压缩空气发动机总体布置及进排气阀设计(2)
对于空气车来说,压缩空气可以作为总的动力来源提供给所有的元件，比如可以利用压缩空气来实现转向、刹车。配备大量的气动阀来取代原来的许多压缩泵，能够使整车达到气动化，简化汽车结构,提高汽车的整体效率。理论上压缩空气汽车若自身配备空气压缩机，则能够实现自主充气,虽然在量上达不到充气站的水平，但能够在必要时候提供动力。在设计加工上，气动汽车结构可以借鉴参考传统内燃机汽车结构,现有的机械加工技术就能满足其加工要求,只要结构设计出来，加工成型并不会有多大的困难。在启动方式上，内燃机需要预热，而且使用电启动，而压缩空气车不需要，打开进气门充气,发动机就可以立即进行工作，只是气动启动特性尚需要研究，当进气门关闭,发动机就能停止工作。
然而气动汽车有一个重大的缺点:液氮或者压缩空气的实际质量储能密度不高,体积储能密度非常低,汽车的行程将受到很大的限制。如何提高压缩空气的能量利用效率需要做深入的研究。
1.2 压缩空气发动机研究状况
1.3 进排气阀的研究意义
进排气门在配气系统中有着重要作用，其相位、升程均影响着发动机的性能。气门升程可变、进排气相位角可调整，无疑是进排气阀设计发展的方向。纯机械式进排气阀依靠凸轮轴联动，虽然原理简单，工作可靠，但是它的缺点就在于无法调整相位和升程。
进排气相位对发动机功率和耗气率影响很大，适当的相位能够大大提高发动机的性能。要适时调整相位，则需要使用电控或者电控为先导，由气压控制的阀门。若能在结构上先设计出此类适合气动发动机的阀门，再配以相应的控制系统，则对气动发动机的发展有重要的意义。
1.4 本课题研究内容
对气动汽车的布置方案，主要是由原来的柴油机改装而成，采用二冲程或者四冲程，再改动一些部件或零件，来实现压缩空气配气需要。本课题主要工作是：
1）总结压缩空气发动机的发展状况。
2）确定压缩空气进排气的配气方案，对气动发动机整体做布置，并绘制装配图和零件图。
3）根据发动机参数，对发动机输出功率进行理论计算。
4）设计进排气阀，确定各部分相应尺寸，校核相关零件的强度，合理选择公差配合，最后绘制总体装配图和零件图。
2 压缩空气发动机总体布置
目前的气动发动机布置大多是在原来的柴油机上改装而成，保留原来的进排气门，压缩空气从原来的喷油嘴位置进入，这种方式无疑是最节省成本的，不需要做大幅度的改装，然而对于气动发动机的设计来说，迟早需要对不同于柴油机的模式进行探究，许多的参数需要优化，对于进排气阀，也需要能够适应于气动发动机的需要，能够安装在缸体上，达到集成化的要求。本文限于水平，仅对发动机作了工作原理上的简化布置，实际情况要复杂的多。
2.1 气动发动机布置方案
配气方案必定对发动机的结构产生影响，为此在发动机布置前首先讨论配气方案。本文提出两种配气的方式：
方案一：排气方式延续原来的凸轮轴配气式，进气则使用设计的进气阀。该方案需要对凸轮轴进行修改，原来的进气凸轮以及油泵凸轮不再需要，曲轴和凸轮轴的传动比改为1:1。此外缸盖需要重新设计，缸盖排气部分可以不改变，进气部分需要留出部分空间来安装进气阀，毫无疑问，这样对缸盖设计方面有一定要求。
方案二：不再使用凸轮轴配气式，进排气均使用设计的阀。该方案简化了缸体和传动的设计，而且不再需要复杂的缸盖，合理设计进排气阀，可以直接安装在缸体上。但是这样就不能直接在原来的柴油机上改装，而需要重新设计缸体尺寸。