где A – амплитуда синусоиды, соответствующая половине хода штока, k – целое число, количество максимумов или минимумов.
Угловое направление и осевое направление вдоль оси штока понимается как угол и координата z в цилиндрических координатах, где ось Z направлена вдоль оси штока и ротора.
Если количество максимумов указанной замкнутой линии полюсов магнита штока равно количеству минимумов этой же линии (что верно, например, для указанной синусоиды, спроецированной на цилиндр), можно использовать такое же количество магнитов ротора (вместо одного), расположенных симметрично относительно оси ротора в угловом направлении в одной плоскости. Это увеличивает плотность магнитной системы преобразователя и увеличивает его эффективность.
Для увеличения передаваемого усилия количество магнитов штока может быть увеличено в осевом направлении. Наиболее эффективно увеличивать количество парами с чередующейся полярностью полюсов, т.к. при этом можно замкнуть магнитные потоки через магнитопроводную часть штока, а магнитное притяжение полюсов магнитов ротора и штока будет дополнено магнитным отталкиванием от соседних полюсов.
В Модификации №2 магниты ротора также чередуются полярностью, поэтому магнитный поток от них может быть замкнут через магнитопроводную часть ротора.

На Фиг. 1 представлен один из самых простых вариантов предложенного преобразователя.
Для пуска преобразователя в режиме преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, необходимо придать ротору 4 начальное вращение в необходимом направлении.
Во время хода штока 3 в одном направлении ротор 4 под действием магнитной силы взаимодействия магнита штока 2 и магнита ротора 1 вращается. Удерживающие подшипники и корпус на Фиг.1 не показаны.

Фиг.1 Преобразователь с магнитом ротора 1, полюса которого 7 расположены вдоль линии 5, имеющей один минимум и один максимум в направлении оси штока 3. Показаны линии 5 по верхнему и нижнему краю магнитных полюсов 7.

При прохождении минимума и максимума указанной линии полюсов 5 вращающего момента не создается (мертвые точки), для их прохождения необходимо, чтобы ротор 4 вращался в нужную сторону. Это достигается при запуске преобразователя начальным вращающим моментом ротора 4 в нужном направлении, далее мертвые точки проходятся за счет инерции вращения ротора 4.
Минимум и/или максимум линии полюсов 5 может быть определенной продолжительности, типа “плато”. Это может дать возможность увеличить время нахождения штока вблизи мертвой точки, например, для улучшения процессов газообмена в двигателе, использующем предлагаемый преобразователь.
Вращающий момент только одного направления на роторе 4, заданный начальным импульсом вращения при запуске создается за счет притяжения разноименных полюсов магнита штока 6 и полюса магнита ротора 7. Магнит ротора 1 изображен наборным из множества магнитов. Прохождение минимума и максимума линии полюсов 5 совпадает с крайним положением штока 3 при возвратно-поступательном движении. Таким образом, амплитуда движения штока 3 определяет, какое необходимо расстояние между минимумом и максимумом линии полюсов 5 по оси штока 3.
После прохождения минимума или максимума наклон линии полюсов 5 меняется, при этом меняется и направление движения штока 3. Таким образом, направление вращающего момента преобразователя не меняется.
Передача мощности от движущегося поступательно штока 3 к вращающемуся ротору 4 происходит, когда полюса магнитов штока 6 и ротора 7 находятся в устойчивой окрестности друг друга, когда притяжение полюсов магнитов ротора 7 и штока 6 не разрывается. Магнитный поток в зазоре при этом практически не меняется.
Максимальная сила удержания магнитов ротора 1 и магнитов штока 2 должна быть больше внешней силы, тормозящей ротор 4 (нагрузки), иначе будет происходить проворачивание магнитов ротора 7 относительно магнитов штока 6 в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора 4, т.е. будет происходить срыв режима передачи мощности.
Во время срыва режима передачи мощности передача мощности от штока 3 к ротору 4 равна передаче мощности от ротора 4 к штоку 3, поэтому итоговой трансформации энергии не происходит. При этом магнитный поток в зазоре испытывает сильные колебания, что может повлечь появление наведенных токов. Однако, если использовать материалы с высоким омическим сопротивлением, шихтованные и т.д., то потери энергии будут невелики. Кроме того, режим срыва передачи мощности является аварийным, т.е. не должен использоваться постоянно.
Изображенный на Фиг.1 преобразователь наглядно демонстрирует принцип работы предлагаемого преобразователя, но в таком варианте имеет низкую эффективность. На Фиг. 2 показан шток 3 преобразователя с магнитом штока 2, линия полюсов 5 которого имеет два минимума и два максимума. Такая конструкция позволяет уменьшить количество оборотов ротора 4 при той же частоте колебаний штока 3, а также увеличить объем магнитов ротора (на Фиг. 2 не показаны, их два, а не один, как на Фиг.1).

