高速斯特林引擎

高速斯特林引擎——极客迷（）

石油总会有用完的一天!届时所有依赖石化油料的引擎都将停摆，虽然世人抱着今朝有酒今朝醉的心态，但这个无可避免的问题终究必须解决。即使油料不虞匮乏，敢于超越现状的人都不禁要问：有没有比现有引擎更好的引擎?

真有像“回到未来”电影那样连烧鞋子、宝特瓶等废物也都能发动，又无污染的引擎吗?有的!这引擎叫作斯特林引擎，不但烧垃圾就能运转，而且可以使用包括工厂废热、酒精、天然气、煤、再生能源、核能、地热、太阳能、海水温差、甚至日夜温差等在内的一切热能;不但能用在工厂、家庭中，也能用在深海、外太空。随着近年科技之进步，面对必须惜用周遭一切能源的未来，斯特林引擎基于其独特的优点，很可能是真的“去到未来”之后最理想的引擎。先进各国正在积极开发应用在各领域的新机型，大规模人力物力的投入方兴未艾，相关的专利如雨后春笋。但台湾在这方面的研究稍嫌落后，大众对此引擎十分陌生。

斯特林引擎除了排放废气污染空气的程度可以降到最低、运转时噪音小、可使用多元能源之外，构造简单也是这款引擎的重要特征，简单到用小玻璃试管、木材、和吉他的钢弦就能自制一具不折不扣的斯特林引擎;用到最精密的工具也不过是高中工艺教室就能找到的小型车床。喜欢吗?何不靠自己动手制作一具。

DIY高速斯特林引擎所需器材

·内径10mm、8mm、1.2mm的玻璃管各一支。

·直径约1.5cm的铝棒(建议在台北市太原路可货比三家)。

·直径0.6mm的玻璃纤维杆一支(钓具店有售，日本进口的最好，价钱也合理)。

·木条和木板(B&Q特立屋货色齐全)。

·内径2.2mm、外经约3.5mm、长约20cm的橡皮管一条，以及制作试管塞子的PE棒一根(台北市太原路塑胶材料行内均可见)。

·外径约15.4mm的玻璃试管一支(要能置于内径16mm的玻璃试管中滑动)。

·直径约0.35mm(0.016号)的吉他钢弦一根(乐器行有售，挑选没有生锈的)。

·内径约16mm的玻璃试管一支(化学实验室或玻璃仪器行都一定有玻璃试管和玻璃管，价格约20～30元台币)。

·外径5.8mm、内径约0. 4mm的玻璃毛细管一支(学校实验室应该找的到，以能容纳吉他钢弦从中穿过为原则)。

·直径1.0mm的钢棒二根(钢棒可向卖钻头的厂商买，事实上就是尚未车制出螺纹的钻头，钢棒用作转轴，内径1.2mm的玻璃管用作轴承。当然，同样粗细的碳纤维杆也可作为转轴)。

·制作飞轮用的珍珠板和铜片。

·用到的工具包括有：小型车床和钻床、钻石轮锯(五金工具行有售，售价仅台币数百元);美工刀、砂纸;AB胶等。

斯特林引擎的制作过程

图一为本引擎的全貌，约3.9 cc单汽缸，以95°医用酒精为燃料(当然98 或95 无铅汽油也成，但燃烧汽油非常危险，不仅挥发性高，热量惊人，因而安全堪虑;使用无烟蜡烛作燃料是最佳的选择，因为即使打翻也不致于剧烈燃烧)。

