本文以某款150mL发动机为研究对象，结合试验建立发动机基本模型，为后文优化计算奠定了基础。通过试验对比分析本文研究发动机动力性能欠佳，对其进、排气系统相关参数进行灵敏度分析，结合灵敏度合理选取参数，利用多参数优化方法以改善发动机动力性能。具体工作内容如下：　　基于台架性能试验、空燃比测试、缸内燃烧诊断测试、进气道动态压力测量等试验，采用GT-POWER软件建立循环模拟数值模型并对其进行验证。所得结果与试验数据基本吻合，该模型能准确预估发动机主要性能特征，为发动机优化计算奠定了有效基础。　　通过试验对比分析150mL发动机性能，本文研究发动机动力性能欠佳。该发动机随着扩缸则缸径增大，进、排气系统保持不变，导致进气马赫数增加，发动机充气效率有所下降，影响动力性能。因此结合模型对发动机进、排气系统及配气正时等8个参数以扭矩为目标进行灵敏度分析，分析可得进、排气门正时的灵敏度最大；进、排气门直径对扭矩的灵敏度次之；而进、排气管道的直径和长度的灵敏度较小。通过灵敏度的分析有助于更合理地选取参数为优化发动机提供有效途径。　　分析进、排气门直径及进、排气正时这两组参数变化时对扭矩的影响。通过计算分析可得增大进、排气门直径可较大提高发动机动力性能。同时计算分析可得改变进、排气门正时对发动机动力性能影响较大，原相位基本上为最佳相位，改变相位角对提升发动机动力性能的空间较小。　　运用灵敏度分析结果，结合DoE响应面优化方程选取进、排气门直径，进、排气管直径，进、排气管长度等六个参数进行多参数优化。计算可得在整体转速优化发动机，发动机的动力性能比优化前提高5％，最大提高达到7.26%（8500r/min），兼顾改善了燃油经济性，燃油消耗率降低1%左右，将原发动机标定最大功率8.1kW提高到8.62kW，基本上已达到优化要求。　　将该发动机的缸头和进气道直径进行扩大，通过台架性能试验分析可得，发动机优化后动力性能有较大提高，高转速提高10%以上，最大功率达到9.36kW。基本趋势与模拟优化结果相一致，证明优化方案具有一定的可行性。