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废气涡轮增压是目前汽油机重要的发展方向之一。某型2.0L气道喷射自然吸气汽油机匹配废气涡轮增压器后,厂家实验数据显示,相比于原自然吸气汽油机,增压后功率和扭矩得到显著提升,但平均有效燃油消耗率也增加了约10%。本文的研究目的是对该型汽油机的增压匹配进行评估,寻找出匹配中存在的问题,提出相应的解决方法,并进行仿真模拟分析。首先搭建了该型增压汽油机的GT-POWER仿真模型,并利用台架实验数据对仿真模型进行标定,验证其有效性。在此基础上,对增压器与发动机的匹配情况进行了考察和评估。分析实验数据发现,外特性下2000r/min~4800r/min转速范围内,增压后发动机的输出扭矩为280N·m,未达到设计目标值290N·m;而且增压后发动机有效燃油消耗率平均增加约10%。此外通过仿真分析发现,低速全负荷下压气机喘振裕度不足,有发生喘振的可能性。针对外特性下低转速容易发生喘振和中高转速段扭矩不足的问题,分析了VVT技术对提高喘振裕度和增大输出扭矩的效果。在分析进、排气可变配气正时对增压汽油机动力性、经济性影响的基础上,以扭矩输出最大为优化目标,以进、排气VVT开度为优化变量,优化分析结果表明:优化后最不利转速时的喘振裕度由10.9%提升到22%,低速区扭矩平均增加4%,但低速区的燃油经济性有所下降;中高转速区扭矩提升有限;最大功率提升1.5k W。针对汽油机增压后有效燃油消耗率增加较多的问题,分析了其产生的原因。主要原因是增压后爆震倾向增加、排气温度上升,为了避免爆震而推迟点火又促使排气温度进一步上升,为保护涡轮采用浓混合气来控制排气温度,从而增加了油耗。为了降低油耗,本文提出了采用外部冷却EGR技术来改善增压汽油机燃油经济性的措施。通过建立GT-POWER仿真模型,对加入EGR后的增压汽油机进行模拟计算分析,结果表明:EGR能够有效降低爆震倾向,降低涡轮前排气温度,但会使扭矩和功率有所下降。为了提高扭矩和功率,本文进一步采取了提高进气压力的方法。研究结果表明:在5%EGR率下,通过优化CA50、CA90、进气压力和燃空当量比,可实现扭矩基本保持在加入EGR前水平的前提下,有效燃油消耗率平均降低约10%,涡轮前排气温度降低约20℃。在此基础上,本文进一步研究了通过优化CA50、CA90、进气压力、燃空当量比、进气VVT开度、排气VVT开度来改善增压汽油机的性能。模拟研究结果表明:在保证加入EGR前后扭矩不降低的条件下,进一步使有效燃油消耗率平均降低约7%。