發(fā)動機(jī)效率

熱聲發(fā)動機(jī)是利用熱聲效應(yīng)，實現(xiàn)熱能到聲能轉(zhuǎn)化從而實現(xiàn)聲功輸出的聲波發(fā)生器。系統(tǒng)中除振蕩氣體外，沒有任何運動部件。根據(jù)聲場特性不同，熱聲發(fā)動機(jī)主要分為駐波型、行波型及駐波行波混合型三種型式。由于駐波聲場中速度波和壓力波相位差為90°，駐波場中理論上沒有功的輸出;另一方面，在駐波熱聲發(fā)動機(jī)板疊中氣體同固體間換熱較差，氣體進(jìn)行的是介于等溫和絕熱的不可逆熱力學(xué)循環(huán)，所以駐波熱聲發(fā)動機(jī)效率低。行波型熱聲發(fā)動機(jī)利用的是行波聲場，聲場中速度波動和壓力波動相位相同，并且發(fā)動機(jī)回?zé)崞髦袣怏w通道的水力半徑遠(yuǎn)小于氣體熱滲透深度，所以理論上氣體在回?zé)崞髦羞M(jìn)行的是等溫?zé)醾鬟f，因此行波熱聲發(fā)動機(jī)在理論上可以達(dá)到比駐波熱聲發(fā)動機(jī)更高的熱力學(xué)效率，從而有著光明的應(yīng)用前景。

1979年Ceperley首先提出了行波型熱聲發(fā)動機(jī)的概念，他發(fā)現(xiàn)行波在通過回?zé)崞鲿r經(jīng)歷了同理想斯特林循環(huán)類似的熱力學(xué)過程，即壓力與速度同相位。由于損失太大， Ceperley在實驗中沒有得到放大的聲功，但他在行波熱聲發(fā)動機(jī)方面卻做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。日本的Yazaki做了環(huán)形管路行波熱聲發(fā)動機(jī)實驗，在一定條件下得到放大的聲功，從而證明在行波環(huán)路中可以實現(xiàn)自維持振蕩，但是Yazaki的行波熱聲發(fā)動機(jī)效率很低。由于回?zé)崞髦泄腆w介質(zhì)同氣體介質(zhì)之間相互熱傳遞時總會不可避免地存在熱滯后，理想情況下的行波斯特林熱聲發(fā)動機(jī)無法實現(xiàn)， Ceperley和Yazaki都提出，在行波聲場中適當(dāng)引入駐波成份會提高行波熱聲發(fā)動機(jī)的效率，但他們沒能通過實驗證實。美國Los Alamos國家實驗室制作了一臺行波型熱聲發(fā)動機(jī)，通過在行波環(huán)路引出一駐波直路，成功地在聲場中引入了駐波成分，并在實驗中取得42%的相對卡諾效率和30%的熱力學(xué)效率，這一結(jié)果可以同內(nèi)燃機(jī)(25%～ 40%)相媲美，目前他們正努力把這一成果應(yīng)用于天然氣液化 。

凸輪軸是發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件之一，凸輪軸桃尖部位的硬度和白口層深度是決定凸輪軸使用壽命和發(fā)動機(jī)效率的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。在保證凸輪有足夠高的硬度和相當(dāng)深的白口層的前提下，還應(yīng)考慮軸頸不出現(xiàn)較高的碳化物，使其具有較好的切削加工性能。

國內(nèi)外生產(chǎn)凸輪軸的主要方法有：采用鋼質(zhì)鍛造毛坯經(jīng)切削加工后，凸輪桃尖部分經(jīng)高頻淬火形成馬氏體層的工藝。20世紀(jì) 70年代末，德國和法國相繼開發(fā)了凸輪軸氬弧重熔新工藝；另有以美國為主的可淬硬鑄鐵凸輪軸；以日本和法國為主的冷硬鑄鐵凸輪軸；以及凸輪部位用 Cr-Mn-Mo 合金涂料進(jìn)行鑄件表面合金化的生產(chǎn)工藝等。