據(jù)報(bào)道，世界**臺(tái)商業(yè)化的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)汽車正在準(zhǔn)備批量生產(chǎn)，該空氣汽車由GuyNfegre研發(fā)，將由印度*大的汽車制造廠TataMotors生產(chǎn)。車輛的*局車速是110km/h，續(xù)駛里程是200km.實(shí)際上對(duì)這種汽車的研究早已開(kāi)始。據(jù)已有的研究報(bào)道，法國(guó)設(shè)計(jì)師GuyN6gre于1991年獲得了法國(guó)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的專利，并組建了法國(guó)MDI公司專門研制氣動(dòng)汽車。美國(guó)華盛頓大學(xué)于1997年研制了一臺(tái)以液氮為動(dòng)力的氣動(dòng)原型汽車。另外，荷蘭的國(guó)際汽車研究中心、韓國(guó)ENERGINE公司、英國(guó)倫敦威斯敏斯特大學(xué)（UniversityofWestminster）以及奧地利等些歐洲國(guó)家也進(jìn)行了相關(guān)的研究。在國(guó)內(nèi)，浙江大學(xué)流體傳動(dòng)及控制國(guó)家重點(diǎn)。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力為5.065MPa，這時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力從30MPa下降到5.065MPa時(shí)可提供的高壓氣體質(zhì)量為88.96kg（取環(huán)境溫度為20丈），對(duì)應(yīng)的3級(jí)定熵膨脹可輸出的功為17.5M.絕熱膨脹輸出功4落壓比的關(guān)系當(dāng)落壓比為3.7時(shí)，對(duì)應(yīng)的膨脹比為：等溫膨脹是效率*高的，如若用某種方式實(shí)現(xiàn)，則獲得的做功能力將大大提高。如果膨脹比維持不變，這時(shí)按照等溫膨脹過(guò)程方程，落壓比為：按照等壓比的壓力分配原則，則第個(gè)汽缸的進(jìn)氣壓力為：其中P4為第三級(jí)膨脹結(jié)束后的排氣壓力，這里認(rèn)為就是大氣壓力。

　　這樣儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力從30MPa下降到1.65MPa時(shí)可提供的高壓氣體質(zhì)量為101.14kg（取環(huán)境溫度為20），汽缸內(nèi)全部氣體等溫膨脹過(guò)程的功是：實(shí)際過(guò)程既不可能是*好的等溫過(guò)程，也不會(huì)是*差的等熵過(guò)程，按照多變指數(shù)為n=1.25的多變過(guò)程可能更接近于實(shí)際。仍按照三級(jí)膨脹，取相同的膨脹比，此時(shí)的落壓比為：發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力則變?yōu)?.34MPa，這時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體壓力從30MPa下降到3.34MPa時(shí)可提供的高壓氣體質(zhì)量為95.11kg，對(duì)應(yīng)的3級(jí)多變膨脹可輸出的功為：1.2實(shí)際膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)氣體進(jìn)行膨脹過(guò)程中不免有摩擦等損失，因此應(yīng)適當(dāng)考慮效率問(wèn)題。如按照90%來(lái)計(jì)算，則30MPa、300L的壓縮空氣實(shí)際做功約18M.這些能量相當(dāng)于5kW.h，也就是5kW的電機(jī)運(yùn)行1小時(shí)的能量。

　　2制備壓縮空氣過(guò)程的熱力學(xué)分析制備壓縮空氣時(shí)實(shí)際上是消耗電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，經(jīng)過(guò)多級(jí)壓縮制成壓縮氣體。由于氣體被壓縮過(guò)程要發(fā)熱，所以也要通過(guò)中間的換熱過(guò)程冷卻降溫，提高系統(tǒng)的效率。

