如今,能源匮乏以及环境污染问题日益严峻,世界各国都在为解决能源危机问题和全球气候问题而不懈努力。我国政府为了限制机动车的燃油消耗以及尾气排放,相继推出了国五及国六排放法规。这些越来越严格的政府法规和不断增加的能源成本持续推动着汽车厂商们将低排放与高效率的作为其汽车动力发展的主要方向。目前,降低油耗与减少排放的一种行之有效的方案是缩小发动机的尺寸,涡轮增压技术的应用为这一方案提供了可能。装有涡轮增压器的发动机通过将排气能量进行回收利用,不但可以提高发动机的综合效率、增加功率密度,还可以改善燃烧及排放。但是,传统的涡轮增压发动机由于其工作特点,存在低速扭矩不足以及瞬态响应性差等问题。电动增压技术随着高速电机技术的不断成熟而逐渐发展起来,它可以有效解决“涡轮迟滞”问题,达到快速实现增压压力及进气量调节的目的。但是电动增压设备由于是在传统涡轮增压器的基础上增加了高速电机等部件,增加了发动机进排气管路及其控制系统的复杂性,因而将会给整个增压系统的控制带来新的挑战。本文以一台增压中冷柴油机为研究对象,针对电动涡轮以电驱动模式及发电模式工作过程中对发动机稳态性能的影响、电动涡轮增压控制策略以及电动涡轮对发动机瞬态性能影响等内容展开了研究。首先,搭建了样机试验台架并根据样机的结构参数搭建了基于GT-POWER的样机仿真模型。为了验证了模型的合理性和准确性,将试验与仿真得到的样机外特性参数进行对比。在验证样机模型符合精度要求后,以样机模型为基础又搭建了基于GT-POWER的电动涡轮增压发动机模型。其次,利用GT-POWER仿真软件研究了电动涡轮在电驱动模式及发电模式工作时对发动机稳态性能的影响,并与样机的性能参数做对比,结果发现:电动涡轮可以大幅提升发动机在低速工况下的增压能力和进气量。在此基础上,为了最大程度地挖掘发动机的动力输出潜力,在保证排放性不恶化的前提下对样机进气和喷油参数进行了重新调整,调整后发动机1000r/min-1600r/min转速区间的外特性扭矩提升了11.2%-35.5%,且该转速区间内发动机的外特性效率也得到了较大提升。通过研究发电模式下电动涡轮对发动机性能的影响发现:当发动机处于中等转速下,系统总功率没有明显的提升,且能量回收过程中出现了发动机的扭矩明显下降以及涡前压力明显增加的情况;在高速大负荷工况下,利用电动涡轮进行能量回收,虽然会使发动机的动力性有所降低,但系统总功率得到了提升。当发动机处于3600r/min,100%负荷工况下,系统总功率最大可提升3.2KW,相比样机原功率提升了3.4%,说明当发动机处于高速大负荷工况时,可以利用电动涡轮进行能量回收以提高系统整体的经济性。最后,结合电动涡轮的运行特点设计了电动涡轮增压控制策略,并搭建了基于GT-POWER与Simulink的联合仿真模型以验证该控制策略的合理性,与此同时对样机以及电动涡轮增压发动机的瞬态特性进行了分析与比较。研究结果表明,搭载了电动涡轮的发动机相较于非电动涡轮增压发动机有更好的瞬态扭矩响应,在所设计的控制策略及增压系统的作用下,发动机的气路及油路能够得到合理控制,同时输出扭矩能够快速准确地达到目标值,符合本文的预期目标,也说明了本文所设计的控制策略是合理的。本文的研究过程对电动涡轮及其控制系统的设计具有一定的参考意义。