專利名稱:用于機車的加載率限制裝置的制作方法
一般來說，本發明涉及諸如火車頭這樣的裝有渦輪增壓柴油機的柴油發電機牽引機車，特別涉及當發動機速度和/或負載增加時，用于防止機車排出不希望的煙塵的改進裝置。
象火車頭這樣的大型自推動牽引機車，通常使用熱原動機(典型的為16缸渦輪增壓柴油機)來驅動電氣傳動裝置，該裝置包括發電裝置，以對多個直流牽引電動機供電，這些電動機的轉子通過減速齒輪分別驅動車輛的輪軸組，典型的發電裝置包括一個三相主交流發電機，其轉子機械地連接到發動機的輸出軸。當勵磁電流加到旋轉的轉子磁場繞組時，在交流發電機三相定子繞組中就產生交流電壓，這些電壓被整流后送到各牽引電動機轉子繞組。
在“開動”(motoring)或推進運行狀態期間，不管機車速度如何，機車發動機根據油門位置和環境條件趨向輸出恒定功率。為達到最高性能，必須適當控制牽引交流發電機的輸出電功率，以使機車利用發動機的滿功率。提供中等輸出功率值，可使從最小到滿輸出進行分級控制。但是，不管發動機在什么功率級，它的負載必須不超過它所能產生的功率。過載會引起過早的磨損，發動機失速或“停車”(bogging)，排出過多的煙塵，或其它不良后果。在歷史上，已設計了一些機車控制系統以使發動機所產生的功率可從零到最大馬力值之間分級地可變，而且無論司機選擇什么功率級均可使其能自動地根據牽引力和附加的負載要求的功率相匹配。
發動機的功率與曲軸旋轉的角速度和相對于這種運動的轉矩的乘積成比例，為了改變和調節有效功率的量起見，通常的作法是在機車發動機上裝設一個速度調節控制器，該調速器調節噴入每個發動機汽缸的加壓柴油燃料(即燃油)的量，以使曲軸的實際速度(RPM)與所期望的速度相對應。所需速度是在許可范圍內，通過人工操縱油門的操縱桿或手柄來設置的，油門能在低功率位置(N1)和最大功率位置(N8)的8級(擋)之間可選擇地移動。油門手柄是位于機車駕駛室內的操縱臺的一部分。(除了慣用的8個功率擋外，該手柄還有一個“怠速”位置和一個“停車”位置)。
油門手柄的位置決定了發動機的速度，而該速度還與調速器的定位有關。在一個典型的調速器系統中，一個電動液壓裝置的輸出活塞通過機械連桿連到一對可移動的油泵架上，該油泵架依次連到多個噴油泵，這些噴油泵分別地測量加到發動機各個動力汽缸的油量。調速器對所需速度(由油門操縱)與發動機實際速度進行比較，其輸出活塞移動油泵架到達使它們之間的偏差減到最小值所必要的位置。
對8種不同調定速度中的每一種速度，發動機能產生一個相應的功率常量(假定為最大輸出轉矩)。當選擇油門擋8時，達到最高速(例如1050rpm)和最大額定功率(例如4000馬力)。在正常情況下，每個擋所予定的發動機可用功率與電器推動系統所要求的功率相匹配，發動機驅動的主交流發電機提供該功率加上某些電氣和機械傳動輔助設備所消耗的功率。
主交流發電機的輸出功率(KVA)與所產生的電壓和負載電流的有效值的乘積成比例。該電壓值隨發動機的轉速而變，而且它也是交流發電機磁場繞組中勵磁電流值的一個函數。為了精確控制和調節發動機負載的量，一般做法是調節牽引交流發電機的磁場強度以補償負載變化及使實際的KVA和所期望的KVA之間的誤差減至最小。該期望功率取決于發動機所設置的具體速度。這種勵磁控制將形成一個平衡的穩定狀態，其結果使油門手柄的每個位置均具有真正恒定的最佳電功率輸出。
在實際應用中，上述概述的柴油-電氣機車的控制系統還包括一些適于使系統正常操作無效和用于減小發動機負載的裝置，以響應一些暫時的不正常情況，諸如輪子附著力降低，潤滑油系統或發動機冷卻劑系統的壓力降低或無論油門設定在什么速度上，負載超過了發動機的功率容量等。這種響應，通常稱之為“降值”(deration)，以幫助機車從這樣一些情況中恢復過來和/或避免發動機嚴重損壞。另外，勵磁控制系統一般包括有分別在超過予定的最大安全電平或極限內限制或減小交流發電機輸出電壓，必要時并保持這個電壓值和負載電流值的裝置。當機車從靜止狀態開始加速時，限流是有效的。機車在低速時，牽引電動機轉子是緩慢旋轉的，因此它們的反電動勢是低的。加速時，一個低的發電機電壓能產生最大的負載電流，從而產生大的牽引力。另一方面，無論機車的速度多高，交流發電機電壓的幅度必須保持在其最大電平上不變。在高速情況下，牽引電動機的轉子轉得極快，它有一個高的反電動勢，為了產生所需的負載電流，則必須要有高的發電機電壓。
對一個給定尺寸的機車，在給定速度下運行，要增加所產生的最大有用功率的值時，在實際應用中通常在發動機上安裝增壓器。對于一個4沖程柴油機(下文所假設的)，使用一個單向轉動離心式增壓器(如公知的渦輪增壓器)是有利的，其轉動部件由發動機排出的氣體推動。渦輪增壓器提高了發動機進氣總管中的空氣壓力，因而對每個汽缸在活塞的進氣沖程期間提供了更多的新鮮空氣。這可使更多的燃油在汽缸內燃燒，因此，在每次作功沖程中，因燃燒產生的膨脹將對活塞施加更大的作用力。
當上面概述的機車的油門手柄從相對低的擋推進到較高的功率擋時，發動機速度調節器響應噴入發動機汽缸中燃油量的突然增加，力圖使發動機的速度增加到由油門所設置的新的速度。同時，油門指令使勵磁控制系統增強牽引交流發電機的磁場，以使發動機的牽引負載增加而不管新的油門位置所確定的值是多少。但是，為了防止發動機停車和產生不希望的煙塵，實際提供的負載速率是需要加以控制的。
對一個大型的柴油機來說，從相對低的速度加速到較高的速度，需要一個有限的時間周期。在該周期中，由發動機產生的相當大部分的功率被用來增加發動機曲軸的角速度，并帶動由其驅動的物體。在相同的周期中，單向旋轉渦輪增壓器的速度比例地滯后于發動機加速的速度，特別是當牽引負載相對輕的時候，(渦輪速度，及其后的加到進氣總管上的燃燒空氣的量，取決于發動機排出氣體的能量，它近似于發動機總馬力的線性函數)，發動機速度調節器的響應相對較快而渦輪增壓器的響應相對較慢，當油門推進時，它可能向發動機供應比從渦輪增壓器獲得的空氣有效燃燒時更多的燃油。結果，由于燃油和空氣存在瞬時不平衡導致不完全燃燒，從而從發動機排氣管道中排出所不希望的明顯的煙塵(即未燃燒燃油)。
