柴油机以其良好的动力性、经济性和可靠性得到了广泛应用。随着对环境问题的日益关注，以及全球排放法规的日益严格，车用柴油机排出的有害污染物尤其是微粒排放制约了其进一步的应用和发展，需采取相关技术措施降低其排放量。一个很有潜力的措施就是对柴油机排气中的微粒进行捕集。基于此点，本文围绕车用柴油机微粒排放捕集系统进行了相关的研究，分别就排气微粒理化特性、捕集器过滤机理、压力损失特性、再生机理和捕集器优化设计开展了系统深入的基础研究工作。主要研究内容如下： (1)微粒理化特性：分析了微粒粒径的分布。深入研究了微粒的化学特性，分析了柴油机工况对微粒排放及其组分特性的影响，运用色谱质谱技术研究了可溶有机组分中烷烃和芳香烃等成分的排放特性，以及不同工况下多环芳香烃等成分的生成和演变规律。 (2)过滤机理：根据过滤机理的特点，遵循从简单到复杂、从微观到宏观的先后次序，研究了孤立捕集体对柴油机排气微粒的微观捕集机理、单个多孔介质过滤层对微粒的宏观捕集模型和整体壁流式捕集器的微粒过滤模型。．分析了过滤体主要结构参数和运行参数对过滤性能的影响。研究了微粒捕集器对不同粒径微粒的过滤性能及相关参数的影响。 (3)压力损失特性：进行了压力损失的发动机试验。考虑微粒沉积层的动态压力损失，建立了过滤体压力损失的非稳态动力学模型。研究了过滤体主要结构参数和运行参数对压力损失的影响。基于压力损失特性，以及柴油机的运行工况，进行了捕集器微粒沉积量的在线计算和再生控制策略研究。 (4)再生机理：通过分析不同再生机理的特点，建立了一个既适用主动再生，又适合被动再生的通用再生机理模型。研究了再生期间过滤体内部的温度分布和沉积微粒演变规律，对非绝热条件下的相关性能也进行了研究。分析了过滤体主要结构参数和运行参数对再生过程的影响。 (5)捕集器优化研究：基于过滤效率、压力损失和再生性能这三个最主要的性能指标，对车用柴油机微粒捕集器的结构参数和运行参数进行了综合优化研究，按照高过滤效率、低压力损失和良好再生性能的基本标准，得到了过滤体结构参数和运行参数的优化原则。 主要创新点如下： (1)深入研究了微粒组分的化学特性，给出了柴油机工况对微粒排放及其组分特性的影响，可溶有机组分SOF中烷烃和芳香烃等成分的排放特性，以及不同工况下多环芳香烃PAH等成分的生成和演变规律。这给进一步采取措施降低柴油机排气微粒的危害提供了依据。 (2)研究了捕集器对不同粒径微粒的过滤效率，给出了相关的过滤模型，分析了过滤体结构参数和运行参数对不同粒径微粒过滤效率的影响。所得结论对通过结构设计来改进不同粒径微粒的过滤效率具有重要参考价值。 (3)基于压力损失特性，结合车用柴油机的运行工况参数，提出了一个过滤体工作时实际微粒沉积量的计算模型，该模型对捕集器微粒沉积量在线评估和再生控制策略研究有着重要的参考价值。 (4)提出了一种双区混合再生机理。它以催化再生机理为基础，建立了一个既适用主动再生，又适合被动再生的通用再生机理模型，这对捕集器再生控制策略的研究和再生方式的选择有着重要的理论意义和实用价值。 (5)基于过滤效率、压力损失和再生性能这三个主要性能指标，对车用柴油机微粒捕集器的结构参数和运行参数进行了优化研究，所得结论对微粒捕集器的设计与优化具有重要参考价值。 车用柴油机微粒捕集装置是一个较为复杂的系统，诸多参数对各种性能指标影响也错综复杂。本文通过分析柴油机排气微粒的理化特性、建立微粒捕集器的过滤效率模型、压力损失模型和再生机理模型，以及捕集器的综合参数优化，进行了大量的基础研究工作，得到了许多关于柴油机微粒及其捕集系统很有价值的结论，这对柴油机微粒捕集器的设计与优化具有重要的理论意义和实用价值。