Часовата стачка на Уил Стърлинг
Съдбата на въпросния двигател е характерна за много изобретения. Понякога те изчезват за дълго от напредналите технологични позиции, но след десетилетия техните достойнства, след като не играят основна роля, отново привличат вниманието и дават тласък на нови търсения, често прераждането на една идея. Това се случи с топлинната машина на Робърт Стърлинг, построена за първи път през 1816 година. В различни версии той е бил широко използван през миналия век, но до началото на Първата световна война е практически заменен от бързо подобряващите се двигатели с вътрешно горене и електрически двигатели. Но в края на 30-те години холандската радиотехническа корпорация "Philips" се интересува от него и от 60-те години в редица страни разработването и изследването на двигателя на Стърлинг за превозни средства е доста интензивно.
Преди да говорим за текущото състояние на нещата и причините за новия интерес към двигателя на Стърлинг, ще опишем накратко принципа на неговото действие и структура. Както знаете, в двигателите с вътрешно горене (ICE) се извършва полезна работа в процеса на разширяване на загрятите газове. Част от енергията, получена от газовете по време на компресия и изгаряне на гориво, се прехвърля на работа. Този принцип се използва в двигателя на Стърлинг: компресиране на работната течност при ниска температура и разширяване при по-висока температура. Въпреки това, работният флуид в него получава топлина отвън (в най-простия случай, през стената на цилиндъра). Следователно топлинният двигател на Стърлинг понякога се нарича двигател с външно горене.
Цилиндърът на истинския двигател на Стърлинг е разделен на две части, в едната от които температурата е постоянно висока, в другата е ниска. Между тях е разположено бутало за спомагателно изместване. Той служи само за изпомпване на работната среда от горещата към студената кухина през охладителя и обратно през нагревателя. За намаляване на загубите на енергия при преливане на газ се използва друг топлообменник - регенератор. Това е камера с порест пълнител, към която работната течност отделя топлина по пътя към охладителя. Когато газът изтече обратно, регенераторът връща запасената топлина към него.
Друго бутало е работещо бутало: компресира студен газ и върши полезна работа при разширяване на нагрятото. Етапите на работния процес са показани на фиг. 1. Изместителят не изпълнява полезна работа, тъй като по време на работния ход (виж фиг. 1в) налягането на газа от двете страни е практически еднакво.
Работното бутало (по-нататък просто ще го наречем бутало) и изместителят в съвременните конструкции са свързани чрез ромбичен задвижващ механизъм с два колянови вала, въртящи се в противоположни посоки. Валовете са свързани чрез зъбни колела, което ви позволява да поемете мощност от която и да е от тях.
В процеса на усъвършенстване е изобретен двигател с двойно действие (фиг. 2), при който горещите и студените кухини на съседните цилиндри са свързани чрез топлообменници (нагревател, регенератор, охладител).
Обемите на съответните кухини са максимални, когато във взаимосвързаните цилиндри едното бутало е в TDC, а другото в BDC. В такъв двигател няма изместители. Полезна работа се извършва във всеки цилиндър както на горния, така и на долния ход.
За да запази камерата под буталото уплътнена, тя беше свързана с коляновия вал чрез механизъм с кръстосана глава, който позволява на свързващия прът да се движи само взаимно. При двойно действащи "бъркалки" цилиндрите могат да бъдат разположени в ред в кръг или V-образна форма.