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柴油机具有转矩输出高、燃油消耗低以及可靠性高等优势在农用机械领域得到了广泛的应用。然而相比于道路用柴油机，农用机械柴油机保有量虽然比重低，但因大部分在用农用柴油机技术水平低同时工作环境恶劣，导致单机排放高。随着机内净化及机外后处理技术进步，道路车辆柴油机排放控制成效日益显著，原本居于次要位置且较少受到关注的农用柴油机排放污染已经变为重要污染源。老旧农用柴油机剩余价值较高，因此亟需可靠后处理技术来进行改造，在保证排放达标的技术上充分发挥在用农用柴油机价值。
本文选取一台直列四缸、增压中冷农用柴油机为试验样机，基于台架试验平台开展了柴油机排放试验，对比分析了农用柴油机在稳态NRSC循环下安装不同催化型连续再生后处理装置(DOC+CDPF)其性能、排气参数以及尾气污染物排放特性，重点研究了不同CDPF贵金属负载量后处理装置(DOC+CDPF)对农用柴油机气态污染物(CO、THC、NO、NO2、NOx)、颗粒污染物(数量PN、质量PM及粒径分布)排放的影响。此外，将台架试验同套后处理装置应用于实际农用机械上，基于车载道路检测平台分析了不同方案后处理在实际工作循环下对农用机械排放特性的影响。得到的主要结论如下：
(1)研究了不同贵金属负载量DOC+CDPF后处理装置对农用柴油机排气参数及气态污染排放特性的影响。结果表明：在稳态NRSC循环下，DOC+CDPF后处理装置入口处排气背压相比于原机升高3~6kPa；DOC+CDPF后处理装置入口排气温度相比于原机升高9~13℃。不同后处理方案对农用柴油机动力性及经济性影响不大，变化幅度在5%以内；后处理装置(DOC+CDPF)能有效降低CO与THC排放，基于NRSC循环8工况点权重分析CO与THC减排率基本在70%与40%以上；后处理装置对农用柴油机NOx排放总量排放受影响较小，但会影响NO/NO2比例，其中不同工况下NO在DOC后最大降幅可达到12%。
(2)研究了不同贵金属负载量DOC+CDPF后处理装置对农用柴油机颗粒污染物排放及其粒径分布的影响。结果表明：后处理装置(DOC+CDPF)能有效控制颗粒物数量PN与颗粒物质量PM排放。基于NRSC循环8工况点权重分析，不同后处理方案下柴油机颗粒物PN与PM总体减排率均在98%以上。农用柴油机颗粒物数量PN与颗粒物质量PM粒径均呈单峰分布。安装后处理装置后，颗粒物PN与PM峰值基本均向粒径增大的方向移动。不同后处理方案对颗粒物粒径影响甚微。
(3)研究了不同贵金属负载量DOC+CDPF后处理装置对农用机械排气参数及气态污染物排放特性的影响。结果表明：农用机械排气温度与其实际工作循环工况关联性较强,安装后处理装置后农用机械排气温度温升在7~10℃，不同后处理方案间温差在2℃以内?DOC+CDPF后处理装置对CO与THC减排效果明显，不同CDPF方案下(35 g/ft3、10 g/ft3、5 g/ft3)CO减排率分别为53.23%、45.38%、42.17%，THC减排率分别为54.69%、44.78%、42.31%。后处理装置对农用机械NOx排放影响均在7%以内，不同后处理方案NOx排放因子变化幅度在2%以内。
(4)研究了不同贵金属负载量DOC+CDPF后处理装置对农用机械颗粒污染物排放特性及粒径分布的影响。研究表明：农用机械总颗粒物数量(PN)排放中核膜态颗粒的比重较高，而总颗粒物质量(PM)主要受聚集态颗粒排放影响。安装后处理装置后颗粒物数量PN与质量PM急剧下降，其PN数量级由1015#/kg降至1013#/kg，不同CDPF方案下(35g/ft3、10g/ft3、5g/ft3)PN减排率分别为97.39%、96.84%、96.83%；PM减排率分别为89.09%、86.30%、86.21%。CDPF中贵金属负载量对农用机械颗粒污染物排放影响不大，减排率变化幅度在5%以内。农用机械PN与PM粒径分布均呈双峰分布，峰值分别位于核膜态与聚集态粒径范围内。其中，PN排放总体随着粒径增大呈递减趋势，而PM排放总体随着粒径范围增大呈递增趋势。
