CN117489463A - 一种内燃机车集成式冷却系统和控制方法以及内燃机车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机车集成式冷却系统，包括：集成于钢结构上的高温水冷却循环子系统、低温水冷却循环子系统和冷却风扇电机组，其中高温水冷却循环子系统包含第一温控阀、高温散热器和膨胀水箱，低温水冷却循环子系统包含第二温控阀、低温散热器和膨胀水箱，冷却风扇电机组包含多个冷却风扇。此外，本发明还涉及一种采用上述内燃机车集成式冷却系统进行冷却的控制方法以及一种集成有上述内燃机车集成式冷却系统的内燃机车。通过本发明的上述技术方案，本发明将柴油机冷却水散热器、冷却风扇电机组、温控阀集成于冷却装置钢结构上，实现了模块化设计。

Description

一种内燃机车集成式冷却系统和控制方法以及内燃机车

技术领域

本发明属于内燃机车散热技术领域，并且更具体地，涉及一种内燃机车集成式冷却系统和控制方法以及集成有这种冷却系统的内燃机车。

背景技术

随着铁路电气化线路的发展，内燃机车的运用逐渐向非电气化线路及偏远地区发展，由于我国地理位置跨越纬度较宽，自然环境比较复杂，环境温度更是从-40℃到+40℃之间。这对内燃机车的设计是一个考验，既要保证柴油机在高温环境的冷却需求，又要满足在低温环境的保温需求，以保证内燃机车适应不同的环境特点，并时刻处于可靠运行的状态。

中国专利公开号为CN105756766A的专利公开了一种吊挂式内燃机车冷却装置，包括水冷系统、液压油冷却系统、增压器冷却系统、传动油冷却系统、钢型框架、轴承座、液压马达、风扇、风筒、导风罩、防护网、防尘网，冷却装置采用吸风式设计，四个冷却系统分别固定设置在钢型框架的进风端，钢型框架的出风端固定连接导风段，导风段固定连接风筒，轴承座固定设置在风筒中间，风扇和液压马达分别设置在轴承座的两端，风筒包覆在风扇外；四个冷却系统、液压马达、防护网、防尘网等都用螺栓固定于钢型框架上。然而，该专利仅是介绍了一种集成的结构，该结构不具备独立控制的功能，无法满足现有大功率交流传动内燃机车的冷却需求，且膨胀水箱、温控阀等部件未集成，需要在其他位置安装，模块化集成度不高，在组装时比较费时费力，延长了整车的组装周期，无法满足大批量生产进度需求。

中国专利公开号为CN109083729A的专利公开了一种柴油机用散热装置，包括水箱、冷却风扇、导风罩，所示导风罩安装于水箱顶部，所述冷却风扇安装于导风罩上部，还包括散热器，所述散热器固定于水箱一侧，所述散热器一半为实心结构，另一半为上下通风的空腔，在空腔内有一空-空中冷器，所述空-空中冷器包括芯子、固定于芯子上的多个扁管组、固定于扁管组上的散热带，所述空腔一侧有四个通气孔，所述各通气孔与相应的一对扁管组相通；所述芯子靠近散热器实心结构的一端与散热器空腔壁之间有空隙。然而，该专利仅介绍了柴油机增压空气的冷却装置，实现的是空-空冷却的方案，无法解决现有大功率内燃机车柴油机高温水及低温水的冷却。

中国专利公开号为CN107630740A的专利公开了一种将机车冷却装置集成到车体顶盖位置的方法，充分利用机车顶盖位置安装设备困难的空间，将冷却装置模块放置于该位置，同时代替机车顶盖，冷却装置模块的两侧布置四片散热器，冷却装置的中部的上方安装有两个冷却风扇，冷却风扇采用静液压驱动，冷却装置的前端安装膨胀水箱，冷却装置的最下方安装密封板。内燃机车的高、低温冷却水需要散热时，冷却风扇旋转吸风，外界空气经过冷却装置的侧面进入散热器后从冷却风扇的顶部排出。然而，该专利公布了一种冷却装置集成结构，由于冷却风扇及散热器均布置与顶部，散热器的进风与排风均处于上方，在机车通过隧道时，会造成进排风的短路，影响冷却效果。同时，将膨胀水箱安装于两个冷却风扇中间，不利于液位观察及维护。

