循环压缩空气发动机动力的研究

循环压缩空气发动机动力的研究压缩空气动力的真正意义随着人们对环境的保护以及人类持续发展的要求不断提高，工业对空气环境污染和气候温度升高的严重性提出清洁能源替代不可再生矿物资源的石油成为当今社会的迫切需要。

利用大自然的空气、水、风、太阳循环能源替代石油能源，是人类社会的发展方向，空气动力替代消耗石油的内燃机动力，人类要利用自然再回归自然才能解决能源危机和空气环境污染的严重问题，达到无碳交通、无热排放的绿色环境。

空气是地球各生物动物及机械动力的第一能量，大气层是地球的一个大储气罐，地球所有的生物、动物或动力产物都是共享呼吸这一个储气罐的空气，人类动物不呼吸空气是无法生存成长，动力发动机无法运动，在工业将空气压缩广泛应用于气动马达、气动工具驱动，交通汽车火车的制动等其他行业的应用。

无论是热动力的内燃机还是冷动力的气动设备没有空气是无法运动。

所以空气动力发动机、空气动力汽车应该是与人和动物一样随时随地呼吸空气，走到哪里呼吸那里的空气，而人不是背着充满压缩空气的储气罐去工作或行走异地，这是谁也不能改变的事实真理。

但是各研究者都知道空压机的压缩空气利用率很低，可现有的空气动力汽车还是以热力学内燃机加油一样的方式去研究，建设压缩空气加气站充高压气体储存在储气罐供空气动力汽车的行驶里程，放弃了压缩空气发动机废气能够回收、再生、循环的研究，而将压缩空气动力进入石油燃料热动力机的误区，发动机无论是热动力学内燃机动力还是冷动力学空气动力发动机，其机械部分的基本结构做功运动原理没什么大的改变，其硬件冷动力压缩空气发动机还是热动力内燃机都是成熟的技术。

而空气动力发动机要解决的是空气压缩机利用率很低的问题，解决了空气发动机排出的废气如何回收、再生、循环的技术难题这才是真正空气动力的研究方向和意义。

循环压缩空气发动机应用气电一体化的发展趋势随着工厂生产智能自动化程度的不断提高，气动技术应用面迅速扩大，循环压缩空气发动机新能源动力技术研发将是气电一体化的新产品应用方向，未来是重点开发的清洁能源空气动力、气动元件产品、气动机械设备，循环压缩空气发动机发电站的研发应用，也只有大自然空气能源才能达到无碳交通、无热排放的绿色环境，人类社会发展的必然。

气电一体化⑴.未来的气电一体智能自动化是大学院校的重大课题。

⑵.企业工厂生产的发展趋势，是无油、无味、无菌化，高速度、高精度、低功耗、高标准气电一体智能自动化环保工厂。

⑶.气动传动与其他传动方式的比较表背景技术新能源空气动力汽车各国广泛重视，各国的科研院所和企业工程师都在研发不烧油的环保绿色能源空气动力汽车。

如：国外的空气动力汽车法国机械工程师G·内格尔（Guy Negre）于1996年制造了第一台压缩空气发动机，使用压缩空气单能量模式时最高时速56.3公里（＜35mgh），一次充气300大气压续航距离180公里（112英里）需消耗压缩空气46加仑，美国、英国、印度、日本丰田等国都在研制开发新能源空气动力汽车，国内的香港祥天国际投资集团有限公司和辽宁祥天汽车空气混合动力(视频/us/5883039/13150007.shtml)，螺杆高压空气压缩机及空气动力加气站，并展出了祥天空气动力试验车，其发动机系用四冲程柴油发动机改装成混合动力，在续航距离储气压力达不到所需要求的工作压力时就需要到加气站充气或起动柴油机。

国内外现有的空气动力汽车研究没有解决空气动力的真正问题，发动机的基本原理是一样的，无论是热动力学内燃机还是冷动力学压缩空气动力，动力的机械部分基本结构原理都是活塞式或涡轮式运动做功。

