活塞组件是内燃机的核心部件之一,其与缸套间的润滑性能会直接影响内燃机的经济性和可靠性。本文从理论和实验两方面对活塞组件(活塞裙和活塞环组)的润滑性能进行研究。理论研究部分以YTRC2110D四冲程柴油机为研究对象。当活塞环与环槽发生接触时,活塞的二阶运动会影响活塞环的润滑性能,因此首先对活塞裙的润滑性能展开研究。建立了包含活塞动力学、摩擦学和微凸体接触的综合模型,实现了对活塞二阶运动、活塞角点敲击力、活塞裙与缸套间的润滑油膜厚度和摩擦损失功等性能的分析。然后进行了活塞环组润滑性能的理论研究。考虑了活塞二阶运动对活塞环润滑性能的影响,建立了包含活塞环组动力学、摩擦学和环内气体流动状态的综合模型,实现了对活塞环组与缸套间的润滑油膜厚度、摩擦损失功、曲轴箱窜气量和活塞环在环槽中的跳动等性能的分析。在实验验证部分,对发动机试验台进行了改造,并使用超声波法测量了YTRC2110D柴油机顶环与缸套间的油膜厚度。本实验使用超声波发射接受装置来发出和接收超声波纵波的脉冲信号,使用超声波换能器完成脉冲信号和超声波信号的转换,并在缸套外壁上粘贴超声波传感器从而将超声波信号射入到缸套-油膜-活塞环三层介质中,然后使用计算机进行滤波和信号处理。本实验的测量结果较为清晰的反映了顶环与缸套间油膜厚度的分布规律,且与仿真结果吻合较好,证明了建立模型的正确性。最后使用建立的活塞组件(活塞裙和活塞环组)润滑性能分析模型以某型柴油机为例进行案例分析。研究了活塞销偏置、活塞重心偏移和缸配间隙对活塞裙润滑性能的影响。以及活塞环中凸点位置、有效润滑长度和桶面高度对活塞环润滑性能的影响。并进行正交试验对活塞环型线进行了优化,提高了活塞环的润滑性能。