车用电辅助涡轮增压技术发展_赵永生VIP专享VIP免费

2010年第2期车辆与动力技术Vehicle&PowerTechnology总第118期文章编号:1009-4687(2010)02-0054-04车用电辅助涡轮增压技术发展赵永生,�张�虹,�王绍卿(北京理工大学机械与车辆学院,北京�100081)摘�要:分析了电辅助涡轮增压系统的组成、主要结构和特点.综述了电辅助增压技术国内外研究现状.比较了EATS系统和EU-ATL系统的优缺点.讨论了电辅助增压技术存在的主要问题和今后的发展趋势.关键词:电辅助;涡轮增压系统;发展趋势中图分类号:TK421+�8�����文献标识码:ATechnologicalDevelopmentofVehicleElectricAssistedTurbochargerZHAOYong-sheng,�ZHANGHong,�WANGShao-qing(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Thecomposition,mainstructureandcharacteristicsofanelectricassistedturbochargersystemareanalyzed.Thestateoftheartofthissystemintheworldissummarized.Theadvantagesanddisad-vantagesoftwosystems,EATSandEU-ATL,arecompared.Thetechnicalproblemandthetrendoffur-therdevelopmentarediscussed.Keywords:electricassisted;turbochargersystem;developmenttendency收稿日期:2009-10-22作者简介:赵永生(1980-),男,硕士,研究方向:内燃机增压技术.��目前车用柴油机上广泛采用了涡轮增压技术,特别是低速和中速柴油机更为普及,而且达到了高增压的程度.高速大功率柴油机也都采用了涡轮增压技术,小功率柴油机也正在发展成为增压机型.但是,车用柴油机采用涡轮增压后,柴油机的运行特性存在很多问题,其中之一就是低速性能差.当增压柴油机在低速运行时,进入气缸的空气量跟不上加油量的变化速率,增压空气压力不足以满足气缸燃烧所需要的空气量的要求,就会产生燃烧冒黑烟、排气温度和零部件温度过高、扭矩不足、经济性变差、加速性差等后果.特别是加速性还作为评价装甲车辆性能的重要指标列为战术技术指标[1].这些问题在人们日益关注环境质量以及柴油机大功率化的今天,必须采取措施加以改善解决.1�解决增压柴油机低速性的措施为了改善增压柴油机低速特性,提出了多种增压方法:谐振与涡轮的复合增压系统、顺序增压系统、可变截面涡轮增压系统、电辅助涡轮增压系统等.其中,电辅助涡轮增压系统是利用电能来提高涡轮增压器转子的加速性,还可依靠发电机回收能量.特别是近年来电辅助涡轮增压系统受到越来越大的关注并开始进入研发过程,其快速的响应特性和灵活的工作方式使其有望成为解决增压柴油机低速性能问题的有效措施.第2期赵永生等:车用电辅助涡轮增压技术发展2�电辅助涡轮增压系统介绍相比传统涡轮增压器,电辅助涡轮增压系统主要增加了电动机/发电机、变频器、电路控制单元、电池、高功率逆变电源和一些传感器.其中,电控单元和电池可与发动机共用.2�1�电辅助涡轮增压器工作原理电辅助涡轮增压器的工作原理为:当发动机工作在启动、低速大负荷、加速工况时,电控单元发出控制信号,电机启动驱动压气机工作,电池中储存的电能转化为压气机的动能,提高进气压力,满足发动机气缸燃烧所需的空气量要求.当发动机转速上升到一定程度,压气机能够提供足够的空气时,电机就可以关闭或脱开.当发动机工作在高速或大负荷工况时,电控单元发出控制信号起动发电机,回收涡轮能量中的一部分通过发电机转化为电能储存在蓄电池中[2].2�2�电辅助涡轮增压器系统主要结构和特点根据电机相对废气涡轮增压器的布置位置,电辅助系统目前主要有电机中置、前置以及电辅助增压器独立布置结构.图1方案是将电机布置在涡轮和压气机之间.这种结构布置紧凑,轴的振动小,尽管增加了转子转动惯量,但能显著提高工况点的瞬态特性,当有过量废气时电机可做发电机用,回收能量作为电能释放到车辆电子系统中.但是存在电子部件和电路对于高温和机械冲击敏感、电磁在高温下的兼容性以及当电机不工作时轴承室也一直需要冷却等问题[3].图1�电机中置式电辅助涡轮增压系统图2为电机置于压气机前,简称前置方案,此方案避免了涡轮高温对电机的不利影响,且可直接安装在现有涡轮增压器上,但前置方案造成电机悬臂,破坏了增压器原有的平衡,振动加剧,在高速时不利于轴和轴承的...