空气动力汽车.docx

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1、“空气动力汽车”工程介绍1随着全世界汽车保有量的急剧增长，作为不行再生的石油资源正 面临短缺和枯竭；汽车燃烧石油产品所产生的有害气体对环境所造成 的污染，给人类生存环境带来巨大的不良影响。节省石油资源和削减 有害气体排放量，查找新的、可替代的、清洁的能源，是全部汽车业 界的人特殊是科技工作者责无旁贷的重大责任！一一首先选择了电 能。（一）电动汽车的进呈现状纯电动汽车，是汽车业界正在重点研发的工程，最有进展前景的 是锂离子电池。当前，进一步提高锂电池的储能密度以便提高汽车的 续驶里程、增加充放电循环次数（寿命）、降低本钱以及建设众多的 社会充电站，是纯电动汽车大规模进入市场的重要前提。混合动力汽

2、车，是以电和石油产品两者为动力源的汽车，这种汽 车的优点是：提高了传统汽车的燃料经济性，降低了有害气体的排放 量，并且具有足够的动力性和续驶里程；其缺点是：电、油两套装置 引起结构笨重和生产本钱提高。燃料电池汽车，是将氢和氧通过电化学反响生成水并释放出电能2驱动汽车。专家认为，这种形式的新能源汽车，具有良好的动力性、 燃料经济型、足够的续驶里程，并实现无污染，是抱负的将来型新能 源。但燃料电池的高本钱和短寿命以及大量高纯度氢气制备的产业化 等，是摆在燃料电池汽车面前的重大课题。（二）以压缩空气为动力的汽车（简称空气动力汽车）.国外研发状况在大多数汽车厂力争尽早把电动汽车投放市场时，国际上正有人

3、 在乐观地研发以压缩空气为动力的汽车，最突出的代表是法国MDI 公司工程师内格雷（GuyNegre）,他的公司试制出多台、多种型号的 样车，并在法国、南非和墨西哥等国有商品车上市。印度Tata汽车 公司花3000万美元购买了生产权，也已经试制出样车，并声称将于 近年把产品投放市场。美国ZPM（Zero Pollution Motors）零排放汽车公 司宣称，力争在2022年将空气动力汽车投放美国市场。继美国、拉 丁美洲及欧洲假设干我国之后，内格雷与英国有关厂商的谈判也接近尾 声，估计空气动力汽车将于三年内消失在英国市场上。在英国街道上 还消失了空气动力自行车。1 .国外研发的气动发动机、空气动

4、力汽车图片法国法国MDI公司一种气动发动机形状图 法国MDI公司AIRPod气动汽车2 AirPod空气动力汽车及压缩空气发动机3 和冲击负载减小，对润滑油没有高温性能的要求，所以维护简洁，费 用低，使用寿命将有效延长。26空气动力发动机空气动力汽车工作的介质都来自大气，排放的尾气是纯洁的空 气，对环境没有任何污染。气动汽车具有高的“燃料”经济性（见上述分析）由于气动发动机的排气温度很低，所以采用低温排气来降低驾 驶室内温度，可削减汽车空调装置的使用时间或强度，因此，降低了 汽车的使用本钱。空气动力汽车与电动车相比的优点：纯电动汽车的动力电池，需要50多公斤的磷酸铁锂、40多公 斤的阴极材料以

5、及40多公斤的电解液，而空气动力汽车那么不需要这 些稀有金属材料，因此空气动力汽车的制造本钱更低。在汽车减速行驶时，可采用压缩机将汽车行驶的惯性能量以压 27缩空气的方式储存到储气罐中，在汽车驱动行驶时再行采用；电动汽 车也可以进行能量回收，但在几秒钟的短时间内进行大电流充电，充 电效率是很低的，而且对电池的寿命也会造成不利的影响。如欲让电动汽车在充电站在几分钟内快速充电时，充电电流将 到达几百安培，大电流对动力电池产生极坏的影响，降低电池的使用 寿命。与电动车相比，百公里耗电费是差不多的。但是，由于纯电动 汽车“一生”中需要更换12次电池（按汽车15年寿命计），假如 每个动力电池售价为6万元