為了上述原因，在實際應用中，一般在交流發電機勵磁控制系統中包括了一個時間延遲或慢速上升線路，以便在響應對油門設定作任何增加時，使發動機延遲施加牽引負載。在一個先有技術的機車中，最大加載率被限制到(1)一個相對較低，恒定的第一個值，只要實際KVA比予選的第一個值低，(2)另一個顯著較高的第二個值，如果KVA比予選的第二個值更大，該第二個值比前述的第一個值更高，(3)予先設定的一個中間值，當KVA在予選的第一和第二個值之間時。跟隨油門從怠速或低速位置移動到更高的位置，通過控制牽引功率的變化率，能使發動機速度迅速增加到新設定的值而又不過載，且發動機的馬力數(也是燃油的需要量)將逐漸變化，與來自更慢加速的渦輪增壓器的空氣供應量的增加相一致，達到新的功率設置值。當然，加載的任何延遲不希望降低機車的生產率，在實際功率(從而是渦輪加速)逐漸達到兩個更高的予選值時，根據先有技術的這種機車加載率是從最初的低值增加到中間值，然后達到更高的值。
另外一些已有技術能幫助在負載和速度變化期間減少或避免排出過量的煙塵。其中之一是設計一種調速器，用于限制作為進氣總管空氣壓力函數的最大可用燃油量，當達到燃油限制點時就要求減少發動機負載，從而大致達到完全燃燒時所需的適合的空氣-燃油比。這種技術很有用但不太理想，原因是它的響應時間相對較慢，而且要在整個功率(即油門)范圍內控制到適度的煙塵，調節是困難的。
另一種先有技術，如美國專利3，878，400-MC Sparran。所揭示和要求的，當加速時，使機車排出的煙塵減到最少。根據MC Sparran專利，當油門推進到更高擋時，通常決定牽引交流發電機輸出功率的參考電壓以予先確定的被限制的速率增加到一個新的值，在變化期間，交流發電機的勵磁是作為渦輪增壓器速度的一個函數被控制。因此，發動機負載實際增加的速率將跟蹤渦輪增壓器速度增加的速率。當正確應用時，這種自舉(bootstrapping)方法在瞬時加速期間能滿意地控制煙塵。但是，由于如下的兩種情況，在實際應用中已經遇到了一些問題不同渦輪增壓器之間特性上的差異及渦輪運行性能因環境溫度或氣壓變化所造成的變化。
本發明總的目的是提供一種對被加載的變速柴油機在要求更大功率時，用來控制其變化速率的改進裝置。
更具體的目的是為柴油-發電機機車提供一種對機車油門位置作任何推進時均能起反應的裝置，用于在較寬的環境溫度和大氣壓力范圍內，有效地防止發動機排出明顯的煙塵。
本發明另一個目的是為柴油-發電機機車提供一種對機車油門位置作任何推進時均能起反應的裝置，以防止發動機停車和冒煙，而加載時間又最少，用于控制發動機馬力增加的速率變化。
以某種方式來實現本發明時，被提供的機車應具有一般的可變速度，多缸柴油機，該柴油機具有一個燃氣進氣總管和一個排氣總管，一個由發動機排出的氣體驅動的渦輪增壓器向進氣總管提供加壓空氣。供油裝置(包括一個發動機速度調節器)控制噴入發動機各汽缸中的柴油。裝有對發動機實際速度，氣壓(即大氣壓力)，進氣總管的空氣壓力及實際加到發動機的燃油量等敏感的適當裝置。
機車還包括由柴油機機械帶動的電源產生裝置，用于向多個牽引電動機提供電流。勵磁裝置用于控制發電機的輸出功率，輸出(KVA)的幅度由適當的裝置檢測。一個控制器為燃油供應裝置提供一個可變的發動機速度指令信號及控制勵磁裝置的一個可變控制信號。這兩個信號值的確定通常與油門有關，油門具有多個功率設定位置，因而發動機的速度(RPM)和功率(HP)均取決于油門功率設置位置。但是，當增加了功率設置位置，發動機加速到更高速度時，為了避免發動機停車及冒煙，牽引負載(KVA)能夠增加的最大速率需要加以限制。為此目的，控制器包括經改進的速率控制裝置，改變作為RPM和HP的一個函數，也作為燃燒空氣-燃油比例(以重量計算)的一個函數的勵磁控制信號，在一定程度上來控制增加KVA的速率。
更具體地講，負載增加的速率是在予定的最大和最小極限之間的范圍內變化的，在這個范圍內它與RPM和HP的乘積成比例。這樣，在這個變化范圍內，加載速率隨著發動機的實際速度也隨著發動機的總馬力數自動地增加。結果，負載增加的速率不直接跟蹤渦輪速度(如前說明的，近似于馬力數的線性函數)而是直接跟蹤發動機速度，該速度與發動機汽缸的活塞每秒鐘排出的空氣量成比例。這就使得發動機功率增加的速率與供給汽缸燃燒空氣量的增加成比例。
速率控制裝置的“增量”(即說明負載增加的變化速率與HP和RPM幅度的變化速率之比值恒定)和最大加載率二者適宜于選擇到在響應油門功率位置作任意的分級增加時獲得所期望的避免冒煙。在發動機加速到新的速度時，最好使確定加載率變化范圍的最高和最低極限分別上升到某一個更高的值，這時發動機不必更長地產生加速轉矩。為了使加載時間減至最小，增量是自動地增加到事實上為更大數值的第二值(最大和最小速率極限已被適當地增加了)，任何時間空氣-燃油的比率增加到一個予定的“無煙”閾值之上(例如13)，以確保發動機汽缸內的燃油充分氧化而避免有害的煙塵。空氣-燃油比是由代表每秒排出的燃燒空氣(重量表示)的量被檢測的每秒加到發動機的燃油的量(重量表示)相除來表示的。最好，代表空氣的量是根據總管空氣壓力，大氣壓及發動機的“有效容積”(同樣是已知的總管壓力和發動機速度的函數)來計算確定。
通過下面結合附圖的說明，將能更好地理解本發明，并對本發明的各種目的和優點會有更全面的認識。
圖1是一個機車推進系統組成部分的原理示意圖-包括一個熱原動機(如柴油機)，一個牽引交流發電機，多個牽引電動機，和一個控制器;
圖2是一個機車發動機和用于提供燃燒空氣，燃油和冷卻水的有關附加系統的簡單示意圖;
圖3是一個詳細的控制器方框圖(代表圖1中的一個方框)，該控制器分別為控制發動機轉速，交流發電機磁場勵磁及某些輔助電氣負載供電而產生各種輸出信號;
