随着柴油机性能的不断提高,苛刻的润滑工况对润滑油的性能提出了更高的要求。因此,若能优化润滑油的基础油组成,从分子水平设计并制备承载能力强,流体摩擦阻力低的基础油,将对降低柴油机摩擦损耗起到积极的推进作用。但由于基础油是复杂的混合物,难以获得明确的分子结构,因此该领域的研究相对薄弱,在基础油分子结构选择、润滑机理分析等方面有待提高。因此本文通过试验与理论分析,研究基础油分子结构对润滑性能的影响机理。首先,本文归纳总结了柴油机润滑油的发展现状与现有研究存在的不足,根据高强化柴油机对润滑油的性能需求,选择聚α-烯烃(PAO)基础油为研究对象。以离子液体作为催化剂,通过控制烯烃原料中的含水量、催化剂用量及反应温度等条件,获得了高黏度指数PAO的制备工艺。以不同分子结构的烯烃为原料,合成黏度相近,分子结构不同的PAO基础油。通过检测,获得PAO试样的分子结构。随后,本文通过实验研究,获得了PAO基础油分子结构变化对润滑性能的影响规律。通过光干涉膜厚测量仪,测量不同分子结构PAO的润滑膜厚与摩擦系数。针对柴油机缸套-活塞环摩擦副的往复式非稳态运动,采用往复式光干涉膜厚测量仪,分析分子结构对润滑性能的影响。此外,采用高速剪切仪器,分析了分子结构对剪切扭矩的影响。结果表明,在黏度相近的条件下,增加PAO分子的侧链长度,有利于降低摩擦系数。进而,本文根据合成的PAO基础油分子结构,建立了微观分子体系剪切流动模型,利用分子动力学模拟求解该模型,阐明了PAO基础油分子立构规整性及侧链长短分布对润滑性能的影响机理。结果表明,剪切温度、分子排列有序性的变化与侧链长短密切相关,分子在剪切作用下的排列有序性有助于提高PAO的减摩性能。最后,考察了本文合成的PAO与市售基础油的润滑性能,并向基础油中加入典型极压抗磨剂与有机减摩剂,分析基础油分子结构对复配润滑油润滑性能的影响。综合基础油、复配润滑油的试验结果,获得了适合作为高性能柴油机润滑油的基础油分子结构。