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催化型柴油机颗粒捕集器CDPF与氧化型催化转化器DOC组合使用能在降低排气中CO、HC和颗粒物含量的同时,降低颗粒物氧化反应温度,促进CDPF在较低排气温度下再生,是当前柴油机排气颗粒后处理技术发展趋势之一。捕集器可靠再生是CDPF的关键技术,碳载量的准确预测是捕集器安全稳定主动再生的重要前提,合理的入口条件是确保安全可靠再生的手段。为研究CDPF的捕集特性、探寻再生时刻的判定方法、寻求捕集器再生时的最佳入口排气流量与排气温度条件,本文在一排量为8.4L的柴油发动机上匹配了DOC和CDPF,采用发动机台架试验研究与建模仿真相结合的方法开展CDPF再生时刻等关键技术研究。发动机台架试验研究CDPF的压降特性,基于试验数据探究捕集器再生时刻判定方法。试验结果表明,当流经捕集器的废气流量一定时,捕集器碳载量与前后压降成一次线性关系。基于此,开展进一步研究并提出了基于捕集器前后压降的碳载量计算公式,以捕集前后压降、安全碳载量限值和排气流量为主要参数,可计算得到当前状态捕集器的实际碳载量。通过试验验证该碳载量测算方法具有较高的准确性。基于上述方法,本文提出以捕集器碳载量作为再生时刻的判断方法,该方法简单可靠易于施行且适用范围更为宽广,从而摆脱了传统捕集器再生时刻判断方法必须依托具体发动机机型和工况标定的限制。建模仿真研究探寻颗粒物捕集器再生时的最佳入口排气流量与排气温度条件。基于AVL BOOST软件搭建了DOC+CDPF仿真模型,进行排气加浓主动再生研究。仿真结果表明,在捕集器入口温度低于550℃时,捕集器再生时内部的温度峰值随着入口流量的增加而降低,最大降幅可达17.97%,在入口温度高于590℃条件下,再生时内部温度峰值略有上升。基于再生时长的仿真分析表明,同一入口温度水平下,增加入口流量可以缩短捕集器的再生时间,且在较高入口温度水平下比较低入口温度情形下效果更加明显。同一入口流量下增加入口温度更能有效缩短再生时长,再生时长降幅最大可达86.84%。总体来看,较高的捕集器入口温度和适当的排气流量是使得捕集器快速再生的重要条件。对捕集器再生能耗的仿真研究显示,当入口温度一定时,随入口流量的增加捕集器再生完全所消耗的燃油总量增加,且该现象在入口温度低于550℃时尤为明显,最大的能耗增幅可达285.51%。当入口流量一定时,捕集器完全再生所需能耗随入口温度的增加而明显降低,该现象在入口流量处于较高水平时尤为明显,最大能耗降幅可达77.07%。基于CDPF再生时长和再生能耗的双重因素,本文将CDPF入口排气流量和排气温度范围划分为4个区域,确定出入口温度560-590℃、流量0.08-0.125kg/s的中高排气温度、中等排气流量为最佳的行车经济快速再生入口条件;入口温度550-600℃、流量0.05-0.08kg/s的中高排气温度、中低排气流量区域为驻车低转速经济再生条件;入口温度560-600℃、流量0.125-0.2kg/s的中高排气温度、中高排气流量区域为行车快速再生条件;中低排气温度区域捕集器的再生速率和经济性均不具有优势,因此应尽量避免CDPF在该区域再生。