柴油机因其动力性强、经济性高而被广泛应用于如今工业化的生产生活中,但排气中的颗粒物严重危害大气环境和人体健康。柴油机颗粒捕集器(Diesel Particular Filter,DPF)在柴油机后处理系统中已成为重要配置,而DPF捕集和再生性能是DPF载体开发的关键。采用非对称孔道结构DPF能够有效降低高碳载量情况下的压降,延长DPF再生间隔。本文通过试验与模拟相结合的方法,对比研究非对称孔道载体DPF的压降和再生特性,分析DPF捕集过程和再生过程的影响因素,为高性能DPF载体的研发和性能优化提供理论依据。本文以对称孔道和非对称孔道DPF为研究对象,开展DPF压降特性试验,对比分析两种DPF洁净状态下的压降随排气流量的变化,以及两种DPF压降随时间的变化关系。研究结果表明,捕集过程初期,非对称孔道DPF压降较高于对称结构DPF,但随着碳烟捕集时间的增长,非对称孔道DPF的压降会逐渐低于对称孔道DPF,且在捕集过程中存在压降交点。增大排气质量流量,会使压降交点延后,增大排气温度,压降交点对应的碳载量先降低后增大。利用GT-POWER建立DPF的碳烟捕集和再生过程的仿真模型,根据试验压降数据验证了模型的准确性。利用碳烟捕集模型分析非对称孔道DPF的进出孔道比和其他结构参数对捕集过程中的压降特性和捕集效率的影响。研究结果表明,当非对称孔道DPF的进出孔道比例增大时,捕集过程初期的总压降增大,后期的总压降降低;载体壁面厚度越小,DPF整体压降越低,但较低的壁厚会造成捕集过程初期的过滤效率偏低;DPF载体长径比的增大,会造成整体压降的上升;增大载体孔密度会提高DPF过滤效率,但会造成初始压降增大;DPF捕集过程初期,出气孔道压降和出气孔道扩口压降占总压降的比例较高,因此随着进出孔道比例的增大,DPF总压降越大。在DPF捕集后期,碳烟层压降占比升高,因此随着进出口比例的增大,载体压降越低。运用热再生模型研究DPF再生过程的温度场分布,以及进出口孔道比例和运行参数对再生过程的影响。研究结果表明,随着再生过程的进行,再生阶段伴有明显的温度分层现象,壁面峰值温度首先出现在DPF载体前端位置,之后逐渐向载体后端移动。受载体温度影响,DPF前端碳烟首先被氧化,再生结束后,径向边缘处仍有部分碳烟未被氧化;随着进出口孔道比例增大,再生持续时间减少,但壁面峰值温度升高;再生过程中壁面峰值温度随着再生加热温度和碳烟累积量的增加而增加,随着入口流量增加而略有减小;提高排气中的氧气含量有助于提高总体的再生速率和再生效率,但会产生较高的壁面温度。