CN104948234A - 经济利用压缩空气为汽车动力源的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统及其方法，包括：压缩空气动力装置，其包括可蓄存足量高压压缩空气的车载蓄气管和由第一及第二气缸构成的气缸组合引擎，可充分利用压缩空气产生行车动力；压缩空气产储供气机构，其包括锅炉式高压压缩空气产储装置可用夜间低谷电能产储高压压缩空气同时将并发热量用于集中供暖，并为车载蓄气管加压充气；制动能量回收再生装置，其包括弹簧蓄释装置和/或压缩空气蓄释装置可节省作为行车动力的蓄气管储压缩空气；内齿圈总成，其包括内齿圈和与其内啮合的做功齿轮、第一及第二加速齿轮、飞轮前内啮合齿轮和复位齿轮，用于传递扭矩，混合、输出动力；离合传动装置以及控制器，管控各装置、机构有序协同运作。

Description

经济利用压缩空气为汽车动力源的系统及其方法

技术领域

本发明涉及气动汽车技术领域，特别提供一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统及其方法。

背景技术

全球能源安全和气候变化对现有技术汽车提出了节能减排的要求。为此多国大力投入汽车模式转变和技术创新的探讨、研发，尤其集中于汽车新能源、清洁能源开发及其制动能量回收利用、混合动力搭配等。

近年来一系列新闻发布和成果演示涉及一种压缩空气汽车(compressed-air cars)，如法国MDI(Motor DevelopmentInternational)、印度Tata Motors等，它们以压缩空气引擎(compressed air engine)驱动汽车，以从车外电动空气压缩机向车载压缩空气罐(compressed air tank)加压充入的压缩空气为能源，以下统称为现有技术压缩空气汽车。

而对于上述现有技术压缩空气汽车来讲，压缩空气从车载压缩空气罐输出后被加热，再注入车载压缩空气引擎，推动活塞带动曲轴转动，进而驱动汽车行驶，其行车里程和车速有待提高，与提高车储压缩空气能量和充分利用车储压缩空气能量相关。通常现有技术压缩空气汽车配置第二推进系统，着力于制动能量回收再生和/或作为辅助动力，即以其车载压缩空气引擎与电动或内燃机动力构成混合动力，其中以电动或内燃机为动力的行程占到现有技术压缩空气汽车行程相当大的比例，而电动或内燃机动力与压缩空气引擎搭配为混合动力各有其问题：比如电动动力部分包括较大的蓄电磁、电动机、发电机(或电动–发电机)，显著地增加了车重，这与压缩空气汽车发展趋势之一“轻量化”相矛盾；更严重的问题是蓄电磁易污染环境，污染部位在土壤，比空气甚至水源的污染更难治理，可以设想千万、上亿较大的蓄电池一批接一批相继废弃时给后代的灾难；至于内燃机动力，周知，标准的内燃机即使在非常好的状况下也只有约30％的效率，这意味着“每一加仑汽油的能量的70％作为废热离开汽车”，这与开发压缩空气汽车成为未来经济、环保型车辆的初衷并不一致。2012年，本发明人一项已授权的专利“汽车制动蓄能释能驱动装置”(专利号：ZL 2012 2 0511195.2)、PCT国际申请“Device for vehicle energy storage/release whenbraking/actuating and method thereof”(International application No.:PCT/SE2013/000100)，可将汽车减速、制动时损失的动能以气体压力势能的形式蓄存，并在汽车启动、加速时以动能形式释放，这种新近问世的汽车制动能量回收再生装置尚未广泛应用。

进一步，判断任何一种新能源汽车是否节能减排，不仅要考虑车辆利用新能源在行驶中的能耗和排放，也必须考查、加上产供该新能源过程中的能耗和排放。

现有技术压缩空气汽车以车外电动空气压缩机向车载压缩空气罐加压充气获得其作为能源的压缩空气，其中某些有条件的家庭可试用家庭设备的电动空气压缩机为车载压缩空气罐加压充气，大部分用户在服务站(service stations)用专门的功率较大的电动空气压缩机为车载压缩空气罐加压充气。物理实验证明，气体被很快地压缩时，它的温度就会升高；当它很快地膨胀时，温度就会降低。据权威机构检测，电动空气压缩机所消耗的电能仅有10％转化成压缩空气，剩下的90％转化为热能。如此大量的热能对于现有技术压缩空气汽车并不需要，属于以电动空气压缩机向车载压缩空气罐加压充气过程中产生的大量废热。有报道，不采取冷却措施的话，压缩空气的时候几乎可以达到1000℃的高温。在上述车外电动空气压缩机向车载压缩空气罐加压充气过程中设有中间冷却，包括设有中间冷却的4级空气压缩(four-stage air compression with inter-cooling)，即分4级(阶段)压缩空气，经一级压缩后温度升高的气体被冷却，再进入二级压缩…共4级，级间设有中间冷却，伴随着显著的能量损失；在车外电动空气压缩机分别向一辆辆现有技术压缩空气汽车的一个个车载压缩空气罐加压充气过程中产生的一股股废热不易于高效提取集中利用。在上述车外电动空气压缩机向车载压缩空气罐加压充气过程中该罐内气温也升高，这一部分热能消耗在车上，在截止向该罐内加压充气瞬间该罐内压缩空气的高温尚未被充分冷却的话，在随后该罐内气温下降过程中其内气体压力随之下降，导致该罐内压缩空气所蓄存的能量自动减少；为此车上也需相应地配置快速而且高效的冷却设施，以减缓这种情况发生的严重性。综合、累积计算如此产供压缩空气的方式耗费的大量电能，使现有技术压缩空气汽车节能、减排优势大打折扣。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：车载高压压缩空气并被充分利用产生行车动力，经济产储高压压缩空气供应汽车作为廉价能源，回收再生以压缩空气驱动的汽车的制动能量以节省行车压缩空气的消耗，提供一整套经济利用压缩空气为汽车动力源的系统。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，包括压缩空气动力装置、压缩空气产储供气机构、制动能量回收再生装置、内齿圈总成、离合传动装置以及控制器；

所述压缩空气动力装置包括一个或多个蓄气管和一部或多部气缸组合引擎，用于以压缩空气产生驱动汽车行驶的动力；所述压缩空气产储供气机构包括锅炉式高压压缩空气产储装置和空气压缩机，所述空气压缩机的工作压力接近、等于或超过100Mpa，所述锅炉式高压压缩空气产储装置由水箱和曲管型高压压缩空气库构成；所述曲管型高压压缩空气库设置在所述水箱的内部，一端与所述空气压缩机连接，另一端通加气设备可与所述蓄气管连接，所述水箱与集中供暖系统连接，所述压缩空气产储供气机构主要用夜间低谷及不易蓄存电能产储高压压缩空气同时将伴发热量用于集中供暖，并为所述蓄气管加压充气；所述制动能量回收再生装置包括弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置，及其制动蓄能传动机构和释能驱动传动机构，用以将压缩空气驱动行驶的汽车减速、制动时损失的动能回收再用于汽车起动、加速，以节省作为汽车行驶动力的所述蓄气管内压缩空气的消耗；所述内齿圈总成包括一个内齿圈和与所述内齿圈定轴内啮合的第一加速齿轮和第二加速齿轮、一个飞轮前内啮合齿轮、多个做功齿轮和多个复位齿轮，多个所述做功齿轮分别通过所述离合传动装置与所述气缸组合引擎传动连接，所述第一加速齿轮通过所述离合传动装置与所述弹簧蓄–释装置传动连接，所述第二加速齿轮通过所述离合传动装置与所述压缩空气蓄–释装置传动连接；所述飞轮前内啮合齿轮被所述内齿圈旋转带动而旋转并与飞轮传动连接，用于将所述内齿圈旋转的扭矩向飞轮方向输出，多个所述复位齿轮被所述内齿圈旋转带动而旋转并可分别通过所述离合传动装置向所述气缸组合引擎传回扭矩；所述离合传动装置与所述控制器连接；所述控制器为计算机自动控制系统，与所述经济利用压缩空气为汽车动力源的系统各部分连接，用于协调、控制它们的工作；

其中，所述蓄气管为一种长管状高压压缩空气蓄存装置，其圆筒形蓄气管管壁由耐高压材质构成，其管径小于传统技术车载压缩空气储气罐的内径，在相同材质情况下其可管存较高压力的压缩空气；所述蓄气管一端封闭，另一端设有受所述控制器控制的蓄气管进/排气阀，所述蓄气管进/排气阀通过蓄气管充气阀与所述曲管型高压压缩空气库连接以向所述蓄气管充入的高压压缩空气，还连接有通向所述气缸组合引擎的蓄气管排气管道以向所述气缸组合引擎排气；所述蓄气管弯曲盘旋靠拢在一起，或随车架、底盘走势自然伸展，所述蓄气管外设有保护外壳；

其中，每部所述气缸组合引擎均包括第一气缸和第二气缸；所述第一气缸和所述第二气缸均包括气缸腔、活塞、活塞杆以及长筒型滑筒；所述气缸腔的一端开口为开口端而另一端封闭为封闭端，每个气缸腔靠近其封闭端的一段空间称为封闭端空间，其中，第一气缸的封闭端空间称为第一气缸封闭端空间、第二气缸的封闭端空间称为第二气缸封闭端空间，所述活塞滑动设置于所述开口端至所述封闭端空间外侧的阻挡构件；所述滑筒的一端与所述开口端对接固定，另一端设有缓冲减震装置并留有通气孔与大气相通；所述活塞杆的一端与所述活塞的外侧连接，另一端探出于所述开口端之外，并容置于所述长筒形滑筒之中，且可在所述长筒型滑筒中平动运动；所述活塞杆相对的两个侧面上设有齿条和分别与两个所述齿条啮合的活塞杆上齿轮和活塞杆下齿轮，其中，第一气缸的活塞杆上齿轮称为第一气缸活塞杆上齿轮，第二气缸的活塞杆上齿轮称为第二气缸活塞杆上齿轮，第一气缸的活塞杆下齿轮称为第一气缸活塞杆下齿轮，第二气缸的活塞杆下齿轮称为第二气缸活塞杆下齿轮；所述活塞杆上齿轮通过离合传动装置与所述做功齿轮传动连接；所述活塞杆下齿轮通过离合传动装置与所述复位齿轮传动连接；

其中，第一气缸和第二气缸的气缸腔的长度和封闭端空间的长度相同；

在所述第一气缸的封闭端空间设有受所述控制器控制的第一气缸进气阀和第一气缸排气阀，所述第二气缸的封闭端空间设有受所述控制器控制的第二气缸进气阀和第二气缸排气阀；所述第一气缸进气阀经所述蓄气管排气管道与所述蓄气管进/排气阀连通，在所述蓄气管排气管道和第一气缸封闭端空间的周围设有电加热器及保温绝热层，第二气缸进气阀与第一气缸排气阀相通，第二气缸排气阀通向大气；

所述第一气缸的气缸腔的内径小于第二气缸的气缸腔的内径，并且两者之间符合下式关系：

$r_1=\sqrt{(\mathrm{mn}-1)/u}\×r_2$

其中r₁为第一气缸的气缸腔半径，r₂为第二气缸的气缸腔半径，n为从蓄气管注入第一气缸封闭端空间内的压缩空气的压力(巴)，m为电加热器加热后进入第一气缸封闭端空间内压缩空气绝对温度升高的倍数即气体膨胀的倍数，u为气缸腔长度相对于其封闭端空间长度的倍数。

优选的，所述水箱为一容水的容器，其进水口与待加热水源相通，其出水口与集中供热系统地下直埋保温管相通；所述曲管型高压压缩空气库为一弯曲盘绕充斥于水箱之中的管状结构，管壁由耐高压材质构成，管径小于传统技术相同容量压缩空气储气装置的内径故在相同材质情况下其有利于管存较高压力的压缩空气且有利于与管外冷却水进行热交换；所述曲管型高压压缩空气库的进气管口用于接受从所述空气压缩机排气阀加压充入的高压压缩空气，出气管口与加气机相通，用于向所述蓄气管加压充气。

优选的，所述锅炉式高压压缩空气产储装置根据体积大小可分为大、中、小三型；所述锅炉式高压压缩空气产储装置即指大型的锅炉式高压压缩空气产储装置，设置在热源式压缩空气产供母站；中型的锅炉式高压压缩空气产储装置与地面设施活动连接，可被吊装在汽车拖车上运输，往返于所述热源式压缩空气产供母站在那里所述空气压缩机为其加压充气，和压缩空气加气加力子站在这里将其所储高压压缩空气输给汽车车载蓄气管；小型锅炉式高压压缩空气产储装置系利用私家空压机在夜间用电低谷时为其内曲管型高压压缩空气库充气加压，并以私家自来水用作冷却水在其水箱内被加热并汇入私家家用热水管路和/或私家暖气管路，其内曲管型高压压缩空气库中气压高于车载蓄气管中额定气压数倍且其容量大于车载蓄气管中一个蓄气管的容量。

优选的，所述弹簧蓄–释装置包括推杆、圆柱螺旋压缩弹簧、圆柱螺旋拉伸弹簧、第一链轮、第二链轮、链条以及弹簧加力机关；所述压缩弹簧和拉伸弹簧分别固连在所述推杆的两端；所述推杆容置于长筒形推杆室之中，并可在所述长筒形推杆室中作平动运动；所述圆柱螺旋压缩弹簧外加装有导套，所述圆柱螺旋拉伸弹簧外加装有套筒，所述导套和所述套筒分别固连在所述推杆室的两端；所述推杆在外力作用下可以在所述导套内纵向平动；所述推杆的相对的两侧面布有齿条和分别与两侧的所述齿条相啮合的推杆上齿轮和推杆下齿轮，所述推杆的平动与所述推杆上齿轮和推杆下齿轮的转动可以相互作用、传动；所述推杆室内设有可控阻挡机关，所述阻挡机关用于对所述推杆向拉伸弹簧一侧平动起到阻挡或放行的作用；所述第一链轮和第二链轮分别固定于所述压缩弹簧和所述拉伸弹簧的外端的一侧；所述链条为一段固定长度的链条，所述链条的两端分别穿经所述圆柱螺旋压缩弹簧和所述圆柱螺旋拉伸弹簧的中空空间，并与所述推杆的两端连接；所述链条的主体部分位于所述推杆室外侧并且其两端分别与所述第一链轮和第二链轮啮合；所述弹簧加力机关为一多角型螺栓状凸起物，通过第七离合传动装置与所述第一链轮传动连接，所述可控加力机关可被扭矩扳手定向旋拧带动所述第一链轮旋转而牵拉所述推杆向所述压缩弹簧一侧平动，使所述压缩弹簧被压缩以及使所述拉伸弹簧被拉长并将弹性形变产生的弹力势能蓄存于其中，当所述可控阻挡机关放行时，所述推杆在弹力作用下可向所述拉伸弹簧的一侧复位平动；所述推杆下齿轮转动亦可带动所述推杆向所述压缩弹簧一侧平动压缩所述压缩弹簧和拉伸所述拉伸弹簧使它们产生弹性形变、积蓄弹簧弹力势能，同时所述推杆下齿轮通过离合传动装置与所述制动蓄能传动机构传动连接，用于参与制动蓄能传动；而所述推杆向所述拉伸弹簧一侧平动释放所积蓄的弹簧弹力势能时可带动所述推杆上齿轮转动，所述推杆上齿轮通过离合传动装置与所述第一加速齿轮传动连接，进而通过所述内齿圈总成向飞轮方向输出扭矩，启动所述释能驱动传动机构。

优选的，所述压缩空气蓄–释装置包括一个弹簧气缸、气动活塞和气动推杆；所述弹簧气缸包括弹簧气缸腔、充气阀和螺旋弹簧，其中所述弹簧气缸腔内气体介质具有设定的初始气压，所述充气阀设置于所述弹簧气缸腔的端部，用于向所述弹簧气缸腔内预充气至设定的初始气压，所述螺旋弹簧位于所述弹簧气缸腔内弹簧气缸腔端部至所述气动活塞的内侧之间；所述气动活塞与所述弹簧气缸腔内壁滑动配合，所述气动活塞外侧与所述气动推杆连接；所述气动推杆容置于长筒形活动室之中，所述气动推杆在外力作用下可以在所述活动室中纵向平动，所述活动室内侧设导向支架对所述气动推杆在活动室内平动有导向作用；所述活动室内壁节段性地设有可控阻挡机关，用于对所述气动推杆末端向弹簧气缸外平动阻挡或放行；所述气动推杆的相对的两侧面布有齿条和分别与两侧的所述齿条相啮合的气动推杆上齿轮和气动推杆下齿轮，所述气动推杆的平动与所述气动推杆上齿轮和气动推杆下齿轮的转动可以相互作用、传动；所述气动推杆下齿轮转动可带动所述气动推杆向所述弹簧气缸内平动压缩其内气体介质和所述螺旋弹簧积蓄气体压力势能和弹簧弹力势能，同时所述气动推杆下齿轮通过离合传动装置与所述制动蓄能传动机构传动连接用于参与制动蓄能传动；所述气动推杆向所述弹簧气缸外平动释放所述弹簧气缸内所积蓄的气体压力势能和弹簧弹力势能时可带动所述气动推杆上齿轮转动，所述气动推杆上齿轮通过离合传动装置与所述第二加速齿轮传动连接，进而通过所述内齿圈总成向飞轮方向输出扭矩，启动所述释能驱动传动机构。

