电辅助增压因其控制灵活且响应速度快而受到较多研究者的关注。研究发现,电辅助增压技术能够提升发动机动力性及有效解决“涡轮迟滞”的问题,但对电辅助增压技术提高汽油机热效率的研究较为少见。本文研究了电辅助增压技术改善汽油机热效率的创新技术路径,应用数值方法分析汽油机的能量流特性,不仅可以解决汽油机部分负荷热效率低的问题,还可以弥补电动增压汽油机大负荷时热效率降低的问题,这对汽油机热效率提高有重要意义。本文立足重庆市重点产业共性关键技术创新专项项目“增压器设计与控制关键技术研究及应用”(项目编号:CSTC2015ZDCY-ZTZX60014),主要研究内容如下:首先,根据某直喷增压汽油机的实际几何尺寸和台架实验数据建立了直喷增压汽油机热力学数值模型,并运用实验数据对热力学数值模型进行了多参数校验,校验结果表明:构建的热力学数值模型能够很好地表征发动机的实际运行状况。进一步,基于已构建的热力学模型进行电辅助增压改造,重新设计了凸轮型线,根据汽油机的运行特性确定了压缩比与型线的组合,添加了电机模块,并重新匹配了压气机,最终构建了新的电辅助增压汽油机热力学数值模型。然后,运用热力学第一定律对原机进行能量平衡分析,结果表明:原机燃油能量的主要流向为排气、有效功和传热,排气具有较高的温度、压力和流速,在工程实际中回收利用的潜力较大。进一步,对涡轮增压系统进行能量守恒分析,结果表明:涡轮机回收的能量只占排气能量的很小一部分,外特性下涡轮机回收能量的最大值为13.39kW;进气在中冷器中的冷却传热过程是近似的等压过程,因为气体能量的表现形式主要是与温度相关的热力学能,所以中冷器将80%左右的进气能量带出汽油机热力系统。从能量回收利用角度看,涡轮增压系统有效利用的能量仅占排气能量的2%左右,对废气能量的利用率很低。最后,对电辅助增压汽油机进行热力学第一定律分析,结果表明:(1)电辅助增压汽油机的膨胀过程进行得更加充分,从而将更多缸内气体能量转化成了有效功。排气损失最大减小百分点为4.9%;(2)电辅助增压汽油机部分负荷时节气门开度大于原机且大负荷时节气门全开,泵气过程功为正,从而改善了泵气损失。由节气门开度增大带来的泵气损失最大减小百分点为4.2%,由泵气过程功为正带来的泵气损失最大减小百分点为1.6%;(3)电辅助增压汽油机与原机的传热损失差异主要取决于两者的燃烧做功行程。由于电辅助增压汽油机压缩比增大导致压缩上止点附近缸内工质挤流增强、紊流流速增加,从而做功初期的传热率更大,电辅助增压汽油机传热损失最大上升百分点为2.4%;(4)摩擦损失的差异主要来源于活塞上表面压力不同导致的活塞往复运动摩擦损失不同。因电辅助增压汽油机的缸压大于原机,所以电辅助增压汽油机的摩擦损失略大于原机,摩擦损失最大升高百分点为1.3%;(5)整机能量分布特性的结果:电辅助增压汽油机的有效热效率最大提高了10.46%,说明电辅助增压技术在汽油机热效率提升上效果显著。