在

16、機(jī)體側(cè)面。圖三是整體布置圖。左邊是包含加熱器和熱區(qū)氣缸的加熱端；依次是包含熱機(jī)轉(zhuǎn)子、定向塊、回?zé)崞鞯臋C(jī)體；再次是冷卻端和電機(jī)。圖三 整體布置圖。定向塊的兩端連桿連接熱區(qū)活塞和冷區(qū)活塞，構(gòu)成活塞組。機(jī)體內(nèi)有四組活圖四 活塞組圖塞組，相應(yīng)的熱區(qū)或冷區(qū)氣缸底部與相鄰活塞組對應(yīng)的冷區(qū)或熱區(qū)氣缸底部，經(jīng)回?zé)崞鬟B通，構(gòu)成四個工作腔。所以，熱區(qū)活塞的相位超前冷區(qū)活塞90度，整個工作腔的容積變化按斯特林循環(huán)進(jìn)行。圖四是活塞組圖。 機(jī)體內(nèi)部是轉(zhuǎn)子支撐架固定的轉(zhuǎn)子，定向槽內(nèi)的定向塊。圖五是將這些部件移出機(jī)體腔的結(jié)構(gòu)圖。 圖五 機(jī)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。5.關(guān)鍵技術(shù)問題及解決辦法整體結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，還必須妥善解決發(fā)動機(jī)運(yùn)行過

17、程中遇到的各類問題。其中關(guān)鍵的是密封問題、潤滑問題、控制問題。5.1密封問題密封問題是阻礙斯特林發(fā)動機(jī)推廣應(yīng)用的首要問題，一直沒有解決。斯特林可逆熱機(jī)的兩級密封技術(shù)完美地解決了這個難題。具體方案就是將整個發(fā)動機(jī)內(nèi)部密封，形成二級密封腔。所有氣缸的工質(zhì)只能向二級密封腔泄漏。二級密封腔內(nèi)的工質(zhì)壓力保持在工作腔最高工作壓力與最低工作壓力之間，使工作腔和二級密封腔之間壓差很小，減少泄漏量。即使在工作腔壓力高于二級密封腔壓力時泄漏，在工作腔壓力低于二級密封腔壓力時也能自動回補(bǔ)。只要保證二級密封腔的靜密封可靠就行。而現(xiàn)代靜密封技術(shù)是可以做到完全密封的。對靜密封微量泄漏，還可以通過補(bǔ)充工質(zhì)的辦法解決。5.2

18、潤滑問題6KW斯特林發(fā)動機(jī)的摩擦副有活塞與缸套、轉(zhuǎn)子與支撐架、滾子與斜盤、定向塊與定向槽等?；钊c缸套之間的活塞環(huán)選用有自潤滑效果的材料，活塞設(shè)計為頭部是絕熱好的材料，尾部是導(dǎo)熱好的材料。使活塞環(huán)上產(chǎn)生的熱量及時散失，保證活塞環(huán)自潤滑功能不喪失。轉(zhuǎn)子與支撐架之間選用帶潤滑脂的主軸承和止推軸承，現(xiàn)代電機(jī)的軸承就能滿足使用要求。滾子與斜盤之間是滾動，接觸面涂高粘潤滑脂，滾子內(nèi)設(shè)儲潤滑脂內(nèi)空。定向塊與定向槽之間是滑動摩擦，在定向塊的兩端摩擦面上設(shè)儲潤滑脂空間，定向塊往復(fù)運(yùn)動將潤滑脂帶到整個摩擦面。5.2控制問題斯特林發(fā)動機(jī)的控制包括起動制動及工況控制?？刂葡到y(tǒng)由高壓工質(zhì)罐、起動制動控制器、工質(zhì)均衡器

19、室、減速閥、加速閥、減壓閥一、減壓閥二、回壓閥、轉(zhuǎn)子相位信號起動制動控制器起動制動控制信號減速閥工質(zhì)均衡器室低壓工質(zhì)罐工質(zhì)增壓泵工況控制信號燃油量空氣量高壓工質(zhì)罐減壓閥 二加速閥減壓閥 一二級密封腔 回壓閥工作腔 一工作腔 二工作腔 三工作腔 四 圖六 斯特林發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)低壓工質(zhì)罐、工質(zhì)增壓泵等10個部件組成，由起動制動控制信號、轉(zhuǎn)子相位信號、工況控制信號等3個信號源控制，完成起動、加速、減速、停機(jī)等4種操作。各部件的連接關(guān)系如圖六所示。方框代表部件或信號，箭頭方向代表工質(zhì)流動方向或信號傳遞方向。各部件的構(gòu)成及功能列入表一。 表一 斯特林發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)各部件構(gòu)成及功能序號部件 構(gòu)成及功能1起

