● 摘要
随着全世界汽车的大量应用，石油短缺、环境污染和气候变暖是全球汽车产业面对的共同挑战，各国政府及产业界积极应对，纷纷提出各自的发展战略，以保持其汽车产业的可持续发展，并提高未来的国际竞争力。空气动力汽车是使用气动发动机，通过高压气体所具有的压力能转换为机械能驱动汽车行驶。气动发动机将高压空气中存储的能量转化为扭矩形式的机械能输出，不消耗石油等燃料，作为汽车动力可以使汽车真正成为零排放的清洁汽车。压缩空气可以利用电能生产，电能可以利用风能、太阳能、潮汐能等生产，因此气动汽车是一种可以持续发展的绿色汽车。世界范围内，法国MDI公司的气动发动机技术已经比较成熟，且其纯气动汽车已经开始投入生产。然而，国内对气动发动机的研究还处于起步阶段，浙江大学曾经在这方面做了部分研究，但是其改装的气动发动机整体效率较低。配气机构作为气动发动机的主要组成部分，是影响气动发动机效率的关键因素之一。因此，气动发动机配气机构的研究有着重要的意义。本文首先对气动发动机工作过程进行了理论分析，介绍了其膨胀做功、排气两冲程循环过程，并指出气动发动机整体工作特点，进而分析了气动发动机配气机构的工作特性。从理论上分析了配气机构的配气优化准则，合理的配气相位、良好的充气性能、稳定性和可靠性等。介绍气动发动机整体性能指标，运用MATLAB/SIMULINK模块对气动发动机进行整体建模，对其进排气参数进行仿真分析，给出部分结论。针对气动发动机的高压配气特点，验证了传统阀门机构不适合于高压配气的事实，设计了新型阀机构，并对其进行了动力学分析，验证其在气动发动机工作的情况下，较传统阀的优越性。选择机械式配气驱动机构，阐述了凸轮机构的设计方法和步骤，并在某一固定转速下，给出凸轮工作型线的设计和优化方式，给出优化结果。