二十一世纪以来,小型乘用车作为人民群众出行的交通工具普及程度随着我国经济水平的提高而得到大幅提升。与此同时,能源危机和环境问题也随着机动车的增多而日益明显,增压直喷发动机作为乘用车主流的动力。由于其在技术上相比于自然吸气发动机具有多种优势,同时又因为其优异的动力性和燃油经济性以及在减少污染物排放、降低质量、减少空间占有率等方面的明显作用,增压直喷技术得以迅速的普及应用。因此,对增压直喷发动机进行开展相关研究,提高其动力性和经济性,并降低排放对减少能源的消耗和尾气的排放具有重要的意义。本文以某公司1.4L涡轮增压缸内直喷汽油发动机作为研究对象,在详细查阅了与增压直喷发动机进排气系统关键性能参数优化相关的国内外文献的基础上,首先介绍了发动机进排气系统与计算机数值模拟仿真技术的国内外研究现状,然后对发动机气缸模型建立的理论基础、进排气管道内气体流动数学模型以及发动机仿真模型的数学求解方法进行了分析和阐述,最后利用台架试验所获增压直喷发动机性能参数以及标定后的仿真模型,根据所阐述的增压直喷发动机进排气系统参数影响特性及多目标优化总体思路和分析流程,对发动机进排气系统参数影响特性及多目标优化进行了一系列深入的研究工作。本文主要研究工作包括:（1）针对所研究的1.4L增压直喷汽油机,基于AVL-PUMA操作系统,结合AVL733S油耗仪、AVL Indiset 630燃烧分析仪、AMAI60气体分析仪等设备搭建发动机试验台架,在1000r/min～5200r/min转速下进行外特性工况试验,测得增压直喷发动机在外特性工况下的功率、扭矩、油耗率等性能数据。（2）根据一维非定常流体力学理论及测量得到的发动机结构参数,在一维仿真模拟软件GT-Power中建立增压直喷发动机数值仿真分析模型,将台架试验所获得的发动机性能数据与仿真模型在相同工况计算得到的性能数据进行对比分析,将实体机数据与仿真数据误差控制在工程允许误差范围（5%）内,保证仿真模型的准确可靠性。（3）通过对仿真模型计算,分析了进排气歧管直径、进气总管长度、进排气谐振腔容积、配气相位的平移对增压直喷发动机性能的影响。并总结出进排气系统参数变化对增压直喷发动机性能影响的规律特性,为发动机的进一步优化改进提供依据。结果表明,对进排气歧管直径、配气相位进行优化后发动机中、高转速下动力性能得到较大提升,对低转速下发动机的动力性提升不明显。（4）选取进排气系统结构参数中对发动机性能影响较大的参数作为多目标优化试验因子,应用试验设计方法（Design of Experiment,DOE）,以进气总管长度、进气歧管直径、排气歧管直径、排气相位、进气谐振腔容积、排气谐振腔容积作为响应自变量,以功率、扭矩和燃油消耗率作为响应进行二阶响应面拟合,并将最大功率、最大扭矩和最低燃油消耗率作为优化目标,采用遗传算法完成多目标优化计算。在对该发动机进排气歧管直径、进气总管长度、谐振腔容积以及配气相位进行优化后,该增压直喷发动机的动力性能得到了较大程度提升,优化后发动机1500r/min（最低油耗点）燃油消耗率由263.87g/k Wh降低为263.46g/k Wh,燃油消耗率降低0.15%,2000r/min（最大扭矩点）扭矩由205.53N.m提升至208.23N.m,比原机提升了1.3%,5000r/min（最大功率点）功率由91.49k W提升至96.41k W,比原机提升了5.38%。