活塞环-缸套作为内燃机中关键的摩擦副之一,其摩擦润滑性能的好坏能够直接影响到内燃机的整机性能。因此,活塞环-缸套的润滑研究受到了越来越多的重视,深入研究活塞环-缸套的摩擦润滑,改善该摩擦副间的润滑状态,已成为如今内燃机摩擦润滑研究领域的一个重要研究方向。目前建立的大多数活塞环-缸套润滑模型均将缸套表面假设为理想圆柱面,没有考虑缸套表面动态变形对润滑油膜形成过程与润滑性能的影响。同时,现有研究没有综合考虑时变的油液应力因子与空穴效应对摩擦润滑的影响。因此建立一个考虑缸套变形、应力因子和空穴效应的润滑模型十分必要。本文首先基于有限元建模预测了燃烧冲击与活塞敲击两个主要激励源作用下缸套的动态响应,分析了缸套局部动态响应和激励源之间的对应关系,得到了两种激励源所引起的缸套变形情况。通过仿真分析可知,缸套变形的幅值与活塞环-缸套摩擦副表面粗糙度的量级相近。由于替代燃料与柴油理化特性之间存在差异,缸内燃烧过程及活塞运动规律的改变可能导致缸套动态响应的变化。为了分析燃用替代燃料对缸套振动特性的影响,分别基于有限元仿真和台架试验研究了燃用不同燃料时缸套振动响应的差异。使用连续小波变换对缸套动态响应进行了时频分析,证实燃烧不同燃料时缸套振动响应之间存在明显差异,且燃烧上止点后局部动态响应的幅值随发动机转速的升高而减小。然后为了进一步研究结构变形对缸套组件的摩擦学行为的潜在影响,依据平均雷诺方程,使用改进的应力因子和考虑空穴效应开发了考虑缸套动态变形的活塞环-缸套润滑模型,以获得更接近真实的润滑油膜厚度分布和摩擦学特性。基于所建润滑模型,对活塞环与缸套间的油膜厚度、摩擦力及油膜压力分布进行了计算,对比分析了缸套表面变形对缸套组件摩擦润滑特性的影响。最后在单缸柴油机上使用三种燃料开展了一系列的台架试验,分析了燃用不同燃料在不同运行工况下缸套动态响应特性。通过对比不同燃料对应的缸套振动均方根值可知,燃料差异引起的缸套动态变形与数值预测结果基本吻合。通过采集分析缸套表面声发射信号,发现小波包络处理后声发射信号轮廓与仿真获得摩擦力曲线相似,初步验证了所建润滑模型的合理性。通过拆缸检查进一步证实发动机缸套在上止点附近出现了严重的磨损,再次支持了所建模型关于动态摩擦过程估算的合理性。本文所建改进润滑模型为以后活塞环-缸套摩擦副间动态摩擦润滑行为的研究与结构设计改进提供了理论指导。