柴油机作为汽车的主要动力来源,因其效率高、功率大、油耗低等特点被广泛的应用于重型载货汽车、大型客车、工程机械等领域。《2018中国机动车环境管理年报》中数据显示:截至2017年12月,我国柴油车保有量为1956.7万辆,四种主要污染物排放总量为838.6万吨。国务院2018年7月印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》中把柴油车污染物的治理列为大气污染重点治理领域。微粒是柴油机排放的主要污染物之一,目前处理柴油机微粒排放最为有效的后处理装置是微粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)。近年来,采用微波对微粒捕集器进行主动加热再生因其再生效率高、加热均匀、二次污染小等优点成为柴油机微粒捕集器再生技术的研究热点。但是由于微波加热再生过程中对车载电源冲击较大,影响了车载电源的使用寿命。因此,在保证柴油机微粒捕集器的再生性能的前提下,对微波再生过程中的影响因素进行分析,进而对再生过程中的能量消耗进行优化控制具有重要的研究意义和工程应用价值。本论文以国家自然科学基金项目“催化型微粒捕集器工作过程动力学特性及协同作用机理研究[51406017]”为依托,建立了微粒捕集器分区域微波再生模型,对该模型进行了验证;采用正交试验设计的方法提取了微粒捕集器分区域微波再生平衡过程的关键参数(孔隙率、再生时间、电机旋转角、排气温度、氧流量等),利用分区域微波再生模型对再生过程中的再生效率、功率消耗进行了四水平正交模拟计算,得到了各关键参数对微粒捕集器分区域微波再生过程中再生效率和微波功率消耗的影响规律,确定了再生过程的最优参数组合。通过对研究结果的分析,得出了微粒捕集器分区域微波再生过程中各相关环境变量对微粒捕集器再生效率和微波功率的影响,并从中找到最优的参数组合,从而实现对微波再生微粒捕集器微波功率的优化。论文的主要研究内容及创新点如下:(1)针对分区域微波再生型微粒捕集器的结构和特点,建立了分区域DPF的微波再生模型,并验证了模型的准确性,利用该模型对微波再生过程进行数值模拟,得到了在再生过程中过滤体壁面的温度随时间变化曲线以及在径向方向上过滤体微粒沉积量的变化规律。(2)分析了排气参数(排气流量、排气温度等)对再生平衡温度、压降、功率的影响,研究结果表明,随着排气温度的增加,再生平衡温度不断增大;氧含量在6%-15%范围内时会对再生效率产生非常明显的影响,但是对再生平衡温度的影响十分微弱。(3)采用灰色关联预测方法对该微粒捕集器再生过程的影响因素进行辨识,得到了各关键参数对再生效率和微波功率消耗的影响规律,综合考虑再生过程对再生性能的要求,最终通过正交试验设计方法对分区域微波再生型DPF再生过程需要消耗的再生功率进一步的优化。经过优化后,其再生效率比原来的提高了 9.8%,功率消耗比原来的提高了 28%。本文的研究工作不仅能够为分区域微波再生型微粒捕集器再生过程中的微粒沉积质量、温度变化预测提供理论依据,并且能够为再生过程中功耗的优化控制研究提供参考。论文的研究成果也为采用其他再生方式的微粒捕集器再生平衡过程优化提供了新的研究思路。