Budowa i działanie

W tłokowym silniku pneumatycznym sprężone powietrze działając na tłok porusza go. Źródłem sprężonego powietrza pod ciśnieniem 20 MPa jest kompozytowy zbiornik z włókna węglowego. Do cylindrów powietrze dostarczane jest przez system podobny do konwencjonalnego wtrysku. Unikalna konstrukcja wału korbowego zwiększa czas, podczas którego ładunek powietrza jest ogrzewany ciepłem z otoczenia. Sprawność urządzenia poprawiona jest poprzez użycie ciepła z otoczenia o normalnej temperaturze do ogrzania zimnego rozprężającego się powietrza. To nieadiabatyczne rozprężenie przyczynia się do dużego zwiększenia sprawności silnika. Jedynym gazem wydechowym jest zimne powietrze (-15°C), które może być także użyte w klimatyzacji auta. Silnik na sprężone powietrze  ma tylko dwa suwy. Tego rodzaju silnik nie zatrzymuje się przy małych obrotach (600 obr/min), tak jak w wypadku benzynowych i wysokoprężnych jednostek napędowych. W istniejących tradycyjnych silnikach spalinowych wał korbowy obraca się o 720o w czasie jednego cyklu (ssanie-sprężanie-praca-wydech), natomiast w silniku na sprężone powietrze wał obraca się o 360o w jednym cyklu. Dlatego może on mieć dwa razy większą moc niż silniki spalinowe.

W silniku Negre’a tłok w jednym cylindrze spręża powietrze pobierane z atmosfery, gromadząc je w małym zbiorniku, który zasila zbiornik wysokiego ciśnienia małą porcją powietrza. Później to powietrze jest przesyłane do drugiego cylindra, gdzie wykonuje pracę. Podczas sprężania powietrza w celu jego ogrzania , zachodzi strata energii. A to dlatego, że owa porcja powietrza nie może otrzymać energii z otoczenia, które jest zimniejsze. Ponadto, powietrze musi się natychmiast rozprężyć ponieważ silnik ma system korbowy. Silnik Negre’a pracuje ze stałym momentem obrotowym. Jedynym sposobem przekazania zmiennego momentu do kół jest użycie przekładni o zmiennym przełożeniu, w której również występują straty energii. Kiedy samochód zatrzyma się, silnik Negre’a musi nadal pracować, tracąc energię.
Wersja Armando Regusci silnika pneumatycznego ma pewne zalety w porównaniu do oryginalnego silnika Guy Negre. W wersji Regusci’ego silnik napędza bezpośrednio koła. Przekazywany moment może się zmieniać od zera do maksimum.

W 2004 roku Guy Negre porzucił swój oryginalny projekt i zaproponował nowe rozwiązanie, które jak twierdził wynalazł w 2001 roku. Jednak okazało się ono identyczne z rozwiązanem Armando Regusci’ego opatentowanego w 1989 roku w Urugwaju pod numerem 22976 i w 1990 w Argentynie. W patentach tych wspomina się użycie silników elektrycznych do sprężania powietrza.

Podstawowe zalety samochodów na sprężone powietrze

• krótki czas ładowania zbiornika sprężonym powietrzem - około 3 minuty w stacji serwisowej lub w kilka godzin w domu poprzez podłączenie do sieci elektrycznej sprężarki znajdującej się na wyposażeniu samochodu.
• mały  koszt użytkowania - ok. 0,75€ na 100 km (napełnienie zbiorników na stacji tankującej będzie kosztowało około 3 US$).
• zbiornik napełniony powietrzem nie traci swojego ładunku w przeciwieństwie do akumulatorów, które tracą swój ładunek bez zewnętrznych obciążeń w tempie zależnym od typu, rozmiaru i procesów chemicznych;
• długotrwała użyteczność urządzenia i mała zużywalność w porównaniu do akumulatorów mających ograniczoną liczbę cykli rozładowań i ograniczony czas użytkowania niezależnie od tego czy są eksploatowane czy nie;
• sprężone powietrze jako nośnik energii ma przewagę wobec elektrycznych nośników, gdyż brak tu potrzeby produkcji i utylizacji baterii, co jest ważnym czynnikiem środowiskowym
• ten system eliminuje potrzebę stosowania paliwa węglowodorowego, co czyni go ekologicznym
• technologia sprężania powietrza nie jest tak technicznie wymagająca jak technologia elektryczna lub hybrydowa benzynowo-elektryczna, ale jest tania i przystępna wszystkim już teraz; sieć sprzedaży sprężonego powietrza (np. przy obecnych stacjach benzynowych) jest stosunkowo łatwa do wprowadzenia.
• potencjalnie niższy koszt początkowy masowej produkcji niż aut na baterie elektryczne.

Dla pasjonatów pojazdów zasilanych elektrycznie i z alternatywnych źródeł udane silniki pneumatyczne są dobrą wiadomością, ponieważ można ich użyć do zasilania własnych pojazdów spalinowych. Można po prostu kupić silnik pneumatyczny, zbiornik, tarczę dopasowującą, mocowania silnika, zespoły sterowania silnikiem oraz inne elementy i zamontować w nowym lub używanym samochodzie tak jak jest to robione dla samochodów elektrycznych. Zasięg samochodu na jednym napełnieniu zbiorników można łatwo potroić, gdyż dostępne są zbiorniki z włókien węglowych, które przeszły testy bezpieczeństwa dla ciśnienia 70 MPa.

W zastosowaniach praktycznych w transporcie należy wskazać pewne problemy techniczne silnika pneumatycznego:

• Rozszerzanie sprężonego powietrza powoduje jego oziębienie, które zmniejsza sprawność (zobacz równanie Clapeyrona). To oziębienie zmniejsza ilość energii, która może być odzyskana przez rozprężenie. Aby temu zapobiec silniki ogrzewa się ciepłem z otoczenia, poprawiając wykorzystanie energii sprężonego powietrza.
• Dla odmiany, sprężanie powietrza przez pompy podgrzewa powietrze. Jeśli to ciepło nie zostanie odzyskane przyczynia się do dalszych strat mocy redukując wydajność.
• Magazynowanie powietrza pod wysokim ciśnieniem wymaga wytrzymałych zbiorników, które jeśli nie są wykonane z drogich materiałów (np. włókna węglowego), są ciężkie i ograniczają sprawność pojazdu.
• Odzysk energii pojazdu podczas hamowania przez sprężanie powietrza także wytwarza ciepło, które powinno być wykorzystywane dla poprawienia sprawności.

Perspektywy rozwoju

Jako infrastrukturę proponuje się wyposażenie w sprężarki miejsc użyteczności publicznej, takich jak parkingi, sklepy, itp. Energia do zasilania mogłaby być uzyskiwana konwencjonalnie lub poprzez turbiny wiatrowe lub mechanicznie ze strumienia powietrza z pominięciem etapu elektrycznego. Sprężone powietrze mogłoby zasilać nie tylko samochody osobowe ale również autobusy, łodzie, wodoloty oraz – nie zawsze - samoloty.
Eksperci są zdania, że największą przeszkodą we wprowadzeniu tej innowacji jest przekonanie klientów o jej zaletach, a "złośliwi realiści" sugerują, że główną przyczyną , że takie samochody nie wchodzą do seryjnej produkcji jest to, ze bardzo trudno oakcyzowac ich paliwo.