CN102356213B - 固定缸体的旋转式发动机/发电机 - Google Patents

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Abstract

一种内燃发动机，以及一种可选的集成式发电机，两者都包封在单个防水和防尘壳中。所述发动机具有至少一个气缸；和活塞，所述活塞从凸轮轨道组件旋转围绕的旋转轴线径向延伸。包括至少一个气缸的发动机缸体保持固定。

Description

固定缸体的旋转式发动机/发电机
技术领域
本发明涉及一种发动机和发电机，更具体地涉及对机械内燃发动机以及用于产生电能的发电机组合的改进。本发明还涉及一种利用所述发动机和发电机来产生机械动力和电力的方法。
背景技术
在对所有液体燃料和气体燃料的日益增长的全球需求、日益关注关于化石燃料的使用和供应、以及不断增长的电能需求的时期，显然，需要一种更好、更清洁、更有效率的方法用于使用那些燃料以及产生用于固定式能量需求以及移动式能量需求的电能。尽管当前强调更清洁、环境友好系统的开发，用于通过例如太阳能、风能和波能的方法来产生电能，但是它们未必总是切实可行的，尤其在移动式应用中。在电力供应应用中，这些更清洁的技术通常缺少必要的可靠性。未必总是阳光充足的或有风的，并且足够大能生成可用波功率的水体未必总是波动起伏的。将总是需要可靠且高效的输出机械动力和/或产生我们需要用于生存和成长的电能的整套方法。一个目标是开发最好的、最成本高效的方法，该方法可在高效地产生电能时利用化石燃料或人造燃料。
本发明的“固定缸体的旋转式发动机/发电机(StationaryBlockRotaryEngine/Generator)”代表在将来自燃料的能量转化为机械输出动力或清洁电能的能力方面的极大改进。本发明是一种显著更小、更轻以及更大功率密度的功率输出系统。与传统发动机和发电机组合相比，本发明还更加能量高效、环境友好、耐久和可靠，并且与传统发动机驱动发电机相比在生产和运行方面远远更加经济适用。由于尺寸、重量、功率密度和效率增大同时输出更大的益处，该技术在更多应用中尤其有利。更重要地，该技术在节约世界能源的目标中提供了向前的直接且积极的一步。
本发明寻求满足上面提到的如下需求和需要：环境友好、节约型、节能型机械动力输出和发电设备，该设备更小、更轻、更大功率密度、更耐久、更可靠和更经济适用，通过提供封装在单个防水且防尘壳中独特的旋转式发动机设计结合可选的集成式发电机，目的是驱动磁极片和/或电磁极片旋转地通过集成式固定线圈，用于产生电能。
发明内容
本发明针对一种内燃发动机和一种采用内燃发动机和发电机组合的改进的固定式或移动式动力源，并且更具体地，包括：新颖的固定缸体、旋转式发动机，其可选地将发电机与活塞致动的旋转式凸轮轨道组件集成，能够优化燃烧过程，并且将燃烧能量转化为机械输出动力或电能。包含燃烧气缸和活塞的发动机外壳和缸体保持旋转固定，同时可选地支撑磁铁和/或电磁铁的环形双凸轮轨道在固定式线圈内旋转，所述固定式线圈布置在固定式半外壳(outercasehalves)内部。所述发动机燃烧气缸和活塞优选地大体类似于双循环发动机运行，但是没有双循环发动机相关的负面环境影响。由本发明的发动机设计所提供的在燃烧过程的所有方面的非限制性配置和改进，以及结合要求非常受限的运行速度范围的应用的优势，提供如下一种框架，借助于这种框架可实现任何液体燃料或气体燃料的极高效的使用，同时在发电设备的尺寸、重量和功率密度方面产生非同凡响的优势。将固定缸体旋转发动机与发电机的集成还提供制造以及每千瓦的运行成本方面的实质改善：所述固定缸体旋转发动机与传统发动机相比具有大大减小的零件数量以及大得多的功率密度，所述发电机仅需要附加随着旋转凸轮轨道组件的旋转而旋转的旋转磁铁、和可附接至半外壳的或者构成半外壳一部分的固定式线圈。
本发明的至少一个实施方案旨在提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有如下的固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，它们不需要那些要求密封件的主轴或套管轴承——其会不利地影响耐久性和成本。
本发明的至少一个实施方案旨在提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有如下的固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，它们不需要那些要求旋转阀和附加的旋转式密封件的主轴或套管轴承——其进一步不利地影响耐久性和成本。
本发明的至少一个实施方案还旨在提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有如下的固定式发电机缸体和旋转凸轮轨道组件，它们不需要那些要求旋转阀和附加的旋转式密封件的主轴或套管轴承——其会严重不利地影响空气质量。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有将提供改进的发动机冷却装置的固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有将提供减小的内部摩擦损失的固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有将提供降低的排气压力以增强气缸冷却和清洁的固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，所述旋转凸轮轨道组件位于固定缸体上并且靠近固定缸体，且位于该组件的固定式半外壳中。
本发明的至少一个实施方案的再另一意图是提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，其配备有改进的低摩擦轴承的，以增大输出功率，节约能量和增加耐久性。
本发明的至少一个实施方案的又一意图是提供一种封装的旋转式内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，能够支撑磁铁和/或电磁铁用于产生电能。
