面对日益严重的资源和环境问题,中国汽车行业加快了新能源汽车的研发和推广,作为新能源汽车的重要动力形式之一——压缩空气发动机,其零污染、成本低的优点是其它动力形式所不具有的。虽然目前电动汽车占据着新能源汽车的主要市场,但随着压缩空气发动机的深入研究和技术成熟,空气动力汽车在新能源汽车领域终将有着自己的-席之地。针对未来有着无限前景的空气动力汽车,根据目标汽车参数,本文设计了一款额定功率为7.1kw、额定转速为1000r/min的9缸径向活塞式压缩空气发动机,并根据理论计算出设计所需的关键参数,如气缸直径D、活塞行程S、曲柄偏心距e等,最终给出了理论和实际最佳配气相位,以及与配气相位匹配的新型配气阀——锥面轴向配气阀的结构图。在已知高压气罐容积为600L、压力为30MPa的条件下,驱动目标汽车在30°的斜坡以10km/h的速度理论上可行驶9.1Km,在平路上以60km/h的速度理论上可行驶129km。针对9缸径向活塞式压缩空气发动机的其它重要部件,如润滑系统、曲柄连杆机构等,根据相应的要求进行结构设计,给出了具体的三维模型图,并将这些零部件加工,最终组装成9缸径向活塞式压缩空气发动机的实物。针对9缸径向活塞式压缩空气发动机系统,进行理论能量损失分析计算,给出了满负荷工况下高压空气各环节能量损失比率,并分析各环节能量损失的原因,指明了未来提高高压空气能量利用率的方向。最后针对9缸径向活塞式压缩空气发动机的效率问题,综合考虑实际情况和成本,给出了高压进气和多级膨胀的改进策略。