一种车辆冷却系统的制作方法

本发明涉及车辆冷却技术领域，尤其涉及一种车辆冷却系统。

背景技术：

传统冷却系统分布由固定的结构管路实现，在相关系统中，一般用一个双阀节温器控制大循环(连接散热器支路)和小循环(水泵-缸体-缸盖-水泵)，而油冷器、废气再循环(egr)冷却器、前后暖风支路皆处于常开状态，通常是依据流体分析结果，设计各支路内部管径大小。

一旦设计冻结后，在同一工况下，各支路的流量分布固定不可变，不能按需分布，主要由水泵转速大小来同时控制各支路流量的增加或减小，同时与温度的关联只有通过水泵转速的变化进行调节，水泵低速无法实现大流量，高速则产生多余的大流量造成能耗损失。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种车辆冷却系统，以解决现有技术中的问题，对各管路的流量灵活控制。

本发明提供一种车辆冷却系统，所述车辆冷却系统包括散热器、缸体、缸盖、流量控制结构、暖风回水管路、油冷器回水管路、冷却器回水管路与水泵，所述流量控制结构包括水温传感器、控制结构与主阀结构，

所述缸盖与暖风回水管路的进水口连接，所述缸盖还通过进水口管路与散热器的进水口连接，所述缸体分别与油冷器回水管路的进水口、冷却器回水管路的进水口连接，所述主阀结构设置在散热器的出水口管路与水泵进口之间、暖风回水管路的出水口与水泵进口之间、油冷器回水管路的出水口与水泵进口之间、冷却器回水管路的出水口与水泵进口之间，水泵出口与缸体连接，所述暖风回水管路、油冷器回水管路、冷却器回水管路与散热器的进水口管路中均设置有水温传感器，所述水温传感器与所述控制结构、所述主阀结构依次连接；

工作时，所述水温传感器将各管路的水温信号发送至所述控制结构，所述控制结构控制所述主阀结构打开或关闭对应的管路；当所述主阀结构打开对应的管路时，所述对应的管路中的水通过所述主阀结构，依次进入水泵进口、水泵。

作为优选，所述主阀结构包括主阀和密封环，散热器的出水口管路的端部、暖风回水管路的出水口处、油冷器回水管路的出水口处、冷却器回水管路的出水口处均设置有所述密封环，所述主阀通过旋转，使得所述主阀的入口通道与不同管路的所述密封环对接，实现各管路导通。

作为优选，所述控制结构包括电机和控制器，所述水温传感器与所述控制器、所述电机、所述主阀依次连接。

作为优选，所述水泵包括水泵本体、离合结构，所述离合结构包括驱动机构、离合蹄片、离合盘与单向轴承，所述驱动机构设置在所述水泵本体的壳体上，且所述驱动机构与所述离合蹄片连接，所述驱动机构用于驱动所述离合蹄片运动，所述离合盘与所述水泵本体的轴承连接，所述单向轴承设置在所述水泵本体的轴承与皮带轮之间，且所述单向轴承的内圈与所述水泵本体的轴承连接，所述单向轴承的外圈与所述皮带轮连接；

工作时，所述驱动机构驱动所述离合蹄片与所述离合盘贴合，且所述离合蹄片与所述离合盘面接触。

作为优选，所述单向轴承包括内圈、外圈、拨叉、弹性件与摩擦件，所述内圈与外圈同轴设置，且所述内圈与外圈的间距小于所述摩擦件的最大外径，所述内圈的外壁上设置有凹槽，所述摩擦件设置在所述凹槽中，所述弹性件一端与所述内圈的外壁连接，另一端与所述摩擦件连接，所述拨叉固定在所述内圈的外壁上，且所述拨叉与所述弹性件位于所述摩擦件相对两侧；

