[发明专利]液压启动压气活塞式发动机的方法和装置

说明书

本发明涉及液压启动内燃机的方法，这种内燃机装有自由移动的活塞。本发明还涉及包括有自由往复活塞机构的装置，这种往复活塞机构与一个双作用液压活塞-缸组件相连，该组件的缸经过一通压力驱动单向阀-即压力侧单向阀与液压执行机构相连，经过一通吸入阀与液压油箱相连。

芬兰专利公开80760号已公开了这种自由活塞内燃机的结构和工作原理。作为可进一步参照的普通技术，值得一提的是美国专利3，089，305;3，995，974和4，097，198号。与自由活塞内燃机的发展有关的问题之一是发动机的启动问题。按照美国3，995，974号专利的方法，是使用同一台液压缸操纵的机构进行启动的，启动后该机构作为动力源从发动机取出动力，并且包括在位于供起动压力用的液压蓄能器和液压活塞-缸组件的缸之间的液压回路内的阀件受控转换它们的位置，使液压活塞-缸组件的相反两侧交替加压，同时使与被加压的油缸空间相反的空间经回流管路与油箱相连。这种方案不使用专用液压源，用一种简单常用的方式实现往复运动，因而简化了发动机的结构同时减少了重量，降低了成本，但在燃烧过程开始之前，仍然需要借助足够的惯性能启动自由活塞机构使之往复运动。

因此，在许多应用中，能使用比设在液压活塞-缸组件和用于自身驱动的执行机构之间的压力蓄能器中的压力要高的压力作为启动压力是有利的。但是，如果在起动时使液压缸中的压力通过压力驱动的单向阀施加到压力蓄能器上，再通过调压阀加到飞轮发动机上是不可能的，正如美国3，995，974号专利所说的那样，该飞轮发动机在正常运转时是由液压缸的压力驱动的。

与上文所述的已知技术相连的一个特殊问题是通过负载的液压回路在启动时要用单独的离合阀门断开，但是目前所用的离合阀门在大流量和高压下通断转换太慢。

本发明的目的是提供一种加快发动机启动的方法和装置。

本发明的目的是用本发明的方法得以实现的：启动时，液压缸的多个一通压力驱动单向阀受控处于关闭状态，阻止液压流体从液压缸流出，而在启动燃烧过程时，或在启动燃烧过程的前后瞬间，各单向阀立即松脱而正常工作，只允许液压流体离开液压缸单向流动。

下文将通过一个实施例并参照相应的附图来描述本发明。

图1是本发明的启动方法和装置的液压回路示意图;

图2是压气活塞式发动机及其启动程序的控制装置示意图;

图3是本发明另一实施例的启动方法和装置的液压回路示意图的最主要部分。

该自由活塞内燃机采用一个自由往复活塞机构，该活塞机构在其中心有一个液压活塞16，活塞16通过活塞杆16a与发动机活塞24相连（图2），活塞24与活塞杆的端部相连。在图1中，没有被示出的发动机活塞仍假定以同样的方式与活塞杆16a的端部相连。液压活塞16将油缸容积分成二个油缸空间161和162，在发动机正常工作时起泵缸的作用，由发动机输出液压功率。如下文详述的那样，按照本发明，活塞-缸组件16，161，162也作为发动机启动的动力装置工作。

准备启动

作用电动辅助泵1，通过单向阀3向压力蓄能器5加油，在这一阶段，控制阀2的左边方块起作用。

然后控制阀6的左边方块起作用，因而二通单向阀7的球移向右边，而球形单向阀8和9（压力侧的单向阀）则受压关闭。阀6和7在启动时需要给自由活塞泵卸载，起卸载阀的作用。

当蓄能器5注液后，阀2的右侧由电控使之起作用，于是辅助泵1起系统冲洗泵的作用。

启动系统

启动机构由换向阀12和压力蓄能器5组成，换向阀12由电控制在其端部位置之间转换，以实现燃烧过程所需的条件。自由活塞机构的方向变化是在发动机活塞到达缸的任意一端的顶部死点之后立即发生的。例如当换向阀12位于其左端时（左端起作用），由压力蓄能器5供给的有压流体流入液压缸的左腔室161，使自由活塞机构向右移动。球形单向阀8和9依靠从压力蓄能器5经阀6和7引出的压力保持关闭状态。流体从液压缸的右腔室162经换向阀12和回油管15r流回油箱15。这时，自由活塞机构的负载由自由活塞机构16，24的质量、右端的压缩压力和回流压力损失组成。此外，球形单向阀10和11保持关闭。接着，换向阀12立刻转换到另一极限位置，使自由活塞机构反向运动。因此，在上述行程中，压力蓄能器5的压力能和发动机相应端腔室中产生的压缩能就可用于移动自由活塞机构。

当自由活塞机构由足够的输入能量被液压加速达到所需的压缩压力时，启动燃料喷射控制系统，发动机便开始启动。