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柴油机因动力性、燃油经济性、可靠性等方面的优点广泛应用于国内外大型车辆和重型机械中。但柴油机排气中有大量的有害物质,是大气污染的主要来源之一。随着国VI排放法规的出台,柴油机污染物排放限值大大加严,采用DOC+DPF+SCR集成式后处理系统能有效降低污染物排放,是柴油机排放控制的主流技术路线。而排气在后处理系统中的流动情况对其工作性、稳定性和可靠性都有很大的影响。因此,研究集成式后处理系统中排气流动均匀性具有重要的工程意义。本研究通过分析集成式后处理系统各催化器工作原理,建立DOC+CDPF系统数值模型,并在AVL-FIRE软件上进行建模仿真,基于试验台架布置情况对其结构进行优化,对比分析了不同结构的流场分布,最后在台架进行试验验证和性能研究。通过仿真结果可知:排气在后处理系统中的压力和速度分布不均,尤其是在扩张管内部和催化器入口处,最优结构流场分布均匀性显著高于基准结构,在DOC催化器和CDPF催化器中排气均匀性指数较基准结构分别提高了7.17%和3.29%。同时对最优结构在碳烟加载和再生两种条件下仿真,验证了该模型不同条件下压降特性的准确性。通过试验研究可知:DOC催化器基本能完全氧化排气中的CO和HC,但对NO_X排放量没有明显的降低作用,其对HC的氧化能力随着温度上升而增加,200℃转化效率仅为6.14%,到达280℃为97.62%,此后氧化能力保持不变;不同再生工况下CDPF催化器的温度特性和压降特性曲线变化趋势大致相同,先急剧上升到峰值然后缓慢下降,再生将要结束时急剧下降;随着再生温度和时间的增加,再生效率也不断上升,再生温度为500℃,再生效率能达到100%,再生过程中由于次后喷的出现使排气中HC含量大幅上升;该集成式后处理系统能有效降低排气中各污染物排放,尤其是对于NO_X的排放,转化效率在94%以上,WHTC循环试验中冷态条件下HC和NO_X排放量和氨泄漏量较高,但总体上满足国VI排放要求。