在所述弹性件的弹性作用下，所述摩擦件与所述内圈的外壁、所述外圈的内壁、所述拨叉均接触。

作为优选，所述车辆冷却系统还包括膨胀水壶，所述膨胀水壶顶部设置有压力盖，所述散热器顶部、所述缸盖顶部分别通过排气管与所述膨胀水壶连接。

作为优选，所述车辆冷却系统还包括补水管，所述补水管一端与所述膨胀水壶连接，另一端与所述水泵进口连接。

作为优选，所述流量控制结构上还设置有常开的旁通孔，所述旁通孔一端通过管路与缸盖连接，另一端与所述水泵进口直接连接。

作为优选，所述旁通孔与缸盖连接的管路中设置有水温传感器。

作为优选，所述水温传感器的工作范围为-40℃～120℃。

本发明提供的车辆冷却系统，通过水温传感器将暖风回水管路、油冷器回水管路、冷却器回水管路与散热器的进水口管路，各条管路的水温信号分别及时发送至控制结构，控制结构根据该水温信号灵活控制主阀结构打开或关闭各条管路，从而实现对各条管路中的水流支路流量分别进行灵活控制，实现整体按需调配，避免不必要的能耗损失。

附图说明

图1为本发明实施例提供的车辆冷却系统的结构示意图；

图2为图1中流量控制结构的结构示意图；

图3为又一实施例提供的流量控制结构的结构示意图；

图4为图1中水泵的结构示意图；

图5为图4中的离合蹄片与离合盘配合时的横截面结构示意图；

图6为图4中的单向轴承的横截面结构示意图。

附图标记说明：

1-水泵，11-壳体，12-驱动机构，13-离合蹄片，14-离合盘，15-轴承，16-单向轴承，161-内圈，162外圈，163摩擦件，164弹性件，165凹槽，166-拨叉，17-皮带轮，18-叶轮，19-水封，

2-流量控制结构，21-水泵涡室，22-水流支路，231-主阀，232-密封环，233-出口，241-电机，251-上轴承，252-下轴承，26-旁通孔，27-水泵进口，28-补水管，

3-散热器，31-出水口管路，41-暖风回水管路，42-冷却器回水管路，43-油冷器回水管路，51-缸盖，52-缸体，6-水温传感器，7-膨胀水壶，71-压力盖，72-排气管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，也可参见图2，本发明是实施例提供一种车辆冷却系统，所述车辆冷却系统包括散热器3、缸体52、缸盖51、流量控制结构2、暖风回水管路41、油冷器回水管路43、冷却器回水管路42与水泵1，所述流量控制结构2包括水温传感器6、控制结构与主阀结构，

所述缸盖51与暖风回水管路41的进水口连接，所述缸盖51还通过进水口管路与散热器3的进水口连接，所述缸体52分别与油冷器回水管路43的进水口、冷却器回水管路42的进水口连接，所述主阀结构设置在散热器3的出水口管路31与水泵进口27之间、暖风回水管路41的出水口与水泵进口27之间、油冷器回水管路43的出水口与水泵进口27之间、冷却器回水管路42的出水口与水泵进口27之间，水泵出口与缸体52连接，所述暖风回水管路41、油冷器回水管路43、冷却器回水管路42与散热器3的进水口管路中均设置有水温传感器6，所述水温传感器6与所述控制结构、所述主阀结构依次连接；

工作时，所述水温传感器6将各管路的水温信号发送至所述控制结构，所述控制结构控制所述主阀结构打开或关闭对应的管路；当所述主阀结构打开对应的管路时，所述对应的管路中的水通过所述主阀结构，依次进入水泵进口27、水泵1。

本发明实施例提供的车辆冷却系统，通过水温传感器6将暖风回水管路41、油冷器回水管路43、冷却器回水管路42与散热器3的进水口管路，各条管路的水温信号分别及时发送至控制结构，控制结构根据该水温信号灵活控制主阀结构打开或关闭各条管路，从而实现对各条管路中的水流支路流量分别进行灵活控制，实现整体按需调配，避免不必要的能耗损失。