优选的，所述锅炉式高压压缩空气产储装置、所述蓄气管和所述气缸组合引擎构成气压传动系统；所述锅炉式高压压缩空气产储装置和/或所述蓄气管可作为气压传动系统的气源装置；所述气缸组合引擎可作为将气体能转换成机械能的气动执行装置；其中，所述锅炉式高压压缩空气产储装置作为气源装置还可为气动扭矩扳手提供压缩空气作为其动力用于旋拧所述弹簧加力机关为车载所述弹簧蓄–释装置积蓄弹力势能以备用，和/或必要时为车载所述压缩空气蓄–释装置的弹簧气缸补充压缩空气以维持其内初始气压及其蓄–释功能。

优选的，所述制动蓄能传动机构为在汽车传统技术中的传动轴之旁设置制动轴，包括在所述传动轴之上加入具有扭矩单向传递作用的超越离合器和具有过载保护作用的扭矩限制器，在所述传动轴和所述制动轴之间设置参与构成离合传动装置的齿形链，在所述制动轴之上设置齿形链链轮、制动变速器、制动主动轮，并且制动主动轮分别通过离合传动装置与所述推杆下齿轮和/或气动推杆下齿轮传动连接；这样在汽车起动、加速和行驶时所述释能驱动传动机构的动力传递流程为，从飞轮、离合器、变速器传统技术汽车动力传递流程传递来的扭矩可通过所述超越离合器和扭矩限制器继续顺向传递到传动轴、差速器、半轴、驱动轮，驱动汽车；而在汽车减速、制动时所述制动蓄能传动机构的动力传递流程为，驱动轮扭矩通过半轴、差速器、传动轴、扭矩限制器、齿形链、齿形链链轮全部传递到制动轴，而该扭矩不会通过所述超越离合器反向传递到变速器且所述扭矩限制器对向所述制动轴传递扭矩具有过载保护作用，如此传递到所述制动轴的扭矩进而经制动变速器、制动主动轮并分别通过离合传动装置向所述推杆下齿轮和/或气动推杆下齿轮传递，导至所述推杆向所述压缩弹簧一侧平动和/或所述气动推杆向所述弹簧气缸内平动，进行制动蓄能。

优选的，所述气缸组合引擎为两部，多个所述做功齿轮包括第一做功齿轮、第二做功齿轮、第三做功齿轮以及第四做功齿轮，所述第一做功齿轮和第二做功齿轮分别通过离合传动装置与一部气缸组合引擎中的所述第一气缸活塞杆上齿轮和第二气缸活塞杆上齿轮传动连接；所述第三做功齿轮和第四做功齿轮分别通过离合传动装置与另一气缸组合引擎中的第一气缸活塞杆上齿轮传动连接和第二气缸活塞杆上齿轮传动连接；所述第一做功齿轮、第二做功齿轮、第三做功齿轮、第四做功齿轮以及所述第一加速齿轮和第二加速齿轮在所述内齿圈内匀称排布并各将其转动的扭矩传递给所述内齿圈，所述内齿协同汇总这些扭矩、动力混合，并通过所述飞轮前内啮合齿轮向飞轮方向输出扭矩；

多个所述复位齿轮包括第一复位齿轮、第二复位齿轮、第三复位齿轮和第四复位齿轮，它们亦在所述内齿圈内相对匀称地排布，但系在所述内齿圈转动的带动下旋转并适时分别通过第二离合传动装置反向传递扭矩给各气缸的活塞杆下齿轮促进各气缸活塞杆适时进行复位行程；由于与各气缸做功行程产生的推力对比，各气缸复位行程的阻力甚小，故所述内齿圈只需消耗其转动扭矩的一小部分用于带动这些复位齿轮旋转；其中所述第一复位齿轮和第二复位齿轮分别通过离合传动装置与所述一部气缸组合引擎中的所述第一气缸活塞杆下齿轮和所述第二气缸活塞杆下齿轮传动连接，分别适时促进该两气缸活塞杆复位行程；第三复位齿轮和第四复位齿轮分别通过离合传动装置与另一气缸组合引擎中第一气缸活塞杆下齿轮和第二气缸活塞杆下齿轮传动连接，分别适时促进相应的此二气缸活塞杆复位行程。

优选的，所述离合传动装置中可以接通或断开的机械传动可为轴线平行齿轮组合传动、锥齿轮副和/或链传动；

所述离合传动装置包括：

第一离合传动装置，所述第一离合传动装置分为第一离合传动装置甲和第一离合传动装置乙，所述第一离合传动装置甲设置于第一气缸活塞杆上齿轮与所述第一做功齿轮之间，用于控制所述所述第一气缸活塞杆上齿轮向所述第一做功齿轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；所述第一离合传动装置乙设置于第二气缸活塞杆上齿轮与所述第二做功齿轮之间，用于控制第二气缸活塞杆上齿轮向所述第二做功齿轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第二离合传动装置，所述第二离合传动装置分为第二离合传动装置甲和第二离合传动装置乙，所述第二离合传动装置甲设置于第一气缸活塞杆下齿轮与所述第一复位齿轮之间，用于控制所述第一复位齿轮向所述第一气缸活塞杆下齿轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；所述第二离合传动装置乙设置于第二气缸活塞杆下齿轮与所述第二复位齿轮之间，用于控制所述第二复位齿轮向所述第二气缸活塞杆下齿轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第三离合传动装置，所述第三离合传动装置设置于所述推杆上齿轮与所述第一加速齿轮之间，用于控制所述推杆上齿轮向所述第一加速齿轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第四离合传动装置，所述第四离合传动装置设置于所述气动推杆上齿轮与所述第二加速齿轮之间，用于控制所述气动推杆上齿轮向所述第二加速齿轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第五离合传动装置，所述第五离合传动装置设置于所述制动主动轮与所述推杆下齿轮之间，用于控制所述制动主动轮向所述推杆下齿轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第六离合传动装置，所述第六离合传动装置设置于所述制动主动轮与所述气动推杆下齿轮之间，用于控制所述制动主动轮向所述气动推杆下齿轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第七离合传动装置，所述第七离合传动装置设置于所述弹簧加力机关与所述第一链轮之间，用于控制所述弹簧加力机关向所述第一链轮传递扭矩在接通与断开状态之间切换；以及

第八离合传动装置，所述第八离合传动装置设置于所述传动轴与所述制动轴之间，用于控制所述传动轴向所述制动轴传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

其中，所设第一离合传动装置可以接通或断开的机械传动机构和第二离合传动装置可以接通或断开的机械传动机构的结构相同，但扭矩传递方向相反；它们的一端为所述内齿圈总成其中各做功齿轮和复位齿轮的半径、齿形和齿数相同，另一端为所述气缸组合引擎其中各活塞杆上齿轮和下齿轮的半径、齿形和齿数相同，而且第一气缸和第二气缸的活塞杆的长度相同，第一气缸和第二气缸的活塞杆相对的两个侧面上的齿条的长度、齿形和齿数相同，这样的结构有利于所述控制器控制第一离合传动装置和第二离合传动装置在接通和断开状态之间周期地、有序地切换，使每个第一气缸或第二气缸的做功行程和复位行程重复变换，以及每部气缸组合引擎中第一气缸的做功行程与第二气缸的复位行程同步、随后第一气缸的复位行程与第二气缸的做功行程同步，交替进行。

一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：在所述热源式压缩空气产供母站，利用夜间低谷电能或风电、太阳能等不易储藏的电源，通过所述空压机向所述锅炉式高压压缩空气产储装置加压充气，控制系统调控空气压缩机对所述曲管型高压压缩空气库排放量使之与进入所述水箱的冷却水流量相适应，使大量气体被加压充入所述曲管型高压压缩空气库内达到预定高压储存备用，同时冷却水被加热到预定高温汇入集中供热系统；

步骤二：控制系统适时调控高压压缩空气从所述锅炉式高压压缩空气产储装置中的所述曲管型高压压缩空气库排入车载所述储气管的流量和流速，使车载所述储气管中压缩空气达到设定压力而气温在加气过程中不至于产生大的变化；

步骤三：汽车启动、加速时，所述弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置及其释能驱动传动机构启动，所述气缸组合引擎及其以压缩空气为动力驱动汽车行驶的传动机构同时工作；

步骤四：汽车行驶中，在控制器的控制下，每部气缸组合引擎完成以下步骤：

S11、第一气缸做功行程前一瞬间第一气缸活塞触抵在第一气缸封闭端空间外侧阻挡构件旁，蓄气管进/排气阀和第一气缸进气阀开启，第一气缸排气阀处于关闭状态，从蓄气管注入第一气缸封闭端空间的高压压缩空气被蓄气管排气管道上和第一气缸封闭端空间周围的电加热器加热而压力倍增；而此时第二气缸进气阀和第二气缸排气阀均处于关闭状态，第二气缸活塞杆端部止动末端正触抵在缓冲减震装置；

S12、蓄气管进/排气阀和第一气缸进气阀随即闭合，第一气缸排气阀继续处于关闭状态，已注入第一气缸封闭端空间的高压压缩空气推动第一气缸活塞和活塞杆向该活塞外方运动，该活塞外方为大气压，该活塞内、外压力差大，有力推动第一气缸做功行程，第一气缸活塞杆向外平动带动第一气缸活塞杆上齿轮做功旋转并通过这时处于接通状态的第一离合传动装置甲将扭矩传递给第一做功齿轮，使第一做功齿轮转动并带动内齿圈转动，这时第二离合传动装置甲处于断开状态故第一气缸活塞杆下齿轮处于下齿轮空转；

这时，在随内齿圈转动的第二复位齿轮通过此时处于接通状态的第二离合传动装置乙带动第二气缸活塞杆下齿轮复位旋转推动第二气缸活塞杆复位行程，因为这时第二气缸进气阀关闭而第二气缸排气阀开启直通大气，第二气缸复位行程阻力很小，而第一离合传动装置乙处于断开状态故第二气缸活塞杆上齿轮处于上齿轮空转；

在此过程中第一做功齿轮转动对内齿圈传递的扭矩远大于第二复位齿轮转动所消耗的内齿圈转动的扭矩，使内齿圈由此获得的扭矩可以高比例地通过飞轮前内啮合齿轮向飞轮方向输出；

S13、第一气缸做功行程结束、复位行程即将开始前一瞬间，第一气缸活塞杆端部止动末端触抵缓冲减震装置；同时，第二气缸复位行程结束、做功行程即将开始前一瞬间，第二气缸活塞位于第二气缸封闭端空间外旁；这时第一离合传动装置甲、第一离合传动装置乙、第二离合传动装置甲和第二离合传动装置乙都处于断开状态，第一气缸进气阀继续关闭，第二气缸排气阀随即关闭，而且第一气缸排气阀和第二气缸进气阀随即开启并相通，使第一气缸中还保留有一定压力的压缩空气迅即经开启的第一气缸排气阀和第二气缸进气阀扩散到第二气缸封闭端空间；

S14、随即第二离和传动装置甲44a和第一离和传动装置乙43b接通；

这时第一气缸进气阀继续关闭，而第一气缸排气阀和第二气缸进气阀继续开启并相通，在随内齿圈转动的第一复位齿轮通过此时处于接通状态的第二离合传动装置甲带动第一气缸活塞杆下齿轮复位旋转推动第一气缸活塞杆复位行程，而这时第一离合传动装置甲处于断开状态故第一气缸活塞杆上齿轮处于上齿轮空转；

与此同时，第二气缸排气阀继续关闭，但第二气缸进气阀与第一气缸排气阀继续开启并相通，第二气缸封闭端空间内压缩空气的压力大于第二气缸活塞外侧的大气压而推动第二气缸活塞和活塞杆向外平动，开始第二气缸做功行程，第二气缸活塞杆向外平动带动第二气缸活塞杆上齿轮做功旋转并通过这时处于接通状态的第一离合传动装置乙将扭矩传递给第二做功齿轮，使第二做功齿轮转动并带动内齿圈转动，而这时第二离合传动装置乙处于断开状态故第二气缸活塞杆下齿轮处于下齿轮空转；

这时第二气缸封闭端空间与第一气缸气缸腔相通，而且因为第二气缸气缸腔半径r₂大于第一气缸气缸腔半径r₁，r₂＞r₁，且如上文所述r₂为r₁的倍，第二气缸活塞面积显著大于第一气缸活塞面积，第二气缸做功行程的推力显著大于第一气缸复位行程的阻力，在此过程中第二做功齿轮转动对内齿圈传递的扭矩明显大于第一复位齿轮转动所消耗的内齿圈的扭矩，使内齿圈可将一定量的扭矩通过飞轮前内啮合齿轮向飞轮方向输出，且在第一气缸复位行程和第二气缸做功行程同时结束时第一气缸封闭端空间内和第二气缸气缸腔内的气体压力均已下降到接近大气压，第一气缸活塞触抵在第一气缸封闭端空间外侧阻挡构件旁而第二气缸活塞杆端部止动末端触抵在缓冲减震装置；

S15、重复步骤S11；

步骤五：汽车减速、制动时，所述弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置及其制动蓄能传动机构工作，将汽车减速、制动时减少的动能转化为势能蓄存，待汽车起动、加速时再将该势能转化为汽车的动能。

(三)有益效果

本发明压缩空气动力装置中车载蓄气管可蓄存较高压力的足量压缩空气，相互连通匹配的第一气缸和第二气缸构成的气缸组合引擎(其中两气缸腔半径符合特定的关系)可充分地利用压缩空气产生行车动力，内齿圈总成有效传递扭矩，混合、输出动力；本发明锅炉式高压压缩空气产储装置，可将生产过程中伴发产生的大量热能(通常空压机生产压缩空气约90％电能转化为热能)收集用于集中供热，而且可大量使用深夜低谷电力、风电、太阳能等不易储藏的电力，产储高压压缩空气，为车载蓄气管高效加压充气，提供了廉价的压缩空气能源；其中常识和力学揭示直径较小的圆筒筒壁承受压力较高，本发明中曲管型高压压缩空气库有利于产储较高压力的压缩空气，亦有利于其在水箱中与冷却水进行热交换，而车载蓄气管的管形结构有利于增加携带高压压缩空气能量；本发明曲管型高压压缩空气库中压缩空气的压力和容量均显著高于和大于一个车载蓄气管中设定的压缩空气的压力和容量，使从曲管型高压压缩空气库进入车载蓄气管的压缩空气的排量及其压力降所具有的降温趋势有可能在控制下适当平衡车载蓄气管内原有气体的升温趋势，免于从曲管型高压压缩空气库向车载蓄气管充气过程中蓄气管内压缩空气气温骤升及其相关的能量损失；本发明中弹簧蓄释装置和/或压缩空气蓄释装置可将以压缩空气驱动行驶的汽车减速、制动时损失的动能充分回收再生用于汽车起动、加速，从而可有效节省行车中压缩空气消耗。故从整体效率(The overall efficiency)分析，本发明提供了一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统。

附图说明

图1是本发明实施例第一气缸做功行程和第二气缸复位行程开始前瞬间压缩空气从蓄气管注入第一气缸封闭端空间时气缸组合引擎的结构示意图；

图2是本发明实施例第一气缸做功行程和第二气缸复位行程同步进行时气缸组合引擎的结构示意图；

图3是本发明实施例第一气缸做功行程和第二气缸复位行程同时结束、第一气缸复位行程和第二气缸做功行程即将开始前瞬间压缩空气从第一气缸注入第二气缸封闭端空间时气缸组合引擎的结构示意图；