6、，那么由用户担当的使用附加费用将增加6 12万元，接近一辆轿车的原始购买价。而压缩空气动力汽车的“一 生”中不需要更换总成，所以，空气动力汽车具有更高的使用经济性。 具有更高的社会效益：不像电动车那样需要很多的电池生产及 社会维护人员，不需要处理电池废弃物，因而削减了社会本钱，提高 了社会经济效益。空气动力汽车的缺点：空气动力汽车的突出缺点是：由于压缩空气的“单位体积能量密 度”较低，比汽油等燃料小很多，要存储保证汽车长途行驶时的能量 需要占用较大的空间。像纯电动车一样，空气动力汽车尚达不到足够 的续驶里程，不能满足长途行驶的需要。法国空气动力汽车储气罐中的30MPa压缩空气是由车外压缩机 充

7、气，使用不便利，直接阻碍着空气动力汽车进入市场。5 .空气动力汽车的适用性：28由于空气动力汽车尚不能到达抱负的续驶里程，当前它主要可应 用于污染严峻的城市内部短途交通运输，如公交车、城市上班私家车、 市内小商品运输车、观光旅游车船以及工厂运输车等，这也是一个巨 大的市场，具有很好的应用前景。超小型汽车，可以采纳纯气动汽车。城市上班族可以使用“压缩空气一一燃油（燃气）混合动力汽车”， 在绝大多数状况下以压缩空气为动力，只是在压缩空气“断档”时， 临时短时间地使用燃油（燃气），这样当然也会大大提高燃料经济性 并削减废气排放量。微型面包车具有较大的安装储气罐的空间，较为相宜采纳空气动 力汽车。对于

8、固定线路的公交车采纳空气动力一一内燃机混合动力驱 动是最为合适的。由于它具有很大的储气罐安装空间，所以更有使用 气动能源的条件；采纳混合动力型式（空气动力加原有内燃机），可 在整个来回路程中主要使用压缩空气作为动力，只有在应急状况下才 使用内燃机作为帮助驱动。这将大大削减石油产品的消耗和有害气体 的排放，并降低运营本钱，特别具有现实意义。公交车常常起步和加速，在这种行驶工况时，内燃机不仅耗油量 加大，而且有害气体的排放量也很大（燃烧不完全），而气动发动机 具有低速大扭矩的特点，特别适于起步和加速行驶。空气动力系统具有很高的能量回收效率：公交车进站前必需减速 行驶，据统计，城市公交车的制动能量消

9、耗到达总能量消耗的47%, 29相当可观。气动车上的压缩机可以汲取大局部汽车惯性行驶的能量， 供重新起步、加速时使用，将大大提高汽车的燃料经济性。在公交车上采纳“空气动力一一燃油”混合动力驱动，可行性强， 简洁实现，是应首先要考虑的方案，在全国，这是一个相当大的市 场。一种仅仅在必要的时间应急使用燃油又结构简洁、尺寸紧凑、容 易布置、本钱低、油/气转换便利、效能高、污染少的“空气动力一 一燃油”混合动力发动机，必将促成空气动力汽车的快速进展！ （三）已经取得的进展1、几年前，我们设计出一种全新的回转式机构，依据这种机构 的基本原理，研制出空气压缩机、气动发动机以及内燃发动机；气动 发动机和内燃

10、机可以集成于一个总成，称为“回转式气动一一内燃 机”。经过几年的结构设计、试制及试验，单级回转式空气压缩机已经 研制胜利，比往复活塞式压缩机具有更高的效率和更低的能源消耗； 我们完成了将回转式气动发动机安装在自行车上的初步试验； 经过我国学问产权局的检索、查新，确认它们的结构特征在各自 的专业领域里是创新的。以上各项工作，为纯气动汽车及混合动力汽车的研发奠定了基 础。2、下面介绍回转式气动一一内燃机总成的结构及工作原理。30“回转式气动一一内燃机”集成动力总成的基本单元A进气（膨胀）空间；B压缩（排气）空间；C排气口 1缸体；2周向、端面密封条；3径向密封环；4旋转 活塞；5轴承；6偏心轮；7

