一种高度集成的四缸斯特林发动机箱体结构的制作方法

本发明涉及一种斯特林发动机，特别是设计其布置结构。

背景技术：

斯特林发动机是一种外燃式发动机，它不同于内燃机，它从缸外吸收热量，将其工作介质（气体）加热，通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。当持续加热发动机的热头（吸热器），使内部的工作介质质膨胀，推动活塞运动，膨胀气体循环到冷气室进行冷却收缩，反复地进行这样的循环过程。四缸斯特林发动机就是将四个缸的气路串联在一起，最后通过两根曲轴、连杆将活塞进行机械连接，实现机构运行。

这种外燃机需要有高温端和低温端，利用温度差来进行工作，该发动机机体内一是要创造一个工作介质的高温高压腔（由活塞的上半部分与热头组成），当工作介质通过回热器及冷却器后，由冷却液将其冷却到过低温端（活塞的下半部分），从而实现斯特林发动机的工作循环。当工作介质在高、低温腔之间振荡时，活塞上下运动，并通边曲轴、连杆将活塞的运动转化为曲轴的旋转运动，实现动力输出。而该发动机箱体需要对不同缸体的工作介质进行冷却，且保持各缸的介质在冷却时不连通，这就给发动机结构设计带来困难。现有的四缸斯特林发动机每个缸冷却介质也是独立的，采用了较多的管路，结构复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对上述问题，提供了高度集成的四缸斯特林发动机箱体结构。

本发明技术方案：

一种高度集成的四缸斯特林发动机箱体结构，包括箱体和四个工作缸，其特征在于：箱体内部有隔层将空间隔成上下两层，四个工作缸田字形竖直安装在箱体内部并穿过隔层，四个工作缸的下半段外壁面和箱体下层空间构成冷却液高温腔，四个工作缸的上半段外壁面和箱体上层空间构成冷却液低温腔，箱体外侧安装四个气体冷却器，气体冷却器上的管道将冷却液高温腔和冷却液低温腔连通，冷却液的进口和出口分设在箱体两侧。

低温却液低温腔的冷却液进口开设在箱体侧壁上，四个工作缸中央是高温冷却液排出道，高温冷却液排出道穿过冷却液低温腔与箱体侧壁上的冷却液出口连接。

工作缸中的气体高温区和气体冷却器下端通过管道连接，工作缸中的气体低温区和气体冷却器上端通过箱体内壁结构上的穿孔连接。

箱体的隔层上开设有两层气道，分别作为供气气路和回气气路。

箱体外壁上有四个气体冷却器安装面和一个气体管理器安装面），气体管理器安装面位于冷却液出口下方，气体管理器安装面上安装气体管理器，气体管理器分别连接供气气路和回气气路。

箱体顶部是曲轴安装位置。

本发明的有益效果：

本箱体结构充分利用了了箱体空间，四个气体冷却器之间的冷却液在箱体内连通，每个缸体的气体工质在保持相互独立的同时，共用相同的冷却液进行冷却，巧妙合理的设计箱体结构，并且利用铸造的箱体形成工作介质流动的腔体及冷却液的高温腔和低温腔，使得箱体以最简单的结构实现功能要求。箱体内利用四个工作缸之间的空间铸造出冷却液的腔体，上部腔体为冷却液高温腔，箱体上有一个出水口；下部腔体为冷却液的低温腔，箱体上有一个进水口，从而实现了四个缸的并连，各通过一根总的进、出水管路与发动机的散热系统连接。通过在箱体外部四个平面上安装冷却器，让高温气体与冷却液进行热交换，同时也实现了箱体内两个腔的连接，使冷却液实现循环。

根据四缸斯特林发动机的工作原理，对箱体结构进行了优化，在箱体上集成了高、低温冷却液腔体及其出、入口，各缸冷却器的安装平面，活塞座安装平面，气体管理器安装平面，4个缸的冷却器安装平面，利用在箱体材料内加工孔洞的办法实现气路的连通，避免了在箱体外部安装管路的复杂问题，使得四缸斯特林发动机箱体结构及外围零部件得到减化，可大大减小四缸斯特林发动机的大小，并且由于内部集成了大量的水路及气路，减少了外部管件的安装数量，也提高了斯特林发动机的可靠性。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为箱体外形示意图。

图3为图2的后视图。

图4为进出水管路截面示意图

图5为冷却液高温腔截面示意图。

图6为冷却液低温腔截面示意图。

图7为供气气路截面示意图。

图8为回气气路截面示意图。

具体实施方式：

实施例：

箱体的外形如图2和图3，顶部是箱体顶部是曲轴安装位置10，下半部分用于安装四个工作缸，箱体外壁上有四个气体冷却器安装面13和一个气体管理器安装面12，气体管理器安装面12位于冷却液出口11下方，气体管理器安装面12上安装气体管理器，冷却液出口14于相对的另一侧。

箱体内部有隔层将空间隔成上下两层，四个工作缸田字形竖直安装在箱体内部并穿过隔层，工作缸中安装有活塞2和连杆7，活塞2上方的空间为气体高温区1，活塞2下方的空间为气体低温区5，四个工作缸的下半段外壁面和箱体下层空间构成冷却液高温腔4，四个工作缸的上半段外壁面和箱体上层空间构成冷却液低温腔6，箱体外侧安装四个气体冷却器3，气体冷却器3上的管道8将冷却液高温腔4和冷却液低温腔6连通，冷却液的进口和出口分设在箱体两侧。工作缸中的气体高温区1和气体冷却器3上端通过管道连接，工作缸中的气体低温区5和气体冷却器3下端通过箱体内壁结构上的穿孔连接，气体高温区1中的气体和气体低温区5中的气体通过气体冷却器3的毛细管9进行上下循环。

冷却液低温腔6的冷却液进口14开设在箱体侧壁上，由于冷却液高温腔4四周有气体冷却器3，无法设置出水口，因此在冷却液低温腔6的中心处设置了一个高温水通道，高温水通道位于四个工作缸中央，高温水经此通道，并在靠近箱体曲轴端的箱壁上设置了冷却液出口11，解决了箱体进出问题。四个工作缸中央是高温冷却液排出道，高温冷却液排出道穿过冷却液低温腔6与箱体侧壁上的冷却液出口11连接。

箱体的隔层上开设有两层气道，分别作为供气气路和回气气路，每层由四条相互交错的气道组成。气体管理器安装面12上安装气体管理器，气体管理器分别通斜插入的气道连接供气气路和回气气路。