柴油机冷却系统的制作方法

本发明涉及柴油机技术，尤其涉及一种柴油机冷却系统。

背景技术：

柴油机是列车动力的来源，其正常工作保证列车的正常运行的关键因素。其中，对于涡轮增压式柴油机，不仅要保证零部件的温度还要保证进气的温度，零部件的温度或进气的温度过高或过低均会影响涡轮增压式柴油机的动力性能和耐久性能。因此，柴油机的冷却系统是保证柴油机正常工作的关键因素。

现有技术中，一般涡轮增压式柴油机的冷却系统分为空冷系统和水冷系统，空冷系统对进气温度进行控制，水冷系统对柴油机的零部件的温度进行控制。绝大多数列车都是以连接在柴油机的输出轴上的静液压泵产生的液体压力驱动冷却风扇转动调节进气温度和零部件的温度，而冷却风扇的转动快慢由液体流量决定，液体的流量由一个油泵比例电磁阀控制。以柴油机空冷系统为例，柴油机最佳工作状态时要求进气温度为T₁-T₂，温度传感器将检测的柴油机进气的温度传给控制器；当温度传感器检测的进气温度小于T₁时，控制器输出恒定的第一电压值给油泵比例电磁阀，通过控制电磁阀的开通量来控制冷却风扇以最低转速旋转；当检测的温度大于T₂时，控制器输出恒定的第二电压值给泵比例电磁阀，通过控制电磁阀的开通量来控制冷却风扇以最高转速旋转。在T₁-T₂之间，控制器输出的电压值按照线性变化，使冷却风扇在最小转速和最大转速之间旋转。水冷系统的工作逻辑同理。由于静液压控制器还要实现自身静液压系统的冷却，控制器实时监测液压油的温度，液压油温度也参与系统控制逻辑。

但是，静液压泵是靠柴油机的输出轴驱动，功率来自柴油机的机械输出功率，大约要损耗整个柴油机机械输出功率的10％，降低了柴油机效率。另外，在外界温度增高时，静液压的油温也增高，会导致管内振动增加，因此，静液压油本身也需要冷却，增加了故障率。此外，静液压系统增加了额外的油路，使冷却系统复杂。

技术实现要素：

本发明提供一种柴油机冷却系统，以克服现有技术中的冷却系统是的柴油机效率低、故障率高及系统复杂的技术问题。

本发明提供一种柴油机冷却系统，包括：控制单元、温度检测单元、变频器和温度调节单元；

所述控制单元包括第一接触器、第二接触器以及第三接触器，其中，所述第一接触器的主触头与所述温度调节单元连接，所述第二接触器的主触头与所述变频器的输入端连接，所述第三接触器的主触头与所述变频器的输出端连接，所述温度检测单元与所述变频器的温度采集接口连接，所述变频器通过第三接触器的主触头与所述温度调节单元连接；

所述控制单元，用于根据所述变频器的工作状态控制所述冷却系统的工作模式，所述工作模式包括变频工作模式和固定工频工作模式；

所述温度检测单元，用于检测所述柴油机的工作温度，并将所述工作温度信号输出给所述变频器；

所述变频器，用于在所述变频工作模式下接收所述工作温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出所述工作温度对应频率的电压信号给所述温度调节单元；

所述温度调节单元用于在变频工作模式下接收所述电压信号，以调节所述柴油机工作温度，还用于在固定工频工作模式下接收固定工频电压信号，以调节所述柴油机的工作温度。

如上所述的冷却系统，所述控制单元还包括：

电源、故障继电器及时间延时继电器；

所述时间延时继电器的常开触点分别与所述电源的正极及所述第一接触器的线圈连接，所述第二接触器的常闭触点分别与所述第一接触器的线圈及所述第三接触器的常闭触点连接，所述第三接触器的常闭触点还与所述电源的负极连接；

