DE112006002554T5

DE112006002554T5 - Integriertes Motorsteuerungs- und -Kühlsystem für Dieselmotoren

Info

Publication number: DE112006002554T5
Application number: DE112006002554T
Authority: DE
Inventors: Sandeep Banga; Brian L. Walter; Susan Mary Napierkowski; William D. Glenn; Gerald Edward Lacy; Mahesh Aggarwal
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-08-07
Also published as: US7131403B1; WO2007040987A1; AU2006297467A1; BRPI0617972A2; CA2624057A1; AU2006297467B2; RU2008117421A; RU2414608C2

Abstract

Verfahren zum Betrieb des Kühlsystems in einer Lokomotive mit einem Motor, einem Zwischenkühler und einem Ölkühler, jeweils mit intern ausgebildeten Kühlkanälen, und einem Kühlsystem, das sich in selektiver Kommunikation mit den entsprechenden Kühlkanälen befindet, um selektiv ein erstes Kühlmittel und ein zweites Kühlmittel – mit einer höheren Temperatur als das erste Kühlmittel – den Kühlkanälen zuzuführen, wobei das Verfahren umfasst:
in einem ersten Modus: die Zuführung eines Kühlmittelstroms zu dem Zwischenkühler und die Zuführung eines zweiten Kühlmittelstroms – mit einer ersten Temperatur, die sich von der des ersten Kühlmittelstroms unterscheidet – zu dem Ölkühler, um die bevorzugte Kühlung des Zwischenkühlers zu erreichen, was die Optimierung eines von dem Motor erzeugten Emissionsniveaus bei gleichzeitiger Beibehaltung einer von dem Motor erzeugten Motorleistung bewirkt, und
in einem zweiten Modus: die Zuführung des ersten Kühlmittelstroms zu dem Zwischenkühler und die Zuführung des zweiten Kühlmittelstroms – mit einer zweiten Temperatur, die sich von...

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität über die U.S. Patentanmeldung Nr. 60/723,803, eingereicht am 5. Oktober 2005 und hierin durch Bezugnahme enthalten.
FACHGEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein Motoren mit innerer Verbrennung und insbesondere ein Kühlsystem und Verfahren zur Motorsteuerung für in Lokomotiven verwendete Dieselmotoren mit Turbolader.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren wie beispielsweise die in Lokomotiven verwendeten Dieselmotoren mit Turbolader benötigen Kühlsysteme, um die Temperaturen verschiedener Motorkomponenten in Grenzen zu halten. Verbrennungsmotoren werden bekannterweise mit internen Kühlkanälen für die Kühlmittelzirkulation konstruiert, um die Wärme aus den Motorkomponenten abzuleiten. Das zur Reduzierung von Reibung durch den Motor zirkulierende Schmieröl absorbiert ebenfalls Wärme und benötigt daher Kühlung, um zu vermeiden, dass Temperaturen erreicht werden, die sich nachteilig auf seine Schmierfähigkeit auswirken. Für Dieselmotoren werden oft Turbolader verwendet, um durch die Verdichtung der angesaugten Verbrennungsluft die Leistung zu verbessern. Eine derartige Verdichtung resultiert in der Erwärmung der Verbrennungsluft, die dann vor ihrer Verwendung gekühlt werden muss, um den Motor in die Lage zu versetzen, eine hohe Volumeneffizienz und geringe Emissionen von Abgasschadstoffen aufzuweisen. Für mobile Anwendungen wie beispielsweise Lokomotiven, ist die einzig verfügbare Wärmesenke die sie umgebende Umgebungsluft. Die Verwendung eines gepumpten Kühlmittels, wie beispielsweise Wasser, zum Wärmetransport zu den Radiatorrippenrohren ist bekannt. Die Radiatorrohre übertragen die Wärme dann auf die Umgebungsluft, wobei häufig erzwungene Konvektion durch Gebläse angewendet wird.