本发明的至少一个实施方案的再一意图是提供一种能够支撑任何数目的磁铁和/或电磁铁的旋转凸轮轨道组件，用于不论固定缸体中所采用的气缸的数目而产生电能。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种如下的发动机设计，其允许使用插入式活塞(Plug-In-Piston)技术以提高燃烧效率和输出功率。
本发明的至少一个实施方案的一个意图是提供整体的内燃发动机发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，具有极大改进的设计灵活性，从而优化燃烧过程的所有方面，并且使随后的燃烧能量直接内部转化为电能最大化。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，在活塞冲程的顶部处具有延长的滞留，由此在活塞相对于其相关气缸中的位置基本固定时，允许气缸中点燃的空气/燃料混合物更完全地燃烧。
本发明的至少一个实施方案的再另一意图是提供一种内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，在活塞冲程的顶部处具有延长的滞留，由此在活塞相对于其相关气缸中的位置基本固定时，允许气缸中点燃的空气/燃料混合物更完全地膨胀，以提供用于产生更大的气缸压力的装置。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，不需要会限制发动机承受极高气缸压力能力的任何形式的气缸盖衬垫(headgasket)或主轴承盖。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，所述旋转凸轮轨道组件具有无级调整的(infinitelyvariable)凸轮轨道配置，使得活塞的线性运动的最优转换被转化为组合的凸轮轨道和发电机电枢组件的最优旋转运动。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，在活塞冲程的底部处具有延长的滞留，由此当活塞相对于其气缸中的位置基本固定时完成了燃尽气体的排气，消除了与通过活塞的受力移动使废气受压排出相关的内部能量损失。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，其中在活塞冲程的底部处存在延长的滞留，使得当活塞相对于其气缸中的位置大体固定时，每一携带活塞的气缸可被清洁或清扫燃尽气体。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供在多气缸内燃发动机/发电机中提供活塞冲程的底部处的延长的滞留，所述多气缸内燃发动机/发电机带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，由此当排气阀在延长的基本固定位置保持打开时，每一气缸被清洁、清扫和空气内部冷却。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种环境友好的双循环类型的、多气缸和活塞的内燃发动机/发电机，其带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，其中每一活塞具有延长的滞留期，使得在将燃料引入气缸之前，相关的气缸排气阀处于完全闭合状态，从而阻止预燃烧污染物选出到大气中。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种环境友好的、清洁双循环类型的旋转式发动机/发电机，其包括先进的组合旋转式凸轮轨道和发电机电枢组件，能够作为双循环发动机运行而在燃料选择中没有附加的润滑油或化合物，从而进一步减少排放污染物。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种环境友好的、清洁双循环类型的旋转式发动机/发电机，其包括先进的组合旋转式凸轮轨道和发电机电枢组件，能够在凸轮轨道组件的单个完全旋转的过程中支配每一气缸的多个点火。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种先进的旋转式内燃发动机，带有固定式发动机缸体和旋转凸轮轨道组件，所述内燃机被设计用于包括上述目标的特征的整体发动机/发电机中。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种利用固定缸体内燃发动机使得凸轮轨道组件旋转来生成电能的装置，所述凸轮轨道组件包括磁铁和/或电磁铁从而形成完整的旋转发电机电枢组件。
本发明的至少一个实施方案的总体意图是提供一种紧凑、轻量的提供固定式和/或移动式电功率的高效源的装置，并且所述装置使用可靠，制造经济以及是环境友好型的。
本发明的至少一个实施方案的一个意图是提供一种发动机，包括：固定式发动机缸体，具有至少一个气缸；活塞，在所述至少一个气缸的每一个中共轴可移动；至少一个凸轮随动件，与每一活塞相关联；至少一个可旋转凸轮板；环形凸轮轨道，在所述凸轮板内形成，所述至少一个凸轮随动件可操作地与所述凸轮轨道接合；以及，固定式外壳，封装所述发动机缸体以及所述至少一个可旋转凸轮板；其中每一活塞的燃烧致动用于可旋转地驱动所述至少一个凸轮板。
本发明的至少一个实施方案的另一意图是提供一种发动机，包括：火花塞，附接至每一活塞并且随着每一活塞一致移动；火花塞电极，其布置在每一活塞内，所述火花塞电极在所述火花塞和活塞肘节销电极之间延伸；以及，电能发送器，其在活塞在所述气缸内的行进期间的至少一点处与肘节销对准，以将电能发送至所述肘节销电极。
本发明的至少一个实施方案的再一意图是提供一种发动机/发电机，包括：固定式电线圈；以及，至少一个磁块，其被安装以随着所述至少一个凸轮板而移动，从而响应于所述磁块经过所述电线圈的轨道移动而生成电能。
本发明的至少一个实施方案的又一意图是提供一种产生动力的方法，包括如下步骤：提供一种发动机，包括：固定式发动机缸体，具有至少一个气缸；活塞，在所述至少一个气缸的每一个内共轴可移动；至少一个凸轮随动件，与每一活塞相关联；至少一个可旋转凸轮板；一个环形凸轮轨道，形成在所述凸轮板内，所述至少一个凸轮随动件与所述凸轮轨道可操作地接合；以及，固定式外壳，封装所述发动机缸体以及所述至少一个可旋转凸轮板；以及，通过每一活塞的燃烧致动，可旋转地驱动所述至少一个凸轮板。