只是驱动的能源和应用方法不同，热动力学内燃机由石油燃料在封闭的气缸内通过空气助燃、电子点火、膨胀爆炸压力驱动发动机做功，冷动力学压缩空气动力是牛吨压力驱动空气发动机做功。

区别是内燃机的燃料是不可再生回收循环，而压缩空气发动机排出的废气是够能再生、回收循环的清洁能源。

所以我们现在要研究的是空气动力发动机排出的废气如何再生、回收循环才是空气发动机研究的方向和意义。

循环压缩空气发动机理论依据能量守恒定律1)：能量守恒定律(energy conservation law)即热力学第一定律是指在一个封闭(孤立)系统的总能量保持不变。

其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和，而是静止能量(固有能量)、动能、势能三者的总量。

能量守恒定律可以表述为:一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。

总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。

如果一个系统处于孤立环境，即不可能有能量或质量传入或传出系统。

对于此情形，能量守恒定律表述为:"孤立系统的总能量保持不变"。

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。

2)：本人在研发循环压缩空气发动机中认为能量守恒定律应分为两种表述，①动力发动机是人为设计加工制造的产物，自然能量只有在人为设定的范围或规定能量的质量在封闭的系统里传入或传出为守恒能量。

②自然能量空气、雨水、风、太阳、雷电是不确定性的能量，决定了他的不稳定性，如没有人为设计的动力产物的设定范围或规定能量的传入与传出是不能驱动动力机械做功运动的。

所以能量定律应分别表述“守恒能量为人为定律，不守恒能量为自然定律”。

也符合我国易经中地球上万物相生相克的制衡定义。

3)：本项目循环压缩空气发动机的研究认为根据能量守恒定律确定永动机不成立是不科学的，永动机的成败应该取决于用什么能源和方法，在循环压缩空气发动机研发实验中确定了永动机的能源和方法。

①驱动永动机的能量必须做到在发动机做功时能够及时回收、再生、增压的能源和回收、再生、增压于一体的空压机才能达到能量循环驱动发动机永动，那么矿产能源做不到，自然能源的水、风、太阳、雷电是季节和时间性的不稳定性能量也做不到这些，也就决定了不能用热力学机械原理做出永动机原因。

②在自然能源能及时回收再生增压循环的能源只有空气，通过机械回收、再生、增压于一体的空压机将空气压缩即可达到空气能量回收再生增压循环，应用牛顿力学、空气压缩气体压力学（冷）力学机械是能够做出连续运动的永动机。

③压缩空气发动机应该是与人一样随时随地呼吸空气，而不是背着充满压缩空气的储气罐去工作或行走异地，大家都会说人吃饭了呀，对的这就是动物与产物的区别，比如人：是胚胎发育需要支体能量如五谷杂粮（米饭、菜、食品）的营养及其他元素供应给身体的骨骼、肌肉和脂肪发育成长，增强人体免疫能力和抗病能力，而呼吸空气是人的动力能量和氧气的供应（人可以二、三天不吃东西，但不能二、三分钟不呼吸空气，动物停止了呼吸还能吃东西吗）这是谁也不能改变的事实。

而动力发动机是通过人为设计、加工制造的动力机械，没有发育成长的骨骼、肌肉和脂肪，只有金属壳体和配件，因此动力机械是不需要支体能量，只需要驱动动力机械的气体压力能量传入。

所以循环压缩空气发动机就是将压缩空气在机械封闭的系统里驱动发动机做功运动，将发动机排出的废气由回收、再生、增压一体空压机从一个物体传入到另一个物体达到压缩空气回收再生增压循环的交换。

