СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ, ПОЗВОЛЯЮЩИЙ ИЗБЕЖАТЬ ОСТАНОВКИ ДВИГАТЕЛЯ И ПЕРЕГРУЗКИ Российский патент 2016 года по МПК B60H1/32 

Ссылка на родственную заявку

[0001] Эта заявка истребует приоритет промежуточной заявки на патент США № 61/387177, озаглавленной "Способ эксплуатации транспортных холодильных систем, позволяющий избежать остановки двигателя и перегрузки", зарегистрированной 28 сентября 2010 г. Содержание этой заявки включено сюда в полном объеме путем ссылки.

Область техники

[0002] Настоящее изобретение касается в целом эксплуатации транспортных холодильных систем, а более конкретно - способа обеспечения охлаждающей способности транспортной холодильной системы, позволяющего избежать остановок двигателя, а также его перегрузки.

Уровень техники

[0003] Фрукты, овощи и другие скоропортящиеся грузы, включая мясо, птицу, рыбу, как в свежем, так и в замороженном виде, часто перевозят в грузовых отсеках грузовиков или прицепов, или в контейнерах для смешанной перевозки. Для такого способа перевозки обычно требуется транспортная холодильная система, оперативно связанная с указанным грузовым отсеком, для охлаждения атмосферы внутри этого отсека. Транспортная холодильная система содержит систему компрессии паров хладагента (которую также называют транспортным холодильным агрегатом) и силовую установку. Типичная система компрессии паров хладагента включает компрессор, конденсатор, расширительное устройство и испаритель, соединенные последовательно трубопроводами хладагента в замкнутый контур циркуляции хладагента в соответствии с известными циклами компрессии паров хладагента. Силовая установка содержит двигатель, в типичном случае - дизельный двигатель.

[0004] Во многих транспортных холодильных системах, установленных на грузовиках или прицепах, компрессор приводится в действие валом двигателя через ременную передачу или механическое соединение вала с валом. В последнее время все электрические транспортные холодильные системы разрабатываются для применения на грузовиках/прицепах таким образом, что двигатель приводит в действие встроенный генератор, вырабатывающий достаточное количество электрической энергии для работы электрического двигателя, оперативно связанного с компрессором транспортного холодильного агрегата. Например, в патенте США 6223546, принадлежащем, как и данная заявка, компании Carrier Corporation и включенном в данную заявку в полном объеме путем ссылки, раскрывается электрический транспортный холодильный агрегат, получающий питание от синхронного генератора, приводимого в действие двигателем и способного вырабатывать достаточное количество электроэнергии для работы двигателя компрессора и по меньшей мере одного двигателя вентилятора. В применениях, связанных с контейнерами для смешанной перевозки, используются различные пристегивающиеся силовые агрегаты (обычно называемые генераторными установками), устанавливающиеся на контейнеры для смешанной перевозки, перевозимые, как правило, по автомобильным или железным дорогам; эти генераторные установки предназначены вырабатывать электрическую энергию для работы двигателя, приводящего в действие компрессор транспортного холодильного агрегата, связанного с контейнером. Генераторная установка содержит дизельный двигатель и генератор, приводимый в действие дизельным двигателем.

[0005] В процессе перевозки таких скоропортящихся грузов температуру внутри грузового отсека грузовика, прицепа или контейнера следует поддерживать в пределах температурного диапазона, строго определенного для каждого вида перевозимых грузов, независимо от потенциально тяжелых условий работы, связанных со средой, в которой работает система. Например, если транспортная холодильная система работает в условиях окружающей среды с высокой температурой и/или на большой высоте над уровнем моря, то мощность, потребляемая холодильным агрегатом для создания требуемого охлаждения, может превышать ограниченную мощность, передаваемую валом от двигателя, в результате чего повышается вероятность остановки двигателя или его перегрузки. В случае остановки двигателя или его перегрузки мощность генератора снижается, что приводит к нежелательному отключению холодильного агрегата.

[0006] В традиционных транспортных холодильных системах система управления не имеет обратной связи, поскольку блоку управления системы не известна действительная рабочая нагрузка двигателя. Вместо этого блок управления транспортной холодильной системы использует алгоритмы, которые в целях предотвращения перегрузки двигателя включают пределы безопасности для ограничения требуемой мощности вала двигателя. Однако в некоторых случаях, например при ухудшении условий эксплуатации и при работе в переходных режимах ухудшение охлаждающей способности холодильного агрегата, а также остановки двигателя или его перегрузки все же могут происходить. Существует потребность в таком способе управления работой охлаждающих агрегатов, который бы осуществлялся на основе действительного рабочего состояния двигателя, позволяя избежать остановки двигателя или его перегрузки.

