С конца 1990-ых годов ведётся активное обсуждение вопроса, касающегося пневматической гибридизации ДВС [24, 25]. Ключевая идея заключается в том, чтобы использовать ДВС в качестве насоса для восстановления кинетической энергии транспортного средства во время фаз торможения и как силовую установку. Это можно осуществить, если соединить резервуар со сжатым воздухом со всеми цилиндрами посредством электронно-контролируемых газовых клапанов, как показано на рисунке слева.

В дополнение к возможности рекуперации, данная концепция предлагает возможность быстрого старта/остановки и позволяет переместить рабочую точку двигателя в зоны высокой эффективности. Последнего можно достигнуть при традиционной работе половины цилиндров, в то время как другая половина цилиндров работает в режиме прокачки (режим «перезарядки»). Предыдущая концепция предполагает использование двухтактного насоса и пневматические режимы работы двигателя, что является возможным, только когда все клапаны цилиндров попеременно приводятся в действие.

На начальной стадии проекта были проведены теоретические исследования с целью определения эффективности применения гибридного пневмодвигателя менее сложной конструкции. В [26] показано, что достаточно привести в действие все впускные и выпускные клапаны непеременным распредвалом, в то время, как только газовый клапан должен полностью работать переменным способом. Следовательно, четырехтактная работа двигателя сохраняется во всех режимах его работы, что даёт возможность использования менее сложной системы с минимальными дополнительными затратами.

На рисунке показана упрощенная иллюстрация дополнительные режимы работы двигателя в двойных логарифмических р-V диаграммах. Режим работы четырёхтактного пневматического двигателя имеет одну особенность: большая степень крутящего момента может быть достигнута в этом режиме работы за счёт закрывания дроссельной заслонки. Из-за пониженного давления на впуске, работа, которая должна быть выполнена в процессе сжатия, уменьшается. Кроме того, это позволяет большему количеству воздуха поступать из резервуара в цилиндр. Однако следует подчеркнуть, что основным преимуществом этой концепции является так называемый режим наддува. Это модификация обычного цикла сгорания. Во время сжатия, воздух (сжатый) поступает через клапан наддува в цилиндр, что позволяет впрыснуть большее количество топлива для того же цикла работы двигателя.