柴油机排气颗粒物是大气污染物的来源之一,会对环境造成一定的影响。我国的机动车国六排放法规对柴油机排气颗粒物排放的质量浓度、数量浓度提出了严格要求。柴油机颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）是降低排气颗粒排放的主要技术手段。颗粒捕集器由多孔介质材料制成,排气颗粒在DPF内部的过滤壁面发生碰撞并沉积,在载体表面逐渐形成烟饼层,进而改变DPF捕集效率与背压。研究排气颗粒与DPF内壁面的碰撞行为、探究排气颗粒在DPF内的沉积过程以及烟饼层的结构特征,能够为改善DPF的捕集与再生效率、确定再生周期以及改进DPF的内部结构提供理论基础,具有一定的学术价值与应用价值。针对排气颗粒在DPF壁面沉积过程进行研究。采用模拟仿真的方法,分析了颗粒碰壁过程中的力学特征参数、烟饼层形成过程与颗粒沉积效率的变化规律;搭建试验台架,研究不同工况时烟饼层结构与DPF捕集效率的变化规律。主要的研究内容如下:根据柴油机排气颗粒在DPF内的碰撞沉积特征,建立考虑粘附力的颗粒-壁面动态碰撞模型,通过原子力显微镜,测量了柴油机排气颗粒的粘附力,对碰壁过程中的评价指标进行分析。研究表明:随着柴油机转速从1500r/min增加到3600r/min,排气颗粒速度与流速增加,杨氏模量增大,颗粒的粘附力从12.76n N增加到23.56n N;排气颗粒的入射角度增大,最大接触半径增大;颗粒与壁面之间的压缩距离,随颗粒粒径与入射速度增大而增大,随颗粒杨氏模量的增大而减小;随着入射速度的增加,法向恢复系数开始增加并无限趋近于1;颗粒粒径增大,存在初始恢复系数时的法向速度增大;颗粒的杨氏模量从190MPa增加到306MPa时,10nm粒径的颗粒开始存在初始恢复系数时的法向速度从5.08m/s减小到3.37m/s;随着颗粒粒径、杨氏模量增大,颗粒的法向临界粘附速度逐渐减小。基于相似理论,考虑碰撞反弹对颗粒沉积的影响,建立FLUENT-EDEM耦合模型,对颗粒在过滤壁面的碰撞沉积过程进行了模拟,探究了烟饼层的形成。结果表明:在颗粒沉积初期,颗粒主要分布在单元体的四周。单元体表面形成均匀的颗粒层后,逐渐长成分叉状的颗粒树突,形成颗粒链,当颗粒链足够多时,相邻单元体的颗粒链相互交错,堵塞单元体间的间隙,烟饼层开始形成。后续的颗粒被烟饼层捕集,逐渐均匀的沉积在烟饼层的迎风面,烟饼层的厚度随之增长。研究了不同排气流速、DPF壁面孔隙结构、颗粒粒径与杨氏模量对颗粒在单元体壁面的沉积过程的影响。结果表明:沉积效率随着时间的增加、流速的减小、杨氏模量的减小而增大;气流流速增大,颗粒在单元体表面时由均匀分布转变为在单元体侧面及背面集中分布;在颗粒沉积的后期（1s≤T≤2.2s）,随着颗粒杨氏模量增大,颗粒在单元体上的沉积效率变化趋于一致;大粒径的颗粒能够快速的进入到颗粒链生成阶段（1s≤T≤2.2s）,沉积速率迅速增大;随着单元体阵列中单元体直径减小、孔径间隙增大,颗粒在单元体阵列中的分布逐渐分散,沉积效率减小;单元体越靠前,形成的颗粒链越多,越容易相互交叉连接。搭建了柴油机试验台架,采集了186FA柴油机不同工况时的DPF内的烟饼层颗粒,采用SEM以及比表面积与孔径分布分析仪,对不同工况的烟饼层颗粒的形貌以及孔隙结构进行了分析。结果表明:烟饼层的表面不规则且粗糙,存在一定的粒间孔以及微裂缝,粒间孔具有很强的非均质性,微裂缝包括烟饼层间裂缝与张裂缝;随着柴油机转速与负荷增加,烟饼层颗粒的计盒维数增加,烟饼层的平均孔径减小,累积孔容积增加,分形维数增加孔隙结构变得越加复杂,孔隙更加狭长细小,烟饼层孔隙表面粗糙度增加,颗粒与壁面碰撞时的粘附力减小。采用粒径谱仪,测量了柴油机在不同工况下DPF前后的粒径分布,对DPF的捕集效率进行了分析。结果表明:颗粒在经过洁净状态的DPF后,聚积态颗粒数量有了明显的降低;随着柴油机转速从1500r/min增加到3600r/min,DPF对总颗粒的捕集效率降低了7.5%,DPF后的颗粒数量浓度整体随着粒径的增大而减小;随着柴油机负荷从50%增加到100%,DPF对总颗粒的捕集效率降低了7.3%。颗粒在经过有烟饼层的DPF后,捕集效率均得到了较大的提升。烟饼层的出现减小了柴油机工况对颗粒沉积的影响,提高了排气颗粒碰撞粘附或者被拦截的概率,有利于提高DPF的捕集效率。