发动机作为现代工业技术的结晶产物,其设计过程高度集成了工业社会大量的智慧成果。对于一款完整的发动机而言,为使发动机的性能不断提升需要从设计研发,优化到试验阶段都尽可能地对发动机性能进行优化。在发动机标定过程中,对除设计参数以外的各可调参数进行综合分析并寻找到综合性能较优的运行方案是一项工作量巨大的工作,对设计人员和标定工程师的理论及实践要求都很高。本文则希望通过数值模拟的方式来配合在研机型的标定试验,发挥计算机数值模拟的优势,提升发动机性能。本文是以团队自主开发搭载无人机用两缸汽油机为研究对象,通过试验与数值模拟的方式对发动机混合气形成以及缸内燃烧情况进行分析。再基于实际工程需求对发动机点火系统进行改进实现整机的性能优化。本文利用专业发动机仿真软件CONVERGE对目标机型进行三维仿真模拟。通过本次的研究发现:（1）相同喷油量下,开阀喷射模式下缸内混合气浓度更高,闭阀喷射模式下的缸内混合气在缸内分布更加均匀,但由于附壁油膜质量较高导致混合气浓度相对较低。采用二次喷射时缸内的易燃混合气占比相比单次喷射会更高;（2）在对混合气形成状况的研究基础上搭建缸内燃烧仿真模型并验证了其合理性,进一步研究了部分可调参数包括当量比以及点火时刻对发动机缸内燃烧的热化学性能的影响以及对排放的影响,研究发现在高转速工况下当缸内混合气当量比接近1.0时,缸内的最大爆发压力以及燃烧温度最高,随着混合气浓度的变浓或变稀都会造成缸内压力和温度的降低,同时随着混合气浓度的升高,缸内一氧化碳生成量增多,同时由于混合气过浓导致的燃烧不完全进而导致了碳氢化合物生成量的增多。研究发现随着点火提前角的提前,缸内燃烧的滞燃期延长,缸内爆发压力、压力升高率及燃烧放热率均有所增加,同时碳氢化合物和一氧化碳的生成量降低,氮氧化合物的生成量增加。（3）为提高缸内燃烧性能以及实际运转工况下点火着火率,结合前期混合气和缸内燃烧性能的研究决定对发动机点火系统进行改进。在保证发动机的互换性条件下对点火系统进行改进。在原有火花塞点火的基础下增加副火花塞来提高缸内燃烧性能以及点火着火率。在单火花塞点火系统与双火花塞点火系统的对比中发现,双火花塞点火系统下缸内最大爆发压力提高了9.2%,对应曲轴转角提前。同时由于燃烧情况的优化导致一氧化碳的生成量有所降低,由于缸内温度的提高,双火花塞点火系统氮氧化合物生成量有所上升。在对双火花塞点火系统下进一步研究了点火时刻对缸内燃烧与排放的影响,结果表明,异步点火相对于同步点火其缸内最大爆发压力有细微的下降,同时由于缸内燃烧情况的差异,异步点火缸内的一氧化碳和氮氧化合物生成量会低于同步点火。