活塞环-缸套作为内燃机中最关键的摩擦副,其润滑状态直接影响着内燃机的可靠性和工作效率。由于磁纳米流体具备出色的粘度特性和磁响应能力,在润滑领域表现出较大的研究与应用价值。本文基于磁纳米流体的流变特性,开展磁纳米流体摩擦学特性研究,并探讨其在内燃机活塞环-缸套摩擦副中的润滑规律及作用机理,具有重要的理论研究意义与工程应用价值。本文基于化学共沉淀法制备了Fe3O4纳米颗粒。经测试表征,所制备Fe3O4微粒为纯相,平均尺寸为8～14nm,具备超顺磁性。基于力学平衡和能量守恒定律,推导了磁纳米流体的稳定性条件。以油酸作分散剂,配制了磁纳米流体润滑油,并基于静置实验对其稳定性进行了验证。同时,开展了磁纳米流体粘度测量,基于测试数据建立了不同温度及磁场强度条件下磁纳米流体的粘度预测模型。在此基础上,基于往复式摩擦磨损试验机上开展球-板摩擦副的摩擦学特性实验,探讨了浓度、温度、磁感应强度及方向对球-板摩擦副摩擦学特性的影响规律。实验结果表明,相较于基础油,磁纳米流体可显著降低运动副间的摩擦系数,对试样表面的磨损和擦伤有明显的修补和保护作用,且在磁场环境下其抗磨减摩效果更为显著。基于上述研究结果,本文进一步开展了内燃机活塞环-缸套试样磁纳米流体润滑实验研究。基于Stribeck润滑理论,研究了变载、变温、变速及贫油环境下基础油和磁纳米流体对活塞环-缸套的摩擦学行为及润滑状态转移的影响。研究结果表明,磁纳米流体还可推迟摩擦副从混合润滑向边界润滑转变的时刻;在微轴承和沉积膜效应下,磁纳米流体对发动机冷启动条件下的润滑情况具有显著的改善效果。最后,本文基于Reynolds润滑理论和电磁学理论建立了活塞环-缸套磁纳米流体润滑数值模型,对其润滑机制进行了分析探讨。仿真结果表明,在磁纳米流体磁粘性效应下,膜厚增加率最高可达14.26%;由于磁场力分担了流体载荷,油膜的承载能力得到了较好的改善。本文研究工作为磁纳米流体润滑机理研究及在发动机抗磨减摩中的应用提供了方法与指导。