图 1-1：全国汽车保有量变化趋势

图 1-2：按燃油类型划分汽车保有量分类

2014 年，全国机动车排放污染物为 4547。3 万吨，其中氮氧化物 627。8 万吨，碳

氢化合物 428。4 万吨，一氧化碳 3433。7 万吨，颗粒物（PM）57。4 万吨。其中柴油机 颗粒排放量占汽车排放量的 90%以上。

为了减少机动车尾气对环境的危害和对人类的伤害，我国制定和实施了机动车排 放标准，实施进度见图 1-3。

图 1-3：截至 2014 年全国新生产机动车排放标准实施进度

要问题。虽然柴油机占保有车辆的 14。1%但排出的颗粒占总排量的 90%以上[3]。因此 通过 DPF 的优化与完善，来减少柴油机尾气污染物的排放，特别是碳微粒的排放， 对大气环境的保护和人们身体的健康具有十分重大的意义。

1。2 柴油机颗粒捕集器及其再生

1。2。1 柴油机颗粒捕集器

随着我国经济发展与科技的进步，人们开始对汽车尾气的治理问题越发关注。柴 油机尾气处理技术虽然有很大的提高，但是人们对汽车尾气的处理技术要求也越来越 高。柴油机的尾气最大的问题在于颗粒的排放，柴油机废气中的颗粒对环境和人类健 康造成很大的伤害。柴油发动机排放污染物控制的重点是 PM 的排放。柴油的不完 全燃烧生成的的碳烟是柴油机废气中颗粒的重要组成部分，碳氢化合物、金属氧化物 和硫酸盐等物质吸附在直径为 5e-8 米的碳粒上形成微粒。柴油机的技术与柴油机的 使用技术以及使用方法都会影响到柴油机废气中微粒的形成。重型柴油机在瞬态工况 下典型的颗粒物构成为碳占百分之四十一，未燃油占百分之七，未燃机油占百分之二 十五，硫化物和水占百分之十四，灰烬和其他成分占百分之十三。为了减少柴油机尾 气污染物的排放，特别是碳微粒的排放对大气环境和人类健康的威胁。我们不仅采用 柴油机机内净化方法，还要使用机外净化。机内净化通过削弱柴油机的原机 NOx， SOOT 排放值，以减轻后处理技术的排放控制“负担"从而为简化后处理技术,降低后处 理装置的安装及维护成本创造条件。在过去的十几年，对于改进柴油机新鲜冲量与燃 油的混合方式、废气再循环（EGR、喷油正时等相关领域的研究，为柴油机机内净化 排放控制技术开辟了新的途径。且在实践过程中,该技术被证明具有同时降低 PM 和 NOx 排放的能力,因此可以广泛应用于只装备简化的后处理系统的柴油发动机中。技 术已经非常先进，再次研究的进步空间非常小，而且技术更加困难[4]。所以后置处理 受到更多重视，柴油颗粒捕集器（DPF)运用物理原理，以百分之九十的净化效率， 过滤柴油机尾气中的微粒，成为当前比较有效的柴油机废气中微粒处理装置。同时 DPF 也是最有发展潜力的处理装置之一。

DPF 由五部分组成，入口管连接柴油机尾气管柴油机端；出口管连接柴油机尾气 管排气端；中间由扩张管、DPF 核心部分过滤体和收缩管组成，如图 1-4。排气从入 口管进入 DPF，由扩张管扩散，进入过滤体内，过滤体通过物理过滤和微粒自身重力

管收缩，从排气管排出经过 DPF 处理后的废气。

图 1-4：DPF 结构图

DPF 过滤体的过滤材料当前主要有陶瓷、金属和复合材料[5]。陶瓷材料种类繁多， 比如堇青石，莫来石等。其中最有代表性的是壁流式蜂窝陶瓷，其以制作材料是堇青 石而成本低、过滤效率百分之九十以上、适应在高温环境下工作、很高的强度和耐久 度成为目前最为成功的研究成果，然而由于制造技术高，中国并不能大批量自我研制 生产[6]，图 1-5 为以堇青石为材料的 DPF。金属纤维毡制作的过滤体与堇青石制成的 壁流式蜂窝陶瓷相比较可以容纳更多的微粒，并可以在高腐蚀性的环境下工作，图