本文选取一台直列四缸、增压中冷农用柴油机为试验样机，基于台架试验平台开展了柴油机排放试验，对比分析了农用柴油机在稳态NRSC循环下安装不同催化型连续再生后处理装置(DOC+CDPF)其性能、排气参数以及尾气污染物排放特性，重点研究了不同CDPF贵金属负载量后处理装置(DOC+CDPF)对农用柴油机气态污染物(CO、THC、NO、NO2、NOx)、颗粒污染物(数量PN、质量PM及粒径分布)排放的影响。此外，将台架试验同套后处理装置应用于实际农用机械上，基于车载道路检测平台分析了不同方案后处理在实际工作循环下对农用机械排放特性的影响。得到的主要结论如下：
(1)研究了不同贵金属负载量DOC+CDPF后处理装置对农用柴油机排气参数及气态污染排放特性的影响。结果表明：在稳态NRSC循环下，DOC+CDPF后处理装置入口处排气背压相比于原机升高3~6kPa；DOC+CDPF后处理装置入口排气温度相比于原机升高9~13℃。不同后处理方案对农用柴油机动力性及经济性影响不大，变化幅度在5%以内；后处理装置(DOC+CDPF)能有效降低CO与THC排放，基于NRSC循环8工况点权重分析CO与THC减排率基本在70%与40%以上；后处理装置对农用柴油机NOx排放总量排放受影响较小，但会影响NO/NO2比例，其中不同工况下NO在DOC后最大降幅可达到12%。
(2)研究了不同贵金属负载量DOC+CDPF后处理装置对农用柴油机颗粒污染物排放及其粒径分布的影响。结果表明：后处理装置(DOC+CDPF)能有效控制颗粒物数量PN与颗粒物质量PM排放。基于NRSC循环8工况点权重分析，不同后处理方案下柴油机颗粒物PN与PM总体减排率均在98%以上。农用柴油机颗粒物数量PN与颗粒物质量PM粒径均呈单峰分布。安装后处理装置后，颗粒物PN与PM峰值基本均向粒径增大的方向移动。不同后处理方案对颗粒物粒径影响甚微。
(3)研究了不同贵金属负载量DOC+CDPF后处理装置对农用机械排气参数及气态污染物排放特性的影响。结果表明：农用机械排气温度与其实际工作循环工况关联性较强,安装后处理装置后农用机械排气温度温升在7~10℃，不同后处理方案间温差在2℃以内?DOC+CDPF后处理装置对CO与THC减排效果明显，不同CDPF方案下(35 g/ft3、10 g/ft3、5 g/ft3)CO减排率分别为53.23%、45.38%、42.17%，THC减排率分别为54.69%、44.78%、42.31%。后处理装置对农用机械NOx排放影响均在7%以内，不同后处理方案NOx排放因子变化幅度在2%以内。
(4)研究了不同贵金属负载量DOC+CDPF后处理装置对农用机械颗粒污染物排放特性及粒径分布的影响。研究表明：农用机械总颗粒物数量(PN)排放中核膜态颗粒的比重较高，而总颗粒物质量(PM)主要受聚集态颗粒排放影响。安装后处理装置后颗粒物数量PN与质量PM急剧下降，其PN数量级由1015#/kg降至1013#/kg，不同CDPF方案下(35g/ft3、10g/ft3、5g/ft3)PN减排率分别为97.39%、96.84%、96.83%；PM减排率分别为89.09%、86.30%、86.21%。CDPF中贵金属负载量对农用机械颗粒污染物排放影响不大，减排率变化幅度在5%以内。农用机械PN与PM粒径分布均呈双峰分布，峰值分别位于核膜态与聚集态粒径范围内。其中，PN排放总体随着粒径增大呈递减趋势，而PM排放总体随着粒径范围增大呈递增趋势。