中国专利公开号为CN102392727A的专利公开了一种内燃机车集成式冷却包及其安装方法，各部件安装于一体式钢结构外罩内，冷却风扇安装于钢结构外罩顶部的中心位置，冷却风扇底部为风扇驱动装置，钢结构外罩前侧开设有检修门，散热单元立式排列于钢结构外罩的内部两侧，钢结构外罩上安装有空气过滤器，空气过滤位于冷却风扇顶端和钢结构左右两侧壁。钢结构外罩顶部横截面呈“人”字型，侧壁由上至下逐渐向内收拢，底部装有与车体连接的紧固件，顶部前后侧装有起重吊耳。然而，该专利公布了一种集成式冷却包的结构，该结构仅对冷却风扇、散热器进行了集成，不包含膨胀水箱、温控阀等部件，模块化集成度不高。同时，该专利结构上宽下窄，未充分利用机车顶部的空间，不够紧凑。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本专利针对现有技术模块化集成度不高，在组装时比较费时费力，延长了整车的组装周期等问题，提出了一种内燃机车集成式冷却系统及控制方法。本发明将各个散热器、冷却风扇、膨胀水箱、各个温控阀及管路等部件集成在钢结构上，实现了地面的模块化组装，提升了部件的模块集成度，缩短了整车的组装周期。同时，结合地面的压力试验手段，提高了产品的组装质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一方面，提供一种内燃机车集成式冷却系统，包括：集成于钢结构上的高温水冷却循环子系统、低温水冷却循环子系统和冷却风扇电机组，其中：

高温水冷却循环子系统包含第一温控阀、高温散热器和膨胀水箱，第一温控阀具有第一开口、第二开口和第三开口，第一开口通过高温出水管与柴油机高温水出口连通，第三开口通过高温进水管连通至高温散热器，高温散热器通过高温回水管连通至柴油机高温水进口并且通过高温排气管连通至膨胀水箱，膨胀水箱通过高温补水管与高温回水管连通，第二开口通过第一旁通管路连通至高温回水管；

低温水冷却循环子系统包含第二温控阀、低温散热器和膨胀水箱，第二温控阀具有第四开口、第五开口和第六开口，第四开口通过低温出水管与柴油机低温水出口连通，第六开口通过低温进水管连通至低温散热器，低温散热器通过低温回水管连通至柴油机低温水进口并且通过低温排气管连通至膨胀水箱，膨胀水箱通过低温补水管与低温回水管连通，第五开口通过第二旁通管路连通至低温回水管；

冷却风扇电机组包含多个冷却风扇，冷却风扇基于柴油机进口高温水温度和/或柴油机进口低温水温度进行控制。

在本发明的一个实施例中，第一温控阀内部安装有用于检测高温水水温的感温装置；并且当检测到的高温水水温＜82℃时，关闭第一温控阀的第三开口并且打开第二开口；当检测到的高温水水温≥82℃时，开始逐渐打开第一温控阀的第三开口并同步减小第二开口的开度，直至检测到的高温水水温≥91℃时，全部打开第一温控阀的第三开口并关闭第二开口。

在本发明的一个实施例中，第二温控阀内部装有用于检测低温水水温的感温装置；并且当检测到的低温水水温＜43℃时，关闭第二温控阀的第六开口并打开第五开口；当检测到的低温水水温≥43℃时，开始逐渐打开第二温控阀的第六开口并同步减小第五开口的开度，直至检测到的低温水水温≥55℃时，全部打开第二温控阀的第六开口并关闭第五开口。

在本发明的一个实施例中，高温回水管和低温回水管上分别安装有用于检测柴油机进口高温水温度的第一温度传感器和用于检测柴油机进口低温水温度的第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器将检测的数据输送给机车微机系统，机车微机系统变频控制冷却风扇的转速。