11、驱动轴；8摆板；9进气阀；10火花塞该机的一个基本单元，由缸体、密封条、密封环、旋转活塞、轴 承、偏心轮、摆板、火花塞、进气阀、驱动轴以及两端的端盖等组成 的，视需要，一个总成可由几个基本单元组成。摆板和旋转活塞把缸 体分成两个空间，一个是进气膨胀腔，一个是排气腔，在排气腔的缸 体上装有排气口。作为气动机时的工作过程：储气罐中的压缩空气，经过减压和节流，在电器组件的掌握下， 经过转阀进入气缸后产生膨胀力，推动旋转活塞进行回转运动，从而 带动驱动轴转动，实现功率输出。作为转子机时的工作过程：31储气罐中的压缩空气，经过减压和节流，在电器组件的掌握下（数 量掌握），与自然气（或汽油）混合后，经过转

12、阀进入气缸，点火后 产生膨胀力，推动旋转活塞进行回转运动，从而带动驱动轴转动，实 现功率输出。3、本气动机的特殊优点：（1）与往复活塞机气动机不同，本回转式气动一一内燃机具有更大 的膨胀比（到达6）,有更高的能量转换效率。（2）本回转式气动一一内燃机，结构简洁，主要零部件为圆柱形， 简洁加工，易实现整机系列化，重量轻，本钱低。（3）与往复活塞式气动机相比，本回转式气动一一内燃机没有曲柄 连杆机构，因此不会发生气构运转过程中的三角函数转换关系（8和 6角度的不断变化），具有高的机械效率（见下列图）。往复活塞式气动机力分析本机的能量构成比例如下：32由上图看出，本回转式气动机的机械功率输出达可到5

13、5%,比往复活 塞式气动机高25个百分点，仅这一特点，就可能会推动气动汽车早 日研发胜利并进入市场。（4）本回转式气动内燃机具有特别好的“功率（扭矩）转 速特性”，即具有低速大扭矩的特性。（四）要着手的工作（1）我们已经完成新型旋转活塞式气动发动机的设计，并试制出样 机，下一步要对现有气动发动机进行台架性能试验，查明各项性能指 标，必要时要进行修改设计；台架试验结果认可后，装到三轮车上进 行整车性能试验。工作总结。（2）在微型面包车上安装气动发动机，并进行“空气动力一一传统 内燃机”混合动力汽车试验。工作总结。（3）在大客车上保存原有的内燃机，同时安装气动发动机，实行“并 联驱动”模式，并进行

14、“空气动力一一传统内燃机”混合动力汽车试 验。工作总结。33（4）针对轿车进行“旋转活塞式压缩空气一一燃气混合动力发动机” 总成的设计、试制与试验；并进行整车试验。工作总结。（五）气动机研发胜利以后将为合作者在新能源汽车产业领域里供应 很大的进展空间（1）建立空气动力发动机专业生产企业，为汽车生产企业供应空气 动力发动机。（2）改装各类专用空气动力车，如：市内小商品运输车、工厂内部 运输车以及观光旅游车船等。（3）改装各类空气动力汽车，如：城市上班族用的小型空气动力汽 车，压缩空气燃油混合动力公交车、面包车等。（3）为非汽车行业企业生产各种型号的空气动力发动机。（4）假如合作者是科技开发单位，

15、在工程研发胜利之后，定会取得 轰动的效应，成果转让效益是巨大的。法国MDI公司的工人们正在组装AirPod空气动力汽车 MDI公司气动机的铝合金缸体6法国MDI公司空气动力汽车Citycat和Minicato空气动力汽车技术是法国工程师内格雷研发的。作为雷诺(Renault)的前赛车引擎设计师和法国MDI公司的老板，内格雷在过 去13年中始终致力于压缩空气技术的讨论。他坚信该技术不仅能为 全球汽车产业带来突破，还可从根本上改善城市生活质量，延缓气候 变暖的进程。内格雷认为，当前的环保汽车技术其实都有着各式各样 的缺陷：混合动力车的污染程度虽有所减轻，对日趋严峻的环境问题 而言却不过是杯水车薪；