圖4是一個等效電路圖，用來說明由圖3所示的控制器所產生的交流發電機磁場勵磁控制信號的方式;
圖5是一個牽引負載變化率與發動機速度乘總動率的關系曲線圖，用來說明圖4中速率限制作用的工作;
圖6是一個流程圖，用來說明當加載率作為發動機速度和功率及空一燃比的函數時的最佳控制方法;
圖7是另一個流程圖，用來說明圖6中單步的計算空一燃比子程序的最佳實施例的操作。
圖1所示的推進系統包括一個變速原動機11，機械地連接到一個電動發電機12的轉軸，電動發電機包括一個三相交流同步發電機，也稱為主牽引交流發電機。由主交流發電機12所產生的三相電壓被加到至少一個三相非穩壓全波電源整流電橋13的交流輸入端。經電橋13整流的輸出電壓通過直流匯流總線14加到多個直流牽引電動機的并聯連接的電樞繞組，在圖1中只標出(15，16)兩個。在實際應用中牽引電動機是懸掛在機車的每根軸上，通常每個轉向架(truck)有2或3根軸，每列機車有2個轉向架(truck)。在“開動”或推進運行方式期間，各個電動機的磁場繞組(未畫出)分別與各自的電樞串聯連接。換句話說，也能使用交流牽引電動機，在這種情況下，適當被控的電源變換器連接在各自的電動機和直流匯流總線14之間。
為了供電，主交流發電機12的磁場繞組(沒標出)連接到一個合適的經過調節的勵磁電源17的輸出上。電源17最好包括一個受控制的三相橋式整流器，該橋式整流器的輸入端接收來自由原動機驅動的輔助交流發電機18的交流電壓，實際上象主交流發電機12的結構一樣，輔助交流發電機也包括一組輔助三相繞組。此電源包括用來改變直流電流幅度的常規裝置，必要時該直流電流加到交流發電機的磁場以使輸入線19上的控制信號和代表電源整流器13輸出電壓平均幅度的反饋信號V之間的任何幅度差減至最小，后者的電壓幅度是磁場電流幅度的一個已知函數，而且也隨原動機11的速度不同而變。
原動機11是一個熱機或內燃機或類似的動力機。在一個自推進柴油發電機的機車中，動力一般是由一個高馬力渦輪增壓的4沖程16缸柴油機提供的。這樣一種發動機有大量的輔助系統(這些系統在圖1中由帶標記的方框表示)。一個燃氣系統21一般包括一個發動機排氣-驅動渦輪增壓器，用于壓縮在發動機的燃氣進管內的空氣。一個潤滑油系統22一般包括一個發動機曲軸驅動泵和為對發動機的各種運動部件提供合適的潤滑油的相應的管道系統。冷卻水系統23一般包括一個泵，用來把來自各個氣冷式熱交換器或散熱器較冷的水循環到潤滑油冷卻器和發動機的氣缸套，以吸收在燃燒過程中排出的熱量，同時還循環到經過渦輪增壓器壓縮過的(因此而變熱)燃氣所通過的“中間冷卻器”。這三個系統(21-23)在圖2中表示得更詳細，很快將加以說明。
柴油機燃油系統24一般包括一個油箱，油泵和用于分別把燃油噴入各動力汽缸的噴咀，這些噴咀成兩排或兩組置于發動機的對面，挺桿與一對偏心輪軸上的燃料凸輪協同操作，使各個噴咀在曲軸每轉一周期間的相應適當時間啟動，系統還包括一對油泵桿，用來控制每次流入與已啟動噴咀相應汽缸的油量。每個油泵桿的位置，也就是加到發動機的油量是通過一個發動機速度調節系統25的輸出活塞來控制的，該系統是與兩個油泵桿連接的。調速器在予定的范圍內在一個方向上以一定的量自動地移動油泵桿來調節發動機速度，以使實際的與理想的發動機曲軸速度差為最小。理想速度是由來自控制器26的一個可變速度控制信號設置的，該信號在這里稱作為速度指令信號或速度要求信號。
就正常的開動或推進運行方式而言，由控制器26提供的發動機速度要求信號的值是通過手動操縱油門手柄27的位置來決定的，而油門是與控制器連接的。機車油門一般有8個功率位置或稱“擋”(N)，加上怠速和停車位置。N1對應于一個最小的理想發動機速度(功率)而N8對應最高速和滿功率。當包含有兩輛或更多機車時，通常只管理領頭的一輛，在后面拖掛的列車超過28輛時，后面每輛車操縱臺上的控制器將收到一個編碼信號，該信號指出領頭一輛的駕駛員所選擇的油門位置。
正如前面已說明的，對發動機的每個功率級有一個對應的期望負載。控制器26適于把油門擋信息轉換成在交流發電機磁場調整器17的輸入線19上的適度的控制信號，從而只要交流發電機的輸出電壓和負載電流兩者均在予定的限度之內，就可以把牽引功率調整到與發動機的有效功率相匹配。為此目的，也為了降值(即發動機卸載)和/或在某些異常情況的事件中限制發動機速度，給控制器26提供有關各種工作狀態的信息和推進系統包括發動機及其支持系統的參數是必需的。
更具體地講，控制器26一般接收電壓反饋信號V(代表整流后的交流發電機輸出電壓的平均值)，電流反饋信號I1，I2等等(分別代表各個牽引電動機轉子繞組中的電流大小)，和一個由調速系統25發出的負載控制信號-如果發動機不能發出所需功率并仍舊保持在所要求的速度時發出該信號(即負載信號有效，發出信號去減小線19上的控制信號，為的是減弱交流發電機的磁場，直至達到一個新的平衡點為止)。此外，如圖1所示，控制器上還加有一個發動機速度信號RPM-以指示發動機曲軸的轉速，一個來自大氣壓力傳感器29的周圍空氣信號BP，一個來自與發動機空氣進口總管有關的一個壓力傳感器的燃氣壓力信號MP，一個來自裝于潤滑油冷卻器熱油側的溫度傳感器的油溫信號LOT，和一個來自裝在冷卻水系統23的熱水部分中的溫度傳感器的溫度信號EWT。為響應水溫信號，控制器把編碼的速度控制信號通過一個多線串聯數據傳輸裝置或總線30，送到散熱器風扇電動機，這些電動機是輔助負載裝置31的一部分，為了供電，通過3根導線32連到一個適用的交流電源(例如，由發動機驅動的輔助交流發電機18)，而流過散熱器熱交換管的空氣流是作為水溫的一個函數而受到控制的，以便在發動機整個負載范圍和環境溫度變化較大時能使發動機的運行溫度維持相對恒定。圖2更詳細地示出了冷卻水和燃氣系統。