Es ist oft wünschenswert, einen Motor mit innerer Verbrennung und seine zugehörige angesaugte Verbrennungsluft auf mehreren unterschiedlichen Temperaturstufen zu halten, um die Motorleistung zu optimieren. Folglich kann Kühlmittel einer Temperatur dem Zylindermantel eines Dieselmotors mit Turbolader zugeführt werden, und Kühlmittel einer niedrigeren Temperatur kann zur Kühlung der verdichteten Verbrennungsluft einem Zwischenkühler zugeführt werden. Ein solches System kann eine einzige Pumpe, einen einzigen Wärmetauscher und ein einziges Temperatursteuerventil verwenden, um das Doppel-Ziel zu erreichen.
Andere Kühlanordnungen für Dieselmotoren mit Turbolader können zusätzlich zu einem Radiator einen Unterkühler verwenden. Der Unterkühler befindet sich typischerweise stromauf von dem Radiator in einem Strom kühlender Umgebungsluft. Für Lokomotivenanwendungen wird die durch die Radiatoren strömende Umgebungsluft normalerweise von einem Gebläse mit variabler Drehzahl geliefert, da die Radiatoren sich auf dem Dach der Lokomotive befinden. Die Verwendung eines Unterkühlers ermöglicht eine größere Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Motors und der Temperatur der Verbrennungsluft.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schemadiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Kühlsystems für einen Dieselmotor mit Turbolader.
2 ist ein Schemadiagramm des Kühlsystems aus 1, das in einem anderen Kühlmodus konfiguriert ist.
3 ist eine Kurve der Motorleistung für beispielhafte Kühlmodi des Kühlsystems aus 1 unter veränderlichen Betriebsumgebungsbedingungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannten innovativ, dass durch die Steuerung von Kühlmittelströmen, die unterschiedlichen Bauteilen eines Dieselmotors mit Turbolader – wie beispielsweise einem Lokomotivenmotor – zugeführt werden, unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen unterschiedliche gewünschte Betriebseigenschaften des Motors erreicht werden können. Die Erfindung umfasst ein Kühlsystem mit einem geteilten Kühlkreislauf, der für Kühlmittelströme mit einem unterschiedlichen Grad an Kühlung sorgt. In einer Ausführungsform kann das Kühlsystem in einem ersten Kühlmodus betrieben werden, um einem Zwischenkühler des Motors einen ersten Kühlmittelstrom zuzuführen, und einem Ölkühler des Motors einen zweiten Kühlmittelstrom mit einer von der des ersten Kühlmittelstroms verschiedenen ersten Temperatur zuzuführen, um eine bevorzugte Kühlung des Zwischenkühlers zu erzielen. Der erste Modus kann ein von dem Motor erzeugtes Emissionsniveau bevorzugen oder optimieren und gleichzeitig eine gewünschte Motorleistung aufrechterhalten. Das Kühlsystem kann in einem zweiten Kühlmodus betrieben werden, um den ersten Kühlmittelstrom dem Zwischenkühler zuzuführen und den zweiten Kühlmittelstrom mit einer von der des ersten Kühlmittelstroms verschiedenen zweiten Temperatur dem Ölkühler zuzuführen, um eine bevorzugte Kühlung des Ölkühlers zu erreichen. Der zweite Modus kann die Leistung des Motors bevorzugen oder optimieren.
1 ist ein Schemadiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Kühlsystems 10 für einen Dieselmotor mit Turbolader 12, wie er beispielsweise in einer Lokomotive verwendet werden könnte. Zu dem Kühlsystem 10 gehört ein Dieselmotor mit Turbolader 12, der einen Strom Verbrennungsluft 14 durch einen Zwischenkühler 16 zur Kühlung der Verbrennungsluft 14 erhält. Die durch den Zwischenkühler 16 strömende Verbrennungsluft 14 wird durch einen ersten Kühlmittelstrom – oder Zwischenkühler-Kühlmittelstrom 26 – gekühlt, wobei beispielsweise ein in der Verbrennungsluft 14 angeordneter Wärmetauscher verwendet wird. Der von dem Zwischenkühler 16 abgelassene erwärmte Zwischenkühler-Kühlmittelstrom 27 kann mit einem dem Motor 12 zugeführten Motor-Kühlmittelstrom 18 gemischt werden. Bei einem Gesichtspunkt der Erfindung kann ein Anteil des Zwischenkühler-Kühlmittelstroms 26, der dem Zwischenkühler 16 zugeführt wird, gesteuert werden, um einen gewünschten Betriebszustand des Motors 12 zu erreichen, wie beispielsweise ein gewünschtes, vom Motor 12 erzeugtes Emissionsniveau.