图4是本发明实施例第一气缸复位行程和第二气缸做功行程同步进行时气缸组合引擎的结构示意图；

图5a是本发明实施例活塞杆上、下齿轮与内齿圈总成中做功齿轮、复位齿轮扭矩传递侧视的示意图；

图5b是本发明实施例内齿圈总成正视的示意图；

图6a是本发明实施例弹簧蓄–释装置未发生弹性形变时的侧视示意图；

图6b是本发明实施例弹簧蓄–释装置未发生弹性形变时的俯视示意图；

图7a是本发明实施例弹簧蓄–释装置蓄存弹力势能时的侧视示意图；

图7b是本发明实施例弹簧蓄–释装置蓄存弹力势能时的俯视示意图；

图8是本发明实施例压缩空气蓄–释装置接受从制动主动轮传递来的扭矩从而在弹簧气缸中积蓄气体压力势能和弹簧弹力势能的示意图；

图9是本发明实施例压缩空气蓄–释装置弹簧气缸中积蓄的气体压力势能和弹簧弹力势能释放并向内齿圈总成传递扭矩的示意图；

图10是本发明实施例车载装置的示意图；

图11是本发明实施例动力传递流程、释能驱动和制动蓄能传动机构的示意图；

图12是本发明实施例锅炉式高压压缩空气产储装置的示意图。

附图标记：

1、蓄气管；1a、蓄气管管壁；2、内齿圈；3、车载装置；4、锅炉式高压压缩空气产储装置；5、蓄气管充气阀；6、蓄气管进/排气阀；7、蓄气管排气管道；8、保护外壳；9、第一气缸；10、第二气缸；11、气缸腔；12、活塞；13、活塞杆；14、开口端；15、封闭端；16、第一气缸封闭端空间；17、第一气缸进气阀；18、第一气缸排气阀；19、第二气缸进气阀；20、第二气缸排气阀；21、大气；22、电加热器；23、保温绝热层；24、第二气缸封闭端空间；25、阻挡构件；26、做功行程；27、复位行程；28、通气孔；29、止动末端；30、缓冲减震装置；31、滑筒；32、第一导向支架；33、活塞杆上齿轮(33a、第一气缸活塞杆上齿轮；33b、第二气缸活塞杆上齿轮)；34、活塞杆下齿轮(34a、第一气缸活塞杆下齿轮；34b、第二气缸活塞杆下齿轮)；36、第一护罩；38、做功旋转；39、下齿轮空转；40、复位旋转；41、上齿轮空转；43、第一离合传动装置(43a、第一离合传动装置甲；43b、第一离合传动装置乙)；44、第二离合传动装置(44a、第二离合传动装置甲；44b、第二离合传动装置乙)；45、做功齿轮(45a、第一做功齿轮；45b、第二做功齿轮；45c、第三做功齿轮；45d、第四做功齿轮)；46、复位齿轮(46a、第一复位齿轮；46b、第二复位齿轮；46c、第三复位齿轮；46d、第四复位齿轮)；47、飞轮；48、飞轮前内啮合齿轮；49、离合器；50、变速器；51、超越离合器；52、扭矩限制器；53、传动轴；54、差速器；55、半轴；56、驱动轮；57、推杆；58、压缩弹簧；59、拉伸弹簧；60、第一链轮；61、第二链轮；62、链条；63、弹簧加力机关；63a、第七离合传动装置；64、推杆室；65、第二导向支架；66、导套；67、套筒；68、庞大端；69、推杆上齿轮；69a、第三离合传动装置；70、推杆下齿轮；71、第二护罩；72、第一加速齿轮；73、齿形链；73a、第八离合传动装置；74、齿形链链轮；75、制动轴；76、制动变速器；77、制动主动轮；78、第五离合传动装置；79、气动推杆；80、弹簧气缸腔；81、气动活塞；82、螺旋弹簧；83、弹簧气缸；84、充气阀；85、向弹簧气缸内平动；86、活动室；87、气动推杆导向支架；88、向弹簧气缸外平动；89、气动推杆上齿轮；89a、第四离合传动装置；90、气动推杆下齿轮；91、第六离合传动装置；92、第二加速齿轮；94、水箱；95、曲管型高压压缩空气库；96、进水口；97、出水口；98、空气压缩机；99、地下直埋保温管；100、进气管口；101、出气管口；102、空压机排气阀；103、电动机；104、空压机吸气口；105、空压机排气口；106、空压机吸气阀；107、空压机气缸活塞；108、空压机气缸活塞左腔气缸；109、冷却水；110、热水；111、管壁；112、待加热水源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是电连接，也可以是通信连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1–12所示，本实施例记载了一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，该系统包括：

压缩空气动力装置、压缩空气产储供气机构、制动能量回收再生装置、内齿圈总成、离合传动装置以及控制器；

所述压缩空气动力装置包括一个或多个蓄气管1和一部或多部气缸组合引擎，用于以压缩空气产生驱动汽车行驶的动力；所述压缩空气产储供气机构包括锅炉式高压压缩空气产储装置4和高压/超高压空气压缩机98，所述空气压缩机98的工作压力接近、等于或超过100Mpa，所述锅炉式高压压缩空气产储装置4包括曲管型高压压缩空气库95和水箱94，所述曲管型高压压缩空气库95设置在所述水箱94的内部，一端与所述空气压缩机98连接，另一端与加气机相通，并经此可与所述蓄气管1连接，所述水箱与集中供暖系统连接，所述压缩空气产储供气机构主要用夜间低谷及不易蓄存电能产储高压压缩空气同时将伴发热量用于集中供暖，用以经济地产储高压压缩空气，并为所述蓄气管1加压充气；所述制动能量回收再生装置包括弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置，及其制动蓄能传动机构和释能驱动传动机构，用以将压缩空气驱动行驶的汽车减速、制动时损失的动能回收再用于汽车起动、加速，以节省作为汽车行驶动力的所述蓄气管1内压缩空气的消耗；所述内齿圈总成包括一个内齿圈2和一些与其定轴内啮合的齿轮，这些与所述内齿圈2内啮合的齿轮包括第一加速齿轮72和第二加速齿轮92、一个飞轮前内啮合齿轮48、若干个做功齿轮45和若干个复位齿轮46，它们可各在其轴所确定的位置自转，其中所述做功齿轮45用于接受从所述气缸组合引擎传递来的扭矩而带动所述内齿圈2旋转，所述第一加速齿轮72和第二加速齿轮92用于接受从所述弹簧蓄–释装置和所述压缩空气蓄–释装置传递来的扭矩而带动所述内齿圈2旋转，所述飞轮前内啮合齿轮48被所述内齿圈2旋转带动而旋转并可将所述内齿圈2旋转的扭矩向飞轮47方向输出，所述复位齿轮46被所述内齿圈2旋转带动而旋转并可向所述气缸组合引擎传回扭矩；所述离合传动装置包括第一离合传动装置43、第二离合传动装置44、第三离合传动装置69a、第四离合传动装置89a、第五离合传动装置78、第六离合传动装置91、第七离合传动装置63a和第八离合传动装置73a，它们分别为设置于所述气缸组合引擎、弹簧蓄–释装置、压缩空气蓄–释装置及所述内齿圈总成的构件之间在离合器控制下可以接通或断开的机械传动机构，并与所述控制器连接；所述控制器用于在计算机自动控制系统“控制器局域网总线技术”(Controller Area Network-BUS)参与下控制上述各装置的工作；

如图1–4、图5a所示，所述蓄气管1为一种长管状高压压缩空气蓄存装置，其圆筒形蓄气管管壁1a由耐高压材质构成，内存高压压缩空气压力≥30兆帕(MPa)，其管径小于传统技术车载储气罐的内径故在相同材质情况下其可管存较高压力的压缩空气，其管径的小和大适应于其所需蓄存的压缩空气压力的高和低，其管路的长度适应于对其管内容积的设计要求，并且车载高压压缩空气设计总容量可以通过多个所述蓄气管1的管内容积之和体现；每个所述蓄气管1一端封闭，另一端设有蓄气管进/排气阀6，其连接有蓄气管充气阀5用以接受从所述曲管型高压压缩空气库95充入的高压压缩空气，还连接有通向所述气缸组合引擎的蓄气管排气管道7以向所述气缸组合引擎排气；每个所述蓄气管1可以自身弯曲盘旋靠拢在一起，或随车架、底盘走势自然伸展和弯曲，蓄气管1外设有保护外壳8。

如图1–4、图5a所示，每部所述气缸组合引擎均由相互连通的第一气缸9和第二气缸10两个气缸匹配组合而成；所述第一气缸9和所述第二气缸10均包括气缸腔11、活塞12以及活塞杆13；所述气缸腔11的一端开口为开口端14而另一端封闭为封闭端15，每个气缸腔11靠近其封闭端15的一段空间称为封闭端空间，其中，第一气缸9的封闭端15空间称为第一气缸封闭端空间16、第二气缸10的封闭端15空间称为第二气缸封闭端空间24，所述活塞12与所述气缸腔11的内壁密封滑动配合活动于所述开口端14至所述封闭端空间外侧的阻挡构件25的区间，所述活塞杆13的一端与所述活塞12外侧连接而另一端探出于所述开口端14之外容置于长筒形滑筒31之中并可在所述滑筒31中平动运动，所述滑筒31内壁和气缸腔开口端14内壁设有第一导向支架32以利于所述活塞杆13在所述滑筒31内平动运动，所述滑筒31一端与所述开口端14对接固连而另一端设有缓冲减震装置30并留有通气孔28与大气相通；所述活塞杆13相对的两个侧面上设有齿条和与齿条啮合的两齿轮，称为活塞杆上齿轮33和活塞杆下齿轮34，其中，第一气缸9的活塞杆上齿轮33称为第一气缸活塞杆上齿轮33a、第二气缸10的活塞杆上齿轮33称为第二气缸活塞杆上齿轮33b，第一气缸9的活塞杆下齿轮34称为第一气缸活塞杆下齿轮34a、第二气缸10的活塞杆下齿轮34称为第二气缸活塞杆下齿轮34b，所述活塞杆13平动与所述活塞杆上齿轮33和活塞杆下齿轮34的转动可以相互作用、传动；其中所述活塞杆13向气缸外平动即做功行程26与所述活塞杆上齿轮33做功旋转38传动连接，所述活塞杆上齿轮33做功旋转38进而通过第一离合传动装置43与内齿圈2内啮合的做功齿轮45旋转传动连接；而与内齿圈2内啮合的的复位齿轮46通过第二离合传动装置44与所述活塞杆下齿轮34复位旋转40传动连接，所述活塞杆下齿轮34复位旋转40与所述活塞杆13向气缸内平动即复位行程27传动连接；所述活塞杆上齿轮33和活塞杆下齿轮34定位紧靠气缸腔开口端14之外，在此部位所述滑筒31局部缺如，代之以遮盖于活塞杆上齿轮33和活塞杆下齿轮34外周的护罩，称为第一护罩36，所述第一护罩36与所述滑筒31相延续；

其中，第一气缸9和第二气缸10的活塞杆13的长度相同，其相对的两个侧面上的齿条长度及其齿形和齿数相同，每个活塞杆上齿轮33、下齿轮34的半径、齿形和齿数相同，第一气缸9和第二气缸10的气缸腔11的长度相同，第一气缸封闭端空间16和第二气缸封闭端空间24的长度相同。

如图1–4所示，在第一气缸的封闭端空间16设有第一气缸进气阀17和第一气缸排气阀18，在第二气缸的封闭端空间24设有第二气缸进气阀19和第二气缸排气阀20；第一气缸进气阀17经所述蓄气管排气管道7与所述蓄气管进/排气阀6连通，在所述蓄气管排气管道7以及第一气缸封闭端空间16周围设有电加热器22，在所述电加热器22外设有保温绝热层23，第二气缸进气阀19与第一气缸排气阀18相通，第二气缸排气阀20通向大气21；

第一气缸9气缸腔11的内径小于第二气缸10气缸腔11的内径，并且两者之间符合下式关系：

$r_2=\sqrt{(\mathrm{mn}-1)/u}\×r_1$

(其中r₁为第一气缸9气缸腔半径，r₂为第二气缸10气缸腔半径，n为从蓄气管1注入第一气缸封闭端空间16内的压缩空气的压力(巴)，m为电加热器加热后第一气缸封闭端空间16内压缩空气绝对温度升高的倍数即气体膨胀的倍数，u为气缸腔长度相对于其封闭端空间长度的倍数)

从而使所述气缸组合引擎中相互连通配合的所述第一气缸9和第二气缸10在完成一个工作周期后所述第二气缸10气缸腔中即将排入大气的废气的压力接近大气压，即从所述蓄气管1每次注入所述第一气缸封闭端空间16的高压压缩空气所具有的压力势能得到充分地利用。

如图5(a)、5(b)、图6(a)、6(b)、图7(a)、7(b)和图10、图11所示，所述弹簧蓄–释装置包括推杆57、圆柱螺旋压缩弹簧58、圆柱螺旋拉伸弹簧59、第一链轮60、第二链轮61、链条62、弹簧加力机关63；所述推杆57为一坚实方柱，所述圆柱螺旋压缩弹簧58和圆柱螺旋拉伸弹簧59分别固连在所述推杆57两端，呈压簧–推杆–拉簧排列；所述推杆57容置于长筒形推杆室64之中，并可在其中作平动运动，所述推杆室64内壁设第二导向支架65以利于所述推杆57在所述推杆室64内稳定平动；所述圆柱螺旋压缩弹簧58加装有导套66，以保证所述圆柱螺旋压缩弹簧58弹性形变过程中的稳定性；所述圆柱螺旋拉伸弹簧59加装有套筒67，以免所述圆柱螺旋拉伸弹簧59受外力拉伸时其螺旋圈之间产生的间隙被外来异物坎卡；所述导套66和所述套筒67分别固连在所述推杆室64的两端，连合成一个加长的坚固筒状结构，固定于车体的适宜部位；两种具有特殊内螺纹的螺母分别紧拧在所述圆柱螺旋压缩弹簧58外端和所述圆柱螺旋拉伸弹簧59外端，其中紧拧在所述圆柱螺旋压缩弹簧58外端的螺母(图中未显示)具有与所述圆柱螺旋压缩弹簧58外端支承圈(又称死圈，端部若干圈相互与邻圈并紧，只起支承作用不参与变形)的圆柱螺旋相应内螺纹，紧拧在所述圆柱螺旋拉伸弹簧59外端的螺母(图中未显示)具有与所述圆柱螺旋拉伸弹簧59外端圆柱螺旋(拉簧制作时各圈绕成相互紧贴的螺旋圈)相应内螺纹；所述圆柱螺旋压缩弹簧58外端的螺母和所述圆柱螺旋拉伸弹簧59外端的螺母分别与所述加长的坚固筒状结构的两端开口固定，保持着圆柱螺旋压缩弹簧58中空空间和圆柱螺旋拉伸弹簧59中空空间向各自外端敞开的状态而未被堵塞；所述圆柱螺旋压缩弹簧58内端以磨平端面与所述推杆57一端固连(保持着压缩弹簧58支承端面与其轴线垂直)，所述圆柱螺旋拉伸弹簧59内端旋入其中空空间一个螺塞(该螺塞具有的外螺纹与上述中空空间内圆柱螺旋状的内螺纹相适应)与所述推杆57另一端固连(所述圆柱螺旋拉伸弹簧59内端不以挂钩钩连以免产生不必要的弯曲应力和对弹簧强度的影响)，所述圆柱螺旋压缩弹簧58轴线、推杆57纵向中线及拉伸弹簧58轴线依序相接排列在一条直线上，称为总纵向中线；所述推杆57截面外切圆的直径小于所述导套66的内径，所述推杆57在外力作用下可以在所述导套66内纵向自由平动；所述推杆57的相对的两侧面布有齿条和与齿条相啮合的推杆上齿轮69和推杆下齿轮70，所述推杆57的平动与所述推杆上齿轮69和推杆下齿轮70的转动可以相互作用、传动；所述推杆上齿轮69和推杆下齿轮70定位靠近所述圆柱螺旋压缩弹簧58内侧，在此部位所述推杆室64局部缺如，代之以遮盖于所述推杆上齿轮69和推杆下齿轮70外周的护罩，称为第二护罩71，所述第二护罩71与所述推杆室64相延续；所述推杆57与所述拉伸弹簧59内端固定连接的一端为庞大端68，所述推杆室64内设有可控阻挡机关，用于对所述庞大端68向所述拉伸弹簧59一侧平动起到阻挡或放行的作用；所述第一链轮60和第二链轮61分别固定于所述压缩弹簧58和所述拉伸弹簧的外端的一侧，并且第一链轮60的齿根圆和第二链轮61的齿根圆分别与所述总纵向中线向两端的延长线相切；所述链条62为一段固定长度的链条，其截面外切圆的直径小于所述圆柱螺旋压缩弹簧58和所述圆柱螺旋拉伸弹簧59的内径，可以穿经所述圆柱螺旋压缩弹簧58和所述圆柱螺旋拉伸弹簧59的中空空间沿弹簧轴线自由运动；所述链条62主体部分位于所述压簧推杆拉簧排列的一侧、所述推杆室64外侧，所述链条62的两端分别啮合并绕过第一链轮60、第二链轮61分别连接在所述推杆57的两端；所述弹簧加力机关63为一多角型螺栓状凸起，其固定于一实心式小齿轮中央部位，其与所述第一链轮60之间设有第七离合传动装置63a，当所述第七离合传动装置63a接通时所述弹簧加力机关63可被适配的扭矩扳手定向旋拧而带动所述第一链轮60旋转，进而带动所述链条62运动，牵拉所述推杆57向其压缩弹簧58一侧平动，使所述圆柱螺旋压缩弹簧58被压缩和所述圆柱螺旋拉伸弹簧59被拉长，当所述推杆室64内可控阻挡机关对所述庞大端68向所述拉伸弹簧59一侧复位平动阻挡，如此弹性形变产生的弹力势能被蓄存于被压缩的所述圆柱螺旋压缩弹簧58和被拉伸的所述圆柱螺旋拉伸弹簧59中；当所述推杆室64内可控阻挡机关对所述庞大端68向所述圆柱螺旋拉伸弹簧59一侧复位平动放行，所述推杆57向所述圆柱螺旋拉伸弹簧59一侧平动，带动所述推杆上齿轮69旋转，通过接通的第三离合传动装置69a将扭矩传递给与所述内齿圈2内啮合的第一加速齿轮72，参与所述制动能量回收再生装置的释能驱动传动机构的运作；所述推杆下齿轮70接受通过第五离合传动装置78从所述制动能量回收再生装置的制动蓄能传动机构中制动主动轮77传递来的扭矩而旋转，带动所述推杆57向所述圆柱螺旋压缩弹簧58一侧平动，使所述圆柱螺旋压缩弹簧58被压缩和所述圆柱螺旋拉伸弹簧59被拉长，当所述推杆室64内可控阻挡机关对所述庞大端68向所述拉伸弹簧59一侧复位平动阻挡，如此弹性形变产生的弹力势能被蓄存于被压缩的所述圆柱螺旋压缩弹簧58和被拉伸的所述圆柱螺旋拉伸弹簧59中；而且所述推杆上齿轮69和推杆下齿轮70参与所述制动能量回收再生装置的释能驱动传动和制动蓄能传动机构的运作，与所述压缩空气蓄–释装置中气动推杆上齿轮89和气动推杆下齿轮90协同、配合进行。

