Работа системы с несколькими двигателями внутреннего сгорания и электрическими машинами для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией
Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам. Система для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией имеет два двигателя внутреннего сгорания, соединенную с двигателем электрическую машину для выработки электроэнергии и систему управления двигателем и машиной. Система управления при необходимости может запускать двигатели по одному. Также имеется устройство подогрева и определения температуры двигателей. Во время работы одного из двигателей запускается другой двигатель, когда температура другого двигателя достигает или становится ниже первого заданного граничного значения. Система управления снижает мощность уже находящегося в работе двигателя(ей), как только другой двигатель запущен и вносит вклад в общую мощность всех находящихся в работе двигателей. Исключается прогрев двигателя. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к системе для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией, причем система имеет по меньшей мере два двигателя внутреннего сгорания, которым приданы соответственно по одной электрической машине для выработки электрической энергии. Электрическая машина механически соединена с соответствующим двигателем внутреннего сгорания, так что она при генераторном режиме работы электрической машины приводится в действие двигателем внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания и электрическая машина образуют комбинацию «двигатель внутреннего сгорания - машина». Изобретение относится, кроме того, к способу эксплуатации системы и рельсового транспортного средства с системой. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления системы и рельсового транспортного средства.
Устройство служит, прежде всего, для обеспечения электрических тяговых двигателей в рельсовом транспортном средстве электрической энергией и факультативно, кроме того, обеспечения электрической энергией дополнительного вспомогательного оборудования для работы рельсового транспортного средства. В случае рельсового транспортного средства речь идет, например, о локомотиве. Однако изобретение этим не ограничивается. Более того, рельсовое транспортное средство может быть, например, составом поезда.
Под вспомогательным оборудованием понимаются устройства, которые, правда, непосредственно не вырабатывают тяговое усилие, но являются настоятельно необходимыми для эксплуатации рельсового транспортного средства. Вспомогательное оборудование в целом может быть определено тем, что оно обеспечивается электрической энергией через собственный инвертор для вспомогательного оборудования или несколько собственных инверторов для вспомогательного оборудования из обычно имеющегося промежуточного контура постоянного тока. К вспомогательному оборудованию относятся, например, вентиляторы и другие охлаждающие устройства, которые охлаждают двигатели внутреннего сгорания, тяговые двигатели и/или другие требуемые для эксплуатации транспортного средства устройства (например, выпрямители переменного тока). Кроме того, для эксплуатации транспортного средства требуется тормозная система, и поэтому к вспомогательному оборудованию относятся компоненты тормозной системы, такие как воздушный компрессор.
Другими примерами вспомогательного оборудования являются противопожарное устройство рельсового транспортного средства, электронные устройства для управления работой рельсового транспортного средства, зарядные устройства для аккумуляторов, по меньшей мере, периодически требуемые для эксплуатации транспортного средства обогреватели, например обогреватель ветрового стекла, и/или осветительные устройства в кабине водителя. Факультативно, из вспомогательного оборудования могут быть выделены электрические устройства, которые имеются в распоряжении только для комфорта пассажиров как, например, осветительные приборы в купе транспортного средства. Подобные электрические устройства обычно обеспечиваются электрической энергией в поездах через так зазываемую сборную шину поезда. Сборная шина поезда соединена с промежуточным контуром постоянного тока не через инвертор для вспомогательного оборудования или один из инверторов для вспомогательного оборудования, а через собственный инвертор.
Известно, что выработанная электрическими машинами электрическая энергия подводится к промежуточному контуру постоянного тока по меньшей мере через один выпрямитель (в дальнейшем: генераторный выпрямитель, так как вырабатываемый генератором переменный ток выпрямляется). К промежуточному контуру постоянного тока обычно подключено насколько инверторов, которые снова вырабатывают переменный ток с желаемым уровнем электрического напряжения или в желаемом диапазоне электрического напряжения, который требуется для подключенных на стороне переменного напряжения потребителей и систем. В дополнение к инверторам, на их стороне постоянного напряжения могут быть предусмотрены преобразователи постоянного напряжения и/или на их стороне переменного напряжения - трансформаторы, чтобы изменять уровень напряжения. Также и другие электрические конвертеры могут быть или непосредственно, или опосредованно подключены промежуточному контуру постоянного тока. Далее, кроме названного вспомогательного оборудования и другие электрические потребители, как, например, имеющиеся для комфорта пассажиров электрические устройства, такие как источники света, кондиционер и информационная система, могут обеспечиваться электрической энергией из промежуточного контура постоянного напряжения, например, через иной инвертор, чем для требуемого для эксплуатации транспортного средства вспомогательного оборудования.
Например, к промежуточному контуру постоянного тока подключены: несколько тяговых двигателей рельсового транспортного средства через несколько тяговых инверторов; сборная шина поезда через дополнительный конвертер или непосредственно; необходимое для эксплуатации транспортного средства вспомогательное оборудование через инвертор для вспомогательного оборудования. Кроме того, к промежуточному контуру могут быть подключены дополнительные конвертеры, например с целью преобразования избыточной энергии, которая при торможении рельсового транспортного средства подводится к промежуточному контуру, в тепло. Пример такой системы описан в WO 2009/077184 А1.
Изобретение относится к случаю, когда имеются более чем один двигатель внутреннего сгорания, и с двигателем внутреннего сгорания соединена соответственно по меньшей мере одна электрическая машина. Поэтому возможно, что только часть имеющихся электрических машин вырабатывает электрическую энергию, в то время как другая часть электрических машин эксплуатируется как двигатель, прежде всего, чтобы приводить в движение соответствующий двигатель внутреннего сгорания в режиме холостого хода. Это имеет то преимущество, что подвод топлива к двигателю внутреннего сгорания может быть отключен. Альтернативно, также возможно, что по меньшей мере один из двигателей внутреннего сгорания работает только с низкой скоростью вращения и поэтому приданными ему электрической машиной или электрическими машинами вырабатывается только небольшая электрическая мощность, которая, например, совсем не вносит или вносит несущественный вклад в электрическую мощность, которая подводится к промежуточному контуру постоянного тока.
В принципе, следует делать различие между следующими рабочими состояниями двигателя внутреннего сгорания:
- подвижные детали двигателя внутреннего сгорания не движутся. Это состояние обозначается как отключенное состояние. В этом состоянии в камеры сгорания двигателя не подается никакое топливо.
- подвижные детали двигателя внутреннего сгорания движутся, приводимые в движение электрической машиной, которая соединена с двигателем. И в этом состоянии в камеры сгорания двигателя не подается никакое топливо, и это состояние обозначается как прекращение подачи топлива в режиме принудительного холостого хода.
- двигатель внутреннего сгорания вырабатывает механическую мощность.
Соответственно этому соединенная с двигателем электрическая машина приводится в действие и вырабатывает электрическую энергию. В этом состоянии топливо подается в камеры сгорания и сгорает, чтобы вырабатывать механическую мощность.
Прежде всего, изобретение относится к случаю, когда временно отключен по меньшей мере один из двигателей внутреннего сгорания.
