传统能源(如化石燃料)的大量消耗和环境污染是当今全球最为关注的社会问题。就汽车工业而言,开发节能减排技术、代用燃料以及新能源动力逐渐成为主要发展方向。此外,在城市工况中车辆频繁制动、启停,通过不可逆过程消耗了大量动能。面对上述问题,本文针对基于压缩空气储能的制动能量回收系统的能量回收性能进行了理论分析,并提出双级储能技术方案。后通过计算与试验结合的手段对双级储能特有的变缸内进气压力条件下压缩空气制动循环过程进行了研究。全文主要工作及结论如下:1.压缩制动循环的热力学研究。基于变质量热力学理论建立了压缩制动循环数学模型,并选取了平均指示压力、每循环回收气体质量、能量转化率和可用能转化率四个指标来评价压缩制动循环的制动效果和能量回收能力。分析结果表明:对于单级储能而言,储气罐压力的增加会大幅降低压缩循环的能量回收效果。双级储能压缩制动循环可以通过提供可变压力的缸内进气大幅提升循环的辅助制动和能量回收两方面的性能;2.完成了可变缸内进气压力的压缩空气制动模拟试验台搭建。试验台可实现变缸内进气压力条件下的压缩制动循环模拟试验,试验过程中首先针对不同工况以能量转化率COP最大化为首要优化目标完成充气门开启时刻的优化。优化结果表明:最优充气门开启时刻随发动机转速的增加、缸内进气压力的增加以及储气罐压力的降低而提前。3.通过试验研究缸内进气压力、储气罐压力以及发动机转速对压缩制动性能的影响。对试验数据的分析可知:在试验考察的发动机转速范围内,每循环回收气体质量随发动机转速的增加而增加;在发动机转速一定的情况下,每循环回收气体质量受缸内进气压力和储气罐压力的影响规律呈线性;储气罐压力与缸内进气压力比值是影响COP的重要因素,且COP随该比值的增加而降低;结合COP随储气罐压力与缸内进气压力比的变化规律,通过数学公式推导得出:当储气罐压力高于15bar,缸内进气压力高于7bar时,可视储气罐压力和缸内进气压力之比是影响可用能转化率ξ的重要因素。