随着汽车工业的发展和排放法规的日趋严苛，发动机不断向高效、节能和环保方向发展，这对其关键摩擦副表面的加工质量提出了更高要求。气缸-活塞环摩擦副是发动机关键摩擦副之一，其润滑磨损状况对发动机经济性、动力性以及排放性能有很大影响。本文将激光表面微织构技术(LST)应用于气缸内孔的加工，根据气缸-活塞环摩擦副的实际工况，对气缸内壁微观几何形貌进行主动优化设计，充分发挥微织构流体动压润滑性能，改善气缸-活塞环摩擦副的润滑和磨损状况，降低发动机的机油耗与燃油消耗率，减少排放，提高发动机整体性能。　　在理论研究方面，根据计算流体动力学(CFD)理论建立气缸-活塞环摩擦副表面微织构流体动压润滑数学模型。采用FLUENT软件对摩擦副表面微凹腔流体动压润滑效果进行数值模拟，揭示不同工况对微织构流体动压性能的影响规律，并确定具有最佳流体动压润滑效果的微凹腔参数为:深经比λ=0.1、面积占有率Sp=10％左右。根据气缸内壁分区织构特点，建立阶梯织构流体动压润滑模型，数值模拟结果表明，沿活塞环运动方向织构容积比越大阶梯织构流体动压效果越好。　　在工艺试验方面，采用课题组自主研发的激光微加工系统在铸铁试件表面进行微织构加工。对比分析连续加工方式与“单脉冲同点间隔多次”加工方式对微织构几何形貌的影响，论证了“单脉冲同点间隔多次”加工方式的优越性。研究了不同激光加工参数对微织构几何形貌的影响，结果表明微凹腔直径主要受泵浦电流影响，而激光脉冲重复次数主要影响微凹腔深度。对于激光微加工辅助工艺，主要分析辅助气体种类和气体压力对表面微织构加工质量的影响。试验结果表明，吹拂氮气时，激光微织构表面硬度最大，气体压力为0.3MPa时，微凹腔几何形貌较好。　　本文在理论分析与试验研究基础上，提出一种气缸内孔分区异化激光微织构新技术，根据发动机缸套内壁的润滑状况和磨损特征，对其表面进行合理分区，并针对各区域具体工况选取合理的微织构参数，实现气缸工作表面磨损均匀。根据气缸内表面几何形貌对发动机性能的影响，确定织构缸套的原始表面参数为:Rpk≤0.15μm、Rk≤0.2μm、Rvk≤0.3μm、Mr1≤6％、Mr2≥85％。针对激光微织构缸套内表面产生的金属熔渣问题，制定了高效的后处理抛光工艺。发动机台架试验表明，与原机相比，配装三种激光微织构缸套时，发动机燃油消耗率、烟度和排温均有不同程度降低，机油耗最大降幅达45.5％。当配装上止点区和裙部主接触区微织构缸套时，发动机的比油耗、烟度和排温降幅最大，机油耗下降37.9％，综合性能较佳。