Сущность изобретения

[0007] Один аспект изобретения представляет способ оптимизации работы транспортной холодильной системы, содержащей транспортный холодильный агрегат, работающий от дизельного двигателя; этот способ включает этап сравнения выходной мощности транспортного холодильного агрегата с мощностью вала дизельного двигателя в текущий момент времени. Этот способ также может включать этап эксплуатации транспортной системы охлаждения с выходной мощностью на уровне, необходимом для удовлетворения текущих требований по охлаждению груза, до тех пор, пока и положение топливной рейки, и мощность дизельного двигателя не достигнут 100%, а рабочая скорость дизельного двигателя не упадет более чем на пять процентов.

[0008] В одном аспекте представлен способ управления потреблением энергии транспортным холодильным агрегатом, в котором осуществляется циркуляция хладагента по контуру циркуляции под воздействием компрессора, при этом указанный транспортный холодильный агрегат приводится в действие дизельным двигателем. Этот способ включает этап избирательного ограничения циркуляции хладагента по контуру циркуляции, исходя из текущего положения топливной рейки на дизельном двигателе и рабочей скорости дизельного двигателя. В одном варианте воплощения изобретения способ может включать следующие дополнительные этапы: наблюдение за рабочим положением топливной рамки на дизельном двигателе; наблюдение за рабочей скоростью дизельного двигателя; и избирательное регулирование прохождения массы хладагента по контуру циркуляции транспортного холодильного агрегата для того, чтобы удерживать текущее положение топливной рейки на уровне ниже 98% от максимального положения топливной рейки и одновременно поддерживать рабочую скорость двигателя на уровне по меньшей мере 98% от максимальной рабочей скорости двигателя. В одном варианте воплощения изобретения способ может включать следующие дополнительные этапы: наблюдение за рабочим положением топливной рамки на дизельном двигателе; наблюдение за рабочей скоростью дизельного двигателя; определение факта нахождения наблюдаемой топливной рейки в положении, составляющем по меньшей мере 90% от максимального положения топливной рейки; проверку условия, что наблюдаемая рабочая скорость двигателя составляет по меньшей мере 98% от максимальной рабочей скорости двигателя; и ограничение прохождения массы хладагента через компрессор в том случае если положение наблюдаемой топливной рейки составляет по меньшей мере 90% от максимального положения, а текущая рабочая скорость двигателя составляет по меньшей мере 98% от максимальной рабочей скорости двигателя.

[0009] В одном аспекте представлен способ управления работой холодильного агрегата, в котором осуществляется циркуляция массы хладагента по контуру циркуляции, имеется холодильный компрессор и клапан, модулирующий компрессорное всасывание, при этом указанный транспортный холодильный агрегат приводится в действие дизельным двигателем. Этот способ включает следующие этапы: определение наличия запроса на изменение рабочего состояния системы; и ограничение весового потока хладагента путем снижения максимальной скорости открывания клапана, модулирующего всасывания до 0,1 процента в секунду в том случае, если имеется запрос на изменение рабочего состояния системы.

Краткое описание чертежей

[0010] Полнее понять сущность изобретения позволяет представленное ниже подробное описание в совокупности с прилагающимися чертежами, где:

[0011] на ФИГ. 1 показана блок-схема одного из вариантов исполнения транспортной холодильной системы, в которой двигатель компрессора получает питание от электрического генератора, работающего от дизельного двигателя;

[0012] на ФИГ. 2 показана блок-схема одного из вариантов исполнения транспортной холодильной системы, в которой двигатель компрессора приводится в действие дизельным двигателем через ременную передачу; и

[0013] на ФИГ. 3 (а) и (b) показана блок-схема, иллюстрирующая вариант воплощения описанного здесь способа управления.

Подробное описание изобретения

[0014] На Фиг. 1 и 2 показаны варианты исполнения транспортных холодильных систем, предназначенных для охлаждения атмосферы в грузовом отсеке грузовика, прицепа, контейнера, контейнера для смешанной перевозки или подобного транспортного средства. Транспортная холодильная система 10 включает транспортный холодильный агрегат 12, содержащий компрессор 14, конденсирующий теплообменник 16, расширительное устройство 18, испарительный теплообменник 20 и модулирующий всасывание клапан 22, соединенные в замкнутый контур циркуляции хладагента, включающий трубопроводы хладагента 24, 26 и 28 и работающий по традиционному циклу охлаждения. Кроме того, транспортная холодильная система 10 включает электронный блок управления 30, дизельный двигатель 32 и контроллер 34 двигателя.

Транспортная холодильная система 10 монтируется традиционным способом на наружной стенке грузовика, прицепа или контейнера, при этом компрессор 14, конденсирующий теплообменник 16 со связанным с ним вентилятором (вентиляторами) (не показано) и дизельный двигатель 32 располагаются снаружи по отношению к охлаждаемому грузовому отсеку.