Несколько комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина» предоставляют преимущества в режиме частичной нагрузки, то есть при режиме работы, в котором не требуется максимально возможная электрическая мощность. В режиме частичной нагрузки достаточна механическая мощность лишь части двигателей внутреннего сгорания, чтобы обеспечивать требуемую электрическую мощность. Наряду со снижением потребления топлива двигателями внутреннего сгорания, режим частичной нагрузки имеет также преимущество, что становится меньшей шумовая нагрузка окружающей среды. Например, могут иметься четыре комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина», при этом, предпочтительно, каждая комбинация может эксплуатироваться независимо от других комбинаций, или в режиме холостого хода, или в точке оптимальной мощности. Факультативно, для каждой комбинации могут быть установлены более чем два режима работы, например, в дополнение к обоим названным режимам работы работа со средней мощностью эксплуатируемой в качестве генератора электрической машины.
Прежде всего, этим для дополнительных возможных признаков системы с несколькими комбинациями «двигатель внутреннего сгорания - машина» дается ссылка на международную патентную заявку с номером РСТ/ЕР 2012/052705, которая была подана 16 февраля 2012 года. Прежде всего, этим все содержание этой заявки включается в настоящую заявку.
Известен предварительный подогрев двигателей внутреннего сгорания перед тем, как они будут запущены. Прежде всего, на практике в контуре охлаждения присутствует охлаждающая жидкость для охлаждения двигателя внутреннего сгорания, при этом охлаждающая жидкость при необходимости может подогреваться. Необходимая для подогрева энергия может быть получена преобразованием электрической энергии в тепло, посредством экзотермических химических процессов (прежде всего сжиганием ископаемых топлив) и/или высвобождением накопленной тепловой энергии (факультативно, разрядкой аккумулятора скрытой теплоты).
Из WO 2008/089571 А1 известен способ управления требуемой суммарной выходной мощностью транспортного средства, которое имеет множество источников энергии. Эти источники энергии передают электрическую мощность в общий промежуточный контур постоянного напряжения. Выбирается число подлежащих использованию источников энергии, а именно, согласно схеме, чтобы подводить мощность к промежуточному контуру постоянного тока. Источники энергии активируются согласно схеме. Когда выходная мощность одного из источников энергии отличается он целевой выходной мощности, параметры управления источником энергии приспосабливаются так, чтобы скорректировать различие. В конкретном примере осуществления на фиг. 17 в названном документе сначала определяется, имеется ли в распоряжении теплый двигатель внутреннего сгорания. Во всяком случае, при выборе двигателя внутреннего сгорания предусматривается, какой двигатель внутреннего сгорания в прошлом использовался чаще, чем другие, чтобы примерно уравнять степень использования. Кроме того, выбор может происходить случайным образом или в цикле согласно очередности. Если нет ни одного подогретого двигателя внутреннего сгорания, то выбранный двигатель внутреннего сгорания подогревается.
Задачей настоящего изобретения является повышение готовности двигателя внутреннего сгорания в системе для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией и при этом снижение потребление энергии. Прежде всего, перед запуском двигатели внутреннего сгорания могут быть подогреты вышеописанным образом. Однако основная идея настоящего изобретения заключается в том, чтобы по возможности избегать подогрева двигателей внутреннего сгорания. Поэтому при выборе двигателей внутреннего сгорания для выработки электрической энергии предпочитается запуск двигателя внутреннего сгорания, по меньшей мере, тогда, когда в противном случае произойдет охлаждение двигателя внутреннего сгорания ниже заданной для запуска минимальной температуры. Предпочтение запуска такого двигателя внутреннего сгорания имеет место, прежде всего, по сравнению со схемой, согласно которой двигатели внутреннего сгорания выбираются для выработки электрической энергии без учета охлаждения.
При температуре двигателя внутреннего сгорания, которая для запуска двигателя внутреннего сгорания должна иметь или превышать заданное значение, речь идет, прежде всего, о температуре охлаждающей жидкости в контуре охлаждения для охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
Прежде всего, в вышеупомянутом режиме частичной нагрузки может произойти так, что отключаются один или несколько двигателей внутреннего сгорания. В отличие от этого, режим работы в описанном также выше случае, при котором двигатель внутреннего сгорания приводится в движение от электрической машины, обозначается как прекращение подачи топлива в режиме принудительного холостого хода. Охлаждение двигателя внутреннего сгорания ниже заданной для запуска минимальной температуры может произойти, прежде всего, во время остановки рельсового транспортного средства (например, во время остановки на вокзале или месте остановки).
Когда запускается подвергающийся опасности охлаждения двигатель внутреннего сгорания, который согласно схеме управления не был бы запущен без предстоящего охлаждения, выработка электрической энергии может быть распределена на уже работающие перед запуском подвергающегося опасности охлаждения двигателя внутреннего сгорания двигатели внутреннего сгорания (это может быть также только один двигатель внутреннего сгорания) и дополнительно на вновь запущенный двигатель внутреннего сгорания. Однако также можно после запуска подвергающегося опасности охлаждения двигателя внутреннего сгорания отключить по меньшей мере один уже находящийся в работе двигатель внутреннего сгорания. Впрочем, вновь запущенный двигатель внутреннего сгорания сначала в течение некоторого промежутка времени после запуска будет обеспечиваться топливом, и вследствие сгорания топлива вырабатывать механическую энергию, прежде чем он факультативно будет приводиться в действие в режиме холостого хода от приданной ему электрической машины.
В то время как подвергающийся опасности охлаждения двигатель внутреннего сгорания запускается, запасается энергия для подогрева двигателя внутреннего сгорания. В основе этого лежит идея, что, во всяком случае во время работы рельсового транспортного средства, все двигатели внутреннего сгорания должны быть в распоряжении для выработки электрической энергии. Кроме того, во многих устройствах для выработки электрической энергии для рельсовых транспортных средств должны быть соединены друг с другом подогреватели для нескольких двигателе внутреннего сгорания. В зависимости от конструкции, может быть недопустимым использование совместно используемого подогревателя для подогрева только лишь одного двигателя внутреннего сгорания, в то время как остальные двигатели внутреннего сгорания находятся в работе. Когда в случае такого подогревателя ни один из двигателей внутреннего сгорания не находится в работе, то в случае необходимости может подогреваться один из двигателей внутреннего сгорания или могут подогреваться несколько двигателей внутреннего сгорания. Между тем работа всех двигателей внутреннего сгорания, которые имеют общий подогреватель, была бы недопустимой. Поэтому в случае общего подогревателя и названных эксплуатационных ограничений решение согласно изобретению повышает доступность двигателей внутреннего сгорания для использования.
Например, жидкостные контуры охлаждения по меньшей мере двух двигателей внутреннего сгорания могут быть соединены друг с другом или соединяться друг с другом путем открывания соответствующих жидкостных клапанов. Предусмотрен подогреватель для подогрева охлаждающей жидкости. По причине соединения контуров охлаждения этот подогреватель может быть использован для подогрева всех двигателей внутреннего сгорания, жидкостные контуры охлаждения которых соединены друг с другом.
Прежде всего, системой управления системой может быть определено, сколько двигателей внутреннего сгорания должны работать во время эксплуатации рельсового транспортного средства. Тогда при выборе подлежащих использованию двигателей внутреннего сгорания, согласно изобретению, учитывается, подвергаются ли один или несколько двигателей внутреннего сгорания опасности охлаждения.
