壓縮空氣動力汽車的可行性研究許宏博士許宏介紹了壓縮空氣動力汽車的工作原理結(jié)構(gòu)特點及其“零污染”特性，分析了壓縮空氣動力的能量轉(zhuǎn)換過程，并與常用電動車車載電池特性進(jìn)行了比較介紹了壓縮空氣動力汽車的動力分配方式和整車特性以及壓縮空氣的存儲特性認(rèn)為壓縮空氣動力汽車在原理上是可行的，技術(shù)上可實現(xiàn)，是-種無污染、結(jié)構(gòu)簡單、制造和使用方便，并有廣闊應(yīng)用前景的新型動力汽車。

　　1環(huán)保汽車的進(jìn)展從20世紀(jì)30年代以蓄電池作為動力的EV電動車到現(xiàn)在的HEV復(fù)合動力電動汽車及代用燃料汽車，汽車用能源的研究與開發(fā)從未間斷代用燃料汽車，如天然氣（CNGLNG）汽車、醇類汽車、二甲醚（DME）汽車等仍然有排放污染和熱效應(yīng)，有些燃料還有毒性，有些燃料燃燒控制困難電動汽車行駛中無污染排放、噪聲低能量轉(zhuǎn)換效率高，但電池驅(qū)動的電動汽車受制于車載電池，在比功率、循環(huán)壽命、充放電性能、造價和安全性等方面一時難以達(dá)到實用的程度，同時，電池本身也存在嚴(yán)重的二次污染混合動力電動車具有電池電動車和內(nèi)燃機汽車的優(yōu)點，但仍存在排放問題，由于有2套動力裝置，其驅(qū)動和控制系統(tǒng)更復(fù)雜燃料電池電動車是人們寄予厚望的，目前認(rèn)為*有發(fā)展前途的是質(zhì)子交換膜燃料電池（DEMFC），可實現(xiàn)零排放，能量轉(zhuǎn)換率高，結(jié)構(gòu)簡單但燃料電池的制造成本比較高，氫氣的安全存儲、制備和灌裝都有許多問題，制約了這種電動車輛的發(fā)展和實用化太陽能電動車仍需減小電池體積和提高光電轉(zhuǎn)換效率飛輪電池技術(shù)尚未取得突破性進(jìn)展人們期待著一種沒有污染用之不竭的新型：2002-基金項目：國家自然科學(xué)基金-福特基金資助項目（50122115）能源的出現(xiàn)，壓縮空氣能源正好滿足這種要求2壓縮空氣動力汽車的原理壓縮空氣動力汽車使用高壓壓縮空氣為動力源，空氣作為介質(zhì)，汽車運行時將壓縮空氣存儲的壓力能轉(zhuǎn)換為其它形式的機械能以液態(tài)空氣和液氮吸熱后膨脹做功為動力的其它氣體動力汽車也屬于氣動汽車范疇氣動汽車工作原理與傳統(tǒng)汽車基本相同，*大差別在于汽車動力來源的不同，其發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)形式仍可借鑒傳統(tǒng)汽車的模式為法國MDI公司出品的壓縮空氣動力和內(nèi)燃機動力的混合動力汽車發(fā)動機的外觀圖，為其結(jié)構(gòu)示意圖發(fā)動機由進(jìn)氣壓縮缸、膨脹排氣缸和球型定容燃燒室組成，通過電控裝置進(jìn)行燃料動力和壓縮空氣動力的切換。若將中的球型定容燃燒室及其相應(yīng)裝置去除，即成為純粹以壓縮空氣為動力的發(fā)動機，合理安排進(jìn)氣相位，各活塞將在壓縮空氣的推動下往復(fù)運動壓縮空氣動力發(fā)動機有旋轉(zhuǎn)活塞式和氣馬達(dá)型等多種結(jié)構(gòu)形式，目前只有往復(fù)活塞式結(jié)構(gòu)的報道為了有更好的動力特性和結(jié)構(gòu)特性，一般都設(shè)計為多缸形式壓縮空氣動力發(fā)動機工作時，儲氣瓶中的高壓壓縮空氣經(jīng)減壓后，通過熱交換器吸熱，再進(jìn)入作用缸推動負(fù)載運動，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入作用缸的氣體壓力和流量以調(diào)整發(fā)動機的動力特性改變缸徑、缸數(shù)和布局可以得到多種形式的發(fā)動機3壓縮空氣動力汽車的可行性分析3.1能量分析對壓縮空氣動力汽車使用性能的要求與常規(guī)汽車一樣，決定壓縮空氣動力汽車前景的關(guān)鍵是如何提高壓縮空氣的能量利用率Z即實際壓縮空氣所做的膨脹功與壓縮空氣中存儲的壓力能的比。

