[发明专利]自推进牵引车辆的动力装置

说明书

本发明涉及自推进牵引车辆的动力装置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”或在驱动模式工作时，机车的柴油发动机会给出恒定的功率，它取渣子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”或其他不希望有的后果。从历史发展来看，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的量，使得曲轴的实际速度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马力）。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：超过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，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。