柴油机颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）是目前降低颗粒物排放最有效的系统之一,其过滤效率可达95%以上。但随着发动机的运行,颗粒物会在DPF内不断沉积,使得DPF两端压降增加,从而影响发动机性能,此时需要加入能量脉冲以氧化燃烧捕集器中已沉积的颗粒物,实现DPF的再生。由于DPF再生过程受到碳烟氧化行为的影响,因此对DPF再生过程的研究可以从柴油机颗粒物的氧化燃烧特性入手,掌握柴油机颗粒物内部的氧化燃烧特性,从而为DPF的可靠再生奠定理论基础。本文通过固定床反应器,探究不同堆积形态下碳黑颗粒氧化再生时的特性,分析其异同及原因,并对其氧化机理和氧化后的颗粒来源进行分析,为进一步降低DPF再生颗粒排放,以及控制DPF的再生过程提供理论基础。首先,研究了不同加热温度对不同堆积形态碳黑颗粒氧化特性的影响,结果表明:加热温度对自由堆积和错流沉积碳黑颗粒均有促进作用,但相同加热温度下错流沉积碳黑颗粒层生成的CO和CO2气体峰值更大。在恒温氧化阶段,碳黑颗粒自由堆积氧化时,仅在高温（625℃）氧化时出现颗粒物数量浓度波峰,其余实验温度下恒温氧化阶段无明显的颗粒释放峰。而错流沉积颗粒层,尽管实验温度下氧化剧烈形成DPF载体内部的温度波峰,但受DPF载体壁面微孔的拦截（过滤）作用,也仅在高温（625℃）氧化时形成颗粒物数量浓度波峰,且释放量比自由堆积颗粒层更大。其次,研究了不同碳载量对不同堆积方式碳黑颗粒氧化特性的影响,结果表明:碳载量影响颗粒在自由堆积和错流沉积时的沉积形态。碳载量增加,自由堆积碳黑颗粒排出的颗粒物的平均粒径无明显变化。而错流沉积碳黑颗粒加载越少碳黑颗粒时,越容易长时间出现大粒径颗粒物的排放,但随着碳载量的增加,该现象逐渐减缓。最后,研究了来流流量对不同堆积方式碳黑颗粒氧化特性的影响,结果表明:来流流量对碳黑颗粒的氧化存在四种影响方式（扩散、稀释、携带、冷却）,对碳黑颗粒氧化时的气体和颗粒排放同时存在促进和抑制作用。自由堆积碳黑颗粒随来流流量的增加气体排放浓度变小,但氧化再生效率增加。错流沉积碳黑颗粒随来流流量增加,气体排放更为集中,生成时间减小,氧化再生效率也减小。来流流量增加,自由堆积碳黑颗粒粒径波动变大,被带出更大粒径的颗粒物。错流沉积碳黑颗粒随来流流量增大颗粒物数量浓度先增大后减小。通过上述研究,发现碳黑颗粒自由堆积时氧气扩散不足但升温传热快,碳黑颗粒错流沉积时有利于其捕捉氧气但升温传热慢,且DPF结构有过滤作用,因此,相同实验条件对两种堆积方式可能有完全相反的排放情况。加热温度升高,对两种堆积方式碳黑颗粒的氧化再生均有促进作用。碳载量过小,自由堆积碳黑颗粒排出的颗粒物平均粒径无明显变化,错流沉积碳黑颗粒易在升温阶段颗粒物数量浓度波峰过后较长时间排出大粒径物质。来流流量增加,自由堆积碳黑颗粒氧化再生效率增加,错流沉积碳黑颗粒氧化再生效率减小。