16、氢气发电本钱昂扬，有用性欠佳；燃料电池 同样不廉价，性能尚有待证明；而被寄予厚望的电动车那么需依靠于昂 贵而不行靠的电池技术。尽管空气动力车的碳排放量与电动车相差无 几，本钱却只有后者的一个零头，缘由在于它无需每五年更换一次昂 贵的电池，并可于瞬间完成充气。内格雷不仅将这项技术转让给了美国ZPM公司，还与印度汽车 巨头塔塔(Tata)签署的一笔价值3000万英镑的合同，它使全球最便 宜的汽车Nan。同样成为空气动力技术的受益者。继美国、拉丁美洲 及欧洲假设干我国之后，内格雷与英国有关厂商的谈判也接近尾声，预 计空气动力车将于三年内消失在英国市场上。然而，内格雷的雄心并 不仅限于此，他的下一个目

17、标是开发适用于飞机的混合版空气动力 机。7不过有工程学专家对这项技术表示怀疑，说空气压缩本身就是高 能耗。美国西北高校化学和生物工程学专家哈罗德说“空气压缩机是 转化电能效率最低的机器之一。为什么不像电动汽车一样直接使用电 能？从能源采用的角度来说，空气动力汽车并没有什么意义( CityCAT拥有一个可储存52加仑压缩空气的空气罐，最高时速可 到68mph,布满气体后可连续驾驶125英里。所用的能源也就是我 们最常见不过的空气，可谓实现了真正的零耗能零污染。在远距离行 驶中，为了增加这款汽车的机动力量，它还可以添加其它燃料作为辅 助燃料，每行驶100公里其燃料消耗不超过3升。在经过了 15年漫

18、长的研发后，MDI公司最终获得了成果，在去 年6月与印度Tata汽车集团达成了合同，塔塔汽车公司花3000万 美元获得了在印度生产和销售MDI空气动力汽车及其技术的专营权。 塔塔汽车公司将要出售的空气动力汽车名字为OneCAT。8印度Tata Motors公司制造的以空气为动力的新型环保汽车OneCAT 汽车重量只有350公斤，在城市交通中，OneCAT汽车的行驶只 以空气为动力。在远距离行驶中，为了增加这款汽车的机动力量，它 还可以添加其它燃料，每行驶100公里其燃料消耗不超过3升。 美国据美国媒体报道，能源问题与环保问题是始终以来困扰全球汽 车行业的最严峻的两大问题。为此，各家车厂也是“八

19、仙过海，各显 神通”，各种概念层出不穷。在大多数车厂力争尽早把电动车投入市 9场时，美国一家汽车公司却正在生产空气动力汽车，这种车只需要靠 压缩空气就能获得能量来源。美国ZPM(Zero Pollution Motors,零排放汽车)公司力争在2022 年初将空气动力汽车投放美国市场，这种汽车通过压缩空气和一个小 型的常规引擎来供应动力。ZPM公司首席执行官施瓦-文卡特说，公 司的最终目标是把空气动力汽车的价格掌握在18000到20000美元之 间，燃料效能到达100公里1加仑汽油，在低速行驶时废气零排放。在世界其他我国，空气动力汽车技术正在加速进展。今年3月法 国MDI公司在瑞士日内瓦国际车

20、展上展现了一辆空气动力汽车 Airpodo Airpod是一款是形状酷似甲壳虫的三轮汽车，AirPod前后 各有一个向上开启的玻璃门，2排座位背靠背，前排有1个座位，后 排有2个座位。Airpod是一款只能在城市行驶的车辆，是世界上最 小的3座车辆，但也可乘坐3名成人和1名儿童。这种车用压缩空气 驱动，完全是零排放、零污染的干净汽车。在本月，新版空气动力车 正在阿姆斯特丹的史基浦机场(Schipol airport)接受法国航空-荷 兰皇家航空公司(Air France KLM)的测试，它们将在将来代替浩大的 服务电动车队。问卡特说他们公司生产的空气动力汽车只需将插头插到墙上的 插座内，汽车的

21、空气压缩机就开头工作，使汽车气罐内的气压到达每 平方英寸4500磅。到达这一气压大约需要4小时，然后气罐内的空 气就会缓慢释放，牵动汽车的活塞运动。在车速低于35英里/小时时， 这种空气动力汽车完全依靠气罐工作，只排放出冷空气。车速增高时， 10一个小型常规燃料的引擎就会开头工作，加热气罐内的空气加速其释 放，从而获得更高的速度。这个引擎也会给气罐加气，从而延长汽车 的行驶里程和加大其速度。文卡特估计自己公司生产的空气动力汽车 完全依靠压缩空气能够行驶20英里，当引擎发动后将能够再行驶数 百英里，最高时速到达96英里。空气动力汽车技术是法国工程师内格雷研发的。作为雷诺 (Renault)的前赛

