随着机械工业的发展，用户对润滑油的质量和使用性能提出了更高的要求。而纳米材料与技术在润滑领域的应用得到了人们的高度重视。同时，由于各种原因流失到环境中的润滑油数量激增，对环境存在着巨大的潜在危害，已引起各国政府的高度重视。目前，绿色浪潮正席卷全球，环境友好润滑油已成为润滑领域的研究热点之一。为了研制高性能、可生物降解、低生物毒性环境友好润滑油，本文在新建立的发动机试验台架上对润滑油及添加剂进行了润滑性研究，并采用本文提出的润滑油生物毒性试验方法对润滑油的生物毒性进行研究。全文主要工作如下：建立了与美国NMMA国际领先的评定装置功能等效的TC-W3二冲程油评定台架及评定技术。填补了国内空白，并有所创新。使水冷二冲程油评定技术跨入国际先进行列，为优质水冷二冲程油的研发和生产提供了质量保证并指明了发展方向。该评定技术的建立具有重大的社会和经济效益。开创性地建立了一套利用发光菌检测润滑油急性毒性的试验方法，成功的将发光菌引入到润滑油检测领域，为润滑油生物毒性检测开辟了一条新途径，同时也丰富了发光菌的应用范围。为环境友好润滑油的研发提供了技术保证。建立了一套样品液的制备方法，引入WAF和WSF概念，并采用半数效应载荷EL50（或半数抑制载荷IL50和半数致死载荷LL50）作为润滑油在水中生物毒性的判定指标。使润滑油等难溶物质的生物毒性判定更加科学和准确。首次采用载荷率指标（EL50），开创性地建立了难溶物质发光菌法水质急性毒性分级标准，填补了国内空白，为润滑油等难溶物质的毒性评定提供了依据。并对相关润滑油和添加剂进行评定分级。研究中首次发现，一般润滑油WAF溶液载荷率与其相对发光度呈指数递减关系的规律。并给出了基本经验公式。通过对基础油和添加剂的筛选及配比试验研究，最终调合出TC—W3环境友好润滑油。经润滑性试验、生物降解性实验和生物毒性实验等，各项指标均满足设计要求，达到国内先进水平，特别是生物毒性指标，已达国际先进水平。首次将纳米金属添加剂应用到二冲程油中，拓展了纳米金属材料的应用范围，同时也为二冲程油润滑性能的提高提供了一个新途径。通过对多种纳米金属添加剂在润滑油中的润滑性和怠速排放特性进行研究。证明纳米金属添加剂确有改善润滑油润滑性的效果，并且有降低怠速有害气体排放的作用。