专利名称:控制可变速度原动机的装置的制作方法
本发明一般地涉及可变速度原动机以及与它们有关的润滑油和速度控制系统，更具体地涉及用来保护原动机，使之在润滑油系统超压时免受损坏的装置。一般地说，本发明涉及的是牵引车辆，例如装有热原动机的机车;更具体地说，涉及的是燃油节省装置，此装置用来保护原动机使之在空载时不致发生异常的磨损。
大型自推进式牵引车辆，例如机车，通常是用一个热原动机去驱动一电传动装置，此传动装置包括向多个直流牵引电机提供电流的发电装置。这些电机的转子通过减速齿轮，耦合到该车辆内相应的轮-轴组，并把它们驱动。发电装置一般包括一个牵引用主三相牵引交流发电机，它的转子机械地联结到原动机(典型的是一个16缸涡轮增压柴油(发动)机)的输出轴。当激磁电流加到旋转着的转子的磁场绕组上时，交流发电机的三相定子绕组就产生交变电压，这些电压被整流后加到牵引电机的电枢绕组。
当机车处于“运行状态”(“motoring”)或工作在驱动模式时，机车的柴油发动机会给出恒定的功率，它取决于油门的位置和周围的条件，而与机车的速度无关。为了达到最高性能，就必须适当地控制牵引用交流发电机的输出电功率，以便机车能利用全部发动机的输出。为了便于驾驶列车，要提供中等水平的功率输出，使得有可能从最小输出逐渐地提高到全输出。但是，发动机的负载不准超过发动机能发出的功率水平。超负载会使发动机提前损坏，造成发动机停顿或“转动受阻”(“bogging”)或其他不希望有的后果。根据发展历史来看，机车控制系统已经设计成能使发动机发出的功率在零和最大额定马力之间分档可变，而且不论操作者选择什么样的功率水平都会自动地由牵引负载和辅助负载所要求的功率来与之相适应。
发动机马力正比于角速度和扭矩的乘积，曲轴在此角速度下旋转，而扭矩却反抗这种转动。为了改变和调节可用功率的量，通常的做法是在机车的发动机上装上一个调节速度的调速器，用它来调节注入每一发动机气缸内的加压柴油机燃料(即燃油)的量，使得曲轴的实际速度(RPM，每分转数)与所要求的速度相适应。通过操纵一手动操纵杆或油门手柄来把所要求的速度设定在可允许的范围内，手动操纵杆或油门手柄可以在低功率位置(N1)和最大功率位置(N8)之间的八档或八“级”(“notches”)中有选择地移动，来达到调节的目的。油门手柄是设置在机车驾驶员驾驶室中控制台上的一个部件。(除了常用的八个功率档外，手柄还有一个“空载”的位置和一个“熄火”的位置)油门手柄的位置决定了连带的调速器对发动机速度的设定。在一个典型的调速器系统中，电动液压装置的输出活塞，通过一个机械的连杆机构联结到一对可移动的燃料泵齿条，并把它带动，这一对齿条，轮流地被耦合到多个燃料注入泵，这些泵分别计量加到发动机气缸的燃料量调速器比较了所要求的速度(由油门位置所要求的)和发动机的实际速度，而它的输出活塞按需要带动燃料齿条，来把速度之间的偏差减至最小。
对于设定八个不同速度的每一个位置来说，发动机都能输出相应的恒定的马力(假设输出扭矩为最大)。当选择第8档油门时，达到了最高速度(例如，1，050转/分)和最大额定总马力(例如，4，000)。在正常工作条件下，每一档预定的有效的发动机功率要与电气推进系统所要求的功率，加上某些电和机械驱动的辅助设备所消耗的功率相一致，此电气推进系统是由发动机驱动的主交流发电机供电的。
主交流发电机的输出功率(千伏安(KVA))与产生的电压及负载电流的有效值的乘积成正比。电压值随发动机的旋转速度而变化，而且也是发动机磁场绕组中的激磁电流值的函数。为了精确地控制和调整发动机负载的量，一般的做法是调整牵引交流发电机的场强，以补偿负载的变化并把实际的功率和要求得到的功率(KVA)之间的误差减至最小。要求得到的功率取决于发动机的特定速度的设定。这种激励控制将会建立起一个平衡的稳态条件，在此条件下，对于每一个油门手柄的位置，都能得到一个基本上不变的最佳电功率输出。
实际上，上面所概括的控制柴油机一电动机车系统还包括适用于下面一些情况的装置超越此系统正常工作范围来进行控制的装置，以及响应于某些暂时的不正常条件而使发动机负载减小的装置，这些不正常条件诸如车轮附着力的损失，润滑油系统或发动机冷却系统中压力降低，或在不论油门位置要求的是什么样的速度下，负载超过了发动机功率容量。这种响应，一般称之为“降低额定值”，它帮助机车从上述的不正常条件中恢复过来，以及/或者防止发动机受到严重损伤。此外，激磁控制系统通常包括限制或减少交流发电机输出电压的装置，此装置是用于防止输出电压和负载电流各自超过预定的最高安全值或极限。
实际上，上面所概述的机车，将经常处于这样的情况，即，机车停止时，油门处于“空载”位置，以及主发电机不提供电力(即牵引负载为零)。这种机车发动机的常规的空转速度通常是高到足以使所有的发动机驱动的辅助设备能正常地运转。更具体地说，机车发动机的常规的空载速度高到足以保证发动机中冷却系统(包括一个发动机驱动的水泵和多个散热器)的压力在需要时足以使冷却剂通过冷却器循环。常规的空载速度一般约450转/分。
为了在机车处于停车而发动机处于空载期间能节省燃油，熟知的做法是只要发动机的冷却剂比较热就可把发动机的速度降低到上述常规的空载设定值以下(例如，降低到一预选的“低空转”速度如385转/分)。但假如冷却剂的温度降到预定的低限以下(例如，近似华氏160°)，发动机就会自动地回到它常规空载速度，因而产生更多的热量。所属技术领域：
内的专业人员会懂得，由于以下两个不同的理由，柴油发动机的工作温度必须在某些最低点以上(1)在任何给定的空载速度下，发动机燃料的消耗，往往会随温度作相反的变化(在16缸，4，000马力的发动机中，每降低10度大约增加70%);(2)在冷却剂温度太低时，燃料中的硫往往会以一种不能接受的高速度使发动机气缸套受到腐蚀。腐蚀的气缸的损耗程度可以由下述方法得到控制，即使发动机在比较高的空载速度下运转，以及/或加入电热器，来把发动机的冷却剂加温。因为燃料的消耗随发动机速度而增加，所以明显地希望把发动机必须在比低空载速度高的空载速度下运行的时间缩短。
上述机车在实际中往往在停驶时发动机也不运转。当机车恢复使用时发动机的润滑油就有可能冷却，而且高度粘滞，这种情况在冷天的条件下更易发生。一旦发动机重新起动，由一个发动机驱动的泵来循环的润滑油就需要一些时间来加热和恢复所希望的低粘度。当发动机速度增加时，油泵的速度以及润滑油系统中的压力也增加了。为了保护此系统不过压，在润滑油系统中装有一油压安全阀。此阀一般地会防止油压升高到可能损伤油泵，油过滤器，或油冷却器垫圈的危险的高水平，油冷却器是设置在发动机润滑油系统中的。但是在油的粘度比较高时，油压安全阀会失灵。过份高的油压可以由限制发动机的速度来避免。
