关于电动增压器瞬态快速响应的分析介绍

2016年，Audi公司成为了第一家使用电动化空气压缩机的汽车制造商，其应用让Audi公司旗下的一款量产发动机的动力输出得到很大提升。Audi公司推出的高性能SUV SQ7搭载的3.956 L排量的柴油机，由一对涡轮机及一个法雷奥的电动机械增压器增强其进气性能。Audi的汽油机也紧跟其技术趋势，于2017年日内瓦车展展出了Audi Q8 3.0 L V6发动机，由双涡轮增压机及1个电动增压器进行增压。在这两例应用中，电动增压器改善了发动机的瞬态响应性，在非常短的时间内提供的压缩力增加。SQ7的增压器由1台强劲头动力的电机驱动，在仅有的220 ms内就能达到70 000 r/min。结果，搭载SQ7的V8发动机在0.25 s内就能够达到最大扭矩，仅需涡轮增压器的时间不到0.07 s。电动增压器与涡轮增压器在发动机动力灵敏性和发动机响应上有很大的差异，因此对于真实环境下的工作情况差异明显。

这一技术也让在4.0 L V8系列发动机领域中小排量化成为了可能。当用1台V6发动机替代V8发动机时，即可称为小型化。对于1台SQ7或者其兄弟车型宾利Bentayga（添越）而言，1台电动增压的V8与1台V12发动机提供的动力响应性一致，电动增压器的快速响应特性能够帮助在低转速时增大扭矩。但是一旦提高转速，废气涡轮机因为从排气中获得动力就变得十分高效。

2马勒电动增压器

供应商马勒使电动增压器已经在1台技术样机上装备了电动增压器技术，这台1.2 L汽油发动机产生的最大功率为193 kW。马勒动力总成首席研发工程师Mike Bassett指出，压缩大量空气所需的能量很大，因此，在高转速运行时，马勒使用的是传统耐用的涡轮增压器，其机械轴传递动力的方式不仅有很高的经济性并且工作效率良好，涡轮机传递到主压缩机的动力，对这台发动机而言可以达到超过20 kW的功率，因此没有必要使用电动增压器。

马勒使用的48 V Aeristech电动增压器峰值功率为9 kW。其与集成起动发电一体机（ISG）形成了微混动力装置的一部分，回收的能量足够充分地满足电动增压器的能量需求。如果驾驶员使用9 kW全功率加快增压速度，ISG能够确保有充足的电能储备。

3法雷奥电动增压器

法雷奥动力总成部全球副总裁 Michel Forissier同样认为1台电动增压器加上大型涡轮增压器的两种工况方案可以提供最佳性能。同时采用1台简单的电动压缩机和1台简单的涡轮增压器的技术方案后，没必要使用高成本的可变截面或者可变喷嘴技术的涡轮增压机。双涡轮机价格昂贵，而且也很难布置。对于单涡轮的合理布置则较简单，机械增压器能够布置在发动机进气侧而不是布置在后侧并需要布置复杂的冷却管路。并且远离排气侧布置能够降低电动增压器自身冷却需求。

法雷奥电动增压器的核心技术源于Controlled Power Technologies（CPT）公司开发，其在2011年把针对3 500 kg整备质量的车型所使用的专利转让给法雷奥。然而法雷奥已经重新定义了轿车技术，CPT已经开发出了商务车的电动增压器。CPT创造了一种快速响应的可控增压应用（COBRA）的重型电动增压器技术，未来即将应用到各汽车制造商或者供应商的开发过程中去。

在低转速，1台电动增压器能够提供与发动机输送燃油量相匹配的进气量，避免运转时有加浓趋势。因为在每次踩油门时，发动机已经获得了有用空气，但这只是一个纯燃烧理论。许多重型车辆或公共汽车，在路边加速行驶时冒烟，因为其达到了瞬态扭矩限制。电子控制单元（ECU）设定发动机输出定量的扭矩，但是加速时没有充足的空气，此刻增压器缓慢运转，由于迟滞响应，发动机突然获得大量空气，喷油量增加，从而产生大量黑烟。通过改善排气废气再循环（EGR），电动增压器也能促进减少NOx排放。当发动机在高负荷、高温，及过量的空气下加速时，会产生大量NOx。使用机械增压器，能加强EGR的流动，在加速阶段增加惰性气体进入燃烧室。当驾驶员猛踩油门时，此时可以有一个特别的弥补过量空气的EGR流，从而能能够在源头抑制NOx的产生。

4节能汽车的应用

许多发动机制造商采用米勒循环（在部分压缩行程进气门打开）以改善燃油效率。结果是回流到进气歧管内的气体，需1台压缩机推动气体回到气缸中。电动增压器能够精确控制气体，基于此种应用，法雷奥期望在2021年销售一百万台电动增压器——是去年5万台销量的一个大跳跃。大型V6或者V8发动机应用很好，但是不能形成很大的商业实例。任何时候，1台12 V或者48 V微混汽车，很容易引入机械增压器的优势，因为其使用同样的电器系统。1台运行不顺畅的发动机可能会有噪声，在一眨眼间，电动增压器可从发动机转速0~70 000 r/min加速时产生啸叫声，因此法雷奥正在努力消除噪声，并计划将改善后的电动增压器安装在没有NVH问题的宾利车中。