刁一峰 郑珏 何荣誉 郑春初 左萃

摘要：电子增压器就是利用电机代替排气推动涡轮旋转，缓解传统增压器响应迟滞现象，以此提高电机控制的精度，提升汽车动力。本文立足于对电子增压器在自然吸气发动机应用的优势，阐述电子增压器与发动机匹配的应用策略，并且通过相关试验检测电子增压器在自然吸气发动机应用的性能。

关键词：电子增压器;自然吸气;发动机;匹配

0  引言

电子增压器是一种能够善汽车发动机点火及燃烧状况的电子匹配产品，其可以提高瞬间爆发力，稳定发动机的转速，具有环保、节能的优势。随着我国环境资源保护力度的提升以及人们对汽车性能要求的不断提高，如何利用电子增压器的优势解决汽车发动机能耗问题、提升动力成为会未来汽车发展所必需要面临的问题之一。

1  电子增压器在自然吸气发动机应用的优势

1.1 电子增压器的工作原理

电子增压器与涡轮增压基本相同，但是其采取的是利用电机控制方式对空气进行压缩，实现快速增压的效果。通过对电子增压器结构分析其主要包括：①高速电机，高速电机主要分为永磁同步电机（具有效率高、体积小的特点，但是存在涡流损耗）、开关磁阻电机（响应速度快、结构简单，但是需要位置传感器）、以及交流异步电机（结构简单、可靠性高，但是调速性能差）等。②离心压缩机、电控单元。基于电子增压器的工作原理，需要优化电子增压器信号处理电路设计，保证信号处理系统能够适应-40℃～125℃大范围工作温度变化。

1.2 电子增压器在自然吸气发动机应用的优势

电子增压器在自然吸气发动机中的应用优势主要表现在以下方面：一是可以有效解决机械增压缺陷，提升低速扭矩，补偿因扫气效率降低而导致的扭矩损失问题;二是有效的降低了汽车积炭的发生。在现代汽车行驶的过程中，由于交通拥堵、汽车驾驶人习惯等诸多方面的限制导致企业没有发挥出最佳性能，例如在城市道路行驶的过程中往往是汽车发动机没有达到最佳匹配下就强行供油，导致汽车供油过量，积炭问题严重。而电子增压器的应用则可以降低排气的压力，减少缸内残余废气，改善燃效效率，降低积炭的发生;三是提高了瞬间加速的响应，提高了汽车行驶的舒适度与安全性。通过电子增压器可以减低发动机响应的时间，从而有效的提升汽车的动能。

1.3 电子增压器安装布置

由于电子增压器主要是促进发动机响应时间，提高其瞬间速度的，因此在安装电子增压器时必须要满足以下要求：电子增压器必须要保证长期的可靠性与稳定性，因此在自然吸气机动车安装的时候必须要考虑到冷凝因素对电子增压器的影响，因此在具体安装时一方面要保证电子轴向应倾斜一定的角度，这样可以避免冷凝凝再循环废气在定子壳体处聚集;冷却液管路应位于最高位置，以排出冷却液内的空气;发动机停机后，仍需保持水泵电机运行，使冷却液继对电子增压器进行降温保护，保证电子增压器的壳体温度低于安全值。

2  电子增压器在自然吸气发动机匹配应用

2.1 电子增压器的控制模式

电子增压器的控制模式主要是通过控制系统对进气等进行控制，也就是在小负荷工况下，主要是通过调节节气门的方式控制进气量，在低速大负荷或者急加速工况的时候利用电子增压器的快速响应实现增压压力的简历，以此解决传统发动机响应迟缓的问题，提升低速的最大扭矩。当汽车处于高速运转的时候电子增压器增压效果不明显。

2.2 電子增压器与发动机的匹配

电子增压器在自然吸气发动机中的应用不仅是按照相关的工艺要求安装就可以，还必须要与机动车性能进行优化匹配：

①进气系统。根据电子增压器在机动车中的安装位置，需要对发动机的进气系统进行优化设计，具体就是在进气系统增加旁通管路，这样可以优化电子增压器对进气流通性的控制;

②系统冷却能力，虽然电子增压器提高了发动机的瞬间爆发力，提高了机动车的功率速度，但是电子增压器需要对高速电机进行专项冷却，只有这样才能保证系统的稳定，但是电子增压器的应用必然会因为增加压力的提升而带来新增进气冷却需求的问题，例如发动机的提升使得燃烧热负荷增加、排气温度对排气歧管的热交换量增加等，因此需要对冷却能力提出更高要求;

③曲柄连杆机构发动机性能的提升，燃烧特性的变化，导致爆发压力提高，曲柄连杆机构的强度需要重新校核或加强。此外活塞燃烧室形状、压缩比和润滑系统也需要重新分析或改进。

3  电子增压器在自然吸气发动机应用的试验

本次试验以一款1.5L排量的自然吸气汽油机作为试验样机，采取博格华纳厂家生产的48V第2代电子增压器，为了保证试验结果的准确性，在试验前对发动机的燃烧室和气道均进行了调整，其目的就是增加电子增压器在自然吸气发动机应用的效果检验。本次试验装置主要是： AVL-PUMA台架电力测功机，包括发动机冷却恒温装置、燃油恒温系统、机油外循环冷却系统、轴流风机等辅助设备;AVL燃烧分析仪;集成式缸内压力传感器，空燃比监测仪，专门为电子增压器准备的60V-160A规格稳压电源，冷却水循环系统，以及发动机运行需要监测的各个温度和压力传感器。

试验结果：电子增压器对发动机低速扭矩的影响。实验数据表明：发动机1000r/min时低端扭矩由165N·m提升到206N·m，电子增压器工作时可以有效提升1000～2400r/min最大扭矩，改善发动机低速区域的扭矩，见图3。

电子增压器压比对发动机燃烧特性的影响。通过试验可以获悉随着发动机转速的不断增加，电子增压器达到额定压比1.5所需要的转速和功率将增加，随着电子增压器压比增加，发动机燃烧并未产生明显变化。

4  结论

①电子增压器在自然吸气发动机中的应用有效的提升了发动机的低速扭矩，尤其是对低排量发动机起到了瞬间提速的效果，例如通过运用电子增压器当发动机转速为1500r/min时的转矩瞬态响应时间缩短了58%，但是其在中高转速区域对于提升发动机性能并没有明显的效果。②由于电子增压器的应用改变了机动车发动机原有的性能，因此需要对发发动机的供电系统、冷却系统、实时监测转速等特性参数进行优化，满足电子增压器的工作要求。③应用电子增压器后，发动机低速增压压力充足，需优化ECU 控制参数，以提升燃烧效率，降低油耗。

当然目前电子增压器还面临一些需要解决的课题，电子增压器主要难点在于双增压器逻辑控制，需要不断优化和完善控制逻辑。各增压器供应商加速电子增压器研发速度和市场推广力度，并都有明确的量产计划。

参考文献：

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[4]杨金鹏，杜田田，王岩，梁涛，信松岭.电子增压器可改善涡轮增压发动机低速性能[J].柴油机设计与制造，2019（03）.