Наклон и количество максимумов (минимумов) линии полюсов 5 определяет кинематическую характеристику преобразователя – соотношение скоростей штока и ротора в режиме передачи мощности.
Высокая эффективность работы магнитной системы достигается при минимальных воздушных зазорах. Все потоки должны быть по возможности замкнуты магнитопроводами. Это можно реализовать в данном преобразователе, используя несколько рядов магнитов штока 2 и магнитов ротора 1 с чередующейся полярностью, как показано на Фиг.3.

Фиг.3 Шток 3 с магнитами 2 чередующейся полярности и магниты ротора 1

Кроме того, что повышается магнитный поток в рабочих зазорах, эффективность преобразователя возрастает за счет отталкивания одноименных полюсов магнитов штока 6 и ротора 7. На Фиг.3 рабочие полюса магнитов ротора 7, не видны, т.к. обращены к штоку 3.
Полюс или полюса магнита штока 6 располагаются вдоль волнистой линии 5. Эта волнистая линия 5 может определяться уравнением синусоиды, спроецированной на цилиндрическую поверхность.
Магниты ротора 1 имеют цилиндрическую форму, неоптимальную при расположении в радиальном направлении в смысле максимизации объема магнита при определенном радиусе ротора 4.
На Фиг. 4 показан шток 3 с магнитами 2 и магниты ротора 1 преобразователя. Такое исполнение имеет более близкие к оптимальным по форме магнитам магниты ротора 1, уширенные к наружной части ротора 4.

Фиг.4 Шток 3 с магнитами 2 чередующейся полярности и магниты ротора 1 повышенной мощности

На Фиг. 5 показан преобразователь с четырьмя слоями магнитов штока 2, шестью группами по четыре магнита ротора 1, установленных в корпусе 9 посредством подшипников 8. Часть корпуса 9, к которой крепятся роликовые подшипники-направляющие штока 8, не показана.
Предложенный преобразователь может также работать в режиме преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, благодаря взаимодействию магнитных полюсов ротора 7 и штока 6. Это его свойство может использоваться при его запуске в режиме преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.

Фиг.5 Преобразователь с подшипниками 8 в разрезе. Для наглядности не показана часть корпуса 9, к которой крепятся роликовые подшипники-направляющие 8.

Двигатель на базе предложенного преобразователя представлен на Фиг. 6. На штоке преобразователя 3 оппозитно установлены поршни 16 (компрессионные кольца на Фиг. 6 не показаны), двигающиеся в цилиндрах с внешним оребрением 12.

Фиг.6 Двигатель с преобразователем в разрезе. Вспомогательные системы двигателя, такие как стартер, продувочный насос, не показаны.

Двигатель работает по двухтактной дизельной схеме с петлевой продувкой от компрессора (на фиг. 6 компрессор не показан). Воздух от компрессора через продувочный ресивер (ресивер на Фиг. 6 не показан) и через продувочное окно 14 попадает в цилиндр 12, сжимается поршнем 16, и при достижении поршнем мертвой точки, через форсунки 13 в цилиндр подается топливо. Момент времени подачи топлива регулируется автоматизированной системой управления впрыском, учитывающей данные с датчика положения поршня (на Фиг. 6 не показаны). После взрыва и такта расширения продукты сгорания удаляются через выпускное окно 15 и далее в выхлопной патрубок 10.
Крутящий момент передается на выходной вал 11 посредством зубчатой ременной передачи. Может быть использован также любой подходящий способ передачи – шестеренчатая, цепная, непосредственная и т.д. Передача может быть для удобства сопряжена с вариатором для регулирования скорости вращения выходного вала.
Пуск двигателя осуществляется электростартером, подключаемым на время пуска к валу 11 (на фиг. 6 не показан). В режиме пуска преобразователь используется как преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное. Ротор 4 раскручивается, поршни 16 сжимают воздух в цилиндрах 12, в которые при достижении мертвой точки подается топливо.
Регулировка мощности производится регулировкой количества топлива, подаваемого в цилиндр 12. Это может определяться как продолжительностью впрыска, так и количеством задействованных форсунок 13.
Двигатель может быть выполнен бессмазочным, на керамических подшипниках и с воздушным охлаждением. Это возможно благодаря тому, что момент параллелен оси цилиндра 12, и поршень 16 не создает боковой нагрузки на стенку цилиндра 12, а также возможности использовать высокие степени сжатия, обеспечивающие высокий КПД.
Наилучшим вариантом выполнения преобразователя возвратно-поступательного движения во вращательное, является Модификация №2, т.к. объем магнитной системы при тех же габаритах преобразователя выше. Внутренняя его часть представлена на Фиг. 4.
Для определения массогабаритных характеристик преобразователя по Модификации №2 в двухтактном двигателе внутреннего сгорания использовалось численное моделирование в программе FEMM [4].
Численному исследованию подвергалась величина передаваемого крутящего момента при диаметре штока 3 (150 мм), внешнем диаметре ротора 4 (300 мм). Модель является эквивалентом преобразователя с двумя слоями магнитов штока 2 с шестью минимумами и максимумами линии 5 и чередующейся полярностью. Поэтому в модели двенадцать магнитов штока 2 и ротора 1. Это связано с тем, что замыкание магнитных потоков происходит в пространстве, а обрабатываемые программой FEMM модели – двумерные. Толщина магнитов ротора 1 и штока 2 – 20 мм, материал магнитов – Nd₂Fe₁₄B с остаточной намагниченностью 979000 А/м, штока 3 и ротора 4 – электротехническая сталь с относительной магнитной проницаемостью 4416, наборная из листов толщиной 0.635 мм с коэффициентом заполнения 0.98.
На Фиг. 7 представлена модель для расчета, как она задается в программе FEMM. Методика расчетов и описание программы представлены в [4].
Синими линиями обозначены границы материалов, зелеными стрелками – направление магнитного поля.
Магнит штока 2 заменен на стержни, хотя имеет в реальности волнистую форму. Такая замена допустима при переходе к двумерной модели, т.к. фактически в магнитном взаимодействии принимает участие область магнита штока 2, ограниченная полюсом магнита ротора 1.

