空气动力汽车

1、“空气动力汽车”项目介绍 1随着全世界汽车保有量的急剧增长，作为不可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。节约石油资源和减少有害气体排放量，寻找新的、可替代的、清洁的能源，是所有汽车业界的人特别是科技工作者责无旁贷的重大责任！首先选择了电能。（一）电动汽车的发展现状纯电动汽车，是汽车业界正在重点研发的项目，最有发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）、降低成本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。混合动力汽车，是以电和石油产

2、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成本提高。燃料电池汽车，是将氢和氧通过电化学反应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，是理想的未来型新能源。但燃料电池的高成本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）1.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，国际上正有人在积极地研发以压缩空气为动力

3、的汽车，最突出的代表是法国MDI公司工程师内格雷（Guy Nègre），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2011年将空气动力汽车投放美国市场。继美国、拉丁美洲及欧洲若干国家之后，内格雷与英国有关厂商的谈判也接近尾声，预计空气动力汽车将于三年内出现在英国市场上。在英国街道上还出现了空气动力自行车。2.国外研发的气动发动机、空气动力汽车图片 3法国法国MDI公司一种气

4、动发动机外形图法国MDI公司AIRPod气动汽车 4AirPod 空气动力汽车及压缩空气发动机5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Minicat。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年中一直致力于压缩空气技术的研究。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

5、重的环境问题而言却不过是杯水车薪；氢气发电成本高昂，实用性欠佳；燃料电池同样不便宜，性能尚有待证明；而被寄予厚望的电动车则需依赖于昂贵而不可靠的电池技术。尽管空气动力车的碳排放量与电动车相差无几，成本却只有后者的一个零头，原因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、拉丁美洲及欧洲若干国家之后，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出现在英国市场上。然而，内格雷的雄心并不仅限于此

6、，他的下一个目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。美国西北大学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？从能源利用的角度来说，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，充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，为了增强这款汽车的机动能力，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

7、年漫长的研发后，MDI公司终于获得了成果，在去年6月与印度Tata汽车集团达成了协议，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，为了增强这款汽车的机动能力，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一直以来困扰全球汽车行业的最严峻的两大问题。为此，各家

8、车厂也是“八仙过海，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 2011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提供动力。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控制在 18000 到20000 美元之间，燃料效能达到 100 公里 1 加仑汽油，在低速行驶时废气零排放。 在世界其他国家，空气动力汽车技术正在加速发展。今年 3 月法国 M

9、DI 公司在瑞士日内瓦国际车展上展示了一辆空气动力汽车Airpod。Airpod 是一款是外形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、零污染的洁净汽车。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，它们将在未来代替庞大的服务电动车队。 问卡特说他们公司生产的空气动力

10、汽车只需将插头插到墙上的插座内，汽车的空气压缩机就开始工作，使汽车气罐内的气压达到每平方英寸 4500 磅。达到这一气压大约需要 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赖气罐工作，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始工作，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。文卡特预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，最高时速达到 96 英里。 空气动力汽车技术是法国工程师内格

11、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 年中一直致力于压缩空气技术的研究。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，对日趋严重的环境问题而言却不过是杯水车薪；氢气发电成本高昂，实用性欠佳；燃料电池同样不便宜，性能尚有待证明；而被寄予厚望的电动车则需依赖于昂贵而不可靠的电池技术。尽管空气动力车的碳排放量与电动车相差无几，成本却只有后者的一个零头，原因在于它无需每五年更换一次昂贵的电池，并可于瞬间完成

12、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 Nano 同样成为空气动力技术的受益者。继美国、拉丁美洲及欧洲若干国家之后，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出现在英国市场上。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。美国西北大学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？从能源利用的角度来说，空

13、气动力汽车并没有什么意义。” 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动听（厂家消息说量产版会加消声器，噪音显著降低）。 在国外 MDI 公司计划推出两款车型，分别是“有驾照版”和“没驾照版”。两者差别在极速不同

14、，驾照版可达 70 公里/时，没驾照版也不是很慢，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，在充气站充满一罐气只要 1.1 欧元（约合人民币10 元）。随车也配备了空气压缩机可在普通插座上插电充气，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意。 美观可爱、小巧灵活、环保低价，AirPod 果然很有前景。只是和其他使用高压气瓶的新能源车一样，

