低摩擦技术是内燃机的变革性技术之一,降低内燃机摩擦损失最简单且最经济的方式是直接减小润滑油粘度,但低粘度油的应用将导致磨损加剧等问题,因此开展应用低粘度油的多缸内燃机主轴承系润滑-磨损动态耦合仿真研究十分必要。本文针对低摩擦多缸内燃机主轴承局部总压和剪切率升高的工作特点,提出了综合考虑粘压效应和剪切稀化效应的润滑剂非线性粘度模型,实现了面向低粘度油应用的混合润滑条件下多缸内燃机主轴承系瞬态润滑仿真;考虑主轴承的磨损演化过程,建立了主轴承润滑-磨损动态耦合的仿真模型,并提出了兼顾计算精度和效率的磨损轮廓迭代方法;随后分析了多缸内燃机主轴承润滑-磨损动态耦合机制,以及内燃机参数对其主轴承系润滑磨损影响的敏感性;最后总结归纳了面向低粘度油应用的多缸内燃机主轴承关键设计参数的取值范围。主要研究内容和所得重要结论如下:1、面向低粘度油应用的多缸内燃机主轴承系润滑仿真建模及应用。针对应用低粘度油后内燃机主轴承局部总压和剪切率升高的工作特点,提出了计及粘压和剪切稀化效应的粘度模型,改进了面向低粘度油应用的多缸内燃机主轴承系润滑仿真模型,分析了使用低粘度油后内燃机主轴承系的减摩效果,并应用于耐久试验工况下的六缸柴油机。结果表明:主轴承最小油膜厚度平均增加了2.79%,最大增加了12.32%;最大油膜压力平均增大了4.7%,最大增大了25%;总摩擦损失平均增加了4.39%,最大减小了24.2%。使用低粘度油后,主轴承系液力摩擦损失降幅可达24%,但粗糙峰摩擦损失增加会抵消一部分减摩效果,且有一定概率会导致主轴承磨损恶化。2、计及润滑-磨损动态耦合的内燃机主轴承系磨损仿真方法研究。针对多缸内燃机复杂的主轴承系,建立了计及润滑-磨损动态耦合的主轴承系磨损仿真模型,提出了兼顾计算精度和计算效率的磨损轮廓迭代方法,给出了合适的迭代步长,并对仿真方法进行了试验验证。结果表明在磨损迭代步长优化后,新模型在计算结果差异小于3%的前提下将计算时间缩短了80%以上。3、多缸内燃机主轴承系润滑-磨损动态耦合机制研究。在本文提出的计及润滑-磨损动态耦合的主轴承系磨损仿真模型的基础上,分析了多缸内燃机主轴承系动态磨损演变过程,揭示了主轴承的润滑-磨损动态耦合机制,结果表明:内燃机主轴承系磨损的前60 h处在快速磨损阶段,各主轴承磨损轮廓的峰值大小和位置主要受对应主轴颈歪斜方向影响;磨损初期主轴承轴向两端总压最大,总压极大值主要由粗糙接触压力贡献,润滑-磨损耦合作用使主轴承配副快速形成共形接触。4、多缸内燃机主轴承系动态润滑-磨损影响因素及敏感性分析。剖析了对多缸内燃机主轴承系润滑-磨损产生影响的非线性因素并设计了对应的分析方案,综合研究了多缸内燃机的工况因素、轴承结构因素、轴承表面因素、润滑油因素和磨损因素共5类9个因素对主轴承动态润滑-磨损特性的影响敏感性,结果表明:影响主轴承承载能力的主要因素依次为转速工况、长径比、设计间隙比、润滑油粘度和轴承表面参数;影响摩擦损失的主要因素依次为磨损系数、转速、润滑油粘度、设计间隙比、织构纹理;影响主轴承最大磨损深度的主要因素依次为粗糙度、长径比、润滑油粘度、转速、磨损系数和设计间隙比。5、内燃机主轴承关键设计参数取值范围确定。综合主轴承承载能力、摩擦损失和磨损特性三方面性能表现,研究了内燃机润滑油粘度、主轴承结构因素、主轴承表面因素对主轴承承载能力、摩擦损失和磨损深度的影响规律,给出了对应关键设计参数取值范围:选用润滑油的粘度100℃时高于9.632 m Pa·s;主轴承长径比的选取范围在0.31～0.33之间;主轴承间隙比的合适范围在0.02%～0.03%之间;主轴承表面粗糙度的选取需要小于1μm;加工纵向纹理时表面纹理比值在1～6之间。