Для современного крупного города характерны проблемы с обеспечением высокого уровня организации дорожного движения, которые в самой большой мере проявляются в его центральной части. Уже при нынешнем уровне автомобилизации существуют весьма серьезные проблемы с проездом через центральные улицы и с местами для парковки автомобилей на них. Эти проблемы коснулись не только индивидуального транспорта, они непосредственно отразились на работе маршрутных транспортных средств снижая скорость движения в часы пик до 8–10 км/ч. Выбросы вредных веществ при этом достигают критических значений, поэтому все чаще автотранспортные средства помимо традиционной силовой установки ДВС комплектуются какими-либо дополнительными силовыми установками или имеют аккумуляторы энергии, призванными запасать энергию в периоды её избытка, и отдавать в периоды, когда это необходимо. Среди иностранных разработок в данном направлении известны конструкции инженера Guy Negre и его компании MDI (Motor Development International), разрабатывающей автомобили с пневматической силовой установкой собственной конструкции. На данный момент подготовлены к серийному производству автомобили с пневмодвигателями AirPod, OneFlowAIR, MiniFlowAIR и с комбинированной силовой установкой CityFlowAIR. Заключены контракты с компанией Tata Motors (Индия) на производство автомобилей и пневматических силовых установок.

Первый двигатель, работающий на сжатом воздухе, в MDI создали в 1996 году, а в 1998 г. были проведены испытания такси с пневмодвигателем. В 2004 году появилось семейство пневмодвигателей «Тип 41», в которые 2005 году была внедрена технология «активной камеры», позволившая дополнительно повысить КПД двигателя. Модули объединяются в блоки по четыре или шесть цилиндров и могут работать как пневмодвигатель и ДВС мощностью от 4 до 75 л. с. Чисто пневматический режим предполагается использовать в городах, как обеспечи­вающий нулевые выбросы вредных веществ в атмосферу.

Силовая установка автомобиля австралийской фирмы Engineair представ­ляет собой ротационный пневмодвигатель. Главной проблемой было сниже­ние массы двигателя при сохранении высокой мощности и полноты исполь­зования энергии сжатого воздуха. У двигателя минимальные механические потери – для преодоления трения необходимо 0,13 МПа избыточного давления на впуске.

В одной из конструкций пневмодвигателя американской фирмы Scuderi такты распределяются между парой цилиндров. В одном из них – ком­прессионном – происходит впуск и сжатие воздуха, в во втором – главном – рабочий ход и выпуск. Сжатый воздух поступает из компрессионного ци­линдра в главный через перепускной канал и систему клапанов. Рабочий ход может осуществляться как за счет расширения предварительно сжатого воздуха, так и за счет сгорания топлива. Двигатель работает по двухтактному циклу. Основываясь на результатах компьютерного моделирования, двигатель обеспечивает прирост топливной экономичности в 15–30 % по сравнению с ДВС, а кроме того за счет снижения пиковых температур на 50–80 % снижаются выбросы оксидов азота.

Поиск путей создания экологически чистого транспорта, использующего альтернативные источники энергии, привел к разработке в США первых образцов криогенных (низкотемпературных) автомобилей и стимулировал их исследования в Украине и, в частности, в ХНАДУ.

Исследования по созданию пневмогибридной установки на базе ДВС проводят в университете Лунд, Швеция (S. Trajkovich). Исследуется двигатель Scania D12, работающий в режиме пневмодвигателя и компрессора.

Группа ученых Технической школы (ETH Zurich) при университете Цюриха, Швейцария (L. Guzzella, C. Onder, C. Donitz, C. Voser, I. Vasile, M. Butikofer) проводит свои исследования на созданном стенде. Изучаются работа силовой установки в режимах пневмодвигателя и компрессора с рекуперацией энергии при движении транспортного средства; работа клапанных механизмов с электропневматическим приводом и изменяемыми фазами; применение сжатого воздуха для наддува для «сглаживания турбоям». В работах исследователей из Высшей технической школы Цюриха ETH Zürich приведены данные данные по топливной экономичности пневматических гибридов, которые не уступают электрическим гибридам. Обычные двигатели внутреннего сгорания мощностью 150 л.с. 90% времени используют не более 30 л. с. Такой мощности вполне достаточно для городского движения.

Исследование пневматического гибрида ДВС показало снижение расхода топлива на 33 % в сравнении с бензиновым ДВС по смешанному ездовому циклу и 50 % по городскому циклу, с учетом закачивания воздуха в бак при торможении. Топливная эффективность пневмогибридного ДВС составляет 80 % от показателей силовых установок электрогибридов. В связи с более низкой стоимостью силовой установки по сравнению с электрогибридами исследователи полагают, что подобные двигатели могут представлять интерес для развивающихся автомобильных рынков.

В начале 2013 года концерн PSA представил платформу нового семейства автомобилей с гибридной силовой установкой, использующей сжатый воздух. В системе питания сжатым воздухом применяется два баллона – низкого давления (используемый для рекуперации) и высокого давления. Сжатый воздух используется для привода гидравлической трансмиссии, построенной по принципу «параллельный гибрид».

Данное направление концерна активно развивается.

Преимуществами пневматических двигателей являются большой срок развития (более 100 лет); простота пополнения запасов энергии и рекуперации; конструкция поршневых пневмодвигателей аналогична конструкции ДВС, что позволяет наладить крупносерийное производство с минимальными затратами и в кратчайшие сроки; простота конструкции и относительная безопасность системы питания сжатым воздухом; высокая экологическая безопасность транспортного средства при заправке сжатым воздухом на заправочных пунктах и достаточная – при наличии подкачивающего компрессора на борту транспортного средства; простота утилизации энергетической установки.

Недостатки использования гибридных установок с пневматическим двигателем: стандартные (стальные) баллоны для сжатого воздуха высокого давления имеют большую массу, баллоны из современных композитных материалов мало распространены и дороги; отсутствие сети заправочных пунктов; необходимость наличия компрессора высокого давления и соответствующей оснастки; низкая энергоемкость сжатого воздуха даже при высоких давле­ниях; обмерзание деталей двигателя при длительной работе вследствие расширения сжатого воздуха.