随着我国机动车的保有量越来越多,城市交通拥堵问题越来越严重,摩托车由于其行驶和停车占用资源较小,通过科学管理和道路规划,可以在很大程度上解决交通拥堵的问题。同时由于能源危机和环境污染等问题受到世界各界的普遍关注,人们对摩托车发动机的性能提出了更高的要求。本文以某款摩托车单缸汽油机为研究对象,采用数值模拟计算和试验验证相结合的方法,通过优化发动机的压缩比、进排气系统结构、凸轮型线和组织气流等,同时对发动机的混合气浓度、点火提前角同步匹配后,达到提升发动机动力性和经济性的目的,对改型后的发动机性能进行实验分析并对仿真方案进行验证。本文主要研究内容如下:(1)利用一维仿真软件GT-POWER搭建原机模型,通过原机台架实验数据对仿真模型进行标定,误差控制在5%以内,保证仿真模型的可靠性。(2)通过仿真模型,分析计算了发动机压缩比、进排气系统和配气机构对发动机性能的影响规律。总结得出的影响规律,并在该规律指导下完成发动机的性能优化,结果表明,压缩比可提升至10.5;优化进排气系统结构后中高转速区域的动力性得到了较大改善,尤其是中等转速下扭矩的改善,大大提高了整机的加速性;并基于Timing-Drive软件对进排气凸轮型线进行了重新设计,改变了工作包角和配气相位,优化后对低、高转速性能有明显改善;在组织燃烧方面,对燃烧室结构及进气道进行了设计改进,并充分利用气体的流动,结合混合气浓度和点火提前角的匹配调整,使发动机性能得到进一步的提高。(3)根据实验台架结果,从外特性和典型工况方面,对改型发动机后的性能和原机进行了对比,结果表明发动机的动力性能得到了较大幅度的提升,最大功率达10.04kW(8500r/min),比原机提升了 9.80%;最大扭矩达到14.16N·m(6000r/min),比原机提升了 8.48%;最低燃油消耗率降至259.48g/kW·h(3500r/min),比原机降低了 3.86%,达到了厂家预期水平。