我們以簡(jiǎn)化的斯特林發(fā)動(dòng)機為例，詳細了解一下
斯特林循環(huán)的各個(gè)部分。 這種簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機采用兩個(gè)氣缸。 一個(gè)由外熱源（如火）進(jìn)行加熱，另一個(gè)由外部冷卻源（如冰）進(jìn)行制冷。 兩個(gè)氣缸的氣腔相通，并通過(guò)連桿讓兩個(gè)活塞相連，其中連桿決定了活塞的相對運動(dòng)。
斯特林循環(huán)由四部分組成。 上面動(dòng)畫(huà)中的兩個(gè)活塞完成了整個(gè)循環(huán)：
- 對加熱式氣缸（左邊）內的氣體進(jìn)行加熱，導致壓力上升。 這會(huì )強制活塞往下運動(dòng)。 斯特林循環(huán)中的這個(gè)過(guò)程是做功過(guò)程。
- 當右邊的活塞向下運動(dòng)時(shí)，左邊的活塞就會(huì )向上運動(dòng)。 這會(huì )將熱氣推入冷卻式氣缸中，然后將氣體快速冷卻到冷卻源的溫度，從而降低壓力。 這有助于在循環(huán)的下一個(gè)環(huán)節壓縮氣體。
- 冷卻式氣缸中的活塞（右邊）開(kāi)始壓縮氣體。 此壓縮過(guò)程產(chǎn)生的熱量會(huì )通過(guò)冷卻源散發(fā)掉。
- 右邊的活塞向上運動(dòng)，而左邊的活塞向下運動(dòng)。 這樣就能強制氣體進(jìn)入加熱式氣缸，然后氣體會(huì )快速升溫，從而將壓力提升至可重復循環(huán)的點(diǎn)。
斯特林發(fā)動(dòng)機在循環(huán)的第一部分只產(chǎn)生動(dòng)力。 增加斯特林循環(huán)的動(dòng)力輸出主要有兩種方式：
- 增加第一階段的動(dòng)力輸出：在循環(huán)的第一階段，推動(dòng)活塞的加熱氣體的氣壓開(kāi)始做功。 如果提高循環(huán)中這個(gè)階段的壓力，就可增加發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力輸出。 一種升高壓力的方法是提高氣體的溫度。 本文稍后會(huì )介紹雙活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機，我們將了解蓄熱器是如何通過(guò)臨時(shí)儲存熱量來(lái)增加發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力輸出的。
- 減少第三階段的動(dòng)力消耗：循環(huán)的第三階段依靠第一階段產(chǎn)生的動(dòng)力使活塞對氣體做功。 如果降低這個(gè)階段的壓力，就可降低內部功率消耗，從而有效增加發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力輸出。 減少壓力的一種方式是將氣體冷卻到較低溫度。
這部分介紹了理想狀態(tài)下的斯特林循環(huán)。 由于發(fā)動(dòng)機設計的物理限制，發(fā)動(dòng)機實(shí)際工作時(shí)的循環(huán)會(huì )略有不同。 在接下來(lái)的兩個(gè)部分中，我們將了解幾種不同的斯特林發(fā)動(dòng)機。 配氣活塞式發(fā)動(dòng)機可能最容易理解，因此我們從它開(kāi)始。
