随着环境问题的日益严峻,发动机颗粒物排放控制的要求愈加严苛,本研究聚焦于润滑油对颗粒排放的影响,为降低汽车尾气颗粒排放提供参考。本文在一台高速增压中冷柴油机上,采用专门配制的润滑油,分析了发动机运转参数、润滑油的基础油成分以及润滑油特征参数等对发动机颗粒排放数浓度的影响,并分析了各种因素对颗粒排放中C10~C30正构烷烃和金属元素成分含量的影响。本文根据粒径大小对柴油机颗粒排放做了以下区分:5~300nm粒径区间的颗粒受燃料影响较大,称为“燃油级颗粒”,300~1000nm粒径区间的颗粒受润滑油影响较大,称为“润滑油级颗粒”。发动机运转参数(转速、负荷、机油温度)对颗粒排放性能的影响研究结果表明:随着发动机转速增加,燃油级与润滑油级颗粒排放都增加,润滑油级颗粒粒径减小;负荷增大,颗粒排放减少;润滑油温度升高,燃油级与润滑油级颗粒在低负荷下减少,高负荷下增加。润滑油基础油成分对颗粒排放的影响研究结果表明:(1)典型的第Ⅱ类矿物油发动机燃油级颗粒及润滑油级颗粒排放最高;(2)加氢精制的第Ⅲ类矿物油,粘度指数较高,在低负荷下,燃油级颗粒排放比第Ⅱ类矿物油减少较多,在高负荷下,燃油级颗粒排放差距减小;第Ⅲ类矿物油润滑油级颗粒排放较少,且颗粒的几何平均粒径(GMD)较小;(3)以合成油PAO(BASE2)润滑油为代表的第Ⅳ类润滑油,其基础油成分中高分子聚合物含量较高,成分相对单一,低负荷下,燃油级颗粒和润滑油级颗粒排放都较高,高负荷下,燃油级颗粒和润滑油级颗粒排放较低。润滑油的灰分、蒸发损失率和运动粘度等理化参数对颗粒排放影响主要表现在:(1)低灰分润滑油会降低燃油级颗粒及润滑油级颗粒的排放,降低高负荷下的燃油级小颗粒的排放效果尤其显著,但低灰分润滑油会导致润滑油级颗粒排放粒径的增大;(2)润滑油蒸发损失率越大,燃油级颗粒和润滑油级颗粒的排放越多,且在工作温度较高的高负荷工况,蒸发损失率影响进一步加强,低蒸发损失率的润滑油可大幅度降低润滑油级颗粒的排放;(3)运动粘度较低的润滑油,其燃油级颗粒物排放较高,高温运动粘度与其他因素相比对润滑油级颗粒排放的影响相对较弱,在高温高负荷工况下,运动粘度较低时,润滑油级颗粒排放有所增加。研究了柴油机颗粒排放中C10~C30正构烷烃的质量分布及其影响规律,结果认为:(1)C10~C30正构烷烃质量浓度呈双峰分布规律,两个峰值分别在C16~C18和C29出现,其中C23及以上的正构烷烃组分主要来源于润滑油;(2)低负荷下,随着润滑油温度的升高,正构烷烃C22以下的组分的质量浓度逐渐减少,C22以上的组分逐渐升高;高负荷下,蒸发损失率较大的润滑油CH-4 15W40和CJ-4 15W40,随着润滑油温度升高,蒸发损失引起的排放增加与高温氧化引起的排放降低相互抵消,导致C22以上的组分的排放量变化不大;蒸发损失率较低的CI-4 15W40等润滑油,随着润滑油温度升高,C22以上的组分的排放量减少。(3)润滑油中饱和烃含量越高,颗粒排放中较长碳链的含量越少;PAO润滑油在低负荷下,颗粒排放中的长碳链正构烷烃含量较多,高负荷下,长碳链正构烷烃含量较少。(4)润滑油灰分含量低,颗粒排放中较长碳链的正构烷烃含量减少。(5)润滑油蒸发损失率高,会增加颗粒排放中中等碳链和长碳链区段的正构烷烃组分,高负荷下蒸发损失率的影响更加明显。(6)高温运动粘度较低时润滑油消耗较高,颗粒排放中中等碳链和长碳链区段的组分含量较多,高负荷下,高温运动粘度的影响减弱。发动机负荷升高,颗粒排放中Ca、Mg、Al元素成分的含量增加,其中Ca元素的含量在高负荷下增加量较多;发动机负荷升高对Ni、Cu、Fe等的影响不大。PAO(BASE2)和低灰分等精制润滑油,由于添加剂使用量较多,颗粒排放中Ca、Mg、Al元素的含量增加,尤其Ca元素的增加量较多;不同润滑油之间,颗粒排放中Ni、Cu、Fe等的含量差距不大。