15、人们也担心 AirPod 的碰撞安全问题。老实说，当蒸汽机车刚发明的时候，人们也担心那个大锅炉的安全性；当内燃机车的油箱刚出现的时候，人们也担心油箱的安全性要用发展的眼光看事物，这又不是无法改善的难题。要知道AirPod 的真实能耐 华盛顿大学研制的空气动力发动机英国 13英国气动发动机外形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（5）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，就是因为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著名的汽车制造公司 Tata Motors 负责开发。 One

16、CAT 空气动力汽车开发项目的牵头人是法国工程师和设计师盖伊·内格列。OneCAT 汽车共有五个座位，其玻璃纤维打造的车身非常轻便，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，这对周围环境没有一丝污染。在远距离行驶中，为了增强这款汽车的机动能力，它还可以添加其它任何燃料作为辅助燃料，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，研究人员专门为其开发出了特殊的压缩机。另外，这款汽车还配备有机载充电设备，只要您的

17、车库里配备有普通电源插座，就不用怕您的爱车无法充电。 除了轻盈、环保等品质外，这款汽车的售价也相对低廉。专家们称，在 OneCAT 开始批量生产后，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，它将被推广到其它国家。 来自印度的 Tata Motors 的汽车制造商的消息，工程师 Guy Nègre 设计出的空气动力汽车 City Cat，已经准备交付量产了！City Cat 没用其它燃料，仅仅用压缩空气作为启动能源，空气用完时则到加气站加气。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

18、。 （6）枣庄农民发明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天然气的燃烧，将汽油或者天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；而我发明的空气动力汽车，是一种真正意义上的气车，工作原理很简单，就是压缩空气储存在一个气缸内，利用其压力来推动16气动机，带动轴承运转。”侯圣春说。 早在 2008 年，侯圣春已经获得了“气动机动车”的国家专利。说明书介绍称，本实用新型的气动车，利用高压储气罐代替柴油机或汽油机压缩机，能大大降低使用成本、环保节能，将加油站变成加气站即可推进该机的推广应用。 3.空气动力汽车可行性的初步

19、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。它利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能。在气动汽车进行概念设计并走向实际技术研究时，总会问及气动汽车的可行性，续驶里程能达到多少，运行成本是多少，安全性如何，甚至是这种汽车有没有实用价值等问题。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: 电能空气压缩机储气罐减压装置压力控制气动发动机汽车底盘电能通常是指电网电能，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

20、我国，能够产生30MPa压力的压缩机产品已经非常成熟，国内有多个厂家在生产。储气罐推荐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，储气罐多采用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、重量非常轻（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公司采用的碳纤维储罐是由Airbus公司设计，即使是在非常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

21、缩空气的技术是成熟与可靠的。国内有多个厂家生产这种储气罐。减压装置由储气罐的30MPa压力到气动机所需要的1MPa左右的工作压力，必须进行减压，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（焓）减少，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。压力调节装置是一种根据行驶工况的要求调节进入气缸内气体压力的装置，犹如汽车的加速踏板。国内有多个厂家生产，技术成熟。气动发动机气动发动机通常采用往复活塞式发动机。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

22、烧过程。在曲轴转角的前180°为进气、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，但与气动系统密切相关，必须进行相应的设计。（2）往复活塞式气动发动机工作原理下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理想工作循环如下图所示。进气门开启，气缸压力迅速由上一循环的残余压力上升至进气压力(12)；在进气门保持开启阶段

23、，由于有储气罐内高压气体的补充而进行等压充气(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始膨胀(34)，此阶段一般是一个多变过程；之后，排气门打开，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；第二，当环境温度为300K、进行

24、等温膨胀时，气动机具有4.76×107焦耳的能量，合13.3kWh；进行准等温膨胀时，气动机具有3.44×107焦耳的能量，合9.56kWh；按照多变过程膨胀时，具有2.64×107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。国家对电动汽车的财政补助金管理暂行办法中规定：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 50km。 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（比如设计出完全新的