已描述了本发明，从附图中示出的对优选实施方案的随后的详细描述中，本领域普通技术人员将容易明了本发明的上述以及其他目标、特征和优点。
附图说明
图1是固定缸体发动机/发电机的分解侧视截面立面图，示出了在下文关于本发明的描述中出现的所参考的发动机/发电机的主要零件；
图1A是活塞组件的放大的顶视截面图，用于示出大体穿过部件零件的中心线的所述组件的顶视立面图，以及附加的顶凸轮轴承；
图1B是大体穿过已装配的部件零件的中心线所取的活塞组件的放大的侧视截面图；
图2是与旋转凸轮轨道/电枢组件相关联的零件的分解侧视截面立面图以及相应的俯视或仰视立面图；
图3是已装配的图2中示出的旋转凸轮轨道/电枢零件的俯视立面图，且为了清楚起见，凸轮轨道表面以突出方式示出为实线；
图3A是基本上沿着图3的截面线3A-3A所取的全横截面视图，以示出其中零件的已组装侧视图布置；
图3B是凸轮轨道的优选实施方案的图示说明，其中示出了与凸轮相关的活塞功能；
图4是固定式发动机缸体的俯视立面图；
图4A是基本上沿着图4的截面线4A-4A所取的固定式发动机缸体的全横截面视图，以清楚地示出固定式发动机缸体的内部结构的侧视图；
图4B也是基本上沿着图4的截面线4A-4A所取的、关于水平取向的固定式发动机缸体的可选或可替代的全横截面侧视图布局，示出了包括一个可选的标准型火花塞或预热塞，以及燃料喷射器的位置和安装的一种改型布置；
图5是基本上沿着与图3所使用的截面线3A-3A相似的截面线所取的组件的放大的全横截面侧视图，以清楚地示出图1中所参考的发动机/发电机的所有主要零件沿它们的优选运行取向的装配；
图6是基本上沿着图6A的截面线6B-6B所取的横截面顶视图，以示出其中固定零件和旋转零件已装配的布置，除为了清楚起见，发动机缸体和底部外壳未示出为截面视图；
图6A是基本上沿着图6的截面线6A-6A所取的全横截面侧视图，但是以包括图6所移除的顶壳被装配和示出，以显示其中所有零件的已装配布置；
图7是基本上沿着图7A的截面线7B-7B所取的横截面顶视图，并且与图6相似，除了为更加清楚起见包括在不可见的顶壳中存在的凸轮-轨道布局，以及移除了气缸处的径向滚珠轴承；
图7A是基本上沿着图7的有利线(vantageline)7A-7A所取的并且沿该线上的箭头方向观察的、与图6A相似的带有已装配的顶壳的全横截面侧视图；
图8是基本上沿着图8A的截面线8B-8B所取的横截面俯视图，并且与图7相似，除了如图3所示的旋转凸轮轨道组件和图1A的相关联的活塞组件示出为在凸轮轨道组件部分旋转后的状态；
图8A是基本上沿着图8的有利线8A-8A所取的并且沿该线上的箭头方向观察的、与图7A相似的带有已装配的顶壳的全横截面侧视图，以示出图3的凸轮轨道组件的旋转对图1B的活塞组件以及图1的阀组件的影响；
图9是基本上沿着图9A的截面线9B-9B所取的横截面俯视图，并且与图8相似，除了如图3所示的旋转凸轮轨道组件以及图1A的相关联的活塞组件示出为在凸轮轨道组件另外再旋转后的状态；
图9A是基本上沿着图9的有利线9A-9A所取的并且沿该线上的箭头方向观察的、与图8A相似的带有已装配的顶壳的全横截面侧视图，以示出图3的凸轮轨道组件的另外再旋转对图1B的活塞组件以及图1的阀组件的影响；
图10和图11是横截面俯视图，每一个图都示出了与图6、图7、图8和图9中示出的实施方案相似的另一实施方案，除了其中气缸径向朝外延伸的方向略微偏移。
图12和图13是横截面俯视图，每一个图都示出了其中气缸与中心径向朝外方向偏移90°的另一实施方案。
具体实施方式
下面的描述将给出本发明的当前优选实施方案的特征，并且更具体地，将描述发动机/发电机的如下特征：利用带有旋转的双凸轮轨道和发电机电枢组合的独特的环境清洁运行的双循环类型的、四气缸发动机；具有固定缸体旋转式发动机，该发动机被设计为以相对固定的速度运行，目的是在产生220伏的三相交流电时提供一种优化的燃烧过程和增大的总效率。上述形式不是本发明的发动机/发电机可采取的唯一形式，并且上述交流电也不是本发明的发动机/发电机可产生的电能的唯一形式。然而，这里所描述和示出的本发明的形式是当前考虑到使得本领域普通技术人员能够实践本发明的最佳模式。
如所注意到的，图1是本发明的发动机/发电机的分解的侧视截面立面图，示出了在随后的对本发明的描述中将时常要参考的多个主要零件。
应注意到，图1中示出的发动机/发电机的基本部分由数字标识，以便在所有随后的附图中跟踪这样标记的零件。
如对于多个零件所示出的，每一零件的参考数字标记被列举如下：
还将参考由上面列举的零件组成的某些组件。这些组件以及每一组件的参考数字标记被列举如下：
现在转向附图的图1A和图1B，其描绘了活塞组件39的放大的俯视截面图(图1A)和放大的侧视截面图(图1B)，用于示出大体穿过气缸套管15、“插入式活塞”活塞16的中心线的组件的相应的俯视图和侧视图，活塞16带有其电极36、绝缘子37和其火花塞头38，燃烧火花在燃烧室内燃烧的时刻始于所述火花塞头。还示出了肘节销电极组件17以及其电极34和绝缘材料35，肘节销电极组件17用于将“插入式活塞”活塞16连接至气缸套管15上的固定位置，使得通过凸轮滚子组件18和外侧凸轮轨道45的相互作用，活塞组件39的所有零件作为单个单元一起移动，这将在本说明中稍后进行更加详细的示出和描述。“插入式活塞”活塞16是可选特征，也可替代地使用传统活塞。
