CN106460765A - 用于在诊断流体静力锁的存在时以气动起动机缓慢起动往复发动机的方法 - Google Patents

用于在诊断流体静力锁的存在时以气动起动机缓慢起动往复发动机的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于缓慢起动往复发动机(10)的方法，往复发动机(10)具有曲轴(12)、活塞(14)、活塞室(30)和气动起动机(52)，该方法通过在停用燃料喷射时经由气动起动机(52)将力施加于曲轴(12)，感测发动机特征(发动机速度、起动机速度、起动机转矩等)、将感测的发动机特征与诊断廓线相比较，以及确定故障(流体静力锁)是否存在于发动机(10)中。在诊断到故障的情况下，起动中断。否则，气动起动机速度增大，对发动机供燃料，并且起动照常进行。

Description

用于在诊断流体静力锁的存在时以气动起动机缓慢起动往复 发动机的方法
背景技术
往复发动机如内燃机是使用一个或更多个往复活塞来将压力转换成旋转运动的热力发动机。在典型实例中，各个活塞收纳在可密封的活塞室或压力室中，并且在其基部处附接于可旋转轴。在活塞沿活塞室滑动时，可旋转轴旋转，并且反之亦然。用于活塞的燃烧循环的一个实例可包括四个活塞冲程：进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。
在进气冲程期间，活塞被拉出压缩室，产生真空，其从可密封进气阀吸入空气。一旦活塞到达其进气冲程的最低点，则进气阀密封，并且活塞开始向上的压缩冲程。压缩冲程使活塞滑入压力室，压缩空气。可燃燃料可在进气冲程之前添加于进入空气，或者可在压缩冲程期间添加。在压缩冲程结束时，空气/燃料混合物在压力室中压缩，直到混合物燃烧。
燃烧可由于加压的空气/燃料混合物而发生，或者由于外部点火，如由火花塞生成的压力室中的火花而发生。在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的爆炸在压缩气体中生成热，并且爆炸和膨胀气体的所得膨胀驱动活塞远离压力室。在燃烧冲程之后，可密封出口阀开启，并且活塞驱动到压力室中以将燃烧或排出气体推出压力室。燃机的循环可接着重复。
在具有多个活塞的发动机中，活塞可沿可旋转轴构造，以使活塞冲程交错，使得一个或更多个活塞可连续地提供驱动力(经由燃烧冲程)来使轴旋转，并且因此通过附加的燃烧循环冲程驱动活塞。由于活塞的驱动力而产生的、由可旋转轴的旋转生成的机械力可进一步输送成驱动另一个构件，如发电机、轮或螺旋桨。
发明内容
在一方面，本发明涉及一种缓慢起动往复发动机的方法，该往复发动机具有与能够在对应活塞室内往复移动的活塞旋转地联接的曲轴。该方法包括在活塞的压缩冲程期间将力施加于曲轴以实现活塞在活塞室中的移动而不向活塞室提供卸压，感测往复发动机特征、将感测特征与用于感测特征的诊断廓线相比较，以及在比较指示诊断故障状态存在时，停止施加力来停止活塞的往复。
在另一方面，本发明涉及一种以气动起动机缓慢起动往复发动机的方法，该往复发动机具有能够在对应缸内往复移动并且可操作地联接于可旋转曲轴的活塞，其中曲轴的相对旋转导致活塞的相对的对应往复。该方法包括将空气供应至气动起动机以使曲轴在低于操作转速的缓慢起动速度下旋转并且实现活塞的往复、感测往复发动机特征、将感测特征与用于感测特征的诊断廓线相比较、基于比较来确定诊断故障状态存在或不存在，以及在诊断故障状态存在时，停止将空气供应至气动起动机或停止气动起动机的操作中的至少一种，以停止活塞的往复。
附图说明
在附图中：
图1为根据本发明的一个实施例的示出曲轴和活塞的燃机的示意图。
图2为根据本发明的一个实施例的燃机中的活塞的示意性截面视图，示出了关于曲轴旋转的上死点活塞位置和进气冲程。
图3为根据本发明的一个实施例的示出压缩冲程的图1的活塞的示意性截面视图。
图4为根据本发明的一个实施例的示出燃烧冲程的图1的活塞的示意性截面视图。
图5为根据本发明的一个实施例的示出排气冲程的图1的活塞的示意性截面视图。
图6为根据本发明的一个实施例的与曲轴旋转地联接的气动起动机组件的示意图。
