干货 | E-Turbo系统对柴油机经济性影响分析
GT-CONFERENCE: FORD
目录
1. E-Turbo系统简介
2. 带E-Turbo系统的GT-Power模型
3. 模型结果及分析
4. 结论
1、E-Turbo系统简介
电机直接耦合在涡轮轴上，即E-Turbo，其受青睐的原因在于，除使废气涡轮更早介入状态以便弥补涡轮真空区域之外，还能让多余的废气能量驱动电机发电，延伸出发电功能。而对于动辄万转的涡轮而言，仅依靠12V电驱涡轮显然力不从心，而48V系统的引用也更能兼顾当前PHEV的发展路径。
E-Turbo系统主要功用
2、带E-Turbo系统的GT-Power模型
模型简介：
● 电机最大功率为17kW
● 90%的发电功率折算至CrankShaft模块
● 涡轮机和压气机的叶轮较实际尺寸适当放大
模型目标：
● E-Turbo系统仿真的核心目的在于研究发动机结合排气能量回收技术的最大节油潜能
● E-Turbo对改善涡轮迟滞的瞬态效应暂未研究
● 选用驾驶循环VECTO-LH验证经济性，发动机采用Ecotorq 13L EU6 HD，E-Turbo和增压系统来自博格华纳
GT-Power模型
3、性能仿真结果及分析
仿真求解步骤：
● 将VECTO-LH驾驶循环中的主要发动机工况点进行权值设定
● 将循环工况点简化为13工况点
● 加权值以工况点停留时间为基准，如下图
● 特定工况点的BSFC通过基准模型计算，并进行加权处理
● E-Turbo应用的两种方式：
● 模式A：废气回收能量作为正功直接传递给CrankShaft
● 模式B：废气能量转化存储于电池中，并在最适时应用
VECTO-LH运行工况点分析
各工况点的加权停留时间
3.1、模式A
模式A的架构示意
●排除不满足NOx排放限值的计算结果，并对每个13工况点进行分析
●各E-Turbo功率级和增压压力均被扫视检验Sweep
●BSFC降幅主要归结于泵气损失和废气回收之间的Trade-off折中关系
●模式A可有效降低全负荷工况
●完整循环下经济性提升近1.44%
●能量回收对于经济性的改善仅为0.25%左右
3.2、2模式B
模式B的架构示意
与模式A有所不同，模式B主要可降低部分负荷下的BSFC，如下图所示。
（a）模式A
（b）模式B
两种模式对经济性的不同响
● 模式B中，回收全负荷下的废气能量可导致2%的油耗升高，回收能量存储至电池，并在部分负荷工况下应用，期间可降低近20%的BSFC，如下图所示
● 模式B中，能量回收对于经济性的改善提升至0.5%左右
4、 结论
电机的回收能量大部分集中在全负荷工况，这也表明17kW功率级别的电机是适用的
模式A和模式B 中，能量回收对于经济性的改善分别为0.25%和0.5%，其原因在于VECTO-LH循环下全负荷运行时间短
E-Turbo系统在工程机械中应用有望带来更大的经济效益，鉴于其满载工况更为频繁
GT-Power在增压器匹配、增压迟滞等方面也有着诸多应用
