随着全球能源问题和环境问题的日益突出，各国对发动机的能耗要求和排放要求也越来越严格。发动机在部分负荷下，引入EGR(Exhaust Gas Recirculation)将一部分废气经过冷却后重新引入进气管，增加了进气管的压力和气缸的充气效率，从而降低了部分负荷下的BSFC(Brake Specific Fuel Consumption)，同时EGR降低了气缸内的氧浓度，降低了缸内最高燃烧温度，抑制了NO_x的生成，是一项可以同时提高部分负荷下燃油经济性和改善NO_x排放性能的有效措施。本文首先建立了G15发动机的GT-power模型并进行了标定，对G15发动机添加了EGR及其控制系统，分析了EGR率对发动机的动力性影响并确定了发动机的优化区间。随后分析了发动机在部分负荷下进排气门正时角，点火提前角和EGR率对发动机BSFC的影响，并引进免疫遗传算法，对发动机在该工况下的BSFC进行优化。得出了优化后的发动机在部分负荷下的BSFC特性图，结果表明优化后的BSFC特性图的燃油经济性有明显提高。随后，为了应对越来越严格的排放法规，本文利用多目标优化算法同时优化部分负荷下的BSFC和NO_x排放量。采用了改进的多目标遗传算法NSGA-II，在NSGA-II的基础上添加了精英保持策略程序和去重复个体程序，得出了关于发动机BSFC和缸内最高燃烧温度的Pareto前沿面。多目标优化结果可以看出，发动机的经济性和NO_x排放性能是两个相互制约的性能指标，但优化结果可以供设计者作参考，设计者可以根据当前排放要求在Pareto前沿面上选择发动机的最佳油耗运行点。