第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
当前的社会面临着各种问题，包括环境污染，不可再生能源过度开采，同时由于化石燃料的大量消耗也对环境造成了巨大的危害，严重的影响了人们的生产以及生活，在 2018 年 12 月 18 日，国家发改委官网公布了《汽车产业投资管理规定》，该“规定”中明确指出，为积极引导新能源汽车健康有序发展，严格控制新增传统燃油汽车产能，并将于 2019 年 1 月 10 日起正式实施。这也代表着我国对整治环境的决心，同时，传统的燃料面临着改革换代的挑战。
根据《国内外油气行业发展报告》预测，2018 年及未来的五年内，在不寻找有效的清洁能源替代的情况下，石油的消耗量仍然将持续增长，而随之而来的就是对外的依存度将再次提升，这无论是对于国家的发展亦或是世界环境保护的大环境都存在着比较不利的影响 。我国现在处于资源转型的时期，面临着各种各样的挑战，需要我们优化产业结构，去库存，去杠杆。面对种种问题，我们更应该重视对煤资源的清洁高效利用，不仅如此，我们还应该合成各种可以替代传统石油煤炭等不可再生能源的新型燃料，在未来的几十年中，这应当更为重要。
从改革开放至今，和汽油机相比，柴油机无论在动力性，经济型或者是耐久性方面都有着汽油机乃至其他类型内燃机无法替代的优势 。但是柴油机也存在着一系列的问题，比如 NOx 和颗粒物的排放比较高，而且对于内燃机而言，尤其是柴油机，其产生的污染和燃料的品质乃至润滑油的品质都有着密不可分的关系。如表 1.1 所示是前几年出台的国五排放标准[1]，2016 年 12 月 23 日，环境保护部和质检局发布了最新的轻型汽车的国 VI，自 2020 年 7 月 1 日起实施。2018 年 6 月 22 日，重型柴油车的国 VI 发布，自 2019 年 7 月 1 日起实施 。标志着我国即将进入节能限排的新阶段。
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1.2 聚甲氧基二甲醚的特性及优势
PODE 全称聚甲氧基二甲醚，是一种醛类聚合物，具有高闪点，低凝点等优秀的特性，并且可以与柴油稳定互溶，这也是其成为优良柴油替代燃料的基础 。通过查阅资料可知，与柴油物化的性能具有很多的类似之处。PODE 可以作为一种柴油替代燃料直接使用，但是从目前的的研究来看，使用纯的 PODE 做燃料不仅大大增加了成本，不能满足目前的需求，而且从目前的研究状况来看，PODE 的纯燃料的性能并不能真正实现对柴油的替代 。目前的研究重点主要是在柴油和 PODE 混合进行燃烧的方面，在柴油中添加比例为 5%~30%的 PODE，能有效提升燃料的十六烷值增强柴油在发动机中的起火性，提高燃烧效率，能够降低柴油的凝点，最为重要的是，根据研究表明，不同于一些柴油添加剂需要对柴油发动机进行改装，PODE 可以和柴油进行混合在柴油机中燃烧而无需对发动机结构进行调整，这无疑能够大大的增强其在机动车中的实用性。在生产方面，PODE 的制取方法一般以常见的甲醇作为燃料，这说明了 PODE 是一种可以大规模生产的化学物质。除了 PODE 对其他的几种常见燃料进行物化性能的测试[2]，结果如下表 1.2 。
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第二章 试验仪器
2.1 润滑油性能测试主要试验仪器
润滑油的性能测试主要包括粘度指数，100℃运动粘度，40℃运动粘度，低温性能测试，高温性能测试，抗氧抗腐性能测试，极压抗磨性能测试，清净分散性能测试等。
2.1.1 润滑油粘度测试仪器
本文采用的石油产品运动粘度测试仪包括 100℃和 40℃两台仪器，其性能特点如下：仪器加热采用电加热管加热方式，数显温控仪控温，传感器采用 Pt100；仪器的电源和浴缸采用上下层连接；采用电机搅拌，使水温均匀；数显温控仪使整个仪器作样控温过程更加准确有效，控温精度高，可达±0.1℃；仪器采用四孔，可同时做四个样，并可连续做样，温度无变化。
其性能参数如表 2.1 所示，其外观如图 2.1 所示。
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2.2不同比例 PODE 对于基础油的影响
润滑油的基础油基本可分为五类，根据柴机油所需粘度等一系列实际要求，本文选择了加氢基础油 250N，白色矿物油 100#与聚α烯烃（Pao）三类基础油作为试验对象。将 1%，2%，3%，4%的 PODE 分别加入 250N，100#和 PAO8 中，将其分为两份，将其中一份放入烘箱中，在 120℃左右的温度下加热 160h 左右进行充分氧化[23]，100#基础油与 250N 氧化结果如下图所示：
