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1、电动增压器应用技术现状第38卷 第2期2009年4月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEVol.38No.2Apr.2009刘瑞林 管金发 刘 刚 周广猛 孙武全(军事交通学院汽车工程系 天津 300161)摘 要:介绍了电动涡轮增压器的基本形式和应用现状,分析了电动涡轮增压技术存在的问题及原因并探讨了其发展方向。关键词:电动增压器 汽油机 柴油机中图分类号:TK421文献标识码:A文章编号:1671-0630(2009)02-0041-03StatusofApplicationTechnologyofEl
2、ectricSuperchargerLiuRuilin,GuanJinfa,LiuGang,ZhouGuangmeng,SunWuquanAutomobileEngineeringDepartment,AcademyofMonChina)Abstract:Thecommonm.Theexistentproblemofappli2cationareanalyzed.ItputsforwardthedevelopmenttrendofthistechnolKeywords:Electricsupercharger,Gasolineengine,Dieselengine引言——
3、—————————————————————————————————————————————废气涡轮增压技术是内燃机增压技术中应用最广泛、增压效果较好的增压方式。然而,其工作原理特点使它不可避免地存在低速扭矩不足和加速响应滞后等问题[1]进行一体化设计,即在涡轮增压器的轴上安装一台可兼作电动机和发电机的辅助电机。其工作原理如图1所示,当满足以下公式时,电辅助增压系统即可改善发动机对负荷变化的响应性。。为解决此问题,二级增压技术、向增压器涡轮转子喷射高压油或高压进气、可变截面涡轮增压技术等先进技术正不断得到应用。其中电动增压器由于具有高响应性[2],与废气涡轮增压器联合使用可
4、解决涡轮增压柴油机响应滞后问题而逐渐受到重视;同时,近年来,电动增压器在轿车汽油机增压上也得到一定的应用。1 电动增压器的形式电动增压器的结构形式是多种多样的,从广义来讲,按电动增压器是否独立成一单级增压系统可分为两种:电辅助增压系统和电动增压系统。1.1 电辅助增压系统图1 电辅助增压系统工作原理图M+M-MJTP+JEL>———————————————————————————————————————————————M-MJTP(1)式中,MT,MEL和MC分别表示涡轮机和电动机发是将电机与废气涡轮增压器出的扭矩及压气机消耗的扭矩,JTP,JEL表示相应的转电辅助
5、增压系统[3,4]作者简介:刘瑞林(1963-),男,教授,研究方向为内燃机气体流动、燃烧和特殊环境适应性。42 小 型 内 燃 机 与 摩 托 车第38卷取决于电机的功率,但由于电辅助增压系统中的电机必须满足公式(1),且受安装等因素的影响,其质量不可能太大,所以电机功率一般较小;同时,电机在压气机特性曲线范围内工作,持续时间一般不长,因而很难改善增压器的稳态特性,而且控制机构比较复杂,成本较高,目前还少有应用。2.2 电动增压系统的应用2.2.1 电动增压系统在柴油机上的应用以解决涡轮增压柴油机低速扭矩不足、加速响应滞后和碳烟排放问题为目的,国内外开展了诸多电动增压
6、器应用于柴油机的各种实验研究,主要有:1)文献[5]指出:柴油载货汽车发动机的额定功-1———————————————————————————————————————————————率为177kW/(2300r?min),最大扭矩为930N?m/(1400r?min-1),排量为7.127L,最低燃料消耗率为-1205g?(kW?h),发动机的直列6缸、四冲程、水冷并增压中冷,安装上透平达公司的电动增压器后,满载质量14t),其在高原地;自由加速烟度有了大幅2)文献[2]确定一个电动增压器与柴油机的匹配准则:使柴油机最低工作转速的全负荷工况的空燃比达到23～24以上,以此
7、来解决柴油机低速烟度过大问题。根据此准则研制了一台电动增压器。选用合适的电机并与某型号涡轮增压器的压气机匹配,组装成一电动增压器,与原机的废气涡轮增压器组成复合增压系统对柴油机进行进气增压。试验表明采用电动增压器可以很好地解决柴油机低速烟度过大问题,但对柴油机的扭矩增加并不明显。3)天津大学曾用由电机和废气涡轮增压器压气机组装成的电动增压器匹配2.54L的490QDI自然吸气式柴油机,试验表明电动增压器能有效降低柴油机加速时的瞬态烟度排放,但对增加柴油机扭矩效果并不明显。同时,国外一些增压器生产厂家亦研发了适用于柴油机增压的电
