活塞、活塞环、缸套组成了气缸系统,该系统内的润滑油消耗是整机机油消耗的主要部分。当前的研究结果都显示,机油消耗与PM有直接关系,降低整机的机油消耗量,可以减少颗粒排放物。在活塞、活塞环的设计中,传统的经验设计占据太大的比重,随着时代的进步,要求能够高效快捷的设计新产品及改进旧产品,传统的设计方法显然不堪负重,应用现代设计方法,探究活塞、活塞环、气缸套的结构参数对发动机各性能的影响,优化设计活塞、活塞环、气缸套,从源头减少机油耗的研究很有意义。本课题以Piston&Rings软件为平台开展相关的研究,探索了活塞头部间隙、配缸间隙、活塞销偏置、环开口间隙、环背隙、环侧隙、环切向弹力、缸套形变与机油耗、漏气量、活塞和环组FMEP.活塞二阶运动等之间的影响关系,以及如何优化这些结构参数。尽管主要目的是研究机油耗,但漏气量、活塞和环组FMEP.活塞二阶运动等也是整机重要的指标,不能顾此失彼,而且各指标实际上是息息相关的,最终的目的是在多重指标中寻找一种平衡,以机油耗为重,力求整机性能达到预期目标的前提下,优化设计。经过研究得到以下重要结论：(1)在可能的情况下,应尽量减小配缸间隙：(2)最优的活塞销偏置量在0.5-0.75mm之间；(3)开口间隙中对机油耗影响最大的是二环开口间隙,背隙中对机油耗影响最大的是二环背隙,侧隙中对机油耗影响最大的是油环侧隙。为使仿真得到可靠的结果,前期的边界条件的确定至关重要,通过试验与有限元是确定边界条件常用的两种方法。活塞刚度矩阵、活塞温度场、缸套温度场、缸套形变等,都是仿真重要的输入参数,为此,重点探讨了刚度矩阵的有限元求解方法,探讨了缸套形变的有限元求解方法,研究了热电偶测缸套关键点温度的测试方法,结合测试结果应用有限元软件求解了缸套三维温度场分布,并对缸套热负荷做了深入研究分析,也得到了一定的规律性的结论。