小排量汽油机电动增压系统的研究

６ ． ｍ ／ ８ｍ 总 排量 为 １ ５ ， 缩 比为 ９ ： ， ５５ ｍ ７ ｍ， ． １ 压 ０ Ｌ ． １ ０
设计 了小排量汽油机 电动增 压系统 的智能控制
系统 ， 具有较好 的可靠性 ， 实现了整个系统 的有效控 制。 台架试验表明， 加装 电动增压器后 ， 中低速扭矩有 标定功率 ３ ． ｋ （ ０ ｍ ｎ ， ８ Ｗ／５ ０ ／ ｉ）最大扭矩 ， ５ ２ ｒ 转速为 大幅度提高 ， 燃油消耗率有小幅下降。该电动增压器 ８ （ ｍ） ３００ ３５０ｒ ｉ） ０ Ｎ・ ／ ０ ０ ｍｎ 。 （ ／ 在小排量汽油机中低转速中， 具有较大的使用价值。 对原机进行增压改造 ，主要包括进气管改造和 Ｅ Ｕ标定两方面。进气管改造时 ，摘除原机 的空滤 参考文献： Ｃ
速 器 使 高 速无 刷 电 机停 止 工 作 。此 时 新 鲜 空气 主要 从 旁 通管 进入 气缸 。电动增 压器 由于功 率 的 限制 ， 在 控 制 策 略 上 ，发 动 机 仅 在 中低 转 速 （ ０ １２０～３２ ０ ０ ｒ ｎ使 用 电动增压 器 。 ／ ） ｍｉ
控制策略的实施 ， 由控制系统来完成 ， 控制系统 由３ 部分组成 ： 传输信号的传感器 ， 处理信号并发出 指令的电控单元 ， 以及执行指令 的执行器。
度标定一空气流量 系数调整＿ 充气效率标定一点火 ＋ １ ０ ｍｎ压气机启动后 ， ０ ０ ／ ｉ； ０ ｒ 通过进气压力传感器检 特性标定一 怠速基本 点火 角标定一 空燃 比特性 标 测 进 气 压力 值 ，当进 气 压 力 值 小 于 ０１ ×１６ａ时 ， 定 一 大气 压 力 修 正标 定 一外 特 性 标 定一 台架 试 验 结 ．１ ０ｐ 电控单元通过调速器提高高速无刷电机转速 ，从 而 果输出保存 。 提高进气压力 ；当进气压力大于 ０１ × ０ ａ ， ． １６ 时 通 １ ｐ 过调速器降低高速无刷 电机转速 ，使压气机转速降 低 ，进气压力下降 ；当进气压力稳定在 ０１ × ０ ａ ．１ １６ ｐ 时 ， 速无 刷 电机 速度保 持 不 变 。由于 对进 气 压力采 高
文献标识码 ： Ａ
文章 编号 ：６ ２ ５ ５ ２ １ ）７ ０ ０ — ２ １ ７ — ４ Ｘ（ ０ １０ － ０ １ ０
小排量汽油机在爬坡或者加速时 ，经常表现为 动力不足。如何在不改变发动机结构参数 的前提下 ， 提高发动机的功率 ， 成为需要解决的问题。 增压技 术可 以使发动机获得更 高 的输 出功率 ， 即通过对进入气缸前 的空气进行压缩 ，在相 同的气 缸工作容积 中， 以获得更多 的新鲜空气 ， 可 因而可 以 增加循环供油量 ， 提高发动机的功率。 众所周知 ， 机械增压 由于要消耗部分能量 ， 增压 效 率 不高 ， 气涡 轮增 压存 在低 速 扭矩 不 足 和加 速响 废 应 迟滞 的缺 点 。废 气 涡轮增 压 在汽 油 机上 较少 应 用 ， 与汽油机工作过程特点即易产生爆燃 、 热负荷等问题 有关 。国内外研究应用电动增压器 的不同方案 ， 来提 高发动机 的经济性和动力性 ［］ ｉ。电动增压器压 比不 － ｓ 高， 但具有高响应性 ， 适合汽油机较低压 比的增压 。
台架试验 ， 结果表 明 ， 用电动增 压器后 ， 油机 的动 力性 有显著提 高 ， 采 汽 同时 改善 了其 经济性 ， 中 ， 大扭矩提 高了 其 最
１ ５％， 最低燃 油消耗 率降低 了 ２％。
