CN114263515B - 一种内燃机车动力系统及尾气排放方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机车动力系统及尾气排放方法。所述内燃机车动力系统包括柴油发电机组、冷却系统和旋流装置，所述冷却系统包括冷却风扇，其特征在于，所述旋流装置水平设于所述柴油发电机组的旁侧并与所述柴油发电机组的排气管相连通；所述冷却风扇位于所述旋流装置的下方；所述旋流装置的上方设有排风口，所述旋流装置的中部设有贯通的通孔，所述冷却系统与所述通孔、排风口相通，且所述冷却风扇的排风侧朝向所述旋流装置；所述冷却风扇和旋流装置的通孔之间形成低压区。本发明在冷却风扇的上方形成低压区，使得冷却风扇所需要的功率会降低，从而冷却风扇的噪声也会降低，同时达到了节能的效果。

Description

一种内燃机车动力系统及尾气排放方法

技术领域

本发明涉及轨道交通机车尾气排放技术领域，尤其涉及一种内燃机车动力系统。

背景技术

内燃机车动力系统主要包括柴油发电机组和冷却系统。冷却系统主要包括散热器和冷却风扇，采用冷却风扇强迫自然风循环冷却，带走散热器中冷却介质的热量，同时柴油机的尾气有烟囱引导向上排向大气中。这种直线向上引导排放的方式，不仅使烟囱遮挡司机视线，另外在有接触网的铁路上，烟囱缩短了与接触网的距离，排出的烟雾对接触网造成损害和污染。

传统内燃机车车直排式排气管排出向上的黑烟会使得接触网表面上积碳变黑，其中一个主要原因在于排气压力大，黑烟无法疏散，且这种排烟方式排气噪声大。为了解决这种排气黑烟直向上吹的问题，最简单的方法则是改变排气的方向为水平方向。但是对于内燃机车动力系统，单纯改为水平方向排烟同样具有如下缺点：黑烟会对周围人员和环境造成不利影响；此外排气噪音和直向上的排气方法相比并没有减小。

如现有专利公开号CN109945183A公示的一种具有内部自循环功能的分级旋流燃烧器，其研究了在旋流装置旁侧产生低压区，利用低压区实现烟气自循环，且该低压区的产生是由气流火焰的旋转在气流的中心产生的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内燃机车动力系统，使尾气不直接排向空中，降低尾气对接触网造成的损害，且降低噪音。

本发明的技术方案是：一种内燃机车动力系统包括柴油发电机组、位于所述柴油发电机组排气管侧的冷却系统、以及旋流装置，所述冷却系统包括冷却风扇，其特征在于，所述旋流装置水平设于所述柴油发电机组的旁侧并与所述柴油发电机组的排气管相连通；所述冷却风扇位于所述旋流装置的下方；所述旋流装置的上方设有排风口，所述旋流装置的中部设有贯通的通孔，所述冷却系统与所述通孔、排风口相通，且所述冷却风扇的排风侧朝向所述旋流装置；所述冷却风扇和旋流装置的通孔之间形成低压区。

上述方案中，将冷却系统与排气系统相结合，利用旋流装置将气流旋转方式改为水平，不仅避免直排造成的污染，还能降压；另外，利用冷却风扇将尾气吹散，以使尾气不会垂直向上排向大气中造成对接触网的损害；此外，利用内燃机车尾气排放速度高的特点，由流体力学原理可知气流流速的增大伴随流体压力的降低，当高速气流向上流动时，在其后方附近必须形成一个低压区(相比于大气压力低很多)，利用这个低压区在冷却风扇排风的上方则可降低风扇的压头。冷却排风量相同的情况下，则可降低风扇的功率，同时还能降低风扇的噪音。

优选的，所述旋流装置包括至少两个壳体、以及在每个壳体内设置的管道；至少两个所述壳体中部贯通形成通孔，每个所述壳体内的管道沿壳体管壁弯曲设置；所述管道的一端为出气口，该出气口与所述通孔相通；所述管道的另一端为进气口，该进气口与所述柴油发电机组的排气管相连通。