Как уже упоминалось, может быть задана схема, которая с учетом моментального рабочего состояния системы с несколькими двигателями внутреннего сгорания, с учетом моментальных требований к системе и факультативно будущих требования к системе и, кроме того, с учетом других параметров системы (таких как, например, дефектов двигателя внутреннего сгорания) выбирает подлежащие использованию в данный момент времени для выработки электрической энергии двигатели внутреннего сгорания. Однако согласно изобретению, когда имеются предпосылки для запуска подвергающегося опасности охлаждения двигателя внутреннего сгорания, то планируемый согласно схеме выбор изменяется, в то время как запускается подвергающийся опасности охлаждения двигатель внутреннего сгорания.
При работе системы с несколькими двигателями внутреннего сгорания может устанавливаться приоритет двигателей внутреннего сгорания согласно двум нижеследующим процедурам, которые факультативно могут также комбинироваться друг с другом. Во-первых, установление приоритета может оказывать влияние только на последовательность запусков или остановок двигателей внутреннего сгорания и факультативно также разрешать изменение режима работы одного или нескольких двигателей внутреннего сгорания путем остановки по меньшей мере одного работающего двигателя внутреннего сгорания и запуска по меньшей мере одного другого двигателя внутреннего сгорания. Установление приоритета в этом случае оказывает влияние на запуск и остановку двигателей, прежде всего на момент запуска и момент остановки. Согласно этому способу, двигатели с более высоким установленным приоритетом запускаются раньше и/или останавливаются позднее. Поэтому количество часов работы двигателей с более высоким установленным приоритетом увеличивается быстрее, чем двигателей с более низким установленным приоритетом. Однако загрузка двигателей внутреннего сгорания с более высоким установленным приоритетом снижается, так как доля периодов времени холостого хода двигателя увеличивается.
Во-вторых, установление приоритета может оказывать влияние при распределении требуемой механической мощности двигателей внутреннего сгорания. Тогда двигатели с более высоким установленным приоритетом при работе с частичной нагрузкой вырабатывают более высокую мощность, чем двигатели с более низким установленным приоритетом. Поэтому мощность распределяется неравномерно.
Прежде всего, согласно схеме при выборе двигателей внутреннего сгорания для работы может быть проведено так называемое статическое установление приоритета, то есть установление приоритета согласно долгосрочным, медленно изменяющимся критериям, и, предпочтительно, также динамическое установление приоритета при выборе по краткосрочным критериям, которым присваивается больший вес, чем критериям статического установления приоритета. Одним из нескольких возможных критериев при динамическом установлении приоритета, согласно изобретению, может быть запуск подвергающегося опасности охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Другими критериями установления приоритета являются, например, известные ограничения готовности к работе одного или нескольких двигателей внутреннего сгорания, например при известных дефектах, и/или большая забивка фильтра частиц в выхлопном тракте одного или нескольких двигателей внутреннего сгорания. Прежде всего, такие фильтры частиц известны у дизельных двигателей. При слишком низкой температуре выхлопных газов происходит возрастающая забивка фильтра. В случае повышения температуры выхлопных газов, которая обычно достигается путем более сильной загрузки (то есть повышенной механической мощности) двигателя внутреннего сгорания, забивка фильтра частиц может быть известным образом снова уменьшена.
Критерии динамического установления приоритета, которым должен быть присвоен больший вес, чем критериям статического установления приоритета, вообще говоря, являются, прежде всего, критериями, при несоблюдении которых могут быть поставлены под угрозу компоненты рельсового транспортного средства и, прежде всего, система с двигателями внутреннего сгорания, и/или эксплуатация транспортного средства.
Критерием статического установления приоритета является, например, осуществляемая в целом одинаковым образом в течение длительного времени эксплуатация отдельных двигателей внутреннего сгорания. Прежде всего, при этом могут приниматься во внимание часы работы, расход топлива, число выполненных оборотов подвижных деталей двигателей внутреннего сгорания и/или выработанная механическая энергия. Альтернативно или дополнительно, выбор двигателей, которые должны эксплуатироваться, может быть случайным согласно стохастическому распределению и/или по принципу ротации. Еще одним критерием статического установления приоритета является, например, число процессов запуска для отдельных двигателей внутреннего сгорания, причем в течение большого промежутка времени это число должно быть одинаковым.
При определении числа двигателей внутреннего сгорания, которые должны работать одновременно, должны, прежде всего, учитываться определенные эксплуатационные требования, как, например, быстрая скорость реагирования для изменения мощности при движении по холмистой местности или сравнительно медленная скорость реагирования при движении по ровной местности. Факультативно, водитель транспортного средства может задавать или влиять на это число. Также водитель транспортного средства факультативно может влиять на схему выбора или даже напрямую задавать, какой двигатель внутреннего сгорания должен быть запущен следующим и/или мощность какого двигателя внутреннего сгорания должна быть повышена или понижена.
Факультативно, водитель транспортного средства может также непосредственно задавать остановку двигателя внутреннего сгорания.
Во всяком случае (не только в случае дополнительного динамического установления приоритета), может быть, прежде всего, согласно вышеназванным критериям статического установления приоритета, определена последовательность запуска двигателей внутреннего сгорания. Прежде всего, когда должна быть увеличена выработка электрической мощности, например, когда предъявляются соответствующие повышенные требования, может быть запущен первый по очереди двигатель внутреннего сгорания. Альтернативно или дополнительно, из схемы следует, будет ли в режиме частичной загрузки сначала повышении мощность уже находящего в работе двигателя внутреннего сгорания и/или, по меньшей мере, будет запущен дополнительный двигатель внутреннего сгорания.
Согласно изобретению, заданная схемой выбора или полученная согласно схеме выбора последовательность запуска двигателей внутреннего сгорания может быть изменена. Например, следующий подлежащий запуску согласно последовательности двигатель внутреннего сгорания не запускается, а вместо этого запускается подвергающийся опасности охлаждения двигатель внутреннего сгорания. Прежде всего, поэтому может происходить изменение порядка последовательности подлежащих запуску двигателей внутреннего сгорания. Запуск подвергающегося опасности охлаждения двигателя внутреннего сгорания не обязательно должно быть выполнено немедленно.
Предпочтительно, при статическом установлении приоритета число часов работы и также расход топлива распределяются долгосрочно равномерно по имеющимся (прежде всего, безупречно работающим) двигателям внутреннего сгорания. Однако получающееся при этом статическое установление приоритета, предпочтительно, изменяется динамическим установлением приоритета. Прежде всего, это означает, что двигатель, несмотря на установление более высокого статического приоритета, не будет работать, если это задает динамическое установление приоритета. Причиной для изменения статического установления приоритета динамическим установлением приоритета является, например, неисправность двигателя (может быть из-за слишком высоких температур, недостаточных количеств, прежде всего, уровней наполнения эксплуатационных материалов или слишком высоких скоростей вращения).
