润滑系统是内燃机的重要系统之一，其工作性能的好坏对内燃机的可靠性、动力性、经济性与排放性能均具有非常直接的影响。因此对内燃机润滑系统进行分析与优化具有重要的工程实践意义与理论价值。本文以某款正向开发中的四缸国Ⅴ柴油机为研究对象，对其润滑系统进行了分析研究与优化设计。首先给出了满足润滑油流动的粘性流体基本控制方程，包括质量守恒方程、纳维-斯托克斯方程、能量守恒方程和雷诺方程；其次，对该款内燃机润滑系统的结构组成与润滑油路进行了详细设计，根据整机实际润滑系统与零部件结构参数搭建系统仿真模型并进行计算分析，基于计算结果对国Ⅴ柴油机润滑系统关键部位性能参数进行了初步的预测与分析。结果表明，主油道到机体排气侧副油道的压力损失0.25bar相对较大，这是由于润滑油路直径不合理导致的，需要进行优化设计。并且流经主轴承处的润滑油占到主油道流量的34.26%，是整个润滑系统中流过机油最多的部件，需要重点进行优化设计。采用正交设计（OA）法对8个主要润滑油路参数进行试验设计（DOE），得到64组尺寸参数组合。采用径向基函数神经网络（RBFNN）方法建立近似模型，结合多岛遗传算法（MIGA）进行优化，使得润滑油路直径趋于合理。在油路直径得到优化的基础上，对发动机主轴承结构参数进行优化设计。在保证主轴承处可靠润滑的条件下，降低了主轴承处的机油流量与摩擦功损失，使得全转速范围内主轴承处平均降低16.2%的摩擦功。进行样机零部件试验，机油滤清器和机油冷却器的试验结果均显示各自压力流量性能曲线基本与输入边界值吻合，为计算结果的准确性提供了保证。机油泵压力特性试验表明在所有转速下的机油泵供油量的试验值与计算值偏差在8%以内，模拟结果可靠。对国Ⅴ柴油机进行样机试制与初步台架试验验证，结果表明，在不同转速下主油道机油压力试验值与优化后计算值的最大偏差不超过6%，表明系统仿真模型基本合理，可以有效指导润滑系统的开发工作。发动机额定转速时的功率接近110kW。总体上看，发动机各项动力性、经济性指标基本达到设计目标值。