由于石油资源的短缺和环境保护问题的加重，人们在不断的努力寻找石油代替能源和零排放新型动力机械。气动发动机以液氮和压缩空气为工作介质，其能量主要由电能转化而来，并且是零排放发动机，解决了对石油资源的依赖和对环境的污染问题。但是其功率密度较低，续驶里程较短，基础理论研究相对滞后，以及工作过程中从环境吸收的热量有限是其缺陷。 而传统内燃机虽然有较高的热效率，但其工作过程中燃料燃烧产生的能量大部分散入大气，将这部分能量回收利用逐渐成为研究热点问题。将传统内燃机和气动发动机组成一种新型的动力机械——气动／燃油混合动力，能有效地改善气动发动机做功环境，提高输出功率，同时又对传统内燃机散入环境的热量有效回收利用，达到节能的目的。本文论述了这种新型混合动力，确定了混合动力的总体方案，并通过其工作过程的数学模型对其节能效果进行了预测，具体工作如下： 首先：建立了完整的气动发动机工作过程数学模型，详细分析进气参数和结构参数对气动发动机缸内工作过程的影响，并对排气管内的流动状态进行了仿真计算，以便为混合动力的匹配提供依据。得到以下结论： 1、进气压力较低时，气体可用能的利用率较高； 2、进气阀在活塞下行到1／4行程时关闭，发动机经济性最好； 3、增加进气压力和进气门开启持续角能增加发动机功率，但是经济性较差； 4、增加进气温度是增加发动机功率和改善经济性最有效途径； 5、增加排气背压可减小排气管内不同位置的压力波和流量波的相位差。 其次，通过对气动发动机的详细的台架试验验证了气动发动机工作过程的理论模型，同时测得了气动发动机的速度特性曲线和负荷特性曲线。试验结果同计算结果有较好的一致性，但在缸内工作过程的排气阶段两者差异较大，这是由于试验样机的漏气造成的。根据速度特性和负荷特性得出了气动发动机的工作特性； 1、当进气压力确定时，气动发动机运行在相对较低的转速时，其经济性能和动力性能都较好；