为平衡未来汽油消费过剩局面及降低中重载柴油机越来越高的成本，本文基于数值模拟开发了一款高热效率中载点燃式增压汽油机。为提高机体强度和耐受压力，改善汽油机提升压缩比之后对机体的冲击，本研究基于柴油机机体平台进行高效汽油机燃烧系统开发。
　　本文首先基于GT-Power平台针对原柴油机进行建模，并基于试验数据对所建模型进行了标定，验证所建柴油机模型的准确性，然后参照汽油机开发目标及相关竞品数据对原柴油机模型的关键部件和燃烧系统进行优化改造，搭建初始涡轮增压汽油机非预测基准模型。
　　依据汽油机外特性开发目标对该汽油机所需涡轮增压器的关键指标进行反算，并将反算指标嵌入涡轮增压器模型中进行整机模拟。结果表明，除了低速段的动力性略低于开发目标，其他速段动力性均满足开发目标；且各个速段的涡前排温均在设计指标范围内。为充分利用柴油机的高强化机体，以原柴油机所能承受最大爆发压力为限值，对所开发汽油机进行了压缩比选型优化，最终选定该汽油机的压缩比为13.8。随后以低转速动力提升和中高转速热效率提升为目标，搭建了基于GT-Power和modeFRONTIER的耦合平台对进排气管路进行了多目标优化。优化结果表明三个转速下的热效率均有所提升，其中高速段的热效率提升幅度最大(5.24%)，但中低速段提升较小；同时，标定转速和低速的扭矩均有所提升，而中等转速的扭矩提升较小。进一步针对进排气相位进行分析优化，使得低速段动力性可满足开发目标；中高速在满足动力性开发目标同时，还可进一步改善热效率。
　　基于上述工作基础，在部分负荷以热效率为主要优化目标。首先基于实验法则和相关物理模型搭建了汽油机初始点火提前角模型，并将点火提前角模型与GT-Power中的预测模型进行耦合，依据非预测模型试验工况边界条件对该预测模型进行标定，由此得到了发动机初始的油耗map，以及该发动机的最低油耗工况(2000r·min-1，70%负荷)。在最低油耗工况，系统研究了进气门晚关、外部中冷EGR和废气旁通阀开度等对燃油经济性的影响规律和改善潜力。结果表明，上述三种策略均可改善燃油消耗率，中冷EGR的改善幅度最大。最后，针对上述策略搭建了多目标优化耦合平台，对各参数进行了多目标优化，优化后比油耗最多可降低9.5g·(kW·h)-1。