迄今，机车的操作者已得到指示，即在柴油发动机起动之后，但在机车从静止加速以前，要让发动机有一预热的时间。并且，操作者也受到警告，即在冷却条件下起动之后要限制发动机速度不要高于第三档，直至发动机冷却水的温度达到了华氏140°。但是这些指示和警告会有意或无意地遭到忽视。总之，它们需要人的判断力方面的练习。因此，它们是由人的失误所支配的。
本发明的一个一般目的是为自推进牵引车辆或类似的设备提供新装置，当车辆的原动机空载时，为了保持原动机有足够的热以防止过磨损，而又不致于在燃料消耗方面有不适当的增加，这种新装置是有效的。
另一个目的是提供一个当柴油机空载时用来保护它不低于不希望的温度的装置。
在本发明的一种形式的实施中，机车中装有一个常用的可变速度的热原动机，一个为原动机供给冷却剂的冷却系统，由原动机机械地驱动的主发电装置和辅助发电装置，由主发电装置供给电流的多个牵引电机，一个辅助负载(包括多个可变速度、电机驱动的风扇和多个鼓风机，各自用来向冷却系统、发电装置和牵引电机供给冷风)，以及有选择地把风扇和鼓风机驱动电机连接到辅助发电装置的输出处使之获得电能的装置。机车还装有一个控制器，此控制器给原动机提供一个可变速度指令信号，给主发电装置提供一可变激磁信号，而此两个信号通常是由一与之相关的油门来决定，此油门具有一个空载速度设定和多个功率设定位置。原动机装有用于调节它的工作速度的速度控制装置，此装置是响应于速度指令信号的;主发电装置装有用于调节它的功率输出的激磁装置，此装置是响应于激磁控制信号的。当需要分别地冷却原动机、发电装置和牵引电机时，包括控制器在内的装置被提供来选择和控制要接通电的特定的风扇和鼓风机的电机。温度检测装置被提供来用于检测外辐射器的入口和原动机之间的冷却系统的一段中的冷却剂的温度。
空载超控装置是与控制器相关联的，而且与油门和温度检测装置两者相连接，此装置用于每当油门被设定在空载速度时，使原动机速度指令信号作为冷却剂温度的一个预定函数而变化。更具体地说，只要冷却剂是处于热的温度范围，速度指令信号值实际上就低于它的常规空载值，但是当冷却剂温度下降到一预定设定的低水平时，空载超控装置就作出响应发挥作用，把这信号提高到相应于一“高空载”速度的值，“高空载”速度是明显地高于原动机的常规空载速度。这时原发动机就产生了更多的热以加热冷却剂为加速这一过程，因而使原发动机处于“高空载”速度的时间减至最小，设置了辅助负载增加装置。
辅助负载增加装置是与控制器相关联的，并连接到温度检测装置。响应于降至上述低水平的冷却剂温度，辅助负载增加装置会自动地增加辅助发电装置供给风扇和鼓风机电机的电功率。最好通过使牵引电机鼓风机以全速运行，而不管牵引电机的冷却要求来实现这一功能。增加了的辅助负载导致原动机去做更多的功，从而产生更多的热。在冷却剂温度升至预定的重新设置的水平(大约比它的预设置的低值高4%)，随后，辅助负载增加装置允许牵引电机鼓风机再受到如正常冷却所需要的控制，而空载超控装置使原动机速度指令信号回到它的低空载值。空载超控装置和辅助负载增加装置共同对低温的响应作用，使得预设置的低温值可以比上述先有技术的机车中的值低大约10度，因而导致在机车处于停驶，而发动机处于空载状态时显著地节省燃料。
本发明的另一目的是要提供改进了的装置，此装置用于当润滑油是冷时，保护原动机的润滑油系统免遭过高的油压。
还有一目的是要提供保护装置，此装置能自动地保护可变速度原动机使之不致因过度油压而受到损伤。
在一种实施本发明的方式中，一可变速度原动机装有一润滑油系统，它包括一原动机驱动的油泵和一油冷却器。原动机也装有用于调节它的工作速度的速度控制装置，此装置响应于速度指令信号。速度指令信号由一控制器产生，该控制器依次被连接到油门，因而速度指令信号的值在正常情况下是随油门的速度选择而变的。置于油冷却器热油一端的温度传感器提供一个代表润滑油温度的信号。控制器包括有最大速度限制装置，此装置响应于油温信号，用于在检测到的油温低于预置的最低值时(例如大约华氏90°)自动地防止速度指令信号超过一预定的相对低值。最好是使最大速度限制装置还能响应于检测到的预置的最低值以上而又低于一预定的高值(例如，约140华氏度)的油温，为了能自动地防止速度指令信号超过一预定的中间值，此值高于上述低值，但又低于此信号的正常最大值。用这种方法来限制原动机的速度，就可以使润滑油系统在原动机起动之后不论需要多长时间来把油加温，都可避免出现过高的油压。
通过下面的描述，连同参考附图，将会对本发明有较好的了解，对于它的各种目的和优点将会有更充分的体会。
图1是机车推进系统的主要元件的示意图。图中包括一热原动机(例如柴油发动机)，一牵引用交流发电机，多个牵引电机，辅助负载装置和一控制器;
图2是机车发动机和附带的支撑系统的简化示意图，支撑系统供有燃烧空气，润滑油和冷却水;
图3是控制器的扩展方块图(如图1中所示的单个方块)。控制器产生的输出信号分别去控制发动机的旋转速度，交流发电机的磁场激励，以及某些辅助电负载的能量供给;
图4是等效电路图，此图是用于说明由图3所示的控制器产生的发动机速度指令信号的有关方法;
图5是流程图，图中阐明了响应于图4中所示的空载超控功能的冷却剂温度的较佳实施方案的工作过程;
图6示出按图5方案变化的发动机空载速度是如何随发动机冷却剂温度而变化的;
图7是几个鼓风机的扩展示意图，这些鼓风机是图1中以单个方块代表的辅助负载装置的一部分;
图8和9是阐明冷却剂温度较佳实施方案的工作过程的流程图，此温度是响应于由图3控制器所执行的鼓风机电机速度超控功能的。
图10是等效电路图，此图用于说明图3中所示控制器产生发动机速度指令信号的有关方法;
图11是阐明图10所示的最大速度限制功能的较佳实施方案的工作过程。
图1中所示的推进系统包括一个被机械地联结到一个发电机12的转子的可变速度原动机11，发电机12也被称为主牵引交流发电机，它包含有一三相交流同步发电机。由主交流发电机12产生的三相电压加到至少一个三相全波不稳压功率整流电桥13的交流输入端。桥13整流后的输出电功率经过一直流总线14，输送到多个直流牵引电机的并联连接的电枢绕组，在图1中仅标出了其中的两个(15、16)。实际上，机车的每个轴都安装有一个牵引电机，通常每个转向架(truck)有两或三个轴，每个机车有两个转向架。在机车行驶或处于推进的工作模式期间，电机的磁场绕组(未示出)与它们各自的电枢串联连接。另一方面，也能用交流牵引电机，在此情况下，在各个电机和直流总线14之间可以接入可适当控制电功率变换器。
