摩托车在人们日常生活扮演很重要的角色,尤其在亚洲。在中国、印度、印度尼西亚、泰国以及越南,摩托车使用量占总的客车运输的60%。截止到2018年,亚洲的摩托车拥有量达到了3.19亿。如此高的拥有量以及使用量已经对环境和能源造成的负担是巨大的。若要减轻或解决上述问题,必须要提升摩托车发动机性能。循环变动（CCV,cycle to cycle variation）是限制发动机性能提升的主要因素。相较于汽车发动机,摩托车发动机多为单缸机,运转工况更宽泛,循环变动问题更加严峻。本文通过实验结合仿真详细地研究了三款不同排量（125 ml、300 ml、500 ml）的摩托车发动机缸内工作过程。研究内容分为两部分,一为研究发动机结构对循环变动的影响;二为进气波动及化学反应对循环变动的影响。第一部分,主要研究成果如下:1)设置发动机台架实验,测得发动机运行参数为边界条件,并以实验结果标定模拟计算;2)实验结果显示,在低负荷下（40%）,随着转速的升高,大排量发动机的循环变动增加更加迅速。当转速从3000 rpm增加到7000 rpm,125ml发动机COVPma x（峰值压力循环变动系数）增加了12.5%,而在同样的运转工况下500 ml发动机COVPmax增加了127.3%。在高负荷下,转速对三款发动机循环变动的影响减弱,尤其在500 ml发动上表现更为明显,在同样的转速增幅下三款发动机的COVPma x增加非常缓慢;3)结合实验与仿真,分析并揭示了发动机结构如何导致循环变动;4)仿真结果显示,发动机各结构（气道、燃烧室形状、火花塞位置等）都是通过影响缸内流场的变动导致循环变动。125 ml、300 ml、500 ml发动机四个循环的流场中心与火焰中心的平均距离分别为16.8mm、7.12mm、6.97mm,与实验结果一致,发现了反映循环变动的最要参量。第二部分,首先通过新颖的计算设置独立了除进气波动,化学反应以外其它因素对循环变动的影响,主要研究成果如下:1)为研究进气波动对循环变动的影响,仿真过程中仅改变进气边界条件（从循环变动到循环平均）,结果显示平均进气得到五个循环的缸内压力最大变动为3.5%,瞬态进气得到的五循环的缸内压力最大变动为6%;2)为研究化学反应过程对发动机循环变动的影响,仿真过程中仅改变点火设置（从点火到不点火）,结果显示在没有化学反应过程参与时,五个循环的缸内流场中心变动下降了278.06%。事实上,无论进气波动还是化学反应过程,它们都是影响缸内流场的运动进而导致循环变动。本文对摩托车用发动机循环变动的起源进行了深入研究,深入研究了发动机的运转稳定性与设计参数之间的相关性,为发动机性能的提升提供理论依据。