Der Motor 12 enthält auch Schmierölkanäle, die einen Ölstrom 22 aufnehmen, der von der Ölpumpe 24 durch einen Ölkühler 28 umgewälzt wird. Das durch den Ölkühler 28 fließende Öl 22 kann durch einen zweiten Kühlmittelstrom – oder Öl-Kühlmittelstrom 30 – gekühlt werden, wobei beispielsweise ein in dem Öl-Kühlmittelstrom 30 innerhalb des Ölkühlers 28 angeordneter Wärmetauscher verwendet wird.
Der von dem Ölkühler 28 abgelassene erwärmte Öl-Kühlmittelstrom 29 kann mit dem dem Motor 12 zugeführten Motor-Kühlmittelstrom 18 gemischt werden.
Bei einem Gesichtspunkt der Erfindung kann ein Anteil des Öl-Kühlmittelstroms 30, der dem Ölkühler 28 zugeführt wird, gesteuert werden, um einen gewünschten Betriebszustand des Motors zu erreichen, wie beispielsweise die Erhaltung einer gewünschten Öltemperatur, um eine gewünschte Lebensdauer des Motors 12 zu erreichen.
Der Motor 12 enthält auch Kühlkanäle, die einen Motor-Kühlmittelstrom 18 aufnehmen, der von der Wasserpumpe 20 durch den Radiator 32 und einen oder mehrere Unterkühler 32, 34 umgewälzt wird. Das erwärmte Motorkühlmittel 40 strömt in den Radiator 32 und wird in einer ersten Stufe durch einen von einem oder mehreren Gebläse 38 erzwungenen, über den Radiator 32 strömenden Kühlluftstrom 42 gekühlt. Bei der Anregung des Radiators 32 wird der gekühlte Kühlmittelstrom 44 der ersten Stufe in einen ersten Teil 46, der wieder in den Motor 12 eingespeist wird, und einen zweiten Teil 48, der einem zweiten Unterkühler 34 zwecks zusätzlicher Kühlung in einer zweiten Stufe auf eine Temperatur unterhalb derer des Kühlmittelstroms 44 der ersten Stufe zugeführt wird, aufgeteilt. Bei der Anregung des ers ten Unterkühlers 34 wird der gekühlte Kühlmittelstrom 50 der zweiten Stufe in ein erstes Kühlmittel – oder einen ersten Teil 52 – und einen zweiten Teil 54 aufgeteilt. Der zweite Teil 54 wird einem zweiten Unterkühler 36 zur zusätzlichen Kühlung in einer dritten Stufe zugeführt, so dass ein zweites Kühlmittel – oder der gekühlte Kühlmittelstrom 56 der dritten Stufe – der den zweiten Unterkühler 36 anregt, eine Temperatur unterhalb derer des Kühlmittelstroms 50 der zweiten Stufe hat.
Bei einem Gesichtspunkt der Erfindung können die Ströme 52, 56, die die jeweiligen Unterkühler 34, 36 anregen und zur Kühlung von Komponenten des Kühlsystems 10 verteilt werden, gesteuert werden, um gewünschte Betriebszustände des Motors 12 zu erreichen. In einer Ausführungsform können Dreiwegeventile 58, 60 zur Verfügung gestellt werden, um die jeweiligen, dem Ölkühler 28 und dem Zwischenkühler 16 zugeführten Kühlströme 52, 56 selektiv zu steuern. Das Ventil 58 erhält den gekühlten Kühlmittelstrom 56 der dritten Stufe und steuert einen Anteil eines ersten Teils 62 des dem Zwischenkühler 16 zugeführten gekühlten Kühlmittelstroms 56 der dritten Stufe und einen Anteil eines dem Ölkühler 28 zugeführten zweiten Teils 64. Das Ventil 60 erhält den ersten Teil 52 des gekühlten Kühlmittelstroms 50 der zweiten Stufe und steuert einen Anteil eines ersten Teils 68 des ersten Teils 52 des dem Zwischenkühler 16 zugeführten gekühlten Kühlmittelstroms 50 der zweiten Stufe und einen Anteil eines dem Ölkühler 28 zugeführten zweiten Teils 66.
