基于喷射器的压缩空气动力汽车的性能研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:zhang19890922
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压缩空气动力汽车是以高压空气为动力源,驱动发动机做功的一种新能源汽车,作为真正意义上“零污染”汽车,目前正引起世界许多国家的关注。作为车载动力源,气瓶能量能否有效利用将是气动汽车发展的最大制约因素,高压气体的减压方式是气动汽车的关键技术。尽管国内外已经对气动汽车的发动机等方面进行了较多研究和改进,但对于如何降低减压过程的能量损失,尤其是如何对系统进行质量能量补偿的理论研究还是非常缺乏的。针对目前高压气体减压过程中能耗巨大的研究现状,本文提出了一种采用喷射器代替节流阀的新型气动汽车减压系统。文章首先介绍了喷射器的原理和分类,对表征喷射器工作性能的喷射系数进行了深入计算研究,着重分析了不同压力和温度的工作流体、引射流体和混合流体分别对喷射系数的影响,并对给定工况的喷射器的尺寸进行计算,总结出其规律。结果表明:增加工作流体和引射流体压力,或提高工作流体和引射流体的温度比,均能提高喷射器的喷射系数。建立了单级膨胀动力系统减压模型,将相同工况下节流减压和引射减压的损失和效率进行对比。根据对喷射系数影响因素的分析,提出用引射低温高压的膨胀机尾气代替引射外界大气的新减压方案,大幅度提高了喷射系数和输出功。结果表明:引射尾气的效果最好,引射大气其次,体现出喷射器在减压应用中的优越性。将喷射器分别应用于两级和三级膨胀系统模型中,参照前文中引射膨胀尾气的思想,引射膨胀级间气体进行高压气体的减压,并针对两级系统提出A、B、C、D四种方案,重点分析了两级系统中各方案的优劣。通过喷射系数和输出功等方面的对比,并考虑实际操作的可能性和系统结构的简化,选取了在一级膨胀入口前引射中间级尾气的方案B。并将结论用于三级膨胀系统中,得到较为理想的效果,在实际可能工作压力范围内,可将输出功提高6~17%。通过本课题的研究为进一步研究气动汽车的能效利用奠定基础。同时也为膨胀机的级间优化和设计提供基础的数据和设计依据。
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