在本发明的一个实施例中，其中机车微机系统变频控制冷却风扇的转速包括：

当柴油机进口高温水温度≥82℃或柴油机进口低温水温度≥43℃时，开始启动冷却风扇，并且冷却风扇开启最低频率为30Hz；

当82℃＜柴油机进口高温水温度＜91℃时，根据温度变化变频调节冷却风扇的转速；

当柴油机进口高温水温度≥91℃或柴油机进口低温水温度≥55℃时，使冷却风扇达到最高转速，冷却风扇最高频率为133.3Hz；

当柴油机进口高温水温度＜80℃并且柴油机进口低温水温度＜39℃时，使冷却风扇关闭。

在本发明的一个实施例中，膨胀水箱的布置位置低于高温散热器和低温散热器。

在本发明的一个实施例中，当柴油机停机时，高温散热器内的高温水通过高温回水管经由高温补水管回流到膨胀水箱，并且同时低温散热器内的低温水通过低温回水管经由低温补水管回流到膨胀水箱；当柴油机工作时，在柴油机水泵的作用下，膨胀水箱内的冷却水分别通过高温补水管和低温补水管为冷却系统进行补水。

根据本发明的另一方面，提供一种利用如上所述的内燃机车集成式冷却系统进行冷却控制的方法，包括以下步骤：

通过第一温控阀检测柴油机高温水的出水温度；

当检测到的出水温度＜82℃时，关闭第一温控阀的第三开口并打开第一温控阀的第二开口，使高温水通过第一旁通管路进入高温回水管路至柴油机高温水进口；

当82℃≤检测到的出水温度＜91℃时，逐渐打开第一温控阀的第三开口并同步减小第二开口的开度，控制一部分高温水通过高温进水管进入高温散热器，将高温散热器内部的空气通过高温排气管排至膨胀水箱，控制冷却风扇电机组的冷却风扇对高温散热器进行冷却，并使经过高温散热器冷却后的高温水通过高温回水管流回到柴油机高温水进口，并且控制另一部分高温水通过第一旁通管路进入高温回水管至柴油机高温水进口；

当检测到的出水温度≥91℃时，全部打开第一温控阀的第三开口，并关闭第二开口，使高温水全部通过高温进水管进入高温散热器，控制冷却风扇电机组的冷却风扇对高温散热器进行冷却，并使冷却后的高温水通过高温回水管流回到柴油机高温水进口；

通过第二温控阀检测柴油机低温水的出水温度；

当检测到的出水温度＜43℃时，关闭第二温控阀的第六开口并打开第二温控阀的第五开口，使低温水通过第二旁通管路进入低温回水管至柴油机低温水进口；

当43℃≤检测到的出水温度＜55℃时，逐渐打开第二温控阀的第六开口并同步减小第五开口的开度，控制一部分低温水通过低温进水管进入低温散热器，并将低温散热器内部的空气通过低温排气管排至膨胀水箱，控制冷却风扇电机组的冷却风扇对低温散热器进行冷却，并使经过低温散热器冷却后的低温水通过低温回水管流回到柴油机低温水进口，并且控制另一部分低温水通过第二旁通管路进入低温回水管至柴油机低温水进口；

当检测到的出水温度≥55℃时，全部打开第二温控阀的第六开口，并关闭第五开口，使低温水全部通过低温进水管进入低温散热器，控制冷却风扇电机组的冷却风扇对低温散热器进行冷却，并使冷却后的低温水通过低温回水管流回到柴油机低温水进口。

在本发明的一个实施例中，其中控制冷却风扇电机组的冷却风扇进行冷却包括：

通过安装在高温回水管上的第一温度传感器检测柴油机进口高温水温度并且通过安装在低温回水管上第二温度传感器检测柴油机进口低温水温度，并将检测的数据输送给机车微机系统以通过机车微机系统变频控制冷却风扇的转速，其中：

