对置活塞二冲程（OP2S）发动机取消了复杂的配气机构和缸盖,其重量大幅度减少,可以有效提高功率密度和热效率,作为应对能源危机和环境污染挑战的技术途径之一而受到关注与研究。本文基于OP2S柴油机,采用仿真分析和稳流试验的方法,对可变换气系统的性能进行研究。建立了OP2S柴油机一维仿真模型,研究了气口高度、宽度圆周比、活塞运动规律和转速对OP2S柴油机动力性及换气性能的影响规律。平均指示压力、扫气效率均随着进、排气口高度的增加先升高后降低,捕获率则不断降低。排气口高度一定时,较低的进气口可在高转速获得较好的动力性;当进气口高度一定时,较高的排气口可在高转速获得较好的动力性。但随着转速的增加,最高平均指示压力及扫气效率对应的进、排气口高度均增加,所以在不同转速下同时对进、排气口高度进行优化是必要的。基于OP2S柴油机提出了两种可变换气系统结构,一种基于分层气口结构,一种基于滑动缸套结构。并以平均指示压力、扫气效率和捕获率多个参数为综合优化目标,在确定附加加权因子n₁:n ₂:n₃为5:4:1的基础上对不同转速的进、排气口高度进行多目标优化。基于分层气口结构,确定在800～1500r/min采用单层气口,进、排气口高度分别为14mm、16mm,2000～3000r/min采用双层气口,进、排气口高度分别为26mm、30mm。标定转速下,平均指示压力为0.74MPa,指示功率为37.4k W。建立了OP2S柴油机三维CFD仿真模型,并通过稳流试验对模型进行了验证,研究了进气口径向及轴向倾角对换气过程的影响,研究了分层气口结构的径向倾角对换气过程的影响。在进气口设置径向倾角和轴向倾角可以相应的提高缸内的涡流比和滚流比,但同时影响了气流运动及进气量,使扫气效率有所下降。为同时兼顾扫气效率及缸内气流运动对性能的影响,基于分层气口结构对第一层进气口设置径向倾角,在1000r/min和3000r/min时进行性能的对比分析,确定第一层进气口径向倾角为5°,此时1000r/min的扫气效率有所下降,涡流比提高近3倍,3000r/min时扫气效率有所升高,涡流比提高1倍。