　　空氣由高壓到低壓的減壓過程，圖中曲線12分別表示壓縮空氣的等溫、絕熱膨脹過程，實際的減壓膨脹做功過程介于曲線12之間。圖中PiVi―起始點氣體壓力、體積；A為起始點，BCDE為相應(yīng)的分級壓力控制時的壓力分級點，在這些點處有等容吸熱過程，如B―C和E等曲線1與坐標(biāo)ViV2間所包含的面積表示壓縮空氣儲存的能量釋放所能轉(zhuǎn)變的氣體膨脹功。

　　假定高壓氣罐的充氣壓力為1儲氣體積為Vi，按曲線1的理想氣體完全等溫膨脹到常壓時所能做的全部膨脹功為膨脹后的終了狀態(tài)為（P2，V'2）法國MDI公司發(fā)動機的參數(shù)為起始儲氣壓力p 300L，終了室溫狀態(tài)下的壓力戶2=0.1MPa，由41鎳鎘電池55鎳氫電池80鈉硫電池100鈉氯化鎳電池120鋰離子電池150鋰聚合物電池115鋅空氣電池180鋁空氣電池200壓縮空氣（常溫，30MPa，300L）61目前德、美等國已有超高壓充氣設(shè)備，我國也能生產(chǎn)鋁合金內(nèi)膽碳纖維纏繞的超高壓儲氣罐。制罐工藝的改進(jìn)將使存儲壓力進(jìn)一步提高，比能量將隨之提高。

　　假定工作溫度為27°C，可求得體積為300L壓力為30MPa的壓縮空氣的質(zhì)量為104.氣罐重約130kg，對應(yīng)的壓縮空氣的比能量約為61W‘h/kg表1為壓縮空氣動力與多種車載電池比能量的對比提高壓縮空氣使用效率、增大罐容和增大充氣壓力是提高一次充氣行駛里程的主要手段當(dāng)然增大罐容受到汽車有效空間的限制，增大充氣壓力則受制罐工藝的限制在罐容充氣壓力和汽回收、少損減壓控制和合理的動力分配方式等問題都與Z有關(guān)，需進(jìn)一步深入研究。

　　4壓縮空氣動力汽車的特點壓縮空氣動力汽車在電f能-壓力f能-機械能的轉(zhuǎn)換過程中，無（礦物）燃料的燃燒，排放的仍然是無污染無熱輻射的空氣，噪聲小，是真正“綠色”“零污染”概念的汽車與傳統(tǒng)的汽車相比，其發(fā)動機工作時無燃料的燃燒過程，所以發(fā)動機的結(jié)構(gòu)很簡單、尺寸小、重量輕、造價低，對材料要求低，設(shè)計和制造容易。與用液氮、液空的汽車相比，氣體膨脹作功時吸熱量相對較小，比液氮、液空的制備及存儲費用少得多。內(nèi)燃機動力和壓縮空氣動力混合動力汽車可徹底解決吸熱問題，特別是在環(huán)境溫度較低時尤為重要。