当柴油机进口高温水温度≥82℃或柴油机进口低温水温度≥43℃时，开始启动冷却风扇，并且冷却风扇开启最低频率为30Hz；

当82℃＜柴油机进口高温水温度＜91℃时，根据温度变化变频调节冷却风扇的转速；

当柴油机进口高温水温度≥91℃或柴油机进口低温水温度≥55℃时，使冷却风扇达到最高转速，冷却风扇最高频率为133.3Hz；

当柴油机进口高温水温度＜80℃并且柴油机进口低温水温度＜39℃时，使冷却风扇关闭。

根据本发明的又一方面，提供一种内燃机车，该内燃机车集成有如上所述的内燃机车集成式冷却系统。

通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：

本发明将柴油机冷却水散热器、冷却风扇电机组、温控阀集成于冷却装置钢结构上，实现了模块化设计。

本发明在柴油机起机后，当柴油机冷却水温度较低时，控制冷却水在柴油机内部小循环；达到设定温度时，通过温控阀控制柴油机冷却水进入冷却装置进行冷却，实现了热量管理。

本发明在柴油机停机后，各散热器内部的冷却水通过管路回流至膨胀水箱，实现了冷却水的保温，缩短了柴油机起机到加载的时间，提高了整车的经济性。

附图说明

图1示出了本发明提供的内燃机车集成式冷却系统的结构原理示意图；

图2示出了本发明提供的内燃机车集成式冷却系统的集成结构示意图；

图3a和3b示出了本发明提供的内燃机车集成式冷却系统进行冷却的控制方法的流程示意图。

附图标记列表

1高温出水管路、2第一温控阀、3第一旁通管路、4高温进水管、5高温散热器、6高温排气管、7高温回水管、8第一温度传感器、9膨胀水箱、10压力阀、11低温出水管、12第二温控阀、13第二旁通管路、14低温进水管、15低温散热器、16低温排气管、17低温回水管、18第二温度传感器、19高温补水管、20低温补水管、21冷却风扇、22截止阀、A第一开口、B第二开口、C第三开口、D第四开口、E第五开口、F第六开口。

具体实施方式

应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。

如图1-2所示，本发明提供了一种内燃机车集成式冷却系统，包括：集成于钢结构上的高温水冷却循环子系统、低温水冷却循环子系统和冷却风扇电机组。其中：

高温水冷却循环子系统包含第一温控阀2、高温散热器5和膨胀水箱9，第一温控阀2具有第一开口A、第二开口B和第三开口C，第一开口A通过高温出水管1与柴油机高温水出口连通，第三开口C通过高温进水管4连通至高温散热器5，高温散热器5通过高温回水管7连通至柴油机高温水进口并且通过高温排气管6连通至膨胀水箱9，膨胀水箱9通过高温补水管19与高温回水管7连通，第二开口B通过第一旁通管路3连通至高温回水管7。

低温水冷却循环子系统包含第二温控阀12、低温散热器15和膨胀水箱9，第二温控阀12具有第四开口D、第五开口E和第六开口F，第四开口D通过低温出水管11与柴油机低温水出口连通，第六开口F通过低温进水管14连通至低温散热器15，低温散热器15通过低温回水管17连通至柴油机低温水进口并且通过低温排气管16连通至膨胀水箱9，膨胀水箱9通过低温补水管20与低温回水管17连通，第五开口E通过第二旁通管路13连通至低温回水管17。

冷却风扇电机组包含多个冷却风扇21，冷却风扇21基于柴油机进口高温水温度和/或柴油机进口低温水温度进行控制。

通过本发明的上述技术方案，本发明将柴油机冷却水散热器、冷却风扇电机组、温控阀集成于冷却装置钢结构上，实现了模块化设计。

在上述冷却系统中，如图1所示，第一温控阀2内部安装有用于检测高温水水温的感温装置；并且当检测到的高温水水温＜82℃时，关闭第一温控阀2的第三开口C并且打开第二开口B；当检测到的高温水水温≥82℃时，开始逐渐打开第一温控阀2的第三开口C并同步减小第二开口B的开度，直至检测到的高温水水温≥91℃时，全部打开第一温控阀2的第三开口C并关闭第二开口B。

在上述冷却系统中，如图1所示，第二温控阀12内部装有用于检测低温水水温的感温装置；并且当检测到的低温水水温＜43℃时，关闭第二温控阀12的第六开口F并打开第五开口E；当检测到的低温水水温≥43℃时，开始逐渐打开第二温控阀12的第六开口F并同步减小第五开口E的开度，直至检测到的低温水水温≥55℃时，全部打开第二温控阀12的第六开口F并关闭第五开口E。

在上述冷却系统中，如图1所示，高温回水管7和低温回水管17上分别安装有用于检测柴油机进口高温水温度的第一温度传感器8和用于检测柴油机进口低温水温度的第二温度传感器18，第一温度传感器8和第二温度传感器18将检测的数据输送给机车微机系统(未示出)，机车微机系统变频控制冷却风扇21的转速。

