CN105026909A - 评估原动机的运行性能的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种评估原动机运行性能的方法，包括：以最低负荷要求阈值启动上述原动机；获取上述原动机的参考原动机运行参数；对上述参考原动机运行参数与标准原动机运行参数进行比较以确定参考矩阵；以及通过TRS控制器基于上述参考矩阵来调节标准运行阈值以获取最优运行阈值。

Description

评估原动机的运行性能的系统和方法
技术领域
本文所描述的各实施例通常涉及原动机组，并且特别涉及但不限于一种评估原动机的运行性能的系统或方法。
背景技术
现有的运输制冷系统用于对集装箱、拖车以及其他类似的运输装置进行冷却。现代化集装箱可以进行有效的堆放以通过船或铁路装运。当由货车运送集装箱时，单个集装箱被安置在集装箱底盘上。当集装箱中的货物包含易腐烂的物品(例如，食品、鲜花等)时，可以对集装箱的温度进行控制以减少运输途中货物的损失。
一些现有的运输集装箱包括发电机组，用于给运输制冷系统的温度控制部件供电。这些发电机组一般与集装箱或集装箱底盘直接连接，并且包括驱动发电机的原动机以及为发电机组提供燃料的燃料容器。
发电机组可以以单一的、相对恒定的速度运行，以产生恒定的输出频率和一个或多个输出电压(例如，230/460VAC(交流电压)等)。无论运输制冷系统上的负荷相对较高或较低，这些发电机组都会以相同的单一速度运行，因而并不会在最省燃料的条件下运行。在运输工人没有检查的很长一段时间内，这些发电机组有可能会耗尽燃料容器中的燃料。燃料耗尽的条件会引起运输制冷系统的功率损耗，并会导致易腐烂的货物的损失。当环境温度条件非常高或非常低时尤其如此。
发明内容
本文所描述的各实施例通常涉及原动机组，并且特别涉及但不限于一种评估原动机的运行性能的系统或方法。
某些运输装置包括给运输装置的运输制冷系统供电的发电机组，从而使运输制冷系统能够保持运输装置内的温度。运输装置通常包括燃料容器，以提供燃料给发电机组的原动机。特别地，本文所描述的各实施例使用原动机被启动后获得的初始原动机运行参数来产生参考矩阵，以帮助调节最优原动机运行阈值。初始原动机运行参数可以包括：原动机速度(RPM)、原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送至原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置、噪音水平等。
进而，上述最优原动机运行阈值有助于管理原动机速度和原动机负荷。进而，这有助于减少原动机的燃料消耗量，并因此有助于延长发电机组可以运行的时间周期。减少原动机的燃料消耗量的各实施例还可以有助于延长发电机组的使用寿命，并有助于降低发电机组的噪音水平。此外，本文描述的一些实施例可以有助于通过采用更精确计算的最优原动机运行阈值来改善排放控制。此外，本文描述的各实施例还有助于防止原动机超载，并有助于降低发动机噪音。
本文描述的一个实施例提供了一种评估原动机组的运行性能的方法。该方法包括：以最低负荷要求阈值来启动原动机；获取原动机的参考矩阵；以及调节最优原动机运行阈值。
应当理解，本文描述的各实施例可以用于任何合适的运输装置，例如集装箱装置、船上集装箱、航空货运仓、长途驾驶的货车舱等。这些实施例还可以用于装有空调设备的拖车装置、轨道车或其他类型的运输装置。
应当理解，本文的系统和方法还适用于采用发动机通过传送带或其他传输工具来直接驱动各部件的其他运输制冷系统。
应当理解，本文的系统和方法不仅可以用于运输制冷系统中，还可以用于其他应用中，例如，用于驾驶员的驾驶室的空调系统的辅助动力装置(APU)，或用于便携式加热、通风和空调(HVAC)系统等。
一些实施例提供一种评估原动机的运行性能的方法。该方法包括：以最低负荷要求阈值来启动原动机；获取上述原动机的参考原动机运行参数；将上述参考原动机运行参数与标准原动机运行参数进行比较以确定参考矩阵；以及通过TRS控制器基于上述参考矩阵来调节标准运行阈值，以获取最优运行阈值。
在其他实施例中，一种用于运输制冷系统(TRS)的负荷控制系统包括：原动机；以及TRS控制器。对上述TRS控制器编程以在原动机以最低负荷要求阈值被启动时，获取参考原动机运行参数。上述TRS控制器被配置为将参考原动机运行参数与标准原动机运行参数进行比较以产生参考矩阵，并被配置为使用上述参考矩阵来调节标准运行阈值。
在其他实施例中，一种使用运输制冷系统控制器的负荷控制方法包括：指示运输制冷系统(TRS)的原动机以最低负荷要求阈值启动；获取上述原动机的参考原动机运行参数；产生上述原动机的参考矩阵；以及通过TRS控制器基于上述参考矩阵来调节标准运行阈值。
该发明内容是本申请一些教导的概述，而并不意欲为对所要求保护的发明的排他性或穷尽性描述。
关于本主题的进一步细节将在详细说明书和所附的权利要求中看到。本主题的其他方面将在本领域技术人员阅读和理解下列详细的说明书和阅览形成本申请一部分的附图后变得显而易见，每一方面并不意欲被视为是限制性的。所要求保护的本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
附图说明
不一定按比例绘制的各附图通常以示例的方式而非限制的方式示出了本申请中所讨论的各种实施例。
图1是具有运输制冷系统的集装箱装置架高的立体图。
图2A是机械发电机组的示意图。
图2B是包括电子控制单元(ECU)的发电机组的示意图。
图3是图2A或图2B中所示的发电机组的操作流程图。
图4A是图3中所示的控制方法的一个实施例的流程图，其中原动机速度在至少两个恒定速度之间被改变。
图4B是图3中所示的控制方法的另一个实施例的流程图，其中原动机速度被连续地改变。
图5是图4B中所示的控制方法的另一个实施例的流程图，其中原动机速度基于所计算的最优原动机速度而被改变。
具体实施方式
本文所描述的各实施例通常涉及原动机组，并且特别涉及但不限于一种评估原动机的运行性能的系统或方法。
