柴油机以其较高的热效率、良好的动力性、经济性和耐久性,在运输业得到了广泛的应用。然而,随着柴油机保有量的不断增加,其带来的排放污染日益严重。柴油机尾气排放的颗粒物质(PM)其主要成份是碳烟粒子,医学研究表明,超细碳烟粒子可积聚在人的呼吸系统的深处,甚至可以直接进入血液,引起严重的健康问题。因此,众多研究机构的很多学者对柴油机微粒进行了广泛和深入的研究。本文在对定容燃烧弹进行了改造的基础上,基于热泳采样原理设计了碳烟采样探针,分别采集了射流火焰轴向不同位置、不同氧浓度以及不同负荷下的碳烟颗粒,采用透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)分别对碳烟颗粒的形貌和纳观结构进行观察。研究了不同工况下的碳烟基元粒子直径、碳烟团聚物回转半径、分形维数、石墨微晶长度、扭曲度等特征参数。研究结果表明,从火焰上游到下游,基元颗粒直径和团聚物回转半径减小,微晶碳层片段长度增加,扭曲度降低,基元颗粒石墨化程度增加,呈现出典型的“核-壳”结构;随着氧气浓度降低,碳烟基元颗粒的氧化过程受到抑制,基元颗粒平均直径和团聚物回转半径增大,微晶碳层片段长度减小,扭曲度增加,基元颗粒石墨化程度降低;随着喷油量的降低,碳烟基元颗粒的生成过程受到抑制,基元颗粒平均直径和团聚物回转半径减小,微晶碳层片段长度减小,扭曲度增加,基元颗粒石墨化程度降低。