[0015] Согласно обычной практике, когда транспортный холодильный агрегат 12 работает в режиме охлаждения, компрессор 14 сжимает пар хладагента, имеющий низкое давление и низкую температуру, до состояния с высоким давлением и высокой температурой и выгоняет его через выпускное отверстие компрессора 14 в трубопровод хладагента 24. Хладагент идет по трубопроводу 24 контура циркуляции хладагента до теплообменного змеевика или трубного пакета конденсирующего теплообменника 16 и, проходя через него пар хладагента конденсируется, превращаясь в жидкость, и проходит далее через ресивер 36, в котором хранятся излишки жидкого хладагента, и далее - через переохладительный контур 38 конденсатора. Затем переохлажденный жидкий хладагент проходит по трубопроводу 24 через первый переход «хладагент-хладагент» в теплообменнике 40, а потом проходит через расширительное устройство 18 прежде, чем пройти через испарительный теплообменник 20. Прежде чем попасть в испарительный теплообменник 20, жидкий хладагент, проходя через расширительное устройство 18 (которое может быть представлено электронным расширительным клапаном ("EXV"), как показано на ФИГ. 1, или механическим термостатическим расширительным клапаном ("TXV"), как показано на ФИГ. 2), расширяется, при этом его температура и давление снижаются.

[0016] Проходя через теплообменньш змеевик или трубный пакет испарительного теплообменника 20, хладагент испаряется и обычно находится в перегретом состоянии, обмениваясь теплом с возвратным воздухом, прогоняемым из грузового отсека вдоль открытой стороны испарителя теплообменника 20. Отсюда пар хладагента проходит по трубопроводу 26, поступая на всасывающий вход компрессора 14. Проходя по трубопроводу 26, пар хладагента проходит через второй проход теплообменника «хладагент-хладагент» 40, обмениваясь теплом с жидким хладагентом, проходящим через его первый проход. До поступления на всасывающий вход компрессора 14 пар хладагента проходит через модулирующий всасывание клапан 22, установленный на трубопроводе хладагента 26 ниже теплообменника «хладагент-хладагент» 40 по течению хладагента и выше компрессора 14 по течению хладагента. Блок управления 30 управляет работой модулирующего всасывание клапана 22 и осуществляет избирательную модуляцию площади пропускания через модулирующий всасывание клапан 22, тем самым регулируя интенсивность потока хладагента через модулирующий клапан к всасывающему входу компрессора 14. Путем избирательного уменьшения пропускной площади модулирующего всасывание клапана 22 блок управления 30 может избирательно ограничивать прохождение пара хладагента к компрессору 14, тем самым уменьшая выходную мощность транспортного холодильного агрегата 12, что в свою очередь приводит к снижению мощности, потребляемой им от двигателя 32.

[0017] Вентилятор (вентиляторы) (не показано) испарителя, связанный с испарительным теплообменником 20, гонит воздух из грузового отсека, вынуждая его проходить через наружную теплопередающую поверхность теплообменного змеевика или трубного пакета испарительного теплообменника 20 и возвращаться во внутреннее пространство грузового отсека. Воздух, выходящий из грузового отсека, называется "возвратным воздухом", а воздух, возвращающийся в грузовой отсек, называется "подаваемым воздухом". Следует понимать, что термин «воздух» применительно к данному описанию включает смеси воздуха и других газов, среди которых могут быть азот или углекислый газ, в некоторых случаях подаваемые в грузовой отсек для перевозки скоропортящихся грузов, например продуктов.

[0018] Настоящее изобретение не ограничивается конкретным типом испарительного теплообменника 20, однако, испарительный теплообменник 20 может, например, содержать один или несколько теплообменных змеевиков, как показано на чертеже, или один или несколько трубных пакетов, образованных множеством трубок, проходящих между соответствующими входным и выходным коллекторами. Эти трубки могут быть круглыми или плоскими, ребристыми или неоребренными.