关 键 词 ： 油机 ； 汽 电控 系统 ； 电动 增 压 器
中图分类号 ： Ｋ １ ． Ｔ ４ ３５
ｒ ｉ， ／ ｎ最高转速 ２ ０ｒ ｉ 电机前后支撑柱有效地 ２ 电子控制 系统 ｍ ５ ０ ｍｎ ０ ／ 。 减小 了电机在高速时的振动和电机 因振动对轴承的 当发 动机处于怠速时 ， 电动增压器不工作 ； 当发 影响， 增加 了止 回风 圈 ， 进一步提高 了风压 ， 高了 提
收稿 日期 ：０ １ ０ — ３ ２ １－ ４ ２
动 机 转速 提 高 到 ｌ ０ ｍｎ时 ，电控 单 元 立 即接通 机 进气 口 ， ０ｒ ｉ ２ ／ 并更 换原 机 的进气 压 力传 感 器 。 继 电器 ， 过调 速 器启 动 高 速 无刷 电机 工 作 ， 压器 通 增 压 气 机 的转 速 ，在高 速 无刷 电机 的带 动下 迅 速 达 到 Ｅ Ｕ标 定 流程 为 ：台架基 础标 定 准 备一 充 气 温 Ｃ
驱动 增 压 器 电机 的智 能 电子调 速 器 ，采 用 专 用 电源控制芯片 ，２ １ 片微型大功率管并行工作 ， 由单 并 片机和 电机 驱动软 件 控制 。电机 的速度 控制 采用 Ｐ ＷＭ脉宽调制信号 ， 通过脉冲的宽度来控制 电源 电 路的导通时间， 从而实现 电机 的转速控制 。 这样可以 减小 电机的启动 电流和蓄电池 的能量消耗 ．同时对 电机和控制器也起到 了一定 的保护作用。 单 片机 管 理 着 整个 系统 的运行 ，有 完善 的保 护 系统 ， 电瓶 电压低于 １Ｖ， 自动降低功率输出 ， 则 １ 电压 高于 １Ｖ 则 自 ６ ， 动关闭输 出， 电机线圈保护， 前端电路 无信号报警 等。电机驱动模块专用芯片紧贴铝合金 外壳安装 ， 并装有散热片 ， 确保了满荷载 时线路不会 发热 ， 具有很好的散热效果 。
ＨＵＡＮＧ Ｗ ｅ，Ｌ ｉｍａ ， ｈ ｎ － ｏ ｇ ＹＡＮＧ ｈ ｎ ｌｎ ｉ Ｕ Ｈａ— ｌ ＯＵ Ｃ ａ ｇ ｓ ｎ ， ｌ Ｃ ｕ —ａ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｃａ ｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｇ ａ ｇｉ ｎｖ ｒ ｔ， ａｎｎ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｈ ｎｃ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｕｎ ｘ Ｕ ｉ ｓｙ Ｎ ｉｇ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｍｅ ｌ ｎ ｉ ｅｉ ｎ ５
系统的可靠性。在 电动增压器的外部 ， 还增加了旁通 阀： 发动机转速高 的时候 ， 进气量加大 ， 如果没有旁 通 阀就会 出现发堵的现象 ，所 以就要有旁通 阀来辅 ’ 助增 加 进气 量 。
图 １ 电 动 增 压 汽 油 机 系统
１ 电动增 压器工作原 理
如图 ｌ 所示 ， 电动增压汽油机系统 ， 由电子调 是 速器 、 智能识别控制系统 、 电动增压器 （ 包括高速无 刷直流 电机和压气机 ） 及汽油机等组成。 压气机 的叶轮为轻质 的铝合金 ，直径 ７ ｍ， ０ ｍ 厚度 ０ ｍ，安装在高速 电机 的转轴上 ，转动惯性 ．ｍ ８ 小 ，避免了不平衡产生的共振 ，使 电机轴承寿命更 长。高速无刷 电机的额定工作 电压 １Ｖ 空载时工作 ２， 电流为 １ １Ｖ时电机满负荷工作 电流为 ２Ａ， Ａ，２ ０ 电机 功率随着调速 比的变化而不 同， 电机起始转速 ２ ０ ０ ０