通过采用旋流式的管道形成排烟管，由此取消了垂直向上的烟囱，不会遮挡司机视线，减少烟雾对接触网的损害和污染。烟气通过这种小截面的管道排放，能够有效降低压力和噪音。

优选的，所述管道弯曲呈“e”形。形成更利于降低流体压力和排气噪音的路径。

优选的，相邻的两个壳体内的管道弯曲方向相反。实现双重综合的降噪、降压效果。

优选的，所述通孔为圆形。

优选的，至少两个所述管道的出气口在所述通孔的相对侧。

优选的，所述冷却系统还包括散热器，所述散热器中部形成有通道，所述通道与所述通孔连通。

优选的，所述冷却系统包括还包括箱体，所述旋流装置、冷却风扇和散热器在所述箱体内自上向下依次设置；所述箱体临近散热器的侧壁上上设有进风口，所述箱体的顶部设有所述排风口。

优选的，所述排风口为格栅。

本发明还提供一种上述内燃机车动力系统的尾气排放方法，包括：

柴油发电机组的尾气以水平旋流的方式从旋流装置内的排气口排出；该尾气以向上的方向流动，使所述冷却风扇与旋流装置的通孔之间产生低压区；冷却风扇在尾气流动方向的反向侧排出冷却空气气流，且该气流向上将尾气吹散，并成混合气体后自排风口排出。

上述低压的产生是由两股高速气流(约70m/s)向上流动，在气流反向侧即旋流装置的通孔位置处和冷却风扇的上方区域形成的，通过低压区以降低冷却风扇的压头，从而降低其功率和排风噪声。

冷却空气和废气在冷却风扇的上方混合后被吹散，不会有垂直向上的黑烟产生，不会对接触网造成危害。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、采用双层旋流式排烟方法和排烟装置，尾气在经过旋转一圈后压力降低，排气噪音也降低，起到降低排气压力和噪音的效果；

二、排气系统与冷却系统相结合，高速排气气流在冷却风扇的上方形成低压区，使得冷却风扇所需要的功率会降低，从而冷却风扇的噪声也会降低，同时达到了节能的效果；

三、采用排气系统与冷却系统相结合的方式，利用冷却风扇将排烟与冷却空气混合后稀释吹散排向大气，与常规直排式内燃机车相比，减少对接触网造成损害及污染，接触网不会有积碳导致变黑；

四、取消传统的垂直向上的排烟管，不会遮挡司机的视线，且提高了机车的美观性。

附图说明

图1为本发明提供的内燃机车动力系统的主视结构示意图；

图2为图1的左侧示意图；

图3为图1的俯视示意图；

图4为本发明提供的内燃机车动力系统中的旋流装置的结构示意图；

图5为图4的左侧示意图；

图6为沿图5的A-A剖视示意图；

图7为沿图5的B-B剖视示意图。

附图中：1、柴油发电机组；11、柴油机；117、排气管；12、发电机；2、冷却系统；21、箱体；22、低压区；23、散热器；24、冷却风扇；25、通道；26、进风口；27、排风口；3、旋流装置；31、壳体；32、管道；321、出气口；322、进气口；33、通孔；F、废气；H、混合气体；X、外界空气。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种内燃机车动力系统包括柴油发电机组1、冷却系统2和旋流装置3。

所述柴油发电机组1包括柴油机11和发电机12。该部分内容为现有技术，非本专利改进点，因此其具体结构及原理在此不再赘述。

所述冷却系统2位于所述旋流装置3的旁侧。所述冷却系统2包括箱体21、散热器23、冷却风扇24、通道25、进风口26和排风口27。

如图2所示，所述箱体21下端的侧壁上设有所述进风口26，所述散热器23设于所述箱体21内并与所述进风口26临近设置。所述箱体21的顶壁上设有所述排风口27，所述排风口27为格栅，能够阻挡灰尘。

所述冷却风扇24和旋流装置3均安装在所述箱体21内。所述旋流装置3水平设于所述柴油发电机组1的旁侧并与所述柴油发电机组1的排气管117相连通。所述冷却风扇24位于所述旋流装置3的下方。

如图1、图4所示，所述旋流装置包括至少两个壳体31、以及在每个壳体31内设置的管道32。所述壳体31和管道32的数量与柴油机11的排气管的数量对应(如图2所示)。在本实施例中，数量为两个。