如图8、9所示，所述压缩空气蓄–释装置包括一个弹簧气缸83及其气动活塞81和气动推杆79；所述弹簧气缸83包括弹簧气缸腔80、充气阀84和螺旋弹簧82，其中所述弹簧气缸腔80内具有设定的初始气压的气体介质，所述充气阀84设置于所述弹簧气缸腔80的端部用于向所述弹簧气缸腔80内预充气至设定的初始气压，所述螺旋弹簧82位于所述弹簧气缸腔80内弹簧气缸腔80端部至所述气动活塞81的内侧之间；所述气动活塞81与所述弹簧气缸腔80内壁滑动配合，所述气动活塞81外侧与所述气动推杆79连接；所述气动推杆79容置于长筒形活动室86之中，所述气动推杆79在外力作用下可以在所述活动室86中纵向平动，所述活动室86内侧设气动推杆导向支架87，所述气动推杆导向支架87对所述气动推杆79在活动室86内平动有导向作用，所述气动推杆79的相对的两侧面布有齿条和分别与两侧的所述齿条相啮合的气动推杆上齿轮89和气动推杆下齿轮90，所述气动推杆79的平动与所述气动推杆上齿轮89和气动推杆下齿轮90的转动可以相互作用、传动，其中所述气动推杆下齿轮90转动可带动所述气动推杆79向弹簧气缸内平动85压缩其内气体介质和所述螺旋弹簧82积蓄气体压力势能和弹簧弹力势能，而其后所述气动推杆79向弹簧气缸外平动88释放所积蓄的气体压力势能和弹簧弹力势能时可带动所述气动推杆上齿轮89转动，所述活动室86内壁节段性地设有可控阻挡机关对所述气动推杆79末端向弹簧气缸外平动88阻挡或放行；所述气动推杆上齿轮89通过第四离合传动装置89a与所述第二加速齿轮92传动连接，参与释能驱动传动；所述气动推杆下齿轮90通过第六离合传动装置91与所述制动蓄能传动机构中制动主动轮77传动连接，用于参与制动蓄能传动。

这里所述压缩空气蓄–释装置的基本结构与本发明人一项已授权的专利“汽车制动蓄能释能驱动装置”(专利号：ZL 2012 20511195.2)的基本结构功能的相同点：它们都是一种汽车制动能量回收再生装置，以一个单独的弹簧气缸83独立工作，不与车载蓄气装置或其他气缸连通，从所述弹簧气缸83的弹簧气缸腔80中的气动活塞81的内侧至弹簧气缸腔80端部之间设有螺旋弹簧82，所述弹簧气缸腔80端部设有充气阀84，通过所述充气阀84向所述弹簧气缸腔80预充气至设定的初始气压，所述弹簧气缸83不具有进气阀和排气阀，所述气动活塞81亦不因频繁地、周期性地进气和排气而往返运动，其运动方式是：当汽车减速、制动时所述气动活塞81向弹簧气缸内平动85(使弹簧气缸腔中气体介质和螺旋弹簧82被压缩，在所述弹簧气缸83中积蓄气体的压力势能和弹簧的弹力势能)，在汽车起动、加速时所述气动活塞81向弹簧气缸外平动88(将这些能量释放出来)。

这里所述压缩空气蓄–释装置与本发明人前专利“汽车制动蓄能释能驱动装置”(专利号：ZL 201220511195.2)对比的改进之处在于：本实施例所述压缩空气蓄–释装置中当气动活塞81向弹簧气缸外平动88时，带动位于所述气动推杆79一侧的所述气动推杆上齿轮89转动，通过第四离合传动装置89a传递扭矩给与所述内齿圈2内啮合的齿轮中的第二加速齿轮92，与所述内齿圈总成匹配参与释能驱动传动机构的运作；以及所述气动推杆下齿轮90通过第六离合传动装置91接受从所述制动蓄能传动机构中制动主动轮77传递来的扭矩，带动所述气动推杆79和气动活塞81向弹簧气缸内平动85，与制动蓄能传动机构匹配参与制动蓄能传动。

如图5(a)、5(b)、图9、10、11所示，本实施例中的所述压缩空气动力装置、制动能量回收再生装置、内齿圈总成、离合传动装置等均为车载装置3，其中所述压缩空气动力装置和制动能量回收再生装置通过离合传动装置传递扭矩到所述内齿圈总成，所述内齿圈总成为动力混合和扭矩输出的装置；它们之中所述气缸组合引擎以压缩空气为动力驱动汽车行驶的扭矩传动机构动力传递流程依序为活塞杆13(做功行程26)、活塞杆上齿轮33(做功旋转38)、第一离合传动装置43、做功齿轮45、内齿圈2、飞轮前内啮合齿轮48、飞轮47、离合器49、变速器50、超越离合器51、扭矩限制器52、传动轴53、差速器54、半轴55和驱动轮56；所述弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置中被压缩的压缩弹簧58和被拉伸的拉伸弹簧59中积蓄的弹簧的弹力势能和/或弹簧气缸83中积蓄的气体压力势能和弹簧弹力势能释放时，所述弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置释能驱动传动机构动力传递流程依序为推杆57(向拉伸弹簧59一侧平动)和/或气动推杆79(向弹簧气缸外平动88)、推杆上齿轮69和/或气动推杆上齿轮89、第三离合传动装置69a和/或第四离合传动装置89a、第一加速齿轮72和/或第二加速齿轮92、内齿圈2、飞轮前内啮合齿轮48、飞轮47，其后动力传递流程同于前述。

如图8、图10、图11所示，所述制动蓄能传动机构为在汽车传统技术中的传动轴53之旁设置制动轴75，在所述传动轴53之上加入具有扭矩单向传递作用的超越离合器51和具有过载保护作用的扭矩限制器52，在所述传动轴53和所述制动轴75之间设置参与构成第八离合传动装置73a的齿形链73，在所述制动轴75之上设置齿形链链轮74、制动变速器76、制动主动轮77，并且制动主动轮77分别通过第五离合传动装置78和/或第六离合传动装置91与所述推杆下齿轮70和/或气动推杆下齿轮90传动连接；其中，扭矩限制器52用于过载保护，防止相关机械损坏发生；其中，超越离合器51设置在变速器50和齿形链73之间，是一种单向传递扭矩的离合器，故扭矩可以从变速器50通过超越离合器51传递给传动轴53，而不会反向从传动轴53通过超越离合器51传递到变速器50；其中，第八离合传动装置73a、第五离合传动装置78和/或第六离合传动装置91只在汽车减速、制动时接通；从而汽车减速、制动时所述制动蓄能传动机构动力传递流程依序为驱动轮56扭矩通过半轴55、差速器54、传动轴53、扭矩限制器52、第八离合传动装置73a(接通)，全部经齿形链73、齿形链轮74传递给制动轴75，并通过制动变速器76控制制动主动轮77转动向推杆下齿轮70和/或气动推杆下齿轮90传递扭矩，导致推杆57向压缩弹簧58一侧平动和/或气动推杆79向弹簧气缸内平动85，从而将汽车减速、制动时减少的动能转化为弹簧的弹力势能和/或气体的压力势能积弹簧弹力势能，蓄存在被压缩的压缩弹簧58和被拉伸的拉伸弹簧59和/或弹簧气缸83中。

如图5(a)、图7(b)、图8、9、10、11所示，第一离合传动装置43设置于活塞杆上齿轮33与所述内齿圈2内啮合的做功齿轮45之间，其中第一离合传动装置甲43a设置于第一气缸活塞杆上齿轮33a与所述内齿圈2内啮合的第一做功齿轮45a之间，第一离合传动装置乙43b设置于第二气缸活塞杆上齿轮33b与所述内齿圈2内啮合的第二做功齿轮45b之间；第二离合传动装置44设置于活塞杆下齿轮34与所述内齿圈2内啮合的复位齿轮46之间，其中第二离合传动装置甲44a设置于第一气缸活塞杆下齿轮34a与所述内齿圈2内啮合的第一复位齿轮46a之间，第二离合传动装置乙44b设置于第二气缸活塞杆下齿轮34b与所述内齿圈2内啮合的第二复位齿轮46b之间；第三离合传动装置69a设置于推杆上齿轮69与所述内齿圈2内啮合的第一加速齿轮72之间；第四离合传动装置89a设置于气动推杆上齿轮89与所述内齿圈2内啮合的第二加速齿轮92之间；第五离合传动装置78设置于制动主动轮77与所述推杆下齿轮70之间；第六离合传动装置91设置于制动主动轮77与所述气动推杆下齿轮90之间；第七离合传动装置63a设置于所述弹簧加力机关63与所述第一链轮60之间；第八离合传动装置73a设置于传动轴53与制动轴75之间。

其中，所述第一、二、三、四离合传动装置43、44、69a、89a两端的齿轮的轴线通常可被设计为彼此相互平行，其两端的齿轮之间可被离合器接通或断开的机械传动可为轴线平行齿轮组合传动；在所述第五、六、七离合传动装置78、91、63a两端的齿轮的轴线通常并不平行甚至相距一段距离，则其间可被离合器接通或断开的机械传动可在齿轮传动中加入适宜的锥齿轮副和链传动；所述第八离合传动装置74a在传动轴53与制动轴75之间可被离合器接通或断开的机械传动为齿形链73、齿形链链轮74链传动。

如图2、4、图5a、5b、图9、10所示，所述气缸组合引擎为两部；与所述内齿圈2内啮合并带动所述内齿圈2旋转的齿轮包括：所述做功齿轮45，其包括第一做功齿轮45a其转动的扭矩系经第一离合传动装置甲43a来自所述第一气缸活塞杆上齿轮33a、第二做功齿轮45b其转动的扭矩系经第一离合传动装置乙43b来自所述第二气缸活塞杆上齿轮33b、第三做功齿轮45c其转动的扭矩系经离合传动装置来自另一气缸组合引擎中第一气缸活塞杆上齿轮、第四做功齿轮45d其转动的扭矩系经离合传动装置来自另一气缸组合引擎中第二气缸活塞杆上齿轮，以及第一加速齿轮72其转动的扭矩系经第三离合传动装置69a来自所述推杆上齿轮69，和第二加速齿轮92其转动的扭矩系经第四离合传动装置89a来自所述气动推杆上齿轮89；它们在所述内齿圈2内相对匀称地排布并将它们转动的扭矩传递给所述内齿圈2带动内齿圈2转动。

相应地，与所述内齿圈2内啮合、被所述内齿圈2旋转带动而旋转的所述复位齿轮46包括：第一复位齿轮46a其经第二离合传动装置甲44a传递扭矩给所述第一气缸活塞杆下齿轮34a进而导致第一气缸活塞杆平动进行复位行程27，第二复位齿轮46b其经第二离合传动装置乙44b传递扭矩给所述第二气缸活塞杆下齿轮34b进而导致第二气缸活塞杆平动进行复位行程27，第三复位齿轮46c其经离合传动装置传递扭矩给另一气缸组合引擎中第一气缸活塞杆下齿轮进而导致另一气缸组合引擎中第一气缸活塞杆平动进行复位行程27，和第四复位齿轮46d其经离合传动装置传递扭矩给另一气缸组合引擎中第二气缸活塞杆下齿轮进而导致另一气缸组合引擎中第二气缸活塞杆平动进行复位行程27。

如图1、2、3、4所示，所述控制器对所述蓄气管进/排气阀6、所述第一气缸进气阀17和排气阀18、所述第二气缸进气阀19和排气阀20等阀门有序地、周期性地开启、闭合进行管控，使车载各蓄气管1中所蓄存的高压压缩空气被充分利用，其中某一个所述蓄气管1可向一部或多部气缸组合引擎供气，某一部气缸组合引擎可从一个或多个所述蓄气管1受气。

所述控制器还对离合传动装置进行控制；其中所设第一离合传动装置43可以接通或断开的机械传动机构和第二离合传动装置44可以接通或断开的机械传动机构的结构相同，扭矩传递方向相反，如图1、2、3、4、图5(a)、(b)、图10所示，它们的一端为所述内齿圈总成其中各做功齿轮45和复位齿轮46的半径、齿形和齿数相同，另一端为所述气缸组合引擎其中各活塞杆上齿轮33和下齿轮34的半径、齿形和齿数相同，而且第一气缸9和第二气缸10的活塞杆13的长度相同，第一气缸9和第二气缸10的活塞杆13相对的两个侧面上的齿条的长度、齿形和齿数相同，这样的结构有利于所述控制器控制第一离合传动装置43和第二离合传动装置44在接通和断开状态之间周期地、有序地切换，使每个第一气缸9或第二气缸10的做功行程26和复位行程27重复变换，以及每部气缸组合引擎中第一气缸9的做功行程26与第二气缸10的复位行程27同步、随后第一气缸9的复位行程27与第二气缸10的做功行程26同步，交替进行。

在所述控制器控制下，汽车制动踏板、汽车加速踏板传感器信息与所述制动蓄能传动机构、释能驱动传动机构运作相连接，汽车行驶的速度与所述蓄气管1向所述第一气缸封闭端空间16注入高压压缩空气的量以及所述气缸组合引擎做功的频率相关连，并且控制所述第七离合传动装置63a在所述弹簧加力机关63被旋拧时接通。

所述锅炉式高压压缩空气产储装置根据体积大小分为大、中、小三型，分别设置在热源式压缩空气产供母站、压缩空气加气加力子站和私家锅炉式压缩空气加气加力点；其中所述锅炉式高压压缩空气产储装置4即指大型锅炉式高压压缩空气产储装置(如图12所示)；所述热源式压缩空气产供母站包括有一部或多部大型锅炉式高压压缩空气产储装置4、高压/超高压空气压缩机98、站设气动扭矩扳手、汽车蓄气管加气机、一部或多部中型锅炉式高压压缩空气产储装置；所述热源式压缩空气产供母站宜建在接近冷却水源，便于汽车加气加力，尤其是具备可利用用电低谷电力和/或风电、太阳能等不易储藏的电源的地方和有集中供热系统需求的地方；而在冷却水源紧张，有汽车加气需求，却并不具备可利用用电低谷电力和/或风电、太阳能等不易储藏的电源的地方可建压缩空气加气加力子站。

