随着近年来关于燃料对颗粒物排放的控制手段的不断发展,润滑油对颗粒物排放的贡献逐渐变得越来越重要。因此,本文基于现有颗粒物理化特性的表征手段,通过向柴油中掺烧0.5%质量分数的不同润滑油组分(如复合剂、抗磨剂、降凝剂)或采用含有不同硫及灰分的润滑油,开展润滑油组分对柴油机颗粒物理化特性影响的实验研究。实验过程中,采用快速粒径光谱、透射电镜技术、拉曼光谱、热重分析、X射线光电子能谱及傅里叶红外光谱仪等分析检测手段,针对采用不同润滑油及添加剂时的颗粒物,开展了润滑油组分对颗粒物粒径分布、形貌及纳观结构、石墨化结构、挥发性组分及表面官能团等参数的影响规律的研究。研究表明,润滑油参与燃烧后可以产生核态颗粒物和积聚态颗粒物,总颗粒物数量浓度增加约200%。柴机油复合剂和降凝剂燃烧后核态颗粒物数量急剧升高,但是抗磨剂则主要是对积聚态颗粒物的影响较大。同时,润滑油组分参与燃烧后,初级粒子平均直径在低转速工况下从22nm增加至26nm,而在高转速工况下则由24nm较小值19nm。初级粒子积聚体的分形维数由1.822降低至最低为1.424,表示聚集体的空间结构较为疏松。与纯柴油颗粒物的纳观结构参数相比较,复合剂、抗磨剂和降凝剂燃烧后的颗粒物微晶长度由1.191nm分别降低至0.947nm,1.139nm和1.064nm;而碳层的层间距则分别由0.362nm增大至0.364nm,0.388nm和0.379nm;类似地,微晶体的曲率也有所增加,分别由纯柴油颗粒物的1.405增加至1.453,1.439和1.454。这表明,颗粒物的内部结构稳定有序度降低。颗粒物的表面官能团的分析表明,润滑油参与燃烧后,以sp~3杂化的形式存在的碳原子增加7%。含氧官能团尤其是C-OH含量增加3.1%。另外,润滑油中硫元素导致颗粒物中的脂肪族C-H官能团含量降低,含氧官能团如羟基C-OH和羰基C=O的含量增加。而灰分则使得颗粒物表面的脂肪族C-H、羟基C-OH和羰基C=O的含量都有所减低。热重分析实验结果表明润滑油及其添加剂参与燃烧后,低转速工况下颗粒物中的可挥发性成分增加约3%,其中低挥发性组分增加了15%,而高挥发性组分则降低了12%,元素碳成分则相较于纯柴油颗粒物较低。较多的挥发性有机成分表明颗粒物中含有未完全燃烧的润滑油或燃油,这与高倍透射电镜中的未完全晶格化的纳观结构结果相一致。总之,基于本文的实验研究,可以知道润滑油组分参与燃烧后对颗粒物的粒径分布及数量浓度有较大的影响,这些变化与颗粒物中增加的有机挥发成分有关,且颗粒物中较高的含氧官能团含量也侧面的反映出颗粒物氧化性能低于纯柴油颗粒物。