В случае статического и, прежде всего, также динамического установления приоритета, увеличивается число происшедших в целом процессов запуска. Однако поскольку каждый процесс запуска также потребляет энергию и, во-первых, приводит к износу участвующих в этом компонентов, то установление приоритета посредством подходящих дополнительных критериев, предпочтительно, рассчитывается так, что число запусков увеличивается как можно меньше. Подобными дополнительными критериями являются, например, температура двигателей внутреннего сгорания, гистерезис при выполнении запусков и остановок (то есть подвергающийся опасности охлаждения двигатель внутреннего сгорания, который запускается, должен достичь заданной минимальной температуры, прежде чем он снова может быть отключен) и/или задержка при выполнении остановки двигателя внутреннего сгорания, который незадолго до этого был запущен (то есть определенная схемой остановка еще не выполняется, и при изменении требований возможно долговременно не будет выполнена).
Предпочтительным образом, отключенные двигатели внутреннего сгорания охлаждаются лишь в такой степени, которая требуется. Прежде всего, является обычным в дополнение к вышеупомянутому жидкостному охлаждению двигателей внутреннего сгорания охлаждать помещение, в котором находится соответствующий двигатель внутреннего сгорания и в котором также находится соединенная с ним электрическая машина, путем создания охлаждающего потока через помещение. Для этого используются вентиляторы. Предпочтительно, каждое помещение, в котором находится комбинация «двигатель внутреннего сгорания - машина», комбинируется по меньшей мере с одним вентилятором. При этом не исключено, что помещения, в которых находятся разные комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина», соединены друг с другом, так что может происходить воздухообмен между разными помещениями. Соответствующий комбинации вентилятор создает, однако, поток холодного воздуха преимущественно или исключительно через помещение соответствующей ему комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина».
Теперь предлагается по меньшей мере один вентилятор, который соответствует комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина», приводить в действие в зависимости от того, находится ли связанный с ним двигатель внутреннего сгорания в работе или остановлен. Прежде всего, вентилятор приводится в действие только тогда, когда температура комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» превышает заданное граничное значение и когда двигатель внутреннего сгорания находится в работе (то есть подвижные детали двигателя должны двигаться), то есть он создает поток охлаждающего воздуха через помещение, в котором находится соответствующая ему комбинация «двигатель внутреннего сгорания - машина». В дальнейшем вентилятор или вентиляторы, которые соответствуют комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина», будут обозначаться как вентиляционный блок. Разные вентиляционные блоки комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» образуют в целом вентиляционное устройство. Вышеназванное граничное значение температуры в дальнейшем будет обозначаться также как второе граничное значение температуры, чтобы отличать его от первого заданного граничного значения температуры, которое может быть использовано для того, чтобы определять, охлажден ли двигатель внутреннего сгорания в такой степени, что он поэтому должен быть снова запущен.
Приведение в действие вентиляционных блоков в зависимости от работы соответствующих двигателей внутреннего сгорания и в зависимости от температуры имеет то преимущество, что двигатели внутреннего сгорания охлаждаются медленнее, и поэтому запуск подвергающегося опасности охлаждения двигателя внутреннего сгорания выполняется с задержкой по времени. Это уменьшает необходимую для процесса запуска двигателей внутреннего сгорания энергию и также уменьшает износ двигателей внутреннего сгорания и электрических машин. Прежде всего, приданный комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» вентиляционный узел может оставаться отключенным (например, вентилятор или вентиляторы вентиляционного блока остаются отключенными), пока граничное значение температуры двигателя внутреннего сгорания (в дальнейшем при описании вариантов осуществления будет также обозначаться как третье граничное значение температуры) не будет достигнуто или превышено. При этом граничное значение температуры, прежде всего, лежит выше первого заданного граничного значения температуры, при снижении ниже которого отключенный двигатель внутреннего сгорания снова будет запущен.
Прежде всего, предлагается: система для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией, причем система имеет:
- по меньшей мере два двигателя внутреннего сгорания,
- для по меньшей двух двигателей внутреннего сгорания соответственно приданную электрическую машину для выработки электрической энергии,
причем электрическая машина механические соединена с двигателем внутреннего сгорания, так что она при работе в генераторном режиме электрической машины приводится в действие от двигателя внутреннего сгорания, так что образована, по меньшей мере, первая и вторая комбинация «двигатель внутреннего сгорания - машина»,
- общую систему управления комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина», причем система управления выполнена так, чтобы при необходимости запускать двигатели внутреннего сгорания по одному,
- по меньшей мере одно устройство для подогрева, которое выполнено так, чтобы подогревать двигатели внутреннего сгорания перед запуском,
- устройство определения температуры, которое термически связано с двигателями внутреннего сгорания и которое через сигнальную связь соединено с системой управления, чтобы передавать информацию о температурах двигателей внутреннего сгорания системе управления,
причем система управления выполнена так, чтобы во время работы одного из двигателей внутреннего сгорания запускать другой из двигателей внутреннего сгорания, когда по причине охлаждения другого двигателя внутреннего сгорания определенная устройством определения температуры температура другого двигателя внутреннего сгорания достигает первого заданного граничного значения температуры или становится ниже него.
Изобретение относится также к рельсовому транспортному средству, которое имеет систему согласно одному из вариантов осуществления, которые раскрываются в этом описании и на фигурах.
Согласно способу изготовления системы или рельсового транспортного средства с системой подготавливают:
- по меньшей мере два двигателя внутреннего сгорания,
- для по меньшей мере двух двигателей внутреннего сгорания соответственно приданную им электрическую машину для выработки электрической энергии, причем электрическая машина механически соединяют с двигателем внутреннего сгорания, так что она при работе электрической машины в генераторном режиме приводится в действие от двигателя внутреннего сгорания, так что образуют, по меньшей мере, первую и вторую комбинацию «двигатель внутреннего сгорания - машина»,
- общую систему управления комбинациями «двигатель внутреннего сгорания - машина», причем систему управления выполнена так, чтобы при необходимости запускать двигатели внутреннего сгорания по одному,
- по меньшей мере одно устройство подогрева, которое выполняют так, чтобы подогревать двигатели внутреннего сгорания перед запуском,
- устройство определения температуры, которое термически связывают с двигателями внутреннего сгорания и которое через сигнальную связь соединяют с системой управления, чтобы передавать информацию о температурах двигателей внутреннего сгорания системе управления,
причем систему управления выполняют так, чтобы во время работы одного из двигателей внутреннего сгорания запускать другой из двигателей внутреннего сгорания, когда по причине охлаждения другого двигателя внутреннего сгорания определенная устройством определения температуры температура другого двигателя внутреннего сгорания достигает первого заданного граничного значения температуры или становится ниже него.
Наряду с управлением комбинациями «двигатель внутреннего сгорания - машина», система управления может исполнять и другие функции. Прежде всего, система управления может быть частью вышестоящей системы управления рельсового транспортного средства, которая также управляет тяговыми двигателями рельсового транспортного средства и/или выпрямителями переменного тока, которые вырабатывают ток для работы тяговых двигателей, вспомогательного оборудования и/или других электрических потребителей в рельсовом транспортном средстве. Эти выпрямители переменного тока подключены, прежде всего, к общему промежуточному контуру постоянного напряжения, в который электрические машины подают электрическую энергию через выпрямитель.
Прежде всего, устройство определения температуры имеет для каждой из комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина» по меньшей мере один температурный датчик, который измеряет температуру комбинации. Прежде всего, температурный датчик может измерять температуру охлаждающей жидкости, которая используется для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Температурный датчик в этом случае расположен в контуре охлаждающей жидкости, например, в участке контура охлаждающей жидкости, который находится в непосредственном контакте с двигателем внутреннего сгорания.
