面对我国汽车工业的现状，汽油机在未来一段时间内还将作为汽车主流的动力源。为响应国家节能减排的号召，汽油机上通过采用缸内直喷与涡轮增压相结合的技术手段已经成为发展趋势。采用增压后通过提高发动机升功率，可以极大强化发动机性能，减少有害气体的排放。在几种涡轮增压器型式中，可变截面涡轮增压器（VGT）对发动机性能的提升效果最佳，但一直以来由于受材料成本的限制，其一般用于高档轿车上。近年来，国内工业体系的进步，为汽油机上普遍采用可变截面涡轮增压器提供了可能，但是国内无论从性能还是控制策略的研究上都比较少，为此本文开展了一些列相关的研究。
本文首先对带有VGT的1.33L排量的缸内直喷汽油机在一维仿真软件GT-Power中进行了建模并得到了实验验证，之后研究了稳态下VGT开度对发动机性能的影响规律，并基于此规律开发相应的控制策略，利用Simulink软件搭建VGT控制模型。通过与GT-Power中发动机模型相耦合运行，对发动机瞬态情况进行了仿真分析，并对瞬态工况下的控制算法进行了研究。本文研究重点放到了外特性下VGT开度对发动机性能的影响规律以及节气门以不同开启速率由50°角开度达到全开时瞬态过程，主要研究结论如下：
（1）通过减小VGT开度，提高增压压力可以极大提高进气质量流量，从而获得较大的扭矩输出，在低速工况下，需要更小VGT开度；在发动机中等转速3000r•min-1-3500r•min-1范围内，油耗存在最低值，当发动机处于低速工况时随着VGT开度的增大，油耗先减小后增加；
（2）对于装配的该款VGT，压气机效率随发动机转速的增加而增加，同发动机转速下，压气机效率随VGT开度增加而减小，但对于涡轮效率来讲，当VGT开度较大时，其效率随转速增加而增加；
（3）以增压压力为控制目标，分别类比柴油机VGT控制模式和基于涡轮增压器能量平衡方程设计两种控制策略并进行对比，发现后者控制效果更佳；
（4）对所设计的控制策略，在发动机处于中高速运行时瞬态响应性较佳，尤其是当节气门瞬时打开时，发动机扭矩达到90%稳态值时仅需1.5s，增压压力的跟随时间在2-5s左右；但低速工况响应时间仍然较长，因此需要继续完善低速策略；
（5）对控制策略中反馈算法进行对比分析，发现在发动机低速工况时采用模糊控制算法响应时间明显缩短，而中高速时采用PID反馈算法更优越，因此实际控制中采用模糊和PID综合控制效果最佳。