在内燃机中,进气系统的优劣以及燃烧室的形状是决定进气充量、混合气形成及燃烧过程进行好坏的关键因素,所以在发动机设计中进气系统及燃烧室的设计显得非常重要。计算流体力学(CFD)和计算机技术等相关学科的发展,为发动机内流系统的计算提供了强有力的手段和切实可行的方法。CFD在发动机设计和开发中可以得到许多在实验中不能获得的信息,可以在众多的影响因素中找出关键的控制变量,优化实验与设计方案,降低产品的研制周期及费用,是一种有效的研究和设计手段。本文在研究国内外相关文献的基础上,参考同类型发动机的改进经验,首先对原发动机进气系统进行了改进。应用UG软件对改进进气系统后的发动机建立了三维几何模型,然后利用流体分析软件FIRE对改进进气系统的模型进行了三维数值模拟与分析,针对其滚流形成时存在的不足之处,在此基础上对发动机的活塞进行了改进。针对改进后的进气系统,本文进行了稳流实验得出了不同气门升程下的进气流量。而后与稳态计算的结果进行了对比,得出两种不同方法得到的不同气门升程下的流量系数基本吻合,从而验证了三维数值模拟的准确性。同时对改进进气系统和燃烧室后的发动机做了三维数值模拟,详细的展示了进气及压缩过程中流场的空间分布情况及随着曲轴转角的变化情况,着重分析了“进气道-气门-缸内”流场的演变规律及流动特点的改善情况。本文同时对改进前后的发动机进行了台架试验,可以从宏观上对其功率、扭矩及油耗等性能进行对比。