内燃机是汽车和船舶的主要动力装置,如何降低其关键摩擦副的摩擦损失和提高发动机经济性一直是该领域从业人员的迫切追求。活塞环/缸套系统和曲轴/主轴承系统是内燃机的两个关键摩擦副,这两个系统的机械损失功率在发动机整个机械损失中占了很大的比重,因而对其进行低摩擦设计具有较大的应用价值。表面织构技术作为一种重要的改进润滑、减小摩擦的手段,近年来受到研究者的持续关注。然而,目前关于活塞环/缸套系统和曲轴/主轴承系统的织构润滑研究大都面向设想的稳态工况,对表面织构在发动机实际工况下的动态润滑特性还缺乏深入的研究,因而难以为表面织构技术在发动机中的实际应用提供可靠的理论支撑。因此,本文将着重探讨织构化内燃机关键摩擦副的减摩效果,从而为内燃机摩擦副的低摩擦设计奠定基础。本文开展了织构系统的润滑理论研究,建立了适合织构系统的混合润滑模型;以活塞环/缸套系统和曲轴/轴承系统为研究对象,研究了织构系统在冷机和热机下的摩擦学性能,分析了织构系统在启停阶段的摩擦学行为,预测了织构系统在一般启动过程中贫富油润滑状态下性能表现,探索了活塞环/缸套系统在磨合阶段摩擦学形貌的改变。全文的主要工作和贡献如下:首先,以质量守恒润滑模型与微凸体接触模型为基础,考虑润滑油流变属性、接触表面粗糙度的影响后,建立了适合织构系统的混合润滑模型。在模型中,对织构尺度和宏观尺度进行了精确的数值重构,而粗糙度尺度则通过统计学方法进行了表征。该模型特别适合模拟织构润滑系统。同时,结合FBNS(FischerBurmeister-Newton-Schur)算法,给出了该模型的快速求解方案。运用该模型分析了表面织构在不同润滑模式下的效果,探究了表面织构对润滑模式转变的影响。该项工作为后续各关键零部件的润滑研究奠定了理论基础。接下来,以活塞环/缸套系统为具体对象,探究了织构化活塞环/缸套系统在冷机和热机状态下的摩擦学性能以及在发动机冷启动工况下的性能表现。研究中建立了适合活塞环/缸套系统的热力学织构润滑模型,其中润滑油的热效应是通过计入表面粗糙度影响的能量方程来考虑的。研究发现:在给定的织构案例中,表面织构的减摩效果能达到6%-15%,启停阶段的减摩效果为8%左右。之后,基于油膜入口处的流量守恒,在考虑织构储油作用对润滑系统的影响后,建立了适合织构系统的贫油润滑模型。所建立的适合织构系统的贫油润滑模型分为两种:静织构系统贫油润滑模型和动织构系统贫油润滑模型。对于活塞环/缸套系统,它们分别适用于织构特征应用在活塞环表面和缸套表面的场景。利用该模型分析了织构系统在一般启动过程中贫油和富油润滑状态下的性能表现,探究了织构特征在摩擦学系统启动过程中的效果和影响。同时,通过结合润滑模型与磨损模型,在考虑微凸体塑性形变以及微凸体高度分布演化后,形成了预测活塞环/缸套系统磨合阶段性能演化的数值模型。利用该混合润滑与磨损耦合模型,成功地探究了活塞环/缸套系统磨合阶段的摩擦学行为。研究揭示了在磨合过程的初始阶段,由微凸体塑性形变引起的微凸体高度分布的改变是显著的。在磨合初期,微凸体塑性变形对摩擦学性能的影响,要大于磨损带来的影响。最后,以发动机曲轴/轴承系统为具体对象,研究了织构对轴承系统摩擦学性能的影响,并考察了织构对轴承系统启动阶段的性能影响。研究中建立了考虑宏观空穴和微观空穴效应的润滑模型。其中,由随机表面粗糙度引起的微观空穴效应是通过统计学手段考虑的。研究表明:表面织构对轴承系统性能的影响可能是正面也可能是负面的。随着发动机转速增加,表面织构所诱导的减摩效果将会从消极的影响转变为积极的影响。在给定的织构案例中,织构系统在高速运转时的(6000 rpm(revolutions per minute))减摩效果可达12%,然而,在系统处于低速条件下时,织构化轴承系统并不具有理想的摩擦学性能。