手工制作大全：高速斯特林引擎

　　有一种引擎只需要靠燃烧垃圾就能发动!可使用多元能源的高速斯特林引擎正引起先进各国的注意，你想不想自己也做一个?

　　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。

　　注：原文为繁体，本站发布时未转译，但为方便读者阅读，直接将繁体转为简体。

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　　斯特林引擎的制作过程

　　图一为本引擎的全貌，约3.9cc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1.2cm、内径1.0cm的玻璃圆管锯成约7cm长，作为汽缸。并且使用小型车床，将直径约1.5cm的铝棒，车成恰好可在汽缸中滑动的活塞，活塞长约2.2cm。用钻头将此活塞中心掏出一个直径约0.6cm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0.6mm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6mm朝向汽缸的穴，侧面再钻直径3.5mm的孔通入穴中，此孔恰容外径约3.5mm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。

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　　其次，将外径15.4mm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16mm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8mm，塞子轴心钻一恰容玻璃毛细管(内径0.4mm，外径5.8mm)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3.5mm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17mm。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8mm长约3cm的玻璃管中，以确保吉他钢弦顺利伸入内径0.4mm玻璃毛细管(图三)。

　　图三：移气胴体、温差气室、内径8mm玻璃管和其中金针菇形膨大结构的特写镜头。

　　内径1.2mm，锯成4cm长的玻璃管作为轴承，直径1mm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1mm)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(rotationalinertia)。

　　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12.5cm。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胶黏合玻璃纤维杆和动力连杆。最后用外径3.5mm的橡皮管连通汽缸和温差气室，引擎即告完成。

　　有一种引擎只需要靠燃烧垃圾就能发动!可使用多元能源的高速斯特林引擎正引起先进各国的注意，你想不想自己也做一个?

　　发动引擎

　　这具经笔者简化的引擎，零件特别少，只有寥寥几样;组装容许较大误差，顶多用上直尺作参考来目测一下，看看该垂直的地方是否大概垂直，该平行的地方是否大概平行而已，根本无需精密工具，所花的时间大多用在等待每一步骤的AB胶完全硬化(约半小时);连轴承甚至都用现成的玻璃管，各项零件之制程简单，唯一要求精度的地方是活塞要与汽缸维持一定的气密，但这精度几乎任何车床加工活塞时都可以办到。因此，发生失误而尽弃前功的机率微乎其微。走笔至此，所有胶都应该硬化稳定了吧，可以开始点着酒精灯，用火焰直接加热试管底部，约30~40秒后，拨动飞轮，这具手工制作的引擎随即静静地加速运转，转速可以快到每分钟600转以上(图五)。

　　图五：引擎转动的情形，底片曝光时间1秒。

　　最佳化的空间

　　这具高速斯特林引擎还有改进的空间。例如，在不增加飞轮重量的前提下，增加飞轮的刚性和其转动惯量;尽可能减轻连杆的重量;最佳化直径0.6mm玻璃纤维杆的弹性;改变仪器胴体的材质，使其又轻又强韧;乃至于用散热面积大、导热性高的材质制作温差气室的支架，使温差气室可以长时间保持温度差。