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柴油机颗粒物（PM）排放是大气PM排放的重要污染源之一。柴油机颗粒捕集器（DPF）被认为是最有效控制PM排放的后处理技术，捕集率不低于90%。长时间捕集会导致DPF孔道阻塞，排气背压上升，柴油机动力下降，油耗增加。因此，需对DPF进行再生，恢复其捕集PM的功效。DPF再生效果受孔道内沉积物的氧化活性的影响。燃用高含氧的燃料有利于提高柴油机PM氧化活性和DPF再生效果。聚甲氧基二甲醚（PODE）含氧量高、十六烷值高，且分子中没有C-C键，被认为是一种理想的柴油含氧添加剂，可有效降低PM排放，提高PM氧化活性。运用低温等离子体（NTP）技术再生DPF，具有低温、低能耗、高效和无二次污染等优势，因此受到国内外广泛关注。本文搭建了定容燃烧弹试验系统和协调燃油研究（CFR）发动机台架，研究了PODE/柴油混合燃料的着火性能和放热特性；用化学反应动力学方法，分析了掺混PODE对燃料燃烧过程的影响；利用发动机台架测试系统，分析了在PODE掺混比对柴油机排放特性的影响；研究了PODE掺混比对DPF捕集率的影响，对DPF捕集的颗粒取样，并对样品进行了表观特性和氧化活性分析；搭建了NTP发生系统和DPF再生系统，探究了在相同NTP条件下，PODE掺混比对NTP分解PM以及DPF再生效果的影响。本文主要研究内容如下：
（1）将PODE和柴油0∶10、1∶9、2∶8和3∶7的体积比进行混合（记为P0、P10、P20和P30），并利用热重分析仪分析了PODE掺混比对混合燃料的蒸发特性和氧化活性的影响。在定容燃烧弹中进行了PODE/柴油混合燃料着火特性分析，利用CH2O*和OH*光谱信号，区分了燃料的物理滞燃期和化学滞燃期；搭建了CFR发动机试验系统，分析了掺混PODE对燃料低温放热的影响；利用Chemkin软件，进行了PODE/正庚烷混合燃料的燃烧过程分析。研究结果表明，掺混PODE有利于提高燃料的蒸发特性和氧化活性；与柴油相比，燃用PODE/柴油混合燃料有利于缩短燃料的物理滞燃期和化学滞燃期，放热率相位提前，放热率峰值下降；混合燃料在CFR发动机上的放热过程分低温放热和高温放热，随PODE掺混比的提高，混合燃料临界压缩比减小，低温放热曲线相位提前，低温放热占比提高；燃料燃烧过程中两个放热阶段的标志分别为CH2O*和OH*自由基的生成，与正庚烷相比，PODE/正庚烷混合燃料的CH2O*和OH*自由基生成速率显著提高。
（2）在一台轻型直喷柴油机上进行了排放测试，并对PM采样进行了气相色谱-质谱（GC-MS）分析。研究结果表明，相同柴油机工况下，随PODE掺混比的提高，NOx排放先上升后下降，燃用P10时排放量较高；提高PODE掺混比有利于降低柴油机PM排放，PM颗粒粒径分布向小粒径方向偏移，燃用PODE掺混比30%的混合燃料，可有效降低52.21%以上的PM排放；在柴油中掺混PODE有利于提高PM上附着的可溶性有机物（SOF）中含氧化合物和低碳化合物的含量。
（3）在特定工况下，燃用PODE/柴油混合燃料，并进行了DPF捕集试验，测量了DPF前后压差，使其达到相同的排气背压。为研究PODE掺混比对颗粒特性的影响，对DPF捕集的颗粒取样，进行了拉曼光谱分析、傅里叶红外光谱（FT-IR）分析、X射线光电子能谱（XPS）分析和热重分析。研究结果表明，随PODE掺混比的升高，DPF总捕集率和各模态捕集率均有所下降，但总捕集率可以达到94%以上，依然具有很好的捕集效果；在柴油中掺混PODE，得到相同的DPF排气背压需要较长的时间，提高了DPF的使用寿命；燃用PODE/柴油混合燃料，颗粒样品的化学异相性和无序化程度提高，脂肪烃支链化程度和脂肪族中碳氢化合物相对含量也有所提高；在柴油中掺混PODE还有利于提高颗粒样品的O/C比和羰基官能团的相对含量，降低羟基官能团的相对含量，提高颗粒样品的氧化活性；P20样品的表观活化能较低，具有较高的氧化活性。
（4）搭建了NTP发生系统，将NTP活性气体通入NTP反应腔中与柴油机排气进行反应，测量了NTP作用前后柴油机颗粒粒径分布；利用滤纸进行采样，并进行了热重分析。研究结果表明，在柴油中掺混PODE，有利于促进NTP分解PM，促进效果排序为：P20＞P30＞P10＞P0；在柴油中掺混PODE和NTP作用均有利于提高PM样品氧化活性，四种样品中，P20样品在NTP作用后，表观活化能较低，氧化活性较高。颗粒氧化活性提高有利于促进NTP对PM的分解。
