[发明专利]基于热管理系统的动力分散式内燃动车组冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及内燃动车组冷却系统，具体涉及基于热管理系统的动力分散式内燃动车组冷却系统。 

背景技术

动车组是城际和市郊铁路实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全，可靠、舒适为特点备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐。内燃动车组是以柴油机为牵引动力的动车组，主要用于非电气化铁路的城际运输。相对于动力集中式动车组，动力分散式动车组是国内外最为常见的动车组。冷却系统是内燃动车组牵引动力包的重要部件，其功能是保证柴油机始终处于较佳工作温度，动力分散式内燃动车组的冷却系统一般安装在动车组车架下或车顶部。鉴于排放要求，内燃动车组一般采用增压型柴油机，其冷却系统一般包括柴油机冷却水系统、增压空气冷却系统和静液压冷却系统，分别冷却柴油机冷却水、增压空气和静液压油。限于动车组空间尺寸，国内外内燃动车组冷却系统冷却风扇的驱动大多采用静液压驱动。 

目前，国内内燃动车组冷却系统一般由动车组集成商整体设计，并负责冷却控制逻辑、冷却管路、液压泵、膨胀水箱及其附件、液压油箱及其附件的设计和制造，而冷却装置的风机和散热器的集成则委托部件供应商设计和制造。这种设计制造模式要求动车组集成商具备较高的冷却系统及其零部件综合设计集成能力，而动车组集成商一般并不具备这种能力，所以往往会导致冷却系统控制逻辑不合理、冷却介质压力损失与水泵匹配不合理、液压泵与风扇驱动马达匹配不合理、冷却装置冷却能力与外界环境匹配不合理等系统问题，并缺乏对冷却系统进行综合热能管理，造成动车组辅助功率浪费，环境适用性差，冷却能力不足或裕度过大，甚至降低部件使用寿命。 

国外内燃动车组冷却系统一般由动车组集成商以集成动力包方式整体委托部件供应商设计和制造。动力包将柴油机、发电机或液力传动箱、冷却系统、控制系统等集成在一起整体供货。动力包直接整体悬挂在动车组车架下。冷却系统一般包括膨胀水箱、静液压油箱、1台冷却装置、油水热交换器、水温控阀等部件组成。冷却装置包括2台风机，由风扇和马达组成、1台水散热器和1台空气冷却器等部件，用于冷却柴油机冷却水和增压空气。静液压油则采用二次冷却，即由油水热交换器将静液压油的热量传递到柴油机冷却水中，然后由水散热器通过风扇散发到大气中。因柴油机冷却出水温度较高，一般在90-95℃，经冷却装置 冷却后冷却水温度约在84-88℃，然后再冷却液压油，因此液压油的温度会经常处于85-95℃。而不同牌号的液压油有自身的最佳工作黏度和最低倾点温度，在该温度下选用的合适的满足标准的液压油，在外界环境温度较低的情况下会出现启动困难或无法启动等问题，动车组的应用将局限于特定的外界环境。 

发明内容

本发明所解决的技术问题是所述的基于热管理系统的动力分散式内燃动车组冷却系统为客户提供了一种冷却系统的整体解决方案。本发明将冷却系统各子系统集成为1个整体模块，并通过采用冷却逻辑控制和温控部件对冷却系统进行热能管理，以实现各子系统的最优匹配，在-45-50℃外界环境温度的条件下，均能保证柴油机、水冷发电机及液压驱动元件始终处于较佳工作温度。 

基于热管理系统的动力分散式内燃动车组冷却系统，水冷却系统、增压空气冷却系统、液压油冷却系统、冷却风扇驱动系统、热管理系统集成为一个动力包；水冷却系统用于冷却发动机水套和永磁发电机；增压空气冷却系统用于冷却发动机增压空气；液压油冷却系统用于风扇驱动系统冷却；冷却风扇驱动系统用于控制风扇转速；热管理系统包括发动机CAN总线、冷却风扇转速控制器、水温控阀、油温控阀、冷却水预热器、温控加热器、油温传感器；冷却水预热器和温控加热器分别对冷却水和静液压油进行低温预热；水温控阀和油温控阀通过冷却介质温度控制冷却水、液压油的流向，发动机CAN总线为冷却风扇转速控制器提供冷却水温度信号、增压空气温度信号，油温传感器为冷却风扇转速控制器提供油温信号。 

所述水冷却系统包括水散热器、膨胀水箱、水温控阀、发电机旁通管路、冷却水管路；冷却水通过水温控阀控制流经水散热器为发动机水套冷却，冷却水通过水温控阀控制流经发电机旁通管路为永磁发电机冷却。 

所述的冷却系统设置有冷却装置，冷却装置包括水散热器、空气冷却器、油冷却器、水散热器风扇、中冷风扇、2个马达；水散热器、空气冷却器、油冷却器、水散热器风扇、中冷风扇、2个马达集成在冷却装置框架内；水散热器由水散热器风扇进行冷却，空气冷却器和油冷却器并排安装，共同由中冷风扇进行冷却。 

所述的液压油冷却系统设有液压管路，液压管路通过第一油路板和第二油路板联接，并通过2个单向阀控制液压油流向。