特别地，本文描述的各实施例使用原动机被启动后获得的一个或多个初始原动机运行参数来产生参考矩阵，以帮助调节一个或多个最优原动机运行阈值。进而，上述一个或多个最优原动机运行阈值有助于管理原动机速度和原动机负荷。进而，这可以有助于减少燃料消耗量，并因此有助于延长发电机组可以运行的时间周期(例如，提高原动机的燃料效率)。提高燃料效率的各实施例还可以有助于延长发电机组的使用寿命，并有助于降低发电机组的噪音水平。此外，本文描述的一些实施例可以有助于通过采用更精确计算的(多个)最优原动机运行阈值来更充分地满足排放法规、噪音法规等等，以改善排放和/或噪音控制。此外，本文描述的各实施例还有助于防止原动机超载，并有助于降低原动机噪音。
本文描述的一个实施例提供了一种评估原动机组的运行性能的方法。该方法包括：以最低负荷要求阈值来启动原动机；获取上述原动机的参考矩阵；以及调节最优原动机运行阈值。
应当理解，本文描述的各实施例可以用于任何合适的运输装置，例如集装箱装置、船上集装箱、航空货运仓、长途驾驶的货车舱等。这些实施例还可以用于装有空调设备的拖车装置、轨道车或其他类型的运输装置。
在一些实施例中,提供发电机组以给用于运输装置的运输制冷系统的各部件供电，上述部件包括原动机。在这些实施例中，上述运输装置可以包括燃料容器，用于为运输制冷系统的原动机提供燃料。在其他实施例中，运输制冷系统可以被配置为通过传送带或其他传输工具来驱动包含原动机的各部件，而不需要发电机。
应当理解，本申请中的系统和方法不仅可以用于运输制冷系统中，还可以用于其他应用中，例如，用于为运输车辆的驾驶室提供加热和冷却的辅助动力装置(APU)、或用于火车或公共汽车等的暖通空调(HVAC)系统，等等。
参考形成本申请的一部分的附图，并且在其中通过图示的方式示出可以被实施的各实施例。使用的“包含”、“包括”或“具有”以及其变形在此处意指涵盖后续列出的项目及其等同物以及额外的项目。除非另有明确说明或限制，各术语“安装的”、“连接的”、“支承的”、“联接的”及其变形被广义地使用并涵盖直接和间接的安装、连接、支承和联接。此外，“连接的”和“联接的”不限于物理或机械连接或联接。应当理解，本文所使用的用语和术语是出于描述目的的，而不应当被认为是限制性的。
图1示出了具有运输制冷系统12的集装箱装置10架高的立体图。运输制冷系统12的运输制冷装置20被放置为与集装箱装置10的前侧邻近且被封闭于壳体14中。运输制冷系统12与载货空间16连通，并控制载货空间16中的温度。运输制冷装置20由封闭的制冷剂回路(未示出)限定。该封闭的制冷剂回路调控载货空间16的各种条件(例如，温度、湿度等)，并且包括与冷凝器和蒸发器连接的压缩机，其对载货空间16和包含于其中的任何易腐烂的货物进行冷却。
运输制冷系统12还具有与运输制冷装置20连接的发电机组18。该发电机组18可以包括原动机和发电机，例如DC(直流)发电机、交流发电机等。
在一个实施例中，运输制冷装置20能够可运行于多个速度并由封闭的制冷剂回路限定(未示出)，上述多个速度至少包含高频率和低频率。封闭的制冷剂回路调控载货空间16的各种条件(例如温度、湿度等)，并可以包括与冷凝器和蒸发器连接的压缩机，其对载货空间16和包含于其中的易腐烂的货物进行冷却。在一个实施例中，发电机组18的原动机可以被操作处于高速度和低速度，高速度例如～2200转每分钟(RPMs)，低速度例如～1450转每分钟(RPMs)。应当理解，在一些实施例中，通过采用变速发动机，运输制冷装置20还可以被操作处于可变速度。
应当理解，本文所述的各实施例不限于集装箱装置。本文所述的各实施例可以用于任何其他合适的温控运输装置中，例如船上集装箱、航空货运仓、长途驾驶的货车舱等。运输制冷系统可以是蒸汽压缩机式运输制冷系统，或可以使用制冷剂、冷板技术等的任何其他合适的运输制冷系统。
图2A示出了运输制冷系统100，该运输制冷系统100包括发电机组105和TRS控制器130。发电机组105包括原动机110、发电机150和燃料容器140。在一些实施例中，发电机组105可以被布置于壳体中(如图1中所示的壳体14)。
应当理解，下列描述的原动机110为多速原动机。然而，原动机110还可以是变速原动机。
图中所示的原动机110可以是内燃机(例如，柴油机等)、油润滑系统以及电气系统(均未示出)，上述内燃机可以通常包括冷却系统(例如，水或液体冷却剂系统)。空气过滤系统(未示出)对引入到原动机110的燃烧室(未示出)中的空气进行过滤。原动机110还可以是为运输制冷系统专门配置的原动机。燃料容器140与原动机110流体连通，以输送燃料供应给原动机110。
在该实施例中，原动机110是由TRS控制器130控制的双速原动机。TRS控制器130可以被配置为调控输送给原动机110的燃料量，并被配置为操作原动机处于至少高速度和低速度。TRS控制器130被配置成使原动机110可以被保持于至少高速度或低速度而不考虑原动机110上的原动机负荷。在示出的实施例中，高速度可以是～2200RPMs，低速度可以是～1450RPMs。在其他实施例中，高速度和低速度可以分别与～2200RPMs和～1450RPMs不同。此外，在一些实施例中，原动机110可以是变速原动机，能够具有例如～0RPMs和～1450RPMs之间的多个不同速度。
发电机150与原动机110连接。发电机150包括电源插座151，该电源插座151通过电力电缆(未示出)与例如运输制冷装置20(如图1所示)电连通，以提供电源给运输制冷装置20。在一个实施例中，发电机150是三相交流发电机，提供三相交流电流(“AC”)给TRU。
发电机150还具有由原动机110的速度或发电机150的励磁电压确定的输出频率。在一些实施例中，当原动机110被操作处于高速度时发电机150可运行于高输出频率，而当原动机110被操作处于低速度时发电机150可运行于低输出频率。发电机150的高输出频率与运输制冷装置20的高频率相同。发电机150的低输出频率与运输制冷装置20的低频率相同。
发电机150的输出电压可以由输出频率确定。因此，响应于发电机150在高频率下的运行，发电机150可运行于高输出电压。响应于发电机150在低频率下的运行，发电机150还可运行于低输出电压。因此，原动机110的速度可以确定发电机150的频率和输出电压。
