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随着人们环境保护意识的加强以及机动车保有量迅速增加,近些年来,世界各国陆续出台了日益严格的排放法规,欧VI(国六)排放阶段,重型柴油机排放控制技术的主流趋势是耦合使用多种后处理技术组成集成式后处理系统对排气中的HC、CO、NOx、PM等进行综合处理以满足严格的排放法规要求。相较于国四、国五柴油机后处理技术路线,集成式后处理系统可以同时高效地降低排气中的NOx和PM排放,从而降低发动机原排放的控制要求,使得发动机具有更好的动力性和经济性。但是由于集成式后处理系统耦合使用了多种后处理技术,而每一项后处理技术的性能影响因素众多且不同技术之间存在相互影响,这使得集成式后处理系统的开发及匹配难度加大。本文以国内某柴油机企业横向项目为依托,采用试验研究与数值仿真相结合的方法对重型柴油机集成式后处理系统的性能影响因素、数值仿真及催化器设计等进行了研究与分析,其主要工作内容如下:进行了各催化器在不同条件下的催化性能试验:(1)不同长度和不同涂覆量DOC催化器对各组分的氧化性能。(2)不同Pt:Pd比例涂覆方案CDPF催化器对各组分的氧化性能。(3)SCR催化器在不同空速和不同温度条件下以及不同氨氮比系统的NOx催化效率。经以上试验分析确定了本文集成式后处理系统各催化器集成方案。(4)测试了系统的抗硫性能,结果表明系统的抗硫性能良好。根据本文集成式后处理系统的特点,对系统进行简化和假设,建立了包含尿素水溶液分解、NO氧化和NOx催化还原反应的数值仿真模型,并利用第二章的试验数据完成模型的校验,得到各化学反应的活化能和指前因子经验值。对集成式后处理系统的结构进行改进计算,(1)改进了喷嘴与SCR催化器入口距离d,结果表明:d=750mm是喷嘴的最佳安装位置,此时尿素水溶液得到充分分解且氨气以最大浓度和最均匀的状态进入SCR催化器。(2)改进了 DOC和SCR催化器的长度设计,相较于初步设计方案催化剂使用量更少,结构更紧凑。综上所述,本文对重型柴油机集成式后处理系统进行了试验研究和仿真计算,其结果可为重型柴油机集成式后处理系统提供设计依据和理论指导。