其中，在本发明实施例的冷却系统中，对原有大循环及小循环进行改造，本发明实施例中，水流依次通过缸盖51、进水口管路、散热器3的进水口、散热器3的出水口管路31、主阀结构、水泵进口27、水泵1、水泵出口、缸体52，最终又回到缸盖51，从而形成主要大循环，而同样道理，暖风回水管路41、油冷器回水管路43、冷却器回水管路42作为三条水流支路，同样参与进大循环中，即其中一路水流依次通过缸盖51、暖风回水管路41、主阀结构、水泵进口27、水泵1、水泵出口、缸体52，最终又回到缸盖51；另一路水流依次通过缸体52、冷却器回水管路42、主阀结构、水泵进口27、水泵1、水泵出口，最终又回到缸体52；第三路水流依次通过缸体52、油冷器回水管路43、主阀结构、水泵进口27、水泵1、水泵出口，最终又回到缸体52。

基于上述结构，本发明实施例分别产生以下有益效果：

优化暖风回水管路41，增加该支路流量，提高暖风芯体换热功率；可通过主阀装置灵活控制水路通断(原水路是常通状态)，冬季冷机启动时，关闭该支路，减小热量散失，提高暖机速度，而夏季关闭该支路，可调整冷却系统流量分布，让更多的冷却水流经散热器3散热，提高整车热平衡性能；优化egr冷却器回水管路42，可通过主阀装置灵活控制水路通断(原水路是常通状态)，优化冬季冷机启动性能，提高暖机速度；提高egr冷却器效率，按需冷却；优化油冷器回水管路43，即机油冷却器支路，可通过主阀装置灵活控制水路通断(原水路是常通状态)，优化冬季冷机启动性能，提高暖机速度；控制机油工作温度范围，降低摩擦磨损。

作为优选，本发明实施例中，所述主阀结构包括主阀和密封环，散热器3的出水口管路31的端部、暖风回水管路41的出水口处、油冷器回水管路43的出水口处、冷却器回水管路42的出水口处均设置有所述密封环，所述主阀通过旋转，使得所述主阀的入口通道与不同管路的所述密封环对接，实现各管路导通。所述车辆冷却系统还包括膨胀水壶7，所述膨胀水壶7顶部设置有压力盖71，所述散热器3顶部、所述缸盖51顶部分别通过排气管72与所述膨胀水壶7连接。所述补水管28一端与所述膨胀水壶7连接，另一端与所述水泵进口27连接。其中，本发明实施例中补水管28连接膨胀水壶7的下端，位于液面之下，起补水作用。而排气管72连通到膨胀水壶7的液面之上，分别与散热器3和缸盖51最高处连通，能够及时排出冷却系统空气。膨胀水壶7上的压力盖71的功能除了保持冷却系统压力，构成密闭式加压冷却系统外，还可以把冷却系统多余空气排出。

所述流量控制结构2上还设置有常开的旁通孔，所述旁通孔一端通过管路与缸盖51连接，另一端与所述水泵进口27直接连接。所述旁通孔与缸盖51连接的管路中设置有水温传感器6。即该小循环中，水流通过水泵1、缸体52、缸盖51、管路、旁通孔，最后又流入水泵1，本发明优化冬季冷机启动性能，提高暖机速度；暖机阶段，保持冷却水在系统内部流动，把水温变化及时传递到水温传感器6，进而更好控制各部件工作，水温传感器6可比较准确的检测发动机内部温度变化，避免出现局部过热损坏问题。

其中，水泵1在车辆发动机冷机启动时，通过间歇性动作，减少系统热量散失和自身机械功损耗。同时，水泵1间歇性动作可使冷却水在小循环内流动，把冷却系统内热水导向小循环内的水温传感器6；发动机热机状态下，水泵1可通过离合结构控制皮带轮与水泵1本体的轴承的结合，保证冷却水能够传送到需要冷却的发动机各零部件处。而智能的电动型流量控制结构2在发动机冷机状态下，控制散热器3进水口、散热器3、散热器3出水口、暖风回水管路41、油冷器回水管路43、冷却器回水管路42处于关闭状态，仅通过旁通孔实现整机小循环系统的运转。当水温达到设定温度a时，流量控制结构2可控制散热器3出水口处于关闭状态，同时控制暖风回水管路41处于开启状态，控制egr冷却器回水管路42和油冷器回水管路43实现部分开启。当水温大于设定温度b时，流量控制结构2可控制散热器3出水口、散热器3、散热器3进水口、油冷器回水管路43、egr冷却器回水管路42处于开启状态，同时，暖风回水管路41开启或关闭，也可根据需求进行控制。