在上述冷却系统中，机车微机系统变频控制冷却风扇21的转速包括：当柴油机进口高温水温度≥82℃或柴油机进口低温水温度≥43℃时，开始启动冷却风扇21，并且冷却风扇21开启最低频率为30Hz；当82℃＜柴油机进口高温水温度＜91℃时，根据温度变化变频调节冷却风扇21的转速；当柴油机进口高温水温度≥91℃或柴油机进口低温水温度≥55℃时，使冷却风扇21达到最高转速，冷却风扇21最高频率为133.3Hz；当柴油机进口高温水温度＜80℃并且柴油机进口低温水温度＜39℃时，使冷却风扇21关闭。

在上述冷却系统中，如图1-2所示，膨胀水箱9的布置位置低于高温散热器5和低温散热器15。

在上述冷却系统中，如图1所示，当柴油机停机时，高温散热器5内的高温水通过高温回水管7经由高温补水管19回流到膨胀水箱9，并且同时低温散热器15内的低温水通过低温回水管17经由低温补水管20回流到膨胀水箱9；当柴油机工作时，在柴油机水泵的作用下，膨胀水箱9内的冷却水分别通过高温补水管19和低温补水管20为冷却系统进行补水。

此外，如图3a和3b所示，并且再次参照图1-2，本发明还提供一种利用如上所述的内燃机车集成式冷却系统进行冷却控制的方法，包括以下步骤：

通过第一温控阀2检测柴油机高温水的出水温度；

当检测到的出水温度＜82℃时，关闭第一温控阀2的第三开口C并打开第一温控阀2的第二开口B，使高温水通过第一旁通管路3进入高温回水管7路至柴油机高温水进口；

当82℃≤检测到的出水温度＜91℃时，逐渐打开第一温控阀2的第三开口C并同步减小第二开口B的开度，控制一部分高温水通过高温进水管4进入高温散热器5，将高温散热器5内部的空气通过高温排气管6排至膨胀水箱9，控制冷却风扇电机组的冷却风扇21对高温散热器5进行冷却，并使经过高温散热器5冷却后的高温水通过高温回水管7流回到柴油机高温水进口，并且控制另一部分高温水通过第一旁通管路3进入高温回水管7至柴油机高温水进口；

当检测到的出水温度≥91℃时，全部打开第一温控阀2的第三开口C，并关闭第二开口B，使高温水全部通过高温进水管4进入高温散热器5，控制冷却风扇电机组的冷却风扇21对高温散热器5进行冷却，并使冷却后的高温水通过高温回水管7流回到柴油机高温水进口；

通过第二温控阀12检测柴油机低温水的出水温度；

当检测到的出水温度＜43℃时，关闭第二温控阀12的第六开口F并打开第二温控阀12的第五开口E，使低温水通过第二旁通管路进入低温回水管至柴油机低温水进口；

当43℃≤检测到的出水温度＜55℃时，逐渐打开第二温控阀12的第六开口F并同步减小第五开口E的开度，控制一部分低温水通过低温进水管14进入低温散热器15，并将低温散热器15内部的空气通过低温排气管16排至膨胀水箱9，控制冷却风扇电机组的冷却风扇21对低温散热器15进行冷却，并使经过低温散热器15冷却后的低温水通过低温回水管17流回到柴油机低温水进口，并且控制另一部分低温水通过第二旁通管路13进入低温回水管17至柴油机低温水进口；

当检测到的出水温度≥55℃时，全部打开第二温控阀12的第六开口F，并关闭第五开口E，使低温水全部通过低温进水管14进入低温散热器15，控制冷却风扇电机组的冷却风扇21对低温散热器15进行冷却，并使冷却后的低温水通过低温回水管17流回到柴油机低温水进口。

在上述方法中，其中控制冷却风扇电机组的冷却风扇21进行冷却包括：

通过安装在高温回水管7上的第一温度传感器8检测柴油机进口高温水温度并且通过安装在低温回水管17上第二温度传感器18检测柴油机进口低温水温度，并将检测的数据输送给机车微机系统以通过机车微机系统变频控制冷却风扇21的转速，其中：

