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颗粒物在柴油机排气过程中,由于成核、冷凝吸附、碰撞凝并等物理过程和氧化还原等化学过程的存在,理化性质会发生显著改变。本文采用一台满足国IV排放标准的代表性柴油机,研究了不同工况下,加装氧化型催化器（Diesel Oxidation Catalyst,DOC）对排气过程中颗粒物理化特性的影响规律和作用机理。对在排气管不同位置采集的颗粒物样本,利用排气分析仪、拉曼光谱仪、高分辨透射电镜、X射线光电子能谱仪、氮气吸附仪、热重分析仪和热重-红外光谱-质谱联用仪等分析仪器,研究了柴油机排气过程中颗粒物的组成成分、粒径、粒子数浓度、微观形貌、有序化程度、石墨化程度、比表面积、孔容及热分解产物的变化规律和对颗粒物氧化活性的影响,同时推演了颗粒物的生成机理。第一,随柴油机排气输运距离增加,颗粒物中可溶性有机物（Soluble Organic Fraction,SOF）含量逐渐增加。在排气过程中,气相多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs）冷凝吸附在颗粒物表面成为固相PAHs,导致颗粒物中固相PAHs总比排放量随排气输运距离增加呈逐渐增加趋势,但毒性当量呈逐渐减小趋势。第二,随柴油机排气输运距离增加,颗粒物总粒子数浓度逐渐减小而几何平均粒径逐渐增加。DOC可减少中低负荷工况下颗粒物总粒子数浓度,但在高负荷工况下,颗粒物总粒子数浓度略有增加。第三,随柴油机排气输运距离增加,基本碳粒子外层有机物含量增多,平均微晶层间距和平均微晶弯曲率逐渐增加,而平均微晶尺寸逐渐减小。加装DOC后,颗粒物平均微晶层间距和平均微晶弯曲率变小,平均微晶尺寸变大。加装DOC后,颗粒物基本碳粒子内核开始氧化,外壳变得更加规整,随发动机负荷增加,基本碳粒子内核结构由清晰变得模糊最后形成了中空胶囊结构。第四,随柴油机排气输运距离增加,颗粒物拉曼分析光谱中D1峰、D3峰和D4峰的峰强度、峰面积和半峰宽均逐渐增加;X射线光电子能谱仪分析结果中颗粒物的C和O元素比值（C/O）和石墨碳含量逐渐减小,氧化碳/非氧化碳比值（Co/Cn）逐渐增大,表明距排气口越远,颗粒物微晶结构无序性越强,颗粒物中有机物、官能团、无定形碳含量越高,石墨化程度越低。此外,加装DOC后颗粒物石墨化程度增加。第五,随柴油机排气输运距离增加,颗粒物的比表面积、总孔容和孔径呈逐渐增长趋势。颗粒物主要孔类型是介孔。加装DOC后颗粒物的比表面积、孔容和平均孔径呈不同程度增长。第六,随柴油机排气输运距离增加,颗粒物的起燃温度、最大氧化速率温度、燃尽温度和表观活化能均逐渐降低。DOC后颗粒物表观活化能无明显变化规律。第七,热重分析结果表明,颗粒物的热分解包括三个阶段:低沸点挥发性有机物热分解、高沸点挥发性有机物及不可挥发性有机物热分解和干碳烟缓慢热分解。随柴油机排气输运距离增加,颗粒物在热重分析中,第一和第二热分解阶段的失重率明显增加,第三热分解阶段失重率降低。第八,通过热重-红外-质谱三联分析仪对颗粒物热分解气相产物进行分析,结果表明,随柴油机排气输运距离增加,颗粒物热分解气相产物中易燃、易挥发低分子量化合物的含量增加。第一热分解阶段主要气相产物包括羟基、氨、水、CxHy碎片、CO2、苯、甲苯和苯酚等,第二热分解阶段主要气相产物除了上述化合物外,还检测到了多环芳烃类化合物。从颗粒物的热分解气相产物可以推演出,颗粒物的生成机理主要包括烯烃化合物的脱氢和断链分解、烷烃化合物的脱氢和断链分解以及多环芳烃的脱氢分解等三种形式。第九,利用偏最小二乘回归分析的方法,研究了颗粒中SOF含量、物理结构和化学组分等18种因素对颗粒物氧化活性的影响权重,结果表明,SOF含量、微晶弯曲率和氧化特征温度是颗粒物氧化活性最主要的影响因素。