发电机150可以被配置为提供恒定负荷容量，其足以在各种负荷下为图1所示的运输制冷装置20提供电力。发电机150上的负荷与冷却或加热需求或运输制冷装置20上的负荷(例如，运输制冷装置20所需的电源)相对应，并可以响应于运输制冷装置20上负荷的变化而变化。
TRS控制器130被配置为监控原动机110的动子运行条件并控制原动机110的运行。在一些实施例中，TRS控制器可以对动子运行进行实时监控。TRS控制器130可以具有能够与传感器阵列进行通信的微处理器，传感器阵列被配置为获取初始原动机运行参数，例如原动机速度(RPM)、原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送到原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置、噪音水平等。通过分析来自传感器阵列的读出，TRS控制器130可以实时确定原动机110的运行条件。TRS控制器130还可以被配置为对燃料泵进行控制，从而使TRS控制器130可以控制输送至原动机110的燃烧室的燃料量。通过调控输送的燃料量，TRS控制器130可以被配置为在即使当原动机110上的负荷发生变化时保持原动机110于恒定速度。在图2A所示的实施例中，TRS控制器130被配置为保持原动机于至少两个恒定速度，例如～2200RPMs和～1450RPMs。
TRS控制器130可以包括微处理器(未示出)，该微处理器被配置为响应于自传感器接收的实时原动机条件信息，作出各种操作决策。接着，可以将TRS控制器130产生的操作决策用于操作原动机110。
图2A进一步示出了TRS控制器130被配置为与存储器135和操作界面136电连通。TRS控制器130、存储器135和操作界面136可以被并入TRS控制面板170中。在一些实施例中，存储器135可以是随机存取存储器(“RAM”)，可以保存与原动机110和发电机150的参数相关的数据记录以及其他数据。
在操作时，TRS控制器130对原动机110进行操作。例如，TRS控制器130可以被配置为操作原动机110处于第一恒定速度和第二恒定速度，第二恒定速度小于第一恒定速度。在一些实施例中，例如如上所示，第一恒定速度可以是～2200RPMs，而第二恒定速度可以是～1450RPMs。
通常来说，当原动机的运行条件发生变化时，燃料效率改变。例如，在原动机110上的负荷较高时，例如处于约80％的原动机110最大负荷容量时，原动机110在～2200RPMs下可以更省燃料(即可以消耗更少燃料)。另一方面，在原动机110上的负荷较低时，例如处于约20％的原动机110最大负荷容量时，原动机110在～1450RPM下可以更加高效。
可以确定在原动机110上的原动机负荷的阈值，例如～50％的原动机负荷，从而当原动机110运行于超过上述阈值的原动机负荷时，为了更省燃料而可以将原动机110操作处于～2200RPMs。当原动机110运行于低于上述阈值的负荷时，为了更高的效率而可以将原动机110操作处于约～1450RPMs。应当注意的是，～50％的阈值只是示例性的。可以例如通过测试来确定原动机110为了更高效而转换运行速度的阈值。
值得注意的是，原动机运行条件可以通过除了原动机中的负荷以外的参数进行测量，并且TRS控制器130可以被配置为获取实时的原动机运行条件并提供原动机运行条件值。与原动机运行条件相关联的参数可以包括原动机的轴速度、输送至原动机的燃料量和/或进气流量。TRS控制器130可以被配置为获取这些参数作为原动机运行条件值。可以为每个参数建立阈值，以助于确定原动机110的最优原动机速度。如本文所用，术语“最优的”是指希望在一定意义上根据原动机条件尽量减少燃料消耗量、最大化控制排放或最大化降低噪音，而并不需要在绝对意义上是最优的，上述原动机条件例如为系统年龄、环境条件等。因而，如本文所用，术语“最优的”可以根据用户需求而改变。
应当注意的是，由TRS控制器130获取的参数例如轴速度、输送至原动机的燃料量以及进气流量可以与原动机110的原动机负荷相关联。因此，通过监控这些参数，还可以有效地监控原动机110的原动机负荷。
应当理解，TRS控制器130的微处理器还可以被配置为基于由TRS控制器130获取的参数来计算原动机运行条件。例如，输送至原动机的燃料量和进气流量与原动机负荷相关联。TRS控制器130的微处理器可以被配置为基于输送的燃料量和/或进气流量来计算原动机负荷作为原动机运行条件值。TRS控制器130的微处理器还可以被配置为基于由TRS控制器130获取的的参数来计算和传输原动机扭矩、当前速度下原动机额定扭矩百分比和/或恒定速度下计算出的扭矩减去峰值扭矩等等作为原动机运行条件值。
存储器135可以被配置为存储预先输入的程序。该程序可以由操作员通过操作界面136输入。优选地，该程序可以在TRS控制面板170的制造过程中被输入到存储器135。该程序包含可以由操作员进行设置的原动机运行条件阈值。TRS控制器130可以被配置为将自TRS控制器130接收的实际的原动机运行条件值与存储于存储器135中的原动机运行条件阈值进行比较，并为原动机计算参考值，例如最大原动机输出、最大原动机速度、最大原动机扭矩等。
在一些实施例中，TRS控制器130的决策可以基于多于一个的原动机运行阈值。例如，如图4A所示，在一个实施例中，具有升档点(USP)和降档点(DSP)，其中当满足升档点时，原动机速度从低速度转变为高速度，当满足降档点时，原动机速度从高速度转变为低速度。如上所述，当原动机的运行条件发生变化时，燃料效率发生变化。在原动机110上的负荷较高时，例如约80％的原动机110最大负荷容量时，原动机110在高速度下例如～2200RPMs下更省燃料(即消耗更少燃料)。另一方面，在原动机110上的负荷较低时，例如约20％的原动机110最大负荷容量时，原动机110在低速度下例如～1450RPMs下更加高效，。
TRS控制器130改变原动机速度的决策可以通过升档点和降档点触发。在一个实施例中，升档点可以是～75％的全额定原动机输出扭矩，而降档点可以是～50％的全额定原动机输出扭矩。