Das Kühlsystem 12 kann mit einem Controller 70 ausgestattet sein, um die zur Steuerung der Kühlmittelströme in dem System 12 erforderlichen Verfahrensschritte auszufüh ren, beispielsweise durch Positionierung der Dreiwegeventile 58, 60, um den Strom der Kühlmittel zu dem Zwischenkühler 16 und dem Ölkühler 28 zu steuern, um die gewünschten Betriebszustände des Motors 12 zu erreichen. Der Controller 70 kann jede in der Technik bekannte Ausprägung haben und kann beispielsweise ein analoger oder digitaler Mikroprozessor oder Computer sein, und er kann in einen oder mehrere Controller integriert oder mit diesen kombiniert sein, die für andere mit dem Betrieb des Motors 12 verbundene Funktionen eingesetzt werden. Der Controller 70 kann dafür eingerichtet sein, Kühlmittelströme entsprechend einem gewünschten Betriebsmodus des Motors zu steuern, wie beispielsweise einem Modus, der die Emissionen, die Motorleistung, die Treibstoffeffizienz oder die Lebensdauer des Motors optimiert. In einer Ausführungsform kann auf der Grundlage einer Umweltbedingung in der Nähe der Lokomotive automatisch oder manuell ein Betriebsmodus ausgewählt werden, beispielsweise auf der Grundlage einer Umgebungstemperatur und/oder der Höhe. Die für derartige Prozesse notwendigen Verfahrensschritte können in Hardware, Software und/oder Firmware in jeder Form, die für den Controller 70 zugreifbar und ausführbar ist, verkörpert sein, und können auf jedem Medium gespeichert sein, das für die spezielle Anwendung geeignet ist.
Bei einem Gesichtspunkt der Erfindung empfängt der Controller 70 Eingabesignale von einer oder mehreren Quellen, wie beispielsweise einem Umgebungssensor 72, einem Lokomotivenbetriebssensor 74 und/oder einer Bedienereingabe 76. Der Umgebungssensor 72 kann einen Umgebungstemperatursensor und/oder einen Höhenmesser enthalten. Der Lokomotivenbetriebssensor kann einen oder mehrere Kühlwassertemperatursensoren, Öltemperatursensoren, eine Leistungsanforde rungssteuerung und/oder Emissionssensoren enthalten. Eine Bedienereingabe kann eine Lokomotivenbetriebsbefehlseingabe durch einen die Lokomotive bedienenden Zugführer beinhalten, die einen spezifischen Betriebsmodusbefehl enthält. Auf der Grundlage derartiger Eingaben kann der Controller 70 die Stromregelventile 58, 60 bedienen, um die dem Zwischenkühler 16 und dem Ölkühler 28 zugeführten Kühlmittelströme 26, 30 zu steuern, um einen gewünschten Motorbetriebsmodus zu erreichen. Zum Beispiel können die Anteile der jeweiligen durch die Ventile 58, 60 gelieferten Kühlmittelstromteile 62, 64, 66, 68 durch Anwendung von Verfahren wie beispielsweise Kalman-Filterung oder zeitlich versetzte Taylorreihen-Expansionsalgoritmen in Rückkopplungs- und Vorwärtsregelkreisen ermittelt werden. Bei einem anderen Gesichtspunkt kann der Controller 70 andere Komponenten wie beispielsweise andere Ventile, Pumpen, Gebläse und/oder Thermostate steuern, um Ströme von Kühlmittel, Öl und Luft in dem System 10 zu steuern.