图7为根据本发明的一个实施例的示出缓慢起动燃机的方法的一系列曲线图，其中发动机起动。
图8为根据本发明的一个实施例的示出缓慢起动燃机的方法的一系列曲线图，其中发动机由于故障的确定而未起动。
具体实施方式
本发明可在任何环境中使用往复发动机实施，而不管往复发动机是否提供驱动力和/或用于另一目的，如发电。出于本描述的目的，此类往复发动机将大体上被称为燃机，或类似语言。尽管本描述主要针对柴油燃机，但其还可适用于由汽油、天然气、甲烷或柴油燃料供燃料的任何燃机，如内燃机。此外，尽管本描述主要针对船舶发动机环境，但本发明可适用于使用燃机的任何环境中。因此，提供了燃机的初步理解。
图1示出了往复发动机如燃机10的示意图，该往复发动机具有可旋转轴如曲轴12和位于发动机组16内的至少一个活塞14。
图2示出了来自图1的燃机10的活塞14的截面视图。如所示，位于发动机组16的对应部分内的活塞14至少部分地限定活塞室18或活塞缸。活塞14还可包括与活塞轴17可旋转地联接的活塞头15，其中活塞头能够在活塞室18内滑动。活塞轴17可旋转地联接于曲轴上的销，其从曲轴的旋转轴线沿径向偏移，使得曲轴的旋转引起活塞头15在活塞室18内的往复。
尽管图2中示出了仅一个活塞14，但燃机10典型地具有容纳在对应的活塞室18内的多个活塞14，其中各个活塞14安装于曲轴12上的不同销，其中销绕着曲轴12的旋转轴线沿径向间隔。活塞14可布置成一个或更多个线性排，其中具有仅一排线性排列的活塞14的发动机被称为直列式布置。具有多排活塞14的发动机10可具有形成的排之间的角间距。当角小于180度时，发动机10通常被称为V形布置。当角为180度时，发动机10通常被称为相对布置。活塞14还可绕着曲轴12沿径向间隔，这通常被称为径向布置。
活塞14移入和/或移出活塞室18可在此后描述为"冲程"或"活塞冲程"。尽管本公开可包含"向上"冲程的描述，其中活塞14进一步移入活塞室18，远离曲轴12，以及"向下"冲程的描述，其中活塞14朝曲轴12从活塞室18除去，但本发明的实施例可包括具有垂直或成角冲程的燃机10。因此，措词"向上"和"向下"是用于本发明的实施例的非限制性相对用语。
如所示，燃机10还可包括发动机头部20，其包括可密封的进气通路22和可密封的排气通路24，各个通路22,24经由相应的进气阀26和排气阀28与活塞室18流体联接并且能够与其密封。共同地，活塞头15、发动机组16、头部20、进气阀26和排气阀28可限定可密封的压缩室30。
头部20还可包括用于将燃料如柴油燃料喷射到压缩室30中用于燃烧的燃料喷雾喷嘴32。尽管示出了用于喷射柴油燃料的燃料喷雾喷嘴32，但本发明的备选实施例可包括燃料喷雾喷嘴32，其在汽油或天然气发动机的实例中，可选地由用于点燃用于燃机10的空气/燃料或空气/气体混合物的火花塞替换。
在一个实例中，燃机10的燃烧循环可包括四个活塞冲程：进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。前述描述假定了发动机10的燃烧循环起动，同时活塞14向上完全延伸到活塞室18中，这典型地被称为"上死点"或TDC。
在进气冲程期间，曲轴的旋转(由顺时针箭头34示出)在向下的进气冲程38中将活塞14拉出压缩室30(以虚线36显示)，在压缩室30中产生真空。真空从可密封的进气通路22吸入空气，可密封的进气通路22由于进气阀26的开启(以虚线40示出)而未密封，并且定时成与进气冲程38对应。
现在转到图3，一旦活塞14到达其进气冲程的最低点(以虚线示出)，则进气阀26密封，并且活塞开始向上压缩冲程42。压缩冲程42使活塞14滑入压力室30，压缩空气。在压缩冲程42的TDC位置处，燃料喷雾喷嘴32可将柴油燃料喷射到压缩室30中。作为备选，可燃燃料可在进气冲程38之前添加于进入空气，或者燃料可在压缩冲程42期间添加于压缩室30。
燃烧可由于压缩的空气/燃料混合物(例如，在柴油发动机中)的高热和高压，或作为备选由于外部点火(如，由压缩室30中的火花塞(例如，在汽油或天然气发动机中)生成的火花)而在压缩室中发生。
图4示出了燃烧冲程。在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的爆炸在压缩气体中生成热，并且爆炸和膨胀气体的所得膨胀在向下冲程44中驱动活塞远离压缩室30。向下冲程44机械地驱动曲轴12的旋转34。
图5示出了排气冲程。在燃烧之后，排气阀28未密封以与排气冲程对应，并且活塞向上46驱动到压缩室30中以将燃烧或排出的气体推出压缩室30。一旦活塞14返回至活塞室18中的TDC位置，则发动机10的燃烧循环可接着重复。
尽管典型的燃机10可具有多个活塞14和活塞室18，但此处为了简明而示出和描述了单个活塞14。在具有多个活塞14的燃机10中，活塞14可沿曲轴12构造，以使活塞14冲程交错，使得一个或更多个活塞14可连续地提供驱动力(经由燃烧冲程44)来使曲轴12旋转，并且因此通过附加的燃烧循环冲程驱动活塞14。由曲轴12的旋转生成的机械力可进一步输送成驱动另一个构件，如发电机、轮或螺旋桨。
图6示出了起动燃机10的示例性示意构造。构造可包括与曲轴12旋转地联接的飞轮50、经由中继压力阀56与压力源54流体地联接的气动起动机52如气动涡轮发动机起动机、计算机86，以及控制器58或处理器。如所示，飞轮50还可包括绕着飞轮50沿径向间隔的集成位置传感器62、外接飞轮50的齿66的沿径向延伸的外表面，以及在结构上将曲轴12装固于飞轮50使得曲轴12和飞轮50一致地旋转的多个辐条68(以虚线示出)。
位置传感器62可构造成操作性地感测或测量用于曲轴12或飞轮50中的至少一种的位置、旋转或对准信息。位置、旋转或对准信息的实例可包括用于一个或更多个活塞14的上死点(TDC)位置，或飞轮50和因此曲轴12的转速。作为备选，飞轮50和/或曲轴12的转速还可被称为"发动机速度"。位置传感器62还可能够生成表示信息或特征的模拟或数字信号，并且可将生成的信号提供至控制器58。
尽管飞轮50示出为由辐条68联接于曲轴12，但将飞轮50联接于曲轴12的构造与本发明的实施例关系不大，并且可包括备选的构造。
还示出了气动起动机52，其包括本体部分70、示为小齿轮的、具有键合成与飞轮50的齿66啮合的第二组齿74的起动机头72，以及起动机传感器64。传感器64可能够感测或测量气动起动机52的特征，例如起动机头72的转速，或由起动机52生成的转矩。传感器64还可能够生成表示起动机特征的模拟或数字信号，并且可将生成的信号提供至控制器58。设想出了本发明的实施例，其中起动机52例如机械地且/或可除去地安装于发动机10。作为备选，起动机52可能够使起动机52的起动机头72部分可控制地延伸和收缩，使得成组的齿66,74可仅在起动操作期间接合和/或解除接合。设想出了附加的构造。
如所示，计算机86还可包括控制器58，然而本发明的实施例可包括定位成与计算机86分开的控制器58。控制器58还可包括存储器78，其中储存操作廓线，如诊断廓线80，用于操作起动方法。诊断廓线80可包括关于发动机性能的预定值，其包括但不限于：发动机速度极限、发动机速度范围和/或起动前的诊断转矩极限。诊断廓线80可用于诊断发动机问题，如起动发动机10之前的潜在机械或压力相关的活塞14问题，并且可包括其它预定或动态廓线值。控制器58还示为与可选的指示器，如光指示器82和/或扬声器84进一步联接，该可选的指示器能够提供视觉和/或可听指示。
存储器78可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器，或一种或更多种不同类型的便携式电子存储器，如盘、DVD、CD-ROM等，或这些类型的存储器的任何适合的组合。控制器58可与存储器78可操作地联接，使得控制器58和存储器78中的一种可包括具有可执行指令集的计算机程序的全部或一部分，用于控制压力阀56、气动起动机52的操作，和/或操作方法，如起动廓线或诊断廓线。程序可包括计算机程序产品，其可包括用于执行或具有储存在其上的机器可执行的指令或数据结构的机器可读介质。此类机器可读介质可为任何可用的介质，其可由通用或专用计算机或具有处理器的其它机器存取。大体上，此类计算机程序可包括例行程序、程序、对象、组分、数据结构、算法等，其具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果。机器可执行的指令、相关数据结构和程序代表用于执行如本文中公开的信息的交换的程序代码的实例。机器可执行的指令可包括例如引起通用计算机、专用计算机、控制器58或专用处理机器执行某一功能或一组功能的指令和数据。
在实施中，一个或更多个操作或诊断廓线80可转换成诊断算法88，其可转换成包括一组可执行指令的计算机程序，其可由计算机86或控制器58中的至少一种执行。
压力阀56可包括能够响应于由控制器58供应的控制信号来调节由压力源54供应至气动起动机52的空气压力的可控中继阀。由控制器58供应的控制信号的一个实例可包括调制信号。压力阀56还可包括压力传感器76，其能够感测或测量供应至气动起动机52的空气压力，并且生成代表供应至气动起动机52的空气压力的模拟或数字信号。压力阀56还可提供该压力传感器76信号至控制器58，例如作为反馈环的部分来确保适当的压力阀56操作。
此外，尽管位置传感器62、起动机传感器64和压力传感器76中的各个描述为"感测"和/或"测量"相应位置、起动机，和/或压力信息或特征，但感测和/或测量中的各个可包括确定指示或关于相应信息或特征的值，而不是实际值。
气动起动机52和压力阀56操作成响应于空气压力的提供的供应来生成力，如起动机头72处的转矩。在一个意义上，控制器58可例如向气动起动机52生成二进制控制信号，以控制起动机52的"开"或"关"操作。在另一个意义上，控制器58可例如向压力传感器56生成可变控制信号，其可提供更多或更少空气压力至起动机52，起动机52如果"开启"，则将随后生成对应的更多或更少的转矩。在该实例中，控制器58可以以双控制构造操作气动起动机52。
由压力阀54供应的空气压力与由气动起动机52生成的转矩之间的相互关系可包括线性和/或非线性增大和/或减小的关系。换言之，转矩的增大和/或减小可不与空气压力中的对应增大和/或减小线性相关。在一个实例中，压力与对应的转矩之间的关系可例如在控制器58的存储器78中储存的查找表中限定，或作为一个或更多个操作廓线，如诊断廓线80的部分。
由气动起动机52生成的转矩(经由飞轮50和曲轴12)施加成生成由压缩冲程42使用的压缩力，以压缩压缩室30的内容物。由于压力是区域之上的力的测量结果，并且在本发明的当前实施例中，待关注的区域很可能是活塞头15，故其区域不变化，因为活塞14是在高压应力下最可能故障的构件。在其中压缩室30包含气体的情况中，压缩压缩室30的容积所需的压缩力可根据玻意耳定律为反向线性的：
Pressure = 1/Volume 。
在其中压缩室30包含相对不可压缩的内容物，例如液体如水的情况中，压缩压缩室30的容积所需的压缩力急剧增大。例如，缸中的气体的体积将在增大的压力下以遵循理想气体定律的约束的方式减小，然而缸中的液体将抵抗压缩，并且将在经受同样的压力时不减小体积。
施加于飞轮50以实现活塞14的移动的转矩同样可与曲轴12的转速成非线性关系。例如，在活塞14通过进气冲程38或排气冲程46行进时，由气动起动机施加的转矩可相对不改变，因为活塞14在这些冲程38,46中的移动由于相应的阀26,28的定时开启而不允许显著压力的累积。然而，在压缩冲程42期间，压力的增大需要实现活塞14的继续或平滑移动所需的转矩的量的对应增大。同样地，在向下燃烧冲程44期间，来自压缩冲程42的压力的积累将相对于活塞14施加向下的力，并且因此，减小实现活塞14的继续或平滑移动所需的转矩的量。
此外，本发明的实施例可将非连续转矩施加于飞轮50，并且可改为提供离散或短的转矩爆发以实现活塞14的移动。在该实例中，曲轴12的转速可随着时间的过去变化，例如以正弦图案。
本发明的实施例包括应用缓慢起动燃机10的方法，其中如果压缩室30包含不可压缩的流体如水，则燃机10的缓慢起动防止了对发动机10的损坏。如本文中使用的，"缓慢起动"发动机10可包括预起动步骤，即，在试图将发动机10起动到自足操作模式中之前的操作，以及起动步骤。在预起动步骤期间，发动机10停用将导致燃料的燃烧的燃烧循环的方面。例如，在预起动步骤期间，发动机10可停用燃料的喷射、火花塞的操作等。因此，曲轴12可在缓慢起动方法期间旋转，这可实现通过燃烧循环的活塞14在活塞室18中的移动，而没有任何燃烧。