所述第二接触器的线圈分别与所述电源的正极及所述第一接触器的常闭触点连接，所述故障继电器的常闭触点分别与所述第一接触器的常闭触点及所述电源的负极连接；

所述第三接触器的线圈分别与所述电源的正极及所述第二接触器的常开触点连接，所述第三接触器的常闭触点分别与所述第二接触器的常开触点与所述电源的负极连接；

所述故障继电器的常开触点与分别与所述电源的正极及时间延时继电器的线圈连接，所述时间延时继电器的线圈还与所述电源的负极连接；

所述故障继电器还与所述变频器连接，用于感应所述变频器的工作状态，并根据所述变频器的工作状态使所述控制单元控制所述冷却系统的工作模式。

如上所述的冷却系统，所述控制单元还包括：工频变频转化开关，用于手动切换所述冷却系统的工作模式；

所述工频变频转化开关的不动端与所述电源的正极连接，所述工频变频转化开关的第一输出端与所述第二接触器的线圈连接，所述工频变频转化开关的第二输出端与所述时间延时继电器的常开触点连接。

如上所述的冷却系统，所述控制单元还包括：工频变频转化开关，工频变频转化开关，用于切换柴油机冷却系统的工作模式；

所述工频变频转化开关的不动端与所述电源正极连接，所述工频变频转化开关的第一输出端与第二接触器的线圈连接，工频变频转化开关的第二输出端与第一接触器的线圈连接；所述时间延时继电器的常开触点分别与所述电源的正极及所述第一接触器的线圈连接。

如上所述的冷却系统，所述控制单元还包括第一指示灯和第二指示灯，用于指示所述冷却系统的工作模式；

所述第一指示灯分别与所述电源的正极和所述第三接触器的常开触点连接，所述第三接触器的常开触点还与所述电源的负极连接；

所述第二指示灯分别与所述电源的正极和所述第一接触器的常开触点连接，所述第一接触器的常开触点还与所述电源的负极连接。

如上所述的冷却系统，所述冷却系统还包括显示单元，用于显示所述变频器的工作状态，所述显示单元与所述变频器的状态信息接口连接。

如上所述的冷却系统，所述冷却系统为所述柴油机的空气冷却系统或水冷却系统。

如上所述的冷却系统，当所述冷却系统为所述空气冷却系统时，所述柴油机的工作温度包括柴油机的进气温度；

所述温度检测单元，具体用于检测所述进气温度，并将所述进气温度信号输出；

所述变频器，具体用于在变频工作模式下接收所述进气温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出所述进气温度对应频率的电压信号至所述温度调节单元；

所述温度调节单元，具体用于在变频工作模式下接收所述电压信号，以调节所述柴油机的进气温度，还用于在固定工频工作模式下接收固定工频电压信号，以调节所述柴油机的进气温度。

如上所述的冷却系统，当所述冷却系统为所述水冷却系统时，所述柴油机的工作温度为柴油机冷却水管的出水口处水的温度；

所述温度检测单元，具体用于检测所述水的温度，并将所述水的温度信号输出；

所述变频器，具体用于在变频器控制模式下接收所述水的温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出所述水的温度对应频率的电压信号至所述温度调节单元；

所述温度调节单元，具体用于在变频工作模式下接收所述电压信号，以调节所述水的温度，还用于在固定工频工作模式下接收固定工频电压信号，以调节所述水的温度。

如上所述的冷却系统，所述温度调节单元包括至少一个冷却风扇，所述第一接触器的主触头与所述第三接触器的主触头均与所述冷却风扇的电机连接。

本发明的柴油机冷却系统包括：控制单元、温度检测单元、变频器和温度调节单元；控制单元包括第一接触器、第二接触器以及第三接触器，其中，第一接触器的主触头与温度调节单元连接，第二接触器的主触头与变频器的输入端连接，第三接触器的主触头与变频器的输出端连接，温度检测单元与变频器的温度采集接口连接，变频器通过第三接触器的主触头与温度调节单元连接；控制单元用于根据变频器的工作状态控制冷却系统的工作模式，工作模式包括变频工作模式和固定工频工作模式。通过变频器的设置，使得冷却系统对柴油机的工作温度控制更加精确，冷却系统结构简单，无需损耗柴油机的输出功率，同时，两种不同的工作模式增加了柴油机冷却系统工作的可靠性，从而保证了柴油机工作的可靠性。

