Silnik sprężonym powietrzem jest typem silnika, które osiąga swoją moc mechaniczną z rozszerzenia do sprężonego powietrza przed wejściem do silnika.
Silnik spalinowy również czerpie swoją moc mechaniczną z rozprężania sprężonego powietrza, ale powietrze jest wprowadzane do silnika spalinowego w stanie nieskompresowanym. Rzeczywiście, powietrze działające na tłok zostało sprężone przez spalanie w poprzedniej fazie cyklicznego procesu pracy silnika spalinowego .
Ogólnie rzecz biorąc, ze sprężonego powietrza (w domyśle: powietrza o ciśnieniu większym niż ciśnienie powietrza otoczenia) wydobywa się dzieło za pomocą ścianki (tłoka) poddanej z jednej strony ciśnieniu powietrza z otoczenia, a z drugiej strony do ciśnienia sprężonego powietrza na powierzchni S. Siła generowana na tłoku przez różnicę ciśnień Δp wynosi wtedy:
F = p × S
Jeżeli generowana siła jest większa niż opór ruchu tłoka, wspomniany tłok przesunie się i w ten sposób wygeneruje pracę mechaniczną.
Potrafimy sklasyfikować różne możliwe silniki według trajektorii ruchu tłoka i sposobu przekazywania ruchu.
Te silniki pneumatyczne są cylindrami pneumatycznymi lub prętowymi, mechanicznie ograniczonymi tak, aby umożliwić tylko przesunięcie liniowe.
Cylindry „jednostronnego działania” mają tylko jedną komorę, a powrót tłoka do pozycji wyjściowej zapewnia sprężyna. Cylindry dwustronnego działania mają dwie komory po obu stronach tłoka, które są naprzemiennie zasilane sprężonym powietrzem lub odprowadzane.
Cylindry te umożliwiają uzyskanie dużych prędkości przemieszczenia, których uzyskanie wymaga prawidłowego doboru zaworów wlotowych i wylotowych oraz zasilania sprężonym powietrzem.
Przemieszczenie liniowe można przekształcić w kąt obrotu ograniczony przez urządzenie mechaniczne.
Silniki te mogą być turbinowe lub tłokowe, zapewniające ciągły obrót osi, mogące zastąpić silniki elektryczne, szczególnie w zastosowaniach, które wymagają dużej elastyczności działania, a w szczególności wysokiego momentu obrotowego przy niskiej lub zerowej prędkości. Ze względu na brak iskier ten typ silnika jest szeroko stosowany we wszystkich środowiskach zagrożonych wybuchem (na przykład warsztat samochodowy)
W porównaniu z rozrusznikami elektrycznymi rozruszniki pneumatyczne mają wyższy stosunek mocy do masy.
Rozruszniki elektryczne ich okablowanie może się nadmiernie nagrzać, jeśli uruchomienie silnika trwa dłużej niż oczekiwano, podczas gdy rozruszniki pneumatyczne mogą działać tak długo, jak długo wystarcza ich zasilanie sprężonym powietrzem. Rozruszniki pneumatyczne znacznie prostsze i kompatybilne z silnikami turbinowymi. Dlatego są stosowane w wielu modelach dużych silników turbośmigłowych montowanych w samolotach komercyjnych i wojskowych.Ekspansja sprężonego powietrza była wykorzystywana bardzo wcześnie jako energia napędowa różnych pojazdów. Jeżeli powietrze zmagazynowane po sprężeniu nie zawiera żadnych zanieczyszczeń, a silnik nie wymaga smarowania, ten typ silnika nie emituje dymu ani spalin i jest cichszy niż silnik spalinowy .
Pierwsze praktyczne zastosowanie w motoryzacji powietrza powrotem do XIX th century , w czasie rozwoju kolejnictwa , gdzie w niektórych sytuacjach, takich jak sieci górnictwa i budowy tuneli, było konieczne, aby uniknąć zanieczyszczenia i zagrożeń pożarowych nieodłączne w lokomotywie parowej .
Możemy też przytoczyć tramwaje systemu Mekarskiego oddane do użytku w 1879 r. w Nantes, a następnie w regionie paryskim, które krążyły tam przez 40 lat.
Wdrożenie tego silnika do samochodu również było przedmiotem pewnych osiągnięć. Mniej zanieczyszczający, trwalszy, a przede wszystkim lżejszy niż pojazd elektryczny (ze względu na komponenty akumulatorów i wagę ówczesnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych), ale także mający ograniczoną autonomię, koncepcja wydaje się zapomniana przez świat „ekologiczny” i jak dotąd nie poświęca się dużo uwagi władzom publicznym na jego promocję i rozwój.