（5）搭建了NTP再生DPF试验系统，在相同的NTP条件下，对各DPF进行240min再生；测量了出气管中PM分解产物CO和CO2的体积分数；再生前，在DPF内布置温度测点，观察了再生过程中DPF腔内各点温度随时间的变化。研究结果表明，相同再生条件下，燃用PODE/柴油混合燃料有利于加速DPF中沉积物与NTP活性物质的反应，DPF中沉积物分解的量增加；DPF腔内测点温度先上升后下降，表示该点附近沉积物再生完全，相同再生时间内，燃用四种燃料捕集PM后的DPF，分别有4、6、8和6个测点温度呈现再生完全的趋势，燃用P20捕集PM后的DPF，在NTP作用下再生效果较佳。
（1）将PODE和柴油0∶10、1∶9、2∶8和3∶7的体积比进行混合（记为P0、P10、P20和P30），并利用热重分析仪分析了PODE掺混比对混合燃料的蒸发特性和氧化活性的影响。在定容燃烧弹中进行了PODE/柴油混合燃料着火特性分析，利用CH2O*和OH*光谱信号，区分了燃料的物理滞燃期和化学滞燃期；搭建了CFR发动机试验系统，分析了掺混PODE对燃料低温放热的影响；利用Chemkin软件，进行了PODE/正庚烷混合燃料的燃烧过程分析。研究结果表明，掺混PODE有利于提高燃料的蒸发特性和氧化活性；与柴油相比，燃用PODE/柴油混合燃料有利于缩短燃料的物理滞燃期和化学滞燃期，放热率相位提前，放热率峰值下降；混合燃料在CFR发动机上的放热过程分低温放热和高温放热，随PODE掺混比的提高，混合燃料临界压缩比减小，低温放热曲线相位提前，低温放热占比提高；燃料燃烧过程中两个放热阶段的标志分别为CH2O*和OH*自由基的生成，与正庚烷相比，PODE/正庚烷混合燃料的CH2O*和OH*自由基生成速率显著提高。
（2）在一台轻型直喷柴油机上进行了排放测试，并对PM采样进行了气相色谱-质谱（GC-MS）分析。研究结果表明，相同柴油机工况下，随PODE掺混比的提高，NOx排放先上升后下降，燃用P10时排放量较高；提高PODE掺混比有利于降低柴油机PM排放，PM颗粒粒径分布向小粒径方向偏移，燃用PODE掺混比30%的混合燃料，可有效降低52.21%以上的PM排放；在柴油中掺混PODE有利于提高PM上附着的可溶性有机物（SOF）中含氧化合物和低碳化合物的含量。
（3）在特定工况下，燃用PODE/柴油混合燃料，并进行了DPF捕集试验，测量了DPF前后压差，使其达到相同的排气背压。为研究PODE掺混比对颗粒特性的影响，对DPF捕集的颗粒取样，进行了拉曼光谱分析、傅里叶红外光谱（FT-IR）分析、X射线光电子能谱（XPS）分析和热重分析。研究结果表明，随PODE掺混比的升高，DPF总捕集率和各模态捕集率均有所下降，但总捕集率可以达到94%以上，依然具有很好的捕集效果；在柴油中掺混PODE，得到相同的DPF排气背压需要较长的时间，提高了DPF的使用寿命；燃用PODE/柴油混合燃料，颗粒样品的化学异相性和无序化程度提高，脂肪烃支链化程度和脂肪族中碳氢化合物相对含量也有所提高；在柴油中掺混PODE还有利于提高颗粒样品的O/C比和羰基官能团的相对含量，降低羟基官能团的相对含量，提高颗粒样品的氧化活性；P20样品的表观活化能较低，具有较高的氧化活性。
（4）搭建了NTP发生系统，将NTP活性气体通入NTP反应腔中与柴油机排气进行反应，测量了NTP作用前后柴油机颗粒粒径分布；利用滤纸进行采样，并进行了热重分析。研究结果表明，在柴油中掺混PODE，有利于促进NTP分解PM，促进效果排序为：P20＞P30＞P10＞P0；在柴油中掺混PODE和NTP作用均有利于提高PM样品氧化活性，四种样品中，P20样品在NTP作用后，表观活化能较低，氧化活性较高。颗粒氧化活性提高有利于促进NTP对PM的分解。
（5）搭建了NTP再生DPF试验系统，在相同的NTP条件下，对各DPF进行240min再生；测量了出气管中PM分解产物CO和CO2的体积分数；再生前，在DPF内布置温度测点，观察了再生过程中DPF腔内各点温度随时间的变化。研究结果表明，相同再生条件下，燃用PODE/柴油混合燃料有利于加速DPF中沉积物与NTP活性物质的反应，DPF中沉积物分解的量增加；DPF腔内测点温度先上升后下降，表示该点附近沉积物再生完全，相同再生时间内，燃用四种燃料捕集PM后的DPF，分别有4、6、8和6个测点温度呈现再生完全的趋势，燃用P20捕集PM后的DPF，在NTP作用下再生效果较佳。