能源危机和环境污染问题已经成为全人类关注的焦点，传统汽车在消耗石油资源的同时排放的尾气又污染环境，因此世界各国都在研制新型汽车来缓解这两大问题。气动汽车使用气动发动机，通过将高压气体所具有的压力能转换为机械能驱动汽车行驶。气动发动机与传统内燃机相比具有以下几点优势：（1）无燃烧过程，对设备要求简单，造价低。（2）汽车工作介质来自大气且排放尾气是纯净的空气或氮气，对环境没有任何污染。（3）低温的尾气可以作为空气动力汽车制冷空调的冷源而不需要额外消耗能量，而且尾气排放到空气中有助于降低周围环境的温度，减轻城市热岛效应。由于气动汽车的这些优点，使其能够同时缓解能源危机和环境污染这两大问题，必将受到汽车行业的重大关注。针对目前气动发动机型式单一的研究现状，本文提出了一种采用单螺杆膨胀机作为气动发动机的新型气动汽车动力系统。为了探索新气动发动机的工作特性和动力系统性能开展了一系列实验研究。基于实验室自主研制的螺杆直径为195mm和155mm的两款单螺杆膨胀机，分别以空压机和高压气瓶为气源设计和搭建了压缩空气动力系统实验台，对膨胀机的工作性能进行了实验研究。初步研究结果表明：（1）采用空压机为气源时，单螺杆膨胀机运行平稳，没有出现明显的共振现象；高进气压力和高转速下，膨胀机可获得较好的动力性能、经济性能、制冷性能和工作效率；实验获得单螺杆膨胀机最大扭矩为169.6N·m，最大功率为51.08kW，最大温降为88.28℃，最低气耗率为44.07kg/kW·h，最大总效率为62.23％。（2）采用高压气瓶供气时，由于受减压器工作特性的影响，其拥有独特的供气特性；在实验最高进气压力10bar，最高工作转速3000r/min的实验工况下获得了膨胀机最佳性能，最大功率为9.94kW，最高总效率为58.32%，最低气耗率为59.57kg/kW·h。总之，膨胀机体现了较好的工作性能。