[0019] Компрессор 14 может быть одноступенчатым или многоступенчатым компрессором, например, поршневым компрессором, подобным тому, который применяется в вариантах воплощения изобретения, показанных на Фиг. 1 и 2. Однако компрессор 14 может быть также спиральным компрессором или компрессором другого типа, поскольку конкретный тип компрессора не является определяющим или ограничивающим настоящее изобретение. В типичном варианте воплощения изобретения, показанном на Фиг. 1, компрессор 14 представляет собой поршневой компрессор, в котором имеются компрессионный механизм, внутренний электродвигатель компрессора и соединительный приводной вал; все это находится внутри общего корпуса компрессора 14. Дизельный двигатель 32 приводит в действие электрический генератор 42, который вырабатывает электрическую энергию для работы двигателя компрессора, который в свою очередь приводит в действие компрессионный механизм компрессора 14. Приводной вал дизельного двигателя вращает вал генератора. В варианте исполнения транспортного холодильного агрегата 10, работающего от электричества, генератор 42 представляет собой один работающий от бортового двигателя синхронный генератор, конфигурация которого позволяет избирательно вырабатывать электроэнергию по меньшей мере одного переменного напряжения на одной или нескольких частотах. В варианте воплощения изобретения, показанном на Фиг. 2, компрессор 14 представляет собой поршневой компрессор, в котором имеется компрессионный механизм с валом, который непосредственно вращает приводной вал дизельного двигателя 32 посредством прямой механической связи или через ременную передачу 38, как показано на Фиг. 2. [0020] Как уже упоминалось, транспортная холодильная система 10 также содержит электронный блок управления 30, конфигурация которого позволяет управлять работой транспортного холодильного агрегата 12 таким образом, чтобы поддерживать заданный температурный режим внутри определенной части грузового отсека, где хранится груз в процессе перевозки. Блок управления 30 поддерживает заданный температурный режим путем избирательной подачи питания к различным компонентам системы сжатия пара хладагента, включая компрессор 14, вентилятор (вентиляторы) конденсатора, связанный с конденсирующим теплообменником 16, вентилятор (вентиляторы) испарителя, связанный с испарительным теплообменником 20, и различные клапаны в контуре хладагента, включая, среди прочих, модулирующий всасывание клапан 22. Блок управления 30 также контролирует работу компрессора 14 для избирательного варьирования выходной мощностью компрессора 14 в соответствии с потребностью охлаждения для поддержания требуемой температуры хранения конкретных продуктов, находящихся в охлаждаемом грузовом отсеке.

[0021] В одном варианте воплощения изобретения электронный блок управления 30 содержит микропроцессор и связанную с ним память. Память блока управления 30 можно программировать для того, чтобы хранить в ней выбранные оператором или владельцем значения различных параметров работы системы. Блок управления 30 может содержать микропроцессорную плату, включающую микропроцессор, ассоциативную память и плату ввода/вывода, которая содержит аналого-цифровой преобразователь, получающий входные значения температуры и давления от множества датчиков, расположенных в различных точках контура хладагента и охлаждаемого грузового отсека, а также входные значения тока, напряжения и уровней влажности. Плата ввода/вывода может также содержать схемы управления приводом или полевые транзисторы и реле, которые получают сигналы или ток от блока управления 30 и, в свою очередь, управляют работой различных внешних или периферийных устройств, связанных с данной транспортной системой охлаждения. Специалист обычного уровня квалификации в данной области может выбрать конкретный тип и конструкцию электронного блока управления 30, поскольку настоящее изобретение не ограничивается одним каким-либо типом блока управления.

[0022] Блок управления 30, регулирующий работу системы, также связан с электронным контроллером двигателя 34. Например, блок управления 30 может располагаться в цепи с обратной связью с электронным контроллером двигателя 34 через контроллерную сеть (сеть CAN). Блок управления 30 определяет текущую нагрузку двигателя 32, исходя из входных данных, полученных от электронного контроллера двигателя 34. Например, в одном из вариантов воплощения изобретения электронный контроллер двигателя 34 детектирует положение механической топливной рейки, которое в значительной степени отражает положение топливной дроссельной заслонки и является показателем интенсивности подачи топлива к двигателю 32 по отношению к максимально допустимой интенсивности подачи топлива, то есть является показателем отношения текущей нагрузки двигателя к его предельно допустимой нагрузке. Электронный контроллер двигателя 34 также определяет рабочую скорость двигателя, то есть количество оборотов в минуту (об/мин) двигателя 32 в реальном времени. Блок управления 30 следит как за положением топливной рейки, так и за рабочей скоростью двигателя, получая информацию от электронного контроллера двигателя 34. Например, в одном варианте воплощения изобретения электронный контроллер двигателя 34 может детектировать положение топливной рейки и рабочей скорость двигателя (об/мин) с интервалом в одну секунду, а блок управления системы 30 может определять нагрузку двигателя, исходя из средних за последние тридцать секунд данных положения топливной рейки и рабочей скорости двигателя. Рабочая скорость двигателя (об/мин) также может базироваться на среднем значении об/мин, вычисленном за некоторый период времени, например за последние тридцать секунд.

