CN108223100A - 顶置式内燃动力总成冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种顶置式内燃动力总成冷却系统，包括：冷却装置和空气水热交换器；冷却装置位于车顶，冷却装置具有水冷却装置和空气冷却装置；水冷却装置包括第一散热结构和第二散热结构；空气水热交换器位于内燃动力总成内，空气水热交换器具有水通道和空气通道，水通道与第一散热结构连接；第二散热结构用于与内燃动力总成中的水管连接；空气通道用于通入内燃动力总成内增压的空气，并通过水通道与第一散热结构对通入的内燃动力总成内增压的空气进行冷却。本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，机械接口少，占据空间面积小。

Description

顶置式内燃动力总成冷却系统
技术领域
本发明涉及内燃动车组内燃机技术领域，尤其涉及一种顶置式内燃动力总成冷却系统。
背景技术
内燃动车组(英文：Diesel Multiple Unit，DMU)，或称柴油车、内燃动车、柴油动车，是一种以柴油引擎驱动的动力分散式铁路车辆。相对动力集中式的铁路车辆，拥有较佳加减速性能，重量分布较平均，对路轨损耗亦较低。在内燃动车组用内燃机的工作过程中，由于气缸套、气缸盖、活塞和气门等机件直接与高温燃气接触，受到强烈的加热，这些机件温度很高。为了保证内燃机正常、可靠地运转，必须通过冷却系统对这些高温机件进行冷却。
在目前的内燃动车组中，内燃动车组通过内燃动力总成的冷却装置对内燃机进行冷却。其中，内燃动力总成的冷却装置总成包括高温水冷却装置和增压空气冷却装置，将高温水冷却装置和增压空气冷却装置分别布置在轨道车辆的底部，或者将高温水冷却装置和增压空气冷却装置其中之一集成于内燃动力总成中，另一个布置在轨道车辆的底部。
但是，现有的内燃动力总成的冷却装置由于其机械接口多，安装后，占据较大空间且不利于轨道车辆的底部其他设备排布。
发明内容
本发明提供一种顶置式内燃动力总成冷却系统，该顶置式内燃动力总成冷却系统机械接口少，占据空间面积小。
本发明提供了一种顶置式内燃动力总成冷却系统，包括：冷却装置和空气水热交换器；
所述冷却装置位于车顶，所述冷却装置具有水冷却装置和空气冷却装置；
所述水冷却装置包括至少一个第一散热结构和至少一个第二散热结构；
所述空气水热交换器位于内燃动力总成内，所述空气水热交换器具有水通道和空气通道，
所述水通道与所述第一散热结构连接，以使所述水通道流出的水经所述空气冷却装置和所述第一散热结构进行散热后流入所述水通道；
所述第二散热结构用于与所述内燃动力总成内的水管连接，以使所述内燃动力总成的所述水管中的水经所述空气冷却装置和所述第二散热结构进行散热后流入所述水管中；
所述空气通道用于通入所述内燃动力总成内增压的空气，并通过所述水通道与所述第一散热结构对通入的所述内燃动力总成内增压的空气进行冷却。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，所述水通道具有入水口和出水口，所述第一散热结构具有第一入口和第一出口；
所述出水口通过第一管道与所述第一入口连接，所述第一出口通过第二管道与所述入水口连接。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，所述第二散热结构具有第二入口和第二出口；
所述第二入口用于通过第三管道与所述内燃动力总成内的所述水管的第三出口连接；
所述第二出口用于通过第四管道与所述内燃动力总成内的所述水管的第三入口连接。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，所述空气冷却装置为冷却风机。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，所述水冷却装置还包括循环水泵，所述循环水泵位于所述第一散热结构和所述第一管道之间，所述循环水泵用于为所述第一散热结构和所述第一管道之间水循环提供动力。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，所述冷却装置还包括膨胀水箱和基体；
所述基体长度方向的两侧分别连接至少一个所述第一散热结构和至少一个所述第二散热结构；
所述冷却风机位于所述基体的顶部；
所述循环水泵位于所述基体的端部；
所述基体相对的两端的顶部均连接膨胀水箱，所述基体一端的所述膨胀水箱与所述循环水泵的吸水口连接，所述膨胀水箱用于收容和补偿所述冷却装置中水的胀缩量。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，所述基体另一端的所述膨胀水箱与所述内燃动力总成连接，所述基体另一端的所述膨胀水箱上具有传感器，所述传感器用于检测所述内燃动力总成的温度。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，还包括电路连接器和控制系统，所述传感器、所述冷却风机和所述循环水泵均通过所述电路连接器与所述控制系统连接；
所述电路连接器还与电源和变频器连接，所述电源和所述变频器分别用于为所述冷却风机供电和实现所述冷却风机变频；
所述控制系统用于根据所述传感器检测的所述内燃动力总成的温度，控制所述冷却风机进行变频。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，所述冷却风机的数量为多个，多个所述冷却风机沿所述基体的长度方向设置。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，进一步的，所述基体同侧的所述第一散热结构和所述第二散热结构为双流道散热器。