TRS控制器130作出的决策可以通过不同方法被传输给原动机110。例如，如果对原动机的更有效转速RPM的决策是处于第一恒定速度，则TRS控制器130可以被配置为调节原动机110运行于第一恒定速度。类似地，如果对原动机的更有效转速RPM的决策是处于第二恒定速度，则TRS控制器130可以被配置为调节原动机运行于第二恒定速度。
TRS控制器130可以被配置为持续地或以恒定时间间隔监控原动机运行条件。原动机110被配置为保持第一恒定速度或第二恒定速度直到TRS控制器130发送信号给原动机110以将原动机110的速度转换为另一恒定速度。
当原动机110运行于第一恒定速度时，发电机150运行于高频率和高输出电压。当原动机110运行于第二恒定速度时，发电机150运行于低频率和低输出电压。在正常运行条件下，原动机110运行于第一恒定速度或第二恒定速度中的一个，从而使发电机150的频率和输出电压相对于原动机速度保持大体恒定。
应当理解，TRS控制器130可以被配置为获取原动机运行条件的其他参数，例如原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送至原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置、噪音水平等。例如，TRS控制器130可以被配置为接收通过放置在原动机110的排气装置中的温度传感器测量到的排出气体温度。然后，TRS控制器130可以基于该排出气体温度来确定原动机110的运行速度(例如双速原动机的低速度或高速度以及变速原动机的不同速度)。
图2B示出了运输制冷系统200的另一个实施例，该运输制冷系统200包括发电机组205和TRS控制器230，其中原动机210是电子控制原动机。
应当理解，下列描述的原动机210为变速原动机。然而，原动机210还可以是多速原动机。
也就是说，原动机210包括原动机电子控制单元(ECU)220。ECU 220与TRS控制器230电连接，以控制原动机210的运行。发电机组205还包括燃料容器240和发电机250。运输制冷系统200可以被布置于如图1所示的壳体14中。
ECU 220可以被配置为调节输送给原动机210的燃料量，并被配置为操作原动机210处于至少高速度和低速度。ECU 220被配置成使原动机210可以被保持于至少高速度或低速度而不考虑原动机210上的原动机负荷。
ECU 220与TRS控制器230连接。TRS控制器230被配置为接收来自ECU 220的信息，并命令ECU 220改变原动机210的速度于高速度和低速度之间。在示出的实施例中,高速度可以是～2200RPMs，低速度可以是～1450RPMs。在其他实施例中，高速度和低速度可以分别与～2200RPMs和～1450RPMs不同。
ECU 220被配置为监控实时原动机运行条件并控制原动机210的运行。ECU 220可以具有微处理器，该微处理器能够与传感器阵列进行通信，传感器阵列被配置为获取初始原动机运行参数，例如原动机速度(RPM)、原动机的输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送到原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置、噪音水平等。通过分析来自传感器阵列的读出，ECU 220可以实时确定原动机210的运行条件。ECU 220还可以被配置为对燃料泵(未示出)进行控制，从而使输送至原动机210的燃烧室的燃料量可以由ECU 220控制。通过调节输送的燃料量，ECU 220可以被配置为即使当原动机210上的负荷发生变化时保持原动机210于恒定速度。在图2B所示的实施例中，ECU 220被配置成使ECU 220可以保持原动机于至少两个恒定速度，例如～1450 RPMs和～2200 RPMs。
如上所述，TRS控制器230与ECU 220连接。TRS控制器230与ECU220之间的连接可以是双向电子通信系统。如上所述，ECU 220可以被配置为实时获取原动机条件。然后，ECU 220可以发送原动机条件信息给TRS控制器230。
TRS控制器230可以是微处理器，该微处理器被配置为响应于自ECU220接收的实时原动机条件信息，作出各种操作决策。然后，可以将TRS控制器230产生的操作决策通过ECU 220与TRS控制器230之间的连接传输给ECU 220。接收到从TRS控制器230传输的操作决策后，ECU 220可以接着根据自TRS控制器230传输的操作指令来操作原动机210。
图2B进一步示出了TRS控制器230可以被配置为与计时器234、存储器235以及TRU的操作界面236电连通。TRS控制器230、存储器235和操作界面236可以被并入TRS控制面板270中。
在一些实施例中，存储器235可以是随机存取存储器(“RAM”)，可以保存与原动机210和发电机250的参数相关的数据记录以及其他数据。
在操作时，TRS控制器230和ECU 220可以一起工作以对原动机210进行操作。例如，ECU 220可以被配置为操作原动机210处于第一恒定速度和第二恒定速度，第二恒定速度小于第一恒定速度。在一些实施例中，例如如上所示，第一恒定速度可以是～2200RPMs，而第二恒定速度可以是～1450RPMs。
值得注意的是，原动机运行条件可以由除原动机上的负荷以外的参数进行测量。ECU 220可以被配置为获取实时原动机运行条件，并提供原动机运行条件值。与原动机运行条件相关联的参数可以包括原动机的轴速度、输送至原动机的燃料量和/或进气流量。ECU 220可以被配置为获取这些参数，并传输这些参数的值给TRS控制器230作为原动机运行条件值。TRS控制器230可以被配置为接收从ECU 220传输的原动机运行条件值。可以例如通过测试来建立燃料效率与这些原动机运行条件参数之间的关系。此外，可以为每个参数建立阈值，以助于确定原动机210的最优原动机速度。
应当注意的是，由ECU 220获取的参数，例如轴速度、输送至原动机的燃料量以及进气流量可以与原动机210上的负荷相关联。因此，通过监控这些参数，也可以有效地监控原动机210上的负荷。