附图的图2是与旋转凸轮轨道/电枢组件相关联的各零件的分解侧视截面立面图以及相应的俯视立面图或仰视立面图。环形齿轮5可被提供为如下的装置，即，借助于该环形齿轮5，辅助设备(未示出)——例如燃料泵、油泵和气泵等——可通过凸轮轨道/电枢组件的旋转来运行。所述环形齿轮5通过标准定位榫钉和紧固件被附接至上部凸轮轨道板9的顶面。这样的附接还为两个主径向轴承7——优选为滚珠轴承——中的一个的外座圈提供夹紧嵌套(nest)，所述主径向轴承支撑凸轮轨道/电枢组件且提供凸轮轨道/电枢组件的精确的、低摩擦旋转。两个绝缘的火花导体8被用于使火花前进至图1A和图1B中示出的“插入式活塞”的火花塞。所述绝缘的火花导体8可螺纹附接至上部凸轮轨道板9。上部凸轮轨道板9还可在外径附近设有凹槽，电枢环10可通过标准定位榫钉和紧固件来精确地定位和附接在所述凹槽中。电枢环10用于在上部凸轮轨道板9和下部凸轮轨道板28之间提供一精密尺寸，所述下部凸轮轨道板也可在外径附近设有凹槽，电枢环10可通过标准定位榫钉和紧固件来精确地定位和附接在所述凹槽中。电枢环10还用于提供同心外径，电枢磁铁11可定位在所述同心外径上并且通过电枢夹具12夹紧，所述电枢夹具12设有角形末端，以与电枢磁铁11的角形末端互补。电枢夹具12可设有接收标准紧固件的安装孔，所述标准紧固件可将电枢夹具12螺纹连接至电枢环10，从而为电枢磁铁11提供精确的间隔和夹紧装置。电枢磁铁11可通过任何传统装置定位或者布置在凸轮轨道板9、28的任一个/两个上。在另一实施方案中，电枢磁铁11和电枢夹具12还通过与设置在如图3A的组件图中所示的上部凸轮轨道板9和下部凸轮轨道板28中的互补角形面的相互作用而被居中对准和夹紧。下部凸轮轨道板28还设有两个主径向轴承7——优选为滚珠轴承或滚柱轴承——中的第二个，所述主径向轴承支撑凸轮轨道/电枢组件并且提供凸轮轨道/电枢组件的精确的、低摩擦旋转。下部主径向轴承7还可适配在下部凸轮轨道板28的嵌套中，以及所述轴承的外座圈可通过借助标准定位榫钉和紧固件将排气阀致动凸轮环保持器29附接在下部凸轮轨道板28中而被夹紧。带有两个突起的凸轮面47和两个较低的凸轮面48的排气阀致动凸轮环30通过一个机械加工的腔(pocket)定位于排气阀致动凸轮环保持器29中，并且通过标准定位榫钉和紧固件牢固地安装。整个旋转组件的重量，以及在发动机/发电机运行期间施加至两个突起的凸轮面47的力所作用的压力被施加至止推轴承31，该止推轴承优选为滚珠轴承类型的止推轴承，该止推轴承31与凸轮环30完全接触。凸轮环30是可选特征。所述阀可被任何传统的机械或电机械装置致动。
在某一优选实施方案中，所述阀可被单独的电/磁致动器或一些类似的设备操作，以及被计算机处理器所控制。这在其中期望使用多种不同燃料的实施方案中是尤其有用的。在运行期间(实时(on-the-fly))，可调节和改变燃烧室中的压力，从而通过控制排气阀闭合的时刻来优化多种燃料类型的燃烧性质。
例如，当在重负载期间运行所述发动机时，可能更期望要求较高气缸压力的高能燃料，例如，柴油燃料。在这样的实施例中排气阀将提早闭合，缩短内部气缸的冷却循环，并且允许在活塞朝内移动之前有更多的时间处于预压缩模式，从而用新鲜空气使气缸预增压。该动作将在压缩循环后提供更高的气缸压力。相反，在低输出需求和低发动机负载时，可能更期望较低功率但是更清洁且更便宜的燃料，例如天然气。在这些时候，通过较晚闭合排气阀，甚至在活塞已经在压缩循环中开始朝内移动后，来减小气缸中的压缩比例，从而允许气缸内的新鲜空气逸出排气阀，减小了气缸内待被压缩的空气体积。该动作还减小了发动机内的运行负载，进一步增大了运行效率。
应注意到，即使在使用单一燃料的情况下，有利的是基于负载来控制气缸压力以及气缸内的新鲜空气的量，允许随着负载量增大有更多的压缩空气，从而还增加燃料的量。相反，随着负载和燃料的量减小，所述阀可被定时以降低气缸压力以及气缸内的新鲜空气的体积。
计算机处理器可被预编程，以基于某些燃料类型的输入和/或基于当前负载值来定时所述阀的致动。替代地，或者与上述特征结合，发动机可设有燃烧传感器和排气传感器，来自那些传感器的反馈可被输入计算机处理器，从而基于当前状况来自动优化所述阀的定时。
应当关注上部凸轮轨道板9和下部凸轮轨道板28的两个相对的俯视图和仰视图，其中能看到外侧凸轮轨道表面45和内侧凸轮轨道表面46。应显然看到，所述上部凸轮轨道板9和下部凸轮轨道板28的凸轮轨道配置是彼此的镜像图像。还应注意，当装配至电枢环10时，可通过使用标准定位榫钉和紧固件来确保凸轮轨道板的精确对准。
图3是图2中示出的已装配的旋转凸轮轨道/电枢零件的俯视立面图，且为清楚起见，外侧凸轮轨道表面45和内侧凸轮轨道表面46被突出示出为实线。图3A是基本上沿图3的截面线3A-3A所取的全横截面视图，以示出其中旋转凸轮轨道/电枢零件的已装配的侧视图布置。图3和图3A都描绘了已装配的零件的布置和相互作用。图3和图3A中清楚示出了环形齿轮5。在图3中，清楚地示出环形齿轮5通过标准定位榫钉和紧固件附接至上部凸轮轨道板9。在图3中还清楚可见主径向轴承7，上部主径向轴承7的外轴承座圈的嵌套和夹紧布置在图3A中明显可见。
图3中示出了电枢环10，以及用于将上部凸轮轨道板9相对于电枢环10固定于精确位置的定位榫钉50和标准紧固件51。应理解，相同的精确定位和紧固装置可被用于将电枢环10固定至下部凸轮轨道板28。精确的构造孔49可被设置在上部凸轮轨道板9和下部凸轮轨道板28中。这些孔不仅用于在机械加工期间确保上部凸轮轨道板9和下部凸轮轨道板28的精确位置，而且可被提供作为通风孔或者逸出孔，以阻止在运行期间在旋转凸轮轨道组件中聚集润滑油。在图3A中，清楚可见上部凸轮轨道板9和下部凸轮轨道板28的外径附近的凹槽，电枢环10可被精确地定位以及附接在所述凹槽中。在图3A中，电枢磁铁11上的上部凸轮轨道板9和下部凸轮轨道板28的角形夹紧布置也是明显的。在图3中，可以看到电枢磁铁11以及它们的角形末端与电枢夹具12的角形末端相互作用，所述电枢夹具12可通过标准紧固件52被螺纹附接至电枢环10，从而提供电枢磁铁11在凸轮轨道/电枢组件的最外部直径上的精确和可靠的定位。
在图3A中，可看到排气阀致动凸轮环保持器29位于下部凸轮轨道板28的下切部分中，其中所述排气阀致动凸轮环保持器通过标准定位榫钉和紧固件被牢固地保持就位且定位。由于致动凸轮环保持器29附接至下部凸轮轨道板28，还再次可见下部主径向轴承7的外轴承座圈的嵌套和夹紧布置。排气阀致动凸轮环30也可位于排气阀致动凸轮环保持器29的下切部分中，其中所述排气阀致动凸轮环也可通过标准定位榫钉和紧固件被牢固地保持就位且定位。所述排气阀致动凸轮环30的优选取向及其两个突起的凸轮面47可在图3和图3A中看到。