整体上，本发明实施例通过水泵1的开启与关闭，实现冷却系统流量按需分配，冷启动工况下，降低低温下的热量散失，快速暖机。高温状态下，根据冷却系统需要，控制水泵1最高转速，降低能量损耗。而智能电动型流量控制结构2的应用，可以使温度调节更灵敏，并能够根据各支路所需冷却性能需求，按需控制各支路的水流量，降低摩擦损失和水泵1的功率消耗，实现节油。同时，本发明可实现在满足整车热平衡的情况下，提升发动机正常工作水温，降低摩擦,进而进一步降低油耗。

实施例二

本发明实施例对流量控制结构具体情况进行说明，如图2所示，也可参见图3，本发明实施例提供一种应用于车辆冷却系统的流量控制结构，所述流量控制结构包括：水温传感器6、控制结构与主阀结构，每条水流支路22中均设置有所述水温传感器6，所述主阀结构设置在每条水流支路22的出水口处，所述水温传感器6与所述控制结构、所述主阀结构依次连接；

工作时，所述水温传感器6将水流支路22的水温信号发送至所述控制结构，所述控制结构控制所述主阀结构打开或关闭水流支路22；当所述主阀结构打开任意水流支路22时，所述水流支路22中的水通过所述主阀结构，依次进入水泵进口27、水泵涡室21、水泵。

其中，水流支路22可为图1所示的暖风回水管路41、油冷器回水管路43、冷却器回水管路42和散热器的进水口管路；车辆冷却系统的结构较为复杂，如其中的缸体、缸盖与水流支路22、水泵涡室21与水泵连接并构成循环，还包括膨胀水壶、散热器等结构，本发明实施例的水流支路22的进水口一般连接散热器出口，本发明目的在于将水流支路22的水流量进行智能控制，使其流入水泵的水流量可控，并最终调整冷却系统的流量调配，减少或避免不必要的热量或摩擦的损耗。水流支路22的数量可根据实际需要灵活设置，控制结构可采用智能控制等。

本发明提供的流量控制结构，通过水温传感器6将每条水流支路22的水温信号分别发送至控制结构，控制结构根据该水温信号灵活控制主阀结构打开或关闭各条水流支路22，从而实现对各条水流支路22流量分别进行灵活控制，实现按需调配，避免不必要的能耗损失。

如图2所示，也可参见图3，作为优选，所述主阀结构包括主阀231和密封环232，每条水流支路22的出水口处均设置有所述密封环232，所述主阀231设置在每条水流支路22的出水口外部，所述主阀231通过旋转，使得所述主阀231的入口通道与不同水流支路22的密封环232对接，实现所述水流支路22导通。

其中，主阀231本身为现有技术，当需要某水流支路22导通时，通过控制使主阀231旋转一定角度，主阀231的入口通道即与该需要导通的水流支路22的密封环232对接密封，该水路支路即导通，水流通过入口通道进入主阀231，并从主阀231下部的出口233流至水泵进口27、水泵涡室21，然后经过水泵叶轮加压后，从水泵出口流出，进入发动机缸体冷却系统。

作为优选，所述主阀231与密封环232之间为弧面密封。密封方式也可是球面密封。

如图2所示，作为优选，所述控制结构包括电机241和控制器，所述水温传感器6与所述控制器、所述电机241、所述主阀231依次连接。控制器可采用ecu控制器，其可单独存在，也可集成到电机241的pic控制电路中，电机241和控制器的位置不限，可灵活调整。

如图2所示，作为优选，所述流量控制结构还包括上轴承251和下轴承252，所述上轴承251和所述下轴承252分别设置在所述主阀231上下两侧，用于限制所述主阀231的位置，保证主阀231转动平顺性，进而确保主阀231与各密封环232之间的密封，实现各水流支路22的导通或关闭。

