电动增压器对柴油发动机低速稳态性能的影响

杨攀涛， 崔涛， 赵彦凯， 何文钦， 于聪聪

(北京理工大学 机械与车辆学院， 北京 100081)

0 引言

内燃机涡轮增压技术可以提高发动机的动力性、经济性和紧凑性等[1]。但废气涡轮增压难以实现与发动机的全工况匹配，还存在由涡轮迟滞导致的发动机低速性能恶化、扭矩响应慢等问题[2]。随着发动机功率密度的提高，涡轮增压发动机低速动力性受进气滞后的影响更为明显[3]。虽然涡轮机械复合增压可以同时提高柴油发动机高速和低速时的扭矩，但是其增压性能与发动机转速相关，尤其是在低速大负荷时无法实现高增压比和全工况匹配[4]。电动复合增压技术使用电机驱动压气机，可以实现进气的快速响应，如美国博格华纳公司的电动增压器可在190 ms内加速至70 000 r/min的转速，为发动机快速建立高进气压比[5]。电动增压器与柴油发动机是电气连接，实现了进气增压与发动机转速的解耦控制，满足柴油发动机全工况范围内的进气需求[6]；同时，电动增压器与废气涡轮增压器共同组成电动复合增压系统，既可以解决传统废气涡轮增压发动机低速时增压能力不足的问题[7]，还可以在发动机突然加载中提高进气瞬态响应速度[8]。因此，采用电动复合增压技术可以有效改善发动机在低速段的加速性能[8]、动力性能[9]和燃油经济性能[10]。

电动增压器的加入对发动机气路系统会产生较大的影响，姚春德等[11]研究了电动增压器对废气涡轮增压器的影响，发现电动增压器可增大柴油发动机自由加速时废气涡轮增压器的角加速度，且电动增压器的质量流量越大，角加速度增大越明显，废气涡轮加速越快。……