随着机动车数量的快速增长，石油消耗量快速增加，石油危机的威胁日益凸显，对环境的污染日渐加重，人们的节能意识和环保要求不断提高。天然气具有储存量大、污染小、能耗低、价格低、安全性高等特点，被认为是21世纪汽车代用燃料的最佳选择，并在部分城市公交汽车和出租车上广泛应用。本文在分析天然气燃料的特性、燃烧性能和天然气发动机的特点的基础上，结合城市公交汽车的运行特点，确定了公交汽车天然气发动机油应具有的使用性能。针对发动机润滑油节能、环保、降耗和延长换油周期等方面的使用要求，采用加氢工艺生产的基础油与光亮油复合，调配出了满足15W-40黏度级别的基础油。在公交汽车天然气发动机油的性能要求下，参阅了大量的相关资料的基础上，选择了合适的天然气发动机油复合添加剂和其他功能添加剂，通过大量试验，研究了基础油与添加剂的感受性以及添加剂之间的配伍性。在此基础上，采用正交试验设计方法安排全配方试验，通过对各评价指标的测试，采用方差分析法对试验结果进行分析，最终确定15W-40公交汽车天然气发动机油的优化配方。在实验室进行了研制油与参比油的理化性能对比，结果表明研制油在抗磨性能、黏温性能和清净性能等方面均优于参比油。为了验证研制油的实际使用性能，进行了研制油的天然气发动机制造厂台架运行试验。结果表明，研制油能够满足南内天然气发动机和锡联天然气发动机对润滑油的要求。在实验室试验、天然气发动机制造厂台架运行试验的基础上，又分别在装配有不同厂家生产天然气发动机的公交汽车上进行了不同路况的实车试验，进一步对公交汽车天然气发动机油的使用性能进行了考察。试验结果表明，研制油具有良好的黏温性能、抗磨性能、清净分散性能、优异的高温抗氧化性能等，能够满足公交汽车天然气发动机对润滑油的实际使用要求。最后，根据行车试验结果，考虑到各种因素的影响，确定了研制油的合理换油周期为15000km。