空气动力气车

本发明属新能源利用的技术领域，涉及空气动力气车的制造技术和使用方 法。实现此发明技术的应用和产业化后，今后，在世界上路上行驶的气车就不 用油箱加油(如汽油、柴油、天燃气、液化石油气、化工产品，植物产品：如 乙醇等燃料能源等)，不再用汽车发动机驱动汽车，气车不吃油，不排废气、不 污染环境，可节能省碳；只要有空气气车就能在路上行驶，真正实现以空气为 动力驱动气车；气车用少量蓄电能为原动力，通过小力换大力的发明的创新先 进技术，对空气压缩装置的运作，使其产生高压空气，用高压空气带动气动马 达运转并通过动力链接、变速带动气车行驶。气车在使用时，既安全、节能， 又环保，还降低了气车的制造成本和使用费用、并能满足气车快速行驶的需要。

汽车从上个世纪末诞生以来，已经走过了不断发展的一百多年。从卡尔.本 茨造出的第一辆三轮汽车，以每小时18公里的速度，跑到现在，目前已诞生了 从速度为零加速到100公里/小时，只需要三秒多钟的超级跑车。这一百多年， 汽车发展的速度是惊人的！同时，汽车工业也造就了多位巨人，他们一手创建 了通用、福特、丰田、雷诺等这样一些在各国经济中举足轻重的著名公司。让 我们一起来回望这段背景技术历史，品味其中的辛酸与喜悦，体会汽车工业科 学技术给我们带来的种种发展、欢乐、喜悦与方便......

汽车并不是哪一个人坐在那里发明的。发明之初的汽车也不是现在这个模 样，如果你能在世界汽车博览会上见到当时发明的汽车，你也可能认为这不是 汽车呢。汽车的发展也有一个漫长的历程，总的说来，汽车发展史可能分为“蒸 汽机发明前的汽车(即人蓄动力驱动的车)，蒸汽汽车的问世期间的车，现代采 用大量流水生产汽车等三个阶段。

人类最初的工作、劳动等完全是由本身来完成，根本没有什么“汽车”和 “发动机”，如果说有的话，在未使用牛和马之前，使用的是人体这台“发动机”。 奴隶就是一种“动物发动机”。随着人类的进步与发展，人们对自然界的认识越 来越深，利用自然、改造自然的能力日益增强，人们不仅使用人力、畜力、而 且知道使用水力、风力、汽力、电力、机械力等来驱动车辆或设备。

在1705年前，当时的所谓“汽车”，并不可认为是现时的“汽车”，一是没 “汽”，二是靠人蓄动力来作功为特征驱动的车。

在1705年，纽可门首次发明了不依靠人和动力来作功，而是靠机械来作功 的实用化蒸汽机。这种蒸汽机用于驱动机械，便产生了划时代的第一次工业革 命。随着蒸汽驱动的机械即汽车的诞生，人类社会中便拉开了永无休止的汽车 科学、技术、发展、创新、竞争等的序幕。

1769年，法国人N.J.居纽(Cugnot)制造了世界上第一辆蒸汽驱动三轮汽车。 到1804的年，脱威迪克(Trouithick)又设计并制造了一辆蒸汽汽车，这辆汽车还 拉着十吨重的货物在铁路上行驶了15.7公里，为当时的汽车驮货创造了奇迹。

1831年，美国的哥德史沃奇.勒(ColdsworthyGur-ney)将一台蒸汽汽车投入运 输，在相距15公里的格斯特夏和切罗腾哈姆之间运行，便出现了有规律的运输 服务，这台运输车走完全程约需45分钟，给当时的运输或物流开创了新局面。

此后的三年内，伦敦街头也出现了蒸汽驱动公共汽车。当这个笨重的怪物 在英国城镇奔跑时，曾引起了很大的骚动。说起来，这种车比现在的筑路用的 压路机还重，速度又低，常常撞坏未经铺修的路面，引起各种事故。市民们当 时曾呼吁取缔这种汽车。为此，英国制订了所谓的“红旗法规”，具有讽刺意味 的是，由于这项法规的实施，使得英国后来在制造汽车的起步上，大大落后于 其它工业国家，使得德国有巨大的发展。