[0023] Согласно одному из аспектов изобретения блок управления 30 оптимизирует работу транспортной холодильной системы 10 посредством сравнения выходной мощности транспортного холодильного агрегата 12 с имеющейся мощностью вала дизельного двигателя, что равносильно сравнению мощности, требуемой холодильному агрегату 12, с имеющейся в данный момент мощностью вала дизельного двигателя 32. Благодаря этому, можно повысить экономию горючего и улучшить управляемость системы. Кроме того, можно достичь максимальной мощности двигателя, избежав перегрузки двигателя и его остановок. Управление уровнем энергии, потребляемой транспортной холодильной системой, может также позволить применять меньший двигатель, то есть двигатель с меньшей максимальной мощностью вала. Наблюдая как за положением топливной рейки, так и за рабочей скоростью двигателя, блок управления системой определяет состояние рабочей нагрузки двигателя 32 в реальном времени и может регулировать выходную мощность транспортного холодильного агрегата 12 таким образом, чтобы она соответствовала имеющейся на данный момент мощности вала двигателя 32. Например, блок управления 30 может регулировать выходную мощность транспортного холодильного агрегата 12 путем избирательной регулировки клапана, модулирующего всасывание (SMV) 22, изменяя интенсивность потока пара хладагента к всасывающему патрубку компрессора 14. Блок управления 30 может также регулировать выходную мощность транспортного холодильного агрегата 12 другими методами, известными в отрасли, среди прочих, это разгрузка компрессора 14 для снижения интенсивности потока хладагента высокого давления через контур хладагента, прекращение работы в режиме экономайзера, перекрывание расширительного клапана испарителя, а также комбинация этих методов.

[0024] Определяя текущее состояние двигателя 32, блок управления 30 анализирует текущее положение топливной рейки, выраженное в процентах от положения топливной рейки, обеспечивающего максимальную подачу топлива (100%), и рабочую скорость двигателя в об/мин, выраженную в процентах от заданного значения об/мин, что является показателем падения скорости работы двигателя, то есть отношения рабочей скорости двигателя к заданной рабочей скорости двигателя. Таким образом, применительно к данному описанию падение рабочей скорости двигателя до 98% будет означать, что рабочая скорость двигателя на два процента ниже заданной рабочей скорости. Аналогично, падение рабочей скорости двигателя до значения, превышающего 98%, будет свидетельствовать о том, что текущее значение рабочей скорости двигателя менее чем на 2% ниже заданной рабочей скорости, а падение рабочей скорости двигателя до значения ниже 98% будет свидетельствовать о том, что рабочее значение скорости двигателя более чем на 2% ниже заданной рабочей скорости. Во многих вариантах применения у дизельного двигателя 32 может быть два режима работы, то есть относительно низкое число оборотов для работы на малой скорости и относительно высокое число оборотов для работы на высокой скорости. В таком случае блок управления 30 будет выбирать заданную скорость, исходя из того, в каком режиме работает двигатель 32 в настоящее время - в высокоскоростном режиме или в низкоскоростном.

[0025] В одном аспекте описанного здесь способа оптимизации работы транспортной холодильной системы блок управления 30 управляет работой транспортной холодильной системы в нормальном рабочем режиме с выходной мощностью, достаточной для удовлетворения текущих требований по охлаждению, пока топливная рейка не находится в положении 100% подачи, а рабочая скорость двигателя падает не более чем на несколько процентов, например, не более чем на два процента (т.е. количество оборотов двигателя составляет не менее 98% от заданного). Работа двигателя со скоростью ниже 98% от заданной может свидетельствовать об угрозе остановки двигателя. В нормальном режиме работы блок управления 30 будет позволять переключение передач, изменения в ненагруженном состоянии (вкл./откл.), быстрое отпирание или запирание модулирующего всасывание клапана 22 и другие нормальные операции. Однако, когда топливная рейка занимает положение 90% или выше, а рабочая скорость двигателя одновременно падает до 98% заданного значения, блок управления 30 разгружает компрессор 14 и/или запирает модулирующий всасывание клапан 22 для того, чтобы уменьшить нагрузку на двигатель, вернуть топливную рейку в положение не выше 85% и увеличить рабочую скорость двигателя до значения, превышающего 98% от заданного. В этих условиях блок управления системы 30 позволит скорости дальнейшего запирания SMV достичь максимального значения. После снижения нагрузки на двигатель и при условии отсутствия запроса на внесение изменений в систему блок управления 30 ограничивает максимальную скорость отпирания модулирующего всасывание клапана (SMV) 32, то есть скорость, с которой может происходить дальнейшее отпирание SMV, до 0,1% в секунду, а в качестве органов управления применяет логику ограничения, удерживающую топливную рейку в положении ниже 90%, а рабочая скорость двигателя не ниже 98% от заданной рабочей скорости.

[0026] Если при таких условиях, когда положение топливной рейки достигнет значения 90% или выше, а рабочая скорость двигателя в то же время упадет до 98% от заданного значения, поступает запрос выполнить изменение в системе (например, переключить передачу или внести изменения в устройство выгрузки), блок управления 30 разгрузит компрессор 14 и/или закроет модулирующий всасывание клапан (SMV) 22 для того, чтобы еще сильнее уменьшить нагрузку на двигатель, привести топливную рейку в положение ниже 70% и увеличить рабочую скорость двигателя до значения, превышающего 98% от заданного. Блок управления 30 также задействует логику ограничения в качестве органа управления и приведет двигатель в оптимальное рабочее состояние, когда топливная рейка находится в положении ниже 90%, а рабочая скорость двигателя составляет по меньшей мере 98% от заданного значения, тем самым предотвращая возникновение условий для остановки двигателя или его перегрузки. После снижения нагрузки на двигатель блок управления 30 позволит выполнить требование изменения в системе, но ограничит максимальную скорость отпирания модулирующего всасывание клапана (SMV) 32, то есть скорость, с которой может происходить дальнейшее отпирание SMV, до 0,1% в секунду, и примет в качестве органа управления логику ограничения, удерживающую положение топливной рейки ниже 90%, а рабочая скорость двигателя не ниже 98% от заданного значения.

