CN1341193A - 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 - Google Patents

Abstract

本发明的操纵自由活塞内燃机一个方法包括一壳体(12),它包括一燃烧缸(18)和一第二缸(20)。一活塞(14)包括一可往复移动地设置在燃烧缸里的活塞头(32)、可往复移动地设置在第二缸(20)里的第二头(46)、以及使活塞头与第二头(46)互相连接的柱塞杆(34)。在压缩冲程的开始阶段,来自一高压液压蓄能器(H)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(50),以便使活塞头向上死点位置移动。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(L)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。

Description

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

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。

本发明的详细介绍

现在参看附图、特别是图1，它显示了一自由活塞内燃机10的一个实施例，它可与本发明方法的一个实施例一起使用，它通常包括一壳体12、一活塞14和一液压回路16。

壳体12包括一燃烧缸18和一液压缸20。壳体12还包括一燃烧进气口22、被设置成与燃烧缸18里的燃烧室28连通的空气清除槽24和排气口26。当活塞14处于或靠近BDC位置时，燃烧空气通过燃烧进气口22和空气清除槽24输入燃烧室28。当活塞14向TDC位置移动时，利用可控制的燃料喷射系统30将适当的燃料、诸如一种选定等级的柴油燃料喷射至燃烧室28。活塞14在BDC位置和TDC位置之间的冲程长度可是固定的或可变的。

活塞14可往复地设置在燃烧缸18里，在燃烧冲程时可向TDC位置移动，在返回冲程时可向BDC位置移动。活塞14通常包括一活塞头32，它固定于柱塞杆34。活塞头32在所示的实施例里是用金属材料、诸如铝或钢形成的，但也可以用具有适当物理性能、诸如摩擦系数、热膨胀系数和耐热性的其它材料形成。例如，活塞头32可用非金属材料、诸如合成材料或陶瓷材料形成。具体地说，活塞头32可用具有碳增强纤维的碳-碳复合材料形成，而碳增强纤维在碳和树脂基体里是随意取向或沿一个或多个方向取向。

活塞头32包括两个环形活塞环凹槽36，其中设置一对相应的活塞环(未标号)，以防止在工作过程中、在活塞14的返回冲程中燃烧产物的渗漏。可使用任何数量的活塞环凹槽36和活塞环，这并不改变本发明的本质。如果活塞头32是由具有相当低的热膨胀系数的适当的非金属材料制造的，活塞头32和燃烧缸18的内表面之间的径向工作间隙可减少，这样，活塞环凹槽36和相关的活塞环可不再需要。活塞头32还包括一又薄又长的裙边38，当活塞14处于或靠近TDC位置时，它靠近并覆盖排气口26，由此防止通过燃烧进气口22进入的燃烧空气从排气口26排出。

柱塞杆34的一端通过安装毂40和螺栓42基本上是刚性地固定于活塞头32。螺栓42延伸通过在安装毂40里的一孔(未标号)与在柱塞杆34端部的一对应孔螺纹啮合。然后，安装毂40通过适当的方式、诸如使用螺栓、焊接和/或粘结等固定在活塞头32上的、与燃烧室28相反的一侧上。环绕着柱塞杆34并由壳体12支承的一轴承/密封件44将燃烧缸18和液压缸20分隔开。

柱塞头46基本上刚性地固定在柱塞杆34的、与活塞头32相反的一端上。活塞头32在BDC位置和TDC位置之间的往复移动(反之亦然)使柱塞杆34和柱塞头46在液压缸20里相应地往复移动。柱塞头46包括多个顺序邻接的环槽脊和环槽48，它们在柱塞头46和液压缸20的内表面之间提供有效的密封并减少摩擦。

