全球性经济危机对汽车工业造成严重的影响,日益突出的能源短缺与环境污染问题,使得汽车行业面临新的挑战。混合动力汽车已经成为当今汽车行业发展的必然选择。采用传统的Otto循环汽油机已经不能满足混合动力汽车的需求了。Atkinson循环发动机以其堪比柴油机的高效率已经成为混合动力汽车用发动机的新方向。本论文首先应用一维模拟软件GT-POWER建立了混合动力用汽油机工作过程仿真模型,并对其性能进行了仿真计算,计算结果与实验结果吻合较好,验证了仿真模型的正确性。并在此基础上,根据Atkinson循环原理指导,进行了压缩比与配气相位的优化,提出了最佳的压缩比与配气相位设计方案。其次研究了发动机的进、排气系统参数对充气效率等性能参数的影响,进气系统参数包括:进气总管长度、容积腔容积、进气歧管长度和直径,排气系统参数包括:排气总管长度与直径、排气歧管长度与直径。同时对这些参数进行了优化设计,并提出了改进意见。最后,将仿真工作得到的优化设计方案应用于发动机,对原发动机进行改进,并对改进后的发动机进行台架试验,包括速度特性试验、负荷特性试验,同时分析试验结果,并将试验结果与优化设计方案计算结果进行了对比。结果表明,优化设计方案达到预期目标。