[0027] На Фиг. 3 показана блок-схема процесса, иллюстрирующая вариант воплощения способа по настоящему изобретению. В блоке 300 этой схемы блок управления 30 начинает процесс управления с того, что на этапе 302 определяет положение топливной рейки (Rack) в процентах от положения, позволяющего осуществлять максимальную (100%) подачу топлива к двигателю 32, и рабочую скорость двигателя в процентах от максимальной рабочей скорости двигателя (RPM droop). Определение обоих этих параметров осуществляется на основе данных работы двигателя в реальном времени, полученных от электронного контроллера двигателя 34. Как уже отмечалось ранее, оба определяемых параметра могут представлять собой средние на выбранном интервале времени значения, например среднее из полученных за 30 секунд отдельных значений, считываемых с интервалом в одну секунду в течение этого периода. В блоке 302 определяется, находится ли топливная рейка (Rack) в положении, составляющем менее 85% от максимального, и составляет ли рабочая скорость двигателя (RPM), по меньшей мере, 98% от заданного значения (RPM droop). Если оба условия выполнены, т.е. положение топливной рейки (Rack) составляет менее 85% от максимального и рабочая скорость двигателя не ниже 98% заданной рабочей скорости (RPM droop), блок управления 30 поддерживает нормальную работу (блок 318 блок-схемы) транспортной холодильной системы 12.

[0028] Однако, если хотя бы одно из этих условий в функциональном блоке 302 не выполнено, блок управления 30 в функциональном блоке 304 определяет, находится ли топливная рейка (Rack) в положении, равном или превышающем 90%, и не составляет ли рабочая скорость двигателя менее 98% от заданной скорости ((RPM droop). Если оба условия не выполнены, т.е. положение топливной рейки (Rack) составляет менее 90% и рабочая скорость двигателя не ниже 98% заданной скорости (RPM droop), блок управления 30 поддерживает нормальную работу (функциональный блок 318) транспортной холодильной системы 12.

[0029] Если в функциональном блоке 304 блок управления 30 определит, что в текущее время топливная рейка находится в положении (RACK) не ниже 90%, а рабочая скорость двигателя ниже 98% заданной скорости (RPM droop), блок управления 30 в функциональном блоке 306 уменьшит выходную охлаждающую мощность холодильного агрегата 12, например, путем инициации разгрузки компрессора 14 или запирания модулирующего всасывание клапана (SMV) 22, для того чтобы привести топливную рейку в положение (Rack) ниже 85%, а рабочая скорость двигателя довести до значения по меньшей мере 98% от заданного значения (RPM droop). Затем в функциональном блоке 308 блок управления 30 выполняет проверку для того, чтобы определить, имеется ли активный запрос на изменение в системе. Запросом на изменение в системе может быть, среди прочего, запрос на изменение рабочая скорости двигателя, разгрузку компрессора или переходный режим. Если в функциональном блоке 308 запрос на изменение не активен, то блок управления 30 переходит прямо к функциональному блоку 312 и ограничивает максимальную скорость отпирания модулирующего всасывание клапана (SMV) 22 значением 0,1 процента в секунду, тем самым ограничивая скорость увеличения интенсивности подачи пара хладагента к всасывающему входу компрессора 14, что в свою очередь ограничивает изменение выходной мощности транспортного холодильного агрегата 12. Теперь в функциональном блоке 314 блок управления 30 использует в качестве органа управления логику ограничения, удерживающую топливную рейку в положении (Rack) ниже 90%, а рабочая скорость двигателя на уровне не ниже 98% от заданного значения (RPM droop). Блок управления 30 продолжает наблюдение в функциональном блоке 316 за текущим положением топливной рейки (RACK) и за рабочей скоростью двигателя и позволяет нормально работать (функциональный блок 318) холодильной системе, включая холодильный агрегат 12, все время, пока топливная рейка занимает положение ниже 90%, а рабочая скорость двигателя составляет по меньшей мере 98% от заданной (RPM droop).

