一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法与流程

本发明属于涡轮增压器检测，具体涉及一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法。

背景技术：

1、汽车上的涡轮增压器通过向发动机供应更多的空气，从而提高燃烧效率，产生更强的动力。涡轮箱是涡轮增压器上的一个重要结构，涡轮箱利用发动机排出的废气通过一个涡轮叶轮，在高速旋转的同时驱动涡轮增压器上的压气机，增大进气量，达到增加发动机输出功率的目的。

2、传统汽油机的涡轮箱温度都在900摄氏度以上，需要使用蜗壳进行降温，一般采用液冷式蜗壳。液冷式蜗壳的冷却功率需要测定，从而更好地进行冷却操作。

3、实际冷却功率测定中，液冷蜗壳的工作壁面温度较高，冷却液在冷却过程中会存在大量的液体汽化过程，汽化过程会吸收大量的热量，同时导致系统流量的波动，从而使得冷却量难以进行精确度量。其次，液冷涡轮端的热功率输出有多个去向，通过涡轮转轴输出转子轴向功、通过壁面被冷却液带走的冷却功、通过废气排放的预热功等，这些功率的测量都具有一定难度。最后，冷却功率对于涡轮增压器产品来说是一项重要的指标，涉及产品在使用过程中对整车散热器的负担，计算偏差导致散热器能力不足，会严重影响整车的热平衡运行，出现零部件失效等严重后果。

4、因此，基于以上现状，本申请对液冷式蜗壳冷却功率测试方法进行了进一步的研究。

技术实现思路

1、针对以上现有技术中的不足，本发明提供了一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法，通过一套闭式循环系统，实现对水冷蜗壳散热功率的精确测试。

2、本发明通过下述技术方案得以解决。

3、一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法，包括以下步骤：s10：换热系统提供设定温度的冷却液，通过输出管路和泵输送至液冷式蜗壳，冷却液用于冷却测试中的涡轮增压器，冷却液从液冷式蜗壳流出后通过回流管路回流至换热系统；s20：测试过程中，实时监测输出管路中的冷却液流量、温度、压力；实时监测回流管路中的冷却液流量、温度、压力；s30：当测试时的涡轮增压器的功率≤满功率*40%时，通过公式p=c*q*dt计算出冷却功率，其中：p为冷却功率、c为冷却液的比热容、q为总的质量流量、dt为输出管路与回流管路的温度差；s40：当测试时的涡轮增压器的功率＞满功率*40%时，输出管路在进入到液冷式蜗壳之前分为支管l1和支管l2，支管l1中的冷却液用于冷却测试中的涡轮增压器，其从液冷式蜗壳流出后回到回流管路中；支管l2中的冷却液直接回到回流管路中，并用于冷却l1中的气液共存态的温度，回流管路中的含气率低于1%；保证输出管路和回流管路中的冷却液流量一致；通过公式p=c*q*dt计算出冷却功率，其中：p为冷却功率、c为冷却液的比热容、q为总的质量流量、dt为输出管路与回流管路的温度差。

4、本申请中的测试方法，在测试时的涡轮增压器的功率≤满功率*40%时，此时冷却液在一些高温区域存在汽化现象，会产生气相，但此时气相占比不高，整体上随着冷却液的流动，内部温度传递之后气相又会转变为液相，就能满足冷却效果，流出后在检测位置上的气相占比很少或基本没有，因此不影响流量监测，此时通过p=c*q*dt可计算出冷却功率。当测试时的涡轮增压器的功率＞满功率*40%时，属于高功率下的测试，涡轮箱的温度高，此时冷却液在冷却过程中存在液体汽化过程，汽化过程会吸收大量的热量，冷却效果好，但此时回流管路中的冷却液中含有大量气泡，是气液两相共存的状态，到时回流管路中的冷却液流量的检测数据变得无意义，也就使得该状态下再通过p=c*q*dt计算出的冷却功率也是不真实的。

5、基于该情况，本申请中的高功率下测试时，输出管路分为两路，支管l1用于冷却测试中的涡轮增压器，支管l2直接回到回流管路中，测试后的两路冷却液混合后，支管l2中的低温冷却液用于降温支管l1中的高温两相共存的冷却液，使得汇合后的回流管路冷却液的温度低于其沸点，基本都变为液相状态，然后再去检测其中的冷却液流量，其数据是真实的，可以套用公式计算冷却功率。

6、一种优选的实施方式中，还包括以下步骤：s50：当测试时的涡轮增压器的功率＞满功率*40%时，通过设于支管l2中的阀f1的开度来调整支管l1和支管l2中的冷却液流量比例，同时通过设于支管l1中的流量计q1进行流量监控，并控制输出管路中的泵的功率，保障支管l1中的流量保持恒定，能够提供稳定的冷却效果，提高测试进度。

7、一种优选的实施方式中，还包括以下步骤：s60：当测试时的涡轮增压器的功率＞满功率*40%时，支管l1和支管l2中的冷却液流量比例通过以下方法确定：预估冷却功率值为pcool，l1的流量为ql1，根据公式pcool=c*ql1*dt计算可以得到支管l1内的流体温升dt，此时预估的回流管路中的温度t4为输出管路中的冷却液温度t0+dt，且t4高于冷却液的沸点；然后预估支管l2中的流量为ql2的冷却液与支管l1中的冷却液汇合后，由于流量的增加，温升dt下降，使得t4低于冷却液的沸点；该预估状态下，ql1和ql2的比例为支管l1和支管l2中的冷却液流量比例。

8、步骤s60用于测试前预先确定支管l1和支管l2中的冷却液流量比例，保证支管l1和支管l2中的冷却液混合后，回流管路中的冷却液的温度低于其沸点且含气率低于1%，保证测试精度。该步骤中，pcool可以通过多次测试的数据取平均值或拟合进行预估，支管l1和支管l2混合后的温升dt的下降幅度，可以通过多次测试的数据取平均值或拟合进行预估，保证混合后的冷却液温度低于其沸点。

9、一种优选的实施方式中，t4低于冷却液的沸点*0.95，能够很好地保证回流管路中的含气率低于1%。

10、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法，通过一套闭式循环系统，采用了两条支管并联来输送冷却液，混合后可以保证冷却液的温度低于其沸点，消除了气相，保证了高功率测试下的冷却液流量监测的准确性，实现对水冷蜗壳散热功率的精确测试。

技术特征：

1.一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法，其特征在于，还包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法，其特征在于，还包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法，其特征在于，步骤s60中，t4低于冷却液的沸点*0.95。

技术总结
一种液冷式蜗壳冷却功率测试方法，包括以下步骤：S10：换热系统提供设定温度的冷却液，用于冷却测试中的涡轮增压器，冷却液从液冷式蜗壳流出后通过回流管路回流至换热系统；S20：测试过程中，实时监测输出管路中的冷却液流量、温度、压力；实时监测回流管路中的冷却液流量、温度、压力；S30：当测试时的涡轮增压器的功率≤满功率*40%时，通过公式P=C*Q*dT计算出冷却功率，其中：P为冷却功率、C为冷却液的比热容、Q为总的质量流量、dT为输出管路与回流管路的温度差；S40：当测试时的涡轮增压器的功率＞满功率*40%时，输出管路在进入到液冷式蜗壳之前分为支管L1和支管L2，支管L1中的冷却液用于冷却测试中的涡轮增压器，其从液冷式蜗壳流出后回到回流管路中。

技术研发人员：俞海蛟,潘在礼,林绍雄,沈杰
受保护的技术使用者：宁波威孚天力增压技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8