柴油机微粒过滤器：详解汽车工程手册

微粒排放是柴油机和少部分直喷点燃式发动机的主要问题。典型的微粒最大粒度为100nm。微粒是碳氢化合物沉积在碳核上的聚附物。其他成分是以冷凝物（冷凝物胚芽）和聚附物形式出现的灰（见5.2.9小节）。为消除废气中的微粒，目前主要采用陶瓷反应体的过滤器。反应体各相邻通道两端进、出侧交替用堵塞堵住。废气通过反应体通道壁时微粒被滤芯的通道表面过滤而挡在表面上。当前常用的碳化硅（SiC）过滤器的孔隙率达40%。正在开发的高孔隙率反应体可超过60%。

通过深度过滤而将微粒从孔隙中分离出来的其他结构的一些过滤器，如陶瓷或金属泡沫过滤器和多孔的金属烧结过滤器正在开发中。在公路外的其他道路的有限地区范围行驶时也使用像纤维过滤器那样的滤清系统。

过滤器中连续储存微粒和灰使排气背压增大。为此要定期将微粒烧掉（“再生”）。在不连续再生时，通过发动机电控将废气温度提高到超过微粒着火边界的650～700℃，微粒在氧气中燃烧掉。为降低微粒着火温度和保证过滤器完全再生，采用有催化作用的燃料添加剂。产生的添加剂灰还可以减少现有的机油灰，但同时会降低过滤器寿命。

单纯提高废气温度的发动机措施不能保证在所有工况下过滤器再生。作为补充措施，还可以如在发动机后的燃料通过蒸发进入废气中。燃料在串接的催化转化器或甚至在有催化层的微粒过滤器中氧化（燃烧），使废气温度提高到再生所需的温度水平（图5.6-2）。

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图5.6-2 利用燃料蒸发器的发动机外再生辅助

为连续再生过滤器，要进行NO₂与碳（微粒）的反应。反应温度为250～300℃。

影响微粒过滤器再生的主要因素为过滤器断面上的气流和微粒分布。尽可能均匀的气流和微粒分布可以使过滤器的热负荷均匀。而均匀的微粒分布是整个过滤器容积完全再生和减轻过滤器热负荷的前提。