分开循环式发动机是基于前人分开循环的设计理念，以奥托循环为基础，对传统四冲程发动机内部结构进行优化设计的一种新型发动机。它的设计思想中试图包含对发动机热效率有重要影响的三个因素：无节流，高压缩比和大膨胀比的米勒循环，这为传统发动机的发展带来生机，具有重要的研究意义。本文针对Scuderi分开循环式发动机的性能，主要在仿真模拟和优化设计上进行了较深入的理论研究。在分析分开循环式发动机的基本机构和工作过程的基础上，本文应用AVLBOOST软件对其工作过程进行了一维仿真模拟研究。首先建立了分开循环式发动机一维仿真参数化模型，并验证了模型的准确性，通过模型的热力循环计算，预测发动机四个转速全负荷下的大部分性能指标，并对4000r/min时缸内压力、温度随曲轴转角的变化规律曲线进行分析。然后建立相似机型的传统四冲程发动机一维仿真模型，在保证相同排量的情况下，将两种发动机的动力性能、经济性能进行对比，结果表明：与传统四冲程发动机相比，分开循环式发动机的动力性能在中低速时较差，在高速时略好，输出转矩曲线比较平坦；经济性能较好，实现了发动机热效率的提高。为了在理论上指导分开循环式发动机的开发，本文应用AVL DESIGNEXPLORER软件，采用响应面方法对关键设计参数（压缩缸上止点与膨胀缸上止点之间的相位差，压缩比，膨胀比，压缩缸交换阀和膨胀缸交换阀的配气正时值、最大气门升程值）及动力输出特性进行了仿真优化研究。首先运用拉丁超立方试验设计分析了关键设计参数对发动机动力性能的影响以及各因素对动力性能影响的显著性，寻找到主要影响因素；然后建立了二次多项式响应面模型并检验模型的精度；最后采用NLPQL算法，优化关键设计参数，使发动机动力性能达到最优，获得满足设计要求的最佳方案。结果表明：膨胀缸交换阀关闭时刻是分开循环式发动机动力性能的最重要影响参数，优化后的发动机在保证不爆燃的条件下，四种工况的输出转矩都有提高，平均转矩提高了3.79N·m，实现了设计目标的最优化。