由于蒸汽汽车本身又笨又重，乘坐蒸汽汽车又热又脏，为了改进这种发动 机，艾提力.雷诺(EtienceLenor)在1800年制造了一种与燃料在外部燃烧的蒸汽机 (即外燃机)所不同的发动机，让燃料在发动机内部燃烧，人们后来称这类发动机 为内燃机。

1876年康特.尼古扎.奥托(CountNicholasOtto)又发明了对进入汽缸的空气和 汽油混合物先进行压缩，然后点火，提高了发动机效率。这种发动机具有进气、 压缩、作功、排气四个行程，为了纪念奥托的发明，人们把这种循环改称为奥 托循环。

1879年德国工程师卡尔.苯茨(KartBenz)，首次试验成功一台二冲程试验性发 动机。1883年10月，他创立了“苯茨公司和莱茵煤气发动机厂”，1885年他在 曼海姆制成了第一辆苯茨专利机动车，该车为三轮汽车，采用一台两冲程单缸 0.9马力的汽油机，此车具备了现代汽车的一些基本特点，如火花点火、水冷循 环、钢管车架、钢板弹簧悬架、后轮驱动前轮转向和制动手把等。与此同时， 在1883年就与威廉.迈巴特合作制成了第一台高速汽油试验性发动机的德国人 戴姆勒(Daimler)又在迈巴特的协助下，又于1886年在巴特坎施塔特制成了世界 上第一辆“无马之车”。该车是在买来的一辆四轮“美国马车”上装用他们制造 的功率为1.1马力，转速为每分钟650转的发动机后，该车具有每小时18公里 的时速可行驶，在当时，所谓“令人窒息”的速度从斯图加特驶向康斯塔特， 世界上第一辆汽油发动机驱动的四轮汽车就此诞生了。实际使用表明，此车使 用良好。第二年，苯茨第一次把三轮汽车卖给了一个法国巴黎人，由于这种三 轮汽车设计可靠，选材和制造精细，受到了好评，销路日广。

鉴于上述原因，人们一般都把1886年作为“汽车元年”，也有些学者把卡 尔.苯茨制成第一辆三轮汽车之年(1885)，视为汽车诞生年。苯茨和戴姆勒则被尊 为汽车工业的鼻祖。这是汽车发展史上的第二阶段。

需要说明的是，那时的汽车司机必须是勇敢、机智的机械修理工，在许多 场合下他不得不“从汽车内爬出或爬到汽车内”或者到乡下铁匠那儿去修车， 所以一般人是望车莫及的。尽管如此，坐在极为嘈杂和震动非常厉害的机械上， 不仅要饱受路人的嘲笑和日晒雨淋，而且全然没有今日司机的舒适和气派，况 且马车手认为汽车抢占了他们的生意，当汽车与马车并行时，他们常常扬起皮 鞭抽打汽车司机。

进入20世纪以后，汽车不再仅是欧洲人的天下了，特别是亨利.福特 (HeneryFord)在1908年10月开始出售著名的“T”型车时，这种车产量增长惊 人，短短19年，就生产1500辆。此间的1913年福特汽车公司还首次推出了流 水装配线的大量作业方式，使汽车成本大跌，汽车价格低廉，不再仅仅是贵族 和有钱人的豪华奢侈品了，它开始逐渐成为大众化的商品。也是此时开始，美 国汽车便成为世界宠儿，福特公司也因此成为名副其实的“汽车王国”。所以， 人们说，汽车发明于欧洲，但获得大发展那是在本世纪初30年代的美国。福特 采用流水作业生产汽车，在汽车发展史上树起了第三块里程碑。

