• Известно, что в беспилотной авиации идёт борьба за каждый лишний килограмм веса, а маховик ДВС является самой тяжелой вращающейся частью. 

• Известно, что маховик, как самая тяжелая вращающаяся часть любого двигателя  и как аккумулятор кинетической энергии, за счет своего веса нейтрализует отклонения неравномерной угловой скорости коленчатого вала  и обеспечивает постоянный вывод поршней из мертвых точек. 

• Известно, что во время такта сжатия и во время сгорания топливовоздушной смеси газы частично прорываются сквозь поршневые кольца и проникают в полость картера. Когда они скапливаются, незначительно увеличивается давление в картерном пространстве с побочным эффектом ухудшения качества моторного масла.

С учётом Выше изложенного, и с некоторыми ограничениями, которые заявлены ниже, предлагается полностью отказаться от массивного маховика, или значительно уменьшить его вес в двигателях внутреннего сгорания за счёт значительного повышения давления воздуха в картере двигателя внутреннего сгорания.  Функцию аккумулятора кинетической энергии будет выполнять давление воздуха в картере двигателя (пневмоаккумулятор) совместно с работой поршневых групп  в двухстороннем действии. 

Поршневая группа двигателя внутреннего сгорания прямой ход совершает под действием давления газов горения топливо-воздушной смеси и дополнительно расходует часть энергии на повышение давления в пневмоаккумуляторе. Обратный ход поршневая группа совершает за счёт энергии сжатого воздуха в картерном пространстве (пневмоаккумуляторе).

Условие работы пневмоаккумулятора в качестве маховика –  давление  воздуха в картере P аккум. должно быть больше максимального давления воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия  P сжатия (компрессия), см рис. № 1.1.   

Рис. №  1.1.  Условие работы пневмоаккумулятора.

В идеальных условиях  топливовоздушная смесь должна сжиматься энергией сжатого воздуха в картере (пневмоаккумуляторе). Этим обеспечивается также предотвращение поступления газов  в пневмоаккумулятор  во время такта сжатия.

Известно, что для двигателей с принудительным зажиганием степень сжатия не должна превышать 10:1 для целей  предотвращения детонационное сгорания топливовоздушной смеси.  Таким образом, давление в пневмоаккумуляторе должен находится на конструктивно достижимых уровнях  в 1 МПа и меньше. Уменьшение давления в пневмоаккумуляторе приводит к необходимости использования  облегчённого маховика.  

Отсутствие избыточного давления воздуха в пневмоаккумулятое (картере) соответствует весу классического маховика  для данного типа двигателя и работе двигателя в обычных условиях. Увеличение давления воздуха в пневмоаккумуляторе (картере) соответственно уменьшает вес маховика. 

Часть энергии горения топливо-воздушной смеси расходуется на изотермическое сжатие / расширение газа в пневмоаккумуляторе (картере) за счёт движения поршневой группы. Происходит непрерывный дополнительный процесс  накопления энергии от поршневой группы за счёт энергии горения топливо-воздушной смеси и возврата энергии поршневой группе за счёт энергии сжатого воздуха пневмоаккумулятора.  Теоретический КПД изотермического “идеального” пневмоаккумулятора энергии равен 100 %. Теоретически, двигатель внутреннего сгорания  без маховика не должен потерять в мощности. К Сожалению на практике достичь этого не возможно, т.к. минимальные потери тепла в любом случае неизбежны. Но можно свести их к минимуму и получить выигрыш в весе двигателя, что актуально в условиях беспилотной авиации.

ВЫВОД:

Избыточное давление воздуха в картере (пневмоаккумуляторе) и работа поршневых групп в двухстороннем действии, в зависимости от значения давления позволяют полностью или частично (с существенным уменьшением веса) отказаться от классического массивного маховика. Это зависит от конструктивного исполнения двигателя внутреннего сгорания с учётом множества ограничений, например:

• в одноцилиндровых  двигателях пневмоаккумуляторная поршневая группа двухстороннего действия полностью заменить маховик не способна,  а только существенно снизить его вес. Это связано с тем, что в одноцилиндровом ДВС пневмоаккумулятор не способен выводить поршень из верхней и нижней мертвой точки. 
• в двигателях внутреннего сгорания  с кривошипно-камерной продувкой сама концепция применения пневмоаккумуляторных поршневых групп двухстороннего действия  — не возможна.