如图12所示，所述大型锅炉式高压压缩空气产储装置4包括水箱94和曲管型高压压缩空气库95；水箱94为一大型容水的容器，设有进水口96和出水口97，水箱94进水口96与待加热水源112相通，水箱出水口97与某集中供热系统地下直埋保温管99相通；曲管型高压压缩空气库95为一弯曲盘绕充斥于水箱94之中的管状结构，管壁111由耐高压材质构成，其管径小于传统技术相同容量压缩空气储气装置的内径故在相同材质情况下其有利于管存较高压力的压缩空气且有利于与管外冷却水进行热交换，其管径的小和大适应于其内需要产蓄的高压压缩空气压力的高和低，其管路的设计总长度需达到使其管内容积适应于作为大容量高压压缩空气产储装置的设计要求，使曲管型高压压缩空气库95可以蓄存大量高压压缩空气；曲管型高压压缩空气库95设有进气管口100和出气管口101，其出气管口101与汽车加气机相通，其进气管口100与高压/超高压空气压缩机排气阀102相通；图12所示高压/超高压空气压缩机为容积式–活塞式空气压缩机98，简称空压机98，由电动机103带动，空压机98的工作压力(即输出压力)为高压/超高压(接近、等于100MPa或100MPa以上)；空压机吸气口104通过空气过滤器、空气干燥器(图中未显示)与大气相通，空压机排气口105与曲管型高压压缩空气库95进气管口100相通；空压机吸气口104和排气口105分别设有吸气阀106和排气阀102；空压机吸气阀106和排气阀102位于空压机气缸活塞107一侧，设为左侧，当空压机气缸活塞107向右运动时空压机气缸活塞左腔气缸108内的压力低于大气压，吸气阀106被打开，空气在大气压力作用下经过滤器被吸入，经干燥器脱水处理，进入空压机气缸活塞左腔气缸108；而空压机气缸活塞107向左运动时吸气阀106在空压机气缸活塞左腔气缸108内压缩气体的作用下关闭，当空压机活塞左腔气缸108内压力增高到略高于曲管型高压压缩空气库95内气压后，空压机排气阀102被打开，压缩空气排入曲管型高压压缩空气库95；控制系统调控空气压缩机98排放量与冷却水109流量、流速相适应，使曲管型高压压缩空气库95内大量气体被压缩到预定高压过程中大量热能有序产生并及时被水箱94内冷却水109带走，同时冷却水109被加热成为具有预定高温的热水110从水箱94出水口97流出，汇入地下直埋保温管99集中供热系统。

所述中型锅炉式高压压缩空气产储装置与大型锅炉式高压压缩空气产储装置的结构功能相同，亦由水箱94和曲管型高压压缩空气库95构成，主要不同点是(1)中型锅炉式高压压缩空气产储装置的体积略小，其大小形状以适应汽车拖车运输为宜，(2)中型锅炉式高压压缩空气产储装置与地面设施活动连接，可以拆装运走；在热源式压缩空气产供母站，当空气压缩机98对中型锅炉式高压压缩空气产储装置进行上述充气加压过程完成后，所述中型锅炉式高压压缩空气产储装置可被吊装在拖车上，运往压缩空气加气加力子站；在那里经过多次给汽车车载蓄气管1加气后当中型锅炉式高压压缩空气产储装置中的气体压力下降到一定值时，可被重新运回热源式压缩空气产供母站充气加压，并以完成充气加压的中型锅炉式高压压缩空气产储装置更换之。

所述小型锅炉式高压压缩空气产储装置是一种亦由水箱和曲管型高压压缩空气库构成的家用小型装置，可以私家空压机最好在夜间用电低谷时为其内曲管型高压压缩空气库充气加压，注入其水箱的冷却水来自私家自来水，从该水箱流出的热水并入私家家用热水管路和/或私家暖气管路，其内曲管型高压压缩空气库中气压高于车载蓄气管1中额定气压且其容量比一个蓄气管1的容积略大，以利于向车载蓄气管1加压充气过程中一次充入蓄气管1内高压压缩空气的量及其压力降所具有的降温趋势足以缓冲蓄气管1内原有气体压力相对升高所引起的气温升高趋势。

所述热源式压缩空气产供母站、压缩空气加气加力子站和私家锅炉式压缩空气加气加力点均设有汽车蓄气管加气机、气动扭矩扳手；所述汽车蓄气管加气机包括显示屏、计量仪表、加气枪，并受控制系统控制；显示屏可显示加气中的车载蓄气瓶1压力变化，计量仪表用于计量加气量，加气枪用于与车载储气管充气阀5可控密闭连通，将来自曲管型高压压缩空气库95的高压压缩空气排入车载蓄气管1；控制系统根据车载蓄气管1容量及原有气压状况，适时调控高压压缩空气排入储气管1的流量和流速，使车载储气管1中气温在加气过程中不至于产生大的变化。

如图1、2、3、4、图7(b)、图8、9、10、12所示，所述锅炉式高压压缩空气产储装置4、所述蓄气管1和所述气缸组合引擎构成气压传动系统；所述锅炉式高压压缩空气产储装置4和/或所述蓄气管1可用于作为气压传动系统的气源装置；所述气缸组合引擎可用于作为将气体能转换成机械能的气动执行装置；其中，所述锅炉式高压压缩空气产储装置4作为气源装置还可为所述气动扭矩扳手提供压缩空气作为其动力用于旋拧所述弹簧加力机关63并在完成设定扭矩即蓄存定量弹簧弹力势能时自动关闭气源为车载所述弹簧蓄–释装置蓄能备用，和/或必要时通过所述加气枪为车载所述压缩空气蓄–释装置的弹簧气缸83补充压缩空气以维持其内初始气压及其蓄–释功能。

本实施例的一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统具有以下优势：

1)产供压缩空气经济、环保

任何一种汽车新能源都面临着一个首要问题，即生产和供应这种新能源的成本问题，以压缩空气作为汽车动力源，就面临着“空气压缩机所消耗的电能90％转化为热能”的问题；

而另一方面，社会供热需求量却很大，特别是集中供热热源短缺，而且燃煤、燃油面临温室气体排放、环境污染。

本发明锅炉式高压压缩空气产储装置4产供压缩空气时将其中消耗的90％的电能用于集中供热、家庭供暖，既经济又环保，且可大量使用深夜低谷经济电力、风电、太阳能等不易储藏的电力，更加“合算”。加之上述装置中以曲管型高压压缩空气库95贮存高压压缩空气，不仅有利于冷却水109收集热能，而且常识以及应力分析、强度设计力学基础也揭示在其他条件相同的情况下直径较小的圆筒筒壁承受压力能力强于直径较大的圆筒筒壁，所述曲管型高压压缩空气库95可以更安全地产储较高压力的压缩空气。

2)车载蓄气管1充气节能、蓄能较多

物理实验证明，气体被很快地压缩时，它的温度就会升高；当它很快地膨胀时，温度就会降低。在以空气压缩机向现有技术压缩空气汽车车载蓄气“罐”加压充气过程中，从空压机气缸工作腔一次次压入“罐”内的气量与“罐”内气体容量相比很小(空压机工作腔容积远小于该“罐”的容积)，压入“罐”内的气体压力降亦很小(只要略高于“罐”内气体压力便可压入)，故其引起“罐”内气温下降的趋势很小；而“罐”内容量相对较大的气体被压缩所引起的升温趋势明显大于前述降温趋势，故对现有技术压缩空气汽车以空压机向其车载蓄气“罐”加压充气过程中其车载蓄气“罐”内气温总是升高，这一部分热能消耗在车上，车上需配置相应的使车载蓄气“罐”冷却的设施，而且在充气截止瞬间车载蓄气“罐”内气温往往未及在那一瞬间被充分冷却，在充气截止后车载蓄气“罐”内气温继续下降压力随之下降，导致充气截止后车载蓄气“罐”所蓄存的气体压力势能自动减少。而在本发明中各种锅炉式高压压缩空气产储装置中的曲管型高压压缩空气库95的容量都显著大于一个车载蓄气管1的容量，所述曲管型高压压缩空气库95内高压压缩空气的压力也都显著高于车载蓄气管1内压缩空气设定压力，一次从所述曲管型高压压缩空气库95排入车载蓄气管1的排量及其压力降具有显著的降温趋势，控制该排量、流速可使所述降温趋势与车载蓄气管1中原有气体压力上升引起的升温趋势彼此缓冲，使车载蓄气管1中气温在加压充气过程中基本稳定，不至于浪费一部分热能在车上，车上也可免配置相应的对蓄气装置的冷却设施，而且可免加压充气截止后因车载蓄气管1内高温气体温度下降、压力随之下降所导致的蓄存能量自动减少。

现有技术压缩空气汽车车载一个300升左右压缩空气罐，罐中充满30兆帕(MPa)压力的压缩空气约具有相当于51兆焦(MJ)能量(可行车程约300公里，最高时速可达105公里时)。本发明所设车载蓄气管1内径较小，在相同材质的情况下内径较小者可耐受更高气体压力，本发明车载蓄气管1内压缩空气压力可≥30兆帕(MPa)，而且车载高压压缩空气的总量可通过增加每个蓄气管1管路的长度(自身弯曲盘旋或伸展)和多个所述蓄气管1的管内容积之和体现，从而有利于车载足量高压压缩空气，进一步提高行程和车速。

其中实现车载蓄气管1内压缩空气压力≥30兆帕(MPa)的考量涉及：⑴参考现有技术中其它类型承受内压的压力容器中气体压力：奔驰B级车燃料电池车辆装备了三个压力为70兆帕(MPa)的储氢罐(每罐储存约4千克的气态燃料)，不久前另一类非车载的TOBUL活塞式蓄能器在经历40多年开发其内压力已可达138兆帕(MPa)；⑵随着材料科学进展材料抗拉强度不断提高，据报道较新高强度碳素纤维复合材料抗拉强度高达8.27Gpa(8270MPa)，而从力学上讲，圆筒筒壁(尤其是压缩空气蓄气装置一类薄壁圆筒筒壁)主要承受拉力或压力，新材料不断出现将有利于气压传动储能器压力提高；⑶本发明车载蓄气管1管状设计，与现有技术车载蓄气“罐”内径相比其管径较小，而应力分析及强度设计的力学基础揭示，在其他条件相同的情况下直径较小的圆筒筒壁承受压力能力强于直径较大的圆筒筒壁。

3)安全

如同对待大多数的技术问题，压缩空气的应用早有安全方面的考量，主要关切在于车载储气装置会否破裂。作为防止其发生的常规举措是制定了安全规范(Safety codes)，安全规范限定合法的工作压力(the legal working pressure)小于储气装置的破裂压力(therupture pressure)的40％，安全系数(safety factor)为2.5(即极限应力与许用应力之比为2.5)，从而使车载储气装置一般不会在车辆碰撞时破裂。考虑到前已提及美国TOBUL活塞式蓄能器压力可达138MPa，而美国TOBUL蓄能器的安全系数是行业内最高的，其安全系数为4；以及对装备了三个压力为70MPa储氢罐的奔驰B级车燃料电池车型安全性能的评价：该车“这套燃料电池驱动系统的部件大部分位于驾驶舱的底板下部，包括储氢罐、燃料电池反应堆、锂离子电池、电源分配部件等…一定程度上降低了车身重心，而且使驱动系统得到了非常有效的保护，即使是发生碰撞，系统也能相对安全。”不难理解本发明车载蓄气管1内压缩空气压力在一定范围内≥30兆帕(MPa)，其安全系数可以＞2.5甚至达到34，技术上可行，也符合相应的安全规范。其实，大学教科书中对以压缩空气为工作介质的气压传动的共同特点有明确阐述：气压传动动作迅速、反应快，工作环境适应性强，特别是在大温差、易燃易爆、多尘埃、振动等恶劣工况下安全可靠工作。另据各国行业资料统计，20世纪70年代，液压元件与气压传动元件的产值比约为9：1；如今在发达国家该比例已达6：4，甚至接近5：5。压缩空气技术的快速发展和日益广泛地应用，正是由于气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点。相比之下，万一发生交通事故涉及高冲击碰撞损坏和危险时，压缩空气就其本身而言是不可燃的，而汽油、氢气、天然气等其他车用燃料则易于燃爆，且压缩空气蓄气装置自身的碳纤维是脆性的，在足够大的压力下可分裂，但不会造成任何弹片，至多只会出现壳体“破碎”、压缩空气漏出的情况，就不会出现碎片和高压气体四溅的危险状况，安全性相对较好。

4)密封可靠

对于压缩空气的应用，人们通常还有一个关切，就是车载储气装置会否泄气。今天随着气压传动技术进展阀门密封技术也更加可靠，以至业内在评价压缩空气汽车优点时有这样一条，与电动汽车对比，电动汽车即使在不用电的情况下蓄电池也会随着时间延长自动将其电量缓慢耗尽，而车载压缩空气储气装置泄气的速率如此之低，压缩空气汽车可以被闲置的时间比电动汽车更长。

5)有利于汽车轻量化

周知，汽车轻量化是减少汽车驱动能耗和排放的发展趋势之一。中英先进材料研讨会就有镁合金广泛应用使小轿车瘦身一半的前瞻；2012年印度TATA展示的AirPod，车身以玻璃纤维制成，全车总重220公斤，可容纳三名成人。AirPod的动力由压缩空气与电池驱动的电动马达组合而成，可加装电动混合动力式制动能量回收系统为电池充电。本发明中以压缩空气为驱动力、以弹簧弹力和气体压力势能形式进行制动能量回收再生的车载装置3，本身结构简捷轻便，并免除了传统汽车内燃机、电动发电机及其蓄电池，也没有必要设立相关散热系统、火花塞、起动马达、以及消声器等，使汽车可在强度高重量轻的新材料车身上进一步减轻车重，从而减少驱动功率和运行能耗，并且结构简化、生产成本降低。

6)车载压缩空气能量可充分利用

对比传统技术发动机活塞带动曲轴转动(如内燃机)，活塞在完成其四个行程中有一次是做功的，而进气、压缩、排气三个(不做有效功)行程中活塞都会遇到较大的阻力，本发明压缩空气动力装置中活塞在其完成的每两个行程中就有一次做功行程26，而另一次复位行程27阻力很小，效率较高。而且每部气缸组合引擎中第一气缸9和第二气缸10有机配合，一个气缸的活塞进行做功行程26(活塞活塞杆上齿轮内齿圈做功)时另一个气缸的活塞在进行复位行程27(内齿圈下齿轮活塞杆活塞复位)，维持内齿圈总成向飞轮输出扭矩。由于第一气缸的内径小于第二气缸的内径，有利于第二气缸活塞做功行程中带动第一气缸活塞复位，同时由于第一气缸腔半径和第二气缸腔半径基本符合前文述及关系：

$r_2=\sqrt{(\mathrm{mn}-1)/u}\×r_1$

(其中r₁为第一气缸腔半径，r₂为第二气缸腔半径，n为从蓄气管注入第一气缸封闭端空间内压缩空气的压力(巴)，m为电加热器加热后在第一气缸封闭端空间内压缩空气绝对温度增加的倍数即气体膨胀的倍数，u为气缸长度是其封闭端空间长度的倍数)

这样，当每部气缸组合引擎完成一个工作周期时第二气缸10内的气压接近大气压(约1巴)，即该工作周期初始注入第一气缸封闭端空间16的压缩空气所携带的气体压力势能在每部气缸组合引擎工作周期中得到充分利用。

7)随机代入一组参数举例分析：

仅以此为例，对一部气缸组合引擎中第一气缸和第二气缸活塞推力及其做功情况作初步近似计算分析：设第一气缸腔半径r₁＝5cm，从蓄气管1注入第一气缸封闭端空间16压缩空气的压力n＝30巴＝300牛顿/cm²，电加热器加热后注入在第一气缸封闭端空间16压缩空气的绝对温度是原温度的倍数m＝1(即假设绝对温度没有变化m＝1)，气缸长度是其封闭端空间长度的倍数u＝10，根据上文所述r₂设计为r₁的倍而第二气缸腔半径r₂＝8.5cm，气缸长度L＝50cm(第一气缸和第二气缸长度相等)，大气压力P＝1巴＝10牛顿/cm²；

Ⅰ、关于第一气缸：

ⅰ)第一气缸做功行程前瞬间其活塞内侧面受到的压缩空气的压力

F_1内＝mnπr₁ ²＝23550牛顿

ⅱ)第一气缸活塞外侧面受到的大气压力

F_1外＝Pπr₁ ²＝785牛顿

ⅲ)推动第一气缸活塞做功行程伊始的推力

F₁＝23550－785＝22765牛顿

ⅳ)第一气缸活塞做功行程做功

(式中a＝0)

Ⅱ、关于第二气缸：

)第二气缸做功行程前瞬间其封闭端空间及与之相通的第一气缸腔内压缩空气气体压力

ⅱ)第二气缸做功行程前瞬间活塞内侧面受到的压缩空气的压力

F_2内＝P₂πr₂ ²＝8620牛顿

ⅲ)第二气缸活塞外侧面受到的大气压力

F_2外＝Pπr₂ ²＝2268牛顿

ⅳ)推动第二气缸活塞做功行程伊始的推力

F₂＝8620－2268＝6352牛顿

ⅴ)第二气缸活塞做功行程做功

(式中a＝0)