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一简单地介绍，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为本发明提供的柴油机冷却系统的结构示意图一；

图2为本发明提供的控制单元的电路原理图示意图一；

图3为本发明提供的控制单元的电路原理图示意图二；

图4为本发明提供的控制单元的电路原理图示意图三；

图5为本发明提供的柴油机冷却系统的主电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

图1为本发明提供的柴油机冷却系统的结构示意图一，图2为本发明提供的控制单元的电路原理图示意图一，图3为本发明提供的控制单元的电路原理图示意图二，图4为本发明提供的控制单元的电路原理图示意图三，图5为本发明提供的柴油机冷却系统的主电路示意图。

参见图1～图5，本实施例的柴油机冷却系统包括：控制单元1、温度检测单元2、变频器3和温度调节单元4；

控制单元1包括第一接触器、第二接触器以及第三接触器，其中，第一接触器的主触头101与温度调节单元4连接，第二接触器的主触头102与变频器3的输入端连接，第三接触器的主触头103与变频器3的输出端连接，温度检测单元2与变频器3的温度采集接口31连接，变频器3通过第三接触器的主触头103与温度调节单元4连接；

控制单元1，用于根据变频器3的工作状态控制冷却系统的工作模式，工作模式包括变频工作模式和固定工频工作模式；温度检测单元2，用于检测柴油机的工作温度，并将工作温度信号输出给变频器3；变频器3，用于在变频工作模式下接收工作温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出工作温度对应频率的电压信号给温度调节单元；温度调节单元4用于在变频工作模式下接收电压信号，以调节柴油机工作温度，还用于在固定工频工作模式下接收固定工频电压信号，以调节柴油机的工作温度。

在实际的工作过程中，在本实施例中温度检测单元优选为温度传感器；温度调节单元包括至少一个冷却风扇，第一接触器的主触头101与第三接触器的主触头103均与冷却风扇的电机连接；优选冷却风扇的个数为2个，此时，第一冷却风扇包括第一电机51，第二冷却风扇包括第二电机52，设置两个冷却风扇，可以在一个电机出现故障的情况下，另一个冷却风扇仍热能够正常工作，以调节柴油机的工作温度在正常的工作范围内，保证柴油机的正常工作。

具体地，在变频工作模式下，温度传感器检测柴油机的工作温度，并将柴油机的工作温度信号经变频器3的温度采集接口31发送变频器3；变频器3接收温度传感器发送的工作温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出工作温度对应频率的电压信号给第一电机51和第二电机52；第一电机51和第二电机52接收变频器3发送的工作温度对应频率的电压信号，使得冷却风扇按照上述频率的电压信号对应的转速转动，以调节柴油机的工作温度。

其中，预设的温度与电压频率输出之间的关系的设定原则为，若温度检测器检测到的柴油机的工作温度相对高，则要求变频器输出频率较高的电压，以使冷却风扇高速转动，若温度检测器检测到的柴油机的工作温度相对低，则要求变频器输出频率较低的电压，以使冷却风扇低速转动。预设的温度与电压频率之间的关系是根据实际的工作过程中温度的变化制定的，比如当检测到的温度为T₁～T₂时，对应一个电压频率，当检测到的温度为T₃～T₄时，对应另一个电压频率，然后根据制定的曲线，电压输出频率随温度信号实时变化

在固定工频工作模式下，第一电机51和第二电机52接收柴油机冷却系统电源辅助发电机6输出的固定工频电压信号，使得冷却风扇按照上述固定工频的电压信号对应的转速转动，以降低柴油机的工作温度。