应当理解，ECU 220的微处理器还可以被配置为基于由ECU 220获取的参数来计算原动机运行条件值。例如，输送至原动机的燃料量和进气流量与原动机210上的负荷相关联。ECU 220可以被配置为基于输送的燃料量和/或进气流量来计算原动机负荷，并将计算的原动机负荷传输给TRS控制器230作为原动机运行条件值。ECU 220的微处理器还可以被配置为基于由ECU 220获取的参数来计算和传输原动机扭矩、当前速度下原动机额定扭矩百分比、和/或恒定速度下计算的扭矩减去峰值扭矩等等，并将这些计算的值传输给TRS控制器230作为原动机运行条件值。
原动机控制程序包含可以由操作员设置的原动机运行条件阈值。TRS控制器230的微处理器可以被配置为将自ECU 220接收的实际原动机运行条件值与存储于存储器23中的原动机运行条件阈值进行比较，并作出是否转换原动机210的运行RPM的决策。TRS控制器230可以被配置为将该决策发送回ECU 220。
在一些实施例中，TRS控制器230的决策可以基于多于一个的阈值。例如，如图3所示，在一个实施例中，具有一个升档点和一个降档点。TRS控制器230改变原动机速度的决策可以通过升档点和降档点触发。
TRS控制器230作出的决策可以通过不同方法被传输给ECU 220。例如，TRS控制器230的微处理器可以通过输出不同的电压信号来解释决策。例如，如果对原动机210的更有效转速RPM的决策是处于第一恒定速度，则TRS控制器230的微处理器可以被配置为输出高电压信号。类似的，如果对原动机210的更有效转速RPM的决策是处于第二恒定速度，则TRS控制器230的微处理器可以被配置为输出低电压信号。可以将高电压和低电压信号传输至ECU 220。
ECU 220可以被配置为测量自TRS控制器230接收的电压信号。当接收到高电压信号时，ECU 220的微处理器可以被配置为调节原动机210运行于第一恒定速度。当接收到低电压信号时，ECU 220的微处理器可以被配置为调节原动机210运行于第二恒定速度。ECU 220可以被配置为持续地或以恒定时间间隔监控TRS控制器230的电压输出。ECU 220可以被配置为保持原动机210于第一恒定速度或第二恒定速度，直到ECU 220从TRS控制器230接收到与恒定速度相关联的电压信号，该恒定速度与原动机210的当前运行速度不同。然后，ECU 220可以被配置为调节原动机210，以使原动机210被转换为另一恒定速度。
应当理解，ECU 220可以被配置为获取原动机运行条件的其他参数，例如原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送至原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置、噪音水平等。然后，ECU 220传输该值给TRS控制器230。例如，ECU 220可以被配置为接收由放置在原动机210的排气装置中的温度传感器测量到的排出气体温度。值得注意的是，在一些实施例中，TRS控制器230可以被配置为直接接收排出气体温度。然后，TRS控制器230可以基于该排出温度来确定原动机210的运行速度。
图3示出了用于在原动机110运行于第一速度和第二速度时对图2A中的发电机组105进行操作的进程500的流程示意图，上述第二速度低于第一速度。在发电机组105被启动之后，在S505中在开启原动机110前，先开启TRS控制器130。然后，在S510中，TRS控制器130通过从传感器感应TRS 100的各种系统条件，以开始取得原动机输出要求，例如歧管压力进气、排气歧管等等。
在S520中，TRS控制器130以低速度启动原动机110，例如，～1450RPMs。此时，原动机110是轻负荷的，例如以～5％-～15％的负荷作为最低负荷要求阈值，以允许TRS控制器130获取一个或多个参考运行参数并产生参考矩阵。在一个实施例中，当原动机110与直驱涡旋式压缩机连接时，可以通过卸载例如90％的涡旋负荷来建立轻负荷。在另一实施例中，当原动机110与直接连接的发电机一起运行时，可以通过卸载直接连接的发电机来建立较轻的负荷，从而允许获取参考运行参数。在其他实施例中，如果需要，可以通过卸载TRS 100的压缩机来建立较轻的负荷。
然后，在S530中，获取一个或多个参考运行参数。上述参考运行参数可以包括例如当原动机启动时的原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、原动机速度等。
然后，在S540中，TRS控制器130比较S530中获取的一个或多个参考运行参数与原动机110的标准运行参数。标准运行参数可以是特定原动机110的原始的、出厂设置的运行参数，作为出厂程序的一部分被存储于TRS控制器130中。参考运行参数与标准运行参数之间的差异可以归因于当前系统和/或环境条件(如与原始系统运行条件之间的差异，原始系统运行条件包括例如发电机组系统年龄、磨损、寄生摩擦、燃料温度、燃料质量、环境温度、空气中含氧量等)。
此外，在S540中，TRS控制器基于存储于TRS控制器130中的标准运行参数与S530中获取的参考运行参数(可反映TRS 100的当前条件和外部环境条件)之间的比较结果来确定一个或多个最优运行阈值。也就是说，在一些实施例中，可以基于存储于TRS控制器130中的标准运行参数与S530中获取的参考运行参数之间的比较结果，来产生参考矩阵。具体地，在一个实施例中，可以基于标准运行参数和参考运行参数之间的差值来产生参考矩阵。
参考矩阵可以反映TRS 100的当前条件和TRS 100周围的环境条件。其可以包括例如当前TRS年龄、原动机燃料温度、原动机燃料质量、原动机周围空气中的含氧量等。相应地，可以通过简单地使用标准运行参数来确定原动机的更精确的运行性能，上述标准运行参数可以仅仅反映TRS 100内的各部件(例如原动机110)的初始通用条件，而不基于制造、组装、使用、磨损和环境等的变化考虑这些部件的变化。
然后，可以通过参考矩阵来调节标准运行阈值。因此，对于TRS 100的当前条件和TRS 100周围的环境条件特别计算最优运行阈值。最优运行阈值包括用于不同控制方法中的控制阈值。在S540中确定最优运行阈值后，在S550中给原动机110增加实际负荷，然后在S560中应用原动机110的控制方法。
