随着能源危机与环境问题的日益加剧,新能源汽车代替以化石燃料为能源的传统汽车已成为必然趋势。压缩空气动力汽车(以下简称气动汽车)以压缩空气作为动力源且排放的气体无任何污染,在新能源汽车中很快脱颖而出。空气动力发动机(以下简称气动发动机)作为气动汽车的心脏,其结构与控制策略将直接影响气功汽车的工作性能。本文通过理论分析、软件仿真和台架试验,对所设计的气动发动机重要参数进行研究,为后续的研究工作提供的理论依据。论文的主要研究内容如下：第一章综述了在能源危机与环境污染日趋严重的背景下,气动汽车作为“零污染”新能源汽车的优势,介绍了气动汽车及其发动机的研究现状和发展趋势,气动发动机进行结构设计和控制策略研究的意义,提出了本论文的主要研究工作。第二章论述了气动发动机的设计需求,阐述了曲柄活塞式气动发动机的基本原理,分析了发动机的工作过程,进行了气动发动机方案设计和动力学分析,提出了用单缸气动发动机样机进行台架试验的方案,并对关键零部件进行选型、设计与校核。第三章确定了发动机冲程检测方案,阐述了发动机的控制原理、控制指令与控制执行动作,通过4倍频计数算法提高发动机控制精度,根据控制信号的相似性使控制程序得到精简,设计外部信号复位方案消除累积误差,以此完成发动机控制策略的优化。第四章基于Matlab/Simulink建立了发动机仿真模型,对基本仿真结果进行了分析,研究了气源压力和配气持续角对发动机动力性能与经济性能的的影响规律,对不同需求下气源压力和配气持续角的选择提供了理论依据。第五章搭建了气动发动机试验台架,完成了发动机台架试验,采集了所需的实验数据并对软件仿真结果进行了比较,根据试验结果对仿真模型进行了修正。第六章对全文内容进行了总结,对课题的后续研究工作进行了展望。