هدف از انجام این پایان نامه ارایه راهکاری برای کاستن از آلایندگی و مصرف سوخت یک موتور اشتعال جرقه ای، با استفاده از مکانیزم زمان بندی متغیر سوپاپ تخلیه در سرعت های مختلف است.به این منظور، ابتدا یک مدل شبه بعدی، ترمودینامیکی، دوناحیه ای و سیکل باز در محیط matlab توسعه داده شد. در گام بعد، مدل مذکور با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه و صحه گذاری قرار گرفت. پس از حصول اطمینان از کارکرد درستِ مدل، به جهت تسریع فرآیند شبیه سازی، یک شبکه عصبی با استفاده از نتایج مدل شبیه ساز، توسعه یافت. در مدل شبکه عصبی مذکور، متغیرهای ورودی لحظات باز و بسته شدن سوپاپ تخلیه بوده و قدرت، گشتاور، میزان nox و مصرف سوخت، متغیرهای خروجی هستند. در ادامه با استفاده از روش بهینه سازی چندهدفه، زمان بندی های بهینه سوپاپ تخلیه در دورهای مختلف موتور به دست آمده است. سرانجام زمان بندی های سوپاپ تخلیه برای سه حالت کم آلاینده، کم مصرف و پرشتاب ارایه و نتیجه گیری شده که استفاده از سازوکار زمان بندی متغیر سوپاپ تخلیه از آلاینده nox و مصرف سوخت کاسته و بر گشتاور تولیدی موتور می افزاید.