在如图4A所示的特定控制方法5610中，对实时工作周期和原动机运行参数进行监控。原动机110由控制方法进行控制，该控制方法包括1)降档点(DSP)、2)升档点(USP)、以及3)最大负荷点(MLP)。当实时工作周期和降档点都被满足时，将原动机速度从高速度改变为低速度。当实时工作周期和升档点都被满足时，将原动机速度从低速度改变为高速度。最大负荷点是与最大原动机负荷的某一百分比相对应的值，其中，当达到该值时，需要降低原动机110的负荷以使原动机能够安全运行。在一个实施例中，最大负荷点为～95％的原动机负荷。在如图3和4A所示的实施例中，在S540中确定的最优运行阈值至少包括最优降档点、最优升档点和最优最大负荷点。
在如图4B所示的另一个方法5620中，原动机110通过不同的控制方法进行控制，该控制方法包括用于连续地改变原动机110的速度的目标速度改变值。
在一个实施例中，对工作周期和一个或多个原动机运行参数进行监控。原动机110由控制方法进行控制，该控制方法包括1)速度下降条件、2)速度提高条件、以及3)最大负荷点(MLP)。当工作周期和速度下降条件都被满足时，可以降低原动机速度。当工作周期和速度提高条件都被满足时，可以提高原动机速度。在一些实施例中，在每个工作周期中可以以预定量提高或降低速度。此外，在这些实施例的一个例子中，在每个工作周期中可以以预定量提高或降低该速度，直到如达到最优原动机速度或满足一些其他条件。在其他实施例中，如下面参考图5的讨论，可以将该速度直接提高或降低至最优原动机速度。
可选地，可以计算最优原动机速度，从而使原动机110一直以最优模式进行运行。如图5所示，当满足目标速度改变值时，改变原动机110的速度。在如图3所示的实施例中，在540中确定的最优运行阈值至少包括最优目标速度改变值。
参考图4A，将在下面更详细地讨论在S560中应用的原动机110的控制方法的一个实施例。在S5611中，对实时工作周期和原动机运行参数进行监控，并对原动机运行参数，例如原动机额定输出扭矩百分比进行测量。在S5612中，TRS控制器130检测是否满足实时工作周期和升档条件。在一个实施例中，如果原动机110在低速度下运行并达到最优运行阈值中的一个，即最优升档点，则升档条件被满足。在更具体的实施例中，如果原动机110在低速度下运行并且原动机额定输出扭矩百分比达到最优升档点，则升档条件被满足。
如果S5612中的回答为是，则在S5613中，TRS控制器130在下一个工作周期中初始化从低速度到高速度的速度变化。从一个模式到下一个模式的速度变化在约1秒或更少的过渡阶段内由计算机控制。然后，TRS控制器130进入S5611并继续。
如果S5612中的回答为否，则在S5614中，TRS控制器130检测是否满足实时工作周期和降档条件。在该实施例中，如果原动机110运行于高速度并达到最优运行阈值中的一个，即最优降档点，则降档条件被满足。在更具体的实施例中，如果原动机110在高速度下运行并且原动机额定输出扭矩百分比达到最优降档点，则降档条件被满足。
如果S5614中的回答为是，则在S5615中，TRS控制器130在下一个工作周期中初始化从高速度到低速度的速度变化。从一个模式到下一个模式的速度变化在约1秒或更少的过渡阶段内由计算机控制。然后，TRS控制器130进入S5611并继续。
如果S5614中的回答为否，则在S5616中，TRS控制器130检测是否满足最大负荷条件。在该实施例中，如果原动机110在高速度下运行并达到最优运行阈值中的一个，即最优最大负荷点，则最大负荷条件被满足。在更具体的实施例中，如果原动机110在高速度下运行并且原动机额定输出扭矩百分比达到最优最大负荷点，则最大负荷条件被满足。
如果S5616的回答为是，则在S5617中，TRS控制器130指示发电机组105在下一个工作周期中卸载原动机110的负荷，以避免原动机110超负荷。负荷以用户限定的顺序进行卸载。在一个实施例中，以下列顺序卸载负荷：压缩机负荷、用电负荷、电池负荷，等等。然后TRS控制器130进入S5611并继续。
如果S5616中的回答为否，则在S5618中，TRS控制器130检测是否满足TRS运行要求。
如果S5618的回答为是，则在5619中，TRS控制器130在下一个工作周期中添加回负荷。负荷以用户限定的顺序添加。在一个实施例中，以下列顺序添加负荷：压缩机负荷、用电负荷、电池负荷，等等。然后TRS控制器130进入S5610并继续。
如果S5619的回答为否，则TRS控制器130返回S5611并继续。
应当理解，在一些实施例中，仅对原动机运行参数进行监控，而不对实时工作周期进行监控。因此，只要满足降档点或升档点，原动机的速度就会相应地改变。
应当理解，如果图2B中的原动机210运行于第一速度和第二速度，第二速度小于第一速度，则包含图4A中的原动机的控制方法的图3和4A中的进程也适用于图2B中所示的发电机组200。ECU原动机210也可以以连续变化的速度运行，以使得原动机能够一直运行于最优运行模式。因此，可以使用在S560中应用的原动机210的另一个控制方法。该另一个控制方法如图4B和5所示。
在如图4B所示的另一个方法5620中，通过不同的控制方法来控制原动机110，该控制方法包括用于连续地改变原动机110的速度的目标速度改变值。
如图4B所示，在一个实施例中，对实时工作周期和原动机运行参数进行监控。原动机110由控制方法进行控制，该控制方法包括1)速度下降条件、2)速度提高条件、以及3)最大负荷点(MLP)。当实时工作周期和速度下降条件都被满足时，将原动机速度从高速度转变到较低速度。当实时工作周期和速度提高条件都被满足时，将原动机速度从低速度转变到较高的速度。
为了确定较低速度或较高速度的值，可以通过提高或降低速度的设置量来确定该值。可选地，可以计算最优原动机速度，从而使原动机110一直以最优方式运行。如图5所示，当满足目标速度改变值时，改变原动机110的速度。在如图3所示的实施例中，在540中确定的最优运行阈值至少包括最优目标速度改变值。
参考图5，在S5621中，对实时工作周期和一个或多个原动机运行参数进行监控，并对相关的实时运行参数，例如原动机额定输出扭矩百分比进行测量。