ⅵ)第二气缸做功行程结束时其气缸腔及与之相通的第一气缸封闭端空间内气体的压力

上例中注入第一气缸封闭端空间16压缩空气的压力30巴，到气缸组合引擎工作一个周期时第二气缸气缸腔内气体压力降至1.0巴(大气压)，说明根据所述气缸组合引擎可以高效利用从蓄气管1注入第一气缸封闭端空间16的压缩空气的压力势能；

上例中对于一个气缸组合引擎中第一、第二气缸活塞推力、做功效果的估算仍然大有增值的空间，因为：

(a)上述几何参数r₁、u、r₂、L并非优选，事实上根据设计需要可能优选出其他多种几何参数搭配，其结果可优于上述；如较大载荷车辆匹配缸径小、行程长的气缸，注重扭矩的发挥；快速车辆适宜缸径大、行程短的气缸，注重转速的输出；

(b)上例中设n＝30巴，系参考现有技术压缩空气汽车的车载压缩空气罐(300升)蓄存压缩空气压力30兆帕(MPa)即300巴，从该罐向其压缩空气引擎注入的压缩空气气体的压力为3兆帕(MPa)即30巴，据此在上例中设n＝30巴(即设从本实施例车载蓄气管1注入第一气缸封闭端空间16压缩空气的压力30巴)；而如上文所述本发明中车载蓄气管1内压缩空气压力可能高于30兆帕(MPa)即高于300巴，其注入第一气缸封闭端空间16的压缩空气的压力亦可能高于3兆帕(MPa)即高于30巴故有增值的空间，以及可配置一个或多个车载蓄气管1使其储备压缩空气总容量也有增值的空间，参见上文“车载蓄气管1充气节能、蓄能较多”；

(c)上例中设m＝1，即设电加热器加热后在第一气缸封闭端空间16压缩空气绝对温度没有升高，而周知电加热器具有占用体积小、功率大、热响应快、控温精度高、加热温度高、寿命长、可靠性高、可全自动化控制、热转化率高等特点，可使即将和已经进入第一气缸封闭端空间16的高压压缩空气被迅速加热升温，有资料提示该压缩空气的绝对温度可能升高3至5倍；实际上该气温如果加热到315℃则m＝2；加热到约600℃则m＝3、约900℃则m＝4，即使温度更高达到m＝5也是可能的，从而获得更大的推力、做更多的功；与汽油、氢气、天然气等其他车用燃料不同，那些燃料必须在发动机中被加热到一个极高的温度临界点(燃点)才爆炸做功，而以压缩空气作车用“燃料”，没有什么温度临界点(燃点)，即使些微加热，也会增加做功，这是以压缩空气作为汽车动力的特点和优点之一；

不仅上述一部气缸组合引擎推力、做功效果仍大有增值空间，而且本发明压缩空气动力装置可设置多部气缸组合引擎，使行车车程和时速提高。

8)扭矩输出损失小

扭矩(Torque，也称为转矩)在物理学中就是特殊的力矩M，M＝Frsinα，式中F为使物体转动的力，r为使物体转动的力的作用点到转轴的线段，∠α为r和F的夹角；而且如果F是某原动力f的分力，∠β为f和F的夹角，则F＝f cosβ。显然扭矩M的大小与原动力f以及使物体转动的力的作用点到转轴的距离r的大小有关，但f和r通常为设计常量，而∠α和∠β与扭矩输出中的损失相关。传统技术中发动机工作颇为复杂，在此简析为活塞的往复运动通过曲柄连杆、曲轴连杆转变为曲轴的旋转运动的“活塞-曲柄连杆-曲轴”扭矩输出方式；为了比较本发明中气缸组合引擎的“活塞-活塞杆-上齿轮”扭矩输出方式和传统技术中发动机的“活塞-曲柄连杆-曲轴”扭矩输出方式两者扭矩输出损失大小，设：(1)本发明中气缸组合引擎的活塞推力为f₁和传统技术中发动机的活塞推力为f₂，且f₁与f₂力的大小相等即f₁＝f₂＝f(f相当于上述原动力)，(2)本发明中气缸组合引擎使上齿轮转动的力为F₁和传统技术中发动机使曲轴转动的力为F₂(F₁和F₂相当于上述使物体转动的力F)，(3)本发明中气缸组合引擎使上齿轮转动的力F₁在上齿轮上的作用点到上齿轮轴心的线段为r₁和传统技术中发动机使曲轴转动的力F₂作用点即曲轴连杆远端到曲轴轴心的线段为r₂，且r₁与r₂的长度相等即r₁＝r₂＝r(r相当于上述使物体转动的力的作用点到转轴的距离r，其中r₁的长度与上齿轮半径的长度相等，r₂的长度与曲轴连杆的长度相等)，(4)本发明中气缸组合引擎的“活塞-活塞杆-上齿轮”输出的扭矩为M₁和传统技术中发动机的“活塞-曲柄连杆-曲轴连杆”输出扭矩为M₂则有：

I、在本发明气缸组合引擎中，

i)关于“∠β，为f和F的夹角，F＝f cosβ”

∵活塞推力f₁与使上齿轮转动的力F₁即活塞杆运动方向一致，

∴f₁与F₁的夹角∠β₁＝0°，

∴cosβ₁＝cos0°＝1，

∴F₁＝f₁cosβ₁＝f₁＝f；

ii)关于“∠α，为r和F的夹角，M＝Frsinα”

∵F₁⊥r₁(F₁即活塞杆运动方向总是与过使上齿轮转动的力的作用点至上齿轮轴心的线段r₁垂直，与上齿轮的这一半径垂直)，

∴F₁与r₁的夹角∠α₁＝90°，

∴sinα₁＝sin90°＝1，

∴M₁＝F₁r₁sinα₁＝f₁r₁sinα₁＝f₁r₁＝fr；

II、在传统技术发动机(曲柄、曲轴)中，

i)关于“∠β，为f和F的夹角，F＝f cosβ”

∵活塞推力f₂与使曲轴转动的力F₂即曲柄连杆运动的方向在绝大部分时间不一致，

∴f₂与F₂的夹角(∠β₂)在绝大部分时间∠β₂≠0°，

∴在绝大部分时间cosβ₂≠cos0°，∴cosβ₂≤1(在绝大部分时间cosβ₂＜1)，

∴F₂＝f₂cosβ₂＝f cosβ₂≤f(在绝大部分时间f₂cosβ₂＜f)；

ii)关于“∠α，为r和F的夹角，M＝Frsinα”

∵F₂与r₂在绝大部分时间并不相互垂直，(F₂即曲柄连杆运动方向在绝大部分时间与r₂即F₂作用点即曲轴连杆远端到曲轴轴心的线段即曲轴连杆并不垂直)，

∴F₂与r₂的夹角(∠α₂)在绝大部分时间∠α₂≠90°

∴sinα₂≤1，在绝大部分时间sinα₂＜1，

∴M₂＝F₂r₂sinα₂＝f₂cosβ₂r₂sinα₂＝frcosβ₂sinα₂＜＜fr

III、比较本发明气缸组合引擎与所述传统技术中发动机

i)∵M₁＝f₁cosβ₁r₁sinα₁＝f₁r₁＝fr

ii)∵M₂＝f₂cosβ₂r₂sinα₂＝f₂r₂cosβ₂sinα₂＜＜fr

iii)∴M₁＝fr＞＞frcosβ₂sinα₂＝M₂

iv)∴M₁＞＞M₂

故本发明中气缸组合引擎扭矩输出损失小；同理本发明中弹簧蓄-释装置(和/或压缩空气蓄-释装置)的推杆及其上齿轮(和/或气动推杆及其上齿轮)的扭矩输出损失亦较小。

9)弹簧弹力混合动力

周知，弹簧蓄能器是一种经典蓄能器，小到用在精细的手表里，大到用于蓄存和释放数吨、上十吨力。本发明中的弹簧弹力蓄-释装置，平时可用以压缩空气为动力的气动扭矩扳手(气动扭矩扳手扭矩最大可达300,000N.m)为其“充值”加力，另一方面在极端困难、特殊的情况下(甚至在战争状况)可以借助车内设置的或携带的扭矩倍增器以手摇旋拧弹簧加力机关完成压缩和拉伸相关弹簧，使车获得一定动力驶离困境；

当然，弹簧弹力蓄-释装置主要用于汽车制动能量回收再生。

10)胜任制动能量回收再生

汽车所需蓄-释的能量即其减速、制动时失去的动能(W_减)的多少与汽车整备质量(m)和速度变化范围(v₂-v₁)有关(W_加为速度从v₁加速的v₂所需能量)。

以长安汽车“悦动”为例，其整备质量985～1120kg，再附加一定载荷以1200kg(m＝1200kg)计，其从30km/h减速制动到速度为零和从速度为零启动加速到30km/h其动能的变化即所需蓄-释的能量约41666J(其从50km/h减速到40km/h，或从40km/h加速到50km/h所需蓄-释能量亦约41666J)，如果仅以所述压缩空气蓄-释装置弹簧气缸83内压缩空气对蓄-释能量的贡献W(弹簧气缸83内螺旋弹簧82的叠加贡献以及所述弹簧弹力蓄—释装置的贡献暂不计算在内)作近似计算，

$W={\∫}_x^l\mathrm{sp}\frac{l}{x}\mathrm{dx}$

(其中l为压缩空气在圆筒形弹簧气缸腔内的初始长度，p为压缩空气在弹簧气缸腔内的初始压力，x为压缩空气在圆筒形弹簧气缸腔内被进一步压缩后的长度，s为气动活塞面积)

所述压缩空气蓄—释装置可以胜任蓄—释能量41666J的多种选择之一为气缸长l＝50cm(加上活动室长50cm装置全长约1m)，弹簧气缸腔半径5cm(弹簧气缸腔内初始压力p＝10Mpa)或弹簧气缸腔半径7cm(弹簧气缸腔内初始压力p＝5Mpa)。

上述参数仅用于对各种车型、速度变化范围作相关气缸尺寸及气缸个数优选时参考。这里补充说明的是如果把汽车轻量化的趋势考虑进去，而且本发明上述结构的压缩空气混动汽车中免去了内燃机、电动-发动机及其蓄电池等进一步轻装后，上述例子中这根“拳头粗细半米长气缸”可以胜任更大的速度变化范围。

本发明中制动能量回收再生装置包括一个或多个所述弹簧蓄-释装置以及一个或多个所述压缩空气蓄-释装置，它们的参数设计可与汽车所需蓄—释的能量相适应。本发明中制动能量回收再生装置将压缩空气驱动行驶的汽车在减速、制动时损失的动能有效回收再用于汽车起动、加速，对于节省作为汽车行驶动力的所述蓄气管1内压缩空气的消耗，在交通较为拥堵、交通红绿灯设置较多的城区行车意义尤著，周知在这样的城区汽车反复汽车起动、加速的耗能往往占到其总能耗的40-60％。

本实施例与必要的传统技术配合应用。

本实施例记载了一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：在所述热源式压缩空气产供母站，利用夜间低谷电能或风电、太阳能等不易储藏的电源，通过高压/超高压空压机98向一部或多部所述大型和/或中型锅炉式高压压缩空气产储装置加压充气，控制系统调节空压机98向曲管型高压压缩空气库95加压充气的排放量、速率与水箱94中冷却水109流量、流速相适应，使所述曲管型高压压缩空气库95内大量气体被压缩过程中大量热能有序产生并及时被冷却水109带走，所述曲管型高压压缩空气库95内气体被压缩到到预定高压存储备用，冷却水109被加热成为预定温度的热水110流进地下直埋保温管99汇入集中供热系统；其中完成加压充气的中型锅炉式高压压缩空气产储装置可被运往压缩空气加气加力子站；而小型锅炉式高压压缩空气产储装置亦可利用夜间低谷电能以私家空压机为其加压充气备用，以私家自来水用作冷却水并同时提供热水家用；

步骤二：在热源式压缩空气产供母站，压缩空气加气加力子站和私家锅炉式压缩空气加气加力点，分别以大、中、小型锅炉式高压压缩空气产储装置向车载蓄气管1加压充气；根据车载储气管1容积和原有气压，控制系统适时调控高压压缩空气从所述曲管型高压压缩空气库95排入车载蓄气管1的排量和流速，使储气管1内气温在加压充气过程不发生大的变化；同时可利用上述压缩空气为动力以气动扭矩扳手旋拧所述弹簧加力机关63为车载所述弹簧蓄–释装置积蓄弹力势能以备用，以及必要时为车载所述压缩空气蓄–释装置的弹簧气缸83补充压缩空气维持其内初始气压及其蓄–释功能；

步骤三：汽车启动、加速时，计算机控制系统分析汽车加速踏板传感器的信息，所述弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置的释能驱动传动机构启动：所述控制器解除阻挡机关对推杆57和/或气动推杆79向释能方向平动的阻挡，推杆57向拉伸弹簧59一侧平动和/或气动推杆79向弹簧气缸外平动88，带动推杆上齿轮69和/或气动推杆上齿轮89转动，通过处于接通状态的第三离合传动装置69a和/或第四离合传动装置89a，传递扭矩给与内齿圈2内啮合的第一加速齿轮72和/或第二加速齿轮92，带动内齿圈2转动；所述压缩空气动力装置同时工作，各活塞杆上齿轮33分别通过离合传动装置43向相应的与内齿圈2内啮合的做功齿轮45传递扭矩，也为内齿圈2转动加力；内齿圈2加速转动并通过飞轮前内啮合齿轮48把扭矩经飞轮47、离合器49、变速器50、超越离合器51、扭矩限制器52、传动轴53、差速器54、半轴55传递到驱动轮56，驱动汽车启动、加速；

步骤四：汽车行驶中，在控制器的控制下，每部气缸组合引擎第一气缸9做功行程26与第二气缸10复位行程27同步，第一气缸9复位行程27与第二气缸10做功行程26同步，交替进行，完成以下步骤：

S11、第一气缸9做功行程26前一瞬间，第一气缸9活塞12触抵在第一气缸封闭端空间16外侧阻挡构件25旁，蓄气管进/排气阀6和第一气缸进气阀17开启，第一气缸排气阀18处于关闭状态，从蓄气管1注入第一气缸封闭端空间16的高压压缩空气被蓄气管排气管道7上和第一气缸封闭端空间16周围的电加热器22加热而压力倍增；而此时第二气缸进气阀19和第二气缸排气阀20均处于关闭状态，第二气缸10活塞杆13端部止动末端29正触抵在缓冲减震装置30；

S12、蓄气管进/排气阀6和第一气缸进气阀17随即闭合，第一气缸排气阀18继续处于关闭状态，已注入第一气缸封闭端空间16的高压压缩空气推动第一气缸9活塞12和活塞杆13向该活塞12外方运动，该活塞12外方为大气压，活塞内、外压力差大，有力推动第一气缸9做功行程26，第一气缸9活塞杆13向外平动带动第一气缸活塞杆上齿轮33a做功旋转38并通过这时处于接通状态的第一离和传动装置甲43a将扭矩传递给第一做功齿轮45a，使第一做功齿轮45a转动并带动内齿圈2转动，这时第二离和传动装置甲44a处于断开状态故第一气缸活塞杆下齿轮34a处于下齿轮空转39；

这时，在随内齿圈2转动的第二复位齿轮46b通过此时处于接通状态的第二离和传动装置乙44b带动第二气缸活塞杆下齿轮34b复位旋转40推动第二气缸10活塞杆13复位行程27，因为这时第二气缸进气阀19关闭而第二气缸排气阀20开启直通大气21，第二气缸10复位行程27阻力很小，而第一离和传动装置乙43b处于断开状态故第二气缸活塞杆上齿轮33b处于上齿轮空转41；

在此过程中第一做功齿轮45a转动对内齿圈2传递的扭矩远大于第二复位齿轮46b转动所消耗的内齿圈2转动的扭矩，使内齿圈2由此获得的扭矩可以高比例地通过飞轮前内啮合齿轮48向飞轮47方向输出；

S13、第一气缸9做功行程26结束、复位行程27即将开始前一瞬间，第一气缸9活塞杆13端部止动末端29触抵缓冲减震装置30；同时，第二气缸10复位行程27结束、做功行程26即将开始前一瞬间，第二气缸10活塞12位于第二气缸封闭端空间24外旁；这时第一离和传动装置甲43a、第一离和传动装置乙43b、第二离和传动装置甲44a和第二离和传动装置乙44b都处于断开状态，第一气缸进气阀17继续关闭，第二气缸排气阀20随即关闭，而且第一气缸排气阀18和第二气缸进气阀19随即开启并相通，使第一气缸9中还保留有一定压力的压缩空气迅即经开启的第一气缸排气阀18和第二气缸进气阀19扩散到第二气缸封闭端空间24；