本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，通过设置冷却装置和空气水热交换器，其中，冷却装置位于车顶，冷却装置集成水冷却装置和空气冷却装置，安装空间占用小。并且空气水热交换器位于内燃动力总成内，空气水热交换器与内燃动力总成内的增压的空气进行热交换，空气水热交换器中的水通过冷却装置进行冷却，使顶置式内燃动力总成冷却系统机械接口少，安装方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例的结构示意图；
图2为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例中空气水热交换器的结构示意图；
图3为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例中冷却装置的结构示意图；
图4为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例的使用状态图；
图5为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例中冷却风机的控制原理图。
附图标记说明：
1-冷却装置；
11-第一散热结构；111-第一入口；112-第一出口；
12-第二散热结构；121-第二入口；122-第二出口；
13-循环水泵；
14-膨胀水箱；
15-基体；
16-支架；
17-冷却风机；
2-空气水热交换器；
21-水通道；211-入水口；212-出水口；
22-空气通道；
3-内燃动力总成；
31-第三入口；
32-第三出口；
4-电路连接器；
5-控制系统。
6-第一管道；
7-第二管道；
8-第三管道；
9-第四管道；
KM1-第一接触器线圈；
KM2-第二接触器线圈；
KM3-第三接触器线圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
内燃动车组(英文：Diesel Multiple Unit，DMU)，或称柴油车、内燃动车、柴油动车，是一种以柴油引擎驱动的动力分散式铁路车辆。相对动力集中式的铁路车辆，拥有较佳加减速性能，重量分布较平均，对路轨损耗亦较低。在内燃动车组用内燃机的工作过程中，由于气缸套、气缸盖、活塞和气门等机件直接与高温燃气接触，受到强烈的加热，这些机件温度很高。为了保证内燃机正常、可靠地运转，必须通过冷却系统对这些高温机件进行冷却。
在目前的内燃动车组中，内燃动车组通过内燃动力总成的冷却装置对内燃机进行冷却。其中，内燃动力总成的冷却装置总成包括高温水冷却装置和增压空气冷却装置，将高温水冷却装置和增压空气冷却装置分别布置在轨道车辆的底部，或者将高温水冷却装置和增压空气冷却装置其中之一集成于内燃动力总成中，另一个布置在轨道车辆的底部。
但是，现有的内燃动力总成的冷却装置由于其机械接口多，安装后，占据较大空间且不利于轨道车辆的底部其他设备排布。
为了解决上述问题，本发明提供一种顶置式内燃动力总成冷却系统，本发明提供的顶置式内燃动力总成冷却系统机械接口少，占据空间面积小。
本发明提供一种顶置式内燃动力总成冷却系统。图1为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例的结构示意图；图2为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例中空气水热交换器的结构示意图；图3为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例中冷却装置的结构示意图。如图1、图2和图3所示，本实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，包括：冷却装置1和空气水热交换器2；
冷却装置1位于车顶，冷却装置1具有水冷却装置和空气冷却装置；
水冷却装置包括至少一个第一散热结构11和至少一个第二散热结构12；
空气水热交换器2位于内燃动力总成3内，空气水热交换器2具有水通道21和空气通道22，
水通道21与第一散热结构11连接，以使水通道21流出的水经空气冷却装置和第一散热结构11进行散热后流入水通道21；
第二散热结构12用于与内燃动力总成3内的水管连接，以使内燃动力总成3水管中的水经空气冷却装置和第二散热结构12进行散热后流入水管中；
空气通道22用于通入内燃动力总成3内增压的空气，并通过水通道21与第一散热结构11对通入的内燃动力总成3内增压的空气进行冷却，具体的，空气通道22具有供内燃动力总成3内增压的空气流入和流出的空气入口和空气出口。
进一步的，本实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，水通道21具有入水口211和出水口212，第一散热结构11具有第一入口111和第一出口112；
水通道21的出水口212通过第一管道6与第一散热结构11的第一入口111连接，第一散热结构11的第一出口112通过第二管道7与水通道21的入水口211连接；
第二散热结构12具有第二入口121和第二出口122；
第二入口121用于通过第三管道8与内燃动力总成3内的水管的第三出口32连接；
第二出口122用于通过第四管道9与内燃动力总成3内的水管的第三入口31连接；
换而言之，内燃动力总成3内的水经水管的第三出口32通过第三管道8与第二散热结构12的第二入口121连接，第二散热结构12的第二出口122通过第四管道9与水管的第三入口31连接。