如图3所示，作为优选，所述水流支路22设置有三条，分别为暖风回水管路41、油冷器回水管路43和冷却器回水管路42。

作为优选，所述水温传感器6的工作范围为-40℃～120℃。

其中，本发明实施例的主要工作原理是布置在各水流支路22的水温传感器6把水温信号实时反馈给控制器，然后控制器发送动作信号给电机241，由电机241带动主阀231旋转一定角度，实现主阀231侧面各通道的开启或关闭，进而调整各水流支路22的水流量，实现各水流支路22的冷却需求，温度控制范围可覆盖发动机所有工作区间。水温传感器6不断的把当各水流支路22水温变化情况反馈给控制器，进而反复运转上述控制循环，实现系统水温的智能调节。

作为优选，所述水泵涡室21与所述水泵通过定位销和螺栓连接固定。本发明实施例将水泵涡室21与水泵装配到一起，减少在其它部件上的安装搭子，简化结构设计，同时确保水泵性能的高效率发挥。

如图2所示，也可参见图3，作为优选，所述流量控制结构还包括补水管28，所述补水管28一端与所述车辆冷却系统的膨胀水壶连接，另一端与所述水泵进口27连接。补水管28连接膨胀水壶下端，为水泵补水，避免水泵运转期间，瞬时的进水负压过大，导致气蚀现象发生，另外，还可以避免产生气泡，从影响换热效率。

如图2所示，也可参见图3，作为优选，所述流量控制结构上还设置有常开的旁通孔26，所述旁通孔26与所述水泵进口27直接连通。

其中，旁通孔26常开，功能是当本发明把其它水流支路22都关闭时，水可通过此旁通孔26进入-水泵-缸体-缸盖-缸体-旁通孔26，从而构成小循环回路，使冷却系统内部水流动起来，小循环回路中也设置水温传感器6，通过水温传感器6显示温度，同时避免局部区域过热。

实施例三

本发明实施例对水泵的具体情况进行详细说明：如图4所示，也可参见图5，本发明提供了一种离合式电控水泵，所述离合式电控水泵包括水泵本体、离合结构，所述离合结构包括驱动机构12、离合蹄片13、离合盘14与单向轴承16，所述驱动机构12设置在所述水泵本体的壳体11上，且所述驱动机构12与所述离合蹄片13连接，所述驱动机构12用于驱动所述离合蹄片13运动，所述离合盘14与所述水泵本体的轴承15连接，所述单向轴承16设置在所述水泵本体的轴承15与皮带轮17之间，且所述单向轴承16的内圈161与所述水泵本体的轴承15连接，所述单向轴承16的外圈162与所述皮带轮17连接；

工作时，所述驱动机构12驱动所述离合蹄片13与所述离合盘14贴合，且所述离合蹄片13与所述离合盘14面接触。

其中，水泵本体为现有技术中的结构，其为离合式电控水泵的常规结构，如壳体11内部设置叶轮18、轴承15，轴承15与皮带轮17配合等。本发明提供的离合式电控水泵，通过专门的驱动机构12直接驱动离合蹄片13与离合盘14面接触，实现制动功能，大大提高了制动力矩，而离合蹄片13与离合盘14面接触，对离合盘14制动效果明显，同时，驱动机构12对离合蹄片13的行程可根据实际情况调整，当离合蹄片13的表面磨损后，通过驱动机构12对离合蹄片13进一步驱动，使其与离合盘14紧密贴合即可，并不影响其配合间隙，从而增长离合蹄片13使用寿命，即使更换也只更换离合蹄片13就行，不用进行部件整体更换，降低成本；另外，通过单向轴承16实现皮带轮17与离合盘14之间的接合与分离，单向轴承16的结构使得二者的吸合稳定牢固，可靠性大大提高。

作为优选，所述驱动机构12为盘式液压制动器或者电动制动器。驱动机构12的实现方式有多种，可以是液压、电动或者是其他动力驱动，只要实现对离合蹄片13的驱动即可。

如图5所示，作为优选，所述离合蹄片13设置有两片，两片所述离合蹄片13分别设置在所述离合盘14内外两侧，工作时，所述驱动机构12驱动所述离合蹄片13从内外两侧分别与所述离合盘14贴合。离合蹄片13的数量不限制，只要实现对离合盘14的稳定贴合，并通过摩擦实现减速即可。