S14、随即第二离和传动装置甲44a和第一离和传动装置乙43b接通；

这时第一气缸进气阀17继续关闭，而第一气缸排气阀18和第二气缸进气阀19继续开启并相通，在随内齿圈2转动的第一复位齿轮46a通过此时处于接通状态的第二离和传动装置甲44a带动第一气缸活塞杆下齿轮34a复位旋转40推动第一气缸9活塞杆13复位行程27，而这时第一离和传动装置甲43a处于断开状态故第一气缸活塞杆上齿轮33a处于上齿轮空转41；

与此同时，第二气缸排气阀20继续关闭，但第二气缸进气阀19与第一气缸排气阀18继续开启并相通，第二气缸封闭端空间24内压缩空气的压力大于第二气缸10活塞12外侧的大气压而推动第二气缸10活塞12和活塞杆13向外平动，开始第二气缸10做功行程26，第二气缸10活塞杆13向外平动带动第二气缸活塞杆上齿轮33b做功旋转38并通过这时处于接通状态的第一离和传动装置乙43b将扭矩传递给第二做功齿轮45b，使第二做功齿轮45b转动并带动内齿圈2转动，而这时第二离和传动装置乙44b处于断开状态故第二气缸活塞杆下齿轮34b处于下齿轮空转39；

这时第二气缸封闭端空间24与第一气缸9气缸腔相通，而且因为第二气缸10气缸腔半径r₂大于第一气缸9气缸腔半径r₁(r₂＞r₁)，且如上文所述r₂设计为r₁的第二气缸10活塞面积显著大于第一气缸9活塞面积，第二气缸10做功行程26的推力显著大于第一气缸10复位行程27的阻力，在此过程中第二气缸10做功行程26所导致的第二做功齿轮45b转动对内齿圈2传递的扭矩显著大于带动第一气缸9复位行程27的第一复位齿轮46a转动所消耗的内齿圈2转动的扭矩，使内齿圈2由此可以将一定量的扭矩通过飞轮前内啮合齿轮48向飞轮47方向输出；且在第一气缸9复位行程27和第二气缸10做功行程26同时结束时第一气缸封闭端空间16内和第二气缸10气缸腔内的气体压力均已下降到接近大气压，至此在步骤S12从所述蓄气管1注入第一气缸封闭端空间16的高压压缩空气所具有的气体压力势能经过所述气缸组合引擎一个工作周期已被充分用尽，这时第一气缸9活塞12触抵在第一气缸封闭端空间16外侧阻挡构件25旁而第二气缸10活塞杆13端部止动末端29触抵在缓冲减震装置30；

重复步骤S11；

同时，所述压缩空气动力装置多部气缸组合引擎之间也相互协调，和内齿圈总成配合，有序地、周期性地、不间断地稳定工作，车辆平稳行驶；

步骤五：汽车减速、制动时，计算机控制系统分析汽车制动踏板传感器的信息，所述弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置的制动蓄能传动机构工作：驱动轮56扭矩通过半轴55、差速器54、传动轴53、扭矩限制器52，全部经接通的第八离合传动装置73a、齿形链73、齿形链链轮74传递给制动轴75，进而通过制动变速器76控制制动主动轮77转动，并通过接通的苐五离合传动装置78和/或第六离合传动装置91向推杆下齿轮70和/或气动推杆下齿轮90传递扭矩，导致推杆57向压缩弹簧58一侧和/或气动推杆79向弹簧气缸内平动85，从而将汽车减速、制动时减少的动能转化为弹簧的弹力势能蓄存在被压缩的所述圆柱螺旋压缩弹簧58和被拉伸的所述圆柱螺旋拉伸弹簧59中和/或转化为气体压力势能和弹簧的弹力势能蓄存在所述弹簧气缸83中(以备汽车启动、加速时释放、利用)，汽车减速、制动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，包括压缩空气动力装置、压缩空气产储供气机构、制动能量回收再生装置、内齿圈总成、离合传动装置以及控制器；

所述压缩空气动力装置包括一个或多个蓄气管(1)和一部或多部气缸组合引擎，用于以压缩空气产生驱动汽车行驶的动力；所述压缩空气产储供气机构包括锅炉式高压压缩空气产储装置(4)和空气压缩机(98)，所述空气压缩机(98)的工作压力接近、等于或超过100Mpa，所述锅炉式高压压缩空气产储装置(4)由水箱(94)和曲管型高压压缩空气库(95)构成；所述曲管型高压压缩空气库(95)设置在所述水箱(94)的内部，一端与所述空气压缩机(98)连接，另一端通加气设备可与所述蓄气管(1)连接，所述水箱(94)与集中供暖系统连接，所述压缩空气产储供气机构主要用夜间低谷及不易蓄存电能产储高压压缩空气同时将伴发热量用于集中供暖，并为所述蓄气管(1)加压充气；所述制动能量回收再生装置包括弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置，及其制动蓄能传动机构和释能驱动传动机构，用以将压缩空气驱动行驶的汽车减速、制动时损失的动能回收再用于汽车起动、加速，以节省作为汽车行驶动力的所述蓄气管(1)内压缩空气的消耗；所述内齿圈总成包括一个内齿圈(2)和与所述内齿圈(2)定轴内啮合的第一加速齿轮(72)及第二加速齿轮(92)、一个飞轮前内啮合齿轮(48)、多个做功齿轮(45)和多个复位齿轮(46)，多个所述做功齿轮(45)分别通过离合传动装置与所述气缸组合引擎传动连接，所述第一加速齿轮(72)通过离合传动装置与所述弹簧蓄–释装置传动连接，所述第二加速齿轮(92)通过离合传动装置与所述压缩空气蓄–释装置传动连接，所述飞轮前内啮合齿轮(48)被所述内齿圈(2)旋转带动而旋转并与飞轮(47)传动连接用于将所述内齿圈(2)旋转的扭矩向飞轮(47)方向输出，多个所述复位齿轮(46)被所述内齿圈(2)旋转带动而旋转并可分别通过离合传动装置向所述气缸组合引擎传回扭矩；所述离合传动装置与所述控制器连接；

其中，所述蓄气管(1)为一种长管状高压压缩空气蓄存装置，其圆筒形蓄气管管壁(1a)由耐高压材质构成，其管径小于传统技术车载压缩空气储气罐的内径，在相同材质情况下其可管存较高压力的压缩空气；所述蓄气管(1)一端封闭，另一端设有受所述控制器控制的蓄气管进/排气阀(6)，所述蓄气管进/排气阀(6)通过蓄气管充气阀(5)可与所述曲管型高压压缩空气库(95)连接以向所述蓄气管(1)充入高压压缩空气，所述蓄气管进/排气阀(6)连接有通向所述气缸组合引擎的蓄气管排气管道(7)以向所述气缸组合引擎排气；所述蓄气管(1)弯曲盘旋靠拢在一起，或随车架、底盘走势自然伸展，所述蓄气管(1)外设有保护外壳(8)；其中一个所述蓄气管(1)可向一部或多部气缸组合引擎供气，一部气缸组合引擎可从一个或多个所述蓄气管(1)受气；

其中，每部所述气缸组合引擎均包括第一气缸(9)和第二气缸(10)；所述第一气缸(9)和所述第二气缸(10)均包括气缸腔(11)、活塞(12)、活塞杆(13)以及长筒型滑筒(31)；所述气缸腔(11)的一端开口为开口端(14)而另一端封闭为封闭端(15)，每个气缸腔(11)靠近其封闭端(15)的一段空间称为封闭端空间，其中，第一气缸(9)的封闭端空间称为第一气缸封闭端空间(16)、第二气缸(10)的封闭端空间称为第二气缸封闭端空间(24)；所述活塞(12)滑动设置于所述开口端(14)至所述封闭端空间外侧阻挡构件(25)；所述滑筒(31)的一端与所述开口端(14)对接固定，另一端设有缓冲减震装置(30)并留有通气孔(28)与大气相通；所述活塞杆(13)的一端与所述活塞(12)的外侧连接，另一端探出于所述开口端(14)之外，并容置于所述滑筒(31)之中，且可在所述滑筒(31)中平动运动；所述活塞杆(13)相对的两个侧面上设有齿条和分别与两个所述齿条啮合的活塞杆上齿轮(33)和活塞杆下齿轮(34)，其中，第一气缸(9)的活塞杆上齿轮(33)称为第一气缸活塞杆上齿轮(33a)，第二气缸(10)的活塞杆上齿轮(33)称为第二气缸活塞杆上齿轮(33b)，第一气缸(9)的活塞杆下齿轮(34)称为第一气缸活塞杆下齿轮(34a)，第二气缸(10)的活塞杆下齿轮(34)称为第二气缸活塞杆下齿轮(34b)；所述活塞杆上齿轮(33)通过离合传动装置与所述做功齿轮(45)传动连接；所述活塞杆下齿轮(34)通过离合传动装置与所述复位齿轮(46)传动连接；

其中，第一气缸(9)和第二气缸(10)的气缸腔(11)的长度相同，而且第一气缸封闭端空间(16)和第二气缸封闭端空间(24)的长度也相同；

所述第一气缸封闭端空间(16)设有受所述控制器控制的第一气缸进气阀(17)和第一气缸排气阀(18)，所述第二气缸封闭端空间(24)设有受所述控制器控制的第二气缸进气阀(19)和第二气缸排气阀(20)；所述第一气缸进气阀(17)经所述蓄气管排气管道(7)与所述蓄气管进/排气阀(6)连通，在所述蓄气管排气管道(7)和第一气缸封闭端空间(16)的周围设有电加热器(22)及保温绝热层(23)，第二气缸进气阀(19)与第一气缸排气阀(18)相通，第二气缸排气阀(20)通向大气(21)；

所述第一气缸(9)的气缸腔(11)的内径小于第二气缸(10)的气缸腔(11)的内径，并且两者之间符合下式关系：

$r_1=\sqrt{(\mathrm{mn}-1)/u}\×r_2$

式中r₁为第一气缸(9)的气缸腔(11)的半径，r₂为第二气缸(10)的气缸腔(11)的半径，n为从蓄气管(1)注入第一气缸封闭端空间(16)内的压缩空气的压力(巴)，m为电加热器(22)加热后进入第一气缸封闭端空间(16)内压缩空气绝对温度升高的倍数即气体膨胀的倍数，u为气缸腔(11)长度相对于其封闭端空间长度的倍数。

2.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述水箱(94)为一容水的容器，其进水口(96)与待加热水源(112)相通，其出水口(97)与集中供热系统地下直埋保温管(99)相通；所述曲管型高压压缩空气库(95)为一弯曲盘绕充斥于水箱(94)之中的管状结构，管壁(111)由耐高压材质构成，管径小于传统技术相同容量压缩空气储气装置的内径，故在相同材质情况下其有利于管存较高压力的压缩空气且有利于与管外冷却水(109)进行热交换；所述曲管型高压压缩空气库(95)的进气管口(100)用于接受从所述空气压缩机(98)排气阀加压充入的高压压缩空气，出气管口(101)与加气机相通，用于向所述蓄气管(1)加压充气。

3.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述锅炉式高压压缩空气产储装置(4)根据体积大小可分为大、中、小三型；所述锅炉式高压压缩空气产储装置(4)即指大型的锅炉式高压压缩空气产储装置(4)，设置在热源式压缩空气产供母站；中型的锅炉式高压压缩空气产储装置(4)与地面设施活动连接，可被吊装在汽车拖车上运输，往返于所述热源式压缩空气产供母站在那里所述空气压缩机(98)为其加压充气，和压缩空气加气加力子站在这里将其所储高压压缩空气输给汽车车载蓄气管(1)；小型锅炉式高压压缩空气产储装置(4)系利用私家空压机在夜间用电低谷时为其内曲管型高压压缩空气库(95)充气加压，并以私家自来水用作冷却水(109)在其水箱(94)内被加热并汇入私家家用热水(110)管路和/或私家暖气管路，其内曲管型高压压缩空气库(95)中气压高于车载蓄气管(1)中额定气压且其容量大于车载蓄气管(1)中一个蓄气管(1)的容量。

4.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述弹簧蓄–释装置包括推杆(57)、圆柱螺旋压缩弹簧(58)、圆柱螺旋拉伸弹簧(59)、第一链轮(60)、第二链轮(61)、链条(62)以及弹簧加力机关(63)；所述压缩弹簧(58)和拉伸弹簧(59)分别固连在所述推杆(57)的两端；所述推杆(57)容置于长筒形推杆室(64)之中，并可在所述推杆室(64)中作平动运动；所述圆柱螺旋压缩弹簧(58)外加装有导套(66)，所述圆柱螺旋拉伸弹簧(59)外加装有套筒(67)，所述导套(66)和所述套筒(67)分别固连在所述推杆室(64)的两端；所述推杆(57)在外力作用下可以在所述导套(66)内纵向平动；所述推杆(57)的相对的两侧面布有齿条和分别与两侧的所述齿条相啮合的推杆上齿轮(69)和推杆下齿轮(70)，所述推杆(57)的平动与所述推杆上齿轮(69)和推杆下齿轮(70)的转动可以相互作用、传动；所述推杆室(64)内设有可控阻挡机关，所述阻挡机关用于对所述推杆(57)向拉伸弹簧(59)一侧平动起到阻挡或放行的作用；所述第一链轮(60)和第二链轮(61)分别固定于所述压缩弹簧(58)和所述拉伸弹簧(59)的外端的一侧；所述链条(62)为一段固定长度的链条，所述链条(62)的两端分别穿经所述圆柱螺旋压缩弹簧(58)和所述圆柱螺旋拉伸弹簧(59)的中空空间，并与所述推杆(57)的两端连接；所述链条(62)的主体部分位于所述推杆室(64)外侧并与所述第一链轮(60)和第二链轮(61)啮合；所述弹簧加力机关(63)为一多角型螺栓状凸起物，通过离合传动装置与所述第一链轮(60)传动连接，所述弹簧加力机关(63)可被扭矩扳手定向旋拧通过所述离合传动装置带动所述第一链轮(60)旋转而牵拉所述推杆(57)向所述压缩弹簧(58)一侧平动，使所述压缩弹簧(58)被压缩以及使所述拉伸弹簧(59)被拉长并将弹性形变产生的弹力势能蓄存于其中，当所述可控阻挡机关放行时，所述推杆(57)在弹力作用下可向所述拉伸弹簧(59)的一侧复位平动；所述推杆下齿轮(70)转动亦可带动所述推杆(57)向所述压缩弹簧(58)一侧平动压缩所述压缩弹簧(58)和拉伸所述拉伸弹簧(59)使它们产生弹性形变、积蓄弹簧弹力势能，同时所述推杆下齿轮(70)通过离合传动装置与所述制动蓄能传动机构传动连接，用于参与制动蓄能传动；而所述推杆(57)向所述拉伸弹簧(59)一侧平动释放所积蓄的弹簧弹力势能时可带动所述推杆上齿轮(69)转动，所述推杆上齿轮(69)通过离合传动装置与所述第一加速齿轮(72)传动连接，进而通过所述内齿圈总成向飞轮(47)方向输出扭矩，启动所述释能驱动传动机构。

5.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述压缩空气蓄–释装置包括一个弹簧气缸(83)、气动活塞(81)和气动推杆(79)；所述弹簧气缸(83)包括弹簧气缸腔(80)、充气阀(84)和螺旋弹簧(82)，其中所述弹簧气缸腔(80)内气体介质具有设定的初始气压，所述充气阀(84)设置于所述弹簧气缸腔(80)的端部，用于向所述弹簧气缸腔(80)内预充气至设定的初始气压，所述螺旋弹簧(82)位于所述弹簧气缸腔(80)内弹簧气缸腔(80)端部至所述气动活塞(81)的内侧之间；所述气动活塞(81)与所述弹簧气缸腔(80)内壁滑动配合，所述气动活塞(81)外侧与所述气动推杆(79)连接；所述气动推杆(79)容置于长筒形活动室(86)之中，所述气动推杆(79)在外力作用下可以在所述活动室(86)中纵向平动，所述活动室(86)内侧设导向支架(87)对所述气动推杆(79)在所述活动室(86)内平动有导向作用；所述活动室(86)的内壁节段性地设有可控阻挡机关，用于对所述气动推杆(79)末端向弹簧气缸外平动(88)阻挡或放行；所述气动推杆(79)的相对的两侧面布有齿条和分别与两侧的所述齿条相啮合的气动推杆上齿轮(89)和气动推杆下齿轮(90)，所述气动推杆(79)的平动与所述气动推杆上齿轮(89)和气动推杆下齿轮(90)的转动可以相互作用、传动；所述气动推杆下齿轮(90)转动可带动所述气动推杆(79)向弹簧气缸内平动(85)压缩其内气体介质和所述螺旋弹簧(82)积蓄气体压力势能和弹簧弹力势能，同时所述气动推杆下齿轮(90)通过离合传动装置与所述制动蓄能传动机构传动连接，用于参与制动蓄能传动；所述气动推杆(79)向弹簧气缸外平动(88)释放所述弹簧气缸(83)内所积蓄的气体压力势能和弹簧弹力势能时可带动所述气动推杆上齿轮(89)转动，所述气动推杆上齿轮(89)通过离合传动装置与所述第二加速齿轮(92)传动连接，进而通过所述内齿圈总成向飞轮(47)方向输出扭矩，启动所述释能驱动传动机构。