图4为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例的使用状态图。如图4所示，本实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，工作过程包括内燃动力总成3内的增压的空气过程和空气水热交换器2具水冷却循环过程：
具体的内燃动力总成3内的增压的空气冷却过程为：内燃动力总成3内增压的空气经空气通道22的空气入口进入空气水热交换器2的空气通道22内，通过空气水热交换器2的水通道21和空气通道22发生热交换，即通过水通道21的水对空气通道22的空气进行冷却，冷却后的空气经空气通道22的空气出口进入内燃动力总成3内以供内燃动力总成3使用。
其中，水通道21中的水经冷却装置1进行冷却，循环流入空气水热交换器2中，进而持续与空气通道22的空气进行热交换。
具体的空气水热交换器2的水冷却循环过程为：水通道21内与空气通道22的空气热交换后的水，经水通道21的出水口212和第一管道6流入第一入口111，流入第一散热结构11内的水在第一散热结构11内进行散热，然后经第一散热结构11的第一出口112经第二管道7流出至水通道21的入水口211，从而完成水通道21内的水的循环散热；
具体的内燃动力总成3内的水冷却循环过程为：内燃动力总成3内的水经第三出口32和第三管道8流入第二散热结构12的第二入口121，流入第二散热结构12内的水在第二散热结构12内进行散热，从而完成第二次散热，然后经第二散热结构12的第二出口122和第四管道9流入第三入口31，完成内燃动力总成3内的水冷却循环；
上述空气水热交换器2的水和内燃动力总成3内的水散热冷却循环过程中，空气冷却装置始终保持启动状态，不间断的辅助第一散热结构11和第二散热结构12对空气水热交换器2的水和内燃动力总成3内的水进行散热。
本实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，通过设置冷却装置和空气水热交换器，其中，冷却装置位于车顶，冷却装置集成水冷却装置和空气冷却装置，安装空间占用小。并且空气水热交换器位于内燃动力总成内，空气水热交换器与内燃动力总成内的增压的空气进行热交换，空气水热交换器中的水和内燃动力总成内的水分别通过冷却装置进行冷却，使顶置式内燃动力总成冷却系统机械接口少，安装方便。
进一步的，在上述实施例的基础上，本实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，空气冷却装置为冷却风机17，冷却风机17安装方便，且冷却效果好。
在一个实施例中，水冷却装置还包括循环水泵13，循环水泵13位于第一散热结构11和第二管道之间，循环水泵13用于为第一散热结构11和第二管道之间水循环提供动力。
在上述任一实施例中，冷却装置还包括膨胀水箱14和基体15；
基体15长度方向的两侧分别连接至少一个第一散热结构11和至少一个第二散热结构12，即第一散热结构11和第二散热结构12可以设置多个，其中，多个第一散热结构11并联，多个第二散热结构12并联；
可选的，基体15同侧的第一散热结构11和第二散热结构12为双流道散热器，双流道散热器具有两个流道，其中两个流道集成在一起并且相互不连通，即将第一散热结构11和第二散热结构12集成与一体，分别置于基体15长度方向的两侧，节省了冷却装置的空间。
冷却风机17位于基体15的顶部；冷却风机15的数量可以为多个，多个冷却风机17沿基体15的长度方向设置，进一步增加冷却效果。
基体15的端部得底部和顶部均具有支架16，
循环水泵13位于基体15的端部，具体的，循环水泵13位于基体15一端的底部的支架16上；
基体15相对的两端的顶部均连接膨胀水箱14，基体15一端的膨胀水箱14与循环水泵13的吸水口连接，膨胀水箱14用于收容和补偿冷却装置中水的胀缩量。
上述实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，通过设置冷却装置和空气水热交换器，其中，冷却装置位于车顶，冷却装置集成水冷却装置和空气冷却装置，安装空间占用小。并且空气水热交换器位于内燃动力总成内，空气水热交换器与内燃动力总成内的增压的空气进行热交换，空气水热交换器中的水通过冷却装置进行冷却，使顶置式内燃动力总成冷却系统机械接口少，安装方便。通过设置基体，将冷却装置即第一散热结构、第二散热结构、循环水泵、膨胀水箱和冷却风机集成与一体，占用空间小，满足内燃动车组的车顶安装空间的需求。
在上述实施例的基础上，本实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，基体15另一端的膨胀水箱14与内燃动力总成3连接，基体15另一端的膨胀水箱14上具有传感器，传感器位温度传感器，传感器用于检测内燃动力总成3的温度。
进一步的，本实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统还包括电路连接器4和控制系统5，具体的，电路连接器4位于基体15一端的底部的支架16上；
传感器、冷却风机17和循环水泵13均通过电路连接器4与控制系统5连接，电路连接器4还与电源和变频器连接；
其中，电源和变频器分别用于为冷却风机17供电和实现冷却风机17的变频；
具体的，控制系统5用于根据传感器检测内燃动力总成3的温度，控制冷却风机17进行变频。
图5为本发明顶置式内燃动力总成冷却系统实施例中冷却风机的控制原理图。如图5所示，具体的，冷却风机17具有变频和工频转换功能，变频和工频转换具体为：
