1．2  国内外相关研究现状

1.3 拟采用的研究思路

一般气动汽车的动力来源于高压气源，其压强一般高达20-30MPa，而发动机所需要的正常工作压力在1-2MPa，因此需要在动力源与执行元之间设计减压环节。为提高高压气体减压过程中的能量利用率，减少不必要的能耗损失，本文拟采用一种新型的减压方式-容积减压。这种方法与一般采用的节流减压有明显的区别：节流减压后的压力气体直接进入气动执行元件，是一个瞬变过程，因此没有能量补充和恢复过程，系统损失掉的能量必然导致系统效率的降低；容积减压后的压力气体能够短时间储存于膨胀器中，有与外界环境发生能量交换的时间条件，系统吸收环境能量，使膨胀器内的压力气体的能量得到部分恢复。

    本减压系统是通过控制开关的闭合进而控制气缸的运动，从而达到减压的目的的系统。首先，气缸的有杆腔始终与气源相通，当进行减压工作时，气体快速进入无杆腔，因为两腔的有效截面积不同，活塞杆移动，当运动到一定位置，输入进气处开关关闭，由于有杆腔和无杆腔的有效截面积不同，气体推动活塞杆向右移动，有杆腔内气压降低，一部分气体进入下一级系统，同时有少部分气体从有杆腔被压回气源。

2 高压气体减压系统总体设计

2.1 任务要求分析

   本文设计了一种相对目前市场上的减压阀的能量损失较小的新型减压阀，尽可能减小能量损失，提高系统效率。传统的减压阀大多数为节流减压，气体通过节流孔时有很大摩擦，能量损失较大。为了使能量损失尽量小，本文研究采用分级减压的方式进行减压。从其他资料上可知，分级减压能在每一级减压过程中得到一些能量补充，从而降低能量损失。本文主要是对减压阀进行气动控制回路设计以及减压阀气缸的设计，能量计算等方面暂不属于本文的研究范围。文献综述

本文设计的减压阀是为小型节能汽车服务的，这种汽车上不会带太过大型的气源，只会带几个小型气源进行能量的提供。因此设定初始气压为30 MPa，气源为一个200L左右的气罐。减压阀的设计要求是减压后气压为2MPa以下，气压尽可能稳定在1~2MPa之间，这样，在通过减压阀后再通过一个节流阀，从而使最终输出的气压稳定在0.8MPa左右。

虽然分级减压能降低能量损失，但是若是分级太多，会造成气动控制回路复杂，回路转换的不便，这样也会增加系统出错的概率。从30 MPa降到1 MPa，我们采用的为二级减压的方式。因为气源只是一个200L左右的气罐，随着气源不断地提供气体，气罐中的气体不断消耗，气罐中气体的气压就会随时间慢慢减小，如果一直采用同一回路按照一样的比例进行减压，那么最终输出的气压也会慢慢减小，这样就无法做到尽可能将气压稳定在某一个数值上。因此本文采用了二级减压的方式，可以采用两种比例的减压阀，当气源气压较高时，采用减压比例较大的减压阀相串联的二级减压回路，随着气源气压的降低，回路转换为减压比例较小的减压阀，更小时，可以转换回路为一级减压的方式。

回路的转换我们可以采用一些三位开关阀，利用气源气压作为开关阀的信号，使开关阀随着气压的变换，转换减压回路。在减压过程中，气体在气缸中膨胀吸热，导致系统温度降低，因此，我们可以用一些加温装置安装在气缸外壁，给系统加热。具体的热量计算问题本文暂不考虑。

    首先要根据要达到的要求设计好控制方案，根据控制方案确定合理的减压级数及减压比。然后搭建合理的减压回路，并对减压过程用软件进行模拟仿真，并不断调试回路，使得回路过程既高效，又准确。再针对已经搭好的气动回路进行编程控制。