22、车引擎设计师和法国MDI公司的老板，内格雷在过 去13年中始终致力于压缩空气技术的讨论。他坚信该技术不仅能为 全球汽车产业带来突破，还可从根本上改善城市生活质量，延缓气候 变暖的进程。内格雷认为，当前的环保汽车技术其实都有着各式各样 的缺陷：混合动力车的污染程度虽有所减轻，对日趋严峻的环境问题 而言却不过是杯水车薪；氢气发电本钱昂扬，有用性欠佳；燃料电池 同样不廉价，性能尚有待证明；而被寄予厚望的电动车那么需依靠于昂 贵而不行靠的电池技术。尽管空气动力车的碳排放量与电动车相差无 几，本钱却只有后者的一个零头，缘由在于它无需每五年更换一次昂 贵的电池，并可于瞬间完成充气。内格雷不仅将这项技术转让

23、给了美国ZPM公司，还与印度汽车巨 头塔塔(Tata)签署的一笔价值3000万英镑的合同，它使全球最廉价 的汽车Nano同样成为空气动力技术的受益者。继美国、拉丁美洲及 欧洲假设干我国之后，内格雷与英国有关厂商的谈判也接近尾声，估计 空气动力车将于三年内消失在英国市场上。然而，内格雷的雄心并不 仅限于此，他的下一个目标是开发适用于飞机的混合版空气动力机。 11不过有工程学专家对这项技术表示怀疑，说空气压缩本身就 是高能耗。美国西北高校化学和生物工程学专家哈罗德说“空气压缩 机是转化电能效率最低的机器之一。为什么不像电动汽车一样直接使 用电能？从能源采用的角度来说，空气动力汽车并没有什么意义J

24、其次AirPod确实是一款零污染的空气动力车。虽然尺寸很小， Airpod的体重也有220公斤，除了前不久肆虐的台风“狮子座”、 “凡亚比”之外，一般的空气也推不动它，所以AirPod不是靠向后 喷气来前进。其实它的工作原理和传统汽车相近，装有一部类似内燃 机的发动机，依靠压缩空气在气缸内膨胀来推动活塞做功。空气膨胀 的速度远不如油气混合气燃烧来的快，因此发动机功率要比内燃机小 的多，只有区区8马力，而且排气声不是那么悦耳（厂家消息说量产 版会加消声器，噪音显著降低）。在国外MDI公司方案推出两款车型，分别是“有驾照版”和“没驾 照版”。两者差异在极速不同，驾照版可达70公里/时，没驾照版也

25、不是很慢，可以开到45公里/时。鉴于国内交通环境比较恶劣，无照 行车那可不行。依靠车上容量175升、压强350bar的气瓶（轿车轮胎的气压在2bar 左右，公交车气瓶为200bar）能让车子跑220公里不断气。充气成 本更是低得吓人，在充气站布满一罐气只要1.1欧元（约合人民币 10元）。随车也配备了空气压缩机可在一般插座上插电充气，充气 12时间大约需要3-4小时，城市生活定位的Airpod折合三到四天充一 次气的频率基本让人满足。美观可爱、小巧敏捷、环保低价，AirPod果真很有前景。只是和 其他使用高压气瓶的新能源车一样，人们也担忧AirPod的碰撞平安 问题。狡猾说，当蒸汽机车刚创造的

26、时候，人们也担忧那个大锅炉的 平安性；当内燃机车的油箱刚消失的时候，人们也担忧油箱的平安性 要用进展的眼光看事物，这又不是无法改善的难题。要知道 AirPod的真实能耐华盛顿高校研制的空气动力发动机英国13英国气动发动机形状图英国气动自行车掠影韩国韩国ENERG.NE公司研制的空气动力汽车印度14印度有望在一年内开发出一种特殊燃料汽车OneCAT。OneCAT汽 车之所以特殊，就是由于它是真正意义上的以空气为动力的汽车。据 报道，这种以空气为燃料的汽车将由印度闻名的汽车制造公司Tata Motors负责开发。OneCAT空气动力汽车开发工程的牵头人是法国工程师和设计师 盖伊内格列。OneCAT

