缸套-活塞环组件作为柴油机的主要摩擦副之一,其性能好坏对柴油机的工作性能、使用寿命和经济性等都有着重大的影响。相关研究表明,缸套-活塞环的摩擦耗功在整个柴油机摩擦耗功中占到的比例大约为25%-50%,并且在船机故障统计中由缸套、活塞环所引发的故障也占到相当大的比例。此外,气缸内的密封性能对柴油机的工作特性起到至关重要的作用。因此,深入对缸套-活塞环的综合性能优化展开研究,对延长缸套-活塞环的寿命、提高柴油机的效率、节约燃料等方面均具有十分重大的意义。本文以柴油机缸套-活塞环摩擦副为研究对象,聚焦于柴油机缸套-活塞环减磨机理和气缸气密性优化研究,具体包括缸套-活塞环表面纹理的设计、制备,往复式切片缸套-活塞环运行过程中摩擦副的摩擦特性、润滑油膜特性,整缸缸套-活塞环摩擦副的摩擦特性、润滑油膜特性以及气缸密封性,缸套-活塞环摩擦副油液磨粒与表面纹理结构的映射关系等。综合比较不同运行工况试验前、后获取的特征参数,系统的分析了表面纹理结构参数对缸套-活塞环摩擦副性能的影响,并建立了不同表面纹理结构缸套与该摩擦副性能之间的映射关系。研究结果发现,具有合适尺寸沟槽结构的缸套-活塞环能够有效提升摩擦副的摩擦学性能,降低摩擦副的磨损。其中30°沟槽纹理结构具有较好的摩擦学性能,且在此基础上设计的2 mm宽沟槽结构有利于改善低速度下摩擦副的摩擦磨损性能,而3 mm宽沟槽结构更有利于改善更高速度下摩擦副的性能。而进一步通过对整缸缸套-活塞环摩擦副性能的研究发现,合适宽度的螺纹槽纹理结构可以有效改善摩擦副的密封性能和摩擦学性能,如3 mm宽螺纹槽纹理结构与原始缸套相对比,密封性能提升了14.4%,而摩擦学性能提升了约30%。此外,磨粒的分析则利用收集试验过程中的润滑油制作滤膜谱片并获取其二维特征参数和三维形貌特征参数,其结果表明合理的缸套表面纹理结构有助于改善缸套-活塞环摩擦副的润滑性能,如2 mm宽的沟槽纹理结构对摩擦副润滑性能的改善。这些研究结果为表面纹理结构在柴油机缸套-活塞环上的应用提供了一定的试验和理论依据。