柱塞头46和液压缸20在柱塞头46相对柱塞杆34相反的一侧形成一容积可变的压力室50。压力室50的容积根据在液压缸20里的柱塞头46的纵向位置改变。流体孔52和流体孔54与容积可变压力室50流体连通。环绕着柱塞杆34的环形空间56被设置成与壳体12里的流体孔58流体连通。当柱塞杆34和柱塞头46向BDC位置移动时，流体通过流体孔58进入环形空间56，从而在柱塞头46的、与容积可变压力室50相反的一侧不会产生负压。作用在容积可变压力室50里的柱塞头46上的加压流体的有效横截面积与作用在环形空间56里的柱塞头46上的加压流体的有效横截面积之比在大约5∶1至30∶1之间。在所示的实施例里，作用在柱塞头46相反两侧上的有效横截面积之比大约是20∶1。已经发现，这个比率适合于在柱塞头46向BDC位置移动时防止环形空间56里的负压的增加，同时在柱塞头46向TDC位置移动时基本上不会有害地影响自由活塞内燃机10的效率。

液压回路16与液压缸20连接，并提供加压流体、诸如液压流体源给用于特定用途的负载、诸如一静液压驱动装置(未画出)。液压回路16通常包括一高压液压蓄能器H、一低压液压蓄能器L和适当的阀门等，以便在选定的位置及时使高压液压蓄能器H和低压液压蓄能器L与液压缸20连接，这将在下面详细介绍。

具体地说，液压回路16接受来自源头60的液压流体，并开始充填高压液压蓄能器H至一所需压力。启动电动机62驱动流体泵64，以便对高压液压蓄能器H里的液压流体加压。由泵64传送的液压流体流动通过在泵64的进口侧的单向阀66和在泵64出口侧的单向阀68和过滤器70。通过泵64施加的压力通过管道71和流体孔58对环形空间56加压。溢流阀72确保高压液压蓄能器H里的压力不超过一阈限值。

储存在高压液压蓄能器H里的高压液压流体提供给适用于特定用途的负载、诸如静液压驱动装置。在高压液压蓄能器H里的高压最初是利用泵64提供的，然后是利用自由活塞内燃机10的抽吸作用提供和维持的。

比例阀74具有与高压液压蓄能器H连通的一进口，并提供双重功能，即充填低压液压蓄能器L和提供流体动力源以驱动在自由活塞内燃机上的辅助机械设备。具体地说，比例阀74将来自高压液压蓄能器H的高压液压流体的、可变的、受控制的流动速率提供给一液压马达HDM。液压马达HDM具有一转动的机械输出轴，该输出轴通过皮带和皮带轮机构驱动在自由活塞内燃机10上的辅助设备、诸如冷却风扇、交流发电机和抽水机。当然，由液压马达HDM驱动的辅助设备也可从一个用途改变至另一个用途。

液压马达HDM还驱动一低压泵LPP，该泵被用来充填低压液压蓄能器L至一所需的压力。低压泵LPP具有一流体出口，该出口与热交换器76及单向阀78并联。如果通过热交换器76的流动速率不足以提供符合需求的适当流动，在单向阀78相反两侧上的压差使单向阀78打开，从而允许液压流体临时绕过热交换器76。如果低压泵LPP提供的压力(它存在于管道80里)超过一阈限值，单向阀81打开，允许液压流体返回到液压马达HDM的进口侧。溢流阀82防止管道80里的液压流体超过一阈限值。

低压液压蓄能器L通过低压单向阀LPC和低压截流阀LPS有选择地提供相对较低压力的液压流体给在液压缸20里的压力室50。相反地，高压液压蓄能器H通过高压单向阀HPC和高压导阀HPP提供较高压力的液压流体给在液压缸20里的压力室50。

在自由活塞内燃机10的最初启动阶段，启动电动机62通电驱动泵64，由此将高压液压蓄能器H加压到一所需压力。由于活塞14不可能处于足够靠近BDC位置的一位置以便在压缩冲程中允许有效的压缩，它可能需要使用手工返回步骤，以便使活塞14到BDC位置。即，通过适当的控制器打开低压截流阀LPS，以便使靠近压力室50的柱塞头46一侧的压力减小到最低程度。由于环形空间56与高压液压蓄能器H连通，在柱塞头46两侧的压差使活塞14向BDC位置移动，如图1所示。