　　2.1理想過(guò)程壓縮空氣制備的過(guò)程是膨脹過(guò)程的逆過(guò)程。這個(gè)過(guò)程的熱力學(xué)分析如下。

　　是三級(jí)壓縮的一個(gè)p-V示意圖，如果級(jí)足夠多，空氣壓縮的理想過(guò)程耗功可以按照等溫過(guò)程來(lái)計(jì)。

　　多級(jí)壓示意圖如果實(shí)現(xiàn)理想的等溫壓縮過(guò)程，則從大氣中制取30MPa、300L的壓縮空氣所需要的能量為：2.2實(shí)際過(guò)程如果按照三級(jí)壓縮，各級(jí)增壓比按照*佳分配均為6.69，壓縮過(guò)程按照絕熱壓縮計(jì)算時(shí)，從大氣狀態(tài)開(kāi)始?jí)嚎s獲得如上壓縮氣體所消耗的功為：實(shí)際壓縮過(guò)程按照多變指數(shù)n=1.25的多變過(guò)程計(jì)算時(shí)，壓縮過(guò)程耗功為：2.3實(shí)際能效實(shí)際上，電機(jī)和機(jī)械的效率也需要考慮，若也按照90%來(lái)考慮，從大氣中制取30MPa、300L的壓縮空氣所需要的能量為69.37M. 3綜合分析3.1理想過(guò)程采用三級(jí)壓縮和三級(jí)膨脹，按照理想循環(huán)的等溫壓縮和等溫膨脹來(lái)計(jì)算，制備30MPa、300L的壓縮空氣需要的能量和這些壓縮空氣完全等溫膨脹到大氣壓力所作的功相比，其利用率為：3.2實(shí)際循環(huán)和實(shí)際能效采用三級(jí)壓縮和膨脹，如果按照多變過(guò)程完成壓縮空氣的制備和發(fā)動(dòng)機(jī)上的膨脹過(guò)程，這時(shí)考慮了機(jī)械效率后，從大氣中制取30MPa、300L的壓縮空氣，并將這些壓縮空氣作能源的攜帶介質(zhì)而推動(dòng)活塞作功，其綜合效率為：3.3殘氣能量當(dāng)按照多變膨脹過(guò)程作功，高壓氣罐內(nèi)壓力降到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力3.34MPa時(shí)，罐內(nèi)氣體剩余可用*大壓縮空氣質(zhì)量為：這些氣體具有的可用能為：氣瓶?jī)?nèi)*初氣體的可用能為：由此可知，低于正常進(jìn)氣壓力后氣罐內(nèi)殘留氣體的可用能占初始?xì)怏w可用能的13%，也就是高壓氣瓶的有效能有當(dāng)然，如果這些氣體不再排掉，而是保留到再次充氣，那么這些能量也就沒(méi)有損失。在這種情況下，全周3.4能量損失由前面計(jì)算可知，總的可用能中有18M真正用來(lái)膨脹作功，占35%，殘留氣體占13%，其余52%的能量則由于降壓損失以及摩擦損失等損耗掉了。若再考慮壓縮空氣制備過(guò)程中消耗的能量，以實(shí)際消耗能量69.37計(jì)算，則由前面的計(jì)算可知能量利用率為25.95%，罐內(nèi)剩余氣體仍可利用的能量為9.6%，損失能量為64.45%.若將電廠獲得電力的效率考慮在內(nèi)，則損失比例還會(huì)更大。

　　3.5氣瓶中壓縮氣體能量利用*大化的設(shè)想為了盡量減小降壓節(jié)流帶來(lái)的可用能損失，可以考慮采用變膨脹比的方式對(duì)外作功。通過(guò)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣正時(shí)，隨著進(jìn)氣壓力的降低逐漸加大進(jìn)氣時(shí)間，保持每個(gè)膨脹過(guò)程膨脹到下死點(diǎn)時(shí)的壓力怡好為大氣壓力。

　　儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體全部進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后可作功經(jīng)過(guò)計(jì)算為28.9M（計(jì)算過(guò)程略）。

　　考慮機(jī)械效率后，輸出能量為26.01，此能量占?xì)夤迌?nèi)全部氣體可用能的50.67%，較前面的35%提高了15.67%，非常可觀。若以制備壓縮空氣的能量消耗69.37為起點(diǎn)計(jì)算，則能量利用率為37.49%，也較前面的25.95%有很大提高。

　　對(duì)外輸出功大幅度增加的根本原因是由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力始終保持與儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力相同，消除了由于基于虛擬儀器的摩托車前叉減震器的數(shù)學(xué)建模與仿真王笛張冰蔚（江蘇科技大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212003）的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較，分析影響減振器特性的主要因素，比較仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)能較好的吻合，為減振器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

　　測(cè)試系統(tǒng)的研究為了緩和與衰減摩托車在行駛過(guò)程中因道路的凹凸不平受到?jīng)_擊和震動(dòng)，保證行車的平順性與舒適性，4結(jié)論本文僅考慮了從壓縮空氣制備到壓縮空氣膨脹的全過(guò)程能效，而沒(méi)有考慮電力的生產(chǎn)耗能。得到如下結(jié)普通膨脹機(jī)的膨脹比不能變化，只能使進(jìn)口壓力穩(wěn)定在一個(gè)低壓力，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單尋優(yōu)，發(fā)現(xiàn)按照絕熱過(guò)程三級(jí)膨脹（中間換熱），落壓比為3.7、膨脹比為2.546時(shí)可以使絕熱膨脹加上中間冷卻做功*大。

　　如果按照在這種前提下的理想過(guò)程（壓縮和膨脹），壓縮空氣攜帶能量驅(qū)動(dòng)汽車的全周期效率是46%，而且不用石油，沒(méi)有排氣污染，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇；考慮到過(guò)程不是理想循環(huán)，而且有機(jī)械效率，利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)汽車，在當(dāng)前定膨脹比的普通膨脹發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，能效只有26%，能效似乎還不能令人滿意；提高摩托車的使用壽命和操縱的穩(wěn)定性，摩托車上均設(shè)置有減震器裝置。目前我國(guó)大部分的減震器生產(chǎn)廠家都采用類比制造的加工方法，對(duì)其基本的技術(shù)參數(shù)未能精確的確定，且大部分的技術(shù)革新都是在主要參數(shù)不變的前提下進(jìn)行的，故對(duì)摩減的性能改變不大。下固定膨脹比導(dǎo)致了氣瓶中有殘余壓力為3.34MPa、能量占到全部氣瓶能量的13%的高壓氣體沒(méi)有被利用。當(dāng)然這些氣體也可以被看作是“儲(chǔ)能器”，下次充氣就可以少充一些，這樣，整個(gè)全周期的效率就成如果實(shí)現(xiàn)了膨脹比可變，膨脹機(jī)的進(jìn)口壓力將不受制約，理論上可以使進(jìn)口壓力在任何時(shí)候都等于氣瓶壓力，這樣就將氣瓶壓縮空氣能量的利用*大化，實(shí)際能量利用率可以達(dá)到37%.