27、汽车共有五个座位，其玻璃纤维打造的车身 特别轻巧，总重量只有350公斤。该汽车的动力系统中安装的是压 缩空气燃料瓶，汽车行驶就是依靠这些压缩空气为动力的。据这款汽 车的开发者称，在城市交通中，OneCAT汽车的行驶纯粹以空气为燃 料，这对四周环境没有一丝污染。在远距离行驶中，为了增加这款汽 车的机动力量，它还可以添加其它任何燃料作为帮助燃料，而且每行 驶100公里其燃料消耗不超过3升。为了保证这款汽车能够靠空气行驶，讨论人员特地为其开发出了 特殊的压缩机。止匕外，这款汽车还配备有机载充电设施，只要您的车 库里配备有一般电源插座，就不用怕您的爱车无法充电。除了轻快、环保等品质外，这款汽车的售价也

28、相对低廉。专家们 称，在OneCAT开头批量生产后，每辆售价只有5000美元。最初这款 车将只在印度本国销售，在不远的将来，它将被推广到其它我国。来自印度的Tata Motors的汽车制造商的消息，工程师Guy Negre设计出的空气动力汽车City Cat,已经预备交付量产了！ City Cat没用其它燃料，仅仅用压缩空气作为启动能源，空气用完时那么到加气站加气。City Cat动力上也没想象中差，可达68 MPH每 15小时68英里的速度，加满一次可跑125英里。(6)枣庄农夫创造空气动力汽车庄市市中区侯圣春的小院里有一辆这辆只喝“空气”的汽车。“目前的汽车都是通过汽油或者自然 气的燃烧，

29、将汽油或者自然 气的能量转化为动力来驱动汽车，就是通过在发动机内部燃烧来获得 动能；而我创造的空气动力汽车，是一种真正意义上的气车，工 作原理很简洁，就是压缩空气储存在一个气缸内，采用其压力来推动 16气动机，带动轴承运转。”侯圣春说。早在2022年，侯圣春已经获得了 “气动机动车”的我国专利。说明书介绍称，本有用新型的气动车，采用高压储气罐代替柴油机或 汽油机压缩机，能大大降低使用本钱、环保节能，将加油站变成加气 站即可推动该机的推广应用。3 .空气动力汽车可行性的初步论证空气动力汽车装用气动发动机，并具有完整的空气动力系统。它 采用高压压缩空气为动力源，通过气动机将存储的压力能转化为机械

30、能。在气动汽车进行概念设计并走向实际技术讨论时，总会问及气动 汽车的可行性，续驶里程能到达多少，运行本钱是多少，平安性如何， 甚至是这种汽车有没有有用价值等问题。现就所知，作出如下介绍。 空气动力汽车动力系统的基本构成及工作原理：17(1)空气动力系统方框图：电能一空气压缩机一储气罐一减压装置一压力掌握一气动发动机一 汽车底盘电能一一通常是指电网电能，是气动系统之外的“一次能源”； 由太阳能、风能和核能产生的电能是低碳的。空气压缩机一一结构型式有往复活塞式和回转式；又有车载和加 气站两种供气方式。在我们我国，能够产生30Mpa压力的压缩机产品已 经特别成熟，国内有多个厂家在生产。储气罐一一推举

31、储气罐的最大压力为30MPa,对空气动力汽车的 担忧主要是储气罐内的高压。目前，储气罐多采纳无缝铝内胆外用高 强度连续长碳纤维全缠绕技术制造，具有强度高、重量特别轻（有资 料介绍一个最高压力为500bar、容积为50升的储气罐重量仅为 20kg）、抗腐蚀、电绝缘等优点，并具有爆破撕裂的特性，不会飞溅 碎片伤人。某公司公布的产品数据为工作压力30MPa,水压检测 45Mpa,最小爆破压力90MPa。法国MDI公司采纳的碳纤维储罐是 由Airbus公司设计，即使是在特别极端的条件下如枪击、火烧都不 会发生爆炸。由此可见，存储压缩空气的技术是成熟与牢靠的。国内 有多个厂家生产这种储气罐。减压装置一一

