随着全球能源危机与环境问题的日益加剧,汽车行业的发展面临着新的挑战。近年来,在节能与减排的发展趋势下,各国政府和汽车公司纷纷致力于各种新能源汽车的开发。然而,经过多年的发展,纯电动汽车技术仍不成熟,导致其在短期内无法满足市场的迫切需求,从而使混合动力汽车成为了当前汽车发展的必然趋势。相对于传统奥托循环发动机而言,阿特金森循环发动机能获得更佳的燃油经济性,因而受到了市场的青睐,并已广泛应用于混合动力汽车。本文以某Otto循环发动机为研究对象,根据发动机的性能开发需求,采用数值模拟计算与试验验证相结合的研究方法,对该传统奥托循环发动机重新进行了改型设计。运用GT-Power与Isight进行联合仿真优化,提出了提升发动机燃油经济性的优化方案,并对改型后发动机进行了台架标定试验,显著提升了发动机的燃油经济性,大大缩短了开发周期,为发动机工作循环的改变以及燃油经济性的改善提出了一种改进参考思路,具有一定的学术参考价值与实践指导意义。本文的主要研究内容如下:(1)利用一维发动机性能仿真软件GT-Power搭建了原Otto循环发动机的性能仿真模型,并以原机外特性试验结果进行标定,以保证仿真模型用于指导工程实践的准确性。(2)基于原Otto循环发动机,结合发动机工作循环理论,提出了由Otto循环开发为Atkinson循环的技术手段。其具体措施为,通过压缩比、凸轮型线与配气相位的合理优化匹配,以较小的改动实现了发动机的Atkinson循环。(3)将改进参数导入标定好的原Otto循环发动机性能仿真模型,探究了空燃比、点火提前角、进气迟闭角、排气提前角等主要参数对发动机性能的影响规律,从而确定出各参数的合理优化范围。(4)为了避免发动机台架标定的盲目性,采用GT-Power与Isight进行联合仿真优化,并运用遗传算法对发动机的燃油经济性进行了优化,从而确定出燃油经济性的优化方案,为后续发动机的台架标定提供了指导。(5)以优化方案为指导,进行了发动机台架标定试验。台架标定结果表明,发动机的最低油耗由240g/(k W·h)降低为230g/(k W·h),同时低油耗工况范围也明显增大,显著提升了发动机的燃油经济性,达到了开发目的。因此,优化方法与优化方案真实有效,可用于指导工程实践。