短短几年时间，汽车已经从一种实验性的发明转变为关联产业最广、工业 技术波及效果最大的综合性工业。因此，汽车工业的发展不仅依赖于汽车行业 本身的技术进步，而且也取决于汽车工业应用这些技术的投资能力和世界汽车 市场的投放容量，两者相互影响并受到整个经济形势的发展，及人们对环境要 求和能源及原材料供应、意外变化及国家政策等的影响。例如第一次世界大战， 表明了汽车运输的机动性，而且还培训了不少驾驶军用卡车的驾驶员，他们中 的很多人还学习到了一些汽车机械技术，于是战后汽车买卖兴隆，在美国，汽 车制造商和附件的供应商全负荷生产仍不能满足要求的迅猛增长。汽车价格几 倍于战前。但是，事隔不久，由于世界经济的箫条，汽车高需求即行宣告结束。 到了第二次世界大战后，在英国，汽车的需要量比第一次世界大战后更高，几 乎生产多少就可售出多少。大战中的美国发了横财，战后的美国工业越发兴旺， 汽车生产在世界上始终处于遥遥领先的地位。汽车、钢铁、建筑这三大工业曾 被誉为“三大支柱”，而汽车工业更是美国工业骄傲的象征，长期以来，他们一 直以研究豪华小汽车为主。但当1973年首次发生石油危机时，美国汽车工业便 受到很大的冲击，而日本似乎对此早有察觉，他们大量研制生产的是小型节油 汽车，结果终于在1980年把美国赶下了“汽车王国”的宝座，取而代之。

日本真可谓“后起之秀”，当历史进入20世纪，日本才出现第一部汽车， 几年后，日本人才开始研制汽车。但谁又能料到1925年，才第一次出口汽车(向 我国上海)的日本；60年后，竟然出口汽车达6400万辆，登上了“汽车王国” 的宝座。这件事引起了全世界的广泛关注，成为汽车发展史上一个特大新闻。 当然，美国也决不会就此罢休，到底鹿死谁手还很难预料。未来的汽车市场仍 是世界市场中竞争最为激烈的市场，未来的汽车市场，将在人口众多的中国和 印度等发展中国家展开。有人以美国“汽车之王”----通用汽车公司为例，它平 均每15分钟，用于汽车生产的投资就高达180万美元，这真是令人惊讶的数字。 因此，人们预料在将来，只有资金庞大的汽车公司，才能有这样的投资能力， 不过由于有政府等各界支持，未来汽车舞台也不是大公司唱独脚戏，中小型汽 车公司也会有很大的发展。中国民营企业家，汽车大王----李书福最近以18亿美 元收购了伏尔伏公司，将对中国汽车工业的发展是一个促进。

为了占领未来汽车市场，如今，已有许多公司把各种先进技术和装备，如 微型电子计算机、无线电通讯、卫星导航、锂电池等等新技术、新设备和新方 法、新材料广泛应用于汽车工业中，汽车正在走向自动化和电子化。有了卫星 导航系统，汽车可接收交通卫星的通信资料，确定汽车所在位置，从而自动提 供最优行车路线，并且显示出交通图；汽车的雷达系统可以把障碍物的距离和 大小告诉给驾驶员，这样停、开车就更容易了；而语言感知系统可以用图、表 和声音告诉驾驶人员汽车的各个部位情况；此外还可按“音”行事，执行驾驶 有关指令等等。另外，由于汽车生产量和用量的增加，石油能源的大量开采， 耗用，面临石油资源的枯绝，全世界将有可能至2050年被采尽石油；汽车排放 废气、噪声和污染等公害的积累也将日益增加；虽然，就汽车来讲其安全性、 使用方便性将日益提高，但是汽车工业的发展，受能源、道路、石油危机等的 影响，现代汽车工业也会受到很大的影响，任何事物都有其产生、发展、灭亡 过程，汽车用石油为能源必将属此规律范畴。

当今的一些专家们则认为，汽车是当前世界最主要的交通工具，在将来， 它仍然是世界上的主要交通工具，别的任何发明、开工、使用的交通工具都不 可能完全把汽车取代。

我则认为：随着世界上石油资源开采的枯绝，石油能源供应的紧张，石油 价格的不断上涨，汽车尾气对环境的污染和恶化，以及对人类身体健康的危害； 就汽车用能，必将被新能源所替代，汽车要创造新能源应用的科学技术，必须 在新能源的应用领域的科学技术方面有所突破、有所创新、有所掌握、有所建 树、有所成效、有所前进。

古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人阿基米德先师，曾 在公元前250多年前指出：“给我一个支点，我就能撑起地球”，用来解释“杠 杆作用”的原理。在当今，人们打“太极挙”中有这么一个体会与说法：叫“四 量拨千斤”，说的是在打“太极挙”中以“巧力(小力)”克“大力”。她给人一 个以想象：是不是可以发明实现以“小力”换“大力”的装置替代汽车的发动 机，用空气作为能源替代汽车用的汽油、柴油等来驱动气车行驶呢？理论和实 践证明：杠杆作用千斤顶的使用和打汽筒原理、结构、性能的配合应用，实现 了以“小力”换“大力”的事实，可以实现用空气作为动力来带动气车行驶。