为了得到激励主交流发电机12的转子上的磁场绕组(未示出)被连接到合适的稳流电源17。最好电源17包括一个三相桥式可控制整流器，此桥式整流的输入端从原动机驱动的辅助交流发电机18得到交流电压。辅助交流发电机18实际上可以是由绕在和主交流发电机12同一的骨架上的三相绕组的一个辅助装置组成。此电源包括改变直流电流大小的常用装置，当输入线19上的控制信号与功率整流器13的输出电压平均值所代表的反馈信号V之间的数值差需要减至最小时，此装置可用来改变供给交流发电机磁场的直流电流的大小。反馈信号的电压大小是磁场电流大小的已知函数，而且也随原动机11的速度而改变。
原动机11是一个热发动机或内燃发动机或等效的机器。在自推进柴油发电机机车中，动力一般是由一大马力、涡轮增压、四冲程、十六个气缸的柴油发动机提供的。这一发动机有多个图1中有标记的方块所代表的辅助系统。燃烧空气系统21一般包括一个用来压缩发动机的燃烧空气进气导管中的空气的发动机废气驱动涡轮增压器。润滑油系统22一般包括一发动机曲轴驱动泵和连带的管道，用于把适量的润滑油输送到发动机的各个活动部分。冷却水系统23通常包括一循环水泵，用于使相当冷的水从多个空气冷却热交换器或散热器流向润滑油冷却器来进行循环，在燃烧过程中为了吸收排出的热循环冷却水流向发动机的气缸缸套，而且还流向“中间冷却器”，燃烧空气在被涡轮增压器压缩(因而加热)之后通过“中间冷却器”。这三个系统(21-23)在即将要介绍的图2中要更详细的说明。
柴油发动机燃料系统24一般包括一个燃料箱，多个燃料泵和喷嘴，喷嘴是分别用于把燃油注入到在发动机两对边成两排或两组的动力气缸中;与一对凸轮轴上的燃料凸轮一起工作的挺杆，曲轴每旋转一圈过程中的一些适当的时间去驱动对应的注入器;以及一对燃料泵齿条，用于每当连带的注入器被驱动时去控制流入一个气缸的燃油量。每个燃料泵齿条的位置，因此也是正被输送到发动机的燃料的量，是受到与两个齿条相连的发动机调速器系统25的输出活塞所控制的。调速器调节发动机的速度是利用在预定的范围内在一个方向自动地移动齿条，以及一个使发动机曲轴的实际速度和要求的速度之间的任何差减至最小的量来实现的。所要求的速度是由控制器26接收到的一个可变速度控制信号设置的，此信号在此被称为速度指令信号或速度要求信号。
在正常行驶或推进工作模式中，由控制器26提供的发动机速度要求信号值是由手工操作油门的手柄27的位置来确定的，而控制器与油门手柄27相联结。机车的油门一般有八个功率位置或档(N)，再加上空载和熄火二个位置。N1对应于要求的最小发动机速度(功率)，而N8对应于最大速度和全功率。在两辆或更多辆的机车组合的情况下，通常只注意领头的一辆，每辆在后面的机车通过列车间的导线28(trainline)，接收到在领头那辆车上控制器发出的一个编码信号，此信号指示出在领头机车中操作者所选择的油门的位置。
如在上文中所述的，对于发动机的每一功率水平，都有相应的所要求的负载。适当地安排控制器16，把油门挡的信息变换为在交流发电机磁场调节器17的输入线19上的适当数值的控制信号，从而只要交流发电机的输出电压和负载电流两者均在预定范围内，牵引功率就可被调节到与发动机的有效功率相匹配。为此目的，为了减少额定功率(即去除发动机负载)以及/或如果发生某些不正常情况也能限制发动机的速度，把有关包括发动机及其支撑系统在内的推进系统的各种工作条件和参量的信息输送给控制器26是必要的。
更具体地说，控制器26一般是接收电压反馈信号V(代表整流后交流发电机的输出电压的平均值)、电流反馈信号I1、I2等等(分别代表各个牵引电机的电枢绕组中电流的数值)，以及一负载控制信号，如果发动机不能输出所要求的功率而仍然维持要求速度的状态(Called-forspeed)，调速器系统25就会发出此负载控制信号。(如果发出了此负载控制信号，它就会有效地去降低在线19上控制信号的数值，以致减弱交流发电机的磁场，直到达到一个新的平衡点为止)。此外，如在图1中所说明的那样，输送到控制器的信号有指示发动机曲轴旋转速度的发动机速度信号RPM，从气压压力传感器29来的四周的空气压力信号BP，从与发动机的一个空气进气导管相关联的压力传感器来的燃烧空气压力信号MP，从放在润滑油冷却器热油端的温度传感器来的油温信号LOT，以及从置于冷却水系统23的一段热水区中的温度传感器来的水温信号EWT。响应于水温信号EWT，控制器通过一多线串行数据传送装置或总线30，向散热器风扇电机送出编码了的速度控制信号，散热器风扇电机是辅助负载装置31的一部分，为了供电通过一根三芯导线32，连接到发动机驱动的辅助交流发电机18，从而跨过散热器热交换管的空气流作为水温的函数而受到控制，结果在发动机整个的负载范围内以及在很宽的环境温度波动中，发动机的工作温度还能相当的恒定。图2更详细地示出了冷却水和燃烧空气系统。
在图2中，方块34代表柴油发动机。在发动机的一端，即在交流发电机端的对面，在发动机的机架上装有燃烧空气系统中的涡轮增压器。涡轮增压器由一气体涡轮35组成，涡轮35的输出轴驱动一离心空气压缩器36。清洁空气被收集在充气室中，通过一排空气过滤器37，送到压缩器36的中央入口处，然后(在提高压力和温度之后)通过发动机对边上的另一些外围出口释放出去。从两个出口的每一个中释放的压缩空气通过一个相联的空气-水的热交换器(通常被称为中间冷却器，又称为后冷却器)，然后进入燃烧空气进气导管。图2仅示出在发动机一边的空气冷却器38和进气导管39，并没有示出通常配置在离发动机另一边的完全相同的冷却器和导管。导管压力传感器40连到进气导管39。从导管39来的压缩空气被送到在发动机同一边上的一组动力气缸。而在图2中仅仅示出41，42，43三个气缸。实际上，每个进气导管在一个16个气缸发动机中是向8个气缸，在一个12气缸发动机中是向6个气缸，或在一个8气缸发动机中是向4个气缸输送燃烧空气的。
在燃烧过程中产生的气体从每一气缸排出进入废气导管45。废气在它们通过废气排气管46排出进入大气之前驱动涡轮35。涡轮的速度随发动机输出功率的增加而增加。在发动机运转在全功率或接近全功率的情况下，压缩器36压缩在进气导管39中的燃烧空气至高于两倍大气压是可行的。然后中间冷却器38有效地降低压缩空气的温度(在压缩过程中空气被显著地加热了)，因而改善了热效率，降低了燃料消耗，以及减少了发动机的热负载。
在图2中所示的润滑油系统中，在靠边发动机34底部的曲轴箱出来的热发动机润滑油被发动机驱动的泵48抽入连到油-水的热交换器50的入口处的管道49，而从50出来的冷却油流过油过滤器51和另一个管道流至上供油箱(oil·supply header)(未示出)。为了润滑和冷却的目的，把从发动机主机身内的上供油箱出来的油分配到各种轴承、阀门，活塞，齿轮和发动机的其他活动部分。常用的压力安全阀52把润滑油管49连接到油盘，而温度检测器件53放在靠近油冷却器50入口处的管道49中流着的油内。最好润滑油温度检测器53由常用的热敏电阻组成。