当柴油机进口高温水温度≥82℃或柴油机进口低温水温度≥43℃时，开始启动冷却风扇21，并且冷却风扇21开启最低频率为30Hz；

当82℃＜柴油机进口高温水温度＜91℃时，根据温度变化变频调节冷却风扇21的转速；

当柴油机进口高温水温度≥91℃或柴油机进口低温水温度≥55℃时，使冷却风扇21达到最高转速，冷却风扇21的最高频率为133.3Hz；

当柴油机进口高温水温度＜80℃并且柴油机进口低温水温度＜39℃时，使冷却风扇21关闭。

下面通过具体实施例来对本发明的上述技术方案进行具体说明。

本发明根据柴油机冷却系统高温水温度、低温水温度设计需求，提出了一种内燃机车集成式冷却系统及控制方法。本发明将柴油机冷却水散热器、冷却风扇电机组、温控阀集成于冷却装置钢结构上，实现了模块化设计。具体结构如图2所示。

如图1-2所示，本发明实施例中提供的一种内燃机车集成式冷却系统主要包括高温水冷却循环子系统、低温水冷却循环子系统以及冷却风扇电机组。

下面具体阐述上述各个部分的工作流程：

(1)柴油机高温水冷却循环子系统

如图1和3a所示，柴油机起机后，高温水通过柴油机高温水出口进入高温出水管路1，到达第一温控阀2的第一开口A，第一温控阀12内部装有感温装置以用于检测高温水水温，控制第一温控阀2动作。当检测到水温＜82℃时，关闭第一温控阀2的第三开口C，打开第二开口B，高温水通过第一旁通管路3，进入柴油机高温回水管7，在柴油机水泵的作用下进入柴油机；当检测到水温≥82℃时，第一温控阀2开始逐渐打开第三开口C，并同步减小第二开口B的开度，控制高温水通过高温进水管4进入高温散热器5，并将高温散热器5内部的空气通过高温排气管6排至膨胀水箱9，经过高温散热器5冷却后的高温水，通过高温回水管路7回到柴油机；当检测到水温≥91℃时，第一温控阀2的第三开口C全部打开并关闭第二开口B，此时高温水全部通过高温进水管4进入高温散热器5进行冷却，冷却后通过高温回水管7回到柴油机。

(2)柴油机低温水冷却循环系统

如图1和3b所示，柴油机起机后，低温水通过柴油机低温水出口进入低温出水管11，到达第二温控阀12的第四开口D，第二温控阀12内部装有感温装置以用于检测低温水水温，控制第二温控阀12动作。当检测到水温＜43℃时，第二温控阀12关闭第六开口F，打开第五开口E，低温水通过第二旁通管路13，进入柴油机低温回水管17，在柴油机水泵的作用下进入柴油机；当检测到水温≥43℃时，第二温控阀12开始逐渐打开第六开口F，并同步减小第五开口E的开度，控制高温水通过低温进水管14进入低温散热器15，并将低温散热器15内部的空气通过低温排气管16排至膨胀水箱9，经过低温散热器15冷却后的低温水，通过低温回水管17回到柴油机；当检测到水温≥55℃时，第二温控阀12的第六开口F全部打开，并关闭第五开口E，此时低温水全部通过低温进水管14进入低温散热器15进行冷却，冷却后通过低温回水管17回到柴油机。

(3)冷却风扇电机组中冷却风扇的控制策略

本发明提供的一种内燃机车集成式冷却系统在高温回水管7和低温回水管17上分别安装了第一温度传感器8和第二温度传感器18，分别用于检测柴油机进口高温水温度和低温水温度，并将检测结果输送给机车微机系统，通过机车微机系统变频控制各个冷却风扇21的转速，其控制方法如下：

当柴油机进口高温水温度≥82℃或柴油机进口低温水温度≥43℃时，冷却风扇21开始启动，冷却风扇21的开启最低频率为30Hz。

当82℃＜柴油机进口高温水温度＜91℃时，冷却风扇21根据温度变化变频调节转速。

当柴油机进口高温水温度≥91℃或柴油机进口低温水温度≥55℃时，冷却风扇21达到最高转速，冷却风扇的最高频率为133.3Hz。

当柴油机进口高温水温度＜80℃并且柴油机进口低温水温度＜39℃时，冷却风扇关闭。

此外，在本发明实施例中提供的上述冷却系统中，优选地，膨胀水箱9的布置位置低于高温散热器5和低温散热器15，并提供了足够的容积，以满足各自散热器的水全部回到水箱。膨胀水箱9上还设置有压力阀10和截止阀22以及排气口以用于柴油机排气。当柴油机停机时，高温散热器5内的高温水通过高温回水管7经由高温补水管19回流到膨胀水箱9；同时，低温散热器15内的低温水也通过低温回水管17经由低温补水管20回流到膨胀水箱9。最终，高温散热器5和低温散热器15内的水全部回流到膨胀水箱9，并在膨胀水箱9内实现保温。当柴油机工作时，在柴油机水泵的作用下，膨胀水箱9内的冷却水分别通过高温补水管19和低温补水管20为整个系统补水。