其中，冷却系统是采用变频工作模式，还是采用固定工频工作模式是由控制单元1控制柴油机的，本领域技术人员可以理解的是，当变频器3正常工作时，应当选用变频工作模式，以使冷却风扇在检测到的柴油机工作温度不同的情况下以不同的转速工作，当检测到的柴油机工作温度高时，变频器3输出频率相对高的电压给电机，以使冷却风扇高转速工作，当检测到的柴油机工作温度低时，变频器输出频率相对低的电压给电机，以使冷却风扇低转速工作；当变频器3出现故障时，则控制单元1控制柴油机冷却系统选用固定工频工作模式，即冷却风扇以固定工频对应下的转速工作。

此外，变频器靠辅助发电机6供电，无需损耗柴油机的输出功率，使得冷却系统结构简单。两种不同的工作模式增加了柴油机冷却系统工作的可靠性，从而保证了柴油机工作的可靠性。

本实施例的柴油机冷却系统包括：控制单元、温度检测单元、变频器和温度调节单元；控制单元包括第一接触器、第二接触器以及第三接触器，其中，第一接触器的主触头与温度调节单元连接，第二接触器的主触头与变频器的输入端连接，第三接触器的主触头与变频器的输出端连接，温度检测单元与变频器的温度采集接口连接，变频器通过第三接触器的主触头与温度调节单元连接；控制单元用于根据变频器的工作状态控制冷却系统的工作模式，工作模式包括变频工作模式和固定工频工作模式；温度检测单元用于检测柴油机的工作温度，并将工作温度信号输出给变频器；变频器用于在变频工作模式下接收工作温度信号并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系输出工作温度对应频率的电压信号给温度调节单元；温度调节单元用于在变频工作模式下接收电压信号，以调节柴油机工作温度，还用于在固定工频工作模式下接收固定工频电压信号，以调节柴油机的工作温度。通过变频器的设置，使得冷却系统对柴油机的工作温度控制更加精确，冷却系统结构简单，无需损耗柴油机的输出功率，同时，两种不同的工作模式增加了柴油机冷却系统工作的可靠性，从而保证了柴油机工作的可靠性。

下面对上述实施例中的控制单元进行详细的说明，控制单元可以自动控制柴油机的冷却系统的工作模式，也可以手动控制柴油机的冷却系统的工作模式，因此，可以通过以下三种实施方式实现。

结合图1、图2、图5，一种可行的实施方式，本实施例的控制单元1包括电源104、第一接触器、第二接触器、第三接触器、故障继电器及时间延时继电器；

时间延时继电器的常开触点105分别与电源104的正极及第一接触器的线圈106连接，第二接触器的常闭触点107分别与第一接触器的线圈106及第三接触器的常闭触点108连接，第三接触器的常闭触点108还与电源104的负极连接；

第二接触器的线圈109分别电源104的正极及第一接触器的常闭触点110连接，故障继电器的常闭触点111分别与第一接触器的常闭触点110及电源104的负极连接；

第三接触器的线圈112分别与电源104的正极及第二接触器的常开触点113连接，第三接触器的常闭触点114分别与第二接触器的常开触点113与电源104的负极连接；

故障继电器的常开触点115与分别与电源104的正极及时间延时继电器的线圈116连接，时间延时继电器的线圈116还与电源104负极连接；

故障继电器还与变频器3连接，用于感应变频器3的工作状态，并根据变频器3的工作状态使控制单元1控制柴油机冷却系统的工作模式。

具体地，在该实施方式下，当变频器3正常工作时，故障继电器的常闭触点111闭合，故障继电器的常开触点115打开；第二接触器的线圈109在电源104的作用下得电，使得第二接触器的常开触点113闭合，那么第三接触器的线圈112也可得电，因此，第二接触器的主触头102与柴油机冷却系统的电源辅助发电机6及变频器接通，第三接触器的主触头103与变频器及第一电机51和第二电机52接通，控制冷却风扇的变速转动，实现变频工作模式。同时，故障继电器的常开触点115的打开，使得时间延时继电器的线圈116无法得电，因此，时间延时继电器的常开触点105不闭合，第一接触器的线圈106也无法得电，第一接触器的主触头101与柴油机冷却系统的电源辅助发电机6之间无法接通，从而无法实现固定工频工作模式。

