气动发动机主要结构参数的优化研究.doc

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葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈薀螁羇芄蒆螀聿肇莂衿蝿节芈袈袁肅薇袈羃芁蒃袇膆肃葿袆袅荿莅蒂羈膂芁蒁肀莇蕿蒁螀膀蒅蒀袂莅莁蕿羄膈芇薈肆羁蚆薇袆膆薂薆羈聿蒈薅肁芅莄薅螀肈芀薄袃芃蕿薃羅肆蒅蚂肇芁莁蚁螇肄芇蚀罿芀芃虿肂膂薁虿螁莈蒇蚈袄膁莃蚇羆莆艿螆肈腿薈螅螈羂蒄螄袀膇莀螃肂羀莆螃螂芆节螂袄肈 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文题目：气动发动机主要结构参数的优化研究 学 院： 工学院 专 业： 交通运输 年 级： 交运 081 姓 名： 黄建华 学 号： 20081056 指导教师： 陈平录 职称：讲师 二零一二 年 五 月目 录第一章 绪论51.1课题研究的背景51.2气动发动机51.3气动发动机主要结构参数51.4气动发动机国外研究现状61.5气动发动机国内研究现状71.6本课题研究意义8第二章 气动发动机工作过程理论模型建立102.1 控制体积内气体状态模型102.2 进排气过程模型12第三章 主要结构参数对气动发动机性能的影响143.1评价指标与仿真参数143.2仿真分析143.2.1低速时的仿真分析143.2.2 高速时的仿真分析16第四章 总结与展望194.1 论文总结194.2 今后工作展望19参 考 文 献20致 谢21摘要针对气动发动机这一具有不需要消耗石油、运转过程无污染的新型发动机，本文采用变质量系统热力学方法，建立了反映气动发动机工作过程的理论模型。通过改变单一变量的方法研究气动发动机主要结构参数对其动力性和经济性的影响。为气动发动机的优化设计提供理论依据。研究结果表明：在气动发动机低速时，膨胀比对发动机动力性影响不大，缸径、冲程对其动力性与经济性影响小范围增大，连杆长度增大对发动机功率影响不大，气耗率随连杆长度增大而减小。高速时，膨胀比增大，其功率上升，气耗率下降；缸径、冲程增大，其功率下降，气耗率上升；连杆长度的变化对功率影响不大，气耗率随连杆长度增大而降低。关键词：气动发动机；结构参数；变质量系统；单一变量；AbstractAccording to the pneumatic engine that has no need to consume petroleum,operation process has no pollution new engine. This paper adopts the variable mass thermodynamics method, establishes the pneumatic engine working process theory model .By changing the single variable method in the study of penumatic engine main struture parameters on its dynamic and economy effect. Provide theoretical basis for pneumatic engine optional design. The results show that the pneumatic engine at low speed, expansion ratio on the engine power is not affected, bore, stroke on the power and economy effect is increased of small range, the length of the connecting rod of engine power increased to little effect, the gas consumption rate decreases with the length of connecting rod increase. At high speed, expansion ratio increases, its power increased, the gas consumption rate decreases; when its bore, stroke increases, the power loss, the gas consumption rise; the connecting rod length changes on power has little effect, the gas consumption rate decreases with the length of connecting rod increase.Key words: pneumatic engine, struture parameter, variable mass system,single variable.23第一章 绪论1.1课题研究的背景随着我国汽车产业的不断提高和国民生活水平的不断改善，汽车已成为家庭生活的必需。至2011年底，我国汽车保有量达2亿辆，并且世界汽车保有量正以每年3000万辆的速度增长，预计到2020年全球汽车保有量将达12亿辆，但同时汽车所消耗的石油将达每年55亿吨1。人均汽车拥有量仅为世界平均水平的三分之一，但其年耗油量却已接近全国成品油总量的60%，统计数据表明，2020 年车用石油将占全球石油总消耗的62 %以上1。按目前的增长速度和油耗水平，石油仅够用4050 年。巨大的汽车市场需求与严峻的能源环境之间的矛盾日益凸显。为了保证可持续发展，世界各国相继出台了有关政策法规，一方面严格限制发动机燃油消耗和有害物质的排放，另一方面不断鼓励清洁燃料汽车的研究与开发。由此人们纷纷投入到气动发动机的研发中。气动发动机作为一种新型发动机，研究主要结构参数对其性能影响，从而提高气动发动机的动力性与经济性。发展气动发动机汽车，对实现能源转型与产业振兴具有重大意义。1.2 气动发动机的特点气动发动机是以液氮或压缩空气储能，并以纯粹的氮气或空气作为工作介质，直接利用氮气或压缩空气膨胀做功来实现发动机功率的输出的发动机。由于气动发动机没有燃烧过程，只需要进气和做功过程，工作循环是在两个活塞行程内，即曲轴旋转一周的时间内完成的，是一种二冲程发动机。该发动机排出气体无污染、无辐射、符合“绿色”、“零污染”、“低碳”要求。其结构合理，部件配合紧密，并运用高科技材料，无燃油燃气发动机的爆炸声，故运行时噪音低。空气在压缩成高压气体时要经过过滤和干燥，并且要去除空气中的灰尘和湿气，因此气动发动机的使用有利于空气的净化。工作时，发动机缸内工作压力较低，使得发动机运行平稳、噪声低，对材料强度要求不高，由于是二冲程发动机，其结构简单，制造成本也较低。同时，可以利用现有已经较成熟的气动技术，使发动机的制造、使用和维修成本下降，自身具有的特点将有利于气动发动机的推广和应用2。比较于普通的四冲程发动机，当气动发动机工作容积和转速与四冲程发动机相同时，理论上功率应是四冲程发动机的两倍；由于做功过程频率高，故气动发动机运转比较均匀平稳；因为附属机构少，所以易受磨损的运动部件数量也比较少。通过对气动发动机的初步了解，可以看出其最大的特点就在于它完全无燃烧，无污染，是真正的绿色发动机。1.3 气动发动机主要结构参数由于气动发动机通常也采用活塞连杆式的结构，与传统内燃机一样，气动发动机主要结构参数有：气缸数目、气缸排列方式、气缸直径、冲程、活塞行程、连杆长度、膨胀比等（1）缸数汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的发动机常用三缸，12.5升一般为四缸发动机，3升左右的发动机一般为6缸，4升左右为8缸，5.5升以上用12缸发动机。一般来说，在同等缸径下，缸数越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸数越多，缸径越小，转速可以提高，从而获得较大的提升功率。（2）气缸的排列形式一般5缸以下的发动机的气缸多采用直列方式排列，少数6缸发动机也有直列方式的，612缸发动机一般采用V形排列，其中V10发动机主要装在赛车上。V形发动机长度和高度尺寸小，布置起来相对非常方便，而且通常认为V形发动机是比较高级的发动机，也成为轿车级别的标志之一。V8发动机结构非常复杂，制造成本很高，所以使用的较少，V12发动机过大过重，只有极个别的高级轿车采用，已很少使用3。（3）气门数众所周知，国产发动机大多采用每缸2气门，即一个进气门，一个排气门；国外轿车发动机普遍采用每缸4气门结构，即2个进气门，2个排气门，这样可以提高进、排气的效率，同时也可以减小气门的重量，有利于提高发动机转速和功率；气门数量并不是越多越好，气门数多确实可以提高进气效率，但是会造成结构复杂，加工困难，