本发明设想利用少量电能(蓄电能、太阳能、锂电池能、原子能、用化学 能等方法)所产生的动力，对发明的高压空气压缩装置进行由小力变为大力的 运动，使其产生高压空气，经集气后的高压空气，对车载的高压空气瓶中冲入 的高压压空气，对气动马达进行连续作用所产生的动力，经机械链传、结构变 速，并使用创新的气车高压冲气瓶新技术、新结构、新材料，高压空气气车底 盘，高压空气瓶车壳体，高压空气瓶座位，行驶轮胎系统，气车蓄电池、电器 元件、车灯照明，显示仪表、自动控制，启、制动设施，方向驾驶、导航技术 的综合应用，以实现气车在道路上“吃”空气、“吐”净化空气，环保、安全、 高速行驶。

哥本哈根气候大会，让人再一次意识到节能减排对于世界发展的重要意义， 同时也凸显了推动经济发展与节能减排及和谐发展的困境。中国政府负责任地 决定到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％到45％，成 为节能减排最为推崇的国家。

国际能源应用的担扰，环境保护对节能减排的要求，主席在2009年 12月17日，哥本哈根联合国气候变化大会上号召我们要发展低碳工业。

在全球气候变化大会之前，宝马集团董事长诺伯特-雷瑟夫博士就表达了宝 马公司将不遗余力地支持共同气候减排目标的承诺。与此同时，宝马集团董事 长诺伯特-雷瑟夫博士承诺为实现全球气候目标作出积极贡献。于2020年前，宝 马计划将其汽车产品的二氧化碳排放量至少降低25％的目标；为达到上述奋斗 目标，人们为寻无污染新能源的应用，已成为当今“世界能源革命”的议论 主题。

现在，全世界每年消耗石油数十亿吨、煤炭近百亿吨，使用天然气上千亿 立方米，使用各类有机化工原料、产品无法计量，排放各类有毒、有害物质和 温室气体二氧化碳等不计其数，产生地球空间臭氧洞，造成环境温室效应，严 重危及地球的环境安全，恶化人类的生存空间；对此，世界人们极为重视，相 继开发了太阳能、原子能、水能、风能、潮汐能、燃料电池等无环境污染的清 洁能源加以替代应对，共同来呵护同一家园：地球。

整个世界面临的是一场“伟大的新能源革命”，谁首先发明和掌握空气动力 气车技术，能让气车不吃油、不排废气、不污染环境，利用空气能在路上跑， 谁就掌控世界能源利用的命运，谁就能为维护世界的和平用能，不为“争油、 争能”而战，谁就成为和平利用空气能的伟大创造者。

在这场“伟大的新能源革命”中，创造发明出“空气动力气车”具有十分 重要的现实意义。人们殷切盼望在寻新能源的使用中，有所创造、有所发明、 有所突破，有所建树，有所成效！

利用空气动力驱动气车的制造技术和使用方法，它替代和打破了，原来用 油经在汽车发动机内燃烧、爆炸，转换成热能，由热能再转换成机械能或电能， 再由机械能或电能来驱动汽车的旧式用能规律和机车使用能源的方式；它也为 我们用能驱动气车简少了环节，节约了能源和提高了用能的利用率，并为我们 开拓了用能的范围和指明了用能的研发、使用新方向。空气动力气车的发明和 利用，将成为世界“新能源革命”的一个重大突破，具有划时代的、利用新能 源的、现代重大的、世界性的发明创造。

通过用少量蓄电能或太阳能等以小马拉大车的结构运作方式，实现以小力 换大力，驱动高压空气压缩装置从而产生高压空气；向车载高压空气瓶冲装高 压空气，用高压空气，带动气动马达，利用气动马达所产生的扭矩(力)，通过 动力变速、链接驱动气车；使气车在道路上，只“吃”空气和只“吐”净化空 气，不排废气，不污染环境，实现气车不吃油、不燃油、不排废气，不污染环 境，能让气车在有空气的路上安全、高速行驶；此项技术的发明和诞生，是目 前国内外利用清洁环保能源的世界典范，她填补国内外技术空白，具有国际技 术的先进性和创新性。它具有巨大的科技、社会、环境、经济、人文、政治等 效益。值得在全球大力投资、研发、进行产业化推广和普及，为全球、为全人 类造福。