如图2中所指示的，发动机冷却水系统包括一储水箱55，相对冷的水从储水箱出来，经过油冷却器55内的热交换管，流至一发动机驱动的水泵56的吸水边。泵提高了水压，然后水流入在发动机相对两边的进水总管。在第一进水总管57中的水，并联通过在近处的那组发动机气缸的各个气缸套，流至一公共的排水总管58，此排水总管58是置于两组气缸中央的上部。供水总管57和排水总管58也由一水支路互相连接，水支路包括管道59和第一燃烧空气冷却器38的盒。一个类似的支路能使冷却水从第二供水总管流过在发动机另一边的第二中间冷却器(未示出)。用液压的方法使这系统达到平衡，因此到两个中间冷却器的流量与到气缸套的流量之比是处于所要求的比率。
从排水总管58流出发动机的热水，经过管道60，流到至少一个恒温调节双稳态的液体阀60。温度检测器件62(最好是另一个热敏电阻)放置于接近阀61进口处的管道60中流着的水中。阀门61有两个出口，分别与两个水道63和64连通。每当进入此阀的水温低于一预定阀值，或每当水压低于一预定水平时(即，每当发动机速度是如此之低以致水泵56不能把水压提高到这一水平)，就会使所有的水经过散热器的旁路水道63至储水箱55而改道。否则水会流入水道64，由此馈入一组两个或多个的水-空气热交换器或散热器65和66，水在这些散热器中得到冷却之后排入水槽55。实际上，还有一组附加的散热器(未示出)，连接到第二个恒温调节双稳态液体阀，与图中的组并联配置。第二个液体阀的阈温可与第一个阀61的阈温稍有差别。这些散热器是置于比储水槽55高处，在每一冷却循环之后，水将很快地和完全地从这些散热器中排出。此处应当注意，假如以及当散热器65，66由于水压不足而被旁路了(这也是由于发动机在低速下运转，例如，400转/分以下)，在经过中间冷却器38的时候，水将会受到冷却，因为当涡轮增压器的速度低时，燃烧空气仅受到适度的压缩(当发动机轻载时情况就是这样)，于是燃烧空气比水要冷。这种冷却效应，加上借助于辐射和对流直接从发动机及它附带的冷却水和润滑油系统排热，使发动机在低速时不会过热。
由一对风扇吹过来的冷风通过辐射器，风扇的叶片分别由两个可变速度三相感应电机驱动的。交流电压从一对有三种速度的电机驱动系统68和69的各自的输出加到这些风扇电机上。驱动系统68和69两者的输入是连接到线32上，线32是由发动机驱动的辅助交流发电机的输出依次地供电，因而所加电压的基本频率(因而是风扇的全速)往往是随发动机速度而变，驱动器68和69的每一个都是经过适当地构造和安排的，以便根据指令来降低这频率，因此连带的风扇就能在低于全速下运转。对于各个驱动器的各自速度指令是由控制器26(图1)经过总线30，以合适的编码信号的形式提供的，编码信号指出要求的是全速、减速还是零速。最好每个风扇电机驱动器包括有改进的“周期跳跃”速度控制系统，该系统是1984年7月24日向T.D.斯迪特(T.D.Stitt)批准，并转让给通用电气公司的美国专利号4461985中所披露和申请的，而且它的控制器是编了程的，以提供半速和四分之一速两者来代替全速。
虽然在图2中说明的以及在上面描述的发动机冷却系统是加压的，干-辐射器型的，它用水作为工作冷却剂，但技术熟练的人们会懂得其他类型或其他液体都是可供选用的。在任何情况下，由冷却系统吸收的总热量的大部分(差不多80%)直接地从发动机转移到冷却剂，而剩下的首先转移到润滑油，然后通过油冷却器50转移到冷却剂。两个散热器风扇电机的速度，按照冷却剂温度(用传感器62检测)的函数而适当的改变，目的是使这温度在大多数的情况下，维持在一近似华氏180°至200°的正常范围内。
在本发明的目前的较佳实施方案中，控制器26包括一微计算机。所属技术领域：
内的专业人员会懂得，实际上微计算机是一个市场上可买到的可用于编程的元件以及连带的电路和部件的组合系统，它可以实现各种要求的功能。在图3所示的典型的微计算机中，中央处理装置(CPU)执行存储在一个可擦的和可电改编程的只读存储器(EPROM)中的工作程序，EPROM还存储了在程序中利用的表格和数据。包含在CPU中的是常用的计数器，寄存器，累加器，触发器(标记)等等，和一个提供高频时钟信号的精确的振荡器。微计算机还包括一随机存取存储器(RAM)，放入RAM的数据可以被暂时存储起来，也可以从RAM读出由存储在EPROM中的程序所决定的各种地址位置的数据。这些元件是由合适的地址、数据和控制母线互相联结起来的。在本发明的一个实施方案中，采用的是Intel 8086微计算机。
图3中所示的其他方块，代表了把微计算机和图1中的外部电路互相连接起来的常用外围和接口部件。更具体地说，标有“I/O”的方块是一个输入/输出电路，用于把代表所选择的油门位置的数据以及代表各种电压、电流、速度、压力、和与机车推进系统相连带的温度传感器的读数的数字信号输送给微计算机。温度传感器读数的数字信号是从模-数转换器71得到的，此模-数转换器经由一常用的多路转换器接到多个信号调节器，而传感器的输出是分别地加到多个信号调节器上的。信号调节器可用来达到通常的缓冲模拟传感器的输出信号以及给它加上偏压的双重目的。如图3中所表明的，输入/输出电路(通过多芯总线30)辅助负载控制器，发动机调速器，以及数-模转换器73与微计算机互相连接起来，转换器73的输出经联线19连接到交流发电机磁场调节器。
给控制器26编制适当的程序，以把某些温度响应的制约或限制施加于发动机速度指令信号，而控制器把此指令信号提供给调速器系统25。在正常推进条件下，此信号值随机车操作者选择的速度而变，如控制器通过列车间的导线28接收到的油门位置信号所指示的那样。但是当油门被设置在空载位置时，控制器26实际上是要求一个随发动机冷却水温(EWT)而变的发动机速度。此外，假如水温或发动机润滑油温(LOT)升到高于-预定的高数值(假如，240华氏度)时，则不管油门在什么位置，控制器要求空载速度。借助于图4可更好地了解这些作用，图4表明在输入线76上的油门位置信号被送入“空载超控”功能方块77，方块77的输出是“油门请求”(throttle request)数据。正常情况下，“油门请求”是与油门位置相同的。但是一旦油门位置相当于“空载”时，在线76上的信号就受到空载超控作用的控制，而油门请求则由指示信号EWT的发动机冷却剂温度值来决定。
