柴油機(jī)仍是zui有效的內(nèi)燃機(jī)，因此廣泛的用于遍及*的重型貨車和非路車輛。近年柴油引擎在客車的使用也劇烈的增加，目前在西歐注冊(cè)的新車已接近51.9%的高峰（約700萬(wàn)輛）。盡管在美國(guó)銷售的柴油轎車的比例小于2%，由于燃料價(jià)格的上漲及對(duì)溫室氣體排放的敏感性，相信不久的將來(lái)對(duì)柴油轎車的興趣將進(jìn)一步增加?？紤]到柴油機(jī)排氣中的氮氧化物（NOx）和微粒（PM）對(duì)健康非常危險(xiǎn)，為適合將來(lái)范圍的排放標(biāo)準(zhǔn)，諸如柴油機(jī)微粒捕獲及氮氧化物分離等廢氣排放控制技術(shù)將是必須的。柴油機(jī)排放的PM可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)更好的燃燒（高溫及氧氣過(guò)剩）來(lái)降低，然而NO的排放增加（稱為PM-NOx折衷），因此法規(guī)限制二者的污染物。有兩種可能的方法達(dá)到PM/NOx的限制：PM過(guò)濾器或NOx處理（將來(lái)二者同時(shí)采用）。*用于發(fā)電廠的SCR（NOx的選擇性催化劑還原法）技術(shù)，從2005年起引入用在歐洲商業(yè)交通工具，已滿足歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)（2005年）和歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)（2008年）。在美國(guó)，重型柴油交通工具中的多數(shù)在2007年必須裝備，以滿足美國(guó)環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于轎車，PM過(guò)濾器從2000年以后已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，其市場(chǎng)也預(yù)期展示一個(gè)極大的增長(zhǎng)，預(yù)測(cè)在德國(guó)PM過(guò)濾器更新的轎車約70萬(wàn)輛。關(guān)于柴油機(jī)排氣控制技術(shù)的廣泛的評(píng)論，在SAE出版物定期發(fā)布。

　　DPF的原理和作用

　　微粒及過(guò)濾：

　　由于引擎中柴油機(jī)燃料的不*燃燒，排放出各種類型的柴油機(jī)微粒（PM），其成分為碳、無(wú)機(jī)氧化物及碳?xì)浠衔铮ㄒ恍┯卸镜亩喹h(huán)芳烴（PAHs），這些微粒由尺寸5～20nm的原始微粒組成，并且凝聚成尺寸50～150nm團(tuán)，其尺寸和成分受發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料、添加劑及其在排氣管中運(yùn)動(dòng)的影響。

　　_ 微粒定義為尺寸小于10μm（PM10）或2.5μm（PM2.5）,法規(guī)要求對(duì)所有的排放物質(zhì)過(guò)濾并通過(guò)重量分析的方法進(jìn)行檢測(cè)，假如可能采用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置，納米顆粒對(duì)健康影響的持久的討論，或許對(duì)將來(lái)關(guān)于顆粒數(shù)量和尺寸的限制產(chǎn)生改變。

　　柴油機(jī)微粒過(guò)濾器（DPF）裝置需要一個(gè)捕獲裝置和捕獲裝置的再生系統(tǒng)，另外顆粒會(huì)阻塞捕獲裝置并引起背壓的增加，過(guò)濾器必須承受再生時(shí)產(chǎn)生的熱狀態(tài)。

　　雖然孔徑50nm以下的過(guò)濾器，商業(yè)上用于液體的過(guò)濾，由于壓降太大不適用于氣體。大孔徑的過(guò)濾器材料過(guò)濾微粒不僅是作為一個(gè)篩子，另外采用其它的方法，即碰撞和擴(kuò)散（稱為深床過(guò)濾，見(jiàn)圖一），作為一個(gè)例子，空氣微粒過(guò)濾器采用凈化室的纖維氈凈化臟的氣體，過(guò)濾期間，捕獲的顆粒通過(guò)稱為“濾餅過(guò)濾”的作用提高捕獲效率。

　　與篩子不同需要考慮的是捕獲顆粒的效率，收集和阻止顆粒（除顆粒尺寸、孔徑及過(guò)濾層厚度以外）主要受氣體/顆粒速度的影響，因此，廢氣通過(guò)過(guò)濾器需要采用合適的速度，引擎在全功率時(shí)的廢氣體積在小直徑的通道產(chǎn)生非常高的氣流速度，只能由過(guò)濾器幾何輪廓的高橫斷面面積來(lái)減少。微粒過(guò)濾器同樣作為消聲器工作，因而*或部分取代通常安裝在汽車地板下非常有限空間的吸音系統(tǒng)。

　　再生：

　　過(guò)濾器收集的顆粒使壓降增加，這是為什么要通常周期性的采用加熱的方法清潔過(guò)濾器的原因。收集的灰在溫度約600℃時(shí)開始自燃，然而這樣的溫度在排氣管中不是可以常常得到，因此需要采用技術(shù)手段控制過(guò)濾器的再生，不采用燃料添加劑時(shí)可采用電加熱或氣體燃燒的方法提供高的溫度。通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)（后噴射）及過(guò)濾器前面的氧化催化器，排氣溫度也可以升高至超過(guò)400℃使積灰點(diǎn)燃，對(duì)這樣的系統(tǒng)，過(guò)濾器需要一個(gè)特別的催化劑涂層，或者通過(guò)燃料添加劑由催化劑使灰濃縮（稱為fuel-borne additives），因?yàn)榛业难趸艧?，點(diǎn)火后局部溫度升高，取決于過(guò)濾器材料的熱性質(zhì)（比熱容及熱導(dǎo)率），也與排氣量及排氣溫度有關(guān)，zui壞的情形是全部積聚的灰點(diǎn)燃后引擎停止，過(guò)濾器局部1000℃或更高的溫度將產(chǎn)生。相比采用氧氣的游離O2，有一個(gè)更有效的方法在較低的溫度下燃燒灰，CRT（continuous regeneration trap）過(guò)濾器采用特別配方的催化劑，采用NO2代替O2，但需要采用超低硫燃料（ <50 ppm）并且廢氣溫度大于240℃，通常，氧化催化劑僅氧化吸附在顆粒上的可溶有機(jī)組分（SOF）。

　　再生方法的選擇取決于采用DPF的系統(tǒng)，作為一個(gè)例子，通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行再生在改造應(yīng)用中是困難的。

來(lái)源：生意社