当活塞14处于一位置、而该位置能在燃烧室28里提供有效的压缩比时，利用一控制器启动高压导阀HPP，以便人工打开高压单向阀HPC，由此从高压液压蓄能器提供一高压液压流体脉冲进入压力室50。当高压液压流体脉冲提供给压力室50时，低压单向阀LPC和低压截流阀LPS关闭。液压流体的高压脉冲使柱塞头46和活塞头32向TDC位置移动。由于在柱塞头46的相反两侧上的横截面积的较大比率差异，存在于环形空间56里的高压液压流体不会有害地影响柱塞头46和活塞头32向TDC位置的移动。高压液压流体的脉冲提供给压力室50并持续一段时间，该段时间足以使活塞14移动并带有动能，而该动能将引起燃烧室28里的燃烧。脉冲可以以一持续时间或以检测到的、活塞头32在燃烧缸18中的位置为基准。

当柱塞头46向TDC位置移动时，压力室50的容积增加。增加的容积又造成压力室50里的压力降低，这使得高压单向阀HPC关闭和低压单向阀LPC打开。这样，由于柱塞头46向TDC位置移动，在低压液压蓄能器L里的相对较低压力的液压流体充填压力室50里的容积。通过在压缩冲程的开始阶段(例如，在冲程长度的60％过程中)只使用来自高压液压蓄能器H的压力脉冲，接着用来自低压液压蓄能器L的较低压力的液压流体充填压力室50，可获得在高压液压蓄能器H里的压力的净增加。

分别通过空气清除槽24和燃料喷射器30适当地提供燃烧空气和燃料进入燃烧室28，从而在TDC位置处或附近、在燃烧室28里发生适当燃烧。由于燃烧后活塞14向BDC位置移动，压力室50容积减少而压力增加。增加的压力使低压单向阀LPC关闭和高压单向阀HPC打开。在返回冲程中被迫通过高压单向阀的高压液压流体与高压液压蓄能器H连通，由此使高压液压蓄能器H里的压力净增加。

图2显示了自由活塞内燃机90的另一实施例，它也可供本发明的方法实施例使用，它包括基本上与图1中的实施例相同的一燃烧缸和活塞结构。自由活塞内燃机90的液压回路92也包括许多与图1中的液压回路16的实施例相同的液压零件。液压回路92与液压回路16的主要区别在于，液压回路92包括一微型伺服阀94，而微型伺服阀94具有一微型伺服主滑阀MSS和一微型伺服导阀MSP。微型伺服主滑阀MSS在自由活塞内燃机90工作过程中、在选定的位置及时地、可控制地启动，以便产生一个来自高压液压蓄能器H的高压液压流体的高压脉冲，这类似于上面关于图1所示的实施例所述的。微型伺服导阀MSP可控制地启动，以便提供可控制地启动微型伺服主滑阀MSS所需要的压力。将高压液压流体的脉冲提供给压力室50，并持续一段时间，该一段时间或取决于时间或取决于检测到的活塞14的位置。由于压力室50里的容积增加，压力相应地降低，从而导致低压单向阀LPC打开。这样，在活塞14的压缩冲程中，来自低压液压蓄能器L的低压液压流体流入压力室50。在燃烧后和在活塞14的返回冲程中，压力室50里的压力增加，由此使低压单向阀LPC关闭和高压单向阀HPC打开。在活塞14返回冲程中在压力室50里产生的高压液压流体被抽吸通过高压单向阀HPC并进入高压液压蓄能器H，由此使高压液压蓄能器H里的压力净增加。

