【摘要】：汽車作為一種交通工具極大地方便了人們的生活和工作,隨著汽車的不斷發(fā)展,汽車的數量在逐年遞增。大量的汽車為世界帶來經濟發(fā)展的同時也帶來了諸如環(huán)境污染、能源危機以及溫室效應等一系列問題。為了改變這一狀況,世界各大汽車企業(yè)都開始了新能源汽車的研究開發(fā),包括目前發(fā)展最快速的電動汽車、混合動力汽車,以及被汽車制造商稱為是未來汽車發(fā)展的最終目標的燃料電池汽車等。而壓縮空氣作為一種清潔能源在許多室內機床設備、小型手動工具等方面應用廣泛,但是作為汽車動力的發(fā)展卻稍顯遲緩,為此本課題研究了以壓縮空氣為動力的新能源汽車。傳統(tǒng)汽車發(fā)動機的活塞式結構已經過了100多年歷史的檢驗,課題首先確定了在傳統(tǒng)內燃機的結構上進行一定的改動就實現壓縮空氣驅動的研究方案,這樣就可以減少許多工作量,研究工作的第一步就是先了解現有發(fā)動機的機構,通過文獻資料分析內燃機和氣動發(fā)動機之間可以利用的共同點以及完成設計的創(chuàng)新結構。經過了前期的研究,最后確定了只需要在現有四沖程發(fā)動機上增加一套配氣裝置,再連接上儲氣罐就可以完成一臺氣動發(fā)動機的改裝,本文設計了滑閥式的配氣裝置,該裝置可以通過一個通道實現氣動發(fā)動機的進氣和排氣功能。壓縮空氣存儲在耐壓20MPa的鋼瓶中,壓縮空氣先通過減壓設備減壓,再通過配氣機構進入氣動發(fā)動機。改裝完成后經過實驗證明設計的配氣機構可以使氣動發(fā)動機運轉。為優(yōu)化壓縮空氣發(fā)動機設計,在改裝后的氣動發(fā)動機上進行了詳細的臺架試驗。首先確定了改裝發(fā)動機的最佳進氣提前角為上止點前10°CA,在此基礎上進行了滑閥式配氣機構的配氣效果驗證實驗,通過測試缸內壓力曲線證明該配氣滑閥的配氣效果良好。為了研究氣動發(fā)動機在不同工況,不同配氣相位以及不同壓縮比時壓縮空氣的使用效率,提出一個評價氣動發(fā)動機性能的新指標—氣動發(fā)動機缸內平均有效壓力和平均壓力的比值。采用鋼、鋁和尼龍三種材料制作相同尺寸的配氣滑塊進行試驗,結果表明配氣滑塊的質量,對氣動發(fā)動機動力性有影響。對進氣持續(xù)角為128°、143°和156°的尼龍材料配氣滑塊進行試驗,試驗結果表明增大進氣持續(xù)角可以提高壓縮空氣的膨脹效率。在三種不同壓縮比的狀況下進行了氣動發(fā)動機試驗,試驗證明在傳統(tǒng)內燃機的基礎上改裝氣動發(fā)動機時,增大發(fā)動機壓縮比,會降低壓縮空氣的膨脹效率。
[Abstract]:As a means of transportation, automobiles have greatly facilitated people's life and work. With the continuous development of automobiles, the number of automobiles is increasing year by year. Big automobile companies have started research and development on new energy vehicles, including the fastest-growing electric vehicles, hybrid vehicles, and fuel cell vehicles that automakers call the ultimate goal of future automobile development. It is widely used in many fields, but the development of automotive power is a little slow. Therefore, this paper studies the new energy automobile powered by compressed air. The piston structure of the traditional automotive engine has been tested for more than 100 years, and the subject first determines that the compression can be realized by changing the structure of the traditional internal combustion engine. The first step of the research work is to understand the mechanism of the existing engine, analyze the common points between the internal combustion engine and the pneumatic engine and complete the innovative structure of the design through the literature. A four-stroke engine can be retrofitted by adding a valve train and connecting it with a gas storage tank. In this paper, a slide valve valve valve train is designed, which can realize the intake and exhaust functions of the pneumatic engine through a channel. After refitting, it is proved that the designed valve train can make the pneumatic engine run. In order to optimize the design of compressed air engine, a detailed bench test is carried out on the refitted pneumatic engine. The front angle of the valve is 10 degrees CA before the top dead point. On this basis, the validation experiment of the valve distribution mechanism is carried out. The valving effect of the valve is proved to be good by testing the pressure curve in cylinder. The ratio of the average effective pressure and the average pressure in the cylinder, a new index for evaluating the performance of the pneumatic engine, is studied. Three kinds of valve sliders of the same size are made of steel, aluminum and nylon. The results show that the quality of the valve slider has an effect on the power performance of the pneumatic engine. The inlet persistence angles are 128, 143 and 156 degrees. The test results of nylon valve slider show that the expansion efficiency of compressed air can be improved by increasing the intake persistence angle. The test of pneumatic engine is carried out under three different compression ratios. It is proved that the compression ratio of compressed air can be reduced by increasing the compression ratio of the engine when the pneumatic engine is modified on the basis of the traditional internal combustion engine. The expansion efficiency.
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U464

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本文編號：2220744