[发明专利]在不发火和初始发动时用高压液压流体操纵自由活塞内燃机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及自由活塞内燃机，特别涉及用液压功率输出操纵自由活塞内燃机的方法。

背景技术

内燃机通常包括许多活塞，它们设置在许多对应的燃烧缸里。各活塞可枢转地连接在一活塞杆的一端，而活塞杆的另一端可枢转地与一共用曲轴连接。各活塞在一上死点(TDC)位置和一下死点(BDC)位置之间的相对轴向移动由在各活塞连接的曲轴上的曲柄臂的角度取向确定。

自由活塞内燃机同样包括许多活塞，它们可往复移动地设置在许多对应的燃烧缸里。然而，活塞不通过曲轴互相连接。相反，各活塞通常刚性地连接在一柱塞杆上，而柱塞杆被用来提供某种类型的工作输出。在一种具有液压输出的自由活塞内燃机里，柱塞被用来抽吸液压流体，该液压流体可用于特定的用途。通常，形成燃烧缸的壳体还形成一在其内设置柱塞的液压缸，以及在燃烧缸和液压缸之间的一中间压缩缸。燃烧缸具有最大的内径；压缩缸具有小于燃烧缸的内径；而液压缸具有再小于压缩缸的内径。在活塞头和柱塞头之间的一个位置上的、固定在一柱塞上并由柱塞承载的一压缩头具有略小于压缩缸内径的外径。与液压缸流体连通的高压液压蓄能器通过自由活塞内燃机工作时柱塞的往复移动被加压。一辅助的液压蓄能器有选择地与在压缩缸里的区域连接，以便对压缩头施加较高的轴向压力，从而使活塞头向TDC位置移动。

对于上述自由活塞内燃机来说，如果在正常操作中或初始发动时产生不发火，活塞将不会向原始BDC位置移动。活塞不可能移动足够的距离，以便提供有效的压缩比随后使自由活塞内燃机发火。在初始发动过程中发生不发火的情况时，活塞可能需要人工返回到一BDC位置若干次，直至燃烧发生。在人工返回操作中每次当活塞返回到BDC位置时，排气口被打开，至少一部分未燃烧的燃料和空气混合物流入周围环境。这造成能量、特别是热量损失，而这些热量是在先前的压缩冲程中已经传送给燃料和空气混合物。此外，人工返回程序可能要化若干秒才能完成，而使用者可能发现这是令人讨厌的。

对于传统的自由活塞内燃机来说，喷射是一个关键问题。传统的自由活塞内燃机的发动是控制喷射的最坏的运行时候之一。

本发明致力于克服上述一个或几个问题。

本发明的简要说明

本发明提供一种操纵自由活塞内燃机的方法，其中，来自一高压液压蓄能器的高压流体与一压力室连通，以便在产生不发火或初始发动时使活塞快速向一TDC位置返回。

在操纵本发明的自由活塞内燃机的方法的一个方面中，一壳体包括一燃烧缸和一第二缸。活塞包括一可往复移动地设置在燃烧缸里的活塞头、可往复移动地设置在第二缸里的第二头、以及使活塞头与第二头互相连接的柱塞杆。在压缩冲程的开始阶段，来自一高压液压蓄能器的液压流体以脉冲方式进入靠近第二头的第二缸里的压力室，以便使活塞头向TDC位置移动。在脉冲步骤以后，高压液压蓄能器与压力室隔绝。在压缩冲程的其余阶段，一低压液压蓄能器与压力室连通。当活塞头在返回冲程中向BDC位置移动时，高压液压蓄能器与压力室连通。一传感器检测在BDC位置处或附近的活塞的位置，并提供一对应的信号。根据传感器信号，高压液压蓄能器和压力室之间的连通保持一段时间。

本发明的一个优点是，当产生不发火或初始发动时，活塞向TDC位置快速返回。

另一个优点是，还使用用来定时喷射燃料的传感器，以便确定何时产生不发火，以及高压液体的脉冲与压力室连通多长时间。

还有一个优点是，压缩比的减少有利于内燃机的冷启动。

再一个优点是，在初始发动过程中，排气孔不打开，从而防止未燃烧的燃料逃逸。

附图的简要说明

本发明的上述的和其它的特征和优点、以及实现它们的方式通过参考附图对本发明的实施例的以下描述将变得更加清楚，本发明也将被更好地理解。

图1是一自由活塞内燃机的一个实施例的示意图，本发明的方法的一个实施例也可使用该示意图；

图2是一自由活塞内燃机的另一个实施例的示意图，本发明的方法的另一个实施例也可使用该示意图；

图3是一自由活塞内燃机的又一个实施例的示意图，本发明的方法的又一个实施例也可使用该示意图；

图4是描述本发明方法的一个实施例的流程图，用于在产生不发火的情况下操纵图1中的自由活塞内燃机；以及

图5是描述本发明方法的一个实施例的流程图，用于图1中的自由活塞内燃机的人工返回程序。

所有附图中，对应的标号表示对应的部分。这里介绍的范例是用来说明本发明的一个较佳实施例，该范例不以任何方式来限制本发明的范围。