用 了闭 环控 制 ，因此 可 以保 证 在 一 定 的转 速 范 围 内 实 现 恒压 。 当 发动 机转 速达 到 ３２ ０ｒ ｉ ０ ｍｎ以后 ，电机 由于 ／
功率 的限制无法提供更高 的转速实 现更 多的进气 ， 当压气机无法实现进气增压的时候 ，其 叶片会 因减 小 了进气管进气截面积而造成进气节流。因此 ， 为了 避免这种现象 ， 电控单元将控制旁通 阀打开 ， 通过调
《 装备制造技术）０ １ ） １ 年第 ７ ２ 期
小排量汽油机 电动增压 系统 的研 究
谢文 尚 ， 晖 ， 凡 陈 赖
（ 广西大学 机械工程学院 ， 广西 南 宁 ５ ００ ） ３０４
摘 要 ： 绍 了电动 增压 器的工作 原理 ， 介 自行 开发 了其 电子控制 系统 ， 小排 量汽油机 ４ ５ 匹配电动增 压器 系统进行 对 ６Ｑ
［］ ｉ Ｈ Ｈｕ ． ｅ ｉｅｓ ｕｔｒ ｏ ａｓ ｎ ｙｉ ｕｉｇａ ４ Ｈ ＳＫｍ， ｈ Ｖ ｈｃ ｔ ｃ ａ ｃｌ ｐｅａ ａ ｓ ｓ ｌ ｒ ｕｌ ｌ ｌ ｓ ｎ
ｉ ｔ ｅ ｅｔｉ ｓ ｅ ｄＪ Ｋ ｒａＡ ｖｎ ｅ ｔ ｆ ｉ ｃ ｆ ｉ ｌｍ ｎ ｌ ｔ ｍ ｔｏ ［． ｏｅ ｄ ａｃｄｌｓｏ ｃ ｎｅ ｎ ｅ ｅ ｍｉ ｈ ］ ｎ Ｓｅ
器 ，通过中间管路将 电动增 压器 出气 口连接到发动 ［ １赵恒龙 ， １ ］ 师帅兵 ．小 型农用柴 油机 电动 临时增压 系统 的设
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《 装备制造技术）ｏ １ ２ ｌ 年第 ７ 期
种 分 析 方法 ，适 用 于各 类 副 车架 和举 升 机构 的设 计 和分 析 ， 大 地 缩 短 了企 业 产 品研 发 、 计 、 进 的 极 设 改 周期。
参考 文献 ：
［］ 志革 ． 型货车车 架纵 梁异常 开裂原 因的分析 ［． 车 ２周 轻 Ｊ汽 ］
工 程 ，０４， ）２ ９ ２ ２ ２０ （：２—３ ． ２
【］ ３ 谭继锦． 汽车有限元法［ ． Ｍ】北京 ： 民交通 出版社 ，０ ５ ｆ： 人 ２ ０ ，） １
７ － ０ ４ ８．
耗率为 ２５ ，ｋ ｈ， ７ （ ｇ Ｗ・） 原机为 ２０ｇ （ ｈ， 幅为 ８ ／ Ｗ・） ｋ 降
２％。增 压后 发 动机 性 能改 善 的主要 原 因 ， 指 示 热 是
效率和机械效率 的提升。
３ 台架试验
４ 结束语
试验样机为 ４ ５ ６Ｑ汽油机 ，原机主要技术参数 ： 四冲程 ， 电控汽油喷射 ， 电控点火 ， 缸径 ／ 活塞行程为
传感器 转速传感器 电式 磁 压力传感器 电式 压
继 电器
执 行器
开关量控制 根据 Ｅ Ｕ发出的指令 ， Ｃ 控 转 根据 Ｅ Ｕ发出的指令 ， Ｃ 控 速 量控 制 制高速 电机 的转 速 自制 处 理传 感器 信 号 并 将指 令发给执行器
调速器 控制 器 ＥＵ Ｃ
基金项 目： 广西研究生教育创新计划资助项Ｉ（ ５３０３３） ￣ １ ９ １００３ Ｉ０
作者简 介 ： 谢文 ￣（９ ４ ）男 ， ｊ ８ － ， 广西横县人 ， １ 硕士研究生 ， 研究方向 ： 内燃机节能技术 。 ｌ
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