最后，在本说明书的其余部分中，图3和图3A中所示的凸轮轨道和发电机电枢零件的整个组件可被称为凸轮轨道/电枢组件75。在图3A中，可看到凸轮轨道/电枢组件75靠在止推轴承31上，所述止推轴承31将在凸轮轨道/电枢组件75底部的水平面上取向。止推轴承31在与凸轮轨道/电枢组件75相同的中心线上取向，直接位于突起的凸轮面47下方，并且与排气阀致动凸轮环30的底部表面完全面接触。止推轴承31位于底半壳33的腔中(参看图1)，稍后这将在本说明书中详细示出。
图3B是凸轮轨道的优选实施方案的图示说明，其中指出了与凸轮相关的活塞功能。显然，在该优选实施方案中，所述凸轮轨道配置是这样的，使得在发动机/发电机的凸轮轨道/电枢组件75的单次360度旋转过程中，发动机/发电机的每一气缸将提供两个完整的燃烧事件。因而，在凸轮轨道/电枢组件75的一个单次旋转过程中，示出的四气缸发动机/发电机将产生八个完整的燃烧事件。应当理解，气缸的数目以及每次旋转中的燃烧事件的数目仅由具体的发动机/发电机设计的物理尺寸和输出需求所限制。对本优选实施方案中所暗含的气缸数目、磁铁/电磁铁数目或每次旋转的燃烧数目没有限制。应注意到，图3B仅被提供用于清楚地示出由该配置所提供的设计的极大灵活性。
应注意到，这里的发动机在许多方面类似于本申请人的下列专利的教导和公开内容，即，1987年3月31日授权的第4,653,438号、标题为“RotaryEngine”的在先美国专利中所述的一种四气缸发动机，以及于2001年5月15日授权的第6,230,670号、标题为“EngineGenerator”的在先美国专利中所述的一种六气缸发动机/发电机，所述两个专利全文以引用的方式纳入本说明书。发现本申请与上述第二个专利“EngineGenerator”的某些例外之处在于固定式发动机缸体13、旋转凸轮轨道/电枢组件75、简化的顶半壳4、简化的底半壳33、主径向轴承7、燃料喷射器2的直接喷射能力、改进的半球头设计60、改进的发动机缸体水冷却能力和新的“插入式活塞”组件39(本申请)。还应注意，本发明所使用的气缸改型自申请人的1997年6月10日授权的第5,636,599号、标题为“CylinderAssembly”的在先美国专利，以及本发明所使用的阀组件改型自申请人的1997年12月30日授权的第5,701,930号、标题为“ModularValveAssembly”的在先美国专利，所述两个专利全文以引用的方式纳入本说明书。
现在转向图4和图4A，通常应理解，发动机/发电机的发动机部分包括固定式发动机缸体13。固定式发动机缸体13可具有与带有中心毂的车轮相似的形状，所述固定式发动机缸体13包含：燃烧室60；孔59，用于接收以及螺纹固定所述排气阀组件20(图1)；和排气孔62，以将废气连通至螺纹排气管26(图1)，所述螺纹排气管26可在螺纹孔65处被固定至固定式发动机缸体13。可在发动机缸体13中设有径向凹槽63，以接收排气阀凸轮对准轴承27(图1)，所述排气阀凸轮对准轴承27可用于确保排气阀凸轮25(图1)适当对准。所述两个主径向轴承7(图1)可以较小的阻力被定位安装在表面55上，以及通过扣环6(图1)被固定，所述扣环适合安装进入固定式发动机缸体13的扣环槽56中。在运行时，气缸清扫(purge)和冷却空气可通过清扫空气端口57进入环绕气缸14(图1)的释放凹槽58而被传送进气缸中，以及通过可位于气缸(14)的外径壁中的铸造端口71(图8A)而被引导进入气缸，以及在可位于气缸14的内径壁中的铸造端口72(图8A)处进入气缸。在半球形燃烧室的最内扇形体(quadrant)处，可为每一燃烧室设置带有沉孔座(counterboredseat)的燃料喷射器孔61。所述燃料喷射器孔61可被用于接收燃料喷射器2(图1)，从而在燃烧前的合适时刻将燃料传送到气缸中。为此，示出了八个冷却剂孔64，所述冷却剂孔64被铸造进固定式发动机缸体13的毂部分。这些铸造孔可邻近于燃烧室60以及用于接收排气阀组件(图1中的20)的孔59而定位，并且为燃烧热量集中的那些区域提供冷却。现在观察固定式发动机缸体13的外径，选择性地，设置了四个开口窗穿过由八个平行的弯曲加固壁所限定的固定式发动机缸体13。这些加固壁进一步由横截面视图(图4中的54)所限定。邻接的加固壁之间的腹板部分可设有穿过所述腹板的孔53，以减轻重量并且允许润滑油自由排出。腹板和加固壁的目的是为固定式发动机缸体13的最外环提供刚性支撑，所述最外环用于支撑气缸14的最外部末端(图1)。在气缸的两个末端处，气缸14(图1)可使用螺纹部分(图4和图4A中的66)螺旋附接至固定式发动机缸体(13)。
在图4B中，我们可看到固定式发动机缸体13的水平取向的可选配置。在该配置中，图4和图4A的所有特征是相同的，除了燃料喷射器2的位置，以及附加进入固定式发动机缸体13的燃料喷射器夹具1，以及直接附加进入燃烧室60的标准火花塞或预热塞3。这些改型或选择被提供以允许发动机/发电机以尽可能最高效的方式起作用，而不考虑所使用的燃料。例如，如果使用重质燃料例如柴油，将期望使用预热塞而非火花塞，图4B中示出的配置将最适合于预热塞应用。在一些高能量或高效率应用中，可优选的是将两个分立的火花设置在气缸中的不同位置处，并且在燃烧过程中的不同时刻点火以提供最大化的燃烧。在那些应用中，插入式活塞配置和如图4B中所示的被直接插入燃烧室60的固定式火花塞可被使用，所述插入式活塞配置将在本说明书中稍后进行更加详细的描述。最后，在优先考虑经济性的那些应用中，相比于较昂贵的插入式活塞设计，图4B中示出的配置将是更合意的。在这些应用中，未包括火花塞的标准的实心活塞将替代插入式活塞设计。这些改变或选择对于在该优选实施方案中描述的发动机/发电机的总体设计没有任何其他影响。