6.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述锅炉式高压压缩空气产储装置(4)、所述蓄气管(1)和所述气缸组合引擎构成气压传动系统；所述锅炉式高压压缩空气产储装置(4)和/或所述蓄气管(1)用于作为气压传动系统的气源装置；所述气缸组合引擎用于作为将气体能转换成机械能的气动执行装置；其中，所述锅炉式高压压缩空气产储装置(4)作为气源装置还可为气动扭矩扳手提供压缩空气作为其动力用于旋拧所述弹簧加力机关(63)为车载所述弹簧蓄–释装置积蓄弹力势能以备用，和/或必要时为车载所述压缩空气蓄–释装置的弹簧气缸(83)补充压缩空气以维持其内初始气压及其蓄–释功能。

7.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述制动蓄能传动机构为在汽车传统技术中的传动轴(53)之旁设置制动轴(75)，包括在所述传动轴(53)之上加入具有扭矩单向传递作用的超越离合器(51)和具有过载保护作用的扭矩限制器(52)，在所述传动轴(53)和所述制动轴(75)之间设置参与构成离合传动装置的齿形链(73)，在所述制动轴(75)之上设置齿形链链轮(74)、制动变速器(76)、制动主动轮(77)，并且制动主动轮(77)分别通过离合传动装置与所述推杆下齿轮(70)和/或气动推杆下齿轮(90)传动连接；这样在汽车起动、加速和行驶时所述释能驱动传动机构的动力传递流程为，从飞轮(47)、离合器(49)、变速器(50)传统技术汽车动力传递流程传递来的扭矩可通过所述超越离合器(51)和扭矩限制器(52)继续顺向传递到传动轴(53)、差速器(54)、半轴(55)、驱动轮(56)，驱动汽车；而在汽车减速、制动时所述制动蓄能传动机构的动力传递流程为，驱动轮(56)扭矩通过半轴(55)、差速器(54)、传动轴(53)、扭矩限制器(52)、齿形链(73)、齿形链链轮(74)全部传递到制动轴(75)，而该扭矩不会通过所述超越离合器(51)反向传递到变速器(50)且所述扭矩限制器(52)对向所述制动轴(75)传递扭矩具有过载保护作用，如此传递到所述制动轴(75)的扭矩进而经制动变速器(76)、制动主动轮(77)并分别通过离合传动装置向所述推杆下齿轮(70)和/或气动推杆下齿轮(90)传递，导至所述推杆(57)向所述压缩弹簧(58)一侧平动和/或所述气动推杆(79)向弹簧气缸内平动(85)，进行制动蓄能。

8.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述气缸组合引擎为两部；多个所述做功齿轮(45)包括第一做功齿轮(45a)、第二做功齿轮(45b)、第三做功齿轮(45c)以及第四做功齿轮(45d)，所述第一做功齿轮(45a)和第二做功齿轮(45b)分别通过离合传动装置与一部气缸组合引擎中的所述第一气缸活塞杆上齿轮(33a)和第二气缸活塞杆上齿轮(33b)传动连接；所述第三做功齿轮(45c)和第四做功齿轮(45d)分别通过离合传动装置与另一气缸组合引擎中的第一气缸活塞杆上齿轮和第二气缸活塞杆上齿轮传动连接；所述第一做功齿轮(45a)、第二做功齿轮(45b)、第三做功齿轮(45c)、第四做功齿轮(45d)以及所述第一加速齿轮(72)和第二加速齿轮(92)在所述内齿圈(2)内匀称排布并各将其转动的扭矩传递给所述内齿圈(2)，所述内齿圈(2)协同汇总这些扭矩、动力混合，并通过所述飞轮前内啮合齿轮(48)向飞轮(47)方向输出扭矩；

相应地，多个所述复位齿轮(46)包括第一复位齿轮(46a)、第二复位齿轮(46b)、第三复位齿轮(46c)和第四复位齿轮(46d)，它们亦在所述内齿圈(2)内相对匀称地排布，但系在所述内齿圈(2)转动的带动下旋转并适时分别通过离合传动装置反向传递扭矩给各气缸的活塞杆下齿轮(34)促进各气缸活塞杆(13)适时进行复位行程(27)；其中所述第一复位齿轮(46a)和第二复位齿轮(46b)分别通过离合传动装置与一部气缸组合引擎中的所述第一气缸活塞杆下齿轮(34a)和所述第二气缸活塞杆下齿轮(34b)传动连接，分别适时促进该两气缸活塞杆(13)复位行程(27)；第三复位齿轮(46c)和第四复位齿轮(46d)分别通过离合传动装置与另一气缸组合引擎中第一气缸活塞杆下齿轮和第二气缸活塞杆下齿轮传动连接，分别适时促进相应的此二气缸活塞杆复位行程；

各气缸做功行程(26)所导致的做功齿轮(45)转动对内齿圈(2)传递的扭矩显著大于带动各气缸复位行程(27)的复位齿轮(46)转动所消耗的内齿圈(2)转动的扭矩，使内齿圈(2)可将足量盈余扭矩向飞轮(47)方向输出。

9.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述离合传动装置中可以接通或断开的机械传动可为轴线平行齿轮组合传动、锥齿轮副和/或链传动；

所述离合传动装置包括：

第一离合传动装置(43)，所述第一离合传动装置(43)分为第一离合传动装置甲(43a)和第一离合传动装置乙(43b)，所述第一离合传动装置甲(43a)设置于第一气缸活塞杆上齿轮(33a)与所述第一做功齿轮(45a)之间，用于控制所述所述第一气缸活塞杆上齿轮(33a)向所述第一做功齿轮(45a)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；所述第一离合传动装置乙(43b)设置于第二气缸活塞杆上齿轮(33b)与所述第二做功齿轮(45b)之间，用于控制第二气缸活塞杆上齿轮(33b)向所述第二做功齿轮(45b)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第二离合传动装置(44)，所述第二离合传动装置(44)分为第二离合传动装置甲(44a)和第二离合传动装置乙(44b)，所述第二离合传动装置甲(44a)设置于第一气缸活塞杆下齿轮(34a)与所述第一复位齿轮(46a)之间，用于控制所述第一复位齿轮(46a)向所述第一气缸活塞杆下齿轮(34a)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；所述第二离合传动装置乙(44b)设置于第二气缸活塞杆下齿轮(34b)与所述第二复位齿轮(46b)之间，用于控制所述第二复位齿轮(46b)向所述第二气缸活塞杆下齿轮(34b)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第三离合传动装置(69a)，所述第三离合传动装置(69a)设置于所述推杆上齿轮(69)与所述第一加速齿轮(72)之间，用于控制所述推杆上齿轮(69)向所述第一加速齿轮(72)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第四离合传动装置(89a)，所述第四离合传动装置(89a)设置于所述气动推杆上齿轮(89)与所述第二加速齿轮(92)之间，用于控制所述气动推杆上齿轮(89)向所述第二加速齿轮(92)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第五离合传动装置(78)，所述第五离合传动装置(78)设置于所述制动主动轮(77)与所述推杆下齿轮(70)之间，用于控制所述制动主动轮(77)向所述推杆下齿轮(70)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第六离合传动装置(91)，所述第六离合传动装置(91)设置于所述制动主动轮(77)与所述气动推杆下齿轮(90)之间，用于控制所述制动主动轮(77)向所述气动推杆下齿轮(90)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

第七离合传动装置(63a)，所述第七离合传动装置(63a)设置于所述弹簧加力机关(63)与所述第一链轮(60)之间，用于控制所述弹簧加力机关(63)向所述第一链轮(60)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；以及

第八离合传动装置(73a)，所述第八离合传动装置(73a)设置于所述传动轴(53)与所述制动轴(75)之间，用于控制所述传动轴(53)向所述制动轴(75)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；

其中，所设第一离合传动装置(43)可以接通或断开的机械传动机构和第二离合传动装置(44)可以接通或断开的机械传动机构的结构相同，但扭矩传递方向相反；它们的一端为所述内齿圈总成其中各做功齿轮(45)和复位齿轮(46)的半径、齿形和齿数相同，另一端为所述气缸组合引擎其中各活塞杆上齿轮(33)和下齿轮(34)的半径、齿形和齿数相同，而且第一气缸(9)和第二气缸(10)的活塞杆(13)的长度相同，第一气缸(9)和第二气缸(10)的活塞杆(13)相对的两个侧面上的齿条的长度、齿形和齿数相同，这样的结构有利于所述控制器控制第一离合传动装置(43)和第二离合传动装置(44)分别在接通和断开状态之间周期地、有序地切换，使每个第一气缸(9)或第二气缸(10)的做功行程(26)和复位行程(27)重复变换，以及每部气缸组合引擎中第一气缸(9)的做功行程(26)与第二气缸(10)的复位行程(27)同步、随后第一气缸(9)的复位行程(27)与第二气缸(10)的做功行程(26)同步，交替进行。

10.一种根据权利要求9所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在所述热源式压缩空气产供母站，利用夜间低谷电能或风电、太阳能等不易储藏的电源，通过所述空压机向所述锅炉式高压压缩空气产储装置(4)加压充气，控制系统调控空气压缩机(98)对所述曲管型高压压缩空气库(95)排放量使之与进入所述水箱(94)的冷却水(109)流量相适应，使大量气体被加压充入所述曲管型高压压缩空气库(95)内达到预定高压储存备用，同时冷却水(109)被加热到预定高温汇入集中供热系统；

步骤二：控制系统适时调控高压压缩空气从所述锅炉式高压压缩空气产储装置(4)中的所述曲管型高压压缩空气库(95)排入车载所述储气管的流量和流速，使车载所述储气管中压缩空气达到设定压力而气温在加气过程中不至于产生大的变化；

步骤三：汽车启动、加速时，所述弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置及其释能驱动传动机构启动，所述气缸组合引擎及其以压缩空气为动力驱动汽车行驶的传动机构同时工作；

步骤四：汽车行驶中，在控制器的控制下，每部气缸组合引擎完成以下步骤：

S11、第一气缸(9)的做功行程(26)前一瞬间，第一气缸(9)的活塞(12)触抵在第一气缸封闭端空间(16)外侧阻挡构件(25)旁，蓄气管进/排气阀(6)和第一气缸进气阀(17)开启，第一气缸排气阀(18)处于关闭状态，从蓄气管(1)注入第一气缸封闭端空间(16)的高压压缩空气被蓄气管排气管道(7)和第一气缸封闭端空间(16)周围的电加热器(22)加热而压力倍增；与此同时第二气缸进气阀(19)和第二气缸排气阀(20)均处于关闭状态，第二气缸(10)的活塞杆(13)端部止动末端(29)触抵在缓冲减震装置(30)；

S12、蓄气管进/排气阀(6)和第一气缸进气阀(17)随即闭合，第一气缸排气阀(18)继续处于关闭状态，已注入第一气缸封闭端空间(16)的高压压缩空气推动第一气缸(9)的活塞(12)和活塞杆(13)向该活塞(12)外方运动，该活塞(12)外方为大气压，该活塞(12)内、外压力差大，有力推动第一气缸(9)做功行程(26)，第一气缸(9)的活塞杆(13)向外平动带动第一气缸活塞杆上齿轮(33a)做功旋转(38)并通过这时处于接通状态的第一离合传动装置甲(43a)将扭矩传递给第一做功齿轮(45a)，使第一做功齿轮(45a)转动并带动内齿圈(2)转动，这时第二离合传动装置甲(44a)处于断开状态故第一气缸活塞杆下齿轮(34a)处于下齿轮空转(39)；

这时，在随内齿圈(2)转动的第二复位齿轮(46b)通过此时处于接通状态的第二离合传动装置乙(44b)带动第二气缸活塞杆下齿轮(34b)复位旋转(40)推动第二气缸(10)活塞杆(13)复位行程(27)，因为这时第二气缸进气阀(19)关闭而第二气缸排气阀(20)开启直通大气(21)，第二气缸(10)复位行程(27)阻力很小，而第一离合传动装置乙(43b)处于断开状态，故第二气缸活塞杆上齿轮(33b)处于上齿轮空转(41)；

在此过程中第一做功齿轮(45a)转动对内齿圈(2)传递的扭矩远大于第二复位齿轮(46b)转动所消耗的内齿圈(2)转动的扭矩，使内齿圈(2)由此获得的扭矩可以高比例地通过飞轮前内啮合齿轮(48)向飞轮(47)方向输出；

S13、第一气缸(9)的做功行程(26)结束、复位行程(27)即将开始前一瞬间，第一气缸(9)的活塞杆(13)端部止动末端(29)触抵缓冲减震装置(30)；同时，第二气缸(10)复位行程(27)结束、做功行程(26)即将开始前一瞬间，第二气缸(10)活塞(12)触抵在第二气缸封闭端空间(24)外侧阻挡构件(25)旁；这时第一离合传动装置甲(43a)、第一离合传动装置乙(43b)、第二离合传动装置甲(44a)和第二离合传动装置乙(44b)都处于断开状态，第一气缸进气阀(17)继续关闭，第二气缸排气阀(20)随即关闭，而且第一气缸排气阀(18)和第二气缸进气阀(19)随即开启并相通，使第一气缸(9)中还保留有一定压力的压缩空气迅即经开启的第一气缸排气阀(18)和第二气缸进气阀(19)扩散到第二气缸封闭端空间(24)；

S14、随即第二离和传动装置甲44a和第一离和传动装置乙43b接通；

这时第一气缸进气阀(17)继续关闭，而第一气缸排气阀(18)和第二气缸进气阀(19)继续开启并相通，在随内齿圈(2)转动的第一复位齿轮(46a)通过此时处于接通状态的第二离合传动装置甲(44a)带动第一气缸活塞杆下齿轮(34a)复位旋转(40)，推动第一气缸(9)的活塞杆(13)进入复位行程(27)，而这时第一离合传动装置甲(43a)处于断开状态，故第一气缸活塞杆上齿轮(33a)处于上齿轮空转(41)；

与此同时，第二气缸排气阀(20)继续关闭，但第二气缸进气阀(19)与第一气缸排气阀(18)继续开启并相通，第二气缸封闭端空间(24)内压缩空气的压力大于第二气缸(10)的活塞(12)外侧的大气压而推动第二气缸(10)的活塞(12)和活塞杆(13)向外平动，开始第二气缸(10)的做功行程(26)，第二气缸(10)的活塞杆(13)向外平动带动第二气缸活塞杆上齿轮(33b)做功旋转(38)并通过这时处于接通状态的第一离合传动装置乙(43b)将扭矩传递给第二做功齿轮(45b)，使第二做功齿轮(45b)转动并带动内齿圈(2)转动，而这时第二离合传动装置乙(44b)处于断开状态，故第二气缸活塞杆下齿轮(34b)处于下齿轮空转(39)；

这时第二气缸封闭端空间(24)与第一气缸(9)的气缸腔(11)相通，而且因为所述第二气缸(10)的气缸腔(11)的半径r₂大于第一气缸(9)的气缸腔(11)的半径r₁，r₂＞r₁，以及r₂为r₁的倍，第二气缸(10)的活塞(12)的面积显著大于第一气缸(9)的活塞(12)的面积，第二气缸(10)的做功行程(26)的推力显著大于第一气缸(9)的复位行程(27)的阻力，在此过程中第二气缸(10)做功行程(26)所导致的第二做功齿轮(45b)转动对内齿圈(2)传递的扭矩明显大于带动第一气缸(9)复位行程(27)的第一复位齿轮(46a)转动所消耗的内齿圈(2)转动的扭矩，使内齿圈(2)可以将一定量的扭矩通过飞轮前内啮合齿轮(48)向飞轮(47)方向输出；且在第一气缸(9)的复位行程(27)和第二气缸(10)的做功行程(26)同时结束时，第一气缸封闭端空间(16)内和第二气缸(10)的气缸腔(11)内的气体压力均已下降到接近大气压，这时第一气缸(9)的活塞(12)触抵在第一气缸封闭端空间(16)外侧的阻挡构件(25)旁而第二气缸(10)的活塞杆(13)的端部止动末端(29)触抵缓冲减震装置(30)；

S15、重复步骤S11；

步骤五：汽车减速、制动时，所述弹簧蓄–释装置和/或压缩空气蓄–释装置及其制动蓄能传动机构工作，将汽车减速、制动时减少的动能转化为势能蓄存，待汽车起动、加速时再将该势能转化为汽车的动能。