32、由储气罐的30MPa压力到气动机所需要的IMPa 左右的工作压力，必需进行减压，有节流减压和容积式减压等方式， 18技术已经成熟。热交换器一一从储气罐释放出来的压缩空气发生膨胀，随之温度 降低，内能（焰）削减，安装热交换器的目的是从环境或者其它热源 获得热量，从而增加气体的内能。国内有多个厂家生产热交换器，技 术成熟。压力调整装置一一是一种依据行驶工况的要求调整进入气缸内 气体压力的装置，如同汽车的加速踏板。国内有多个厂家生产，技术 成熟。气动发动机一一气动发动机通常采纳往复活塞式发动机。进入气 缸中的压缩空气，在进气门关闭后发生膨胀，推动活塞运动，没有燃 烧过程。在曲轴转角的前180。为进气

33、、膨胀、做功行程，在曲轴转 角的后180。为排气行程，膨胀比为1.51.8,空气动力发动机是二 冲程的；不知国内是否有厂家在生产。据介绍，透平机具有极低的“燃料”经济性（耗气量很大），气 动汽车上的储气罐无法与之匹配。负载一一指汽车的总质量和传动系统参数，不属于气动系统，但 与气动系统亲密相关，必需进行相应的设计。（2）往复活塞式气动发动机工作原理 下列图示出往复活塞式气动发动机工作原理图。19往复活塞式气动发动机工作原理示意图空气动力发动机抱负工作循环如下列图所示。进气门开启，气缸压 力快速由上一循环的剩余压力提升至进气压力（12）；在进气门保 持开启阶段，由于有储气罐内高压气体的补充而进行

34、等压充气（23）；当活塞下行到某合适位置3时，进气门关闭，于是气缸中的高压 气体开头膨胀（34）,此阶段一般是一个多变过程；之后，排气门 翻开，缸内气体排出气缸（41 ）气动发动机的工作循环（3）关于储气罐的储能目前气动汽车业界公认的基本参数为三个“300”：储气罐容积：300升储气罐最高储气压力：300bar （30MPa）环境温度：300K （23）20此三个参数确定了气动机能量的大小，并用这个能量与电动车进 行比较。气动汽车业界认为300升容积和300bar最高储气压力对于大多数汽 车是可行的：第一，这个体积在汽车上是可以布置的；其次，当环境温度为300K、进行等温膨胀时，气动机具有4.

35、76X107焦耳的能量，合13.3kWh；进行准等温膨胀时，气动机具W 3.44X107焦耳的能量，合9.56kWh；依据多变过程膨胀时，具有 2.64X107焦耳的能量，合7.33 kWh。日本富士重工STELLA纯电动汽车电池的能量为9kwh,续驶里程 90km o我国对电动汽车的财政补助金管理暂行方法中规定：纯电动乘用车动力电池组能量不低于15千瓦时，插电式混合动力乘用车动力电池组能量 不低于10千瓦时，纯电动模式下续驶里程不低于50kmo对于微型面包车和大客车来说，增大储气罐的容积是可能的。降低汽车的总质量（比方设计出完全新的气动概念车），可以得到抱负的动力性、经济性和续驶里程。压缩空

36、气的储能密度（kJ/kg）是密闭容器内单位质量（kg）压缩空气所具有的做功潜力（kJ）,压缩空气的储能密度与其存储压力21有关。压缩空气参数为：储气筒容积300升，最高储气压力30MPa, 环境温度300K,进行等温膨胀时，储能密度为405kJ/kg。压缩空气 同常见蓄电池的储能密度的比较见下表。不同能量型式的储能密度能源类型银镉电池银锌电池锲氢电池锂铁电池压缩空气汽油能量密度（kJ/kg）144-216216-234 216-252 324-468 405 46000由上表可以看出，压缩空气的能量密度是很高的，假如能够查找到比往复活塞式效率更高的空气动力发动机，假如能够很好地实现准等温 膨胀