理论依据1)：空气只作为介质而非消耗品，无二氧化碳排放，不产生任何污染。

空气是一种无处不在的介质物，可随地取得的再生、回收、循环能量，不受白天黑夜、阴雨天气的任何限制取之不尽，用之不竭的环保能源。

2)：压缩空气发动机的主要理论依据应是牛顿力学，压缩空气气体压力学（冷）力学机械是能够回收循环的连续运动，是压力驱动机械运动。

3)：压缩空气状态变化主要是体积变化，而不是温度变化，压缩空气势能与动能是压力弹性的转化，压缩空气势能、动能可回收、再生、增压循环运动，不属于热力学运动，所以不属于热力学机械，它无燃烧室，非内燃机或外燃机，不需要点火装置，不燃烧汽油、柴油、乙醇或煤气、天燃气等一切燃料，燃料是不可再生、回收循环的能量。

4)：燃料热力学机械的能量消耗是汽油或其它燃料，但他的第一能量还是空气，第二能量为燃料，第三能量是电子点火的电能三合一的混合能量才能燃烧产生气体压力驱动发动机活塞往复运动做功。

那么采用纯压缩空气的牛顿压力替代(第二能量燃料在发动机气缸内的点火爆炸压力)驱动发动机往复运动做功是一样的原理。

5)：本项目申请自供压缩空气发动机的势能、动能在机械封闭的系统里回收、再生、循环驱动发动机活塞往复运动做功，根据能量守恒定律表述没有违背能量守恒定律。

循环压缩发动机应用空气动力汽车的优点1）、应用环境：循环压缩空气发动机汽车，无论白天黑夜刮风下雨在行驶续航途中不会因气压不足更换储气罐或充气，没有燃油消耗费用，循环压缩空气发动机不是热力学机械，所以不需要热动力的水冷却系统，行驶续航时不用加水，也不要担心没水会损害发动机。

生产制造和维护修理费用低，无热量和二氧化碳的污染排放，是人类真正的绿色环保动力。

2）、相关技术成熟：循环压缩空气发动机的空压机、空气增压泵、气动马达的相关技术成熟，有利于传动汽车的产业改造及规模划发展，实现规模效益，循环压缩空气发动机动力汽车制造成本低，工艺简单，市售价格低的优势。

3）、动力安全：循环压缩空气发动机无论在什么环境使用不影响发动机的正常工作。

安全方面没有燃油不会起火燃烧或爆炸的隐患。

4）、零污染：循环压缩空气动力车与传统燃油动力车不同，依靠压缩空气做功输出动力，真正做到无污染、零排放，燃油动力车存在的资源供应紧张、尾气排放污染严重与治理困难等问题使其必然遭到历史的淘汰。

电池动力车依靠充电电池驱动电机提供动力，看似清洁无污染，但是电池生产的污染、废旧电池的处理为其广泛应用埋下了隐患，电池内的重金属以及废酸液如果不能得到妥善回收，其对土壤和地下水的危害十分严重且难以治理。

空气动力车‘无燃烧’，排放出的也是空气，大气中无穷的空气将成为我们取之不尽的能源，毫无污染并且可以再生循环利用。

5）、经济型车：循环压缩空气的可循环再生利用决定了空气动力车的经济特点，空气动力循环压缩空气发动机技术无论是应用到发电、空气动力汽车、还是电动汽车都不需要建加气站充气，不需要建充电站充电十分方便而廉价。

6）、节约能源：在温室效应日益严重的今天，各国对于节能减排已经逐步达成共识。

二氧化碳排放量将受到各国的严厉限制，低耗能汽车是大势所趋。

插电式混合动力能只是消减尾气排放，造价较高，若要推广则需要改良基础设施，大规模建立充电站。

目前技术上制造燃烧氧气产生水的燃料电池仍有困难。

循环压缩空气发动机动力利用空气分子间隙大、易压缩的特点，能量的存储和释放都是物理过程，而且空气采集容易白天黑夜不受限制，并且可再生循环利用。

7）、结构简单：因为气动发动机是可以无级变速、传动简单，又可以带负荷起动。