在圖2中，柴油機由方框34表示，在發動機的一端，對著交流發電機的端部，燃氣系統中的渦輪增壓器裝于發動機機座上。渦輪增壓器包括一個氣輪機35，其輸出軸驅動一個離心式空氣壓縮機36。清潔空氣被集中到一個壓力通風系統中，通過一排空氣過濾器37送到壓縮機36的中央進氣口，交替地通過在發動機相對兩側上的外部排氣口排出(在高壓和高溫下)。從每個排氣口排出的壓縮空氣通過一個相應的氣-水熱交換器(通常稱二者為中間冷卻器或二次冷卻器)并進入燃氣進氣總管。圖2只示出了靠近發動機一側的一個空氣冷卻器38和一個進氣總管39，沒有示出一般安排在較遠一側的另一個相同的冷卻器和另一個總管。總管壓力傳感器40接到進氣總管39。來自總管39的加壓空氣被送到在發動機同側的一組動力汽缸。在圖中只示出了三個汽缸41、42和43，實際上每個進氣總管要將燃氣供給16缸發動機中的8個汽缸，或12缸發動機中的6個汽缸，或8缸發動機的4個汽缸。
在燃燒期間每個汽缸產生的氣體進入一根排氣總管45。在通過排氣管46排放到大氣之前，該排出的氣體驅動渦輪機35的葉輪。當發動機產生更大功率時，渦輪機的速度增加。隨著發動機運行在滿功率或接近滿功率時，壓縮機36有效地壓縮進氣總管(39)中的燃氣，使其達到高到兩倍的大氣壓。然后由二次冷卻器(38)有效地降低壓縮空氣的溫度(在壓縮過程中空氣明顯地變熱)，從而改善了熱效率，減少了油耗和降低了發動機的熱負載。在圖中未示出，發動機速度調節器25(圖1)與進氣總管的壓力傳感器40相連接，如果傳感器檢測到空氣壓力低于發動機汽缸內完全燃燒所需的值時就限制加到發動機34各個汽缸的燃油量。
在圖2所示的潤滑油系統中，來自靠近發動機34底部曲軸箱的熱的發動機潤滑油，由一個發動機驅動的泵48抽入管道49，該管道連接到一個油-水熱交換器50的入口，被冷卻了的油從50通過一個濾油器51和另一根管道流入供油箱(沒示出)。為了潤滑和/或冷卻起見，來自供油箱(在發動機主機座內)的油被分配到各個軸承，閥門，活塞，齒輪和發動機的其它運動部件。一個普通減壓閥52將潤滑油管49連接到油槽，一個溫度敏感元件暴露于管道49中靠近油冷卻器50的入口部分的油流中。該潤滑油溫度傳感器53最好包括一個普通的熱敏電阻。
正如圖2所表明的，發動機冷卻水系統包括一個貯水箱55，從貯水箱出來的相對較冷的水通過置于油冷卻器50內的熱交換管到達一個由發動機驅動的水泵56的進水側。然后由泵增加了壓力的水流入一對裝于發動機相對兩側上的進水箱。第一進水管57的水同時地通過裝于靠近發動機一側的氣缸組的各個汽缸套，到達一個公用的排水管58-該排水管設置在兩個汽缸組上面的中間。進水管57和排水管58還通過支水管路相連接，支水管路包括管道59和第一燃氣冷卻器38的外殼。一個類似的支水管路能使冷卻水從第二進水管通過裝于發動機另一側的二次冷卻器(沒示出)流出。應用水壓原理，此系統是平衡的，因此流到兩個二次冷卻器的流量對兩個汽缸套的流量之比是期望的比例。
熱水從排水管58離開發動機，通過管道60流到至少一個控制恒溫的雙穩態液壓閥61。一個溫度敏感元件62(最好是另一個熱敏電阻)暴露于管道60靠近閥門61入口處的水流中。閥門61有兩個輸出口分別與兩個水管63和64連通。當進入閥門的水的溫度低于予定的閾值或水壓低于予定值時(即當發動機速度低到致使水泵56不能使水壓上升到該值)，則所有的水被轉向通過散熱器旁通管63流入貯水箱55。否則流入管道64，并被送入兩個或更多個水-空氣熱交換器或散熱器65和66中的一組，在這些散熱器中水被冷卻后排入水箱55。實際上，還有一組與圖中所示組并行配置的附加的散熱器(沒示出)，連接到第二個控制恒溫的雙穩態液壓閥，其閾值溫度與第一個閥門可以稍有不同。散熱器被置于比貯水箱55較高處，在每個冷卻周期后，水將迅速而完全地從中排出。此處應注意到如果和當散熱器65，66由于水壓不足而被旁通(這是由于發動機運行在低速，例如400rpm以下)，則水的冷卻是因為在通向二次冷卻器(38)的過程中，當時渦輪增壓器速度低(當發動機在輕負載時確實如此)，燃氣僅被壓縮到中等程度而使其比水冷的緣故。這種冷卻效果，加上從發動機直接排除的熱量和通過與之有關的冷卻水和潤滑油系統的幅射和對流散熱，使發動機保持在低速下免于過熱。
冷空氣由一對風扇吹過散熱器，風扇的葉片分別由兩個可變速三相感應電動機驅動。由一對3速電動機驅動系統68和69輸出的交流電壓分別加到這些風扇電動機上。兩個驅動系統的輸入都連到線32，再由一個發動機驅動的輔助交流發電機的輸出供電，因而所加電壓的基頻(由此風扇為全速)會隨發動機速度而變。驅動系統68和69的每個結構和布置適于在指令控制下減少頻率，以使有關的風扇能低于全速運行。各個驅動系統獨立的速度指令是由控制器26(圖1)通過總線30，以適當的編碼信號的形式提供的，這些信號表示了所期望的全速，減速或零速。每個風扇電動機驅動系統最好包括一個改進型“循環-跳躍”(cycle-skipping)速度控制系統，即在美國專利文獻4，461，985(該專利于1984年7月24日授予T.D.stitt并已轉讓給通用電氣公司)中所揭示和主張的，其控制是使所提供替換全速的二分之一和四分之一速度按程序選擇。
在本發明的最佳實施例中，控制器26包括一個微計算機。本領域的技術人員會懂得一臺微計算機實際上是由大批通用的元件和有關的電氣線路和部件組成的一個系統，它可以按編制好的程序去執行人們所期望的多種功能。在一個如圖3所示的典型的微計算機中，一個中央處理單元(CPU)執行貯存在(可擦的)電子式可編程只讀存貯器(EPROM)上的操作程序，該存貯器也可貯存程序中所用的表格和數據。CPU中包含有一般的計數器，寄存器，累加器，觸發器(標志)等等，以及一個用來提供高頻時鐘信號的高精度振蕩器。微計算機還包括一個隨機存取存貯器(RAM)-可暫時貯存輸入其內的數據，也可從由貯存在EPROM中的程序所確定的各個地址單元中讀出數據。這些組成部分通過適當的地址，數據和控制總線相互聯系。在本發明的一個實施例中，采用了英特爾(Intel)8086微處理器。