一、发明空气动力气车的概念：

空气动力气车以空气为能源，用少量的蓄电能(电能、太阳能、锂电池能、 原子能、化学能的方法)，通过对发明的高压空气压缩装置的应用、做到小马拉 大车，成为小力换大力驱动高压空气压缩装置，制成具有一定压力的高压空气； 向车载高压空气瓶内冲装高压空气，利用高压空气带动气动马达连续运转，对 气动马达转动产生的动力，通过机械构件、链条、齿轮、皮带等的链接带动气 车行驶。

二、发明原理：

通过利用少量蓄电能，作为原动力，应用杠杆作用原理，对发明的高压空 气压缩装置的小马拉大车，小力换大力的运作、转换、压缩制成高压空气；对 车载的高压空气瓶冲装高压空气，循环利用压缩制成的高压空气和对车载的高 压空气瓶冲装的高压空气带动气动马达运转，对气动马达运转产生的扭矩(力)， 通过机械构件的链接、变速带动气车行驶。

2、气动马达的工作原理、结构：(见说明书附图1、图2、图3)：

图1：是叶片式气动马达的工作原理图。压缩空气由a孔输入时分为两 路：一路经定子两端密封盖的槽进人叶片底部(图中未表示)，将叶片推出， 叶片就是靠此气压推力及转子转动后离心力的综合作用而紧密地贴紧在定 子内壁上。压缩空气经另一路孔进入相应的密封工作空间而作用在两个叶片 上，由于两叶片伸出长度不等，就产生了转矩差，使叶片与转子按逆时针方 向旋转；作功后的气体由定子上的孔c排出，剩余残气经孔b孔排出。若改 变压缩空气输入方向(即压缩空气自b孔进入，a孔和c孔排出)，则可改变 转子的转向。

图1中：a、b孔为进气或排气孔，c孔为排气孔；1为叶片，2为转子， 3为定子。

图2：是径向活塞式气动马达的工作原理图。压缩空气经a进气口进入 分配阀(又称配气阀)后再进入气缸，推动活塞及连杆组件运动，再使曲轴旋 转。在曲轴旋转的同时，带动固定在曲轴上的分配阀同步转动，使压缩空气 随着分配阀角度位置的改变而进入不同的缸内，依次推动各个活塞运动，并 由各活塞及连杆带动曲轴连续运转，与此同时，与进气缸相对应的气缸b 则处于排气状态。

图2中：a为进气孔，b为排气孔，1为连杆，2为活塞，3为曲轴，4 为气缸。

图3：是薄膜式气动马达的工作原理图。它实际上是一个薄膜式气缸， 当它作往复运动时，通过推杆端部棘爪使棘轮转动。

3、气动马达的性能特点是：

(1)、气动马达在动转中不产生火花，工作安全，具有防爆性能；可替代 电动马达和其它马达在危险场合的使用。如：电动马达、油压马达、步进马达、 伺服马达等，将其安装在具有易燃、易瀑的危险场所工作，也能确保安全使用。

(2)、气动马达过载时能自动停转，而与供给压力保持平衡状态，绝不 烧坏、毁坏、损坏自己，负载安全；

(3)、气动马达不受高温、高压及振动的影响，能适合载人气车作 为动力的要求，能确保气车安全运行，乘车人员乘车安全、舒服；

(4)、气动马达其结构简单，操作容易：可无段速度控制、可紧急动力驱 动、瞬间正逆转向，能适应气车所需的紧急动力驱动和进行行进和倒车需要；

(5)、气动马达安装灵活，体积小、重量轻，给气车减重和高速行驶创造 了条件；

(6)、气动马达可长期满载工作，而温升较小，能满足气车长周期满负 荷高速连续行驶的需要；

(7)、功率范围及转速范围均较宽，功率小至几百瓦，大至几万瓦；转 速可从每分钟几转到几千转以上，能满足各种气车车辆行驶所需的做功需 要；

(8)具有较高的起动扭矩(扭力或称转矩)能带载启动；

(9)维修方便，制造成本和使用成本低。

(10)气动马达质量稳定、各项技术参数可靠，品质优价廉，质量有保障。

(11)气动马达用高压空气转换为机械能时，其唯一缺点是驱动气动马达 时压缩空气耗气量较大，所需压缩空气驱动气压较高，一般要求在0.6～0.7Mpa/ cm2(或者说6～7fkg/cm2)之间的气压所做的功能满足各种气车行驶的需要。