Das Kühlsystem 10 kann multiple Betriebsmodi umfassen, die von dem Controller 70 gesteuert werden können. Zum Beispiel kann durch eine gesteuerte Auswahl des Weges der Kühlmittelströme das kälteste Kühlmittel entweder zum Zwischenkühler 16 oder zum Ölkühler 28 geschickt werden, je nach dem gewünschten Betriebsmodus. 1 zeigt die Positionierung der Stromregelventile 58, 60 für einen beispielhaften ersten Betriebsmodus, der dafür optimiert ist, für ein gewünschtes, von dem Motor erzeugtes Emissionsniveau bei gleichzeitiger Beibehaltung eines gewünschten Motorleistungsniveaus zu sorgen. In dem ersten Modus kann das Ventil 58 zum Beispiel von dem Controller 70 dafür positioniert werden, den gekühlten Kühlmittelstrom 56 der dritten Stufe von dem Unterkühler 36 zu dem Zwischenkühler 16 zu leiten, so dass der Zwischenkühler 16 das kälteste in dem System 10 vorhandene Kühlmittel erhält. Folglich kann die Kühlung der Verbrennungsluft 14 gegenüber der Kühlung anderer Komponenten des Systems 10 bevorzugt werden. Bei einem anderen Gesichtspunkt können die Ventile 58, 60 so positioniert werden, dass sie das Mischen des ersten Teils 62 mit dem ersten Teil 68 zulassen, um einen dem Zwischenkühler 16 zugeführten gemischten Zwischenkühler-Kühlmittelstrom 26 zu erzeugen. In dem ersten Modus kann der Zwischenkühler-Kühlmittelstrom 26 einen größeren Anteil des Stroms 56 enthalten als von dem ersten Teil 52.
2 zeigt die Positionierung der Stromregelventile 58, 60 für einen beispielhaften zweiten Betriebsmodus, der dafür optimiert ist, für ein gewünschtes Leistungsniveau des Motors zu sorgen, zum Beispiel bei Umgebungstemperaturen, bei deren Überschreitung Emissionsanforderungen eventuell schwierig einzuhalten sind. In dem zweiten Modus ist das Ventil 58 dafür positioniert, den gekühlten Kühlmittelstrom 56 der dritten Stufe derart von dem zweiten Unterkühler 36 zu dem Ölkühler 28 zu leiten, dass er das kälteste in dem System 10 verfügbare Kühlmittel erhält. Folglich wird die Kühlung des Öls 22 im Vergleich mit der Kühlung anderer Komponenten bevorzugt oder optimiert. Das Ventil 60 ist dafür positioniert, den ersten Teil 52 des gekühlten Kühlmittelstroms 50 der zweiten Stufe von dem ersten Unterkühler 34 zu dem Zwischenkühler 16 zu leiten, wodurch dem Zwischenkühler 16 ein im Verhältnis wärmerer Kühlmittelstrom zugeführt wird als dem Ölkühler 28. Die Ventile 58, 60 können auch dafür positioniert werden, die Mischung des zweiten Teils 66 mit dem zweiten Teil 64 zu erlauben, um einen dem Ölkühler 28 zugeführten gemischten Öl-Kühlmittelstrom 30 zu erzeugen. In einem zweiten Modus kann der Öl-Kühlmittelstrom 30 einen größeren Anteil des Kühlmittelstroms 56 der dritten Stufe als von dem ersten Teil 52 enthalten.
In einem dritten beispielhaften Modus, der bei Betriebsumgebungstemperaturen ausgeführt werden kann, die unter den Temperaturen beim Betrieb in dem ersten Modus liegen, können die Kühlmittelströme so gesteuert werden, dass eine gewünschte Lebensdauer des Motors erreicht wird. In jedem Modus ist die Lebensdauer des Motors nicht beeinträchtigt.
3 zeigt eine Kurve 78 der Motorleistung für beispielhafte Kühlmodi des Kühlsystems 10 unter unterschiedlichen Betriebsumgebungsbedingungen. Die Kurve 80 stellt den Betrieb des Kühlsystems 10 bei höheren Umgebungstemperaturen dar, entsprechend dem zweiten, leistungsbevorzugenden Modus. Die Kurve 82 stellt den Betrieb des Kühlsystems 10 bei niedrigeren Umgebungstemperaturen dar, entsprechend dem ersten Modus, der die Emissionen begünstigt, wie es von Regulierungsagenturen bei Umgebungstemperaturen unter circa 86 Grad Fahrenheit, zum Beispiel in Meereshöhe, gefordert wird.