25、气动概念车），可以得到理想的动力性、经济性和续驶里程。压缩空气的储能密度（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 镍镉电池镍锌电池镍氢电池锂铁电池压缩空气汽油能量密度(kJ/kg) 144-216 216-234 216-252 324-468 405 46000 由上表可以看出，压缩空气的能量密度是很高的，如果能够寻找到比往

26、复活塞式效率更高的空气动力发动机，如果能够很好地实现准等温膨胀，将会直接推动空气动力汽车快速进入市场。国外汽车工程界对几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约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

27、气罐的直径为30cm，四个，经计算，每个储气罐长度为106cm 方案可以很多，具体选择应由汽车的实际情况决定；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容易布置。300 升、300 大气压时的压缩空气单位能量容积为300÷14.3=21L/kwh.。参照汽车：日本富士重工STELLA纯电动汽车电池的外形尺寸为2331.1×16.2×30.3cm；逆变器尺寸：33.1×35×13cm。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：30.28÷9=3.4L/kwh。由此看出压缩空气所需体积是动

28、力电池的（21÷3.4）=6.2倍，这是空气动力汽车的不足。这一概念只是让人去考虑如何实现空气动力汽车的总体设计，它并非是左右是否采用压缩空气为动力的因素，因为后者有许多方面是电池驱动无法比拟的。（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300×30090000升；充满储气罐的时间为90000升÷265升/分钟340分钟；为340÷605.7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

29、际用电量为3.3kw×5.7小时19kWh. 设电价为0.6元/kwh，则充满储气罐需电费为：0.6×1911.5元。若一次充满储气罐可行驶50km，则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）。如果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），可使充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

30、。（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表明，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，续驶里程达到100km是可能的，如欲再增加续驶里程，必须加大储气罐的容积。采用压缩空气与燃油（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，并达到相当长的续驶里程。（7）往复活塞式气动机的可用能热效率 25由上图可以看出，往复活塞式

31、气动机的可用能机械功率输出仅为30.0%，有效能利用非常低，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达到功率输出的目的，因此不再需要复杂的冷却系统，机体选用较低强度、轻质的材料和简单的结构，所以结构简单、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，所以维护简单，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

32、是纯净的空气，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，所以利用低温排气来降低驾驶室内温度，可减少汽车空调装置的使用时间或强度，因此，降低了汽车的使用成本。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及40多公斤的电解液，而空气动力汽车则不需要这些稀有金属材料，因此空气动力汽车的制造成本更低。在汽车减速行驶时，可利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利用；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

33、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，充电电流将达到几百安培，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），如果每个动力电池售价为6万元，则由用户承担的使用附加费用将增加612万元，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，因而减少了社会成本，提高了社会经济效益。空气动力汽车的缺点：

34、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气，使用不方便，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达到理想的续驶里程，当前它主要可应用于污染严重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，可以采用纯气动汽车。城市上班

35、族可以使用“压缩空气燃油（燃气）混合动力汽车”，在绝大多数情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减少废气排放量。微型面包车具有较大的安装储气罐的空间，较为适宜采用空气动力汽车。对于固定线路的公交车采用空气动力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；采用混合动力型式（空气动力加原有内燃机），可在整个往返路程中主要使用压缩空气作为动力，只有在应急情况下才使用内燃机作为辅助驱动。这将大大减少石油产品的消耗和有害气体的排放，并降低运营成本，非常具有现实意义。公交车经常起步和加速

36、，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，非常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：公交车进站前必须减速行驶，据统计，城市公交车的制动能量消耗达到总能量消耗的47%，29相当可观。气动车上的压缩机可以吸收大部分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。在公交车上采用“空气动力燃油”混合动力驱动，可行性强，容易实现，是应当首先要考虑的方案，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单、尺寸紧凑、容易布置、成本低、油/气转换方便、效能高、污染少的“

37、空气动力燃油”混合动力发动机，必将促成空气动力汽车的快速发展！（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，按照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；气动发动机和内燃机可以集成于一个总成，称为“回转式气动内燃机”。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成功，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；经过国家知识产权局的检索、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内燃机总成的结构及工作原理。 30“回转式气动内燃机”集成动力总成的基本单元A进气（膨胀）空间；B压缩（排