基于中型柴油機的電動增壓技術研究

殷 勇，米 嬌，趙艷婷，劉子豪，李 平

（1.同濟大學 汽車學院，上海201804；2.東風商用車有限公司技術中心，武漢430056）

0 概述

日益嚴格的環保政策和油耗法規對商用車提出了越來越高的要求，商用車要在2025年達到國際先進的碳排放水平，需要柴油機在降低顆粒物（particulate matter，PM）和NOx排放的同時提高燃油經濟性，這對柴油機提出了嚴峻的挑戰［1-2］。為了滿足未來車輛的市場需求，隨著48 V 汽車電路的推廣及蓄電池和電機技術的進步，在進一步研發高效清潔發動機的熱效率提升技術的同時，柴油機電動化、混合動力化技術也成為節能減排的重要技術路徑［3-4］。

現有傳統柴油機主要通過渦輪增壓技術提升內燃機的進氣量。渦輪增壓系統中，大氣通過渦輪增壓器的壓氣機增壓后進入發動機中冷器，冷卻后的增壓氣體進入氣缸進行燃燒做功，做功后的廢氣通過排氣歧管進入渦輪機膨脹做功同時帶動增壓器運轉，最終通過后處理系統排出［5］。常見的渦輪增壓器主要有固定截面增壓器（fixed gate turbocharger，FGT）、廢氣旁通閥式增壓器（waste gate turbocharger，WGT）和可變截面式增壓器（variable geometry turbocharger，VGT）3 種。FGT 通常是不可調控的增壓器；WGT 主要由壓氣機壓力控制旁通閥的開啟與關閉，當壓力太大時部分發動機廢氣需要通過旁通閥排出；VGT 主要通過噴嘴環位置在打開與關閉之間無限制地變化使得渦流流道出口面積、增壓壓力等實現可調［6］。

渦輪增壓器的結構決定了其不可能同時兼顧低速工況和高速工況，采用WGT 時為了改善發動機的低速性能，必須使用更小的蝸殼來提高低速工況的空燃比，而在高速工況時為了避免增壓器超速和發動機最高燃燒壓力超限需要打開旁通閥進行放氣。……