37、，将会直接推动空气动力汽车快速进入市场。国外汽车工程界对儿种不同汽车动力能源进行了总循环效率的比较（见下表），所谓总循环效率”是指某种能源的生产和使用所发生的 效率总合。不同汽车动力能源的总循环效率比较22高的总循环效率，意味着车辆行驶所消耗的自然资源最少，即对外界 环境的影响最小。因此，开发气体动力能源有利于节省社会资源和自 然资源。（4）气动机及储气罐的空间尺寸新型气动机（内燃机）比现有发动机小得多（见样机）。储气罐容积为300升时的尺寸举例：方案：选择储气罐的直径为35cm,三个，经计算，每个储气罐长度为104cm方案：选择储气罐的直径为30cm,四个，经计算，每个储气罐长度为106cm

38、方案可以很多，详细选择应由汽车的实际状况打算；储气罐可以布置在发动机舱、座位下和后备箱中；微型面包车和客车较为简洁布置。300升、300大气压时的压缩空气单位能量容积为300 14.3=2 IL/kwh.o参照汽车：日本富士重工STELLA纯电动汽车电池的形状尺寸为2331.1 X 16.2X 30.3cm；逆变器尺寸:33.1义35 X 13cm。电动汽车的单位能量容积为：动力电池与逆变器体积的总和除以该电池的能量：30.284-9=3.4L/kwho由此看出压缩空气所需体积是动力电池的（21+3.4） =6.2倍，这是 空气动力汽车的缺乏。这一概念只是让人去考虑如何实现空气动力汽 车的总体

39、设计，它并非是左右是否采纳压缩空气为动力的因素，由于 后者有很多方面是电池驱动无法比较的。（5）关于气动汽车的经济性气动汽车行驶百公里时的电费：以一现有往复活塞式压缩机产品为例一一压缩机排气量为265升/分钟，我们设定的储气罐容积为300升，乘以 300bar,总进气量应为300X300=90000升；布满储气罐的时间为90000升 265升/分钟= 340分钟；为3404-60=5.7小时。驱动电机功率为6.6kw,满功率为6.6kw,平均使用功率为3.3kw, 实际用电量为 3.3kwX5.7 小时= 19kWh.设电价为0.6元/kwh,那么布满储气罐需电费为：0.6X19=11.5元。

40、 假设一次布满储气罐可行驶50km,那么汽车的百公里费用为23元。以某一乘用车为例，其百公里油耗为8升，每升油价为6.5元， 百公里行驶费用为52元。24气动汽车行驶百公里费用是汽油车的44% （23 + 52=0.44）。假如社会上建设众多的高压空气站，拥有大排气量压缩机和大容 量高压储气罐（或储气槽），可使布满汽车储气罐的时间降低至35分钟。集 中供气将会产生降低使用费用的效果，并且使气动汽车进入实际使用 比电动汽车更加无障碍。高压空气站的建设费用比充电站少的多。（6）关于空气动力汽车的续驶里程总质量不同的汽车，在具有三个“300”参数时，其能量可以得 到不同的续驶里程。实际上，不同总质量

41、的汽车可以装用不同容积的储气罐。由储气量、单位耗气量、传动系统参数和汽车动力因数初步计算 说明，一个总质量为1000kg的汽车，装用上述参数储气罐时，可行驶50km； 当汽车的总质量降低到500kg时，续驶里程到达100km是可能的， 如欲再增加续驶里程，必需加大储气罐的容积。采纳压缩空气与燃油（燃气）混合动力的驱动方式，可以使汽车 具有足够好的动力性、燃料经济性，低的有害气体排放量，并到达相 当长的续驶里程。（7）往复活塞式气动机的可用能一一热效率25由上图可以看出，往复活塞式气动机的可用能一一机械功率输出 仅为30.0%,有效能采用特别低，这一点阻碍着气动汽车早日进入市场。4.空气动力汽车的优、缺点空气动力发动机与内燃机相比的优点：气动发动机与传统内燃机相比，由于在气缸里没有高温高压的 气体燃烧过程，只通过单纯的高压气体膨胀做功来到达功率输出的目 的，因此不再需要简单的冷却系统，机体选用较低强度、轻质的材料 和简洁的结构，所以结构简洁、尺寸小、重量轻、造价低。在日常工 作时，发动机机体和各活动部件也不再受到高温冲击和腐蚀，热应力