由此可见，本发明将柴油机冷却水散热器、冷却风扇电机组、温控阀集成于冷却装置钢结构上，实现了模块化设计。本发明在柴油机起机后，当柴油机冷却水温度较低时，控制冷却水在柴油机内部小循环；达到设定温度时，通过温控阀控制柴油机冷却水进入冷却装置进行冷却，实现了热量管理。本发明在柴油机停机后，各散热器内部的冷却水通过管路回流至膨胀水箱，实现了冷却水的保温，缩短了柴油机起机到加载的时间，提高了整车的经济性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种内燃机车集成式冷却系统，其特征在于，包括：集成于钢结构上的高温水冷却循环子系统、低温水冷却循环子系统和冷却风扇电机组，其中：

所述高温水冷却循环子系统包含第一温控阀、高温散热器和膨胀水箱，所述第一温控阀具有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口通过高温出水管与柴油机高温水出口连通，所述第三开口通过高温进水管连通至高温散热器，所述高温散热器通过高温回水管连通至柴油机高温水进口并且通过高温排气管连通至所述膨胀水箱，所述膨胀水箱通过高温补水管与所述高温回水管连通，所述第二开口通过第一旁通管路连通至所述高温回水管；

所述低温水冷却循环子系统包含第二温控阀、低温散热器和膨胀水箱，所述第二温控阀具有第四开口、第五开口和第六开口，所述第四开口通过低温出水管与柴油机低温水出口连通，所述第六开口通过低温进水管连通至低温散热器，所述低温散热器通过低温回水管连通至柴油机低温水进口并且通过低温排气管连通至所述膨胀水箱，所述膨胀水箱通过低温补水管与所述低温回水管连通，所述第五开口通过第二旁通管路连通至所述低温回水管；

所述冷却风扇电机组包含多个冷却风扇，所述冷却风扇基于柴油机进口高温水温度和/或柴油机进口低温水温度进行控制。

2.根据权利要求1所述的内燃机车集成式冷却系统，其特征在于，所述第一温控阀内部安装有用于检测高温水水温的感温装置；并且当检测到的高温水水温＜82℃时，关闭第一温控阀的第三开口并且打开第二开口；当检测到的高温水水温≥82℃时，开始逐渐打开第一温控阀的第三开口并同步减小第二开口的开度，直至检测到的高温水水温≥91℃时，全部打开第一温控阀的第三开口并关闭第二开口。

3.根据权利要求1所述的内燃机车集成式冷却系统，其特征在于，所述第二温控阀内部装有用于检测低温水水温的感温装置；并且当检测到的低温水水温＜43℃时，关闭第二温控阀的第六开口并打开第五开口；当检测到的低温水水温≥43℃时，开始逐渐打开第二温控阀的第六开口并同步减小第五开口的开度，直至检测到的低温水水温≥55℃时，全部打开第二温控阀的第六开口并关闭第五开口。

4.根据权利要求1所述的内燃机车集成式冷却系统，其特征在于，所述高温回水管和所述低温回水管上分别安装有用于检测柴油机进口高温水温度的第一温度传感器和用于检测柴油机进口低温水温度的第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器将检测的数据输送给机车微机系统，所述机车微机系统变频控制冷却风扇的转速。

