内燃机目前仍是生产和生活中的主要动力源。能源的日趋紧张和环境保护意识的增强，对内燃机的经济性提出了更高的要求。与高效燃烧、电控喷油、增压等技术相比，摩擦学设计在内燃机中的应用潜力还有待深入挖掘。本文以内燃机活塞-缸套系统为对象，以减摩降耗为目标，通过理论仿真、摩擦副设计改进、样件加工和试验验证，探索了内燃机关键摩擦副的低摩擦设计技术和方法，并对活塞组-缸套摩擦力的测量方法进行了研究。本文的主要工作如下：1.活塞-缸套系统的摩擦学理论建模和摩擦副设计改进方案选择。本文以平均雷诺方程、微凸接触模型及雷诺边界条件为基础，进一步考虑了活塞环和连杆对活塞的影响、活塞-缸套界面处的变形、润滑油的物性等影响因素，建立了活塞裙部-缸套混合润滑分析模型。基于该模型，在内燃机不同工况下，分析了整个工作循环内活塞裙部-缸套摩擦副的摩擦损失、油膜厚度和接触情况等参数随曲轴转角的变化关系。在此基础上，对比分析影响活塞-缸套系统摩擦学性能的各种因素，以降低摩擦损失为目标，确定了可行的活塞-缸套摩擦副改进方案。2.活塞-缸套摩擦副样件的加工及试验验证。在确定活塞-缸套摩擦副改进方案的基础上，针对某型号发动机进行了样件的加工，并进行了试验验证。在倒拖试验台架上，测试并对比了摩擦副改进前后的摩擦损失，发现在不同转速下活塞-缸套系统的摩擦损失比改进前均降低10%以上；在发动机性能试验台架上，测试了包括活塞-缸套系统在内的多个摩擦副改进前后的比油耗，发现整机比油耗比改进前平均降低2.5%。3.实现了活塞组-缸套摩擦力的无线测量技术。针对IMEP方法中连杆应力信号导出的困难，试制了连杆应力无线传输模块，并基于该方法，成功测得了柴油机在倒拖状态和点火状态下的活塞组-缸套摩擦力。该结果与公开发表的测量结果趋势相近，证明了该方法的有效性。4.在上述研究的基础上，提出了内燃机摩擦学知识服务的相关规范和模式。摩擦学知识服务是短期内提高国内内燃机摩擦学设计水平的有效途径。本文对冷态拆卸法测量内燃机机械损失以及无线方式测量活塞组-缸套摩擦力两个试验的服务模式进行了分析。