缓慢起动发动机10的方法包括将力施加于曲轴12以实现一个或更多个活塞14在活塞室18中的移动，而不在活塞14的压缩冲程42期间向活塞室18提供卸压，感测发动机10特征，将感测特征与用于感测特征的诊断廓线80相比较，以及在比较指示诊断故障状态存在时停止施加力以停止活塞14的往复。如本文中使用的，"缓慢起动"用于描述在低于操作或自足运行的发动机速度如怠速的速度下使曲轴12和/或飞轮50中的至少一个旋转。"缓慢起动"的一个非限制性实例可使曲轴12和/或飞轮50的转速变化为每分钟20到40转(RPM)之间的目标速度。尽管目标速度可在20到40PRM之间，但可预期那些范围外的暂时速度。方法的慢速或"缓慢转动"操作可允许在任何内部损坏可对发动机10发生之前，识别关于适当发动机操作的问题和/或关注。可包括备选的"缓慢起动"发动机速度、发动机速度目标或速度范围。
以上描述的顺序仅出于示例性目的，并且不旨在以任何方式限制缓慢起动方法，因为理解的是，方法的部分可以以不同逻辑顺序进行，附加或介入的部分可被包括，或者方法的描述的部分可分成多个部分，或者方法的描述的部分可省略，而不有损于描述的方法。
方法利用根据诊断廓线80操作的控制器58起动，控制压力阀56和气动起动机52来开始将力或转矩施加于起动机头72，其继而与飞轮50的齿66啮合，并且因此实现曲轴12和活塞14两者在活塞室18中的移动。因此，如上文所阐释，转矩的施加通过燃烧循环(无燃烧)使活塞14移动。
控制器58还可操作转矩的施加，以响应于从活塞传感器62、起动机传感器64和/或压力传感器76接收一个或更多个信号，根据诊断廓线80实现曲轴12的继续旋转。共同地，从传感器62, 64, 76接收的信号可限定至少一个往复发动机特征，其可包括例如一个或更多个活塞14的TDC位置、发动机速度、响应活塞室18或压缩室30压力，或飞轮50和/或起动机头72的施加和/或响应转矩。尽管发动机速度描述为一个可能的往复发动机特征，但注意的是，发动机速度可不被直接地感测或测量，并且可改为从另一测量结果或信号(如，发动机10缸或TDC位置的重复，或起动机头72的速度)转译和/或转换。此外，尽管活塞室18或压缩室30压力描述为一个可能的往复发动机特征，但注意的是，活塞室18或压缩室30压力可不被直接感测或测量，并且可改为从另一测量结果或信号(如，施加于起动机头72的转矩，或发动机速度的改变)转译和/或转换。
通过控制气动起动机52(例如，如上文所述，通过使起动机52"开启"和"关闭")和经由压力阀56使供应至起动机52的空气压力变化，控制器58可控制发动机10的继续缓慢转动，直到方法结束。
在飞轮50旋转，并且活塞14通过不同燃烧循环行进时，活塞将以压缩冲程42行进，其中活塞14冲程压缩压缩室30，而不提供卸压(例如通过进气阀26、排气阀28，或经由另一开口)。本发明的实施例可包括用于进气阀26和排气阀28的操作，和/或任何其它开口的专用定时，使得活塞14的各个向上冲程可为压缩冲程42，或者比燃烧循环中描述的更少的冲程为压缩冲程42(即，每个第六冲程)。
由压力阀56供应至气动起动机52的空气可由于足够的缓慢转动性能所需的低速操作而为非连续的。例如，控制器58可控制压力阀56来提供供应空气的爆发，以保持飞轮在预计或目标速度下移动，或克服峰值转矩，该峰值转矩可由于活塞冲程上的最大压缩点而发生，典型地在压缩冲程42上的活塞14的TDC位置处发生。本发明的实施例可包括控制器58和/或诊断廓线80，其预期或预计峰值转矩的时刻，并且优先施加附加空气压力以克服峰值转矩，以便保持飞轮50平滑地旋转。此外，控制器58和/或诊断廓线80可考虑方法中使用的特定构件的操作的任何延迟，如，操作压力阀56的延迟，并且优先操作构件的方面来缓解任何预料的时间延迟。
在发动机10的缓慢转动发生时，控制器58接收上文所述的往复发动机特征中的至少一个，并且可将感测特征与诊断廓线80相比较，使得控制器58可基于感测特征确定缓慢起动操作是否如预料地进行。例如，控制器58可将发动机速度与目标速度范围相比较，并且在必要时施加更多或更少的转矩，以确保保持适当的发动机速度。在另一实例中，控制器58可将施加成使飞轮50旋转的转矩与最大转矩极限相比较，使得施加的转矩不超过最大转矩极限。
可包括附加的比较，其中往复发动机特征可与诊断廓线80的对应特征基准值相比较。与诊断廓线80的特征"比较"可在本文中用于意指特征"满足"廓线80或预定值或阈值，如等于或小于廓线80值。将理解的是，此类比较或确定可容易地改变成由诊断廓线80的正/负比较或真/假比较满足。
如果感测特征与诊断廓线80的比较指示误差、故障状态或其它非预料的结果在缓慢转动期间发生，则控制器58可控制起动机52和/或压力阀56中的至少一种，以停止将力施加于飞轮50，并且因此，停止活塞14的往复。在该方案中，飞轮50可由例如制动机构、由起动机52施加相反转矩和/或压力阀56来主动地停止，或者可允许其以飞轮自身的步调滑行至停止。
可在应用缓慢起动方法期间发生的一个示例性误差、故障状态或其它非预料结果可包括指示活塞室18包含不可压缩的液体，例如，水。该方案可已知为流体静力锁，并且可在活塞14在压缩冲程42中试图压缩压缩室30的内容物时引起对发动机10的损坏。在该实例中，控制器58可将感测特征与指示流体静力锁或最大活塞室18压力的诊断廓线80相比较。例如，如果施加于飞轮50的转矩超过最大转矩阈值，则控制器58可确定流体静力锁状态存在，并且可停止将转矩施加于飞轮50。
在流体静力锁的实例中，飞轮50将缓慢旋转，使得在确定流体静力锁之后停止施加转矩的事件中，不可压缩的液体将不损坏发动机10、活塞14或其它构件。除停止施加转矩和活塞14的往复之外，控制器58可提供在相应的灯82或扬声器84中的任一种上的、呈视觉指示如闪光，或可听指示如警报或声音形式的指示。
作为备选，如果感测的往复发动机特征与诊断廓线80的比较并未指示误差、故障状态和/或其它非预料结果发生，则控制器58可继续控制飞轮50的旋转，并且甚至控制气动起动机52和压力阀56，以实现燃机10的起动。在该实例中，控制器58可根据诊断廓线80控制方法来通过一个或更多个燃烧循环(无燃烧)或压缩冲程42行进，以验证无误差或故障存在。此时，控制器58可停止诊断廓线80的比较，并且增加由压力阀56供应的空气，这继而增大由气动起动机52施加于飞轮50的转矩，以将发动机速度增大至适合将发动机10起动到使用燃烧循环的自足模式中的水平，其中燃烧发生。
图7示出了一组示例性曲线图，其示出了缓慢起动方法，其中没有发生误差，并且发动机起动。提供的曲线图旨在示出如所述的方法的一个非限制性实例，并且并未特别代表任何必要的信号、传感器、值，或方法的操作。此外，示出的曲线图可仅代表单活塞预起动操作。第一曲线图90示为示出随着时间的过去的发动机速度，第二曲线图92示为示出随着时间的过去的由压力阀56供应的压力，第三曲线图94示为示出随着时间的过去的由控制器58供应至气动起动机52的起动机控制信号，第四曲线图96示为示出随着时间的过去的如由TDC传感器测得的活塞14的位置，并且第五曲线图98示为示出随着时间的过去的由气动起动机52施加于飞轮50的转矩，以及例如如由诊断廓线80限定的最大转矩极限100。曲线图90,92,94,96,98还可转换成数据来形成示例性诊断廓线80。
还显示了第一时间情况102和第二时间情况104。在第一时间情况102处，控制器58如曲线图94中所见打开气动起动机52，并且如曲线图92中所见开始供应空气压力。气动起动机52和供应的空气压力如曲线图98中所见生成转矩，这如曲线图90中所见开始使飞轮50旋转。在第一时间情况102与第二时间情况104之间，气动起动机52和压力阀56由控制器58根据诊断廓线80控制，以经由施加的转矩使发动机速度变化为在20到40RPM之间，如以上方法中所述。
如由曲线图96中的多个TDC信号指示所示，飞轮50通过一定数量的活塞14循环旋转，而施加的转矩不超过最大转矩极限100，如曲线图98中所见。一组示例性曲线图附加地示出了若干时间情况106，其中控制器58控制压力阀56来提供供应空气的爆发以保持飞轮移动来克服峰值转矩，如98中所见，这与如曲线图96中所见的活塞14冲程的最大压缩点或TDC位置对应。
在第二时间情况104处，控制器58根据诊断廓线80确定燃机10没有误差并且安全起动。在该情况104处，控制器58停止例如曲线图98的转矩曲线与最大转矩极限100的比较，并且显著地增大供应至气动起动机52的空气压力，如曲线图92中所见，以实现增大发动机速度，如曲线图90中所见。在该实例中，不必要的是在起动燃机10之前使发动机停止或执行任何附加的方法步骤。换言之，燃机10可由控制器58在确认没有误差存在时起动。
图8示出了第二组示例性曲线图，其示出了缓慢起动方法，其中误差存在。第二组示例性曲线图类似于第一组示例性曲线图；因此，相似的部分将以增加200的相似标记识别，其中理解的是，第一组示例性曲线图的相似部分的描述适用于第二组示例性曲线图，除非另外指出。此外，提供的第二组示例性曲线图旨在示出如所述的方法的一个非限制性实例，并且并未特别代表任何必要的信号、传感器、值或方法的操作。
第二组示例性曲线图示出了相同的第一时间情况102，其中该方法开始，并且飞轮50开始旋转，以及第二时间情况304。在第二时间情况304处，如曲线图298中所见，施加的转矩升高成高于最大转矩极限100，指示了误差发生，如流体静力锁定状态。在该第二时间情况304处，控制器58控制供应的空气压力，如曲线图292中所见，以及起动机控制，如曲线图294中所见，以停止将转矩提供至飞轮50，这继而引起发动机速度快速减小至零，并且响应于由使曲轴12沿相反方向旋转的流体静力锁状态生成的压缩室30压力简单地变为负。
除上图中所示的之外，许多其它可能的实施例和构造由本公开构想出。例如，在具有多个活塞的发动机中，以上描述的方法可同等地应用于各个活塞，使得活塞中的任一个中的故障或误差可检测到并且向使用者指示。在该方案中，本发明的实施例可包括指示误差或故障发生的指示，并且可能够指示何处发生故障(即，在哪个压缩室中，等)。此外，各种构件的设计和放置可重新布置，使得可实现一定数量的不同直列式构造。
本文中公开的实施例提供了用于缓慢起动往复发动机的方法。技术效果在于，以上描述的实施例实现施加力以使曲轴旋转通过预起动时段，以确定一个或更多个故障状态是否存在。可在以上实施例中实现的一个优点在于，以上描述的实施例将状态如流体静力锁的误差和/或故障检测直接地集成到可控制发动机顺序中。通过检测起动发动机之前的任何故障状态，可避免其中故障状态可引起需要大量且昂贵的修理的对发动机的损坏的方案。可控制发动机顺序还可集成到发动机起动顺序中，以提供检测故障和在未检测到故障时起动发动机的完整解决方案。以上描述的实施例的另一个优点在于，方法向使用者提供了发生误差或故障的指示，并且在具有多个活塞的实施例中，其中发生故障。
该方法附加地消除了对使用手动检测方法用于确定是否存在故障如流体静力锁的需要。这些手动方法典型地涉及冗长的劳动密集的查看过程，其可在起动发动机之前另外执行。此外，手动检测方法可使活塞室的内部和/或活塞在确定流体摄入是否发生的过程中暴露于不合乎需要的碎屑。在以上描述的实施例的又一个优点中，连续转矩监测可向使用者或系统提供记录和分析在另外的情况下不可用或先前不可用的关于发动机的操作的信息的有利能力。
在并未已经描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可按需要与彼此组合使用。可不在所有实施例中示出的该一个特征并不意味着解释为其不可，而是为了描述简短而这样做。因此，不同实施例的各种特征可按需要混合和匹配来形成新实施例，而不论是否清楚描述新实施例。本文中所述的特征的所有组合或置换由本公开覆盖。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种缓慢起动往复发动机的方法，所述往复发动机具有与能够在对应活塞室内往复移动的活塞旋转地联接的曲轴，所述方法包括：
a)在所述活塞的压缩冲程期间，将力施加于所述曲轴以实现所述活塞在所述活塞室中的移动，而不向所述活塞室提供卸压；
b)感测往复发动机特征；
c)将所述感测特征与用于所述感测特征的诊断廓线相比较；以及
d)当所述比较指示诊断故障状态存在时，停止所述力的所述施加，以停止所述活塞的往复。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述比较并未指示诊断故障状态存在时控制所述力的所述施加，其中控制所述力的所述施加基于所述比较，使得所述力的所述施加实现在小于操作速度的速度下的所述曲轴的继续旋转。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述比较控制力的所述施加还包括控制所述曲轴在20到40转每分钟之间的速度下的所述继续旋转。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，感测所述往复发动机特征还包括感测发动机速度、响应活塞室压力、响应曲轴转矩，或发动机缸位置中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，比较还包括将所述感测特征与指示流体静力锁或活塞室压力中的至少一种的诊断廓线相比较。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在满足所述感测特征与指示流体静力锁的诊断廓线的所述比较时停止所述方法。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，开始所述曲轴的旋转还包括提供与所述曲轴机械联接的气动起动机。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，往复发动机特征的感测还包括感测起动机速度或起动机转矩中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将力施加于所述曲轴包括根据诊断算法来改变气动起动机操作或供应至所述起动机的气动压力中的至少一种。
10.一种以气动起动机缓慢起动往复发动机的方法，所述往复发动机具有能够在对应缸内往复移动并且可操作地联接于可旋转曲轴的活塞，其中所述曲轴的相对旋转导致所述活塞的相对的对应往复，所述方法包括：
a)将空气供应至气动起动机以使所述曲轴在低于操作转速的缓慢起动速度下旋转并且实现所述活塞的往复；
b)感测往复发动机特征；
c)将所述感测特征与用于所述感测特征的诊断廓线相比较；
d)基于所述比较确定诊断故障状态存在或不存在；以及
e)当诊断故障状态存在时，停止将空气供应至所述气动起动机或停止所述气动起动机的操作中的至少一种，以停止所述活塞的往复。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当诊断故障状态不存在时，将空气供应至所述气动起动机以使所述曲轴在高于所述缓慢起动速度下旋转并且起动所述发动机。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，感测所述往复发动机特征还包括感测发动机速度、响应活塞室压力、响应曲轴转矩、发动机缸位置、气动起动机速度，或气动起动机转矩中的至少一种。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将空气供应至所述气动起动机还包括根据诊断算法来改变气动起动机操作或供应至所述起动机的气动压力中的至少一种。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将空气供应至气动起动机以使所述曲轴在低于操作转速的缓慢起动速度下旋转包括使所述曲轴在20到40转每分钟之间旋转。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，比较还包括将所述感测特征与指示流体静力锁或活塞室压力中的至少一种的诊断廓线相比较。
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