[0030] Однако, если запрос на изменение в системе активен в функциональном блоке 308, то блок управления 30 в функциональном блоке 310 уменьшит выходную охлаждающую мощность холодильного агрегата 12, например, путем инициации разгрузки компрессора 14 или запирания модулирующего всасывание клапана (SMV) 22, для того, чтобы привести топливную рейку в положение (Rack) ниже 70%, а рабочую скорость двигателя довести до значения по меньшей мере 98% от заданного (RPM droop). Затем блок управления 30 переходит прямо к функциональному блоку 312 и ограничивает максимальную скорость отпирания модулирующего всасывание клапана (SMV) 22 значением 0,1 процента в секунду, тем самым ограничивая скорость увеличения интенсивности подачи пара хладагента к всасывающему входу компрессора 14, что в свою очередь ограничивает изменение выходной мощности транспортного холодильного агрегата 12. Теперь в функциональном блоке 314 блок управления 30 использует в качестве органа управления логику ограничения, удерживающую топливную рейку в положении (Rack) ниже 90%, а рабочую скорость двигателя на уровне не ниже 98% от заданного значения (RPM droop). На протяжении периода работы холодильного агрегата с пониженной выходной мощностью охлаждения и с ограниченной скоростью отпирания модулирующего всасывание клапана (SMV) 22 блок управления 30 будет позволять выполнение запроса на изменение в системе с небольшим или отсутствующим риском остановки или перегрузки двигателя, способной привести к недостаточной выходной мощности двигателя 30. Следовательно, риск отключения холодильной системы 14 в результате изменения, выполняемого в системе, значительно снижается или полностью устраняется.

[0031] Кроме того, блок управления 30 в функциональном блоке 316 определяет, находится ли топливная рейка в положении (Rack), составляющем менее 90%, и составляет ли рабочая скорость двигателя (RPM) по меньшей мере 98% от заданного значения (RPM droop). Если блок управления 30 в функциональном блоке 316 определит, что рабочая скорость двигателя упала ниже 98% от заданного значения (RPM droop) или топливная рейка находится в положении выше 90%, включается сигнал тревоги в функциональном блоке 320, предупреждающий о потенциальной угрозе остановки или перегрузки двигателя.

[0032] Применяемая здесь терминология предназначена для описания, а не для ограничения. Представленные здесь конкретные конструктивные и функциональные детали следует воспринимать не в качестве ограничения, а в качестве основания для объяснения сущности настоящего изобретения квалифицированным специалистам. Квалифицированные специалисты в данной области также смогут определить эквиваленты, которыми можно, не выходя за пределы объема настоящего изобретения, заменить элементы, описанные здесь на примерах вариантов воплощения изобретения.

[0033] Настоящее изобретение показано и описано на конкретных вариантах его воплощения, представленных на чертежах, однако, квалифицированные специалисты в данной отрасли смогут увидеть возможности для различных модификаций, не выходящих за пределы объема и сущности настоящего изобретения. Например, в других вариантах воплощения изобретения, соответствующих концепции описанного здесь способа, для наблюдения за текущей нагрузкой двигателя можно использовать в сочетании с рабочей скоростью двигателя не положение топливной рейки, а другой индикатор текущей нагрузки двигателя.

[0034] Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается конкретными описанными вариантами его воплощения, а будет включать все варианты воплощения, охватываемые рамками прилагающейся формулы изобретения.

Изобретение относится к эксплуатации транспортных холодильных систем. Работу транспортной холодильной системы, содержащей транспортный холодильный агрегат, работающий от дизельного двигателя, оптимизируют путем сравнения выходной мощности транспортного холодильного агрегата с мощностью вала дизельного двигателя в текущий момент времени. Управляют количеством энергии, потребляемой транспортной холодильной системой, путем избирательного ограничения прохождения массы хладагента по контуру циркуляции хладагента в транспортном холодильном агрегате, осуществляемого исходя из текущей нагрузки двигателя и рабочей скорости дизельного двигателя. Достигается улучшение условий эксплуатации двигателя. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ оптимизации работы транспортной холодильной системы, содержащей транспортный холодильный агрегат, работающий от дизельного двигателя, включающий
этап сравнения выходной мощности транспортного холодильного агрегата с мощностью вала дизельного двигателя в текущий момент; и
этап управления транспортной холодильной системой с выходной мощностью, достаточной для удовлетворения текущей потребности в охлаждении, осуществляемого при условии, что нагрузка на работающий дизельный двигатель не достигает 100%, а рабочая скорость дизельного двигателя составляет не менее 98% от заданной рабочей скорости двигателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что транспортный холодильный агрегат содержит компрессор, имеющий приводной вал компрессионного механизма, приводимый в движение валом дизельного двигателя.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что вал двигателя непосредственно приводит в движение приводной вал компрессионного механизма.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что вал дизельного двигателя приводит в действие электрический генератор, вырабатывающий электрическую энергию для питания двигателя компрессора, приводящего в действие компрессор.

