变冲程发动机升功率和比质量功率高,可改变其负荷率,根据发动机不同工况适时切换,充分发挥了二四冲程两种模式的内在优势。经常运行的中小负荷工况,应用四冲程模式,以经济性为主,称为经济模式;不经常运行的急加速、爬坡等大负荷工况,采用二冲程模式,以动力性为主,又称为动力模式。本文以点火提前角为切入点,采用试验、仿真与优化相结合的研究方法,旨在提高动力模式的动力性。本文运用汽油机缸内工质燃烧理论,分析了变冲程发动机动力模式的缸内燃烧状况,选择了合适的燃烧放热模型、传热模型;从热力学观点出发,对二冲程汽油机的工质更换模式进行了探讨,认为传统二冲程发动机回流扫气的换气方式适合变冲程发动机动力模式,均匀混合模型更符合变冲程发动机动力模式的工作特点。基于变冲程发动机动力模式台架试验,采集台架的结构数据,获得发动机特性数据及缸压示功图,建立仿真模型并校正;分析了不同工况动力模式的动力性与经济性。基于发动机热力学理论与试验,应用一维模拟仿真软件AVL BOOST,通过设置不同组件的理论与结构数据,建立了变冲程发动机动力模式仿真模型,用缸内压力示功图与功率变化曲线验证了模型的正确性,在此基础上仿真计算了变冲程发动机动力模式初始喷油MAP,探讨了不同点火提前角对发动机动力性能的影响。运用多学科优化软件i SIGHT集成AVL BOOST,以点火提前角为设计参数,建立了以缸内平均有效压力、缸内最高爆发压力及其所对应的曲轴转角为约束条件,有效功率为优化目标的优化模型,选择多岛遗传算法与序列二次规划算法,集成模拟计算出不同工况最优点火提前角,结果表明,优化后,变冲程发动机动力模式动力性提升。