20、動制動控制器根據(jù)所給信號和轉(zhuǎn)子相位信號，向指定工作過程工作腔注入工質(zhì)的控制裝置。起動時向處于等溫膨脹過程的工作腔注入工質(zhì)；制動時向處于等溫壓縮過程的工作腔注入工質(zhì)。2工質(zhì)均衡器室將所有工質(zhì)均衡器封裝在內(nèi)的密閉容器，其壓力值控制燃油和空氣供給量以及工作腔內(nèi)工質(zhì)數(shù)量，其壓力值的變化控制發(fā)動機(jī)輸出功率增減。3減速閥閥門，該閥處于開啟狀態(tài)，加速閥關(guān)閉，向低壓工質(zhì)罐泄減工質(zhì)，工質(zhì)均衡器室壓力降低，工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)均衡的安全閥由工作腔進(jìn)入工質(zhì)均衡器室，發(fā)動機(jī)輸出功率減小。該閥處于關(guān)閉狀態(tài)，若加速閥關(guān)閉，發(fā)動機(jī)輸出功率處于穩(wěn)定；若加速閥開啟，發(fā)動機(jī)輸出功率增大。減速閥和加速閥不能同時開啟。4加速閥閥門，該閥處于開

21、啟狀態(tài)，減速閥關(guān)閉，向工質(zhì)均衡器室注入工質(zhì)，工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)均衡的單向閥進(jìn)入工作腔，發(fā)動機(jī)輸出功率增大。該閥處于關(guān)閉狀態(tài)，若減速閥關(guān)閉，發(fā)動機(jī)輸出功率處于穩(wěn)定；若減速閥開啟，發(fā)動機(jī)輸出功率減小。5減壓閥 二減壓閥，將高壓工質(zhì)降至加速閥額定壓力。6低壓工質(zhì)罐低壓罐體，儲存低壓工質(zhì)。7工質(zhì)增壓泵增壓泵，將低壓工質(zhì)加壓、注回高壓工質(zhì)罐。8回壓閥閥門，一直保持關(guān)閉，只有檢修或換工質(zhì)時開啟。9高壓工質(zhì)罐耐高壓罐體，儲存高壓工質(zhì)。10減壓閥 一減壓閥，將高壓工質(zhì)降至二級密封腔額定壓力。高壓工質(zhì)罐有3個流出端口和1個流入端口。1個流出端口與起動制動控制器連接；1個流出端口與減壓閥二連接；1個流出端口與減壓閥一連接

22、；流入端口與工質(zhì)增壓泵連接。起動制動控制器由4個單向閥和1個接收轉(zhuǎn)子相位信號和起動制動控制信號、控制4個單向閥開關(guān)的裝置組成。4個單向閥的進(jìn)口端連接高壓工質(zhì)罐，出口端分別連接4個工作腔。工質(zhì)均衡器室是將4個工質(zhì)均衡器封閉在內(nèi)的1個密閉容器，分別與減速閥的進(jìn)口端和加速閥的出口端連接，并有1 個控制燃油量和空氣量的壓力信號輸出口。4個工質(zhì)均衡器分別連接4個工作腔。減速閥是進(jìn)口端與工質(zhì)均衡器室連接，出口端與低壓工質(zhì)罐連接的閥門。開閉受工況控制信號控制。加速閥是進(jìn)口端與減壓閥二連接，出口端與工質(zhì)均衡器室連接的閥門。開閉受工況控制信號控制。減壓閥一的進(jìn)口端與高壓工質(zhì)罐連接，出口端與二級密封腔連接。減壓閥

23、二的進(jìn)口端與高壓工質(zhì)罐連接，出口端與加速閥連接?；貕洪y的進(jìn)口端與二級密封腔連接，出口端與低壓工質(zhì)罐連接。低壓工質(zhì)罐分別與減速閥的出口端、回壓閥的出口端、工質(zhì)增壓泵的進(jìn)口端連接。工質(zhì)增壓泵的進(jìn)口端與低壓工質(zhì)罐連接，出口端與高壓工質(zhì)罐連接。工質(zhì)均衡器室的壓力成了四個工作腔工質(zhì)量和燃油空氣量的控制基準(zhǔn)，與二級密封腔壓力已經(jīng)沒有關(guān)系。工質(zhì)均衡器室可以安裝在二級密封腔外，與工作腔的接口開在回?zé)崞鞯牡蜏囟??；責(zé)崞魇撬固亓职l(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件，工質(zhì)在回?zé)崞鲀?nèi)的流變特性，對斯特林發(fā)動機(jī)性能影響很大8。現(xiàn)代斯特林發(fā)動機(jī)回?zé)崞鞫际遣捎媒饘俳z網(wǎng)蓄熱的設(shè)計方式9。沒有充分利用四缸斯特林發(fā)動機(jī)在同一時間，各工作腔分別處于不同的熱力學(xué)過程，既有處于放熱過程的，又有處于吸熱過程的，且工質(zhì)流向相反的特點。也就是沒有利用逆流換熱效果最好的客觀規(guī)律10。其實，只要將每個工作腔的兩氣缸用若干根金屬管連接，四個工作腔的金屬管中部均勻分散緊貼，熔為一體，彼此之間能進(jìn)行熱交換，再外包絕熱層。就是熱交換式回?zé)崞?。用于大功率發(fā)動機(jī)，熱交換式回?zé)崞鞅刃顭崾交責(zé)崞鞲×?、高效、低成本，工質(zhì)流變性也會更好。也有利于控制系統(tǒng)的運(yùn)行。該斯特林發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)部件體積小，便于布置，易于操控。工質(zhì)是完成起動制動及工況控制的執(zhí)行者。起動，工質(zhì)由高壓