5. Способ управления потреблением энергии, получаемой от дизельного двигателя транспортным холодильным агрегатом, в котором масса хладагента циркулирует по контуру хладагента под воздействием компрессора, включающий этап
избирательного ограничения прохождения массы хладагента по контуру хладагента, исходя из текущей нагрузки дизельного двигателя и рабочей скорости дизельного двигателя; и
дополнительно включающий этапы:
наблюдения за текущей нагрузкой дизельного двигателя;
наблюдения за рабочей скоростью дизельного двигателя; и
избирательной регулировки прохождения массы хладагента по контуру циркуляции хладагента в транспортном холодильном агрегате для поддержания нагрузки двигателя на уровне ниже 98% от максимальной рабочей нагрузки двигателя и одновременного поддержания рабочей скорости двигателя на уровне не ниже 98% от заданной рабочей скорости двигателя.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы: наблюдения за текущей нагрузкой дизельного двигателя;
наблюдения за рабочей скоростью дизельного двигателя;
проверки выполнения условия, состоящего в том, что наблюдаемая нагрузка двигателя составляет менее 90% от предельно допустимой нагрузки двигателя;
проверки выполнения условия, состоящего в том, что наблюдаемая рабочая скорость двигателя составляет не ниже 98% от максимальной скорости двигателя; и
ограничения увеличения потока хладагента через компрессор в случае, если и наблюдаемая нагрузка двигателя составляет по меньшей мере 90% от предельно допустимой нагрузки, и наблюдаемая рабочая скорость двигателя составляет по меньшей мере 98% от заданной рабочей скорости двигателя.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что контур циркуляции в транспортном холодильном агрегате содержит клапан, модулирующий всасывание, а этап ограничения увеличения потока хладагента по контуру циркуляции включает снижение скорости отпирания клапана, модулирующего всасывание, до 0,1 процента в секунду.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что этап избирательного ограничения прохождения массы хладагента по контуру циркуляции, осуществляемый в соответствии с текущей нагрузкой дизельного двигателя и рабочей скоростью дизельного двигателя, содержит этап ограничения прохождения массы хладагента по контуру циркуляции, осуществляемый, исходя из текущего положения топливной рейки дизельного двигателя и рабочей скорости дизельного двигателя.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы:
наблюдения за положением топливной рейки дизельного двигателя;
наблюдения за рабочей скоростью дизельного двигателя; и
избирательной регулировки прохождения массы хладагента по контуру циркуляции хладагента в транспортном холодильном агрегате для поддержания топливной рейки в положении ниже 98% от положения максимальной подачи топлива и одновременного поддержания рабочей скорости двигателя на уровне по меньшей мере 98% от максимальной рабочей скорости двигателя.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы:
наблюдения за положением топливной рейки дизельного двигателя;
наблюдения за рабочей скоростью дизельного двигателя;
проверки выполнения условия, состоящего в том, что наблюдаемая топливная рейка находится в положении, составляющем по меньшей мере 90% от максимального положения топливной рейки;
проверку выполнения условия, состоящего в том, что наблюдаемая рабочая скорость двигателя составляет не ниже 98% от максимальной скорости; и
ограничения увеличения потока хладагента через компрессор в случае, если и топливная рейка находится в положении, составляющем по меньшей мере 90% от максимального положения топливной рейки, и наблюдаемая рабочая скорость двигателя составляет по меньшей мере 98% от заданной рабочей скорости двигателя.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что контур циркуляции в транспортном холодильном агрегате содержит клапан, модулирующий всасывание, а этап ограничения увеличения потока хладагента в контуре циркуляции включает снижение максимальной скорости отпирания клапана, модулирующего всасывание, до 0,1 процента в секунду.

12. Способ управления работой холодильного агрегата, в котором осуществляется циркуляция хладагента по контуру циркуляции, имеется холодильный компрессор и клапан, модулирующий компрессорное всасывание, при этом указанный транспортный холодильный агрегат приводится в действие дизельным двигателем; упомянутый способ включает этапы:
определения наличия запроса на изменение рабочего состояния системы; и
ограничения увеличения потока массы хладагента путем снижения максимальной скорости отпирания клапана, модулирующего всасывание, до 0,1 процента в секунду, если имеется запрос на изменение рабочего состояния системы.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы:
определения текущей нагрузки дизельного двигателя;
выявления факта превышения текущей нагрузкой двигателя значения 90% от предельно допустимой нагрузки двигателя;
уменьшения потребляемой холодильным агрегатом энергии для снижения текущей нагрузки дизельного двигателя до значения приблизительно 70% от предельно допустимой нагрузки, если текущая нагрузка двигателя превышает 90% от предельно допустимой нагрузки двигателя; и
выполнения запроса на изменение рабочего состояния системы.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап уменьшения энергии, потребляемой холодильным агрегатом, включает разгрузку компрессора.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап уменьшения энергии, потребляемой холодильным агрегатом, включает уменьшение прохождения хладагента через клапан, модулирующий всасывание.