Формулировка «достигает заданного граничного значения температуры или становится ниже него» относится к двум разным случаям. В первом случае условие для запуска другого двигателя внутреннего сгорания, то есть подвергающегося опасности охлаждения двигателя внутреннего сгорания, выполняется, когда по причине охлаждения достигается заданное граничное значение температуры, то есть определенная температура равна граничному значению температуры. В другом случае условие выполняется, когда определенная температура становится ниже заданного граничного значения температуры, то есть становится ниже, чем граничное значение температуры.
Кроме этого, предлагается способ эксплуатации системы для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией, причем:
- при необходимости по меньшей мере два двигателя внутреннего сгорания системы эксплуатируют одновременно,
- для выработки электрической энергии используют соответственно электрическую машину, которая механически соединена с двигателем внутреннего сгорания, так что она при генераторном режиме работы электрической машины приводится в действие двигателем внутреннего сгорания, и так что образована, по меньшей мере, первая и вторая комбинация «двигатель внутреннего сгорания - машина»,
- двигатели внутреннего сгорания при необходимости перед запуском факультативно подогревают,
- информацию об определенных температурах двигателей внутреннего сгорания предают системе управления системой,
причем система управления во время работы одного из двигателей внутреннего сгорания запускает другой двигатель внутреннего сгорания, когда по причине охлаждения другого из двигателей внутреннего сгорания определенная температура другого двигателя внутреннего сгорания достигает заданного граничного значения температуры или становится ниже него.
Прежде всего, система управления может запускать другой двигатель внутреннего сгорания при достижении или снижении ниже заданного граничного значения температуры, хотя мощность двигателя внутреннего сгорания или двигателей внутреннего сгорания, которые уже находятся в работе, достаточна для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией.
Прежде всего, система управления или вышестоящая система управления могут определять требуемую мощность двигателя. В режиме частичной загрузки, то есть когда максимально возможная мощность системы не требуется, может возникнуть ситуация, что по меньшей мере один из двигателей внутреннего сгорания долен быть отключен. Теперь если отключенный двигатель внутреннего сгорания подвергается опасности охлаждения, что устанавливается, прежде всего, определением одного из вышеупомянутых условий на основе сравнения определенной температуры с заданным граничным значением температуры, то подвергающийся опасности охлаждения двигатель внутреннего сгорания запускается, хотя это не является необходимым для выработки требуемой мощности двигателей. Это может быть также справедливым, когда требуемая мощность двигателей при возникновении вышеназванных условий остается постоянной или даже снижается.
Альтернативно или дополнительно, система управления может уменьшить мощность уже находящегося в работе двигателя внутреннего сгорания или уже находящихся в работе двигателей внутреннего сгорания, как только другой двигатель внутреннего сгорания запущен и вносит вклад в общую мощность всех находящихся в работе двигателей внутреннего сгорания.
Таким образом, не требуется останавливать уже находящийся в работе двигатель внутреннего сгорания, то есть прекращать эксплуатацию, когда запускается подвергающийся опасности охлаждения двигатель внутреннего сгорания. Это выгодно, прежде всего, тогда, когда должны избегаться слишком частые остановки и запуски двигателей внутреннего сгорания.
Как уже упоминалось выше, система может иметь вентиляционное устройство для обдувки и, таким образом, охлаждения комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина». Каждой комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» приданы один или несколько вентиляционных блоков вентиляционного устройства, так что вентиляционные блоки при их работе охлаждают главным образом или исключительно соответственно приданную им комбинацию «двигатель внутреннего сгорания - машина». Прежде всего, каждая комбинация «двигатель внутреннего сгорания - машина» оснащена температурным датчиком, и вентиляционный блок или блоки, несмотря на работу рельсового транспортного средства, отключаются тогда, когда двигатель внутреннего сгорания приданной им комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» не работает или когда измеренное значение температуры температурного датчика или температурных датчиков приданной им комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» удовлетворяет температурному критерию, а именно, меньше, чем второе граничное значение температуры, или меньше или равно второму граничному значению температуры.
В дополнение, предпочтительно, задается третье граничное значение температуры, которое лежит выше, чем второе заданное граничное значение температуры. Например, второе граничное значение температуры находится при 30°C, а третье граничное значение температуры - при 50°C. Когда измеренное значение температуры температурного датчика или температурных датчиков приданной им комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» больше, чем третье заданное граничное значение температуры или равно третьему заданному граничному значению температуры, или когда - в другом случае - измеренное значение температуры больше или равно третьему заданному граничному значению температуры, соответствующий вентиляционный блок включается независимо от того, находится ли двигатель внутреннего сгорания комбинации в работе или он не работает. Благодаря этому, можно противодействовать перегреву компонентов комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» в любом случае, даже если внешние воздействия и/или другие двигатели внутреннего сгорания привели к подогреву.
Когда измеренное значение температуры больше, чем второе заданное граничное значение температуры (например, 30°C), и соответствующий двигатель внутреннего сгорания работает, то работает и соответствующий ему вентиляционный блок. Таким образом, также предотвращается перегрев. Однако работают лишь те вентиляционные блоки, которые необходимы. Прежде всего, этим минимизируется шумообразование. Шумообразование имеет значение, прежде всего, при остановке рельсового транспортного средства на вокзалах или на остановках. В противоположность работе двигателя внутреннего сгорания, о которой можно говорить только тогда, когда подвижные детали двигателя внутреннего сгорания находятся в движении, о работе рельсового транспортного средства говорят также тогда, когда оно стоит (например, при остановке на вокзале), однако работает по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания. Поэтому когда рельсовое транспортное средство стоит неподвижно, максимальное число одновременно работающих вентиляционных блоков может быть ограничено величиной, которая меньше, чем число имеющихся в распоряжении вентиляционных блоков. В основе этого лежит идея, что в неподвижном состоянии рельсового транспортного средства никогда не требуется максимально возможная общая мощность двигателей внутреннего сгорания. Кроме того, рельсовое транспортное средство часто стоит тогда, когда оно находится на вокзале или на другом месте остановки. Поэтому шумообразование должно быть минимизировано.
Например, в случае в целом четырех комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина» максимальное число приводимых в действие при остановке рельсового транспортного средства вентиляционных блоков устанавливается равным двум. Это значит, что также при работе более чем одного двигателя внутреннего сгорания и, прежде всего, также более чем двух двигателей внутреннего сгорания при остановке рельсового транспортного средства, в действие приводятся лишь два вентиляционных блока. Число подлежащих приведению в действие вентиляционных блоков может быть определено посредством разных критериев, прежде всего шумообразования, температуры в машинном отделении и разности температур между разными двигателями внутреннего сгорания в машинном отделении. Если на каждой стороне рельсового транспортного средства (следовательно, справа и слева, если смотреть в направлении движения) находятся по две комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина», то может быть задано, что когда рельсовое транспортное средство находится в неподвижном состоянии, на каждой стороне может приводиться в действие максимально один вентиляционный блок. Благодаря этому дополнительно уменьшается шумообразование. Альтернативно или дополнительно, шумообразование отдельных вентиляционных блоков может управляться тем, что задается их вентиляционная мощность. Прежде всего, это может быть достигнуто путем установки (прежде всего путем снижения) частоты переменного электрического тока, которым питается вентиляционный блок.