图一：分别从自制斯特林引擎的前方(A)和后方(B)拍下的实物照片，这引擎

看起来十分简洁。

利用钻石轮锯，将外径1.2 cm 、内径1.0 cm 的玻璃圆管锯成约7 cm 长，作为汽缸。并且使用小型车床，将直径约1.5 cm的铝棒，车成恰好可在汽缸中滑动的活塞，活塞长约2.2 cm。用钻头将此活塞中心掏出一个直径约0.6 cm 的圆穴，使此活塞成为圆杯状。在圆穴中塞入小圆木柱，木柱中心有一孔，塞入直径0.6 mm 的玻璃纤维杆，用AB 胶黏合木柱、活塞和玻璃纤维杆，此玻璃纤维杆待组装时再与白杨木制成的动力连杆黏合。以PE 棒制成的底座塞住汽缸底部， PE 棒轴心挖出一个直径6 mm 朝向汽缸的穴，侧面再钻直径3.5 mm 的孔通入穴中，此孔恰容外径约3.5 mm 的橡皮管塞入，使橡皮管可经PE棒连通汽缸(图二)。

图二：铝制活塞、活塞上的玻

璃纤维杆、橡皮管、玻璃汽缸、汽

缸下方PE底座的特写镜头。

其次，将外径15.4 mm 玻璃

试管的长度裁短成5cm，并将管口

以PE棒车成的塞子塞住，此塞子

中心钻一小孔，塞入吉他钢弦，使吉他钢弦牵动这个较小试管作成的移气胴体。内径约16 mm 的较大玻璃试管作为温差气室，将较小试管置于其中，大试管管口也用PE 棒制成的塞子塞住，此塞子一端密合大试管，另一端较细，直径略小于8 mm ，塞子轴心钻一恰容玻璃毛细管(内径0.4 mm ，外径5.8 mm)的孔，将玻璃毛细管塞入，塞子较细一端再套上一截内径8mm 的玻璃管。塞子另外钻一恰容外径3.5 mm 的橡皮管塞入的小孔。牵动小试管的吉他钢弦由玻璃毛细管穿出，并以AB 胶与白杨木制的移气连杆(长13cm)牢牢黏好，小试管被移气连杆牵动，在大试管中至少要能够往复移动17 mm 。白杨木连杆与吉他钢弦连接处雕刻成一金针菇形的膨大结构，金针菇形的膨大结构于往复运动时均在内径8 mm 长约3 cm的玻璃管中，以确保吉他钢弦顺利伸入内径0.4 mm 玻璃毛细管(图三)。

图三：移气胴体、温差气

室、内径8 mm玻璃管和其中金

针菇形膨大结构的特写镜头。

内径1.2 mm ，锯成4 cm

长的玻璃管作为轴承，直径1 mm 的钢棒恰可于其中轻易转动，作为转轴。钢棒转轴一端装有白杨木制的曲柄，曲柄上设有另一根较短的(直径也是1 mm )钢棒，作为曲轴。曲轴和转轴的垂直距离约8mm，两者虽不在同一直线上，但应力求平行;钢棒转轴另一端装有飞轮(图四)，飞轮用珍珠板制成，飞轮黏在钢棒转轴上由PE 棒制成的圆盘，飞轮外缘则黏上铜片以增加其转动惯量

(rotational inertia)。

图四：曲柄、曲轴、转轴、飞

轮、玻璃轴承的特写镜头。

组装时，镂空一木质支架，支

架上方钻一孔，孔中插入玻璃轴

承，钢棒转轴、飞轮、曲柄、曲轴

均安装妥当，这个轴承支架先固定

在木质底座上，轴承距木质底座的

高度约12.5 cm 。另外再用木条制

作气室支架，用AB 胶将试管制成的温差气室直接黏在支架上，具有膨大结构之移气连杆另一端的小孔先套在曲轴上，用手拨动转轴，调整气室支架位置，使较小试管制成的移气胴体在温差气室中被牵动而往复运动时，不会撞到较大试管的底部，也不会撞到试管管口的塞子，由此确定这气室支架的位置之后，将其用AB胶黏在底座上。汽缸则固定于转轴正下方，活塞置于其中，动力连杆一端的小孔也套在曲轴上，活塞上的玻璃纤维杆先暂时用双面胶黏在动力连杆上，试着转动转轴，看看活塞往复运动时不会撞到汽缸底部或超出汽缸管口，再用AB胶