1-6 为以金属为材料的 DPF。为了发挥陶瓷与金属的长处，人们研究出了由陶瓷与金 属混合制成的混合材料。虽然复合材料包含了陶瓷与金属的所有优点，但不得不增加 过滤体体积，使过滤体的安装与生产受到了很大的限制。

图 1-5：以堇青石为材料的过滤体 图 1-6：金属材料制成的过滤体

目前最先进的壁流式微粒滤清器是可以有效降低碳烟微粒达 90% 以上的过 滤装置。它是全球较为先进，同时使用范围最为广泛的过滤体。废气从某个过滤孔道 流入之后穿过多孔性壁面从相邻孔道排出，通过颗粒的惯性碰撞、拦截和扩散还有地 球重力机理来使碳微粒被留在过滤体内部，并附着在过滤体内的小孔道四周的壁面 上。图 1-7 为 DPF 过滤体内部结构，图 1-8 为 DPF 工作原理。

图 1-7：DPF 过滤体内部结构 图 1-8：DPF 工作原理

1。2。2 柴油机颗粒捕集器再生及其再生方法

DPF 能有效的减少柴油机微粒排放，但随着 DPF 使用时间增加，排气内的颗粒 堆积在过滤体内就会变得更多，必须及时地将捕集的可燃微粒氧化燃烧掉，实现柴油 机碳烟捕集器的再生，否则造成排气的压力增加，使柴油机排气不顺畅，动力减小， 经济性变差。DPF 再生的最终目的是将颗粒氧化燃烧。最早解决堆积的方法是脱机再 生，但由于柴油机使用的时间不确定，对 DPF 再生技术要求变高：再生系统不对 环境产生二次污染；再生系统能在各种条件下正常工作，对柴油机性能影响小； 再生系统便于操作，成本相对低廉；④再生系统具有良好的可靠性和耐久性。

主动、被动、复合是当前 DPF 主要的三类再生方法。主动再生的基本原理是使 用其他加热源对 DPF 内的微粒进行加热，使微粒达到自身的着火点从而微粒燃烧再 生，其最具有代表性的是电加热再生。被动再生就是通过改变微粒的自燃点，使之降 低，并在正常排气中自燃燃烧，其最具有代表性的是燃油添加剂再生。复合再生则结 合主动再生与被动再生的方法[7]。

1。3 DPF 碳烟捕集与再生仿真研究现状

从二十世纪 80 年代，学者开始对 DPF 的仿真研究。从零维到三维模型的建立模 拟，从稳态到瞬态模型的计算。内容涉及各个方面：气体流动特性、压力升降特性、 微粒捕集、沉积特性和再生特性。

最早对 DPF 建立模型仿真的是 Bisset。1984 年他通过建立一维柴油机微粒捕集 器模型，模拟过滤体内部轴向温度与时间的变化关系[8]。同年 Pauli 为了描述过滤体 内微粒再生的化学反应中过滤体内的最低再生温度与气体内氧气含量有关，使用了阿 累尼乌斯函数[9]。Garner 和 Dent 开发了一种广义 DPF 模型，在他们的模型中发生煤 烟气相氧化和气相反应，这种模型不仅适用于壁面流 DPF,也适用于纤维 DPF，质量

平衡和能量平衡和废气流被运用于这个模型当中。Johnson 建立了一个二维 DPF 再生 模型,发现再生过程可以在过滤器上孔道和下孔道完全氧化后排出。Knoth 等人使用 FEMLAB 建立了一个二维壁面流过滤器催化反应模型，然而他们还没有考虑气相的 反应。Konstandopolous 等人开发了一种三维 CFD 模型,通过它可以研究温度分布对整 个 DPF 再生的影响。尽管 2 d 和 3 d 模型可以给出一个清晰的描述 DPF 再生过程中, 但上述模型没有详细的讲述再生过程中发生的化学反应。konstantas 等人建立了有效 的一维模型，模拟出在 Matlab/Simulink 环境下对发动机壁温度和压力降的影响[10]。 中国关于 PDF 的研究国外一直处于劣势，二十世纪八十年代刘翼俊做过大量关