Energia profesjonalnego młota pneumatycznego jest od samego początku skompresowana. Silniki pneumatyczne są powszechnie stosowane w operacji warsztatowych lub urządzeń laboratoryjnych: śrubokręty , wiertarki , gwoździarkach , dentysta wiertła itp
Pneumatyczny przekaz informacji stosowany jest od bardzo dawna, od pierwszych parowców, na przykład, po windy, ciężarówki czy samoloty. Całkowicie elektryczna polityka doprowadziła do stopniowego porzucania tego środka transmisji na początku lat 2000.
Pneumatyczne przesyłanie małych przedmiotów i dokumentów jest również szeroko stosowane od 2 stuleci i nadal istnieje wiele przykładów rur pneumatycznych w bankach, supermarketach , opłaty za autostrady itp.
Sprężone powietrze było również wykorzystywane na liniach montażowych sprzętu zegarmistrzowskiego z pneumatycznymi ogniwami logicznymi; Powietrze z ogniw wykorzystywane jest również do wywierania niewielkiego nacisku na tunel łańcucha, co zapobiega osadzaniu się kurzu na montowanych elementach.
Ostatnie zmiany w silnikach na sprężone powietrze dotyczą głównie silników wykorzystywanych do napędu pojazdów na sprężone powietrze .
Takie opracowania przeprowadziły dwie firmy, jedna koreańska Energine, druga francuska MDI zarządzana przez producenta silników Guy Nègre .
Nowicjusz, Régis Munoz, właśnie wynalazł silnik rotacyjny, który działa również na sprężone powietrze . Ten silnik obrotowy może działać jako silnik koła, podobnie jak silnik elektryczny.
Inżynierowie firmy Energine byli w stanie wyprodukować z Daewoo Matiz hybrydowy prototypowy silnik elektryczny / silnik na sprężone powietrze (PHEV, Pneumatic Hybrid Electric Vehicle). Silnik na sprężone powietrze jest w rzeczywistości używany do napędzania alternatora, który dostarcza energię elektryczną w celu zwiększenia zasięgu pojazdu. Samochód jest sprawny, wielu dziennikarzy było w stanie go przetestować, aby zeznawać. Negatywnym aspektem pozostaje autonomia ograniczona pojemnościami obecnych baterii elektrycznych.
W przypadku drugiej firmy, francuskiej, różni się technologia. Silnik na sprężone powietrze jest silnikiem głównym, wspomaganym w razie potrzeby dodatkowego zasilania przez alternator silnikowy . Rozwój całości trwa. Możliwych zastosowań jest wiele (motoryzacyjny, morski, przemysłowy itp .).
W 2004 roku badacze z Quebecu zaproponowali Quasiturbine, inspirowaną turbiną, ulepszoną tłok i ulepszony silnik obrotowy. Jesienią 2004 roku w Montrealu zaprezentowano zadowalający prototyp gokarta na sprężone powietrze, choć niezbyt mocny i wciąż o ograniczonej autonomii, a następnie prototyp małego pojazdu.
W latach 2006-2007 grupa francuskich naukowców próbowała wyprodukować ekologiczne pojazdy na sprężone powietrze z pneumatycznym wspomaganiem: "K'Airmobiles". Projekt został zaniechany w 2009 roku z powodu braku wsparcia finansowego, ale przede wszystkim w wyniku wyników eksperymentalnych wykazujących trudności w stosowaniu sprężonego powietrza w systemie pokładowym, ze względu na niską pojemność energetyczną sprężonego powietrza i znaczne straty termodynamiczne występujące podczas jego rozbudowy, dopuszczając w najlepszym przypadku zasięg mniejszy niż 10 km (ze zbiornikiem prądu przemiennego 300 l przy 240 barach).
W 2010 roku, dzięki grupie inwestorów z Ameryki Północnej, wreszcie zarejestrowaniu patentów na silnik turbinowy K'Air, projekt został wznowiony ale tym razem na budowę jednostki produkującej zieloną energię (wiatr + energia słoneczna).
Kolejny projekt badawczy skłonił Uniwersytet w Reims do zbudowania „Air-Bike”. Maszyna ta, choć sprawna, stanowi poważne utrudnienie ze względu na ogromne rozmiary czołgu i jego ograniczoną autonomię.
Na początku 2014 roku grupa Tata Motors ogłosiła model Mini Cat, który jest zasilany wyłącznie sprężonym powietrzem. Ale samobójstwo dyrektora generalnego Tata Motors, Karla Slyma, jest upubliczniane w dniu27 stycznia 2014, w Bangkoku, przebywając tam w celu wzięcia udziału w spotkaniu zarządu Tata Motors Thailand; Od tego czasu nie pojawiły się żadne nowe zapowiedzi dla tego pojazdu.