二甲氧基甲烷(DMM)因其含氧量高(42.1%)、与柴油混溶性好和易制备等特点,作为柴油替代燃料可达到节约能源和减少排放的效果。目前,DMM-柴油混合燃料在商业发动机的研究主要围绕发动机燃烧与排放方面,而DMM-柴油对排放颗粒物的物理化学性质(如颗粒物形貌、纳米结构、石墨化程度、表面官能团(含氧官能团和C-H官能团)和颗粒物氧化性质)的影响特性尚未清晰。因此,本文基于商业柴油机实验台架,开展不同负荷(0.6 MPa和1.2 MPa)不同转速(1400 rpm和2200 rpm)条件下DMM-柴油混合燃料(三种燃料:柴油(D100)、柴油含6.4%(v/v)DMM(DMM6.4)和13%(v/v)DMM(DMM13))对于柴油机燃烧、排放性能影响研究。并在发动机尾气侧进行颗粒物取样和颗粒物预处理(去除颗粒表面附着的未燃尽的有机物、烟灰、金属等杂质),之后通过透射电子显微镜、拉曼光谱、傅里叶快速变换光谱、X射线光电子能谱和热重分析仪等设备,重点分析DMM对颗粒物理化性质的影响。通过该研究,可为DMM-柴油在商用发动机的应用,特别是对颗粒排放控制提供基础数据。主要内容如下:首先,基于发动机台架,开展了不同转速和负荷下,DMM-柴油混合燃料对发动机燃烧和排放的影响研究。研究发现随着DMM浓度的增大,缸内压力、放热率、有效热效率、排放温度均有提高;一氧化碳、碳烟和粒径浓度均下降,使用DMM13效果最为明显。提高负荷,可降低制动比油耗;提高转速可降低氮氧化物排放。其次,基于高倍投射电镜和拉曼光谱研究了DMM-柴油混合燃料对排放颗粒物形貌、纳米结构、石墨化程度的影响。研究表明DMM混合燃料能够降低颗粒物基本碳粒子的重叠度。且DMM13混合燃料的基本碳粒子直径最小,其次是DMM6.4与D100。随着负荷和转速的逐渐增大,所有样品的平均碳粒子直径增大。DMM混合燃料令微晶长度增长,同时,随着负荷和转速的增大,微晶长度增大。DMM混合燃料令微晶层间距和扭曲度减小,同时,随着负荷和转速的增大,微晶层间距和扭曲度减小。并且,DMM混合燃料令颗粒更加稳定,石墨化程度增大。进而基于傅里叶快速变换光谱和X射线光电子能谱研究了DMM-柴油混合燃料对排放颗粒物表面官能团的影响。研究发现,DMM的使用降低了颗粒物中脂肪C-H键含量。在颗粒物的氧化官能团含量方面,C=O官能团占总官能团的4%-12%,COO官能团占1%-4%,C-O官能团占3%-8%。DMM混合燃料的使用令氧碳摩尔比减小。最后,基于热重分析仪设备探究了DMM-柴油混合燃料对排放颗粒物氧化性质的影响,并且对颗粒物氧化性质与微观参数和官能团之间的关系进行分析。研究发现,DMM的使用令颗粒物氧化活性降低,活化能增大。经过对微观结构参数和官能团与颗粒氧化性质的关系分析发现,颗粒物规则化、石墨化程度越高,氧化活性越低,活化能越大。并且,颗粒物的氧化性质受颗粒的纳米结构的影响要大于石墨化程度和氧化官能团的影响。