随着柴油机强化程度的不断提高,伴随而来的柴油机活塞-环组-缸孔摩擦副的机油消耗、缸内燃气泄漏等密封问题也日益显著,密封性能已成为高效清洁柴油机研发所面临的严峻问题之一。为此,以某直列四缸四气门高压共轨柴油机为研究对象,采用理论解析、仿真模拟和试验研究相结合的方法对活塞-环组-缸套摩擦副密封性能进行系统研究。为高效清洁柴油机密封性能的提升及自主设计提供一定的理论和技术支撑。主要研究内容如下:（1）柴油机铝合金活塞热分布及工作变形规律研究热障涂层技术可以有效解决铝合金活塞头部温度过高的问题,采用试验测试及仿真模拟对活塞温度场进行分析。研究结果表明,热障涂层活塞随陶瓷层厚度的增加,热障涂层的隔热效果逐渐增加,活塞本体顶面的温度呈现3.7℃～5.3℃范围内的降低;径向工作变形量呈现0.004～0.006mm的降低,其中活塞在沿销孔轴线方向的径向热变形大于垂直于销孔轴线方向的径向热变形,变化幅度的差异导致活塞热变形不均匀性的产生,可为进一步研究活塞工作变形对活塞-组件-缸套密封性能影响研究提供边界条件。（2）柴油机缸套工作变形及其影响因素研究针对螺栓预紧力、热负荷以及工作载荷对缸套变形的影响,结合缸盖火力面与缸套试验测试和数值仿真,采用流-固-热多场耦合传热的分析方法,对机体装配耦合模型进行了分析。研究结果表明,在装配工况下,从缸套顶部至缸套底部,缸套的变形量逐渐变小,施加了过盈量后的缸套综合变形增加了近两倍。在热负荷作用下,施加了过盈量后缸套最大综合变形量增加了0.005mm左右。在多个载荷的耦合作用下,不同缸爆发时的缸套变形趋势和单独施加螺栓预紧力、热负荷的变形趋势几乎一致,从缸套顶部至底部,变形量逐渐减小,第二、三缸变形较小,第一、四缸靠近自由端两侧变形较大。（3）柴油机活塞-环组密封性能试验研究及模型验证采用硫示踪法测量了研究机型在1000～2400r/min转速范围内不同负荷率下的机油消耗量。研究结果表明发动机机油消耗量与工况紧密相关,增加发动机负荷率将直接导致机油消耗量的增加,负荷率超过90%之后尤其显著。活塞敲击能量最大值出现在做功行程上止点后12℃A处;其中,第四缸活塞敲击能量最大,最大敲击能量达到了0.23N·m。各缸在每个完整循环内都有两个漏气峰值,主峰值在60℃A～90℃A区间,次峰值在450℃A～480℃A区间。发动机的缸内机油消耗总量中,壁面蒸发量占据比例均最高,达到了86.4%;顶环甩油次之,达到了13.2%。（4）柴油机活塞组件密封性能的影响因素及作用机理研究通过建立活塞-环组-缸套摩擦副机油消耗和漏气仿真模型,研究热障涂层活塞工作变形,缸套工作变形,活塞、活塞环结构参数对活塞组件密封性能的影响关系和变化规律。研究结果表明,活塞热分布情况对缸内机油消耗影响较大,带有热障涂层活塞能够有效降低发动机的缸内机油消耗。缸套变形直接影响活塞的二阶运动、漏气量及机油消耗,在设计时需要重点考虑。活塞销偏置对活塞敲击能量的影响较大,对发动机漏气量与机油消耗的影响较小。活塞径向位移、活塞倾斜角、活塞敲击能量、漏气量及机油消耗量随配缸间隙的增加而增加。活塞中凸点位置对活塞二阶运动影响较为明显。活塞头部间隙的变化,改变了火力岸区域气体的体积,使一环与环槽下侧面的接触时间增长,可减少漏气量。活塞环闭口间隙对发动机漏气量影响较大,其中顶环与二环闭口间隙对漏气量影响尤为明显,油环闭口间隙对漏气量的影响较小。随着顶环径向弹力的增大,发动机漏气量、机油耗呈现出逐渐减小的趋势,当顶环径向弹力为32.7N时,漏气量达到最小值,最小值为14.6L/min,油环径向弹力由41.6N增加到73.6N的过程,发动机缸内总机油消耗减少了3.7%。