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。
[0038] 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：
[0039] 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；
[0040] 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；
[0041] 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；
[0042] 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：
[0043] Sl 1、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；
[0044] 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；
[0045] 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；
[0046] 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；
[0047] 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；
[0048] 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；
[0049] 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；
[0050] 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；
[0051] 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r i，:r2> r i，且如上文所述;T2为;r 1的.^(mn _ 1)/U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；
[0052] S15、重复步骤 S11;
[0053] 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。
[0054] (三）有益效果
[0055] 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】
[0056] 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；
[0057] 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；
[0058] 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；
[0059] 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；
[0060] 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；
[0061] 图5b是本发明实施例内齿圈总成正视的示意图；
[0062] 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；
[0063] 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；
[0064] 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；
[0065] 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；
[0066] 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；
[0067] 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；
[0068] 图10是本发明实施例车载装置的示意图；
[0069] 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；
[0070] 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。
[0071] 附图标记：
[0072] 1、蓄气管；la、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】
[0073] 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。
[0074] 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。
[0075] 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：
[0076] 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；
[0077] 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lOOMpa，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；
[0078] 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Ia由耐高压材质构成，内存高压压缩空气压力多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。
[0079] 如图I -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 -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；
[0080] 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。
[0081] 如图1 -4所不，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 ;
[0082] 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：
[0083]
[0084] (其中&为第一气缸9气缸腔半径，r 2为第二气缸10气缸腔半径，η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）
[0085] 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。
[0086] 如图5(&)、5〇3)、图6(&)、6〇3)、图7(&)、7〇3)和图10、图11所