　　壓縮空氣動力汽車的能量傳遞快捷，儲存容易，空氣介質(zhì)來源方便、清潔、價廉，所需的電力能量容易獲取；家用充氣設(shè)備和加氣站等社會基礎(chǔ)建設(shè)費用不高，較容易建造；整車使用維護(hù)和生產(chǎn)費用低，且可利用現(xiàn)有氣動技術(shù)、汽車設(shè)計和制造技術(shù)，研制和開發(fā)周期短對污染要求特別嚴(yán)格的城市中心、重點旅游區(qū)、自然保護(hù)區(qū)以及對噪聲要求嚴(yán)格的場合或室內(nèi)使用的中小型工具運輸工具等，以及短途的交通工具、軍用潛艇等，壓縮空氣動力都將有不可替代的作甩我國電力資源非常豐富，而石油資源相對緊缺，壓縮空氣動力汽車是對電力能源很好的二次利用，符合我國目前和將來能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的大趨勢。

　　5結(jié)論壓縮空氣動力汽車是不同于內(nèi)燃機汽車及各種電動汽車的一種全新的“零污染”汽車壓縮空氣動力汽車原理上是可行的，其結(jié)構(gòu)簡單造價低廉，同時符合環(huán)境保護(hù)、節(jié)約資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

　　壓縮空氣動力汽車技術(shù)上優(yōu)勢明顯，壓縮空氣來源方便，能量儲存方式優(yōu)于電氣、液壓等其它方式。

　　氣動汽車發(fā)動機的研究思路可以沿用現(xiàn)有的汽車技術(shù)，氣動控制及氣動系統(tǒng)實現(xiàn)已是成熟技術(shù)，相關(guān)的高壓氣動控制元件技術(shù)上也是可行的。車行駛里程之間有*優(yōu)匹配參數(shù)，而壓縮空氣能可以預(yù)計，壓縮空氣動力汽車在通用場合和量使用率Z是*大的變數(shù)，發(fā)動機結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能量特殊領(lǐng)域都能得到廣泛的應(yīng)甩注塑制品翹曲變形數(shù)值分析模型一一郭志英阮雪榆李德群文章編號：1004-13X（2002）17-1515-03注塑制品翹曲變形數(shù)值分析模型郭志英博士郭志英阮雪榆李德群曲變形有限元模擬數(shù)學(xué)模型，并對模擬結(jié)果進(jìn)行實驗驗證，證明了翹曲變形模型及分析軟件的正確性注塑成形是批量生產(chǎn)塑料制品的**方法。

　　但如何減少、防止制品成形中時常發(fā)生的翹曲現(xiàn)象，是經(jīng)常困擾工程師的一大難題而僅僅依靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗技術(shù)訣竅和不斷嘗試的方法，仍不能有效地解決問題因此，將CAE技術(shù)應(yīng)用于注塑成形，進(jìn)行翹曲變形預(yù)測，以優(yōu)化產(chǎn)品、模具設(shè)計和注塑成形工藝參數(shù)設(shè)置，從而提高生產(chǎn)效率和成形質(zhì)量，是解決翹曲變形問題的新思路。

　　1翹曲變形有限元分析模型注塑制品成形過程中可能形成多種殘余應(yīng)力，其應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)方程為均勻冷卻過程所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；為由于模具排氣或制品被頂出時可能產(chǎn)生的應(yīng)力；為制品出模后繼續(xù)冷卻至室溫時產(chǎn)生的熱應(yīng)變利用虛功原理=ITdV++Fi++體積；為位移；為制品出模后繼續(xù)冷卻所產(chǎn)生熱應(yīng)力的等效熱載荷；為流動殘余應(yīng)力所形成的等效載荷；為模具內(nèi)不均勻冷卻所產(chǎn)生溫度應(yīng)力的等效載荷；為出模時受到不均勻推力而可能產(chǎn)生的載荷。且有胡小軍，董明晶蔣書運等。飛輪儲能技術(shù)的新進(jìn)程夕明，孫逢春。電動汽車能量存儲技術(shù)概況。電（編輯蘇衛(wèi)國）體傳動及控制國家重點實驗室博士后研究人員。研究方向為氣壓伺服系統(tǒng)、氣液聯(lián)控伺服系統(tǒng)及其控制策略、氣動汽車。發(fā)表論文10余篇1收穡日期：2001- 0一基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（59975032）；國家211工程資助項目