近年来，随着我国城市机动车保有量的快速增长，城市机动车污染日趋严重。由于机动车排放大量的超细颗粒物(粒径DP＜100nm)，这些超细颗粒中含有大量的有机组分，且不同粒径颗粒可以深入人体呼吸系统的不同部位，大量摄入会引发呼吸系统、心脑血管系统和循环系统疾病，甚至引发癌症。因此需要深入开展机动车排放超细颗粒污染方面的研究。 本文主要从稀释通道内排气稀释过程中超细颗粒形成和变化，发动机超细颗粒的排放特性以及街道峡谷内超细颗粒数浓度粒径分布垂直变化等方面着手，通过运用自行设计的两级稀释通道和SMPS颗粒粒径分析仪(粒径范围10～487nm)进行发动机台架实验和街道峡谷现场测试。进一步基于气溶胶动力学原理进行模拟计算，深入系统研究了发动机排放超细颗粒数浓度和粒径分布特性。 本文搭建了适用于发动机超细颗粒数浓度和粒径分布排放测试的一套两级稀释通道。初级通道的稀释比例、稀释混合气的停留时间和稀释空气的温、湿度等参数可在较大范围内进行调节，可以较好的模拟稀释参数变化对超细颗粒数浓度和粒径分布的影响，加装二级通道，可满足颗粒测试仪器的温度和浓度量程。 通过调节初级通道内混合气温度、湿度和稀释比例以及混合气在初级通道内的停留时间等参数，研究排气稀释过程中超细颗粒形成和变化的影响因素，发现上述参数变化显著影响核模态粒子的数浓度和粒径分布。基于成核、凝并、凝结和挥发以及沉降等气溶胶动力学原理，模拟计算了稀释通道内排气稀释过程中超细颗粒的形成和变化。得到发动机排气在稀释冷却过程中首先发生均相成核作用产生1～2nm左右的临界核液滴，临界核液滴直径和成核率与稀释空气的温度和湿度有关；凝并作用使临界核液滴数浓度降低，粒径向大粒子方向发展，当稀释混合气中含有积聚模态粒子时，核液滴更容易与积聚模态粒子发生凝并作用，从而抑制了核液滴自身的凝并增长；挥发作用使颗粒粒径减小，凝结作用使颗粒粒径增大，当稀释混合气中含有积聚模态粒子时，半挥发性组分容易在积聚模态粒子上凝结，从而抑制了核模态粒子的增长。 以柴油为基准燃料，选取了具有低硫、低芳烃特性的GTL燃料和具有含氧特性的二甲醚燃料，比较了燃料物理化学特性对发动机超细颗粒排放特性的影响。发现测试工况下，柴油机和燃用二甲醚发动机排放超细颗粒数浓度粒径分布均呈包含核模态(峰值粒径为10～30nm)和积聚模态(峰值粒径为50～80nm)的双峰对数正态分布；燃用GTL发动机排放超细颗粒亦呈包含核模态和积聚模态的双峰对数正态分布(除1400r/min转速时某些工况下)。 与柴油机相比，相同工况下，燃用GTL发动机排放总颗粒数浓度显著降低，燃用GTL发动机排放总颗粒质量有一定程度的下降；相同工况下，燃用二甲醚发动机排放总颗粒数浓度与柴油机比较接近，燃用二甲醚发动机排放颗粒质量浓度与柴油机相比大幅度下降，下降90％左右。 相同工况下，燃用GTL发动机排放积聚模态数浓度与柴油机比较接近，燃用GTL发动机排放积聚模态的质量浓度与柴油机相比有所下降，下降16～53％，发动机燃用GTL后积聚模态的降低与GTL中的芳香烃含量和硫含量均较低有关。与柴油机相比较，相同工况下，燃用二甲醚发动机排放积聚模态的数浓度和质量浓度显著降低，分别下降81～98％和77～99％，这是由于二甲醚燃料分子结构简单、不含C－C键且含氧，抑制了碳烟(积聚模态)的生成。 与柴油机相比，相同工况下，燃用GTL发动机排放核模态数浓度显著下降，下降84～96％，这与GTL燃料不含硫有关。相同工况下，燃用二甲醚发动机排放核模态数浓度与柴油机比较接近，这是由于燃用二甲醚发动机排放积聚模态粒子浓度很低，低浓度的积聚模态粒子促进了核模态粒子的形成，因此排气稀释过程产生了大量核模态粒子。 汽油机的超细颗粒排放特性试验研究表明，汽油机排放超细颗粒也包含核模态和积聚模态两个模态。测试工况下，汽油机在高转速、大负荷开环控制状态下运行时颗粒数量和质量排放明显高于低转速、小负荷闭环控制状态下；汽油机的总颗粒、核模态和积聚模态的数量和质量排放均远低于柴油机，这与汽油机采用的预混合燃烧方式有关。 通过现场测试街道峡谷内不同高度处超细颗粒数浓度和粒径分布特性，并同时测试了CO和PM2.5的浓度，发现不同高度处颗粒数浓度呈包含2-3个峰的对数正态分布特征，1.5m、8m和20m三个高度处，随高度增加，颗粒粒径分布发生显著变化，核模态和爱根模态峰值显著降低，爱根模态峰值粒径向大粒子方向迁移，积聚模态的数浓度粒径分布变化不显著，38m和20m两个高度处颗粒粒径分布无显著差异。街道峡谷内超细颗粒实验发现太阳辐射较强时，且悬浮颗粒(如PM2.5)浓度较低时街道峡谷内有较多的核模态粒子生成，无论风速风向如何变化，总颗粒数浓度的衰减率总大于PM2.5和CO浓度的衰减率，超细颗粒粒径变化特性以及浓度衰减表明其在传输扩散过程中除受到环境空气稀释作用外，同时还受到气溶胶动力学作用的影响。 在街道峡谷试验研究的基础上，进一步基于气溶胶动力学原理模拟了颗粒传输扩散过程中数浓度粒径分布的变化，结果表明，由于受稀释、沉降和凝并作用核影响，随高度增加，核模态和爱根数浓度有所下降，然而模拟结果仍高于实际测试结果，表明除稀释、凝并和沉降作用外，半挥发性组分在颗粒表面的凝结和挥发作用以及超细颗粒与空气中悬浮颗粒(如PM2.5)的凝并作用可能也影响了超细颗粒的数浓度和粒径变化。