日益严峻的环境污染和石油短缺问题，直接影响着内燃机的生存和发展。为此，人们需要寻求一种新的动力机械来替代。气动发动机是将高压气体存储的能量转化为机械能的动力装置。与现有内燃机相比，气动发动机的主要优点为零污染，可以使用化石燃料之外的绿色环保能源，能适用于如矿井等不便使用油、电的动力场合，具有广泛的使用空间且商业前景巨大。目前，国内外研发的气动发动机大多沿用了内燃机机构，其结构和性能还待改进提高。本文设计了一款新型气动发动机——在自动进排气气动发动机的基础上增加了一个密闭气室，有效的提高了进气过程中排气阀表面的压力差，从而利用密闭腔内的高压气体将排气阀关闭。同时为新型气动发动机设计一个试验测试系统。首先，介绍了新型气动发动机的工作原理，根据其工作原理，结合NGH GT35R型单缸二冲程发动机的原机结构确定改装方案，并对改装零件进行设计和计算。其次，在改装结构的基础上，运用三维设计软件建立了带密闭气室和不带密闭气室两种结构的几何模型，基于CFD软件Fluent平台，采用重整化群（RNG）k-湍流模型对两种结构进行了模拟分析。分析表明：带密闭气室结构的发动机提高了进气过程中高压气体作用在排气阀上下表面的压力差，更好的满足了利用高压气体的压力来自动关闭排气阀这一功能，同时有效的抑制了在进气过程中因气体的排气而带来的漏气损失。最后，在FLOW-3D软件下，运用FAVOR技术处理网格中的流固边界，从而模拟出新型气动发动机在等温膨胀下的缸内状态。结果显示，发动机在进气过程中缸内压力接近进气压力，气体流速在进气初期比较大。气体膨胀过程中缸内压力分布均匀，气体流速平缓，由于固定配气机构控制的容积膨胀率不变的情况，膨胀终了缸内压力略高于外界环境压力。膨胀不充分造成排气过程中缸内产生负压差，进而给曲柄连杆机构传递反向扭矩，降低发动机的性能。在不同进气压力下，发动机输出的有效功率和能量利用率各不相同，进气压力越大，发动机的有效功率越大，但其能量利用率会相对的减小。