在S5622中，TRS控制器230检测是否满足最大负荷条件。在该实施例中，如果达到最优运行阈值中的一个，即最优最大负荷点，则最大负荷条件被满足。在更具体的实施例中，如果原动机额定输出扭矩百分比达到最优最大负荷点，则最大负荷条件被满足。
如果S5622中的回答为是，则在S5623中，TRS控制器230指示发电机组200在下一个工作周期中卸载原动机210的负荷，以避免原动机210超负荷。负荷以用户限定的顺序被卸载。在一个实施例中，以如下顺序卸载负荷：压缩机负荷、用电负荷、电池负荷，等等。然后TRS控制器230进入S5624。
如果S5622的回答为否，则TRS控制器230直接进入S5624而不卸载负荷。
在S5624中，TRS控制器230检测是否满足TRS运行要求。
如果S5624的回答为是，则在S5625中，TRS控制器230在下一个工作周期中添加回负荷。负荷以用户限定的顺序添加。在一个实施例中，可以以下列顺序添加负荷：压缩机负荷、用电负荷、电池负荷，等等。然后TRS控制器230进入S5626。
如果S5624的回答为否，则TRS控制器230直接进入S5626而不添加负荷。
在S5626中，TRS控制器230基于图3所示的S530中获取的参考运行参数和存储于TRS控制器230中的标准运行参数，计算原动机210的最优速度。然后，在S5627中，TRS控制器230设置下一个工作周期的原动机210的最优速度。
应当理解，在图4B和图5中所示的各实施例中，不对实时工作周期进行监控，而仅对原动机运行参数进行监控。因此，只要满足降档点或升档点，原动机的速度就会相应改变。
在一些实施例中，参考运行参数和参考矩阵可以在例如TRS的TRS控制器中存储一段时间。相应地，可以追踪TRS和TRS周围的环境在一段时间发生的变化，并且该信息是TRS的所有者和/或使用者可访问的。
对于以上描述，应当理解，可以在细节上进行修改，特别是在使用的结构材料和各部件的形状、尺寸以及布置等事项上进行修改，而不偏离本发明的范围。应当说明的是，说明书和描述的各实施例意欲被视为仅仅是示例性的，而本发明的真正的范围和精神由权利要求的广泛含义来表明。
各方面：
需注意的是，下列各方面1-8中的任一方面可以与各方面9-15以及各方面16-17中的任一方面相结合。此外，下列各方面9-15中的任一方面可以与各方面16-17中的任一方面相结合。
方面1.一种评估原动机运行性能的方法，包括以下步骤：
以最低负荷要求阈值启动所述原动机；
获取所述原动机的参考原动机运行参数；
将所述参考原动机运行参数与标准原动机运行参数进行比较；
基于所述参考原动机运行参数与所述标准原动机运行参数的比较结果产生参考矩阵；以及
通过控制器基于所述参考矩阵来调节标准运行阈值。
方面2.如方面1所述的方法，还包括以下步骤：
通过基于所述参考矩阵调节所述标准运行阈值，获取最优运行阈值；
对运行参数进行监控并且确定是否达到所述最优运行阈值；以及
在达到所述最优运行阈值时调节原动机速度。
方面3.如方面1-2中任一方面所述的方法，其特征在于，所述参考矩阵包括原动机速度(RPM)、原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送至所述原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置和噪音水平中的一个或多个。
方面4.如方面1-3中的任一方面所述的方法，其特征在于，所述最低负荷要求阈值为～5％-～15％的原动机负荷。
方面5.如方面1-4中任一方面所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括升档点，以及
在达到所述升档点时，所述控制器指示所述原动机从第二速度转换至第一速度。
方面6.如方面1-5中任一方面所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括降档点，以及
在达到所述降档点时，所述控制器指示所述原动机从所述第一速度转换至所述第二速度。
方面7.如方面1-6中任一方面所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括最大负荷点，以及
当达到所述最大负荷点时，所述TRS控制器指示所述原动机卸载负荷。
方面8.如方面1-7中任一方面所述的方法，其特征在于，所述参考矩阵反映原动机年龄、原动机燃料温度、原动机燃料质量和所述原动机周围空气中的含氧量中的一个或多个。
方面9.一种用于运输制冷系统(TRS)的负荷控制系统，包括：
原动机；以及
TRS控制器，
其中，所述TRS控制器被配置为在所述原动机以最低负荷要求阈值被启动时，获取参考原动机运行参数；以及
其中，所述TRS控制器被配置为将所述参考原动机运行参数与标准原动机运行参数进行比较，基于所述参考原动机运行参数与标准原动机运行参数之间的比较结果产生参考矩阵，并使用所述参考矩阵来调节标准运行阈值。
方面10.如方面9所述的系统，其特征在于，所述TRS控制器被配置为基于所述参考矩阵获取最优运行阈值，对运行参数进行监控并确定是否达到所述最优运行阈值，并在达到所述最优运行阈值时调节原动机速度。
方面11.如方面9-10中任一方面所述的系统，其特征在于，所述参考矩阵包括原动机速度(RPM)、原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送至所述原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置和噪音水平中的一个或多个。
方面12.如方面9-11中任一方面所述的系统，其特征在于，所述最低负荷要求阈值为～5％-～15％的原动机负荷。
方面13.如方面9-12中任一方面所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括升档点，以及
其中，所述TRS控制器被配置为在达到所述升档点时指示所述原动机从第二速度转换至第一速度。
方面14.如方面9-13中任一方面所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括降档点，以及