变频模式，第二接触器线圈KM2得电，第二接触器线圈KM2常闭触点断开、常开触点闭合，连锁第三接触器线圈KM3得电，第一接触器线圈KM1失电，实现变频器控制冷却风机17变转速工作。
故障模式，在变频模式下，若变频器出现故障，则故障继电器常开触电闭合、常闭触点断开，第二接触器线圈KM2失电，常闭触点闭合、常开触点断开，第三接触器线圈KM3失电，常闭触点闭合、常开触点断开，第一接触器线圈KM1得电，接通工频与冷却风机17。
工频模式，第一接触器线圈KM1得电，第二接触器线圈KM2、第三接触器线圈KM3失电，接通工频与冷却风机17。
上述实施例提供的顶置式内燃动力总成冷却系统，通过设置传感器、电路连接器和控制系统，电路连接器与电源和变频器连接，冷却风机和循环水泵均通过电路连接器与控制系统连接，控制系统根据传感器检测内燃动力总成的温度，控制冷却风机进行变频。即根据内燃动力总成的温度控制冷却风机的转速，使避免能源的浪费，节能环保。安装方便，能够在内燃动力总成对冷却能力需求小时降低冷却风机风扇转速，进而降低了系统噪音。
在本发明说明书的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”、“长度方向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是多个，例如两个，四个等，除非另有明确具体的限定。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明说明书的描述中，需要理解的是，术语“一些实施例”、“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，包括：冷却装置和空气水热交换器；
所述冷却装置位于车顶，所述冷却装置具有水冷却装置和空气冷却装置；
所述水冷却装置包括至少一个第一散热结构和至少一个第二散热结构；
所述空气水热交换器位于内燃动力总成内，所述空气水热交换器具有水通道和空气通道，
所述水通道与所述第一散热结构连接，以使所述水通道流出的水经所述空气冷却装置和所述第一散热结构进行散热后流入所述水通道；
所述第二散热结构用于与所述内燃动力总成内的水管连接，以使所述内燃动力总成的所述水管中的水经所述空气冷却装置和所述第二散热结构进行散热后流入所述水管中；
所述空气通道用于通入所述内燃动力总成内增压的空气，并通过所述水通道与所述第一散热结构对通入的所述内燃动力总成内增压的空气进行冷却。
2.根据权利要求1所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，所述水通道具有入水口和出水口，所述第一散热结构具有第一入口和第一出口；
所述出水口通过第一管道与所述第一入口连接，所述第一出口通过第二管道与所述入水口连接。
3.根据权利要求2所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，所述第二散热结构具有第二入口和第二出口；
所述第二入口用于通过第三管道与所述内燃动力总成内的所述水管的第三出口连接；
所述第二出口用于通过第四管道与所述内燃动力总成内的所述水管的第三入口连接。
4.根据权利要求2所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，所述空气冷却装置为冷却风机。
5.根据权利要求4所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，所述水冷却装置还包括循环水泵，所述循环水泵位于所述第一散热结构和所述第一管道之间，所述循环水泵用于为所述第一散热结构和所述第一管道之间水循环提供动力。
6.根据权利要求5所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，
所述冷却装置还包括膨胀水箱和基体；
所述基体长度方向的两侧分别连接至少一个所述第一散热结构和至少一个所述第二散热结构；
所述冷却风机位于所述基体的顶部；
所述循环水泵位于所述基体的端部；
所述基体相对的两端的顶部均连接所述膨胀水箱，所述基体一端的所述膨胀水箱与所述循环水泵的吸水口连接，所述膨胀水箱用于收容和补偿所述冷却装置中水的胀缩量。
7.根据权利要求6所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，
所述基体另一端的所述膨胀水箱与所述内燃动力总成连接，所述基体另一端的所述膨胀水箱上具有传感器，所述传感器用于检测所述内燃动力总成的温度。
8.根据权利要求7所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，还包括电路连接器和控制系统，所述传感器、所述冷却风机和所述循环水泵均通过所述电路连接器与所述控制系统连接；
所述电路连接器还与电源和变频器连接，所述电源和所述变频器分别用于为所述冷却风机供电和实现所述冷却风机变频；
所述控制系统用于根据所述传感器检测的所述内燃动力总成的温度，控制所述冷却风机进行变频。
9.根据权利要求6所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，所述冷却风机的数量为多个，多个所述冷却风机沿所述基体的长度方向设置。
10.根据权利要求6-9任一项所述的顶置式内燃动力总成冷却系统，其特征在于，所述基体同侧的所述第一散热结构和所述第二散热结构为双流道散热器。
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