随着我国汽车工业的飞速发展和人们对生活便利性要求的提高,摩托车凭借体积小、行驶方便及经济性高的特点,受到人们的诸多青睐。但由于我国在相关领域内的技术较为落后,摩托车的众多技术和性能尚未被人们完全发掘,同时,受到全球能源危机和疫情所带来的相关影响,我国对自主掌握核心技术的需求十分强烈。结合当前形势和人们的需求,对摩托车及其相关部件的性能优化十分必要和紧迫,特别是作为摩托车“心脏”的发动机,对其性能的提升更是重中之重。本文以一款高速摩托车汽油机为研究对象,利用发动机专业软件GT-POWER搭建了该发动机的一维仿真模型,在确保模型精度和可靠性的前提下,利用该模型对发动机的部分结构和可调参数进行模拟仿真,并分析各参数对性能的影响。最后,利用Isight与GT-POWER耦合,对该模型的动力性和经济性指标进行分阶段多目标优化,并对不同负荷和转速下的可调参数优化值进行求解,制成相关MAP图,为后续优化和研究工作提供一定的参考作用。本文研究的内容主要包括:（1）搭建该款发动机的一维热力学仿真模型,利用前期台架试验中得到的数据进行精度验证,以确保一维模型能准确模拟实际发动机性能,并作为后续仿真研究的基础。（2）利用标定好的模型对发动机的动力性和经济性进行仿真分析工作。由于发动机的设计参数与可调参数之间具有严格的先后关系,即发动机的压缩比和进排气系统参数是作为发动机的设计参数,需要在设计初期详细分析其与性能之间的关系,而可调参数需要在确定设计参数的基础上再进行性能分析,从而进行发动机的标定和优化工作。因此首先对部分结构参数进行仿真分析,包括压缩比和进排气系统中的部分参数。在进、排气结构的众多参数中,进气管长度（A）、排气管长度（B）和排气管直径（C）是对发动机性能影响较为明显的三个参数,根据此结果,论文逐一分析这些参数对发动机动力性和经济性的影响。其次,对发动机的部分可调参数进行仿真分析,包括过量空气系数（lamba）、进气门开启角（inangle）和排气门开启角（exangle）,最后总结分析出各参数对发动机性能的影响规律。（3）本次研究的目标是提升发动机的动力性和经济性,具体指标为发动机功率和有效燃油消耗率。由于两者之间存在相互制约,因此,本文借助专业优化软件Isight与GT-POWER联合仿真,利用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对其性能优化。根据（2）中分析所述,将本文优化总共分为两个阶段:一是对发动机结构进行优化,包括对该发动机压缩比改进和进、排气管结构进行优化,先确定压缩比为12,在此基础上将设计变量定为进气管长度（A）、排气管长度（B）及排气管直径（C）,其确定范围是根据发动机实际安装位置及空间确定。二是在确定压缩比和结构后,对该发动机的部分可调参数进行优化,包括过量空气系数（lamba）、进气门开启角（inangle）和排气门开启角（exangle）,并对不同工况下的最优可调参数进行求解,制成相关MAP图,为该发动机在不同工作状态下的参数最优值提供参考作用。（4）为了将优化前后发动机性能进行对比,在最后阶段,通过对全负荷工况下两次优化前后的性能进行模拟仿真,发现在外特性下,当转速为3000 rpm-9000rpm时,发动机的各项性能都得到了一定的提升,最终经过两次优化后,3000rpm-9000rpm之间功率平均提升8.69%,有效燃油消耗率平均优化7.10%。