涡轮增压作为柴油机进气增压技术的一种,其可以大幅度提升发动机动力输出性能,减少尾气排放和降低有效燃油消耗率,目前已广泛应用于各种车用柴油机中。然而涡轮增压发动机存在低速转矩不足和涡轮迟滞的问题,采用电动增压技术是解决这些问题的一种有效措施。电动增压技术可显著改善发动机中低速动力输出性能,加快瞬态响应和提升经济性。首先,本文采用平均参数模型建立了发动机与涡轮增压器的匹配计算方法,并将其应用于增压器的选型。基于能量匹配法对发动机与电动增压器进行匹配,并根据联合运行线的位置对压气机进行调整。其次,在传统涡轮增压发动机的基础上进行改进,制定了一套电动增压发动机方案,在进气端压气机由电动机驱动增压,在废气端涡轮机驱动发电机回收废气能量。根据电动增压器的需求确定了电机的类型和参数,并设计了电机与增压器的连接方案。再次,设计了电动增压发动机的控制策略,进气端通过控制电动机功率调控压气机增压能力,进而控制发动机动力性能,废气端通过控制废气门直径确保发电机回收电能不会超出最大功率。最后,基于发动机传热、燃烧、流动和控制模型,利用GT-Power软件对涡轮增压发动机和电动增压发动机进行建模,以模拟发动机运行。对比发动机的仿真结果与匹配计算值,误差均在5%以内,验证了匹配计算法的准确性。基于电动增压器回收废气能量的特性,本文提出eBSFC的概念来表示电动增压发动机的有效燃油消耗率。通过GT-Power软件仿真结果对比分析两系统在四种常见工况下的性能差异。研究表明电动增压发动机在中低转速下有更强的动力输出能力,中高转速下有更好的经济性,瞬态下有更快的响应性,从而验证了电动增压系统的优越性。