Auf der Grundlage der vorhergehenden Spezifikation kann die Erfindung unter Anwendung von Computerprogrammierungs- oder technischen Verfahren ausgeführt werden, darunter Computersoftware, Firmware, Hardware oder jede Kombination oder Untergruppe von diesen, wobei die technische Wirkung darin besteht, ein integriertes Motorsteuerungs- und Kühlsystem für Dieselmotoren zur Verfügung zu stellen. Jedes derartige daraus resultierende Programm mit computerlesbarem Code kann in einem oder mehreren computerlesbaren Medien verkörpert oder bereitgestellt werden, wodurch ein Computerprogrammprodukt, d. h. ein erfindungsgemäßes Produkt hergestellt wird. Bei den computerlesbaren Medien kann es sich beispielsweise um eine fest eingebaute Festplatte oder ein Laufwerk, eine Diskette, eine optische Speicherplatte, ein Magnetband, Halbleiterspeicher wie beispielsweise Nur-Lese-Speicher (ROM) usw. oder jedes sendende/empfangende Medium wie beispielsweise das Internet oder ein anderes Kommunikationsnetzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung handeln. Das den Computercode enthaltende Produkt kann durch Ausführen des Codes direkt von einem Medium, durch Kopieren des Codes von einem Medium auf ein anderes Medium oder durch Senden des Codes über ein Netzwerk hergestellt und/oder genutzt werden.
Informatiker werden leicht in der Lage sein, die geschaffene Software mit geeigneter Universal- oder spezieller Computerhardware, wie beispielsweise einem Mikroprozessor, zu kombinieren, um ein Computersystem oder ein Computersubsystem zu schaffen, das das Verfahren der Erfindung verkörpert. Ein Gerät zur Herstellung, Benutzung oder für den Verkauf der Erfindung kann aus einem oder mehreren Prozesssystemen bestehen, wie unter anderem eine Zentraleinheit (CPU), Speicher, Speichervorrichtungen, Kommunikationsverbindungen und -vorrichtungen, Servern, I/O-Vorrichtungen oder jeglichen Subkomponenten eines Prozesssystems oder mehrerer Prozesssysteme, darunter Software, Firmware, Hardware oder jede von deren Kombinationen oder Untergruppen, die die Erfindung verkörpern.
Während verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier gezeigt und beschrieben wurden, ist offensichtlich, dass derartige Ausführungsformen nur Bei spielcharakter haben. Zahlreiche Variationen, Änderungen und Ersetzungen können vorgenommen werden, ohne von der hier dargelegten Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können das System und das Verfahren auf „flooded wet"- oder Nass-Trocken-Kühlsysteme angewendet werden. Dem entsprechend ist beabsichtigt, dass die Erfindung nur durch den Geist und Anwendungsbereich der angefügten Ansprüche eingeschränkt sein soll.
ZUSAMMENFASSUNG
Lokomotive mit einem Motor (12), einem Zwischenkühler (16) und einem Ölkühler (28), jeweils mit intern ausgebildeten Kühlkanälen. Die Lokomotive enthält ebenfalls ein Kühlsystem (10), das sich in selektiver Kommunikation mit den entsprechenden Kühlkanälen befindet, um selektiv ein erstes Kühlmittel (56) und ein zweites Kühlmittel (52) – mit einer höheren Temperatur als das erste Kühlmittel – den Kühlkanälen zuzuführen. Ein Verfahren zum Betrieb des Kühlsystems umfasst, in einem ersten Modus einen ersten Kühlmittelstrom (26) dem Zwischenkühler zuzuführen, und einen zweiten Kühlmittelstrom (30) – mit einer ersten Temperatur, die sich von der des ersten Kühlmittelstroms unterscheidet – dem Ölkühler zuzuführen, um die bevorzugte Kühlung des Zwischenkühlers zu erreichen. Das Verfahren umfasst ebenfalls, in einem zweiten Modus den ersten Kühlmittelstrom dem Zwischenkühler zuzuführen und den zweiten Kühlmittelstrom – mit einer zweiten Temperatur, die sich von der des ersten Kühlmittelstroms unterscheidet – dem Ölkühler zuzuführen, um die bevorzugte Kühlung des Ölkühlers zu erreichen.