参看图3，它显示了一自由活塞内燃机100的另一实施例，本发明的方法可使用该实施例。同样的，燃烧缸18和活塞14的结构基本上与图1和2中的自由活塞内燃机10和90的实施例相同。液压回路102也同样包括许多与图1和2中的液压回路16和92的实施例相同的液压零件。然而，液压回路102包括两个先导控制的单向阀104和106。先导控制的单向阀104包括一高压单向阀HPC和一高压导阀HPP，它们以类似于上面参考图1所示的实施例描述的高压单向阀HPC和高压导阀HPP的方式工作。先导控制的单向阀106包括一低压单向阀LPC和一低压导阀LPP，它们也以类似于高压单向阀104的方式工作。低压导阀LPP的进口侧通过管道108与在高压液压蓄能器H里的高压流体连接。低压导阀LPP可通过一控制器受控制地启动，提供一加压流体脉冲给低压单向阀LPC，该脉冲足以打开低压单向阀LPC。

使用时，可利用先导控制的单向阀104将高压液压流体的脉冲提供给压力室50，从而使活塞14向TDC位置移动，通过足够的动能产生燃烧。高压导阀HPP按照一段时间或检测到的活塞14的位置不启动，从而允许高压单向阀HPC关闭。由于柱塞头46向TDC位置移动，压力室50里的压力降低，低压单向阀LPC打开。这样，低压液压流体充填压力室50的容积，同时压力室50的容积扩大。在燃烧后，活塞14向BDC位置移动，从而使压力室50里的压力增加。这种增加使低压单向阀LPC关闭和高压单向阀打开。通过液压缸20里的柱塞头46的抽吸作用而产生的高压液压流体流入高压液压蓄能器H，由此造成高压液压蓄能器H里的压力的净增加。一传感器(用标号S示意表示)检测靠近BDC位置的活塞14。产生压缩冲程的高压脉冲可根据传感器的激励信号被定时。

为了利用图3所示的自由活塞内燃机100的实施例实现人工返回程序，从高压液压蓄能器H提供高压液压流体进入环形空间56。可控制地启动低压导阀LPP，以便使低压单向阀LPC打开。柱塞头46相反两侧的压差使活塞14向BDC位置移动。当活塞14处于一位置、而该位置能提供有效的压缩比以在燃烧室28里进行燃烧时，利用先导控制的单向阀104将液压流体的高压脉冲传送进入压力室50，从而开始活塞14的压缩冲程。

现在参看图4，下面将介绍在不发火情况下操纵自由活塞内燃机的本发明的方法的实施例。在图4所示的实施例里，该方法被假定为利用自由活塞内燃机10来实现。然而，可以理解，图4所示的方法的实施例同样地适用于自由活塞内燃机的其它实施例、诸如图2和3所示的自由活塞内燃机90和100。

在方框120处，高压阀被设定为“1”，它意味着当活塞14开始向BDC位置移动时高压单向阀HPC被打开。变量“时间”被设定为“0”(方框122)，它基本上与高压单向阀HPC的打开同时发生，并利用(例如)定时电路等逐渐增加。然后，根据活塞14是否移动到BDC位置处或靠近BDC位置和启动位置传感器S而出现等待阶段(判定框124)。当传感器S被启动时，传感器S的值等于“1”。在等待阶段，变量“时间”逐渐增加，并与代表用于延长的燃烧时间(ECT；方框128)的最大阈限值的定值比较。如果位置传感器在变量“时间”超过常量ECT之前启动(连线126)，那么不发火只是临时的和控制将返回到主控制例行程序，以便自由活塞内燃机10正常工作(方框128)。另一方面，如果位置传感器未启动，而变量“时间”变得大于常量ECT(方框128和连线130)，那么自由活塞内燃机10不会从不发火恢复，而高压阀关闭(方框132)。再做一次最后检查以确定活塞14是否移动至或靠近BDC位置的位置处，这样，位置传感器S被启动(判定框134)。如果传感器S被启动，自由活塞内燃机10可再次发火，控制返回到主控制例行程序(连线136)。另一方面，如果位置传感器S仍然不启动(连线138)，那么开始人工返回程序，这将参考图5详细介绍。

