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近年来我国汽车制造技术得到迅猛发展,缸套活塞环作为发动机中最重要的一部分。缸套活塞环摩擦损失的降低,可以大幅提升了发动机的能量转换效率。本文为了降低缸套活塞环磨损,把纳米石墨和纳米复合碳颗粒添加到润滑油中,进而提升减摩抗磨性能。然而,纳米石墨和纳米复合碳颗粒在润滑油中存在界面问题。改性后的纳米石墨和纳米复合碳颗粒,能增强纳米石墨和纳米复合碳颗粒在润滑油中的悬浮稳定性。纳米石墨采用是油酸和硬脂酸进行改性试验,最终得到改性絮状石墨添加剂。纳米复合碳采用钛酸酯偶联剂等进行改性处理,最终得到纳米复合碳添加剂。通过TEM,SEM,EDS,XPS和Raman检测方法研究了改性纳米复合碳和改性絮状石墨的形貌和微观结构。将两种改性碳基润滑油添加剂添加到350SN润滑油中并进行稳定性测试,发现稳定性良好。使用两种改性添加剂和350SN配置了不同比例润滑油。根据相关文献,合理配置了0.05%、0.075%和0.09%改性絮状石墨350SN润滑油和1%、3%和5%纳米复合碳350SN润滑油。为了选取最佳添加比例,对配置好的两种改性碳基润滑油进行了往复磨损试验,测得试样的摩擦系数和磨损量。对缸套活塞环磨损表面的形貌和微观结构采用SEM、EDS、超景深显微镜等表征方式表征。研究表明,使用0.075%改性絮状石墨添加剂润滑油的试样摩擦系数和磨损量较低,缸套活塞环表面相对光滑,凹坑和犁沟较少。使用3%纳米复合碳润滑油添加剂润滑油的试验的摩擦系数、磨损量降低,磨损表面光滑干净,磨痕深度和宽度均匀。为了与现实使用的润滑油对比,将得到最佳配比的添加剂加入国产润滑油中。最终得到0.075%改性絮状石墨润滑油、3%纳米复合碳润滑油、国产润滑油和进口润滑油。将四种润滑油根据不同频率、不同载荷、不同温度进行摩擦磨损试验。经过一系列摩擦磨损试验探究发现,3%纳米复合碳润滑油减摩抗磨效果较好,其次是0.075%改性絮状石墨润滑油。在高温高压高频条件下进行摩擦磨损试验,通过对磨痕的微观形貌的观察,发现纳米复合碳能减弱犁沟效应和黏着磨损,缸套活塞环的磨损量被减少,从而使得减摩抗磨的作用大幅增强。试验结果发现,纳米复合碳添加剂在高温高压高频工作环境下,表现出优异的减摩抗磨性能,比改性絮状石墨添加剂减摩抗磨性能更好。根据某种缸套活塞环实体模型,建立了缸套活塞环的三维模型,利用有限元软件Workbench进行静力学、模态、动力学分析和热力学分析。利用Fluent流体仿真软件分析油膜承载能力,结合第二章和第三章分析了四种润滑油在犁沟模型下的压力场分布,可以看出纳米复合碳润滑油的承压能力最强。