Claims

Verfahren zum Betrieb des Kühlsystems in einer Lokomotive mit einem Motor, einem Zwischenkühler und einem Ölkühler, jeweils mit intern ausgebildeten Kühlkanälen, und einem Kühlsystem, das sich in selektiver Kommunikation mit den entsprechenden Kühlkanälen befindet, um selektiv ein erstes Kühlmittel und ein zweites Kühlmittel – mit einer höheren Temperatur als das erste Kühlmittel – den Kühlkanälen zuzuführen, wobei das Verfahren umfasst: in einem ersten Modus: die Zuführung eines Kühlmittelstroms zu dem Zwischenkühler und die Zuführung eines zweiten Kühlmittelstroms – mit einer ersten Temperatur, die sich von der des ersten Kühlmittelstroms unterscheidet – zu dem Ölkühler, um die bevorzugte Kühlung des Zwischenkühlers zu erreichen, was die Optimierung eines von dem Motor erzeugten Emissionsniveaus bei gleichzeitiger Beibehaltung einer von dem Motor erzeugten Motorleistung bewirkt, und in einem zweiten Modus: die Zuführung des ersten Kühlmittelstroms zu dem Zwischenkühler und die Zuführung des zweiten Kühlmittelstroms – mit einer zweiten Temperatur, die sich von der des ersten Kühlmittelstroms unterscheidet – zu dem Ölkühler, um die bevorzugte Kühlung des Ölkühlers zu erreichen, was die Optimierung einer von dem Motor erzeugten Motorleistung bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Temperatur des zweiten Kühlmittelstroms höher als eine Temperatur des ersten Kühlmittelstroms ist.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner im ersten Modus die Leitung des ersten Kühlmittels in den ersten Kühlmittelstrom umfassend.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner im ersten Modus die Leitung eines größeren Anteils des ersten als des zweiten Kühlmittels in den ersten Kühlmittelstrom umfassend.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner im ersten Modus die Leitung eines größeren Anteils des zweiten als des ersten Kühlmittels in den zweiten Kühlmittelstrom umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Temperatur des zweiten Kühlmittelstroms niedriger als eine Temperatur des ersten Kühlmittelstroms ist.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner im zweiten Modus die Leitung des ersten Kühlmittels in den zweiten Kühlmittelstrom umfassend.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner im zweiten Modus die Leitung eines größeren Anteils des zweiten als des ersten Kühlmittels in den ersten Kühlmittelstrom umfassend.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner im zweiten Modus die Leitung eines größeren Anteils des ersten als des zweiten Kühlmittels in den zweiten Kühlmittelstrom umfassend.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die selektive Konfiguration des Kühlsystems in einem gewünschten Modus, entsprechend einer Eingabe von einem Umweltsen sor, der eine Umweltbedingung in der Nähe der Lokomotive erfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die selektive Konfiguration des Kühlsystems in einem gewünschten Modus, entsprechend einer Eingabe von einem Lokomotivenbetriebssensor, der einen Betriebszustand der Lokomotive erfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die selektive Konfiguration des Kühlsystems in einem gewünschten Modus, entsprechend einem Steuersignal von einem Zugführer.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner die Anwendung des zweiten Modus umfassend, wenn die Umgebungstemperatur in der Nähe der Lokomotive in einer vorgegebenen Betriebshöhe über einem vorgegebenen Wert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner die Anwendung des zweiten Modus umfassend, wenn die Lokomotive in einem Zustand betrieben wird, in dem auf eine Emissionsanforderung verzichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner die Anwendung des ersten Modus umfassend, wenn die Umgebungstemperatur in der Nähe der Lokomotive in einer vorgegebenen Betriebshöhe innerhalb einer vorgegebenen Spanne liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner in einem dritten Modus die Zuführung des ersten Kühlmittelstroms zu dem Zwischenkühler und