两个所述壳体31中部贯通形成通孔33，所述通孔33为圆孔，利于气流流动。如图6、图7所示，每个所述壳体31内的管道32沿壳体31管壁弯曲设置，并弯曲呈“e”形。所述管道32的一端为出气口321，该出气口321延伸至通孔33内并与所述通孔33相通(如图4所示)。所述管道32的另一端为进气口322，该进气口322与所述柴油机11的排气管117相连通，且两根管道32分别连接(如图3所示)。

相邻的两个壳体31内的管道32弯曲方向相反，如一个顺时针，另一个逆时针，以使两个所述管道32的出气口321在所述通孔33的相对侧。如果管道32的数量超过2个，则出气口321沿所述通孔33呈圆周均布设置。

如图1、图2所示，所述冷却风扇24的排风侧朝向所述旋流装置。所述散热器23中部、冷却风扇24的排风口、通孔33相通。所述冷却风扇24和旋流装置3的通孔33之间形成低压区22。

如图3所示，柴油机11的两个排气管117分别与两根管道32相连。

本发明还提供一种上述内燃机车动力系统的尾气排放方法，包括：

如图2、图3所示，柴油发电机组1的尾气以水平旋流的方式从旋流装置3的排气口排出，即柴油机11排出的废气F进入管道32中旋转一圈后进入通孔33中。尾气排放为向上流动的高速气流。

外界空气X冷却散热器23后进入通道25中，冷却风扇24在尾气流动方向的反向侧将外界空气X吸入并向上吹出产生气流。该气流向上将尾气吹散，此时形成混合气体H。所述混合气体H自排风口27排出。外界的冷却空气在冷却风扇24的作用下强迫其循环。

所述冷却风扇24与旋流装置3的通孔33之间产生低压区22。所述低压区的压力较低，能降低风扇的压头(压头指风扇的全风压)，利用这个在风扇排风上方的低压区，在冷却排风量相同的情况下，降低风扇的功率，同时冷却风扇的噪音也相应降低。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种内燃机车动力系统，包括柴油发电机组、位于所述柴油发电机组排气管侧的冷却系统、以及旋流装置，所述冷却系统包括冷却风扇，其特征在于，所述旋流装置水平设于所述柴油发电机组的旁侧并与所述柴油发电机组的排气管相连通；所述冷却风扇位于所述旋流装置的下方；所述旋流装置的上方设有排风口，所述旋流装置的中部设有贯通的通孔，所述冷却系统与所述通孔、排风口相通，且所述冷却风扇的排风侧朝向所述旋流装置；所述冷却风扇和旋流装置的通孔之间形成低压区；所述旋流装置包括至少两个壳体、以及在每个壳体内设置的管道；至少两个所述壳体中部贯通形成通孔，每个所述壳体内的管道沿壳体管壁弯曲设置；所述管道的一端为出气口，该出气口与所述通孔相通；所述管道的另一端为进气口，该进气口与所述柴油发电机组的排气管相连通；所述管道弯曲呈“e”形；相邻的两个壳体内的管道弯曲方向相反；至少两个所述管道的出气口在所述通孔的相对侧。

2.根据权利要求1所述的内燃机车动力系统，其特征在于，所述通孔为圆形。

3.根据权利要求1所述的内燃机车动力系统，其特征在于，所述冷却系统还包括散热器，所述散热器中部形成有通道，所述通道与所述通孔连通。

4.根据权利要求3所述的内燃机车动力系统，其特征在于，所述冷却系统包括还包括箱体，所述旋流装置、冷却风扇和散热器在所述箱体内自上向下依次设置；所述箱体临近散热器的侧壁上上设有进风口，所述箱体的顶部设有所述排风口。

5.根据权利要求1所述的内燃机车动力系统，其特征在于，所述排风口为格栅。

6.一种如权利要求1~5任一项所述的内燃机车动力系统的尾气排放方法，其特征在于，包括：

柴油发电机组的尾气以水平旋流的方式从旋流装置内的排气口排出；该尾气以向上的方向流动，使所述冷却风扇与旋流装置的通孔之间产生低压区；冷却风扇在尾气流动方向的反向侧排出冷却空气气流，且该气流向上将尾气吹散，并成混合气体后自排风口排出。

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