随着我国轻型汽车保有量的不断增加,汽车造成的燃油消耗和污染物排放问题也越发严重。面对环境污染和能源紧缺的严峻形势及国六排放法规的实施压力,势必需要对现有发动机及整车进行技术改善,优化燃油经济性及排放性能。如何对发动机的动力性、经济性及排放性能综合优化,改善整车循环工况下的性能表现,是本文的主要研究内容。以某搭载1.6T增压直喷发动机的轻型汽车作为研究对象,建立增压直喷汽油机GT-POWER模型,完成试验数据校准验证,平均仿真误差保持在5%以下。在不改变原有几何尺寸的基础上,研究进排气配气相位、点火正时等参数变化对发动机动力性、经济性及排放性能的影响,确定发动机优化方案中的设计变量。根据GT-POWER仿真计算结果,以发动机扭矩、油耗及NO_x排放为目标设计发动机多目标优化方案,分析不同的多目标优化算法对电控参数优化设计的影响,选取较优的遗传优化方法完成不同工况下的发动机优化工作,得到发动机优化电控参数MAP。研究结果表明:对发动机进排气相位及点火正时进行多目标优化,可以合理平衡发动机的各项对立性能,达到兼顾优化效果,其中发动机的燃油消耗率和NO_x排放均明显降低,动力性指标基本保持不变;发动机不同工况条件下的优化效果各异,但整体可以达到多目标优化设计预期。提出一种基于发动机参数的整车性能仿真方法,将GT-DIRVE整车模型的仿真计算结果,与原厂整车参数对比验证,仿真精度基本满足设计要求。分析国五与国六排放标准的测试循环工况对整车排放及油耗的影响,对比发动机多目标优化前后的整车性能变化情况。结果表明:相比于国五标准,国六WLTC循环工况的加减速瞬态工况占比明显增加,导致整车的综合油耗及NO_x排放量有明显上升;搭载优化发动机的整车在WLTC行驶工况下的综合油耗及NO_x排放比原机分别减少4.99%和8.39%,发动机的多目标优化方法对整车性能有一定改善效果。通过以上研究表明,试验数据与理论分析相结合的计算机仿真技术对发动机及整车产品的前期开发具有重要的意义。利用数值仿真模型研究多目标优化设计方案,仿真计算精度高,优化改善效果明显,可有效缓解传统优化设计中的成本高、耗时长等难题,对发动机及整车的实际优化方案确定有一定参考价值。