图5是图1中标注的所有零件的完整组件，并且被示出为本发明的发动机/发电机的分解侧视截面立面图。所述视图还示出处于优选运行位置中的发动机/发电机的这个优选实施方案，所述优选运行位置是在运行中水平取向且排气管26位于底部。可看到四个阀组件20中的两个以及四个活塞组件39中的两个，以及旋转凸轮轨道/电枢组件75。可以看到气缸14螺纹附接至固定式发动机缸体13。可以看到活塞组件39的插入式活塞16(图1A和图1B)在气缸14内侧并且附接至气缸套管15(图1A和图1B)，所述气缸套管与气缸14的外径滑动配合布置并且通过肘节销电极组件17连接至插入式活塞16(图1A和图1B)，组成完整的活塞组件39。在发动机/发电机的这个视图中，可最好地理解插入式活塞设计的运行。如可看到的，凸轮轨道/电枢组件75在旋转位置上，使得火花导体8——用于使火花前进至插入式活塞组件39及最终达到图1A和图1B中所示的火花塞头38——与安装在顶半壳4中的火花塞3对准。高能量火花从火花塞3跳至火花导体8，且再跳至活塞组件39的肘节销电极34，从而造成燃烧室60中的火花塞头38处的点火火花。在申请人的标题为“Plug-in-Piston”的第12/142,999号悬而未决的美国专利申请中更加详细地描述了该独特配置的优势，所述专利申请全文以引用的方式纳入本文。在后面的关于固定缸体的发动机/发电机的视图中，示出了带有凸轮轨道/电枢组件75的火花导体8的旋转移动，以及响应于燃烧室60中的选定燃料的点火和爆炸的活塞组件39的移动。
图6和图6A从两个相关的有利位置成对示出了固定缸体发动机/发电机的运行。图6是基本上沿着图6A的截面线6B-6B所取的俯视截面图，示出了其中固定零件和旋转零件已装配的布置，除了为清楚起见，发动机缸体13和底半壳33未以阴影示出为截面视图，以及为了便于清楚描述随后的运行事件，示出了凸轮滚子组件(图1A中的18)。图6A是基本上沿着图6的截面线6A-6A所取的全横截面侧视图，但是装配和示出了包括图6中的所移除的顶壳4和其中所有相关联零件，以图解其中所有零件已装配的布置。
图6示出了该组件的多个特征。示出了底半壳33的最外部直径以及法兰，在所述法兰处使用标准定位榫钉和紧固件牢固地附接组件中的两个半壳。固定式电线圈32和线圈输出电线67被用于传送通过如下方式产生的电能，即，在旋转凸轮轨道/电枢组件75的旋转电枢磁铁11响应于燃烧室60中燃料的点火而穿过固定式电线圈32的线圈绕组时交感产生电能。在该图6的俯视图中，又一次示出了气缸14螺纹附接至固定式发动机缸体13。可看到活塞组件39的插入式活塞16(图1A和图1B)在气缸14内侧并且附接至气缸套管(图1A和图1B中的15)，所述气缸套管与气缸14的外径滑动配合布置并且通过肘节销电极组件17连接至插入式活塞16(图1A和图1B)，组成完整的活塞组件39。如图6中可见，应当特殊考虑主径向轴承7。在该视图中，示出了整个下部主径向轴承7，然而为了更加清楚起见，在关于发动机/发电机的所有后面的俯视图中，将仅局部示出下部主径向轴承7。在任何后面俯视图中，下部主径向轴承7将不再被示出在由气缸14的外径所限定的区域内。最后，在该视图中，再次可看到八个冷却孔64邻近于燃烧室60。
这两个相关的视图图6和图6A都示出了附加的冷却特征。这些冷却特征针对固定式壳4、33内的密封的固定式电线圈32的冷却。优选地，可在固定式上半壳4和下半壳33中都设置一个下切部分69。但是，也可提供任何数目的下切部分69。如所示出的，这些下切在固定式电线圈32和两个半壳(4&33)之间提供两个分立的空间、通道或冷却流体通路70。这些冷却流体通路70旨在运载任何合适的冷却流体——例如空气、水、冷却剂或油——穿过密封的固定式电线圈32的最外部表面。优选地，所述冷却流体将沿相反方向通过冷却流体通路70在密封的固定式电线圈32周围循环，以在密封的固定式电线圈32的整个外径周围提供更加均匀的冷却。在高能量输出或者连续负荷运行时，这是一个特别合意的特征。所述冷却流体还可循环穿过发动机缸体13的其他部分。
图7和图7A非常类似于图6和图6A，但为了更加清楚示出关于发动机/发电机的运行，位于凸轮轨道/电枢组件75的看不见的顶部部分的外侧凸轮轨道45和内侧凸轮轨道46，被较具体地示出在上部凸轮轨道板9中。在所有后面的视图中，将示出外侧凸轮轨道45和内侧凸轮轨道46。应理解，在运行中，凸轮滚子组件18与外侧凸轮轨道45处于恒定且连续的接触，确保运行中凸轮滚子组件18的恒定且连续的旋转方向。在凸轮滚子组件18和内侧凸轮轨道46之间设有间隙，以确保在正常运行操作中不发生接触。应注意到，凸轮滚子组件18与内侧凸轮轨道46的接触仅发生在发动机/发电机的起动和关闭中的一个短暂时期。在该视图中，我们可看到为了上述更加清楚起见，下部主径向轴承7已从气缸14内的区域中被移除。
现在来看图7和图7A中示出的固定缸体发动机/发电机的运行，可在两个相对气缸14A中看到活塞组件39的位置。活塞组件39位于它们冲程的顶部处，排气阀杆21在阀组件20中是闭合的，燃料被喷射进与气缸14A相关的两个燃烧室60中，凸轮轨道/电枢组件75处于旋转位置，使得用于使火花前进至活塞组件39以及最终达到图1A和图1B中示出的火花塞头38的火花导体8与火花塞3对准。高能量火花从火花塞3跳至火花导体8，再跳至活塞组件39，造成在燃烧室60中的火花塞头38处的点火火花。由于在优选实施方案中的凸轮轨道/电枢组件75的旋转方向是顺时针的，由燃烧室中燃料的燃烧所作用在活塞组件39上的压力被传递至凸轮滚子组件18，所述凸轮滚子组件18与外侧凸轮轨道45恒定且连续地接触，并且凸轮轨道/电枢组件75及其包括的外侧凸轮轨道45和内侧凸轮轨道46的这种旋转移动将使得两个角形下降表面45A与增压凸轮滚子组件18相接触，造成凸轮轨道/电枢组件75的旋转，并且进一步通过凸轮轨道/电枢组件75和固定式电线圈32中的磁铁的交感产生电力。
图8和图8A与图7和图7A非常相似，除了在这些视图中，作为图7和图7A中所示的燃烧事件的直接结果，凸轮轨道/电枢组件75及其包括的凸轮轨道45和46被以顺时针方向旋转(偏离图7和图7A总共32.5度)。作为排气阀组件20的排气阀凸轮25与排气阀致动凸轮环30的突起凸轮面47的相互作用的结果，活塞组件39此时在它们冲程的底部处，以及排气阀杆21完全打开。现在燃烧事件是完整的，并且允许废气通过打开的排气阀杆21离开气缸14A，以及通过固定式发动机缸体13中的排气端口62离开排气管26。由于这时不存在活塞组件39的任何移动，在固定缸体发动机/发电机的排气循环中不存在任何燃烧能量损失，而在传统发动机中活塞直接朝内移动、返回至活塞冲程的顶部，迫使废气在极大压力的情况下排出气缸，从而导致极低效和极大的可用能量损失。