当变频器3出现故障时，故障继电器的常闭触点111打开，故障继电器的常开触点115的闭合使得第二接触器的线圈109无法得电，因此，第二接触器的常开触点113打开，第三接触器的线圈112也无法得电，于是，第二接触器的主触头102与柴油机冷却系统的电源辅助发电机6及变频器3之间无法接通，第三接触器的主触头103与变频器及第一电机51和第二电机52之间无法接通；同时，故障继电器的常开触点115的闭合，使得时间延时继电器的线圈116得电，时间延时继电器的常开触点105闭合，于是第一接触器的线圈106在电源104的作用下得电，第一接触器的主触头101与柴油机冷却系统的电源辅助发电机6及第一电机51和第二电机52之间接通，使得冷却风扇在固定工频下固定速度转动，从而实现了变频工作模式至固定工频工作模式的自动转换。

本实施例中通过故障继电器的设置，可以实现变频工作模式与固定工频工作模式的自动转换。

结合图1、图3、图5，第二种可行的实施方式，在上述实施方式的基础上，本实施例的控制单元1还包括：工频变频转化开关117，用于切换柴油机冷却系统的工作模式；

此时，工频变频转化开关117的不动端与电源104的正极连接，工频变频转化开关117的第一输出端118与第二接触器的线圈109连接，工频变频转化开关117的第二输出端119与时间延时继电器的常开触点105连接。

具体地，在该实施方式下，可以通过变频器就地操作面板上的指示灯得知变频器的工作状态，进一步地，还可以通过以下方式得知变频器的工作状态：柴油机冷却系统还包括显示单元7，用于显示变频器的工作状态，显示单元7与变频器3的状态信息接口33连接；此外，变频器3还具有通信接口32，变频器3通过通信接口32与列车的控制系统连接，向列车的控制系统传输变频器3的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、故障信息。

当变频器3正常工作时，将工频变频转化开关117的刀片与第一输出端118连接，柴油机冷却系统在变频工作模式下工作；当变频器3故障时，将工频变频转化开关117的刀片与第二输出端119连接，柴油机冷却系统在固定工频工作模式下工作。此时，控制单元1的电路工作原理与上一实施方式中相同，此处不再赘述。

本实施例中通过控制工频变频转化开关控制变频工作模式与固定工频工作模式的转换，可以自由的选择使用变频工作模式还是固定工频工作模式。

结合图1、图4、图5，第三种可行的实施方式，在上述实施方式的基础上，本实施例的控制单元1还包括：工频变频转化开关117，用于切换柴油机冷却系统的工作模式；

此时，工频变频转化开关117工频变频转化开关117的不动端与电源104的正极连接，工频变频转化开关117的第一输出端118与第二接触器的线圈109连接，工频变频转化开关117的第二输出端119与第一接触器的线圈106连接；时间延时继电器的常开触点105分别与电源104的正极及第一接触器的线圈106连接。

具体地，当变频器3正常工作时，将工频变频转化开关117的刀片与第一输出端118连接，柴油机冷却系统在变频工作模式下工作，将工频变频转化开关117的刀片与第二输出端119连接，柴油机冷却系统在固定工频工作模式下工作。

当变频器3故障时，无论工频变频转化开关117在什么位置，柴油机冷却系统都在固定工频工作模式下工作。

该实施方式下的工作原理与上述实施方式相同，此处不再赘述。

为了可以直接方便的指示柴油机冷却系统的工作模式，本实施例在上述实施例的基础上作了进一步的改进，本实施例的柴油机冷却系统的控制单元1还包括第一指示灯120和第二指示灯121；第一指示灯120分别与电源104的正极和第三接触器的常开触点122连接，第三接触器的常开触点122还与电源104的负极连接；第二指示灯121分别与电源104的正极和第一接触器的常开触点123连接，第一接触器的常开触点123还与电源104的负极连接。