des zweiten Kühlmittelstroms zu dem Ölkühler umfassend – mit einer dritten Temperatur, die sich von der des ersten Kühlmittelstroms unterscheidet – um eine gewünschte Lebensdauer des Motors zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner die Anwendung des dritten Modus umfassend, wenn die Umgebungstemperatur in der Nähe der Lokomotive in einer vorgegebenen Betriebshöhe unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Kühlsystem für eine Lokomotive mit einem Motor, einem Zwischenkühler und einem Ölkühler, jeweils mit intern ausgebildeten Kühlkanälen, und einem ersten und zweiten Kühler in selektiver Kommunikation mit den entsprechenden Kühlkanälen, um selektiv ein erstes Kühlmittel und ein zweites Kühlmittel – mit einer höheren Temperatur als das erste Kühlmittel – den Kühlkanälen zuzuführen, wobei das Verfahren umfasst: einen Kühlkreislauf, der in einem ersten Modus konfigurierbar ist, um einen größeren Anteil des ersten Kühlmittels als des zweiten Kühlmittels zu dem Zwischenkühler und mehr von dem zweiten Kühlmittel zu dem Ölkühler zu leiten, was die Optimierung eines von dem Motor erzeugten Emissionsniveaus bei gleichzeitiger Beibehaltung einer von dem Motor erzeugten Motorleistung bewirkt, und wobei der Kühlkreislauf in einem zweiten Modus konfigurierbar ist, um einen größeren Anteil des zweiten Kühlmittels als des ersten Kühlmittels zu dem Zwischenkühler und mehr von dem ersten Kühlmittel als von dem zweiten Kühlmittel zu dem Ölkühler zu leiten, was die Optimierung der von dem Motor erzeugten Motorleistung bewirkt; ein erstes Ventil zur selektiven Steuerung des von dem Motor gelieferten ersten Kühlmittelstroms; ein zweites Ventil zur selektiven Steuerung des von dem Motor gelieferten zweiten Kühlmittelstroms; einen Controller zur Steuerung der jeweiligen Ventilpositionen zur selektiven Konfiguration des Kühlsystems in dem ersten und zweiten Modus, einer von dem Bediener empfangenen Eingabe entsprechend.
System nach Anspruch 18, wobei die Eingabe ein Signal umfasst, das der Umweltsensor bei Erfassen einer Umweltbedingung in der Nähe der Lokomotive liefert.
System nach Anspruch 18, wobei die Eingabe ein Signal umfasst, das der Lokomotivenbetriebssensor bei Erfassen eines Betriebszustandes der Lokomotive liefert.
System nach Anspruch 20, wobei der Lokomotivenbetriebssensor einen Kühlmitteltemperatursensor, einen Öltemperatursensor oder einen Emissionssensor umfasst.
System nach Anspruch 18, wobei die Eingabe ein Signal von einem Zugführer umfasst.
System nach Anspruch 22, wobei das Steuersignal ein Leistungsanforderungssteuersignal umfasst.
Computerlesbare Medien, die Programmbefehle zum Betrieb des Kühlsystems enthalten, in einer Lokomotive mit einem Motor, einem Zwischenkühler und einem Ölkühler, jeweils mit intern ausgebildeten Kühlkanälen, und einem Kühlsystem in selektiver Kommunikation mit den entsprechenden Kühlkanälen, um selektiv ein erstes Kühlmittel und ein zweites Kühlmittel – mit einer höheren Temperatur als das erste Kühlmittel – den Kühlkanälen zuzuführen, wobei die computerlesbaren Medien umfassen: ein Computerprogramm oder einen Computercode zur Konfiguration des Kühlsystems zur Zuführung – in einem ersten Modus – eines ersten Kühlmittelstroms zu dem Zwischenkühler und eines zweiten Kühlmittelstroms zu dem Ölkühler – mit einer ersten Temperatur, die sich von der des ersten Kühlmittelstroms unterscheidet – um eine bevorzugte Kühlung des Zwischenkühlers zu erreichen, was die Optimierung eines von dem Motor erzeugten Emissionsniveaus bei gleichzeitiger Beibehaltung einer von dem Motor erzeugten Motorleistung bewirkt, und ein Computerprogramm oder einen Computercode zur Konfiguration des Kühlsystems zur Zuführung – in einem zweiten Modus – des ersten Kühlmittelstroms zu dem Zwischenkühler und des zweiten Kühlmittelstroms zu dem Ölkühler – mit einer zweiten Temperatur, die sich von der des ersten Kühlmittelstroms unterscheidet – um eine bevorzugte Kühlung des Ölkühlers zu erreichen, was die Optimierung der von dem Motor erzeugten Motorleistung bewirkt.