Silnik pneumatyczny – maszyna pneumatyczna (silnik), przetwarzająca energię sprężonego powietrza lub innego gazu na ruch obrotowy lub postępowy. Silniki są podobne do silników parowych, jako że pracę wykonuje dostarczony z zewnątrz sprężony gaz. Małe, jednocylindrowe silniki modelarskie są stosowane do napędzania modeli samolotów.

Silnik pneumatyczny nie emituje szkodliwych zanieczyszczeń do atmosfery, jednak sprężenie powietrza wymaga energii, zazwyczaj uzyskiwanej metodami, które takie zanieczyszczenia emitują.

Historia

Silnik pneumatyczny i pomysł użycia powietrza jako nośnika energii nie są nowe. Ich rozwój nastąpił w XIX wieku m.in. za sprawą prac konstrukcyjnych i pomysłów Ludwika Mękarskiego. Silniki zasilane sprężonym powietrzem były używane wówczas do zasilania lokomotyw w kopalniach oraz do napędu tramwajów. Silniki pneumatyczne były i wciąż są używane do rozruchu silników spalinowych w samochodach wyścigowych. Małe silniki pneumatyczne są powszechnie używane do napędu narzędzi ręcznych, takich jak wiertarki, młoty udarowe, szlifierki, klucze itp., zwłaszcza do pracy w środowisku, gdzie iskra od napędu elektrycznego czy spalinowego mogłaby spowodować pożar.

W 1988 roku Dennis Lee twierdził w swoich materiałach reklamowych, że dysponuje wydajnym silnikiem pneumatycznym.

W 1991 r. Guy Nègre wynalazł silnik z podwójnym zasilaniem. Mógł on działać zarówno na sprężone powietrze, jak i na zwykłe paliwo. Przez 15 lat badań dokonał się rozwój. Propagatorzy twierdzą, że silniki pneumatyczne są konkurencyjne w stosunku do współczesnych silników spalinowych oraz, że zastosowanie silnika pneumatycznego czyni samochód lżejszym.

Konstruktorzy pracujący nad rozwojem tych silników doprowadzili je do etapu dostępności marketingowej poprzez swoje firmy:

Jednym z ostatnich osiągnięć w dziedzinie wykorzystania sprężonego powietrza do napędu silników jest konstrukcja francuskiego inżyniera Guy Nègre. Podobne rozwiązania są rozwijane przez urugwajskiego inżyniera Armando Regusci, Australijczyka Angelo Di Pietro oraz Koreańczyka Chul-Seung Cho.

Mimo zainteresowania, żadna z firm nie wdrożyła dotąd pojazdu do masowej produkcji. Sprawnie działający pojazd zasilany sprężonym powietrzem miałby wszystkie zalety samochodu elektrycznego i dodatkową – uzupełnianie zużytej energii trwałoby kilka minut zamiast godzin potrzebnych do naładowania baterii akumulatorów.

Budowa

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. Unikatowa 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.

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

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. Dzieje się tak 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.