柴油機仍是zui有效的內燃機，因此廣泛的用于遍及*的重型貨車和非路車輛。近年柴油引擎在客車的使用也劇烈的增加，目前在西歐注冊的新車已接近51.9%的高峰（約700萬輛）。盡管在美國銷售的柴油轎車的比例小于2%，由于燃料價格的上漲及對溫室氣體排放的敏感性，相信不久的將來對柴油轎車的興趣將進一步增加。考慮到柴油機排氣中的氮氧化物（NOx）和微粒（PM）對健康非常危險，為適合將來范圍的排放標準，諸如柴油機微粒捕獲及氮氧化物分離等廢氣排放控制技術將是必須的。柴油機排放的PM可以通過發動機更好的燃燒（高溫及氧氣過剩）來降低，然而NO的排放增加（稱為PM-NOx折衷），因此法規限制二者的污染物。有兩種可能的方法達到PM/NOx的限制：PM過濾器或NOx處理（將來二者同時采用）。*用于發電廠的SCR（NOx的選擇性催化劑還原法）技術，從2005年起引入用在歐洲商業交通工具，已滿足歐Ⅳ標準（2005年）和歐Ⅴ標準（2008年）。在美國，重型柴油交通工具中的多數在2007年必須裝備，以滿足美國環境保護機構的標準。對于轎車，PM過濾器從2000年以后已經實現，其市場也預期展示一個極大的增長，預測在德國PM過濾器更新的轎車約70萬輛。關于柴油機排氣控制技術的廣泛的評論，在SAE出版物定期發布。

　　DPF的原理和作用

　　微粒及過濾：

　　由于引擎中柴油機燃料的不*燃燒，排放出各種類型的柴油機微粒（PM），其成分為碳、無機氧化物及碳氫化合物，包括一些有毒的多環芳烴（PAHs），這些微粒由尺寸5～20nm的原始微粒組成，并且凝聚成尺寸50～150nm團，其尺寸和成分受發動機、燃料、添加劑及其在排氣管中運動的影響。

　　_ 微粒定義為尺寸小于10μm（PM10）或2.5μm（PM2.5）,法規要求對所有的排放物質過濾并通過重量分析的方法進行檢測，假如可能采用適當的檢測裝置，納米顆粒對健康影響的持久的討論，或許對將來關于顆粒數量和尺寸的限制產生改變。

　　柴油機微粒過濾器（DPF）裝置需要一個捕獲裝置和捕獲裝置的再生系統，另外顆粒會阻塞捕獲裝置并引起背壓的增加，過濾器必須承受再生時產生的熱狀態。

　　雖然孔徑50nm以下的過濾器，商業上用于液體的過濾，由于壓降太大不適用于氣體。大孔徑的過濾器材料過濾微粒不僅是作為一個篩子，另外采用其它的方法，即碰撞和擴散（稱為深床過濾，見圖一），作為一個例子，空氣微粒過濾器采用凈化室的纖維氈凈化臟的氣體，過濾期間，捕獲的顆粒通過稱為“濾餅過濾”的作用提高捕獲效率。

　　與篩子不同需要考慮的是捕獲顆粒的效率，收集和阻止顆粒（除顆粒尺寸、孔徑及過濾層厚度以外）主要受氣體/顆粒速度的影響，因此，廢氣通過過濾器需要采用合適的速度，引擎在全功率時的廢氣體積在小直徑的通道產生非常高的氣流速度，只能由過濾器幾何輪廓的高橫斷面面積來減少。微粒過濾器同樣作為消聲器工作，因而*或部分取代通常安裝在汽車地板下非常有限空間的吸音系統。

　　再生：

　　過濾器收集的顆粒使壓降增加，這是為什么要通常周期性的采用加熱的方法清潔過濾器的原因。收集的灰在溫度約600℃時開始自燃，然而這樣的溫度在排氣管中不是可以常常得到，因此需要采用技術手段控制過濾器的再生，不采用燃料添加劑時可采用電加熱或氣體燃燒的方法提供高的溫度。通過控制發動機（后噴射）及過濾器前面的氧化催化器，排氣溫度也可以升高至超過400℃使積灰點燃，對這樣的系統，過濾器需要一個特別的催化劑涂層，或者通過燃料添加劑由催化劑使灰濃縮（稱為fuel-borne additives），因為灰的氧化放熱，點火后局部溫度升高，取決于過濾器材料的熱性質（比熱容及熱導率），也與排氣量及排氣溫度有關，zui壞的情形是全部積聚的灰點燃后引擎停止，過濾器局部1000℃或更高的溫度將產生。相比采用氧氣的游離O2，有一個更有效的方法在較低的溫度下燃燒灰，CRT（continuous regeneration trap）過濾器采用特別配方的催化劑，采用NO2代替O2，但需要采用超低硫燃料（ <50 ppm）并且廢氣溫度大于240℃，通常，氧化催化劑僅氧化吸附在顆粒上的可溶有機組分（SOF）。

　　再生方法的選擇取決于采用DPF的系統，作為一個例子，通過控制發動機進行再生在改造應用中是困難的。

來源：生意社