固定缸体发动机/发电机运行中的下一事件是气缸清扫和冷却循环，其又一次通过活塞组件39的相对不移动来完成，极大地增加了燃烧事件期间所产生的可用能量的量。一旦由于开口的排气阀杆21导致气缸14A减压，将允许气缸清扫和冷却空气在压力下通过看不到但是优选由环形齿轮5所操作的一个或多个辅助阀(优选是一个辅助旋转阀，但是任何传统的阀都是可接受的)进入气缸。一个或多个辅助空气阀还可被任何其他传统装置所操作/致动。气缸清扫和冷却空气通过顶半壳4中的螺纹端口57进入气缸，达到环绕气缸14A的释放凹槽58，并且通过位于气缸14A的外径壁中的空气入口端口71(图8A)被引导进入气缸中，以及通过位于气缸14A的内径壁中的空气清扫端口72(图8A)进入气缸中，并且现在通过活塞组件39的完全伸展位置暴露至内部气缸。所述清扫和冷却空气循环穿过气缸和燃烧室的整个长度，逸出穿过仍打开的排气阀杆21，将气缸、燃烧室、排气阀、排气阀组件、固定缸体和排气管进行冷却。该过程确保在下一燃烧之前，气缸和燃烧室中来自先前燃烧的废气被移除，提高了新的燃烧效率，增加了燃烧能量，并且减小了污染，同时增加了总效率和可用发电。由于所述清扫和冷却事件，体验到另一积极效果。由于气缸14的整个可用长度都被内部冷却，当新鲜的燃烧空气被最终引入气缸时，它们的内表面温度较低。由于气缸的内表面温度较冷，在燃烧之前气缸中的空气存在较少预膨胀，从而允许这些气体在燃烧事件中以及在燃烧事件后发生更多的膨胀。这意味着由燃烧事件所产生的能量更多，由于燃烧后气缸内的气体的更多的膨胀，这转而产生更高的气缸压力，然后所述压力被施加在活塞组件39上，从而每次燃烧事件产生更多的功率以及更多的可用输出能量，进而获得更大的总效率和更低的燃料消耗。
所述清扫和冷却事件在传统发动机中不是可有效实现的，因为没有大量时间使往复运动的活塞处于完全伸展、相对固定的位置。借助于本发明，由于活塞可在每一燃烧事件后保持处于完全伸展位置或其附近更长的时间，这允许空气有机会通过空气清扫端口被引入气缸中，以冷却和排空气缸。
图9和图9A与图8和图8A非常类似，除了在这些视图中，作为图7和图7A中所示的燃烧事件的直接结果，凸轮轨道/电枢组件75及其包括的凸轮轨道45和46以逆时针方向进一步旋转(偏离图7和图7A总共90度)。此时，气缸清扫和冷却循环仍在进行中。在完成气缸清扫和冷却循环之前，气缸14A中的整个体积的空气将被更换多次，确保一个冷却且洁净的环境，以最大化下一燃烧事件。在这些视图中，排气阀杆21仍是打开的，并且仍将保持打开，直至下一压缩循环开始前不久，即当由于凸轮滚子组件18的相互作用以及如45B处所示的外部凸轮轨道45的逐渐增大的凸轮角度，导致活塞组件39开始缓慢朝内移动时。所述活塞组件的这种较慢加速将又一次节约能量，所述能量然后可被转化为被发动机/发电机组件的发电机部分可用的输出能量，进一步增大总效率。
在图9和图9A中，气缸14B此时处于与图7和图7A中的气缸14A相同的点火位置上。图9和图9A的气缸14A仍处于清扫和冷却循环，且排气阀杆21仍打开。排气阀杆21仍将在凸轮轨道/电枢组件75的另外顺时针旋转24.6度期间保持开口，并且在凸轮轨道/电枢组件75的另外旋转35.6度期间将继续气缸清扫和冷却循环。在该优选实施方案中，在清扫/冷却循环结束前11度，排气阀杆21闭合。因而该配置允许在由凸轮滚子组件18和外部凸轮轨道45的相互作用引起的活塞组件39朝内移动前，气缸被清扫/冷却空气预增压。该动作将提供燃烧前的更大的气缸压力。如果确定希望在燃烧前有较低的气缸压力，则阀杆21闭合的时刻可简单地被调整为在完成清扫/冷却循环后出现，这减小了预压缩气缸压力。如果期望的话，可进一步延迟阀杆的闭合，从而直至在压缩循环时外部凸轮轨道45上的活塞组件39局部顺从后才进行闭合，进一步减小燃烧前的内部气缸压力。
如上所述，现在气缸14B处于与图7和图7A中的气缸14相同的点火位置上。自其中两个相对气缸和燃烧室经历了燃烧的上一燃烧事件以来，固定缸体发动机/发电机的凸轮轨道/电枢组件75仅旋转了90度。还显然，每一气缸在每180度的旋转过程中具有一次燃烧事件，从而在一个完整360度的旋转过程中具有两次燃烧事件。因而，所示出的四个气缸固定缸体发动机/发电机将在一个360度的旋转过程中产生八个完整燃烧事件。
尽管前面所说明和描绘的优选实施方案示出了每一气缸14从中心径向朝外延伸，但是也可以许多不同的方式来配置气缸。
图10和图11是横截面俯视图，每一个图都示出了气缸布置的另一变体。为了清楚起见，省略了参考数字，但是每一图中的元件都可通过前面的图6、图7、图8和图9中的任一个容易辨认。图10和图11中的每一个示出了其中气缸的取向略微偏移的实施方案，从中心直接径向朝外延伸偏向左或向右。
图12和图13中的每一个都描绘了横截面俯视图，其中气缸布置甚至进一步偏移为与中心径向朝外方向成90度延伸。如在这些图中所示，这样的偏移布置造成更加紧凑的设计，这对于某些应用可能是期望的。然而，尽管所述偏置气缸配置更加紧凑，但这将在运行期间增大放置在发动机的部件上的负载。
单个凸轮轨道板中的气缸布置和多个凸轮轨道的组合也是可能的，但是没有进行描绘。
应意识到，与图1-图9A相关联的前述解释遵循在固定缸体发动机/发电机的凸轮轨道/电枢组件75的一个旋转的四分之一(90度)中出现的事件。熟悉一般发动机的内部工作的人应意识到，这里公开的关于固定缸体发动机/发电机的发动机和发电机组合代表在以下探索中的极大向前飞跃，即，探索包括在极小包装中的极大功率密度、轻量、经济、可靠且耐用的电功率源，所述电功率源事实上对于任何及所有移动式以及固定式应用都是有用的。还应意识到，这里所公开的固定缸体发动机/发电机的发动机能够使用在内燃机发动机运行中通常使用的任何单一燃料、或液体和/或气体燃料的组合来运行。还应意识到，由于增大的功率密度和总体效率，与标准内燃机的运行中通常使用的燃料相比，这里公开的固定缸体发动机/发电机的发动机能够使用较低等级燃料运行。
已经说明了本发明，相信从前述说明，本领域普通技术人员应容易意识到且理解本发明所代表的新颖改进，并且将理解上文所描述的以及附图中所示出的实施方案虽然是优选的，但在不偏离本发明的主旨和范围的前提下，它们仍可进行修改、改变和等同替代，本发明的主旨和范围不由前述说明所限制，除非出现在下列随附权利要求中。

Claims (20)

1.一种发动机和发电机设备，包括：
固定式发动机缸体(13)，具有多个气缸(14)；
相应的活塞(16)，每一活塞在所述多个气缸的一个对应的气缸中共轴可移动；
至少一个凸轮随动件，与每一活塞相关联；
两个可旋转凸轮板(9,28)，被联接至一个发电机电枢(10，11)，其中所述固定式发动机缸体被布置在所述两个可旋转凸轮板之间，并且所述固定式发动机缸体被所述发电机电枢所环绕，所述发电机电枢具有磁块或电磁块中的至少一个；
两个环形凸轮轨道(45,46)，其中所述凸轮轨道中的每一个都被设置在所述两个可旋转凸轮板(9,28)中的每一个上，其中每一相应的活塞(16)的燃烧致动用于可旋转地驱动所述两个可旋转凸轮板(9,28)，所述至少一个凸轮随动件可操作地与所述凸轮轨道接合；以及
固定式外壳(4,33)，封装固定式电线圈(32)、所述固定式发动机缸体、所述两个可旋转凸轮板、以及所述发电机电枢；
其中每一活塞的燃烧致动用于可旋转地驱动所述固定式外壳中的所述发电机电枢，使得所述磁块或电磁块中的所述至少一个在围绕所述固定式发动机缸体的轨道式移动中移动经过所述固定式电线圈，以产生电能输出，以及其中：
所述固定式发动机缸体(13)包括一个无轴中心毂，包括：
单独的燃烧室(60)；
清扫空气端口(57)，将气缸清扫和冷却空气传送朝向所述多个气缸；
排气孔(62)，与来自所述多个气缸的废气连通；
燃料喷射器孔(61)，用于将燃料传送到所述多个气缸中；以及
冷却剂孔(64)，为所述发动机缸体提供冷却。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个气缸中的每一个从所述两个可旋转凸轮板的旋转轴线径向向外延伸。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个气缸中的每一个被偏移，使得所述每一相应的气缸的纵向轴线与所述两个可旋转凸轮板的旋转轴线不相交。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述气缸弧形地间隔开。
5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括安装在所述两个凸轮板中的一个上的环形齿轮(5)。
6.根据权利要求1所述的设备，其中仅当所述活塞(16)处于完全伸展位置或者接近于完全伸展位置时，所述清扫空气端口(57)才被暴露至所述气缸(14)。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述清扫空气端口位于所述气缸的如下一个末端附近，该末端与排气阀(20)位于的末端相对。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述可旋转凸轮板被滚珠轴承/滚柱轴承所支撑。
9.根据权利要求1所述的设备，其中在所述固定式外壳和所述固定式电线圈之间设置至少一个冷却流体通路(70)。
10.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：电/磁致动的排气阀；以及，计算机处理器，控制所述排气阀的致动。
11.一种产生动力的方法，包括如下步骤：
提供固定式发动机缸体(13)，所述固定式发动机缸体(13)具有多个气缸(14)；
提供相应的活塞(16)，每一活塞在所述多个气缸的一个对应的气缸中共轴可移动；
提供至少一个凸轮随动件，与每一活塞相关联；
提供两个可旋转凸轮板(9,28)，所述两个可旋转凸轮板(9,28)被联接至一个发电机电枢(10，11)，其中所述固定式发动机缸体被布置在所述两个可旋转凸轮板之间，并且所述固定式发动机缸体被所述发电机电枢所环绕，所述发电机电枢具有磁块或电磁块中的至少一个；
提供两个环形凸轮轨道(45,46)，其中所述凸轮轨道中的每一个都被设置在所述两个可旋转凸轮板(9,28)中的每一个上，所述至少一个凸轮随动件可操作地与所述凸轮轨道相接合；以及
提供固定式外壳(4,33)，所述固定式外壳(4,33)封装固定式电线圈(32)、所述固定式发动机缸体、所述两个可旋转凸轮板、以及所述发电机电枢；以及
通过每一活塞的燃烧致动，可旋转地驱动所述固定式外壳中的所述两个可旋转凸轮板(9,28)和所述发电机电枢，使得所述磁块或电磁块中的所述至少一个在围绕所述固定式发动机缸体的轨道式移动中移动经过所述固定式电线圈，以产生电能输出。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括如下步骤：
提供安装在所述凸轮板中的一个上的环形齿轮(5)；以及
输出来自所述环形齿轮的机械动力。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括如下步骤：
提供电/磁致动的排气阀；以及
提供计算机处理器，所述计算机处理器控制所述排气阀的致动。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括如下步骤：
基于所述计算机处理器的输入来改变所述排气阀的定时。
15.根据权利要求14所述的方法，其中改变所述排气阀的定时的步骤基于燃料类型输入、发动机负载输入、燃烧传感器反馈输入或排气传感器反馈输入中的至少一个。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括将不同类型的燃料引入所述气缸用于所述活塞的所述燃烧致动的步骤，并且其中改变所述排气阀的定时至少部分基于被引入至少一个气缸的燃料类型。
17.根据权利要求1所述的设备，其中在所述凸轮板的单个旋转过程中，在每一气缸中实现多个燃烧事件。
18.根据权利要求1所述的设备，进一步包括多个在所述发电机电枢上的所述磁块或电磁块中的所述至少一个。
19.根据权利要求5所述的设备，进一步包括：
输出来自所述环形齿轮的机械动力。
20.根据权利要求7所述的设备，其中在所述排气阀闭合之后，所述清扫空气端口保持与所述气缸连通，从而在所述活塞朝内移动前，提供所述气缸的预压缩。
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