为了解捕集器的工作过程,基于实验室搭建的柴油机颗粒捕集器（DPF）沉积过程可视化台架系统,对DPF内颗粒沉积过程以及过滤速度、碳黑微粒特性、灰沉积等因素对其影响进行了实验研究。研究结果表明:柴油机颗粒在过滤表面的沉积可分为四个阶段:深床过滤阶段、长树阶段、搭桥阶段以及表面过滤阶段。深床过滤阶段,颗粒沉积在DPF微孔内,因而在DPF表面上由激光位移传感器测量的颗粒沉积高度为0μm;长树阶段,颗粒在DPF微孔处继续进行沉积,堆积形成“长树”的形态,由激光位移传感器测得“颗粒树”的最高点,颗粒沉积厚度呈线性迅速增长;搭桥阶段,各“颗粒树”之间相互连接,颗粒在DPF微孔间的过滤体实体处进行沉积,颗粒沉积厚度增长逐渐趋于缓慢,甚至增长曲线会出现“平台”现象;表面过滤阶段,各“颗粒树”间相互连接完成,颗粒在颗粒层表面进行沉积。其中,长树阶段与搭桥阶段对应典型三阶段中的过渡阶段。过滤压降随时间、颗粒沉积厚度均呈典型的三阶段变化关系。Printex-U的过滤压降整体上低于DK4A柴油机颗粒物。此外,柴油机颗粒物与Printex-U在过渡阶段结束时的颗粒层厚度为20μm左右。在过滤速度<0.15 m/s时,Printex-U的堆积密度分布在90 kg/m³左右,DK4A柴油机颗粒物的堆积密度大于Printex-U堆积密度,在100 kg/m³左右。随过滤速度的增大、颗粒粒径减小及SOF含量的增加,堆积密度先快速增加,后逐渐趋于稳定值。在表面过滤阶段,过滤压降不与过滤速度成平方关系,而是两者关系比值大于2。随过滤速度、Pe数的增加,颗粒层渗透系数和孔隙率呈先快速降低,后逐渐趋于稳定值的趋势。四种碳黑堆积密度从大到小依次为SB 250、SB 4A、CB FW200、P-U。粒径相同,比表面积增大,堆积密度增大;堆积密度、颗粒层渗透系数、孔隙率同时受到比表面积和粒径的共同影响。此外,在各颗粒层下,过渡阶段结束时的颗粒层厚度为20μm左右。飞灰沉积时,初始压降增加,并且压降随飞灰沉积量呈现线性关系。对于5000目空心微珠,在相同过滤条件下,当飞灰沉积量小于4 g/L时,总的压降明显低于白载体;当飞灰沉积量在1 g/L时,总的压降最低,证明了飞灰的沉积可以使过滤压降降低;飞灰沉积量大于4 g/L时,总的压降高于白载体,因此,灰分的沉积对压降来讲,有正面影响,也有负面影响。对于1250目空心微珠、Al₂O₃,飞灰沉积量分别大于5 g/L、3 g/L时,总的压降高于白载体。在相同沉积量下,灰的粒径相对越大,其初始压降相对较小,因为大粒径飞灰的孔隙率要大于小粒径飞灰;在相同沉积量及相同粒径下,纯Al₂O₃相对空心微珠初始压降较大,因为相对于纯Al₂O₃,空心微珠是SiO₂与Al₂O₃的混合物,而纯Al₂O₃更易沉积在DPF微孔中。