近年来,随着内燃机技术的发展,发动机强化的程度越来越高,在动力性提升的同时,对经济性和排放也提出了更高的要求。活塞组作为发动机的核心零部件,面临着高强化所带来的更加苛刻的工作环境,其性能的优劣直接影响发动机的动力性、经济性和排放特性。研究活塞组动力学特性,可为改善和优化活塞组结构设计提供理论指导。以某四缸高压共轨柴油机活塞组件为研究对象,建立了活塞组动力学模型,采用硬度塞与热电偶试验方法对模型所需的活塞与缸套的温度场边界条件进行测量,并将仿真模型的计算结果与试验结果标定,为后续仿真提供基础。重点研究了活塞结构参数包括活塞裙部结构、配缸间隙、销孔偏心等对活塞二阶运动、润滑特性、摩擦损失的影响；分析了不同活塞环结构下,缸内的机油消耗、环组摩擦损失以及对窜气量的影响规律。主要研究结果表明：(1)当试验用柴油机在额定工况工作时,活塞最高工作温度达到了360.2℃,位于喉口位置,最低温度为156.3℃,平均温度为258.3℃；缸套的测量最高温度达178.3℃,最低温度为91.3℃。(2)活塞结构对活塞在缸内运动影响很大。活塞裙部中凸点从10mm处上移5mmm可使最大倾斜角降低48.1%,摩擦损失功增大84.2%。减小活塞裙部的椭圆度有利于降低敲击动能,但过大的接触面积会使得摩擦损耗增加,在原机的基础上椭圆度减小0.2mmm摩擦损失增大26.6%。活塞销孔的偏置,无论是偏向主推力面或是次推力面均可降低敲击噪声,但偏向次推力面会增大摩擦损失。增大配缸间隙会导致活塞二阶运动幅值与敲击动能增大,但可以降低摩擦损失,在原机的基础上增大0.02mm,摩擦损失降低了25.8%。(3)环组结构极大的影响发动机的窜气量与机油耗。活塞第二环岸间隙从0.15mm增大到0.95mm,漏气量大幅增加,增大了62.9%。三道环的闭口间隙中,顶环与二环的闭口间隙对漏气量的影响较大,顶环的开口间隙从0.45mmm增大到0.65mm,窜气量增加了35.2%,从开口处的窜油同时也增加。环槽的背隙与侧隙对窜气量影响较小。增大活塞环的径向弹力有利于降低窜气量,但会增大环组的摩擦损失。