随着船舶能效设计指数、IMO-III等法规的颁布和实施,国际海事组织对船舶发动机在节能和排放方面的要求越来越严格。低速二冲程柴油机因在燃油经济性、可靠性等方面具有显著优势而被广泛应用。该类型发动机通常利用涡轮增压产生的进排气压差实现扫气,易发生低负荷扫气不足、高负荷过度增压等问题。机电复合涡轮增压将电机/发电机与传统涡轮增压耦合,通过电动辅助增压和涡轮回收发电实现内燃机的节能减排。因此,本文开展针对船用低速二冲程柴油机的机电复合增压匹配与控制方法研究,主要包括如下几个方面:首先开展机电复合增压关键因素对船用低速二冲程柴油机的性能影响规律研究。采用一维数值仿真方法建立机电复合增压低速二冲程柴油机稳态性能预测模型并校核验证;研究机电复合增压电机/发电机(Electric Motor-generator,EMG)的功率对低速机综合效率的影响规律,结果表明,涡轮增压器效率是影响该综合效率的关键因素。并且通过优化EMG功率可推动涡轮与压气机运行点向最高效率区移动来提高涡轮增压器效率,从而提升低速机综合效率。其次,研究涡轮与压气机匹配对低速机性能的影响规律。结果表明,机电复合增压需匹配较传统增压更小的涡轮,而压气机随着发动机负荷增加而变小。根据电机/发电机功率、涡轮和压气机的匹配对低速机性能影响规律和敏感性,提出针对低速二冲程柴油机的机电复合增压匹配方法,应用于6EX340机型,有效降低燃油消耗率2%~3%。最后,基于最优匹配方案,开展对船用低速二冲程柴油机的机电复合增压控制方法的研究。在一维稳态模型基础上建立发动机瞬态性能预测模型,并构建变几何涡轮性能预测模型和电机/发电机模型,嵌入整机瞬态模型进行实时仿真预测。基于该模型开展机电复合增压低速机的关键参数敏感性分析,结果表明,发动机转速对三个关键控制变量的敏感度依次为:喷油量、电机/发电机功率和可变几何喷嘴开度;基于敏感性研究,设计并改进机电复合增压控制器,结果表明,所构建的控制方法可实现良好的发动机转速跟随性;研究机电复合增压对低速机低负荷加载过程中性能的影响规律,结果显示,机电复合增压比传统涡轮增压显著提高燃油经济性,期间最高可提升近4.8%。本文的研究工作可为船用低速机机电复合增压的匹配和控制提供理论指导和方向。