圖3中所示的其它方框，代表了一般的外圍和接口部件，這些部件把微處理機和圖1中的外部電路相互連接。更具體地講，標有I/O的方框是一個輸入/輸出電路，用來把下列數據和信號傳送到微處理機代表所選油門位置的數據，代表各種電壓，電流，壓力，溫度和其它與機車推進系統有關的傳感器的讀數的數字信號。后者信號是從一個模-數變換器71引出的，該變換器通過一個普通的多路轉換器72連到多個信號調節器，而各個傳感器的輸出分別加到這些調節器上。信號調節器通常對傳感器的模擬輸出信號起到緩沖和偏置(biaing)雙重作用。正如圖3所示，輸入/輸出電路也把微處理機同輔助負載控制(經多路總線30)，發動機速度調節器，發動機速度傳感器及一個數-模信號變換器73相互連接，該變換器的輸出通過線19連接到交流發電機磁場調節器。
控制器26按編制的程序在線19上產生一個控制信號，該信號的幅度通常取決于機車駕駛員所選擇的油門位置。其完成的方式按其功能示于圖4，并將給予簡要說明。控制器從順序線28(圖1)收到的油門位置數據被加到一個“譯碼器”功能塊87，該譯碼器把此數據在兩個輸出通道88和89上轉換成相應的二進制數字。在第一通道88上的數字對應最佳的功率量，該功率是某機車的發動機11在油門27所給定的任一發動機速度上，每個動力軸上所能產生的功率，而第二通道89上的數字對同一機車和同一油門位置規定了牽引交流發電機12的標稱電壓(和電流)極限。按照傳統的做法，在通道89上公有的電壓和電流極限與8個分立的油門位置不是成比例地變化的。實際上，它們是予定的，以使當油門手柄從擋1上升到檔2時，正對應牽引力的最大允許增量，而從擋7變到擋8時，所得到的增量最小。這將有助于更好地控制在機車從靜止到加速時車輪的打滑。
來自譯碼器功能塊87的與油門位置相關的數據分別經通道88和89加一個“降值”功能塊90，該功能塊根據已編程序對來自其它源的附加數據的響應而處理這些數據。附加數據包括來自溫度傳感器53(圖2)的潤滑油溫度指示信號LOT;來自溫度傳感器62(圖2)的發動機冷卻水溫指示信號EWT;從輔助負載控制設備31(圖1)引出的用于指示機車輔助負載實際使用的每根軸功率值的“AUX-HP”數據;來自發動機速度調整系統25引出的負載控制信號LCS(通常LCS按每個單元算都有一個值，但一旦為了使發動機保持所要求的速度而必需減小牽引功率時，這個值也將減小);和如圖4中由方塊91標記“其它”所表示的來自其它所選擇的輸入相應數據。
正如圖4所示，降值功能塊有第一和第二兩個輸出通道，分別標有“PWR”和“V& I”。一個代表機車主牽引交流發電機在每根動力軸上所要求輸出功率數被加到第一通道，一個代表所要求的電壓(和電流)極限數被加到第二通道。在正常運行情況下，并假定輔助功率方面沒有變化，則這些數據分別跟蹤譯碼器輸出通道88和89上的數據。但是在響應由信號LOT，EWT和LCS的值和其它輸入端提供的數據所指出的某此暫時異常情況時，降值功能塊90調整油門位置相關的數據，并請求減小牽引功率值和請求一個較低的電壓和電流極限值。
來自降值功能塊90的請求數據被分別加到“速率極限”功能塊93的兩路，在該功能塊中，這此數據根據響應來自其它源的附加數據的已編程序而被處理。附加數據包括發動機速度信號RPM;來自發動機調速器或燃油系統的“fuel rack”數據，以指示油泵架的位移，并由此得出實際加到發動機的油量(每秒磅數);來自接在發動機空氣進口總管39(圖2)在壓力傳感器40的燃氣壓力指示信號MP;來自大氣壓力傳感器29(圖1)的周圍大氣壓力信號BP;來自計算功能塊94的“HP”數據，該數據根據已編程序，從被使用的輔助負載的量和測得的牽引交流發電機12(圖1)的輸出來確定發動機每根軸的總功率。速率極限功能塊93有第一和第二輸出通道，分別標有“PWR”和“V& I”。一個代表每根軸牽引功率基準值的數被加到第一通道，一個代表公共電壓和電流極限基準的數被加到第二通道。在穩定狀態下，這些基準數據分別與降值功能塊90的相應輸出通道上的所請求的數據是相同的。但如果發生請求數據有一級變化，速率極限功能塊93就防止基準數據比所要求的最大速率變化還快。在基準功率情況下，一旦要求更大功率時，它就起一個另外的作用，即作為發動機實際速度和功率的函數去控制該變化速率。速率極限方塊93的這種新的功率變化速率控制功能的實現和工作將參照圖5-7作更詳細的說明。
正如圖4中所見，在速率極限功能塊93輸出通道上的基準值被分別加到標有“減少車輪打滑，基準極限，和誤差補償”的方塊95的第一和第二輸入端。該方塊也從其它源接收另外的數據，這些數據包括為指示制止車輪打滑狀態要求小或中等程度降功率的車輪打滑數據，從而恢復車輪-鐵軌之間的附著力;“電壓最大”和“電流最大”數據，用來分別為交流發電機輸出電壓和電流規定一個絕對的最大極限;和取決于油門位置和機車其它參數及其控制的“增量”數據。方塊95還接收來自信號處理器96的第一輸出信號IMAX，來自乘法功能塊97(在圖4中由標有“X”的方塊表示)的輸出信號KVA和代表經整流的交流發電機輸出電壓平均值的電壓反饋信號V。處理器96接收牽引電動機轉子電流反饋信號I1、I2等等;作為其輸入，它是這樣構成和安排的，以致IMAX的值是由最大幅度的輸入信號確定的。處理器96的第二輸出信號IAV有一個對應于所有牽引電動機電流平均值的值。在乘法器97中，平均電流信號IAV的值與電壓反饋信號V相乘，從而其積作為97的輸出，代表牽引交流發電機12輸出功率的千瓦數。
方塊95是多功能的。在執行交流發電機勵磁控制程序的過程中，一旦測到車輪打滑狀態，方塊95的第一和第二輸入端的基準值被修正或減小。PWR基準輸入也被改作為機車各種牽引電動機中任何明顯的功率不平衡的一個函數，以便提供一個理想的牽引功率值(每根軸)，當必須糾正這種不平衡時，該值與這個輸入是不同的。公共V& I基準輸入用于提供獨立的電壓和電流基準值，這些基準隨該輸入一起變化，但分別具有由“電壓最大”和“電流最大”輸入所規定的不同最大極限值。