Компоненты комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина», которые, прежде всего, должны защищаться от перегрева, включают в себя сцепление трансмиссии между двигателем внутреннего сгорания и электрической машиной, электрические предохранительные устройства электрической машины для подключения машины к электрической бортовой сети и, прежде всего, промежуточный контур постоянного тока, а также механические амортизаторы двигателей внутреннего сгорания.
Прежде всего, для защиты этих и других компонентов комбинации служит следующий предпочтительный способ. На первом шаге при достижении четвертого граничного значения температуры (например, 60°C) посредством измеренного значения температуры частота переменного тока питания вентилятора повышается до максимальной величины (например, 60 Гц). При работе вентиляционного блока ниже четвертого заданного граничного значения температуры частота переменного тока ниже и лежит или постоянно при ее минимальном значении (например, 45 Гц) или с повышающейся температурой постоянно или ступенчато повышается до тех пор, когда при достижении четвертого заданного граничного значения температуры достигается максимальное значение частоты. Названная частота переменного тока достигается, прежде всего, соответствующим управлением преобразователем частоты переменного тока для вспомогательного оборудования, который подключен к промежуточному контуру постоянного напряжения, в который электрические машины подают электрическую энергию.
В качестве еще одной меры защиты может быть задано пятое граничное значение температуры. Если измеренное значение температуры достигает пятого заданного граничного значения температуры, то мощность соответствующих двигателей внутреннего сгорания может быть уменьшена, прежде всего, снижением скорости вращения двигателя внутреннего сгорания до скорости вращения холостого хода.
В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один из вентиляционных блоков, а предпочтительно все вентиляционные блоки, оснащен защитным выключателем вентилятора. Кроме того, работа этого защитного выключателя может контролироваться, например, через дополнительные электрические контакты защитного выключателя. Защитный выключатель вентилятор отключает вентилятор или вентиляторы, когда электрический двигатель вентилятора перегружен, например, при коротком замыкании обмотки.
Предпочтительно, мощность вентиляционного блока и факультативно даже всех других находящихся в работе вентиляционных блоков повышается, и, прежде всего, до максимально возможной мощности вентилирования, когда система контроля защитного выключателя вентилятора установит, что защитный выключатель вентилятора больше не работоспособен. Такая же мера может быть предпринята, альтернативно или дополнительно, тогда, когда датчик температуры комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» неисправен или соответствующее измеренное значение температуры по другим причинам (например, при неисправности оценивающего устройства для оценки значений измеренной температуры) не может быть определено. Прежде всего, снова будет установлена максимальная мощность вентилирования тем, что частота питающего тока будет повышена до ее максимального значения.
Теперь примеры осуществления изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемый рисунок. На отдельных фигурах рисунка схематически показано:
Фиг. 1 вариант осуществления системы для обеспечения по меньшей мере одного тягового двигателя и дополнительного вспомогательного электрического оборудования в рельсовом транспортном средстве электрической энергией,
Фиг. 2 система управления в рельсовом транспортном средстве,
Фиг. 3 вид сверху на машинное отделение с тремя комбинациями «двигатель внутреннего сгорания - машина», каждой из которых придан соответственно вентиляционный блок,
Фиг. 4 блок-схема для изображения хода управления работой множества комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина».
В показанном на фиг. 1 примере осуществления имеется множество комбинаций 1, 3 «двигатель внутреннего сгорания - машина», при этом двигатели внутреннего сгорания 1f, 1b…1n, предпочтительно, являются дизельными двигателями. В случае электрических машин 3a, 3b…3n речь идет, например, о синхронных электродвигателях с постоянным магнитом. Показано соответственно по три экземпляра компонентов, при этом три точки между комбинациями 1b, 3b и 1n, 3n указывают на то, что могут быть дополнительные экземпляры. Двигатели 1 внутреннего сгорания через приводной вал 2a, 2b, …, 2n со сцеплением соединены соответственно с приданными им электрическими машинами 3.
Каждая из комбинаций 1, 3 через трехфазную соединительную линию 4a, 4b, …, 4n соединена с одним из приданных комбинациям 1, 3 генераторных выпрямителей 5a, 5b, …, 5n. Выпрямители 5 линиями 8, 10 соединены с промежуточным контуром постоянного тока.
Двигатели 1 объединены соответственно с охлаждающим контуром 18a, 18b, …, 18n, в котором во время работы охлаждающего контура 18 циркулирует и охлаждает двигатель 1 охлаждающая жидкость. Каждый охлаждающий контур 18 оснащен по меньшей мере одним температурным датчиком 19a, 19b, … 19n, который измеряет температуру охлаждающей жидкости. Как показано штриховой линией вверху на фиг. 1 только для температурного датчика 19a, температурные датчики 19 посредством сигнальной связи соединены с системой 17 управления, которая управляет работой комбинаций 1, 3. Пунктирной линией от системы 17 управления к показанной вверху на фиг. 1 комбинации 1a, 3a показано, что система управления может управлять каждой из комбинаций 1, 3, прежде всего, запускать и останавливать соответствующий двигатель внутреннего сгорания 1.
Инвертор 12 вспомогательного оборудования обоими своими соединительными линиями на стороне постоянного тока подключен к линиям 8, 10 промежуточного контура. Своей стороной переменного тока инвертор 12 вспомогательного оборудования подключен электрически к вентиляционным блокам 13 для обдувания и, таким образом, охлаждения комбинаций 1, 3 «двигатель внутреннего сгорания - машина», причем вентиляционные блоки 13 схематически изображены прямоугольником. На фиг. 3 показан конкретный пример осуществления, в котором показаны четыре вентиляционных блока. Кроме того, к промежуточному контуру постоянного напряжения подключены инвертор 14 тягового двигателя и инвертор 15 сборной шины. Во время работы рельсового транспортного средства инвертор 14 тягового двигателя обеспечивает переменным током и, таким образом, электрической энергией по меньшей мере один тяговый двигатель. Инвертор 15 сборной шины обеспечивает электрической энергией через сборную шину 16 поезда электрических потребителей, например, кондиционер, систему отопления, осветительную установку.
Кроме вентиляционных блоков 13, инвертор 12 вспомогательного оборудования или еще один, не показанный инвертор могут обеспечивать электрической энергией из промежуточного контура постоянного тока другое вспомогательное оборудование.
Когда подключенным к промежуточному контуру постоянного тока электрическим потребителям не требуется максимально возможная электрическая мощность, которую могут посредством своих электрических машин 3 вырабатывать двигатели 1 внутреннего сгорания, то по причине наличия нескольких комбинаций 1, 3 «двигатель внутреннего сгорания - машина» отдельные комбинации 1, 3 могут быть отключены, то есть двигатель внутреннего сгорания комбинации не работает. Альтернативно, такая комбинация может работать в режиме холостого хода двигателя внутреннего сгорания. Решение об отключении двигателя внутреннего сгорания или работе в режиме холостого хода может быть принято автоматической системой управления, например, системой помощи водителю. Альтернативно, водитель, то есть водитель транспортного средства, может сам принимать решение или оказывать влияние на его принятие.