如图4所示，作为优选，所述离合蹄片13与所述水泵本体的轴承15的轴向平行。

作为优选，所述离合蹄片13与所述水泵本体的轴承15的轴向垂直。

其中，离合蹄片13的设置方向，是基于与其配合的离合盘14设置方向的基础上，以及实际水泵结构的需要而灵活设置的。

如图6所示，作为优选，所述单向轴承16包括内圈161、外圈162、拨叉166、弹性件164与摩擦件163，所述内圈161与外圈162同轴设置，且所述内圈161与外圈162的间距小于所述摩擦件163的最大外径，所述内圈161的外壁上设置有凹槽165，所述摩擦件163设置在所述凹槽165中，所述弹性件164一端与所述内圈161的外壁连接，另一端与所述摩擦件163连接，所述拨叉166固定在所述内圈161的外壁上，且所述拨叉166与所述弹性件164位于所述摩擦件163相对两侧；在所述弹性件164的弹性作用下，所述摩擦件163与所述内圈161的外壁、所述外圈162的内壁、拨叉166均接触。

作为优选，所述摩擦件163为圆柱形滚柱，所述滚柱的轴线与所述内圈161的轴线平行。所述凹槽165底部与所述外圈162的内壁之间的距离，大于所述滚柱的直径。所述弹性件164为弹簧。

作为优选，所述离合式电控水泵还包括水封19，所述水封19设置在所述水泵本体的叶轮18与轴承15之间。

其中，本发明实施例中，离合蹄片13和的驱动结构安装在壳体11上，可通过液压活塞或电动或电磁机构实现对离合蹄片13的驱动，进而实现离合蹄片13共同夹紧(on)或松开(off)离合盘14，而离合盘14与水泵的轴承15通过过盈配合，压装在一起，离合盘14旋转时，即可带动水泵的轴承15转动，进而带动水泵的叶轮18转动，通过水封19实现叶轮18侧与轴承15密封环之间的密封。

皮带轮17通过单向轴承16与离合盘14配合，具体工作时，皮带轮17沿图示方向顺时针转动时，其带动外圈162转动，此时，内圈161是不转动的，皮带轮17目的是要带动水泵的轴承15、离合盘14一起运动，滚柱在弹簧弹力的作用下，滚至凹槽165的边缘，即进入外圈162与内圈161之间，其与所述内圈161的外壁、所述外圈162的内壁均接触，此时，滚柱与拨叉166也接触，拨叉166位于滚柱的另一侧，即与弹簧相对的一侧，拨叉166同时对滚柱产生限制，该限制与弹簧弹力的方向相反；其中，内圈161与外圈162之间间隙的距离小于滚柱的直径，故滚柱卡紧到外圈162和内圈161之间，彼此相对静止不动，即可把皮带轮17的转动传递到离合盘14和轴承15上，进而带动水泵整体进行运转。

离合蹄片13和离合盘14处于常开状态，当需要对水泵的轴承15进行降速时，一种情况是首先对皮带轮17进行降速，单向轴承16的外圈162相对于内圈161做逆时针转动，外圈162会推动滚柱并产生向凹槽165中部运动的趋势，之后外圈162与滚柱产生相对摩擦，实现外圈162和内圈161之间的相对运动，此时，可通过驱动机构12的作用，控制离合蹄片13压紧离合盘14，降低离合盘14、水泵的轴承15的旋转速度，直至与皮带轮17同等速度；

另一种情况是，当皮带轮17不需要降速时，可通过驱动机构12的作用，控制离合蹄片13压紧离合盘14，使得离合盘14、及单向轴承16的内圈161进行降速，此时，与内圈161一同降速的拨叉166，会对滚柱产生一个与内圈161转动方向相反的方向的力，并带动滚柱一同降速，滚柱同外圈162产生相对摩擦，并不影响与外圈162连接的皮带轮17的转动，内圈161与外圈162互不影响，即可实现降低甚至停止离合盘14、水泵的轴承15的旋转。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。