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第三章 PODE 对柴油发动机油的影响 ........................... 17
3.1 不同比例 PODE 对于基础油的影响 ................................. 17
3.1.1 不同比例 PODE 对于基础油运动粘度的影响 .......................... 18
3.1.2 不同比例 PODE 对于基础油抗磨性的影响 ............................. 19
第四章 基础油及功能添加剂配比试验 ............................. 35
4.1 基础油的分类、选择和基础添加剂的配比 .................................. 35
4.1.1 基础油的选择与研究 .............................. 35
4.1.2 基础添加剂的添加 ................................... 36
第五章 功能性添加剂的配比 ........................... 47
5.1 试验的总体规划及数据处理方法 ....................................... 47
5.1.1 正交试验设计方法 ......................................... 47
5.1.2 正交设计的方差分析法 ............................ 48
第五章 功能性添加剂的配比
5.1 试验的总体规划及数据处理方法
在研究了上述对 PODE 柴机油润滑需求的分析的基础上，先根据 PODE 柴机油在实际需要的润滑特性选用对应的功能添加剂，采用先单剂后复配的试验顺序，在单剂的试验中找到一种或两种功能添加剂的最佳加量范围，将清净分散性，抗氧抗腐性和抗磨性作为三种主要的润滑油属性分别进行单剂最佳加量范围情况下的复配试验，找到三种属性添加不同添加剂的最佳配比，最后进行润滑油的全配方试验，得到润滑油的最终实验室配比[14]。
本文采用正交试验的设计方法，相比较于另一种均匀设计，正交设计具有诸多优势，适用于多因素，低水平的试验情况。均匀设计是通过数论方法寻找空间中均匀散布的点，不能估计出主效应和交互效应，不适用于本文中的情况。
正交设计在具体是应用过程中，有着比一般的试验设计更加明显的优势，具体如下：第一，对因素的个数没有严格的限制，且因素之间有无交互关系都可以运用此设计进行试验数据的分析。第二，正交表可以得出综合比较结果，如果需要更加优化的数据分析，还可以通过方差分析来进一步得出所需要的结论。第三，利用正交试验得出的结论，即使将规模条件改变，也不会影响其效应，这给实验室方案到实际使用增添了便捷性。第四，相比较于其他设计，正交设计只需选取具有代表性的因素进行试验，可以大大简便了试验的复杂程度。
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第六章 总结与展望
6.1 总结
本文是为了使得 PODE 燃料能够更好的推广，缓解甚至解决日益严重的环境问题，而对适用于 PODE 燃料的专用润滑油进行研究，现将研究内容总结如下：
（1）本文先对 PODE 燃料和柴油进行对比，再根据国内外对 PODE 燃料的研究确定了研制的发动机油的级别在 20W/50。
（2）本文紧接着根据 PODE 燃料的燃烧特性，以及对发动机中常见金属和橡胶进行影响性试验，得出了润滑油应当具备的润滑特性。
（3）因为 PODE 遇高温会挥发以及柴机油的运行特点，PODE 会窜入柴机油中。通过三个方面研究 PODE 燃料对柴机油的影响。一是将 PODE 按比例加入基础油，研究各项性能的影响；而是将 PODE 加入成品油进行研究；三是将柴油和 PODE 燃料分别使用相同的燃料和在发动机台架上运行相同的时间，再对两种机油进行对比研究。
（4）本文再从理论上找出适用于研制润滑油的基础油和添加剂，再通过试验进行基础油以及非功能和功能性添加剂的性能，同时也考察了各添加剂单剂的感受性，并找出最适合的加量范围。
（5）本文再运用正交试验，根据前面的试验情况得出各试验的因素水平，再通过各部分的权重进行数据的处理，得到最终的配方如下：
基础油：250N30%、白油 100#50%、150BS20%
基础添加剂：T604A 8%、LZL803B 0.6%
功能添加剂：T106D 1.8%、LZL115B 0.6% 、T152 3.5%、 T203 1.2 %、T706 0.1% 、T706 0.6%。
参考文献（略）