如图4中所指出的那样，从空载超控方块77来的“油门请求”，经过一个标有“最小值门”的具有选取最小值功能的方块(auctioneering functional block 81，然后送到发动机速度要求线80上，在此处，油门请求与两个附加的输入信号相比较，使得速度指示信号的实际值与最低值输入信号相等。到门81的两个附加输入信号之一是由标有“高温响应”的功能方块82提供的。此输入信号有一通常的高值，但如果指示LOT和EWT信号的两个温度之一任一个达到上述预定的高值，“油门请求”值就减小到相应于空载速度的数值。到门81的另一附加输入是由“最大速度”功能方块86提供的，方块86依次地响应于润滑油油温。在正常工作条件下，由方块86提供的输入信号处于高值，但如果LOT表示出润滑油是比较冷时，“油门请求”值将减小到相应于限制发动机速度的数值。
在本发明目前的优选实施方案中，空载超控方块77所完成的功能是由微计算机来实现的，此微计算机执行如图5中所表明的程序。这一程序每分钟重复60次。从读出列车间联线28上表示油门手柄27位置信号的步骤87，这步骤一完成，程序就进行到决定是否油门处在它的空载位置的查询点88。如果不是，程序就退出。否则，程序就进到步骤89，这步骤把以前读出的温度信号EWT的数值(它是发动机冷却水系统热水段的冷却剂温度的一个度量)输入一个适当的寄存器，作为“OLDEWT”存储起来，然后程序就进入到读出和存储最新的EWT数值的步骤90。这步骤一完成，就在点91作一查询，以确定是否读出的新EWT高于OLDEWT。响应于否定的回答，即指出冷却剂温度没有增加，下一个步骤92就要把空载超控作用的“油门请求”输出设置在一个相应于机车发动机常规的空载速度的数值上(例如，大约440转/分与第1档的速度相同)，另一方面，假如冷却剂温度是在增加，则进入空载超控程序中的下一步骤93，这一步骤会把“油门请求”设置在相应于一预定的“高空载”速度的数值上，此数值明显的高于常规的空载速度。高空载速度最好近似于535转/分，这是当油门手柄处在第2档时正常要求的速度。
假如冷却剂温度不增加，图5的程序就从步骤92进到查询点94，在这里检验了是否EWT等于或小于第一个预定值，即例如相应于大约184°F的冷却剂温度。假如不是，程序就从此处退出，而空载超控就继续请求常规的空载速度。但是如果EWT是等于或低于此值，就立即进入步骤95，这一步骤把“油门请求”设置在相应于一个预定的“十分低空载”速度的数值上(例如，大约270转/分)，而且接着进入另一查询点96，在这里确定是否EWT等于或小于比上述第一预定值低的第二预定值。第二预定值，例如，相应于约158°F的冷却剂温度。只要EWT是不在增加，而且是处在上述第一和第二预定值之间的范围内，空载超控作用就将请求能节省燃料的十分低空载速度。另一方面，假如冷却剂温度是不大于华氏150°，空载超控程序的查询步骤96就会立即断之以步骤97，此步骤把“油门请求”设置在相应于一预定的“低空载”速度的数值上，(例如，大约340转/分)，此数值实际上是低于“常规空载”速度但高于“十分低空载”速度。然后又继之以第三查询点98，在此处要确定是否EWT等于或小于比上述第二预定值低的第三预定值。最好是第三预定值相应于大约华氏149°的冷却剂温度的预置低值。
只要EWT是不增加，而又是在上述第二和第三预定值之间的范围内，空载超控作用要求低空载速度。但一旦冷却剂温度等于上面提到的预置低水平或降低到它之下，空载超控程序就从查询点98进到最后的步骤99，此步骤把“油门请求”设置在一个相应于上述高空载(N2)速度的数值。事实上，最小值门81(图4)从空载超控功能77接收到的输入值现在等于N2的“油门请求”。空载速度的这一增加的结果，使发动机产生更多的热，而且使冷却剂变热了，因而防止了发动机在空载时有不希望的低温。
每当冷却剂温度增加时，图5中所示的空载超控就从查询点91和93进到查询点101，在这里检验了是否EWT等于或大于第四预定值。此值稍高于上述第三预定值而且相应于冷却剂温度的一预定重新设置水平(例如，大约华氏155°)。如果检验结果不是，则程序就从此处退出。而空载超控就继续请求“高空载”速度。但是一旦EWT等于或超过此值，步骤101就立即进到步骤102，此步骤中“油门请求”返回到它的低空载值，因而使上述的空载超控作用的低温保护特性得到清除或重新设置。接着步骤102的是另一个查询点103，在这里要确定EWT是否等于或大于比上述第二预定值稍高的第五预定值。此值相应于例如大约华氏162°的冷却剂温度。只要EWT在增加，而且在上述第四和第五预定值之间的范围内，空载超控作用就要求“低空载”速度。另一方面，假如冷却剂温度是等于或大于华氏162°，空载超控程序的查询步骤103就会立即继之以步骤104，此步骤把“油门请求”设置在它的“十分低空载”值，然后继之以最后的查询点105，在这里要确定是否EWT等于或超过比上述第一预定值稍高的第六预定值。最后是第六预定值相应于大约190°F的冷却剂温度。
只要EWT在增加，而且是在上述的第五和第六预定值之间的范围之内，超控作用就要求可节省燃料的“十分低空载”速度。但一旦冷却剂温度等于或高于190°F，空载超控程序就从查询点105进到最后的步骤106，此步骤把“油门请求”设置在一个相应于常规空载速度的数值。按照上述的方式，每当要为空载速度而设置油门手柄位置时，空载超控功能77能有效地使线80(图4)上的发动机速度指令信号值随冷却剂温度而变。所得到的冷却剂温度(EWT)和发动机实际空载速度(RPM)之间的关系图解地示于图6中。
在图6中，可明显地看到，每当温度是处在162°和184°之间的热范围内时，“十分低空载”速度就可得到，此速度对于节省燃料是最有利的，如果冷却剂的温度降到158°，空载超控作用就会把发动机的速度增至“低空载”，在此速度下，发动机会产生额外的热。如果这些额外的热足以使冷却剂温度升至162°，则发动机速度就会返回到“十分低空载”。在实际中，当冷却剂温度交替地降至158°和升至162°时空载超控作用可使发动机速度在“低空载”和“十分低空载”之间循环。(在附图中没有表示出来，在实际中，假如和当需要保证辅助交流发电机的输出功率足以使机车蓄电池维持正常充电，就要给控制器适当地编入程序来超控“空载超控功能”以及使空载速度较大。)假如在低空载速度时，发动机产生的额外热量不足以防止温度从158°下降到149°的预设置的低水平，空载超控功能现在将作出响应使发动机速度从“低空载”增至“高空载”速度(N2)。从图6中可看出，这是一个相当大的速度变化。根据本发明，上述的速度增加是伴随有发动机的辅助负载的明显增加，因而发动机必须产生更大的扭矩。速度和扭矩的增加将使发动机实际上产生更多的热量，而且冷却剂温度很快就会上升到155°的重新设定的水平，于是，发动机速度返回到“低空载”，而辅助负载返回到正常。实际上，一旦温度下降至149°，以及假设油门位置，环境气温或其他外部条件无明显的变化，发动机的速度的冷却剂的温度都将围绕图6中参考数字107所示的环重复地上升和下降，而在“高空载”的时间就相对地少。
现在将参考图7-9来描述本发明的辅助负载增加作用。图7表示把冷却空气分别供给牵引用交流发电机和牵引机的鼓风机设备。交流发电机鼓风机由方块111来表示，它的转子的叶片是由三相感应电机112驱动的马达112通过一合适的接触器113连接到线32，接触器113根据控制器26(图1和图3)来的指令有选择地闭合或断开，指令信号是通过总线30耦合到接触器的。当接触器闭合时，鼓风机电机112内发动机驱动的辅助交流发电机的输出来驱动的，而辅助交流发电机与线32相连，因而加到电机的交流电压的基频(因而也是鼓风机111的全速)往往随发动机的速度而变。
如图7中所示的，一对鼓风机114和115是为冷却牵引电机而设置的，它们分别放在机车的第一和第二转动车架(truck)上。这两个鼓风机的转子的叶片分别是由两个可变速度三相感应电动机驱动的。交流电压从三速电机驱动器系统116的输出加到这两个感应电动机上，系统116再被连接到线32上。而驱动器116基本上与前面描述的散热器风扇电机驱动器68和69(图2)一样。它可以根据指令降低加于这两个牵引电机的鼓风机电机的电压大小的基本频率，因而两个鼓风机的旋转速度可以从全速度到全速的一个预定分数值。驱动器116通过总线30接收到一个以适当的编码信号形式出现的速度指令信号，以表示是要求全速，减速，或零速。要求的鼓风机速度是由控制器26来确定的。在本发明的目前优选实施方案中，给控制器26编制了一个如图8所示的执行牵引电机的鼓风机速度控制的程序。
在图8的程序中，第一步118是要找出牵引电机15，16，等等(图1)中最热的一个马达的温度。这可以由下述两种方法来实现，即或者直接检测温度或者根据较容易测量的参量的检测值(例如电机速度和电枢电流)和存储在微控制器的存储器中的某些数据来计算出温度。后一个方法有实用的优点，因而是可取的。计算出电机温度之后，程序就从步骤118进入到步骤119，此步骤中，把一个通常要求的鼓风机速度值输入到一个“鼓风机速度”寄存器中。此值是由牵引电机温度决定的。为了满足牵引电机冷却的需要，它随着温度而增加。完成步骤119之后，图8的程序进到查询点120，在这里测出是否“鼓风机超控”值超过存储在鼓风机寄存器中的通常的要求值。“鼓风机超控”值是由即将描述的另一程序来决定的(看图9)。假如对点120的查询的回答是否定的，下一步骤121就要把在鼓风机速度寄存器中的值作为速度指令信号，经过串行数据连接器(Serial data link)或总线30，送到三速鼓风机电机驱动器系统116。否则，程序就从点120进到步骤122。在此步骤中，用高的“鼓风机超控”值来代替在鼓风机速度寄存器中的通常要求值，而后面的值则由步骤121把它当作实际的速度指令，送到牵引电机鼓风机驱动器116。
图9表明的是由控制器26执行以实现本发明的鼓风机电机速度超控作用的优选程序。这程序一分钟重复60次。它的头三个步骤是与上述的空载超控程序中(图5)所执行的步骤89，90，和91一样的。假如对查询点91的回答是否定的，这表示发动机冷却剂温度(EWT)不是在增加，下一步骤92′是要把“鼓风机超控”设定在一个相应于鼓风机电机驱动器工作在四分之一速度的值(四分之一速度是牵引电机鼓风机的不执行(default)(速度)。从步骤92′起，图9程序就进到查询点98，在这里要确定是否EWT等于或小于相应于上述预置的冷却剂温度低值(例如，149°F)。假如不是，程序就从此退出。一旦冷却剂温度降至它的预置低水平值，图9程序就从查询点98进到最后步骤99′，在此步骤中，自动地把鼓风机超控设定在一个相应于鼓风机全速的值。结果，在图8中所示的鼓风机电机速度控制程序的步骤122中，后面的值就被输入到鼓风机速度寄存器内(除非在早先的步骤119中，输入寄存器的通常要求值已经对应于全速)，而且不管牵引电机的温度如何，将要求牵引电机鼓风机全速运转。由于增加了牵引电机鼓风机的速度，则由辅助交流发电机送到这些电机的电功率量也明显增加了。正如前面所说明的那样，在发动机中增加的辅助负载有助于发动机产生更多的热量。对于附加的负载，控制器也能对查询点98的肯定回答作出反应，即给散热器风扇电机的一对三速驱动器68和69送出一个超控的全速指令，而散热器风扇电机通常当冷却剂温度低于184°F时是不通电的。
由图9中所示的鼓风机速度超控程序中，对查询91的肯定回答表示发动机冷却剂的温度是在增加。在此情况下，程序将从点91进入到步骤93，在此步骤中，鼓风机超控被设定在它的全速值上。下一个步骤101是要检验是否EWT等于或大于对应于上述冷却剂温度的重新设定值(例如155°F)。假如不是，图9的程序就从此处退出，而鼓风机超控值继续操纵牵引电机鼓风机驱动器，使之工作在全速状态。但是一旦EWT等于或超过此数值，步骤101就立即进到步骤102′，在此步骤中，鼓风机超控返回到它的四分之一速度值，此值太低，不足以代替图8程序的鼓风机速度寄存器中的通常要求值。同时，控制器将给散热器风扇电机驱动器68和69以常规零速指令，来代替暂时的全速指令(如果已用了的话)。这就清除了或重新设定了上述辅助负载增加功能系统。
总之，图9中表明的鼓风机电机速度超控程序起着双稳态装置同样的作用，此装置具有两种状态。在第一状态中，超控是处于低值(等于四分之一速度)，因而对增加辅助交流发电机输送到辅助负载的电功率量不起什么作用;在第二状态中，超控是处于高值(等于全速)，而这一增加是有效的。双稳态装置受到发动机冷却剂温度的控制，即随此温度降至预设定的低值，而自动地从第一状态变为第二状态;但随着温度升至预定的重新设定值，自动地从第二状态返回到第一状态。
根据本发明的另一个目的，还要给控制器编上程序，以便在润滑油热起来之前，随油温的变化来自动地限制最大发动机速度。更具体地说，假如温度信号值LOT是低于一个第一预定值，表明润滑油相对地冷(例如温度比90°F低)。控制器对高于相对地低的发动机速度不起控制作用(例如，高油门手柄处于第1档处所要求的);而如果润滑油温度处于一预定的热范围，象由LOT所表示的那样，即LOT高于第一值，但低于第二预定较高值(例如对应于140°F)，控制器就可以防止发动机工作在高于一预定的中间速度(例如，速度N4)。否则，当润滑油的温度高于上述热温度范围内的值时，允许发动机有通常的最大速度(N8)。
借助于图10可以对控制器26的限制速度作用有更好的了解，图中表明一个代表输入线276上的油门位置指示信号被送入一个“空载超控”功能方块277。方块277的输出就是“油门请求”数据。通常“油门请求”与“油门位置”是一样的。但每当“油门位置”相当于“空载”时，在线276上的信号就受到“空载超控”作用的改变，而“油门请求”则由发动机冷却水温度指示信号EWT值来决定，EWT经过一个有关的标有“低/高温响应”的功能方块278，然后送到方块277。
如图10中所指出的那样，从“空载超控”方块277来的“油门请求”，经过一个能选取最小值的、标有“最小值门”的功能方块281，再送到发动机速度要求线280，在方块281中，比较了“油门请求”和两个附加的输入信号，使得速度指令信号的实际值和输入的最低值相同。到门281的附加输入之一是由方块278提供的。此输入信号有一通常的高值，但假如表示LOT和EWT的两个温度之一达到了上述预定的高值，“油门请求”值就会减小到相应于空载速度的位置的值。到门281的另一附加输入信号是由一“最大速度”功能方块286提供的，方块286响应于润滑油温LOT。
在本发明目前的优选实施方案中，由最大速度方块286所完成的作用是通过给执行图11中所示程序的微计算机编程来实现的。这程序每分钟重复60次。它以读出和存储信号LOT值的步骤287开始，信号LOT值是衡量流出发动机的润滑油温度的量。步骤287一完成，程序就进到查询点288，在这里要确定是否存储值相应于一个预定的最小温度值以下(例如90°F)。此温度是相对地冷的。响应于一个肯定的回答，在图11程序中的下一个和最后一个步骤289要把最大发动机速度设定在第一预定低值(例如，约440转/分，即第一档的速度)。事实上，“最小值门”281(图10)现将从“最大速度”方块286接收到等于“油门请求”N1的输入值，而门281将不会让任何更高的“油门请求”通到发动机速度要求线280。
如果油温不在预定的最小值，图11中的程序就从点288进到另一个查询点290，在这里要确定是否存储的LOT值超过相应于另一个预定温度值(例如，139°F)。另一个预定温度值比最小值高。响应于一个否定的回答，图11程序中的下一个和最后一个步骤291要把最大发动机速度设定在第二预定值，此值比步骤289中设定的值高，但比通常最大发动机速度低。最好取第二预定值近似为770转/分，即第4档的速度。事实上，门281现在从方块286接收到的输入信号值等于“油门请求”N4，而在线280上的速度指令信号不会更高。另一方面，如果查询点290确定了润滑油温度高于预定的较高温度值，程序就进到另一步骤292，在此步骤中，最大发动机速度被设定在最高可允许值(即第8档速度)，因而在请求下可允许速度指令信号超过N4值。
按照上述的方式，无论在什么时候，只要在润滑油相对地冷，发动机速度就能自动地被限制在一个安全的最大值内。控制器使发动机速度要求信号不致于超过(1)，一相对低的值，假如润滑油油温是在预设定最低值以下的话;以及该信号不致于超过(2)，一预定中间值，假如润滑油油温既不低于此最小值也不高于较高值(参考最大速度程序中步骤90)的话。结果，除非润滑油足够热，则不论油门手柄在什么位置，发动机都不会被命令在高速下运转。在润滑油变热以前，它的粘度相当高，以致妨碍了它的润滑作用，而且也影响了润滑油压安全阀52(图2)的正常工作。当润滑油还冷时，允许发动机曲轴在快的速度下转动，不但可能会损坏发动机，而且由于润滑油系统中异常高的油压，也可能会损坏发动机驱动的润滑油泵、油过滤器、以及油冷却器的垫圈。采用了本发明的方法之后，这种危险就会明显地减少，因为在润滑油温处在90-140°F的范围内时，利用本发明可以自动地把发动机的最大速度限制在N5，或低于N5(最好为N4)的速度，而当润滑油温低于90°F时，把发动机的最大速度限制在N3，或低于N3(最好为N1)的速度。
尽管本发明的优选实施方案已作为例证加以介绍和描述了，但是对于所属技术领域：
内的专业人员来说，无疑地会作各种变型。因而，最终的权利要求
意图覆盖所有在本发明真正精神和范围内的这些变型。
图5说明87-读出油门位置88-油门位置是否空载？89-寄存以前读出的EWT作为“OLDEWT”90-读出EWT91-BWT是否大于OLDEWT？92-把空载超控放到“常规空载”93-把空载超控放到“高空载”94-水温信号(EWT)是否≤184？95-把空载超控设置在“十分低空载”96-EWT是否≤158？97-把空载超控放到“低空载”98-EWT是否≤149？99-把空载超控放到“高空载”101-EWT是否≥155？102-把空载超控放到“低空载”103-EWT是否≥162？104-把空载超控放到“十分低空载”105-EWT是否≥190？106-把空载超控放到“常规空载”
图7112-三相感应电机图8118-找出最热的牵引电机的温度119-每个电机速度设置“鼓风机速度”120-鼓风机超控是否大于鼓风机速度？图9122-鼓风机速度＝鼓风机超控121-便鼓风机速度处于通常要求值89-寄存以前读出的EWT作为“OLDEWT”90-读出EWT91-EWT是否大于OLDEWT92-把鼓风机超控放到“ 1/4 速度”93-把“鼓风机超控放到“全速”98-EWT是否≤149？99-把鼓风机超控放到“全速”101-EWT是否≥155？102-把鼓风机超控放到“ 1/4 速度”
权利要求
1.在含有下列各部分的联合体中一个可变速度热原动机；一个给该原动机供应冷却剂的冷却系统；由该原动机机械地驱动的主和辅助发电装置；一个由该主发电装置供电的主负载；一个辅助负载，它包括多个速度可变、电机驱动的风扇和鼓风机，用来把冷却空气分别地供给该冷却系统、该发电装置和该主负载，那些风扇和鼓风机的驱动电机，有选择地被连接到辅助发电装置的输出以获得电能；一个控制器；包括控制器在内用来调整该主发电装置输出功率装置；包括控制器在内用来选择和控制特定的风扇和鼓风机电机的装置，它用作分别按冷却原动机、发电装置和主负载的需要来向这些电机供电；其改进的特征在于包括a.检测冷却剂温度的装置；b.辅助负载增加装置，它和该控制器相关联并连接到所述的温度检测装置，当冷却剂温度下降到一预置的低值时，所述的辅助负载增加装置自动地增加辅助发电装置向风扇和鼓风机电机提供的电功率量。
2.根据权利要求
1那样对联合体的改进，其特征在于该主负载包括多个牵引电机和用来选择和控制风扇和鼓风机电机的装置，该装置包括根据鼓风机电机速度指令来改变牵引电机鼓风机的转速的装置，鼓风机电机速度指示正常所希的值由最热的牵引电机的温度来决定，在该装置中所述的辅助负载增加装置会有效地对正常所希速度指令进行超控，以及不论牵引电机是什么温度，如果该冷却剂温度等于或低于所述的预置低值，且该正常所希速度指令低于全速值，则所述的辅助负载增加装置会使得所述的速度指令有一全速值。
3.根据权利要求
2的改进，其特征在于不论发电装置需要什么样的冷却，如果冷却剂温度等于或低于所述的预置低值，则所述的辅助负载装置还会发生作用，使得供给发电装置以冷却空气的鼓风机的驱动电机由辅助发电装置来供电。
4.根据权利要求
2的改进，其特征在于每当冷却剂温度等于或超过比所述的预置低值高的一个预定的重设值，所述的辅助负载增加装置就会对正常所希鼓风机电机速度指令进行超控失去作用。
5.根据权利要求
1的改进，其特征在于所述的辅助负载增加装置有着第一状态和第二状态的双稳定，在第一状态下，对增加向辅助负载提供的电功率量是不发生作用的;在第二状态下，这样的增加是有作用的，所述的辅助负载增加装置对跌落到所述的预置的冷却剂温度低值作出响应，自动地从第一状态变化到第二状态。
6.根据权利要求
5的改进，其特征在于所述的辅助负载增加装置对增加到高于所述的预置低值的预定重设值的冷却剂温度作出响应，自动地从第二状态变化到第一状态。
7.根据权利要求
1那样对一联合体的改进，其特征在于所述的联合体包括响应于由该控制器提供的一个可变指令信号来调整该原动机工作速度的装置，该控制器是这样安排的，以致速度指令信号值通常由相关的油门装置来决定，所述的油门装置有着一空载速度设定和多个功率设定，其改进之处还包括与该控制器有关的空载超控装置，它连接到该油门装置和所述的温度感测装置，每当该油门装置被设置于空载速度下以使得原动机速度指令信号值按照一冷却剂温度的预定函数变化时，所述的空载超控装置发生作用。
8.根据权利要求
7的改进，其特征在于如果该冷却剂温度低于所述的预置的低值，则空载超控装置起作用，去把所述的速度指令信号维持在一预定值，此预定值相应于明显地高于常规的空载速度的一个原动机速度。
9.根据权利要求
8的改进，其特征在于所述的空载超控装置是这样安排的，以致对冷却剂温度上升到比所述的预置低值高的一个预定的重设值时作出响应，把所述的速度指令信号减少到比它的常规空载值低的一个值。
10.根据权利要求
9的改进，其特征在于进一步安排所述的空载超控装置，以致对冷却剂温度上升到比所述的重设值为高的另一个预置值时作出响应，把所述的速度指令信号增加到它的常规空载值。
11.权利要求
1对联合体的改进，其特征在于该原动机是一涡轮增压柴油发动机。
12.权利要求
11对联合体的改进，其特征在于该主负载包括多个机车牵引电机。
13.在一包括下列各部分的系统中一个可变速度原动机;包括一个油冷却器在内用来为该原动机提供润滑油的装置;选择该原动机工作速度的油门装置;耦合到该油门装置的一个控制器，它用来提供一个数值通常随选择速度而变的速度指令信号;对该指令信号作出响应去调整该原动机实际速度的速度控制装置;其改进的特征在于包括a.在油冷却器的热油一边检测润滑油温度的装置;b.最大速度限制装置，它与该控制器相关联并连接到所述的温度检测装置，如果检测到的油温低于一预置的最小值，则所述的最大速度限制装置就会阻止该速度指令信号超过预定的相对低的值，如果检测到的油温度是在所述的最小值以上但不是在一预定的较高值以上的范围内，则所述的最大速度限制装置会阻止该速度指令信号超过比所述的预定低值高的另一个预定值。
14.根据权利要求
13的改进，其特征在于如果该检测到的油温是在上面最后提到的一个所述的较高值以上，则所述的最大速度限制装置允许该速度指令信号超过所述的预定较高值。
15.根据权利要求
13的改进，其特征在于所述的预置最低温度值大致为90°F。
16.根据权利要求
13的改进，其特征在于所述的预定较高温度值大致为140°F。
17.根据权利要求
16的改进，其特征在于所述的预置最低温度值大致为90°F。
18.权利要求
13对一系统的改进，其特征在于所述的系统的润滑油供给装置包括一由该原动机驱动的油泵。
19.在一包括下列各部分的机车推进系统中一个在机车上的可变速度原动机;包括一个由该原动机驱动的油泵在内的装置;给该原动机供应润滑油的一个油冷却器和一个油过滤器;包括一手动操纵手柄的油门装置，所述的手动操纵手柄有八个分开的功率位置，当手柄从它的第一位置向它的第八位置移动时，就能递增地选择较高的原动机速度;一个与油门装置耦合的控制器，它用来提供一速度指令信号，该速度指令信号的值通常由该油门手柄的位置来决定;响应于该指令信号，用来调整该原动机的实际速度的速度控制装置;其改进之处的特征在于包括a.检测该油冷却器在热油一边的润滑油温度的装置;b.最大速度限制装置，它与控制器相关联并连接到所述的温度检测装置，如果检测到的油温在预置的最低值下，则所述的最大速度限制装置就会阻止该速度指令信号超过一预定相对低的值。
20.根据权利要求
19中的改进，其特征在于所述的预定低值不高于通常相应于油门手柄第三位置的速度指令信号值。
21.根据权利要求
20的改进，其特征在于所述的预置最低温度值大致为90°F。
22.根据权利要求
19的改进，其特征在于如果检测到的油温是在所述的最低值以上但不是在较高的预定值以上的范围内，则所述的最大速度限制装置也会起作用，去阻止该速度指令信号超过比所述的预定低值为高的另一个预定值。
23.根据权利要求
22的改进，其特征在于所述的预定较高值不高于通常相应于油门手柄第五个位置的该速度指令信号值。
24.根据权利要求
23的改进，其特征在于所述的预置最低温度值大致为90°F，而所述的预置较高温度值大致为140°F。
25.根据权利要求
22的改进，其特征在于该速度指令信号的所述的预定低值不大于通常响应于油门手柄第三个位置的值。
26.根据权利要求
25的改进，其特征在于该速度指令信号的所述预置较高值不大于通常响应于油门手柄第五位置的值。
27.根据权利要求
26的改进，其特征在于所述的预置最低温度值大致为90°F。而所述的预定的较高温度值大致为140°F。
专利摘要
柴油电气机车中，可响应柴油发动机的温度降到一不利的低值，电气驱动辅助装置的功率需求会自动增加，以使空载下的发动机加载，从而导致发动机产生额外的热量以防止发动机不正常的磨损和过度燃料消耗。柴油电气机车中，当润滑油相对较冷和十分粘稠时，柴油发动机的最大速度会作为发动机润滑油温度的函数自动受到限制，以在润滑油相对较冷和十分粘稠时能防止发动机、发动机驱动的润滑油泵和发动机润滑油系统的外部元件受到损伤。
文档编号B61C17/12GK86101985SQ86101985
公开日1986年11月12日 申请日期1986年3月18日
发明者约翰·爱德华·西普, 格伦·埃尔顿·维斯特 申请人:通用电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan