随着内燃机应用越来越广泛以及其保有数量的不断增加,对环境污染的影响日益严重。面对日益严格的节能减排要求,柴油机排放控制技术已成为国内外行业的研究热点,氧化催化器（DOC）和催化型微粒捕集器（CDPF）结合使用,不仅可以保证CDPF连续可靠的工作,降低PM排放,还能有效降低HC和CO排放,其在满足日益严苛的排放法规的技术路线中发挥重要作用。我国高原占地面积广且国6排放法规中加入了对高原环境下柴油机的排放要求,这给高效低排放柴油机及其后处理开发带来更大挑战。本文在高原环境地区昆明,搭建了高原发动机台架,以D19共轨柴油机为研究机型,进行了原机万有特性试验。研究表明:随发动机转速和扭矩的不断升高,发动机进气流量和功率不断增大;比油耗先增大后减小,其油耗经济区主要集中在中等转速中高负荷;增压器在高转速时做功显著。不透光烟度较高区域主要在低转速中高负荷;NO_x排放随转速和扭矩的升高不断变大。排气氧浓度随转速升高不断增大,随负荷的升高不断减小,CO₂变化趋势则相反,CO随转速升高先减小后增大。在中低转速,排气温度随转速升高先减小后增大;在中高转速,变化趋势则相反。针对加装不同模式下后处理系统的外特性试验研究表明:加装后处理装置后,进气流量、扭矩和功率均有所下降,其中加装DOC+CDPF的下降幅度最大。三种后处理装置捕集碳烟的效果均比较高,DOC后端不透光度较高,NO排放有所下降,单独加装CDPF和DOC+CDPF的后端CO排放全部接近于零排放,CO₂排放在中低转速大幅升高。在低转速时,单独加装CDPF和DOC+CDPF后端的温度明显升高,在中高转速时,后端温度开始低于前端温度,DOC+CDPF前后端温度开始趋于平稳。随转速的升高,单独加装CDPF前后端压差不断增大,在高转速时逐渐平稳,DOC+CDPF方案下CDPF前后端压差先增大后趋于平稳再逐渐减小。不同目数的DOC对发动机的动力性、经济性和排放性影响较小。针对DOC+CDPF后处理系统的耐久性试验研究表明:发动机在2000r/min、2500r/min和3000r/min的100%负荷时,随耐久性测试循环的进行,发动机进气流量、扭矩、功率和小时油耗相对原机略有下降,且在第3个循环后开始趋于平稳,空燃比逐渐升高。发动机不透光烟度和CO排放仍然趋于零排放,后处理装置在经过耐久性试验后,仍然保持着较高的净化效率。从整个耐久性测试循环试验来看,DOC和CDPF前后端温度和压差的变化规律均保持一致。对比原机耐久性试验前后,发动机在经过耐久性试验后,发动机的性能有所下降。在经过两个阶段的测试循环后,DOC和CDPF在发动机外特性试验中其前后端温度和压差趋势变化一致,捕集效率和再生效率仍然保持在较高水平。本文采用GT-Power一维模拟软件以及AVL Fire三维模拟软件,以匹配了VGT的D19高压共轨柴油机为研究机型,构建了整机一维热力学仿真模型及DOC+CDPF三维仿真模型,开展了DOC+CDPF内部气流运动场分析和喷油策略耦合EGR对柴油机燃烧过程以及CDPF再生性能影响的数值模拟研究。针对喷油策略耦合EGR对柴油机燃烧过程以及CDPF再生性能的研究表明:气体在经过稳流器后,DOC载体内速度场分布较为均匀,载体中的速度矢量分布较为均匀。随主喷定时提前,BSFC呈先降后升,排气温度降低,排气流量与氧浓度变化则较小,排气中NO升高,CDPF再生速率逐渐降低,颗粒物残余量、压降与CDPF出口端NO₂同时增加;随EGR率增大,BSFC和排气温度升高,排气流量、排气氧浓度、排气中NO则同时减小。在主喷定时较晚时,随EGR率增大,CDPF再生速率先升后降,颗粒物残余量先降后略升高。在主喷定时较晚时,提高喷油压力导致BSFC和排气温度明显降低;在主喷定时较早时,提高喷油压力导致BSFC反而快速增加。此外,随喷油压力提高,排气流量与氧浓度变化较小,排气中NO增加,CDPF再生速率逐渐减小,颗粒物残余量、压降和CDPF出口端NO₂排放同时升高。总体上,相比喷油压力,主喷定时对CDPF再生过程影响更大。采用后喷后,进气流量增加,NO_x在一定范围内低于单次喷射。随后喷时刻的推迟或后喷油量的减少,后喷燃油放热量逐渐降低,主喷放热速率峰值逐渐增加,其着火相位提前且放热持续期延长。在EGR率为25%时,随后喷时刻推迟和后喷油量增加,有效热效率、传热损失率和摩擦损失率均降低,但排气损失率增大。后喷时刻较早时,增大后喷油量使排气温度升高,NO_x和排气氧浓度则降低;后喷时刻较晚时,增大后喷油量反而降低排气温度,但排气中氧浓度增加。在后喷油量较小时,推迟后喷时刻使CDPF残余颗粒物增加;在后喷油量较大时,后喷时刻在一定范围内推迟时,CDPF残余颗粒物则减少;随后喷时刻推迟,CDPF压降和出口端NO₂排放增大。与单次喷射相比,合理的后喷可有效提高CDPF的再生效率。