甲醇作为新型的清洁替代燃料,在动力性和排放性方面具有显著优势。但甲醇具有粘度低和汽化潜热高的特点,未燃甲醇流入油底壳而稀释润滑油,对内燃机关键零部件的润滑性能和耐腐蚀性能产生不良影响。本文以甲醇发动机关键摩擦副柱塞偶件和缸套-活塞环为研究对象,采用数值模拟结合摩擦试验的方法,探究表面织构对关键摩擦副润滑摩擦性能的影响。首先,分别参照润滑油互溶性测试标准和石油产品腐蚀性能测试标准完成试验,分析稀释率对稀释混合液理化性能和抗腐蚀性能的影响;采用球块摩擦副摩擦磨损试验,探究稀释混合液的摩擦磨损性能变化规律。结果表明,15%为稀释极限值,超出极限值会给甲醇发动机润滑油的润滑性能、抗磨损性能和抗腐蚀性能带来恶劣影响。当润滑油中掺入部分甲醇时,稀释混合液颜色变深,粘度降低,总酸值增大,总碱值减小;通过甲醇稀释润滑油腐蚀性分析试验和球块摩擦副摩擦磨损试验,得知超过15%稀释率时,稀释混合液的腐蚀作用变得更加明显,铜片表面腐蚀程度开始加剧,随稀释率增大,各方案摩擦系数逐步增加且磨痕宽度不断增大,说明甲醇稀释润滑油现象会降低发动机润滑油的抗腐蚀性能和抗磨损性能。其次,通过建立织构化柱塞副润滑模型,开展了织构化柱塞副润滑性能方面的计算,得出最优的表面织构参数,分析织构参数对柱塞副润滑性能的影响。结合柱塞副摩擦磨损试验,探究表面织构对甲醇发动机柱塞偶件润滑摩擦及磨损性能的影响。计算结果表明,凹坑深度对柱塞副润滑性能的提升效果最佳,凹坑面积占有率的影响最小,而随着凹坑面积占有率增大,柱塞表面润滑性能逐渐提升;最优的表面织构参数:直径50μm,深度5μm,面积占有率0.2,甲醇润滑时能使柱塞副表面润滑性能达到最佳,凹坑织构起到的流体动压效应最强,微凸体摩擦力均小于无织构方案。试验结果表明,对于无织构方案,甲醇润滑的平均摩擦系数大于柴油润滑;在甲醇润滑条件下,织构方案相比于无织构方案平均降低了3.4-6.2%,且甲醇润滑时的织构方案摩擦系数达到了柴油润滑时无织构方案的水平;当甲醇润滑时,织构柱塞副的径向深度为9.13μm,与无织构柱塞副相比,织构柱塞副的磨痕深度降低了16.2%,且表面织构在甲醇润滑时降低磨损程度大于柴油润滑。说明表面织构能够适用于甲醇润滑条件并提升柱塞表面的润滑性能,同时表面织构实现了柱塞表面降低磨损的目标。最后,通过建立织构化缸套-活塞环润滑模型,计算分析不同凹坑参数对缸套-活塞环摩擦副润滑性能的影响并结合润滑摩擦试验,探究表面织构对甲醇发动机缸套-活塞环润滑摩擦性能的影响。模拟计算结果表明,最优的表面织构参数:直径80μm,深度5mm,面积占有率0.1,在15%稀释率方案下对缸套-活塞环润滑性能的提升效果最明显。试验结果表明,对于无织构方案,在频率5Hz和频率10Hz工况下,随着稀释率的不断增大,30%稀释率的平均摩擦系数增长幅度最大;相比于无织构方案,频率5Hz时表面织构在30%稀释率的平均摩擦系数降低幅度最大,达到了7.5-10.8%。说明甲醇稀释润滑油现象降低了缸套-活塞环的润滑性能,而利用表面织构技术能在一定程度上减小发动机摩擦损失,达到改善甲醇发动机关键摩擦副润滑性能的目的。