SCR(Selective Catalyst Reduction,选择性催化转化)是降低车用柴油机NOx(Nitrogen Oxide,氮氧化物)排放,以满足国四及更严格的排放法规要求的重要尾气后处理技术。SCR DEF(Diesel Exhaust Fluid,柴油机尾气处理液)计量喷射系统作为SCR系统的核心组成部分,得到了广泛研究与应用,但存在以下问题:1)液体计量喷射技术路线及核心零部件对国外厂家依赖度极高,存在知识产权风险且难以控制成本;2)计量精度难以满足国六及以上的排放法规要求;3)液体计量与OBD(On-board Diagnosis,在线故障诊断)高度依赖于传感器,4)喷雾在排气管中的分布均匀度需要进一步提高;5)小型化与集成化程度低。针对以上问题,本文创新地提出了一种拥有完全自主知识产权的套筒泵式DEF计量单元,打破了国外液体计量技术体系的长期垄断与对国外核心零部件的依赖,体积仅有传统DEF泵的1/20。基于对其计量精度易受环境状态变化影响的认识,创新地运用一个能直接反应单次脉冲喷射量的T3反馈参数,提出了对这种新型DEF计量单元实现高精度液体计量的全状态控制模型。通过计量精度试验结果表明,通过该控制模型进行反馈调节,可将该计量单元的计量误差控制在±3%以内。此外,调频式的工作方式未对计量单元精度产生影响。以这种计量单元为基础,建立了新型气助式计量模块。通过在压缩空气管路中设置节流孔使流速达到“音速临界状态”的方式稳定下游气液混合腔中的压力,使气助模块的计量误差控制在±3%以内。同时通过光学诊断的方式对气助模块在不同工作频率下的宏观喷雾形状及喷雾粒径的进行了分析。结果表明,计量单元工作频率的增加会导致喷雾锥角的加大并造成喷雾SMD(Sauter Mean Diameter,索特平均直径)增大,过高的工作频率还会导致喷射脉动的产生,形成“纯液”式喷射,使喷雾质量恶化。同样以这种计量单元为基础,建立了新型非气助式模块,创新地用基于伯努利方程射流真空原理实现了DEF真空回抽,避免低温条件下管路冰冻造成管路堵塞与损坏;通过光学诊断的方法发现,与气助式模块不同,由于单次喷射状态相同,计量频率的变化不会影响非气助模块计量喷嘴的喷雾特性。本文还创新地利用了故障发生时,单次喷射量受影响发生异常变动的特性,使用T3参数实现了部分计量模块故障的无传感器OBD,提高了系统可靠性并降低系统成本。最后,通过排放对比试验的结果发现了调频控制与传统DEF计量泵调幅控制的差异,使用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)对调频控制与调幅控制在喷雾均匀度及结晶控制方面的特性作了对比。结果表明,调频工作模式对于DEF在排气系统中分布的均匀性有较大幅度的改善,有益于提高SCR的转化效率、节省DEF的消耗量及并有效预防结晶。本论文研究成果已成功应用于国五和国六柴油机排放后处理产品,创造了明显的经济效益和社会效益。