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柴油机由于具有热效率高、燃油消耗率低、输出功率大、排放低等优点,因此在农业生产和城市发展中发挥着重要的作用,随之伴随而来的排放问题也日趋严重。美国、欧盟、日本等发达国家已经意识到了控制非道路用柴油机排放的重要性,已经制定了一系列排放法规和对其排放控制技术进行了大量研究,其排放水平得到了很大的提升。我国在非道路用柴油机排放法规及排放研究上起步较晚,且非道路用柴油机保有量大,排放水平差。我国目前正处于国Ⅲ向国Ⅳ转变的阶段,因此研究面向非道路国Ⅳ排放的控制技术有着重要的意义。本文研究了DPF结构参数对捕集性能和压降的影响规律,研究了DOC结构参数对其污染物转化效率的影响规律;对DPF再生方式进行了设计,并对DPF微粒燃烧影响因素进行了研究。首先,分析了美国、欧盟和中国的非道路用柴油机排放法规的发展与现状;介绍了降低NO_X和PM的机内净化和后处理技术;基于一款国Ⅲ柴油机,根据排放试验结果,为满足非道路国Ⅳ排放法规,提出并分析对比了两条排放技术路线,最终采用EGR+DOC+DPF的技术路线。其次,进行后处理装置的研究与设计。建立了DPF性能仿真模型,针对该柴油机2200r/min全负荷标定运行工况,研究DPF捕集性能及压降随过滤体的长度、通道密度、孔隙率、微孔直径、过滤壁厚度变化规律;建立了DOC性能仿真模型,研究了通道密度、载体长度对其CO、HC、NO转化率的影响;根据研究结果设计排放后处理装置,并将其装载发动机后进行稳态和瞬态工况排放测试,试验结果表明,其排放污染物均满足非道路国Ⅳ标准。最后,进行DPF的再生研究。基于被动连续再生技术,为提高DOC的NO转化率,研究排气温度、排气质量流量、排气氧浓度对DOC的NO转化率的影响,结果表明二次补气可以提高NO转化率,进而促进被动连续再生;根据DPF喷油助燃催化再生方式,设计了喷油助燃催化再生台架试验,基于GT Power进行该再生模型的搭建,通过优化喷油时刻、喷油率,并进行补气设计,最终使提温时间缩短了140s,提温最高温度提高了10℃;建立DPF微粒燃烧仿真模型,分析了初始碳烟量、排气氧浓度、微粒活化能对微粒燃烧的影响,分析结果表明需合理设置DPF再生背压,以免微粒燃烧再生时过滤体温度过高;应进行适当二次补气,从而缩短微粒燃烧再生所需时间;微粒活化能越低,微粒燃烧再生时间越短。