5.根据权利要求4所述的内燃机车集成式冷却系统，其特征在于，其中所述机车微机系统变频控制冷却风扇的转速包括：

当柴油机进口高温水温度≥82℃或柴油机进口低温水温度≥43℃时，开始启动冷却风扇，并且冷却风扇开启最低频率为30Hz；

当82℃＜柴油机进口高温水温度＜91℃时，根据温度变化变频调节冷却风扇的转速；

当柴油机进口高温水温度≥91℃或柴油机进口低温水温度≥55℃时，使冷却风扇达到最高转速，冷却风扇最高频率为133.3Hz；

当柴油机进口高温水温度＜80℃并且柴油机进口低温水温度＜39℃时，使冷却风扇关闭。

6.根据权利要求1所述的内燃机车集成式冷却系统，其特征在于，所述膨胀水箱的布置位置低于所述高温散热器和所述低温散热器。

7.根据权利要求6所述的内燃机车集成式冷却系统，其特征在于，当柴油机停机时，所述高温散热器内的高温水通过高温回水管经由高温补水管回流到膨胀水箱，并且同时所述低温散热器内的低温水通过低温回水管经由低温补水管回流到膨胀水箱；当柴油机工作时，在柴油机水泵的作用下，所述膨胀水箱内的冷却水分别通过高温补水管和低温补水管为冷却系统进行补水。

8.一种利用如权利要求1-7中任一项所述的内燃机车集成式冷却系统进行冷却的控制方法，包括以下步骤：

通过第一温控阀检测柴油机高温水的出水温度；

当检测到的出水温度＜82℃时，关闭第一温控阀的第三开口并打开第一温控阀的第二开口，使高温水通过第一旁通管路进入高温回水管路至柴油机高温水进口；

当82℃≤检测到的出水温度＜91℃时，逐渐打开第一温控阀的第三开口并同步减小第二开口的开度，控制一部分高温水通过高温进水管进入高温散热器，将高温散热器内部的空气通过高温排气管排至膨胀水箱，控制冷却风扇电机组的冷却风扇对高温散热器进行冷却，并使经过高温散热器冷却后的高温水通过高温回水管流回到柴油机高温水进口，并且控制另一部分高温水通过第一旁通管路进入高温回水管至柴油机高温水进口；

当检测到的出水温度≥91℃时，全部打开第一温控阀的第三开口，并关闭第二开口，使高温水全部通过高温进水管进入高温散热器，控制冷却风扇电机组的冷却风扇对高温散热器进行冷却，并使冷却后的高温水通过高温回水管流回到柴油机高温水进口；

通过第二温控阀检测柴油机低温水的出水温度；

当检测到的出水温度＜43℃时，关闭第二温控阀的第六开口并打开第二温控阀的第五开口，使低温水通过第二旁通管路进入低温回水管至柴油机低温水进口；

当43℃≤检测到的出水温度＜55℃时，逐渐打开第二温控阀的第六开口并同步减小第五开口的开度，控制一部分低温水通过低温进水管进入低温散热器，并将低温散热器内部的空气通过低温排气管排至膨胀水箱，控制冷却风扇电机组的冷却风扇对低温散热器进行冷却，并使经过低温散热器冷却后的低温水通过低温回水管流回到柴油机低温水进口，并且控制另一部分低温水通过第二旁通管路进入低温回水管至柴油机低温水进口；

当检测到的出水温度≥55℃时，全部打开第二温控阀的第六开口，并关闭第五开口，使低温水全部通过低温进水管进入低温散热器，控制冷却风扇电机组的冷却风扇对低温散热器进行冷却，并使冷却后的低温水通过低温回水管流回到柴油机低温水进口。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，其中控制冷却风扇电机组的冷却风扇进行冷却包括：

通过安装在高温回水管上的第一温度传感器检测柴油机进口高温水温度并且通过安装在低温回水管上第二温度传感器检测柴油机进口低温水温度，并将检测的数据输送给机车微机系统以通过机车微机系统变频控制冷却风扇的转速，其中：

当柴油机进口高温水温度≥82℃或柴油机进口低温水温度≥43℃时，开始启动冷却风扇，并且冷却风扇开启最低频率为30Hz；

当82℃＜柴油机进口高温水温度＜91℃时，根据温度变化变频调节冷却风扇的转速；

当柴油机进口高温水温度≥91℃或柴油机进口低温水温度≥55℃时，使冷却风扇达到最高转速，冷却风扇最高频率为133.3Hz；

当柴油机进口高温水温度＜80℃并且柴油机进口低温水温度＜39℃时，使冷却风扇关闭。

10.一种内燃机车，其特征在于，所述内燃机车集成有如权利要求1-7中任一项所述的内燃机车集成式冷却系统。