随着国家排放法规的日益严格，传统二气门汽油机濒于被淘汰的境地，电控燃油喷射的多气门汽油机已成为汽车发动机的主流。多气门汽油机缸内气体流动情况，极大地影响着混合气的燃烧速度，从而影响发动机的动力性、经济性和排放性能。本论文针对天津内燃机研究所第三研究室为企业开发的2.4L车用多气门汽油机，首先通过研究气门数与气门几何流通截面积的关系，确定采用每缸四气门的结构；在分析了影响缸内流场的发动机关键结构参数的基础上，确定了以大角度蓬型燃烧室来获得更高的充气效率，用优化的气道与燃烧室来组织有效缸内流动，加快湍流火焰传播速度的研究方向。其次，通过分析研究大量文献，确定本次模拟计算采用RNG k-ε湍流模型、有限体积的计算方法、结合局部加密技术的非结构化网格、更贴近试验状态的边界条件，以增加模拟计算的精度。然后，通过稳态模拟与气道试验的对比，发现A、B两种气道均具有较高的流通系数；而且模拟与试验的最大误差小于7%，检验了计算模型的精度。最后，结合动网格生成策略，通过对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号方案进行了瞬态模拟分析，通过比较发现采用B气道的Ⅲ号方案，缸内形成了以滚流为主的两个小角度斜轴涡流，并保持到压缩上止点前后。此方案的湍动能场研究表明，火花塞点火前缸内不但保持了较大湍动能数值，而且湍动能核心位置较好，这对于促进着火延迟期火核的形成以及加快急燃期内火焰传播的速度是非常有利的，确定此方案为最优化方案。选用最优化方案进行的样机试验与整车排放试验表明，发动机动力性指标与排放数据均达到设计目标。在这次对车用四气门汽油机气道及缸内流场的研究中，采用了气道及缸内流场的稳态与瞬态模拟技术并结合试验的虚拟设计方法，可以在短时间内获得大量信息，为发动机相关结构设计提供可靠的理论依据。