就執行方塊95中其它的程序而言，極限電流基準值與實際的最大電流信號IMAX進行比較，獲得一個等于它們差值的電流誤差值，極限電壓基準值與交流發電機電壓反饋信號V的實際值進行比較，獲得一個等于它們差值的電壓誤差值，期望功率值與加有最大負載的牽引電動機的實際需要功率相比較(由IMAX乘以V得出)，以獲得一個等于它們差值的功率誤差值。這三個誤差值按照已編制的補償程序進行處理，以獲得分別代表功率，電壓和電流誤差值的功率，電壓和電流控制值。補償程序引進了與由“GAINS”數據確定的各個增益成比例的正整數傳遞函數。因此每個控制值和與其有關的誤差值時間積分的一個函數成比例。這三個控制值都加到多功能塊95中的一個最小值門電路。從最小值門電路引出一個輸出信號VC，因此，VC值對應于最小控制值。
VC值決定了由控制器26經過線19加到交流發電機磁場調節器17(圖1)的模擬控制信號的幅度。當必須使電壓反饋信號V的值和輸出號VC的值之間的差值減到最小時，磁場調節器通過改變交流發電機的磁場強度響應該模擬控制信號。只要V和IMAX兩值均在由輸入到方塊95的公共V& I基準信號所設定的極限之內和不高于由VOLT MAX和CUR MAX所規定的它們各自的最大極限值，則VC的值由比電壓或電流控制值小的功率控制值確定。因此，交流發電機的輸出電壓被保持在使實際的和期望的牽引功率之間的誤差基本為零的電平。但是，如果V(或IMAX)趨于超過其極限基準值的話，則迫使電壓(或電流)控制值將低于功率控制值，因此VC值也下降，從而交流發電機的電壓被調整到使V(或IMAX)和電壓(或電流)的極限基準值之間誤差為零的任何電平上。
當油門位置從低動率或低速位置推進到較高時，功率基準輸入到多功能塊95，因而在方塊95中從期望功率值(每根軸)得出功率誤差值，增加由速率極限功能塊93確定的控制速率。最初的功率誤差值反映了對期望功率值的任何增量，從而引起功率控制值(因此也是控制信號VC的值)的某種變化，其要求從交流發電機的磁場調整器給出更大的勵磁電流。牽引交流發電機較強的磁場和較高速度引起輸出功率增加，因此減少了功率誤差值。根據本發明，VC值以某種程度的變化，是作為發動機速度(RPM)和總功率(HP)的函數，也是作為發動機燃燒氣-油比(重量計算)的一個函數來控制牽引負載增加的速率。用于本發明最佳實施例的這些函數示于圖5。
在速率極限功能塊93中的功率速率控制裝置，在予定的最大和最小極限之間，以一個隨RPM和HP的乘積變化的速率，通過增加功率基準值(因此也是KVA的值)來響應油門位置的功率增長變化。只要空氣-燃油比(A/F)不超過予定的“無煙”閾值(例如13)，速率控制裝置就有一個相對低的“增量”(即，加載速率與RPM和HP的值的關系，其比值恒定于一個予定的相對低的數)，在圖5中示出牽引負載(KVA)增加時的變化率，作為例子，由標有“低增量時發動機加速到新的速度”的實線表示。代表這種低增量加載率的最小(MIN)和最大(MAX)極限的變化范圍同樣畫于圖5中。速率控制裝置是這樣安置的，以使在發動機加速到新的速度時，這些極限是被分別設置在予定的第一和第二值上(對應較高的油門擋)而在響應RPM接近達到新的速度時，被分別上升到某個更高的值。當發動機達到新的速度，隨RPM和HP乘積增加，KVA增加變化的速率在圖5中用相對于低增量的實線具有相同斜度但稍有偏移的虛線表示。
為使加載時間減至最小，速率極限功能塊93中的功率速率控制裝置具有相對高的增量，而不管A/F是否在無煙閾值以上。高增量加載率由適當標記的實線表示于圖5中，該實線比前述的低增量實線具有顯著大的斜度。圖5也示出了當響應A/F增加到前述的閾值以上時，最小和最大極限分別從它們的第一和第二值上升到明顯高的值上。該閾值被選擇在確保使發動機汽缸中的燃油充分氧化，以避免從發動機排出有害的煙塵，因此，KVA增加的速率能從低增量線可靠地增加到高增量線，而不管A/F是否超過無煙閾值。
雖然為了獲得圖5所示的結果，功率速率控制功能可以用各種不同的方法來實現，目前最佳方法是如圖6所示，對微處理機編程并執行程序。該程序每秒重復50次。程序開始于查詢點101，該點確定來自降值功能塊90(圖4)的功率請求數據是否比由速率控制功能塊產生的最后功率基準值更低，如果回答是肯定的，(即指出要求減小負載)，圖6程序中下一步和最后一步102是以予定的常數“K”減小功率基準值。因此，只要功率請求值比功率基準值低，KVA將依一個已知的最大速率減小。例如，如果要求每根軸每秒170馬力的卸載速率極限，K將為對應于KVA減少到等于該極限的五十分之一的一個數(即3.4HP)。
如對查詢點101的回答是否定的(即指出并不要求減小負載)，在功率速率控制程序中的下一步103將試驗車輪打滑作用。如果檢測到有效的車輪打滑，程序就結束。換句話說，如車輪打滑數據指出機車沒有輪子打滑或只有輕微或不是有效的車輪打滑(即要求把功率減小得較少，使其低于予定的較小極限)，程序從點103轉入另一個查詢點104，該點測試由速度反饋信號RPM指示的柴油機實際速度是否比當油門手柄27(圖1)在擋1時的速度指令小。如果RPM比N1的速度低，程序從查詢點104直接跳到步驟108。反之，程序通過附加步驟105，106和107轉到步驟108。
在功率速率控制程序的步驟105，檢查發動機燃油系統24(圖1)中的可移動油泵架的位置。如果所暴露的油泵架間隙小于予定的最小位置，則該架的回復存在故障，這時程序轉到步驟109，否則，執行子程序106。
子程序106以重量計算加到機車發動機每個汽缸的燃燒空氣與柴油的比例(A/F)。子程序106的一個最佳實施例示于圖7，并將馬上給予說明。假定A/F的計算是在沒有故障的情況下完成的，示于圖6的功率速率控制程序從步驟106轉到查詢點107，在該點，把指示的比例與前述的“無煙”閾值(NST)比較。一旦A/F比NST小，程序就自動地轉到步驟108，但任何時候A/F增加到大于NST時，程序從查詢點107就轉到步驟109。步驟108或109將決定一個數“X”，當該數被加到由速率控制功能塊產生的最后功率基準值時，將使牽引負載增加相當于期望加載率(用每根軸每秒的KVA表示)的五十分之一。X是發動機總功率(HP)和轉速(RPM)的一個函數;步驟108所編的程序是用來根據如圖5中下面所示的低增量特性曲線確定X值，而步驟109所編的程序是根據圖5所示的高增量特性曲線確定X值。
