节能和减排是推动内燃机技术发展的重要驱动力,将二冲程和四冲程并置的二/四冲程转换技术因既具有二冲程发动机动力强劲的特点,又有四冲程发动机良好的燃油经济性的优势,使该技术具备了进一步降低燃油消耗的潜力。但是,二/四冲程转换发动机在二冲程模式下的换气质量直接影响了该发动机的动力性、经济性和排放性能,因此,该发动机在二冲程模式下的换气过程研究是重点和难点,也是该发动机性能优化的突破口。本文首先分析缸内取样方法的试验测试原理,并以CO2作为监测气体,通过分析CO2在换气前后和排气总管中的质量分布,详细地推导了扫气效率和短路率的计算公式,而捕获效率可由短路率、全局燃空比得出。然后,在一台具备二/四冲程转换的顶置气门式二冲程单缸柴油机上开展缸内取样CO2的试验研究,以研究该发动机在不同转速和进排气压差下的换气特性。最后基于现有的试验数据搭建了GT-POWER仿真模型,分析了配气相位对该发动机的换气特性的影响。对顶置气门式二冲程单缸柴油机开展缸内取样CO2方法试验中,在分析了发动机结构和换气特性的基础上搭建了缸内取样CO2试验测试台架,并对比了不同缸内取样探针深度下的测量结果,结果表明,当取样探针处于适宜的取样深度中,缸内取样CO2方法适用于顶置气门式二冲程单缸柴油机的换气特性研究,且缸内取样方法所测量的对象是缸内的CO2的浓度变化,不会受到燃烧因素的影响,因此,该方法具有较好的试验精度。然后,根据所搭建的测试台架得到了该发动机在不同转速和进气流量下的换气特性变化规律,结果表明,随着给气比的增加,捕获效率逐渐减小,扫气效率先增加后逐渐趋于平缓,两者介于理想扫气模型之间,且当给气比小于1.0时,扫气效率更接近于完全清扫模型,以扫气效率作为优化目标,给气比的适宜范围是0.67～1.3。利用GT-POWER对顶置气门式二冲程单缸柴油机开展配气相位的研究,结果表明,单一地推迟IVO或提前EVO都可有效的减少进气门开启时刻的缸内压力,从而减少废气回流到进气管中。适当地推迟IVO或者提前EVO可使发动机获得较大扭矩输出的同时,也可带来较好的燃油经济性。自由排气阶段应当作为缸内废气排出的主要时期,通过优化该阶段的换气,从而可为发动机带来较好的扫气效果。综合地看,适当地提前EVO相比于推迟IVO可使排气质量流量更大,而适当地推迟IVO相比提前EVO可带来较好的换气效果及燃油经济性。以扭矩为优化目标的DOE试验表明,IVO为140°CA、EVO为115°CA时,该发动机的动力性最大,而燃油经济性最好。