Решение о числе комбинаций 1, 3, по которым должна распределяться выработка электрической энергии, может, прежде всего, приниматься в зависимости от моментальной требуемой мощности или запрашиваемой требуемой мощности. Прежде всего, при этом могут сравниваться требуемая мощность или запрашиваемая мощность с заданными порогами мощности, которые заложены в информации по эксплуатации комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина».
На фиг. 2 данные, которые, например, подготавливают водитель транспортного средства или система помощи водителю для работы показанной на фиг. 2 системы управлении, представлены блоком INP. Они передаются вышестоящей системе ТОР управления транспортным средством. Вышестоящая система ТОР управления транспортным средством имеет, прежде всего, функцию, устанавливать эксплуатационные характеристики, как, например, баланс мощности управляемых комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина» и принимать решение об установлении приоритета при выборе подлежащих эксплуатации двигателей внутреннего сгорания системы.
Как показывает стрелка А, вышестоящая система ТОР управления транспортным средством управляет работой подчиненной системы REG управления или регулирования «двигатель - машина». Эта подчиненная система управления имеет задачей, управлять запуском и остановкой отдельных двигателей внутреннего сгорания системы МОТ (как показывает стрелка В) и при этом, прежде всего, следить в течение длительных промежутков времени за равномерной загрузкой или равномерной работой двигателей внутреннего сгорания. Комбинация систем управления TOP, REG является примером осуществления показанной на фиг. 1 системы 17 управления. Как показывает стрелка G, во время работы вышестоящая система ТОР управления и подчиненная система REG обмениваются между собой информацией. Например, подчиненная система REG управления передает информацию о равномерном или неравномерном использовании отдельных двигателей внутреннего сгорания вышестоящей системе ТОР. Соответствующей информацией являются, например, рабочие параметры, такие как скорости вращения, температуры, электрические токи, а также сообщения об ошибках. Прежде всего, вышестоящая система ТОР управления передает подчиненной системе REG управления для каждого из двигателей внутреннего сгорания заданное значение мощности и/или предписание, какой двигатель внутреннего сгорания должен быть в работе (стрелка А). Подчиненная система REG управления передает комбинациям двигатель внутреннего сгорания - машина» кроме приказов на запуск и остановку также заданные значения мощности и/или скорости вращения.
Электрические потребители, которые, прежде всего, являются тяговыми двигателями, вспомогательным оборудованием и питаемыми через сборную шину поезда потребителями, на фиг. 2 схематически показаны блоком GON. Вышестоящей системой ТОР потребителям могут передаваться (стрелка G) управляющие команды или другие задания, например, тяговые силы для тяговой системы и тормозные силы для тормозной системы. Наоборот, потребители GON могут передавать (стрелка D) вышестоящей системе ТОР управления информацию об их работе (например, фактическую электрическую мощность или силы), а также сообщения об ошибках.
Через EXN показана выхлопная система двигателей внутреннего сгорания. К ней относятся также фильтр частиц, прежде всего, когда речь идет о дизельных двигателях. От фильтра частиц вышестоящей системе ТОР передается (стрелка Е) информации об их забивке частицами.
Охлаждающее устройство KUL для охлаждения двигателей внутреннего сгорания или комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина» передает (стрелка F) вышестоящей системе ТОР управления информацию о своей работе, как, например, температуры и сообщения об ошибках. Охлаждающее устройство KUL объединено с подогревающим устройством, которое может подогревать охлаждающую жидкость в контуре охлаждения, чтобы подогреть двигатель перед запуском.
Момент времени, в который двигатели внутреннего сгорания во время работы с частичной нагрузкой запускаются или останавливаются, зависит, прежде всего, от действующей или будущей общей требуемой мощности. Если будущая общая требуемая мощность неизвестна, как это, например, имеет место в случае имеющегося сохраненного профиля нагрузки или в случае выполненной соответствующим образом системы помощи водителю, тогда, прежде всего, возможно, что водитель транспортного средства сообщает системе управления информацию о будущей требуемой мощности. Например, водитель транспортного средства может таким образом передать системе прогноз будущей общей требуемой мощности. Водитель транспортного средства может выполнить это, например, путем выбора заранее заданного режима работы. Альтернативно или дополнительно, водитель транспортного средства может сам задавать подлежащие эксплуатации двигатели или, по меньшей мере, подлежащее использованию число двигателей.
В специальном варианте осуществления на фиг. 3, четыре комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» расположены вместе в машинном отделении 21, которое имеет центральный проход 22. Кабина водителя транспортного средства находится, например, справа от машинного отделения 21, как показывает стрелка справа на фиг. 3. Отдельные двигатели внутреннего сгорания, например дизельные двигатели, обозначены ссылочными обозначениями DM1, DM2, DM3 и DM4. Некоторые амортизаторы двигателей DM обозначены небольшими кружками со ссылочными обозначениями 23a-24d. Каждый из двигателей DM через не показанный подробно приводной вал соединен с электрической машиной G1, G2, G3, G4. В трансмиссии между двигателем внутреннего сгорания DM и электрической машиной G, прежде всего, в области сцепления трансмиссии, расположен соответственно датчик 25a, 25b, 25c, 25d температуры.
Комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» расположены в общем, не разгороженном полностью на части машинном отделении 21, так что в машинном отделении 21 может происходить воздухообмен. На ботовых стенках 26a, 26b машинного отделения 21, которые также образуют наружные стенки рельсового транспортного средства, находятся входные отверстия для воздуха соответственно по меньшей мере с одним вентилятором 27a, 27b, 27c, 27d. Вентиляторы 27 засасывают воздух из окружения рельсового транспортного средства через боковые стенки 26 в машинное отделение, при этом каждый из вентиляционных блоков придан одной из комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина», то есть засосанный поток воздуха в первую очередь охлаждает соответствующую комбинацию. Отверстие для выхода воздуха находится, например, в области крыши машинного отделения. Вентиляторы приводятся в действие, прежде всего, в зависимости от измеренных значений температуры, которые измеряет приданный соответствующей комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» температурный датчик 25.
Засосанный снаружи вентиляционными блоками во время их работы охлаждающий воздух сначала течет вдоль двигателя DM внутреннего сгорания и затем мимо машины G, пока нагретый охлаждающий воздух не выходит вверху на крыше снова в окружающую среду.
Прежде всего, в варианте осуществления на фиг. 3 температурные датчики расположены в машинном отделении так, что могут контролироваться подлежащие защите от перегрева компоненты, такие как сцепление между двигателем и машиной, электрические предохранительные устройства машины и амортизаторы 23. Прежде всего, поэтому могут быть использованы больше температурных датчиков, чем показано в примере осуществления на фиг. 3. Например, в этом случае измеренное в каждый момент времени максимальное значение температуры комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» используется как измеренное значение температуры для управления соответствующим вентиляционным блоком.