步驟108和109相互是相同的，可以用任何一種不同的方法來實現。作為例子，現在將概述執行步驟109的一個實用方法。首先確定或讀出HP和RPM。HP是由一個獨立的子程序指示(在圖4中由方塊94表示)，該子程序基于每根軸，把發動機的輸出牽引功率加上已知的機車實際使用的輔助負載功率數。(為了計算牽引功率，主交流發電機在每根動力軸上的輸出電功率被除以交流發電機的效率，商數被適當地換算)為了計算變化的加載率，HP和RPM相互相乘，其積與貯存在微處理機存貯器中的予定的低和高“轉折點”(break point)比較。在圖5中，這些低和高轉折點分別由標記字母L和H來指定的。如果其積低于L，設置期望的可變高增量加載率(圖5中標號110)的最低極限值，且把對應于該最低值的五十分之一的一個數作為X保存起來。如果其積高于H，設置期望的可變高增量加載率(圖5中標號111)的最高極限值，且把對應于該值五十分之一的一個數作為X保存起來。但是，如果HP和RPM的積在L和H之間，就從該積中減去L，其差值與貯存在存貯器中的予定高增量(對步驟108是低增量)相乘，新的積與貯存在微處理機存貯器中的予定的高增量最低極限值(110)比較。新的積就是機車每根動力軸的期望可變加載率，對應該值五十分之一的一個數作為X被保存起來，如果新的積不比設置的最低值(110)低，這時對應于后者五十分之一的一個數被保存起來。
正如圖6所示的，功率速率控制程序中的步驟109后緊接著最后步驟112，在該步驟中，功率基準值被增加一個等于X的量，如果不增加，功率將超過請求值，同時在該步驟中，功率基準被固定于所要求的值上。只要RPM在增加或HP在增加，加載率在其予定的最小和最大極限之間的變化范圍內，而且假定A/F保持在無煙閾值(NST)之上，則在通過其后的每個功率速率控制程序時，X的值將逐漸地增加。因此，對發動機提供負載的速率是非常迅速地自動增加的。但是，如果RPM比N1低，或A/F不在NST之上，則可變加載率將不能迅速增加，因為這時是執行“低增量”步驟108而不是“高增量”步驟109。步驟108的增量被選擇在能考慮到的最壞情況下(即，工作在高環境溫度，高海拔或臟的燃油情況)不產生有害煙塵時允許發動機承受的負載。
圖6中還示出了在執行低增量步驟108之后，在最后步驟112之前，執行一個附加的查詢步驟113，用于確定發動機的實際速度是否達到了對應于油門新的，更高功率位置的速度值。速度的目標值等于油門位置速度(TP)減去一個小的增量，而當發動機加速到該值時，X保持原值不變。但是，一旦RPM超過目標值，功率速率控制程序就從查詢點113通過另一個步驟114轉到步驟112，在步驟114中，X按一個予定的百分率增加，因而使可變低增量加載率和它的極限值上升到如圖5虛線所示的某個較高的值。
轉到圖7，現在對計算A/F(圖6中步驟106)的子程序作簡要說明。在該子程序中，第一列步驟(標號121-26)將用于計算柴油機的“容積效率”。容積效率(V-E)是發動機的已知特性。當發動機速度(RPM)和發動機進氣總管的燃氣壓力(MP)的乘積從零增加到一個予定的閾值時，V-E趨向于從予定的最小值線性地增加到予定的最大值，但是，當該乘積在閾值之上繼續增加時，V-E不再增加到過多地超過最大值。在V-E計算的第一步驟121，MP被乘以RPM和一個適當換算的系數。產生的乘積作為一個數“Y”被保存起來。在下一步122，Y與對應于前述閾值的一個予定極限值相比較，在該閾值上，V-E達到了它的最大值。如果Y比該極限值大，則圖7中的子程序就執行步驟123，在該步驟中，把貯存在微處理機存貯器中的V-E予定的最大值裝入中間寄存器。反之，如果Y比極限值小，就在查詢點124檢驗是否為負。如果不是負值，子程序轉到步驟125，在該步驟，把一個等于V-E予定最大值加上一個隨Y變化的數之和的數送入中間寄存器。這個和近似于在相對低速或低進氣總管壓力時的發動機容積效率。如果Y是負數，為了步驟125，執行另一步驟126，使Y等于零。
在執行步驟123或125之后，圖7的子程序轉到步驟127，用于指示發動機的空-燃比。為了確定燃燒空氣(A)的量，V-E乘以K2MP加K3BP之和再被K4除。在計算中，K2，K3和K4為予定的常數，而BP是由大氣壓力傳感器29(圖1)測量的環境大氣壓。如果需要，K4可以是一個與另一個予定常數加上進氣總管實際空氣溫度之和成比例的數。為了確定A/F，A被加到發動機的燃油(F)的量相除，其商與一個適當換算的系數相乘。F通常是從予定的常數中減去發動機燃油系統中代表油泵架位置的一個數(RACK)來計算的。
雖然通過例子對本發明的最佳實施例作了提示和說明，但對本領域的技術人員來說，無疑能作出各種改型。例如，代替把可變加載率予定的高增量和低增量特性之間的轉換作為A/F是否在無煙閾值之上的一個函數，A/F計算的值被用于調制加載率等等。因此最終的權利要求
書旨在包羅所有落入本發明的精神和范圍內的這樣一些改型。
權利要求
1.一個機車推進系統，特征在于包括一個變速，多缸柴油機，該柴油機具有一根燃氣進氣總管和一根排氣總管，為發動機汽缸提供柴油的可控制裝置，渦輪增壓裝置連接于發動機的排氣和進氣總管之間，并具有一個由發動機排出的氣體驅動的可旋轉渦輪，該渦輪帶動一個離心式壓縮機用于向進氣總管提供壓縮空氣，發電裝置由發動機用機械方法驅動，勵磁裝置用于控制發電機的輸出功率，來自發電機的電流加到多個牽引電動機，對發電機的輸出功率(KVA)值敏感的裝置，指示柴油機產生功率(HP)的裝置，具有多個功率位置的油門裝置，及一個連接到供油裝置，勵磁裝置，KVA敏感裝置，油門裝置的控制器，由該控制器操作，提供一個用于控制供油裝置的可變發動機速度指令信號，及一個用于控制勵磁裝置的可變控制信號，以使發動機速度和發電機的輸出功率通常地取決油門裝置的功率位置，控制器包括連接到發動機功率指示裝置的經過改進的速率控制裝置，該裝置能效地響應油門位置推進到較高的功率位置，用于改變所述控制信號，在一定程度上以一個變化的速率，在予定的最小和最大極限之內隨HP增加KVA值。