Зеленым цветом на Фиг.8 выделена область (шток 3 с магнитами 2), по которой производилось численное интегрирование. Момент вычислялся как средневзвешенный по тензору Максвелла.
Вес магнитов системы около 10 кг. При использовании магнитов Nb₂Fe₁₄B содержание ниобия около 26,6% масс., поэтому для преобразователя требуется порядка 2.7 кг чистого ниобия. При текущих рыночных ценах на ниобий это достаточно дорогостоящий компонент (около 1300 долл. США). Однако, этот ресурс не расходуется и может быть использован при утилизации двигателя по окончании срока эксплуатации.
Передаваемый крутящий момент, рассчитанный программой для данной модели составляет 127 Н•м. Таким образом, для преобразователя с 4 слоями магнитов штока, передаваемый крутящий момент составит около 250 Н•м, что вполне достаточно для двигателя среднего легкового автомобиля.

Численное исследование, в частности, показывает, что крутящий момент слабо зависит от зазора шток-ротор – в модели использовался зазор 2 мм. При этом крутящий момент при зазоре 0.5 мм отличается незначительно. Это позволяет существенно упростить технологию изготовления, т.к. высокая точность установки штока на направляющих не требуется.
Диаметр поршня двигателя, установленный на шток, может быть 100-140 мм. При детонационном режиме работы максимальное давление составляет порядка 15 МПа. Сила давления на поршень диаметром 100 мм составит порядка 1.2х10⁵ Н. 
Для магнитной передачи сила вращения зависит от угла наклона линии полюсов:

где α – угол наклона линии полюсов магнитов, к плоскости, перпендикулярной оси штока. Для рассматриваемого преобразователя угол составит приблизительно 45 градусов.
Таким образом, максимальный крутящий момент, который мог быть передан, составил бы около 3000 Н•м (в мертвой точке). Это на порядок выше, чем может передать рассматриваемый преобразователь (250 Н-м), и при внешнем моменте сопротивления, большем 250 Н•м магниты выйдут из зацепления и режима передачи мощности не будет. Однако, если внешний момент не превышает 250 Н•м, работа устройства будет устойчивой. При этом ограничение момента защитит двигатель от механических перегрузок, связанных с детонационным горением топлива. В то же время передаваемого момента вполне достаточно для функционирования двигателя, например, транспортного средства.

Фиг.1 Внутренняя часть преобразователя, предложенного в [3]. 1 – магниты ротора, 2 – магниты штока, 3 – шток, 6 – полюса магнитов штока. Корпус, подшипники и ротор не показаны.

Недостатком указанного решения является то, что использовать несколько преобразователей, штоки которых должны двигаться в противофазе, как например, в двухцилиндровом двигателе в противоположно движущимися поршнями, затруднительно из-за необходимости синхронизации как штоков, так и роторов двух преобразователей. 
Предлагаемый для устранения этих недостатков преобразователь содержит:
- ротор, не имеющий возможности перемещаться вдоль оси вращения, с закрепленным на указанном роторе магнитом ротора, 
- пару штоков, движущихся возвратно-поступательно противоположно друг другу параллельно оси вращения ротора, без возможности вращения вокруг своих осей, с закрепленными на указанных штоках магнитами штоков,
- корпус и подшипники,
- одноименные полюса или единственный полюс магнита ротора, обращенные к штокам, расположены вдоль замкнутой линии, имеющей в направлении оси вращения ротора, по крайней мере, один локальный максимум и один локальный минимум,
- указанная замкнутая линия такова, что когда полюса магнитов одного штока достигают в крайней точке своего движения области локального максимума указанной линии, полюса магнитов другого штока также достигают крайней точки своего движения, но в области локального минимума указанной линии,
- противолежащие указанным полюсам магнита ротора, полюса магнитов штоков, размером вдоль оси ротора не превышают расстояния от локального минимума до локального максимума указанной замкнутой линии вдоль оси ротора и имеют противоположную полярность.
Указанная замкнутая линия может представлять собой непрерывную кривую, ломаную или их комбинацию. Линия является воображаемой и отражает зону действия полюсов магнита ротора. 
Штоки движутся всегда с одинаковой амплитудой в противофазе, т.е. в противоположных направлениях, одновременно достигая крайних положений своего движения, что должно обеспечиваться внешним к преобразователю синхронизатором. Амплитуда может немного отличаться, но отклонение должно быть в пределах зоны действия притяжения полюсов, чтобы магнитная связь не нарушалась. 
Указанная линия должна быть такой формы, чтобы, когда полюса магнитов одного штока достигают локальных максимумов линии полюсов ротора, полюса магнитов другого штока – локальных минимумов указанной линии. В таком случае при движении штоков будет создаваться вращающий момент на роторе. 
Полюс магнита штока, противолежащего полюсу или полюсам магнитов ротора, расположенным вдоль указанной замкнутой линии, должен быть, по крайней мере, не больше размером, чем расстояние между локальными минимумами и локальными максимумами этой кривой в проекции на ось ротора. В противном случае при возвратно-поступательном движении штока практически не будет создаваться вращающего момента на роторе. Оптимально, чтобы размер полюсов магнитов штока и магнитов ротора вдоль оси ротора был одинаковым.
Под локальным минимумом и локальным максимумом понимаются соответственно локальный минимум и локальный максимум по оси Z, совпадающей с осью ротора трехмерной функции, во всех точках совпадающей с указанной замкнутой линии.

На Фиг. 2 представлен один из самых простых вариантов предложенного преобразователя. 
Для пуска преобразователя желательно придать ротору 4 начальное вращение в необходимом направлении, на тот случай, если штоки находятся в мертвых точках и направление движения ротора при начале их движения не определено.
Во время хода штоков 3 в противоположных направлениях ротор 4 под действием магнитной силы взаимодействия магнитов штоков 2 и магнита ротора 1 вращается. Взаимодействие происходит по типу «винт-гайка», т.к. полюс магнита ротора имеет наклон. Удерживающие подшипники, корпус и внешняя к преобразователю система синхронизации штоков на Фиг.2 не показаны. 
В момент прохождения минимума и максимума указанной линии полюсов 5 вращающего момента не создается (мертвые точки), для их прохождения необходимо, чтобы ротор 4 вращался в нужную сторону. Это достигается при запуске преобразователя начальным вращающим моментом ротора 4 в нужном направлении, далее мертвые точки проходятся за счет инерции вращения ротора 4.
Минимум и/или максимум линии полюсов 5 может быть определенной продолжительности, типа “плато”. Это может дать возможность увеличить время нахождения штока вблизи мертвой точки, например, для улучшения процессов газообмена в двигателе, использующем предлагаемый преобразователь.
Вращающий момент только одного направления на роторе 4, заданный начальным импульсом вращения при запуске создается за счет притяжения разноименных полюсов магнита штоков 6 и полюса магнита ротора 7. Магнит ротора 1 изображен наборным из множества магнитов. Поскольку любой магнит состоит из большого количества элементарных магнитов, можно считать, что магнит ротора один, или их несколько. Прохождение минимума и максимума линии полюсов 5 совпадает с крайним положением штока 3 при возвратно-поступательном движении. Таким образом, амплитуда движения штоков 3 определяет, какое необходимо расстояние между минимумом и максимумом линии полюсов 5 по оси штока 3. 

На Фиг. 3 показана схема взаимодействия магнитов штоков 2 преобразователя с магнитом ротора 1 по линии полюсов 5, которая имеет один локальный минимум и один локальный максимум. Схематическое изображение наглядно показывает взаимодействие полюсов магнитов штока и ротора в плоском отображении. В реальности взаимодействие происходит в трехмерном пространстве.
После прохождения локального минимума или локального максимума наклон линии полюсов 5 меняется, при этом меняется и направление движения штоков 3. При этом направление вращающего момента на роторе преобразователя не меняется.
Передача мощности от движущихся поступательно штоков 3 к вращающемуся ротору 4 происходит, когда полюса магнитов штока 6 и ротора 7 находятся в устойчивой окрестности друг друга, когда притяжение полюсов магнитов ротора 7 и штока 6 не разрывается. Магнитный поток в зазоре между полюсами магнитов штока 6 и ротора 7 при этом практически не меняется.
Максимальная сила удержания магнитов ротора 1 и магнитов штока 2 должна быть больше внешней силы, тормозящей ротор 4 (нагрузки), иначе будет происходить проворачивание магнитов ротора 1 относительно магнитов штока 2 в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора 4, т.е. будет происходить срыв режима передачи мощности.
Во время срыва режима передачи мощности передача мощности от штока 3 к ротору 4 равна передаче мощности от ротора 4 к штоку 3, поэтому итогового преобразования движения не происходит. При этом магнитный поток в зазоре испытывает сильные колебания, что может повлечь появление мощных наведенных токов. Однако если использовать материалы с высоким омическим сопротивлением, шихтованные и т.д., то потери энергии будут невелики. 
Преобразователь предпочтительно проектировать таким образом, чтобы доля магнитов в объеме преобразователя была максимальной, т.к. передаваемый вращающий момент напрямую зависит от объема магнитов.
Магнит в предлагаемом решении может быть как постоянный, так и электромагнит, а также их сочетания. Наиболее эффективны редкоземельные постоянные магниты, например, железо-неодим-бор или самарий-кобальт, они практически не подвержены размагничиванию [4].
Использование комбинации «постоянный магнит – электромагнит» позволяет усиливать магнитную связь магнитов штока и магнитов ротора при высокой внешней нагрузке на преобразователь путем дополнительного подмагничивания полюсов, или наоборот, отключать магнитную связь (электромагнитное сцепление). Электромагнит может представлять собой обмотки вокруг магнитов штоков, подключенные к источнику питания через скользящий контакт.

На Фиг.4 показан магнит ротора 1 с семью максимумами и минимумами линии 5 в направлении осей штоков 3. Такая конструкция позволяет уменьшить количество оборотов ротора 4 при той же частоте колебаний штока 3, а также увеличить объем магнитов ротора.
Наклон и количество локальных максимумов и минимумов линии полюсов 5 определяет кинематическую характеристику преобразователя – соотношение скоростей штока 3 и ротора 4 в режиме передачи мощности.

На Фиг. 5 видно, что при достижении полюсами магнитов одного штока минимумов линии 5, полюса магнитов другого штока достигают максимумов линии 5. Количество максимумов или минимумов линии 5 на единицу больше количества магнитов штоков 2 в угловом направлении, что позволяет уплотнить магнитную систему.
Изображенный на Фиг.2 вариант преобразователя наглядно демонстрирует принцип работы предлагаемого преобразователя, но его конструкцию необходимо оптимизировать следующим образом: 
- полюса магнитов штоков имеют круглую форму одного размера, 
- ширина полюса магнита ротора в направлении оси ротора равна диаметру круглого полюса магнита штока, 
- указанные замкнутые линии имеют одинаковое количество локальных минимумов и локальных максимумов, с расстояниями от локальных минимумов до локальных максимумов вдоль оси ротора, равными длине возвратно-поступательного хода штоков, 
- полярность полюсов магнитов штока чередуется в направлении оси штока,
- штоки имеют одинаковое четное количество рядов полюсов магнитов штоков в направлении оси штока,
- количество локальных максимумов указанных замкнутых линий полюсов магнитов ротора на единицу больше общего количества рядов полюсов магнитов штоков в угловом направлении вокруг оси ротора.
В свою очередь, указанная замкнутая линия может иметь различную форму:
- указанные замкнутые линии имеют форму синусоид, спроецированных на цилиндрическую поверхность, и смещенных друг от друга на равное расстояние вдоль оси ротора, 
или
- указанные замкнутые линии имеют форму волнообразных эквидистантных линий на цилиндрической поверхности.
Синусоида, спроецированная на цилиндр, в цилиндрических координатах имеет вид:

где A - амплитуда синусоиды, соответствующая половине хода штока, k - целое число, количество локальных максимумов или минимумов, φ – угловая координата.
Угловое направление и осевое направление вдоль оси штока понимаются соответственно как угол φ и координата z в цилиндрических координатах, где ось Z направлена вдоль оси ротора. 
Эквидистантные волнообразные линии на цилиндрической поверхности определяются как линии, у которых расстояния между каждыми точками соседних линий вдоль оси ротора одинаковы, и все точки этих линий лежат на некоей цилиндрической поверхности. В данном решении ось этого цилиндра направлена вдоль оси ротора, а его радиус равен расстоянию от оси ротора до полюсов магнитов ротора.
Для увеличения плотности магнитной системы, можно использовать количество магнитов одного штока, равное количеству максимумов указанных линии, уменьшенное на единицу и деленное пополам. Магниты штока располагаются перпендикулярно оси штока в одной полуплоскости относительно оси ротора, при этом если полюса магнитов одного штока направлены на локальные максимумы указанной линии, то полюса магнитов другого – на минимумы. Это увеличивает плотность магнитной системы преобразователя и увеличивает его эффективность.
Для увеличения передаваемого усилия количество магнитов штоков и магнитов ротора может быть увеличено в осевом направлении. Наиболее эффективно увеличивать количество парами магнитов с чередующейся полярностью полюсов, т.к. при этом можно замкнуть магнитные потоки через магнитопроводы штока, а магнитное притяжение полюсов магнитов ротора и магнитов штока будет усилено магнитным отталкиванием от соседних полюсов.
Магниты ротора также чередуются полярностью, поэтому магнитный поток от них может быть замкнут через магнитопроводы ротора.
Если шток и ротор изготовлены из электротехнической стали, они целиком могут выполнять роль магнитопроводов.
Поршневой двухцилиндровый двигатель, использующий описанный преобразователь, может быть как тепловым внутреннего или внешнего сгорания, так и, например, пневматическим. 
Рассмотрим кинематическую схему двухцилиндрового двухтактного двигателя внутреннего сгорания на базе предложенных преобразователей. 
На Фиг.6 показана внутренняя часть двухцилиндрового двигателя с противоположным движением поршней 11. Показана система синхронизации, состоящая из жестко соединенных с направляющими 8 штанг 10, шевронных шестеренок 12 и шевронных реек 13. Направляющие 8 двигаются по роликовым подшипникам 9. Видно, что соседние поршни 11 движутся в противофазе, что обеспечивается шевронными шестеренками 12 с рейками 13, а поршни 11, расположенные «по диагонали» – движутся синхронно, что обеспечивают жесткие штоки 10.

Фиг.6 Внутренняя часть двухцилиндрового двигателя с противоположным движением поршней 11

Такая синхронизация позволяет минимизировать количество направляющих подшипников 9, а при противоположно вращающихся роторах 4 – минимизировать также и нагрузку на направляющие подшипники 9 и шевронные шестеренки 12.
Использование именно двух цилиндров обусловлено тем, что при меньшем количестве цилиндров не удается добиться устойчивой работы двигателя, а при большем количестве – повышается сложность конструкции и потери на силы трения. Однако, возможно использовать в качестве силового агрегата несколько установленных на одном выходном валу двухцилиндровых двигателей по настоящему изобретению.

На Фиг. 7 показан двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания в разрезе с преобразователем с шестью слоями магнитов ротора 1, шестью группами по три магнита штока 2, установленных в корпусе 19 посредством направляющих 8, жестко связанных со штоками 3 и подшипников 9.
Высокая эффективность работы магнитной системы достигается при минимальных воздушных зазорах. Поэтому все магнитные потоки должны быть по возможности замкнуты. Это можно реализовать в данном преобразователе, используя несколько рядов магнитов штока 2 и магнитов ротора 1 с чередующейся полярностью, как показано на Фиг.7. Замыкание потоков происходит через шток 3 и ротор 4, изготовленных из материала с высокой магнитной проницаемостью.
Кроме того, эффективность преобразователя возрастает за счет отталкивания одноименных полюсов магнитов штока 6 и ротора 7 при смещении полюсов относительно положения равновесия. На Фиг.7 рабочие полюса магнитов ротора 7 не видны, т.к. обращены к штоку 3.
Двигатель работает по двухтактному дизельному циклу с прямоточной продувкой от компрессора (на Фиг. 7 компрессор не показан). Воздух от компрессора через продувочный ресивер (ресивер на Фиг. 7 не показан), впускной патрубок 25 и продувочное окно 18 попадает в цилиндр 16, сжимается поршнем 11, и при достижении поршнем внутренней мертвой точки, через форсунки 17 в цилиндр 16 подается топливо. Момент времени подачи топлива регулируется автоматизированной системой управления впрыском, учитывающей данные с датчика положения поршня (на Фиг. 7 система управления и датчик не показаны). После взрыва и такта расширения продукты сгорания удаляются через выпускное окно 15 и далее в выхлопной патрубок 14. При этом во время расширения в одном цилиндре 16, в другом происходит сжатие свежего заряда воздуха. Таким образом, в любой момент времени в двигателе совершается работа – по крайней мере, в одном из цилиндров происходит такт расширения.
Поступательное движение штоков 3 передается жестко связанным с ними магнитам штоков 2, которые, взаимодействуя с магнитами ротора 1, приводят ротор 4 во вращение. Ротор 4 вращается на шарикоподшипнике 27, установленном на корпусе 19.
Крутящий момент передается на выходные валы 26 посредством зубчатой ременной передачи, состоящей из шестерней 21 и ремней 20. Может быть использован также любой подходящий способ передачи – шестеренчатая, цепная, непосредственная и т.д. 
Выходные валы 26 должны вращаться в противоположные стороны, что обеспечивается коническими шестернями 22 и шестерней 23 вала отбора мощности 24. Шестерни 22 и 23 предпочтительно помещать в кожух с трансмиссионным маслом (на Фиг.7 кожух не показан).
Противоположное вращение роторов 4 позволяет снизить нагрузку с подшипников 9, т.к. противоположные моменты реакции вращения будут компенсироваться благодаря жестким штангам 10.
Пуск двигателя осуществляется электростартером, подключаемым на время пуска к валу 24 (на Фиг. 7 стартер не показан). В режиме пуска преобразователи используются как преобразователи вращательного движения в возвратно-поступательное. Ротор 4 раскручивается, поршни 11 сжимают воздух в цилиндрах 16, в которые при достижении внутренней мертвой точки подается топливо.
Регулировка мощности производится регулировкой количества топлива, подаваемого в цилиндр 16 через форсунки 17. Это может определяться как продолжительностью впрыска, так и количеством задействованных форсунок 17.
Предотвращение ударов поршней 11 друг об друга происходит благодаря сопротивлению сжатого воздуха в цилиндрах 16.
Двигатель может быть выполнен на керамических подшипниках и с воздушным охлаждением. Это возможно благодаря тому, что вектор вращающего момента параллелен оси цилиндра 16, и поршень 11 не создает боковой нагрузки на стенку цилиндра 16, а также благодаря возможности использовать высокие степени сжатия, обеспечивающие высокий КПД и относительно низкую температуру выхлопных газов.
Двигатель на базе предлагаемого преобразователя может выполняться и по четырехтактному циклу. Компоновка цилиндров при этом должна быть оппозитной, для наполнения цилиндров воздухом предпочтительно использовать быстродействующие электромагнитные клапана.
Для увеличения мощности, можно размещать на одном выходном валу 24 несколько предлагаемых двигателей. 
Модель преобразователя была подвергнута расчету максимального передаваемого момента [3] в программе FEMM [5]. Оказалось, что при внешнем диаметре магнитов штока 150 мм, внешнем диаметре ротора 300 мм и ходе штока 40 мм максимальный передаваемый вращающий момент от каждого преобразователя составляет около 250 Н•м, а для двигателя в целом 500 Н-м. Этой величины достаточно для работы двигателя и транспортного средства, использующих двигатель с преобразователем указанных размеров.
Передаваемый вращающий момент при необходимости может быть увеличен наращиванием как радиальных, так и осевых габаритов преобразователя, например, количеством магнитов штоков 2. Выбор определяется требованиями к компоновке двигателя в транспортном средстве.

Одним из экологически чистых видов топлива для двигателя внутреннего сгорания, включая поршневые двигатели используемые на мобильных электростанциях и газотурбинное оборудование, является газовое топливо, обладающее рядом преимуществ перед жидкими моторными топливами:

- снижение токсичности выхлопа ДВС;

- более полное сгорание топлива в ДВС;

- увеличение общего ресурса ДВС;

- увеличение ресурса расходных материалов;

- отсутствие детонации.

Кроме этого, полное сгорание топлива с минимальными выбросами – это главная характеристика газообразного топлива. Это преимущество в наше время используется во всём мире для получения электроэнергии. Среди экологичных источников топлива для производства электроэнергии, природный газ, занимает первое место. Сегодня уже используют газ, генерируемый из промышленных и бытовых отходов, а именно: биогаз получённый из отходов жизнедеятельности животных, газ из полигонов твёрдых бытовых отходов, а также газ, получаемый в процессе термохимической реакции (газификация).