从上述的、在不发火情况下操纵自由活塞内燃机10的方法的介绍中可看到，在与位置传感器S启动有关的等待状态中，高压单向阀保持在ON位置。这是通过启动高压导阀HPP、使高压单向阀HPC保持在打开位置下实现的，而与活塞14的位置无关。如果位置传感器S不启动，在高压液压蓄能器H里的高压液压流体维持与压力室50的连接关系，从而使活塞14在下一个压缩冲程中迅速返回到TDC位置。由于在一个初始压缩冲程中只有高压液压流体的脉冲传送进入压力室50，因此活塞14将只移动与返回冲程大致相同的距离，以便维持能量的守恒。即，如果对于约60％的压缩冲程施加高压液压流体脉冲，那么活塞14将向着原始的BDC位置移动约60％的距离。由于活塞14没有全程移动至原始的BDC位置，不进行燃烧时产生不发火的情况下，活塞14未露出空气清除槽24或排气口26。因此，包含在未燃烧的燃料和空气混合物里的能量未排到周围环境里，从而可在下一次压缩冲程中被压缩。保存在压力室50里的高压液压流体使活塞14快速向TDC位置返回，并再一次压缩未燃烧的燃料和空气混合物。当足够的能量被加入到燃料和空气混合物里时，燃烧发生，使活塞14向BDC位置移动并启动传感器S。

现在参看图5，以便详细地描述在图4中用方框140简单表示的人工返回程序。首先，将变量SES(取service engine soon首字母的缩写词)设定为零(方框142)。打开低压截流阀LPS，以便使低压液压蓄能器L与压力室50连接(方框144)。由于流体孔58总是与环形空间56连通，因此打开低压截流阀LPS将在柱塞头46的相反两侧上产生压差，使活塞14向BDC位置移动。变量“时间”设定为“0”，它基本上与低压截流阀LPS的打开同时发生，并利用传统的定时电路逐渐增加。然后，等待阶段发生，直至利用传感器S在BDC位置处或附近检测到活塞14(判定框148)。如果传感器S在返回程序所允许的最大阈限时间(T_RET)前启动，那么控制返回到主控制，以便自由活塞内燃机正常工作(连线150和方框152)。另一方面，如果低压截流阀LPS的打开没有使活塞14在允许的时间T_RET内启动传感器S，那么低压截流阀LPS不启动，而高压导阀HPP启动，使高压液压流体流入压力室50，试图使活塞14向TDC位置移动(方框154)。施加高压脉冲，并持续一段由常量HP_PUL表示的时间(判定框156)。当然，在方框154内打开高压阀之前，变量“时间”可重新设定为零，或常量HP_PUL的值可以调整，以适应在判定框148里发生的、变量“时间”的已经增加的值。

在施加高压脉冲给活塞14后，高压单向阀再一次与压力室隔绝，而低压截流阀LPS被启动，试图向BDC位置移动活塞14，以便启动位置传感器S(方框158和判定框160)。在判定框160处发生的等待阶段之前，当然可将变量“时间”重新设定为零。如果传感器S在由常量T_RET代表的规定时间内启动，那么控制将返回到在方框152处的主控制程序，以便点燃自由活塞内燃机10。另一方面，如果传感器S在判定框160处打开低压截流阀LPS情况下仍不启动，那么，变量SES增加1(方框162)，并确定变量SES的值是否大于3(判定框164)。如果变量SES小于或等于3，那么控制将返回到方框144，和返回程序重复进行。相反，如果返回程序已经重复三次，变量SES的值是4或更多，那么“service engine soon”灯将对使用者显示(方框166)。