2.權利要求
1所要求的包括對發動機實際速度(RPM)敏感的裝置的系統，其中所述的速率控制裝置連接到所述的速度敏感裝置，且改變所述的控制信號，在一定程度上以一個變化的速率，在所述的極限之間，隨RPM和HP的乘積來增加KVA值。
3.如權利要求
1所要求的系統，其中所述速率控制裝置是這樣安置的，以使在發動機加速到對應于油門裝置的較高功率位置的新的速度時，所述的最低和最高極限被分別設置在予定的第一和第二值上，而在響應發動機達到所述的新速度時，則分別上升到較高的值。
4.權利要求
1所要求的包括指示加到發動機每個汽缸的以重量計算的燃氣和柴油比例的裝置的系統，其中所述的速率控制裝置特點在于當所述比例大于予定閾值時，比所述比例小于所述閾值時具有更高的增量。
5.如權利要求
4所要求的系統，其中所述速率控制裝置也是這樣安置的，以使所述的最小和最大極限在所述的比例大于所述閾值時比所述比例小于所述閾值時為更高。
6.權利要求
4所要求的包括對發動機實際速度(RPM)敏感的裝置的系統，其中所述速率控制裝置連接到所述速度敏感裝置，且改變所述的控制信號，在一定程度上以一個變化的速率，在所述的極限之間，隨RPM和HP的乘積來增加KVA值。
7.權利要求
4所要求的包括對發動機實際速度(RPM)敏感的裝置及對進氣總管中的空氣壓力(MP)敏感的裝置的系統，其中所述的空氣-燃油比指示裝置包括對用于計算柴油機的容積效率的RPM和HP敏感的裝置。
8.權利要求
7所要求的包括對大氣壓力(BP)敏感的裝置的系統，其中所述比例指示裝置包括對MP，BP和用于計算加到每個汽缸燃氣量的容積效率敏感的裝置。
9.如權利要求
8所要求的系統，其中所述的速率控制裝置連接到所述速度敏感裝置，且改變所述的控制信號，在一定程度上以一個變化的速率，在所述的極限之間，隨RPM和HP的乘積來增加KVA值。
10.權利要求
7所要求的系統，其中發動機供油裝置包括一個可移動的油泵架，系統還包括用于指示油泵架位置的裝置，其中所述比例指示裝置包括對用于計算加到每個汽缸燃油量的油泵架位置指示敏感的裝置。
11.權利要求
1所要求的系統，其中控制器包括與所述速率控制裝置和對油門裝置的功率位置敏感的有關裝置，用于導出確定期望的發電機輸出電功率的功率基準值，所述功率基準值通常取決于油門裝置的功率位置，當功率位置推進時，通過所述速率控制裝置的控制，以一定的速率增加。
12.權利要求
1所要求的系統，其中所述功率基準值導出裝置包括一個降值功能裝置，當檢測到某個系統的異常狀態時，就減少所述的基準值，從而減少發電機的輸出功率。
13.一個機車推進系統，特征在于包括一個變速，多缸柴油機，該柴油機具有一根燃氣進氣總管和一根排氣總管，為發動機汽缸提供柴油的可控制裝置，渦輪增壓裝置連接于發動機的排氣和進氣總管之間，并具有一個由發動機排出的氣體驅動的可旋轉渦輪，該渦輪帶動一個離心式壓縮機用于向進氣總管提供壓縮空氣，對發動機實際速度(RPM)敏感的裝置，發電裝置由發動機用機械方法驅動，勵磁裝置用于控制發電機的輸出功率，來自發電機的電流加到多個牽引電動機，對發電機的輸出功率(KVA)值敏感的裝置，具有多個功率位置的油門裝置，和一個連接到供油裝置，勵磁裝置，KVA敏感裝置，油門裝置的控制器，由該控制器操作，提供一個用于控制供油裝置的可變發動機速度指令信號，及一個用于控制勵磁裝置的可變控制信號，以使RPM和KVA通常地取決于油門裝置的功率位置，控制器包括連接到所述速率敏感裝置的經過改進的速率控制裝置，在設置的油門位置上，能有效地響應功率增長變化，用于改變所述控制信號，在一定程度上作為RPM的一個函數來控制引起KVA變化的速率。
14.權利要求
13所要求的系統，其中控制器包括與所述速率控制裝置和對油門裝置的功率位置敏感的有關裝置，用于導出確定期望的發電機輸出電功率的功率基準值，所述功率基準值通常取決于油門裝置的功率位置，當功率位置推進時，通過所述速率控制裝置的控制，以一定的速率增加。
15.權利要求
13所要求的包括用于指示柴油機所產生功率(HP)的裝置的系統，其中所述速率控制裝置連接到所述發動機功率指示裝置，且改變所述控制信號，在一定程度上作為RPM和HP乘積的一個函數來控制引起KVA變化的速率。
16.權利要求
15所要求的包括指示加到發動機每個汽缸的以重量計算的燃氣和柴油比例的裝置的系統，其中所述的速率控制裝置特點在于當所述比例大于予定閾值時，比所述比例小于所述閾值時具有更高的增量。
17.如權利要求
16所要求的系統，其中所述的速率控制裝置也是這樣安置的，以致在響應所述的比例增加到閾值之上時，所述最小和最大極限值分別從第一和第二值上升到更高的值。
專利摘要
一個內燃發電機機車推進控制系統包括對機車發動機的轉速和總功率敏感的裝置，當請求更大的負載時，用于控制牽引負載加到發動機上的速率，以使加載率根據速度和功率乘積的增加而增加(在預定的最小和最大極限之間)。加載率也隨著燃燒空氣和柴油的比例增加到預定的無煙閾值之上而增加。
文檔編號B60L11/00GK86104323SQ86104323
公開日1986年12月24日 申請日期1986年6月19日
發明者埃德加·托馬斯·巴爾奇, 理查德·愛德華·比爾斯基, 阿吉思·庫坦奈爾·庫馬 申請人:通用電氣公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan