【正文】 氣流不斷改變方向，微粒由于慣性碰撞攔截、擴(kuò)散攔截和幾何攔截等多種作用而沉積于過(guò)濾體內(nèi)部。a. 柴油機(jī)用泡沫陶瓷過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理以慣性碰撞機(jī)制為主。當(dāng)流速達(dá)到一定值時(shí)，大微粒的捕集效率將迅速上升，而小微粒的捕集效率繼續(xù)降低。a. 柴油機(jī)用泡沫陶瓷過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理以慣性碰撞機(jī)制為主。當(dāng)流速達(dá)到一定值時(shí)，大微粒的捕集效率將迅速上升，而小微粒的捕集效率繼續(xù)降低。 d． μm時(shí)，慣性捕集效率隨微粒粒徑的變化不大，慣性碰撞捕集效率隨微粒粒徑的增大而迅速上升。圖2 壁流式蜂窩陶瓷過(guò)濾器的構(gòu)造 圖3 泡沫陶瓷的微觀結(jié)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)原料的主要成分不同，泡沫陶瓷材料可分為堇青石泡沫陶瓷、三氧化二鋁泡沫陶瓷、碳化硅泡沫陶瓷等。另外，泡沫陶瓷的多孔結(jié)構(gòu)，使火焰易于傳播，微粒的著火溫度比壁流式陶瓷低50℃，從而使燃燒更加安全，再生更加徹底[10]。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低，在排氣沖擊和機(jī)械振動(dòng)條件下易出現(xiàn)損壞。堇青石泡沫陶瓷材料價(jià)格便宜，原材料易于取得，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行。兩者的基本性能比較見(jiàn)表2。陶瓷纖維能適應(yīng)催化劑使用的需要。但是由于陶瓷纖維是一種脆性材料，在編織和使用過(guò)程中較易損壞，生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜。但單純金屬絲網(wǎng)過(guò)濾體的捕集效率較低，為20％～50％。3. 再生 柴油機(jī)微粒捕捉器只能把微粒收集起來(lái)，它本身不能清除微粒。因此，再生技術(shù)是柴油機(jī)微粒捕捉器實(shí)用化的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外研究的再生方法主要有：強(qiáng)制再生、噴油助燃再生、電加熱再生、微波加熱再生、逆向噴氣再生和連續(xù)再生以及燃油添加劑輔助再生等。 強(qiáng)制再生是出現(xiàn)較早的再生技術(shù)，它是在柴油機(jī)大負(fù)荷的情況下，強(qiáng)制性地對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行進(jìn)氣或排氣節(jié)流，從而提高排氣溫度，使過(guò)濾體得到再生。 噴油助燃再生技術(shù)發(fā)展得較早，因此相對(duì)也比較成熟。噴油助燃再生系統(tǒng)可分為三種形式，即旁通式、部分旁通式及全流式。旁通式再生系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，并且易于控制。而單純依靠車(chē)用壓縮空氣提供所需的空氣流動(dòng)速度難以辦到，且能耗也很高。但這種方法需要一個(gè)比較復(fù)雜的廢氣流動(dòng)控制裝置，它應(yīng)能保證在任何工況下再生時(shí)，流過(guò)過(guò)濾體的氣流速度滿足安全再生的要求。 電加熱再生技術(shù)與噴油助燃再生技術(shù)相類(lèi)似，只不過(guò)以電能代替噴油燃燒熱能加熱空氣或廢氣，以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾體的再生。因此這種再生技術(shù)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，可控性好，并且在柴油機(jī)任何工況下都能對(duì)過(guò)濾體進(jìn)行可靠的再生。這種表面加熱方式極易造成加熱的不均勻性，因此會(huì)造成過(guò)濾體的再生不均或因局部過(guò)熱而引起燒熔或炸裂，并且電加熱再生對(duì)車(chē)用電源的要求很高，這些都是在實(shí)用過(guò)程中需要解決的問(wèn)題。微波加熱是指在300MHz～300GHz頻率范圍內(nèi)對(duì)物體進(jìn)行加熱，它不同于一般的加熱方式，是材料在電磁場(chǎng)中由介質(zhì)損耗而引起的體加熱。微波加熱再生的關(guān)鍵技術(shù)在于如何在諧振腔內(nèi)激勵(lì)盡可能多的模式及控制腔內(nèi)碳煙顆粒的燃燒溫度，防止過(guò)濾體因溫度過(guò)高而損壞。 逆向噴氣再生是利用壓縮空氣反向清潔過(guò)濾體，然后收集從過(guò)濾體中吹出來(lái)的微粒，集中進(jìn)行處理。這種再生技術(shù)最大的特點(diǎn)是能將過(guò)濾體與微粒燃燒分開(kāi)，因此該系統(tǒng)不存在過(guò)濾體由于微粒燃燒發(fā)熱而產(chǎn)生爆裂或燒熔的問(wèn)題，另外也解決了不燃物質(zhì)在過(guò)濾體內(nèi)累積的問(wèn)題。用于逆向噴氣再生的高壓空氣源同時(shí)用于空氣制動(dòng)系統(tǒng)，在柴油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，空氣的供給難以同時(shí)滿足制動(dòng)和逆向噴氣再生的要求，這都是該技術(shù)實(shí)用化必須解決的問(wèn)題。其中連續(xù)再生是利用催化劑將排氣中的NO轉(zhuǎn)化為強(qiáng)氧化性的NO2，NO2能在正常的排氣溫度下與微粒發(fā)生氧化反應(yīng)，使過(guò)濾體得到再生。燃油添加劑再生是利用某些金屬氧化物降低微粒的著火溫度(約380℃)，使其在柴油機(jī)大負(fù)荷工作時(shí)氧化燃燒。4. 廣州新力研究成功柴油機(jī)微粒捕捉器 廣州新力金屬有限公司新近研制成功了柴油機(jī)尾氣微粒捕捉器，吸引了國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)廠家的注意。作為國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)研制的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理新產(chǎn)品，該公司已申請(qǐng)了國(guó)家專(zhuān)利。 廣州新力金屬有限公司董事長(zhǎng)張冶先生說(shuō)，新力金屬有限公司長(zhǎng)期致力于汽車(chē)零配件的研究和生產(chǎn)，原來(lái)主要生產(chǎn)用于汽車(chē)摩擦材料的各種鋼棉、銅棉，產(chǎn)品主要供應(yīng)國(guó)外各大汽車(chē)生產(chǎn)商。經(jīng)過(guò)近兩年的探索，開(kāi)發(fā)出一套適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的微粒捕捉器實(shí)施技術(shù)方案。整套裝置設(shè)計(jì)為雙室結(jié)構(gòu)，過(guò)濾與再生分區(qū)進(jìn)行，使得過(guò)濾與再生互不干擾，無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)處在何種工況下系統(tǒng)都能自動(dòng)工作。特別適合中國(guó)國(guó)內(nèi)的城市車(chē)輛，特別是城市公交車(chē)輛的改造和改裝。結(jié)論 柴油車(chē)排氣污染在城市大氣污染中的比重逐漸增加，隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視，排放法規(guī)的限制也日趨嚴(yán)格。因此，建立顆粒排放物的組成與來(lái)源分析技術(shù)是顆粒排放研究工作的重要一環(huán)。微粒捕捉器(DPF)是最終實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)微粒排放控制的最簡(jiǎn)單、最有效的方法。 壁流式蜂窩陶瓷和泡沫陶瓷是目前應(yīng)用最為廣泛的過(guò)濾材料。 過(guò)濾體的再生方法雖然很多，但目前尚無(wú)成熟的實(shí)用的方法。連續(xù)再生將是今后的發(fā)展方向之一，但由于柴油含硫量的限制，國(guó)內(nèi)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)不會(huì)廣泛作用。參考文獻(xiàn)[1]ToshiakiSakaguchi,AkihideOhgushi,ShogoSuzuki,[Z].SAE,1999010463.[2][J].SAE,2000011927.[3]SignerM,[Z].SAE,1989,890170.[4]黃為,高世倫,[J].內(nèi)燃機(jī),2007(1):39431[5]田柳青,[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2003,4(10):74771[6]朱先磊，張遠(yuǎn)航，曾立民，[J].環(huán)境科學(xué)研究，2005，18（5）：15.[7]郝吉明，傅立新，賀克斌，[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2000.[8]劉文彪，[J].環(huán)境與健康雜志，2002，19（5）：413416.[9]鄒建國(guó)，[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2006，22（3）：2326.[10][J].SAE2006WorldCongress，2006.[11][J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（11）：5154.[12]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方局，、氣法（中國(guó)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段）[S].北京：中國(guó)環(huán)境出版社，2005.[13][J].AtmosphericEnviron－ment，2007，41（38）：86588668.[14]廖世勇，蔣德明．柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)的研究進(jìn)展及存在的問(wèn)題[J]．內(nèi)燃機(jī)，2002：36．[15]李三超．柴油機(jī)排氣凈化系統(tǒng)的研究[D]．武漢：武漢理工大學(xué)，2002．[16]Guido Saracco et Traps for Diesel Particulate Control Chemical Engineering Science, 54(1999). 30353041．[17]Michael ．Global Trends in Diesel Emissions Control A 1998 Update. 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