压缩空气动力汽车

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1、万方数据设计·计算·研究压缩空气动力汽车浙江大学许宏【Abs廿Ⅱct】Theope血ngp^nciple，structurefeatu埒sanddlezem—emi8sioⅡfeature0fcdmp咒s8edaird—venVehidearejntr甜ucedAdv肿ceinstu曲ufcompresscda打“venvehiclesinhome蚰dout羽∞fuuysummarized．Intllopaper，theemcien。yproblem卸df叫sjbⅡityofc叫pre8sed缸rdrivenvehicle

2、sareanalyzedonLheviewpoinl0fene‘盯u6h强h叽，蛐dtIle冲va—ouBcharactenstlcsa聘fullycomparedwith山at0ftlIemo耻chⅡlle嚼“ghydlos曲fueIcellvehicles．Them鲥nf0卜wardstudyworbofthecomP‘essed村rd五venve“ci。Pmjectarepointedominth8p8P。r，nndcompressed趾rddvenvehi—clesareconsideredtobethewidel

3、yp。08pectivegreenvehicksI摘要】介绍了压缩空气动力汽车的工作原理、结构特点及其“零污染”特性，并全面综述了_国内外压缩空气动力汽车的研究进展。从能量利用的角度分析了压缩空气动力汽车的效率问题和可行性，并与目前最为看好的氢燃料电池电动汽车的多种特性进行了全面的对比。指出了压缩空气动力汽车项目需进行的主要研究内容，认为压缩空气动力汽车是有广阔市场前景的绿色汽车。Topicw由ds：Aird—ven，Vemde，PrincIple主题词：空气动力汽车原理中图分类号：u469．79文献标识码：A文章编号：1

4、000—3703(2002)07—0005-031压缩空气动力汽车1．1压缩空气动力汽车的原理压缩空气动力汽车(Ai卜P0weredVehicle，APv)，通常称为气动汽车。它使用高压压缩空气为动力源，空气作为介质，汽车运行时将压缩空气存储的压力能转化为其它形式的机械能(汽车动能)。以液态空气和液氮等吸热膨胀作功为动力的其它气体动力汽车也应属于气动汽车的范畴“J。气动汽车工作原理与传统汽车最大差别在于汽车动力来源的不同，其发动机的总体结构形式还是可以借鉴传统汽车现有的结构模式，主要还是往复活塞式、旋转活塞式等形式。图1、

5、图2分别为法国MDI公司出品的压缩空气动力和内燃机动力的混合动力汽车发动机的外观图和结构示意图。图1MDl公司的发动机外观图图2的发动机结构示意图显示了其由3个腔构成，分别是进气压缩缸、膨胀排气缸和一个球型的定容燃烧室。它通过电控装置进行燃料燃烧动力和压缩空气动力的切换。若将图2中的球型定容燃2002年第7期烧室及其相应装置去除，即成为纯粹以压缩空气为动力的发动机。图2MDI公司的发动机结构示意图压缩空气动力发动机的结构也可以有往复活塞式、旋转活塞式和气马达型等多种结构形式，目前只有往复活塞式结构的报道。压缩空气动力发动机

6、的动力分配方式有串联方式、并联方式和串、并联混合方式。以往复活塞式结构为例，围3所示的动力分配为串联方式，缸与缸间的空气动力是串接的，上一缸的剩余压力是下一缸的始动力。泼方式的下级作用缸的结构尺寸较大，但动力利用率较高，热交换较充分。图4为动力分配的并联方式，其缸与缸之间的空气动力是并接的，不同缸的初始动力相同。并联方式的缸的结构尺寸相同，动力输出平稳，但剩余压力稍高。热交换器图3动力分配的串联方式万方数据设计·计算·研究·图3、图4中储气瓶的高压压缩空气经减压后，通过热交换器吸热，进入作用缸推动负载运动。合理设计串、并联

7、通道的压力切换，以及各缸在曲轴上的转角相位关系，将可以获得发动机平稳的动力输出。通过调节进入作用缸的气体压力和流量，可以改变发动机的动力特性。图4动力分配的并联方式1．2能量分析对压缩空气动力汽车的使用性能要求与传统汽车一样，决定压缩空气动力汽车前景的关键问题是汽车的整车效率问题。为此，需对压缩空气动力汽车进行能量分析。压缩空气动力汽车直接采用流量或压力调节，传动系的机碱损失将有较大减少，虽无传统汽车发动机的泵气损失，但存在于压缩空气动力汽车发动机的残存气中的压力损失(残气损失)，将对整个压缩空气动力汽车的效率产生很大影响

8、。采用压力分级控制和串联动力分配方式将会减少残存气中的能量，同时采用汽车制动能的回收将会较大程度地解决压缩空气动力汽车整车效率问题。一般可假设在压缩空气动力汽车的动力控制过程中，气体减压作功时吸热充分，并认为这一过程为等温过程。由此可以计算分析整个过程释放的能量。假定高压气体的压力为30MPa、储气体积