В отличие от процесса метанового сбраживания, в результате которого получают биогаз, при газификации происходит преобразование любого твёрдого органического вещества, содержащего лигнин, в горючий газ. При этом в качестве топлива может служить любая биомасса: отходы лесопиления и сельхозкультур, остатки шелухи риса, сахарного тростника и жом в различных формах.

Получаемый газ, может быть использован для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия в двухтопливном режиме и с искровым зажиганием [4]. Использование энергии из биомассы, полученной с помощью газификации, доказано, может быть не только экономически целесообразно, но и выгодно с точки зрения экологии [5]. Действительно, возобновляемые источники энергии набирают популярность в Европе и на Западе и часто упоминается как “Зеленая Энергетика” и ее использование рекомендуется через привлекательные стимулы на тариф правительствами.

Технология газификации биомассы существует около тысячи лет, но только 80 лет идёт активное исследование процессов получения горючего газа. Однако, после Второй мировой войны технологии газификации не завоевали популярность по двум причинам. Первая причина – наличие неограниченный нефтяных запасов в мире по низкой стоимости, другая причина – технологические проблемы, связанные с содержанием высокого уровня смол в газе, которые создают угрозу эксплуатации двигателя.

В мире наблюдается периодический интерес к процессу газификации каждый раз, когда наступает очередной нефтяной кризис, но сегодня интерес к газогенераторам вызван с желанием сократить выбросы парникового газа. Разработанные технологии газификации позволяют устранить некоторые проблемы, связанные с низкой плотностью энергии и потенциала газообразного топлива

Одним из вариантов использования местных возобновляемых энергоресурсов, в качестве топлива для ДВС может служить газогенератор. Современные технологии в области электроники и управления процессами могут повысить эффективность работы газогенераторов, а современные материалы снизят количество потерь тепла и повысят качество газа  при фильтрации. Одним из примеров сочетающим материалы, технологии и управление процессом газификации являются технические решения фирмы Gasifier Experimenters Kit (the GEK), (США), патент США № 8764857 В2.

При анализе материалов по конструкциям и опыту применения газогенераторов позволил выделить общие недостатки при проектировании и разработке современных газогенераторов [3]:

Подавляющее большинство газогенераторных установок, как транспортного так и стационарного типа, являются адаптированными для современных условий копиями газогенераторов 30-40 годов ХХ века.

Качество получаемого генераторного газа зависит как от параметров исходного сырья (размер, влажность, плотность и т.д.), так и от режимов его производства. Все газогенераторы, их рабочие характеристики, рассчитываются из условия максимальной производительности по генераторному газу.

Газогенератор управляет двигателем, а не двигатель газогенератором, так как при проектировании газогенераторной установки газогенератор и двигатель рассматриваются как отдельные элементы, а не как общая система.

Газогенератор хорошо работает на установившемся режиме и плохо на переходных режимах (max <=> min). Оказывает негативное влияние на длительность переходного режима работы ДВС инерционность газогенератора.

Токсичность отработавших газов при работе двигателя на генераторном газе ниже токсичности при работе на традиционном моторном топливе [5, 6], однако, для удовлетворительной работы ДВС на генераторном газе требуется модернизация системы зажигания и увеличение степени сжатия двигателя.

Проведя анализ существующих конструкций предложена схема газогенератора Х-образной компоновки [7]. Теоретически она позволяла устранить ряд недостатков присущих другим конструкциям, таких как:

- цикличность работы газогенератора;

- ограничение газифицируемого топлива по влажности и размеру;

- содержание в генераторном газе азота;

- неоднородность генераторного газа по составу.

Технический результат достигается тем что:

- при производстве генераторного газа отказались от газового дутья, поэтому генераторный газ практически не содержит азота, т.к. в процессе газификации не используется атмосферный воздух, а термический крекинг и окислительно – восстановительные реакции протекают за счет пиролиза воды, содержащейся в газифицируемом топливе при подводе энергии извне, как следствие, все загруженное топливо в камеру газификации преобразуется в генераторный газ;

- для получения генераторного газа используется влажная древесина (содержание влаги более 20%), если древесина содержит недостаточное количество влаги (интенсивный прирост объема древесного угля в реакционной зоне), то для нормализации размера реакционной зоны, в верхнюю часть камеры газификации добавляется водяной пар;

- размер газифицируемого топлива определяется объемом камеры газификации и принципиального значения не имеет;

- в газогенераторе параллельно работают несколько камер газификации (например: четыре), загрузку которых топливом, а следовательно, и запуск в работу, можно сместить во времени друг относительно друга;

- количественный и качественный состав генераторного газа регулируется интенсивностью окислительных процессов в печной камере, количеством задействованных камер газификации и видом топлива загруженного в каждую камеру [7].