其中，所述TRS控制器被配置为在达到所述降档点时指示所述原动机从所述第一速度转换至所述第二速度。
方面15.如方面9-14中任一方面所述的系统，其特征在于，所述最优运行阈值包括最大负荷点，以及
其中，所述TRS控制器被配置为在达到所述最大负荷点时指示所述原动机卸载负荷。
方面16.一种使用运输制冷系统(TRS)控制器的负荷控制方法，包括以下步骤：
指示运输制冷系统的原动机以最低负荷要求阈值启动；
获取所述原动机的参考原动机运行参数；
基于所述参考原动机运行参数产生所述原动机的参考矩阵；以及
通过所述TRS控制器基于所述参考矩阵来调节标准运行阈值。
方面17.如方面16的方法，还包括以下步骤：
对运行参数进行监控并且确定是否达到最优运行阈值；以及
当达到所述最优运行阈值时，改变原动机速度。
所描述的各实施例在所有方面都将被视为仅仅是示例性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求书表明，而不是由上述说明书表明。所有在权利要求的含义和等同范围内的改变都应当被包含于这些权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种评估原动机运行性能的方法，包括以下步骤：
以最低负荷要求阈值启动所述原动机；
获取所述原动机的参考原动机运行参数；
将所述参考原动机运行参数与标准原动机运行参数进行比较；
基于所述参考原动机运行参数与所述标准原动机运行参数的比较结果产生参考矩阵；
通过控制器基于所述参考矩阵来调节标准运行阈值。
2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
通过基于所述参考矩阵来调节所述标准运行阈值，获取最优运行阈值；
对运行参数进行监控并且确定是否达到所述最优运行阈值；以及
在达到所述最优运行阈值时，调节原动机速度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考矩阵包括原动机速度(RPM)、原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送至所述原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置和噪音水平中的一个或多个。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最低负荷要求阈值为～5％-～15％的原动机负荷。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括升档点，以及
所述控制器在达到所述升档点时指示所述原动机从第二速度转换至第一速度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括降档点，以及
所述控制器在达到所述降档点时指示所述原动机从第一速度转换至第二速度。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括最大负荷点，以及
TRS控制器在达到所述最大负荷点时指示所述原动机卸载负荷。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考矩阵反映原动机年龄、原动机燃料温度、原动机燃料质量和原动机周围空气中的含氧量中的一个或多个。
9.一种用于运输制冷系统(TRS)的负荷控制系统，包括：
原动机；以及
TRS控制器，
其中，所述TRS控制器被配置为在所述原动机以最低负荷要求阈值被启动时，获取参考原动机运行参数；以及
其中，所述TRS控制器被配置为将参考原动机运行参数与标准原动机运行参数进行比较，基于所述参考原动机运行参数与所述标准原动机运行参数之间的比较结果产生参考矩阵，并使用所述参考矩阵来调节标准运行阈值。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述TRS控制器被配置为基于所述参考矩阵获取最优运行阈值，对运行参数进行监控并确定是否达到所述最优运行阈值，并在达到所述最优运行阈值时调节原动机速度。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述参考矩阵包括原动机速度(RPM)、原动机输出、原动机扭矩、原动机燃料消耗量、输送至RN SYP原动机的燃料量、排出气体温度、原动机油温、原动机冷却剂温度、进气流动速度、活塞位置和噪音水平中的一个或多个。
12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述最低负荷要求阈值为～5％-～15％的原动机负荷。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括升档点，以及
其中，所述TRS控制器被配置为在达到所述升档点时指示所述原动机从第二速度转换至第一速度。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述最优运行阈值包括降档点，以及
其中，所述TRS控制器被配置为在达到所述降档点时指示所述原动机从第一速度转换至第二速度。
15.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述最优运行阈值包括最大负荷点，以及
其中，所述TRS控制器被配置为在达到所述最大负荷点时指示所述原动机卸载负荷。
16.一种使用运输制冷系统(TRS)控制器的负荷控制方法，包括以下步骤：
指示运输制冷系统的原动机以最低负荷要求阈值启动；
获取所述原动机的参考原动机运行参数；
基于所述参考原动机运行参数产生所述原动机的参考矩阵；以及
通过所述TRS控制器基于所述参考矩阵来调节标准运行阈值。
17.如权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：
对运行参数进行监控并且确定是否达到最优运行阈值；以及当达到所述最优运行阈值时，改变原动机速度。
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