Ниже будет описан пример осуществления способа, посредством которого могут быть выбраны двигатели для эксплуатации и, этим самым, для выработки электрической мощности. При этом ссылка делается на фиг. 4. На шаге S1, в начале эксплуатации рельсового транспортного средства, сначала запускают все двигатели внутреннего сгорания системы, факультативно друг за другом, как это известно из уровня техники. На следующем шаге S2 часть двигателей внутреннего сгорания снова отключают, так как в данной фазе эксплуатации должна происходить работа в режиме частичной нагрузки. Альтернативно, на первом шаге S1 запускают не все двигатели внутреннего сгорания, так что на шаге S2 не должен снова отключаться ни один двигатель внутреннего или должно снова отключаться меньше двигателей внутреннего сгорания. Прежде всего, в этом случае подогревают двигатель или двигатели внутреннего сгорания, которые еще не запущены в работу.
На следующем шаге S3 контролируют температуры отключенных двигателей внутреннего сгорания. Если при этом устанавливают, что температура одного из двигателей внутреннего сгорания снижается ниже заданного граничного значения температуры, двигатель снова запускают (шаг S4), чтобы избежать охлаждения с последующим подогревом двигателя.
В последующей фазе работы (шаг S5), которая, альтернативно, может произойти перед или во время фазы работы шагов S2 и S3, непрерывно контролируют температуру по меньшей мере одной из комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина», и вентилирующее устройство для обдува и, таким образом, охлаждения соответствующей комбинации приводят в действие лишь тогда, когда превышено заданное граничное значение температуры. Если температура опустится ниже еще одного граничного значения температуры, которое лежит ниже ранее названного граничного значения температуры, то даже во время работы соответствующего двигателя внутреннего сгорания отказываются от работы приданного ему вентиляционного блока, то есть блок остается отключенным. Если более низкое заданное граничное значение температуры будет превышено и соответствующий двигатель внутреннего сгорания работает, то соответствующий вентиляционный блок приводят в действие.
1. Система для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией, причем система имеет:
- по меньшей мере два двигателя (1) внутреннего сгорания,
- для по меньшей мере двух двигателей (1) внутреннего сгорания соответственно приданную электрическую машину (3) для выработки электрической энергии, причем электрическая машина (3) механически соединена с двигателем (1) внутреннего сгорания, так что она при работе в генераторном режиме электрической машины (3) приводится в действие от двигателя (1) внутреннего сгорания, так что образованы по меньшей мере первая и вторая комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина»,
- общую систему (17) управления комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина», причем система (17) управления выполнена так, чтобы при необходимости запускать двигатели (1) внутреннего сгорания по одному,
- по меньшей мере одно подогревающее устройство (KUL), которое выполнено так, чтобы перед запуском подогревать двигатели (1) внутреннего сгорания,
- устройство (19) определения температуры, которое термически связано с двигателями (1) внутреннего сгорания и которое через сигнальную связь соединено с системой (17) управления, чтобы передавать информацию о температурах двигателей (1) внутреннего сгорания системе (17) управления,
причем система (17) управления выполнена так, чтобы во время работы одного из двигателей (1) внутреннего сгорания запускать другой из двигателей (1) внутреннего сгорания, когда по причине охлаждения другого двигателя внутреннего сгорания определенная устройством определения температуры температура другого двигателя внутреннего сгорания достигает или становится ниже первого заданного граничного значения температуры, и
причем система (17) управления снижает мощность уже находящегося в работе двигателя внутреннего сгорания или уже находящихся в работе двигателей внутреннего сгорания, как только другой двигатель внутреннего сгорания запущен и вносит вклад в общую мощность всех находящихся в работе двигателей внутреннего сгорания.
2. Система по п. 1, причем система (17) управления запускает другой двигатель внутреннего сгорания при достижении или снижении ниже заданного граничного значения температуры, хотя мощность двигателя внутреннего сгорания или двигателей внутреннего сгорания, которые уже находятся в работе, достаточна для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией.
3. Система по п. 1 или 2, причем система имеет вентилирующее устройство для обдува и, таким образом, охлаждения комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина», причем каждой из комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина» придан один из нескольких вентиляционных блоков (27) вентилирующего устройства, так что вентиляционные блоки (27) во время их работы охлаждают главным образом или исключительно соответственно приданную им комбинацию (1, 3) «двигатель внутреннего сгорания - машина», причем каждая из комбинаций (1, 3) «двигатель внутреннего сгорания - машина» оснащена соответственно по меньшей мере одним температурным датчиком (25), и причем вентиляционные блоки (27), несмотря на работу транспортного средства, включены соответственно лишь тогда, когда двигатель (1) внутреннего сгорания приданной им комбинации (1, 3) «двигатель внутреннего сгорания - машина» находится в работе и когда измеренное значение температуры температурного датчика (25) или температурных датчиков приданных им комбинаций (1, 3) «двигатель внутреннего сгорания - машина» удовлетворяет температурному критерию, а именно или больше, чем второе заданное граничное значение температуры, или больше или равно второму заданному граничному значению температуры.
4. Рельсовое транспортное средство, имеющее систему по одному из пп. 1-3.
5. Способ эксплуатации системы для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией, причем:
- при необходимости одновременно приводят в действие по меньшей мере два двигателя (1) внутреннего сгорания системы,
- для выработки электрической энергии используют соответственно электрическую машину (3), которая механически соединена с двигателем (1) внутреннего сгорания, так что она при генераторном режиме работы электрической машины (3) приводится в действие от двигателя (1) внутреннего сгорания, и так что образуется по меньшей мере первая и вторая комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина»,
- двигатели (1) внутреннего сгорания при необходимости перед запуском факультативно подогревают,
- информацию об определенных температурах двигателей внутреннего сгорания предают системе (17) управления системой,
причем система (17) управления во время работы одного из двигателей внутреннего сгорания запускает другой из двигателей внутреннего сгорания, когда по причине охлаждения другого двигателя внутреннего сгорания определенная температура другого двигателя внутреннего сгорания достигает первого заданного граничного значения температуры или становится ниже него, и
причем система (17) управления снижает мощность уже находящегося в работе двигателя внутреннего сгорания или уже находящихся в работе двигателей внутреннего сгорания, как только другой двигатель внутреннего сгорания запущен и вносит вклад в общую мощность всех находящихся в работе двигателей внутреннего сгорания.
6. Способ по п. 5, причем система (17) управления запускает другой двигатель внутреннего сгорания при достижении или снижении ниже заданного граничного значения температуры, хотя мощность двигателя внутреннего сгорания или двигателей внутреннего сгорания, которые уже находятся в работе, достаточна для обеспечения рельсового транспортного средства электрической энергией.
7. Способ по п. 5 или 6, причем каждая из комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина» при необходимости обдувается приданным ей вентиляционным блоком и, таким образом, охлаждается, так что вентиляционные блоки (27) во время их работы охлаждают главным образом или исключительно соответственно приданную им комбинацию «двигатель внутреннего сгорания - машина», причем для каждой из комбинаций «двигатель внутреннего сгорания - машина» измеряют температуру, и причем вентиляционные блоки (27), несмотря на работу рельсового транспортного средства, включены соответственно лишь тогда, когда двигатель внутреннего сгорания приданной им комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» находится в работе и когда измеренное значение температуры температурного датчика или температурных датчиков приданной им комбинации «двигатель внутреннего сгорания - машина» удовлетворяет температурному критерию, а именно или больше, чем второе заданное граничное значение температуры, или больше или равно второму заданному граничному значению температуры.
