柴油机颗粒物排放与缸内碳烟的氧化过程密切相关,而缸内碳烟颗粒物的内部氧化是碳烟氧化过程的重要组成。因此,开展碳烟内部氧化过程的研究是非常必要的。本文采用全气缸取样系统获得不同进气条件下柴油机缸内燃烧过程中的碳烟颗粒,使用透射电子显微镜、粒径谱仪、热重分析仪等仪器,分别测量分析碳烟样品的基本粒子粒径分布、纳观结构以及氧化活性,并将缸内燃烧的数值模拟与上述参数结合,以评价碳烟颗粒物内部氧化的倾向性。此外,基于缸内燃烧条件和碳烟的理化特性,探索了碳烟内部氧化过程,分析了碳烟内部氧化对缸内碳烟理化特性的影响。取得研究结论包括:在相同的喷油策略条件下,随着进气压力从1 bar增加到2 bar,缸内平均压力增加,碳烟的基本粒子直径增大,微晶长度减小,层间距和曲率增大。碳烟表现为更无序的纳观结构,更低的石墨化程度,并具有较低的表观活化能。因此,在2 bar增压工况条件下缸内碳烟的特性更有利于其氧化。但由于增加的进气压力提高了缸内新鲜充量的质量,降低缸内平均温度,从而减小碳烟的表面氧化速率进而使碳烟颗粒物在扩散燃烧后期易发生内部氧化。内部氧化会增大碳烟颗粒物的氧化表面积,进一步促进碳烟颗粒物的氧化。此外,缸内燃烧过程中评价内部氧化倾向性的有效因子均呈现先降低后升高的趋势,而提高进气压力会导致有效因子增大。在2 bar增压工况下,颗粒物会在扩散燃烧结束后出现内部氧化的现象。碳烟颗粒物发生内部氧化时,氧气会消耗掉碳烟颗粒物内部较小的微晶片层使颗粒物产生中空结构,进而增大碳烟颗粒物反应速率,最终促进了碳烟颗粒物微晶长度的增加及层间距和曲率的下降,使颗粒物结构更加有序。