具体地，当在变频工作模式下工作时，由于第三接触器的线圈112可以得电，所以第三接触器的常开触点122闭合，此时第一指示灯120通电发亮，指示冷却系统在变频工作模式下工作；当在固定工频模式下工作时，由于第一接触器的线圈106可以得电，所以第一接触器的常开触点123闭合，此时第二指示灯121通电发亮，指示冷却系统在固定工频工作模式下工作。

在实际的工作过程中，不同种类的柴油机对应不同的冷却系统，当柴油机为涡轮式增压柴油机时，需要两套同样的冷却系统，一套为空气冷却系统，另一套为水冷却系统。下面在上述实施例的基础上，分别对柴油机的空气冷却系统和水冷却系统进行说明。

首先对空气冷却系统进行说明。

当所述冷却系统为空气冷却系统时，柴油机的工作温度包括柴油机的进气温度；此时，温度检测单元，具体用于检测进气温度，并将进气温度信号输出；变频器，具体用于在变频工作模式下接收所述进气温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出进气温度对应频率的电压信号至温度调节单元；温度调节单元，具体用于在变频工作模式下接收电压信号，以调节柴油机的进气温度，还用于在固定工频工作模式下接收固定工频电压信号，以调节柴油机的进气温度。

具体地，在变频工作模式下，温度传感器检测进气温度，并将柴油机的进气温度信号经变频器3的温度采集接口31发送变频器3；变频器3接收温度传感器发送的进气温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出进气温度对应频率的电压信号给第一电机51和第二电机52；第一电机51和第二电机52接收变频器3发送的进气温度对应频率的电压信号，使得冷却风扇按照上述频率的电压信号对应的转速转动，以调节柴油机的进气温度。

在固定工频工作模式下，第一电机51和第二电机52接收柴油机冷却系统电源辅助发电机6输出的固定工频电压信号，使得冷却风扇按照上述固定工频的电压信号对应的转速转动，以调节柴油机的进气温度。

其中，进气是指进入到柴油机内部驱动涡轮转动的气体。当检测到进气的温度偏高时，此时以高转速转动的冷却风扇对上述气体进行快速降温，当检测到进气温度不高时，此时以低转速转动的冷却风扇对上述气体进行慢速降温。保证了驱动涡轮转动的气体的温度不会过高或高低。

其次，对水冷却系统进行说明。

当冷却系统为所述水冷却系统时，柴油机的工作温度为柴油机冷却水管的出水口处水的温度，此时，温度检测单元，具体用于检测水的温度，并将水的温度信号输出；变频器，具体用于在变频器控制模式下接收水的温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出水的温度对应频率的电压信号至温度调节单元；温度调节单元，具体用于在变频工作模式下接收电压信号，以调节水的温度，还用于在固定工频工作模式下接收固定工频电压信号，以调节水的温度。

具体地，在变频工作模式下，温度传感器检测水的温度，并将柴油机的水的温度信号经变频器3的温度采集接口31发送变频器3；变频器3接收温度传感器发送的水的温度信号，并根据预设的温度与电压频率输出之间的关系，输出水的温度对应频率的电压信号给第一电机51和第二电机52；第一电机51和第二电机52接收变频器3发送的水的温度对应频率的电压信号，使得冷却风扇按照上述频率的电压信号对应的转速转动，以调节柴油机的进气温度。

在固定工频工作模式下，第一电机51和第二电机52接收柴油机冷却系统电源辅助发电机6输出的固定工频电压信号，使得冷却风扇按照上述固定工频的电压信号对应的转速转动，以调节柴油机的水的温度。

其中，当检测到水的温度偏高时，说明柴油机内部的散热器的温度过高，此时以高转速转动的冷却风扇对散热器进行快速降温，当检测到水的温度不高时，说明柴油机内部的散热器的温度不高，此时以低转速转动的冷却风扇对散热器进行慢速降温即可。保证了柴油机零部件的温度不会过高或高低。

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。