Объёмный гидравлический привод внутреннего сгорания без кривошипно-шатунного механизма

В ДВС для превращения возвратно-поступательного движения используется кривошипно-шатунный механизм, однако существует другой малоизвестный способ с помощью жидкости, который одновременно позволяет избавиться от КП, дифференциала, карданов и сцепления.

Самым распространенным, НА СЕГОДНЯ, источником энергии для автомобиля является ДВС (дизельный или бензиновый). Разрабатываемые и изготовляемые электромобили, хоть и показывают значительно большую эффективность, однако требуют дорогих и тяжелых аккумуляторов или еще более дорогих и тяжелых топливных элементов, а так же создания инфраструктуры по их обслуживанию, в результате до их массового использования пройдет не один десяток лет.

У ДВС для преобразования поступательного движения во вращетельное используется кривошипно-шатунный механизм, имеющий ряд недостатков:
-мертвые точки
-нелинейная связь силы поршня и момента на валу
-усилия под углом к оси поршня, увеличивающие трение поршня о цилиндр и т.д.
-большая масса

Также в автомобиле существенная часть энергии теряется в механических передачах:
- в КП, карданах, дифферинциале
- в сцеплении при переключении передач.

Для передачи энергии от поршней ДВС к колесам можно использовать объемный гидропривод, который будет превращать поступательное движения поршней во вращетельное и не нуждается в дополнительных КП, кардане, дифференциале и сцеплении. Он представляет из себя минимум 4 (для четырехтактного режима) цилиндра с поршнями, в которых сжигается топливо, минимум два поршневых насоса и роторные насосы (кулачквые или шестеренчатые), подсоедененные к колесам и электрическому двигателю. Все поршни жестко соеденяются между собой. В обычном ДВС для обеспечения устойчивого положения поршня в цилиндри у поршня должна быть большая толщина, в данной схеме растояние между точками опоры превышает диаметр поршней, в результате толщина поршня может быть меньше, а следовательно трение о стенки цилиндра и масса поршней тоже меньше, что ведет к повышению КПД ДВС.

Электрический двигатель необходим как минимум для раскручивания ДВС и обеспечения электропитанием бортовой электросети автомобиля. При использовании мощного электродвигателя (более 10кВт на каждую тонну автомобиля, современный элетропривод обладает удельной мощностью более 1 кВт/кг) можно модернизировать автомобиль до среднего гибрида.

С каждым тактом фаза режима работы двигтеля перемещается по часовой стрелке по цилиндрам. Для каждого колеса необходмо несколько роторных насосовов (на рисунке показано по одному на колесо) с разным соотношением пропускаемого через них объема жидкости к скорости вращения для изменения соотношения частоты ДВС к скорости автомобиля (в обычном автомобиле для этих целей используется КП).Соеденяя роторные насосы разных колес параллельно (как на рисунке) на колесах будет одинаковый момент (соответствует механическому дифференциалу), соеденяя последовательно будет одинаковая скорость у колес (соответствует заблокированному механическому дифференциалу). Давление в системе будет относительно не большое. Например для привода с мощностью 100 кВт (ДВС на 2...3 литра) при 50 циклах в секунду (у обычного ДВС это 3000 об/мин), передоваемая энргия за такт будет 500 Дж. Если объем цилиндра насоса составляет 0,1 л, то максимальное давление (учитывая его неравномерность во времени) в насосе будет 10 МПа. Например в бытовом водопроводе может быть до 1 МПа, обычно 0,4...0,7 МПа.

Добавлено позже:
Расчет гидрадинамических потерь:
Пусть, требуемая мощность составляет 100 кВт при средней разности давлений 5 МПа, тогда перекачиваемый за секунду объём будет 0,02 м^3, при радиусе труб 10 мм и длине 6 м потери будут 20 кПа, менее 0,5%. У механических передач (шестерёнчатая КП+диффиренциал+кардан) потери доходят до 10% и более. Явное преимущество гидравлической системы.

Есть очень серьёзный недостаток - болтающаяся туда-сюда масса!

Размеры роторов. Необходимо минимум 3 передачи:
- 50 циклов/c -> 10 м/с (10000 Н - подъём 2 тонн под углом 30 градусов)
- 50 циклов/c -> 16 м/с
- 50 циклов/c -> 25 м/с

Диаметр колеса принят 0,5 м.
Для этого требуется 2 роторных насоса на колесо с объёмом в 1,25 дм^3 на оборот и 2 дм^3 на оборот. Если одновременно работает два насоса, то передаточное число 5 циклов ДВС на один метр передвижения автомобиля. Если в два раза уменьшить объёмы цилиндров насоса, то в два раза уменьшается объём в роторе, но возрастает в два раза давление до 200 атмосфер.

Недостаток - требуются гнущиеся трубки для подвода энергии через жидкость к колёсам без карданов. Также без карданов роторные насосы - неподресоренная масса. Так же здесь будут появляться другие уточнения.