【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(shù)量在逐年遞增。大量的汽車為世界帶來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也帶來了諸如環(huán)境污染、能源危機(jī)以及溫室效應(yīng)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(dòng)汽車、混合動(dòng)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(biāo)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(nèi)機(jī)床設(shè)備、小型手動(dòng)工具等方面應(yīng)用廣泛,但是作為汽車動(dòng)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(dòng)力的新能源汽車。傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞式結(jié)構(gòu)已經(jīng)過了100多年歷史的檢驗(yàn),課題首先確定了在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行一定的改動(dòng)就實(shí)現(xiàn)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)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(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu),通過文獻(xiàn)資料分析內(nèi)燃機(jī)和氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之間可以利用的共同點(diǎn)以及完成設(shè)計(jì)的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。經(jīng)過了前期的研究,最后確定了只需要在現(xiàn)有四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上增加一套配氣裝置,再連接上儲(chǔ)氣罐就可以完成一臺(tái)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝,本文設(shè)計(jì)了滑閥式的配氣裝置,該裝置可以通過一個(gè)通道實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣功能。壓縮空氣存儲(chǔ)在耐壓20MPa的鋼瓶中,壓縮空氣先通過減壓設(shè)備減壓,再通過配氣機(jī)構(gòu)進(jìn)入氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。改裝完成后經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明設(shè)計(jì)的配氣機(jī)構(gòu)可以使氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。為優(yōu)化壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì),在改裝后的氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了詳細(xì)的臺(tái)架試驗(yàn)。首先確定了改裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳進(jìn)氣提前角為上止點(diǎn)前10°CA,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了滑閥式配氣機(jī)構(gòu)的配氣效果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),通過測(cè)試缸內(nèi)壓力曲線證明該配氣滑閥的配氣效果良好。為了研究氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況,不同配氣相位以及不同壓縮比時(shí)壓縮空氣的使用效率,提出一個(gè)評(píng)價(jià)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的新指標(biāo)—?dú)鈩?dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)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(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明配氣滑塊的質(zhì)量,對(duì)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性有影響。對(duì)進(jìn)氣持續(xù)角為128°、143°和156°的尼龍材料配氣滑塊進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明增大進(jìn)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(jìn)行了氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn),試驗(yàn)證明在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上改裝氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),增大發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比,會(huì)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(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464

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本文編號(hào)：2220744