(二)、满足气车行驶的气动马达技术和相关产品参数。

一般地讲能直接满足气车行驶的气动马达技术参数为：

1、能满足二、三轮的电动助动车、摩托车型的气车，只需气动马达功率为 功率在0.6～0.8马力，输出扭矩为34～45Nm就可行驶；

2、能满足一辆轻型小轿车的气车，只需气动马达功率为功率在0.8～2马 力，输出扭矩为45～120Nm就可行驶；

3、能满足中型面包车型的气车，只需气动马达功率为功率在5～8马力， 输出扭矩为200～320Nm就可行驶；

4、能满足大客车车型的气车，只需气动马达功率为功率在10～15马力， 输出扭矩为400～600Nm就可行驶；

九、核心技术：发明的高压空气气压装置的原理、结构、性能和特征。

(一)、高压空气气压装置的原理：

利用少量蓄电能(或太阳能等)作为原动力，利用杠杆作用的原理，对新 发明的高压空气压缩装置的活塞做功，使小马拉大车，小力换大力的运作，压 缩制成高压空气，利用高压空气带动气动马达运转，对气动马达运转产生的力， 通过机械构件的链接驱动气车行驶。

(二)、高压空气气压装置的结构：

1、冲气式高压空气动力气车。

冲气式高压空气动力气车在设计制造过程中，以加气站冲气方式给气车上 设置的高压气瓶冲入高压空气，利用给气车冲入的高压空气来驱动气动马达， 将气动马达所产生的动力，通过变速装置的联接带动气车行驶。

利用气车车载高压空气瓶、车架高压空气瓶、车壳高压空气瓶、座位高压 空气瓶等，高压气瓶技术、气动马达、蓄电原动力、气车导航系统，轮胎行驶 系统，电器元件、气车照明，显示仪器仪表、高压气瓶减压阀、控制阀、调节 阀，声响报警、自动、电子、手动启、停控制，方向驾驶等技术的应用来实现 气车行驶。

此种气车的结构设置，可将车辆底盘、车壳、车头、座位等设置成高压气 瓶，尽可能使车辆具备多储存高压空气量，满足长期驱动气车用气的要求。

2、高压空气气压装置空气动力气车。

利用少量蓄电能(蓄电池能、太阳能等)对空气压缩装置进行由小力变为 大力的杠杆运用，使其产生高压空气，经集气后的高压空气，带动气动马达， 使用气动马达产生的动力，经机械链传、结构变速，带动气车行驶；

通过利用少量蓄电能为原动力对发明的核心技术：高压空气压缩装置的小 马拉大车，小力换大力的杠杆运作，压缩制成具有一定压力的高压空气，用高 压空气带动气动马达，能足以使气动马达产生的动力能满足空气动力气车连续、 高速、安全、环保、低成本的制造、使用和行驶；

3、冲气式高压空气动力气和高压空气气压装置空气动力气混合气车。

利用冲气式高压空气动力气车的设计、制造技术、方法和高压空气气压装 置空气动力气车的技术、方法制成空气动力气混合气车，以加气站高压空气冲 气方式和高压空气气压装置所产生的高压空气动力给气车的气动马达作功来驱 动气车行驶。

通过利用少量蓄电能对发明的空气压缩装置的小马拉大车，小力换大力的 运作、转换，压缩制成具有一定压力的高压空气，用高压空气带动气动马达， 能足以使气动马达产生的动力能满足气车行驶；对车载的高压气瓶冲装高压空 气，利用高压空气带动气动马达，由气动马达通过机械构件的链接、变速等驱 动气车行驶，采用空气压缩装置和高压气瓶技术的巧妙轮番相互联动运作，循 环运作，实现周面复始的连续供气，满足带动气动马达的用气需要，来驱动气 车连续、快速行驶。