工业适用性

在使用过程中，活塞14可往复运动地设置在燃烧缸18里。活塞14在压缩冲程中在BDC位置和TDC位置之间移动，而在返回冲程中在TDC位置和BDC位置之间移动。燃烧空气通过燃烧进气口22和空气清除槽24被导入燃烧室28。利用燃料喷射器30将燃料可控制地喷射入燃烧室28。在活塞14的返回冲程中，来自高压液压蓄能器H的高压液压流体进入压力室50。高压液压流体与压力室连通的持续时间取决于传感器S的启动，传感器S被用来检测在BDC位置处或附近的活塞14。如果自由活塞内燃机不发火和传感器S不启动，高压液压流体维持与压力室50的连通关系，使活塞14迅速向TDC位置返回，从而在下一次压缩冲程中增加在燃烧室28里的未燃烧燃料和空气混合物的能量，有可能使燃料和空气混合物燃烧。如果对应于预定的时间总量的自由活塞内燃机在若干次循环后仍不发火，启用人工返回程序，使活塞14移动到允许自由活塞内燃机发火的位置。

由于本发明的方法，在发生不发火或初始发动的情况下，活塞迅速向TDC位置返回。

还使用定时喷射燃料的相同传感器，以便确定何时发生不发火，和用多长的高压液体脉冲与压力室连接。在初始发动过程中排气口不打开，以便防止未燃烧的燃料逃逸。

本发明的其它方面、目的和优点可通过研究附图、说明书和附后的权利要求书获得。

Claims (8)

1.一种操纵自由活塞内燃机(10，90，100)的方法，包括以下步骤：

提供一壳体(12)，它包括一燃烧缸(18)和一第二缸(20)；

提供一活塞(14)，它包括一可往复移动地设置在所述燃烧缸(18)里的一活塞头(32)、可往复移动地设置在所述第二缸(20)里的一第二头(46)、以及使所述活塞头(32)与所述第二头(46)互相连接的一柱塞杆(34)，所述第二头(46)和所述第二缸(20)在所述第二头(46)的、与所述互连的柱塞杆(34)相反的一侧上形成一可变容积的压力室(50)；

在一压缩冲程的开始阶段，来自一高压液压蓄能器(H)的液压流体以脉冲方式进入所述压力室(50)，以便使所述活塞头(32)向一上死点位置移动；

在所述脉冲步骤以后，所述高压液压蓄能器(H)与所述压力室(50)隔绝；

在所述压缩冲程的其余阶段，使一低压液压蓄能器(L)与所述压力室(50)连通；

当所述活塞头(32)在返回冲程中向下死点位置移动时，使所述高压液压蓄能器(H)与所述压力室(50)连通；

提供一传感器(S)，用于检测在所述下死点位置处或附近的所述活塞(14)的位置，并提供一对应的信号；以及

根据所述传感器信号，使所述高压液压蓄能器(H)和所述压力室(50)之间的连通保持一段时间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在下一次压缩冲程中重复所述脉冲步骤的步骤，以便在所述下一次压缩冲程的一部分中使所述供应的液压流体发生脉冲进入所述压力室(50)并保持一段时间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器信号开始一段时间阶段，在该段时间内，所述高压液压蓄能器(H)在下一个压缩冲程的一部分时间里与所述压力室(50)连通，其中，所述保持步骤在所述一段时间的终点结束。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保持步骤包括在下一个压缩冲程的所有时间内使所述高压液压蓄能器(H)与所述压力室(50)连通。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

设定从所述第二连通步骤开始的总时间阶段；以及

在所述总时间阶段终点时开始人工返回程序。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二连通步骤包括在所述活塞头(32)在所述返回冲程中开始向所述下死点移动时、使所述高压液压蓄能器(H)与所述压力室(50)连通。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器(S)检测所述活塞头(32)在所述下死点位置处和附近中的一个的位置。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二缸(20)包括液压缸(20)，而所述第二头(46)包括柱塞头(46)。

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