柴油发动机以其良好的动力性和经济性受到人们的亲睐,但其严重的排放问题也同样引起了全球范围内的关注和重视。尿素选择性催化还原（尿素SCR）技术被认为是目前解决柴油机NO_X排放问题的最佳解决方案之一。本文深入研究NH₃在SCR系统中的行进轨迹,重点分析了尿素SCR系统中NH₃在其轨迹中的物理化学变化,具体包括NH₃的生成、分布、吸附、存储、释放、氧化等过程,提出了NH₃泄漏抑制途径的研究方法。揭示了UWS（Urea Water Solution）液滴蒸发特性。UWS液滴蒸发特性直接影响着UWS雾滴碰壁情况、还原剂NH₃的生成及其在催化剂前端的分布,并进一步影响SCR系统转化效率和催化剂末端的NH₃泄漏。对UWS液滴蒸发特性的研究一般是探索不同初始直径的液滴在不同排气高温下蒸发过程中的液滴直径变化规律。由于液滴直径比较小,因此实验过程中很难直接测量到液滴自身温度的变化。本文对UWS液滴蒸发过程进行了理论分析,利用一个直径为127μm的Omega-K型热电偶,实现了液滴蒸发过程中自身温度的测量。根据液滴在排气高温状态下其自身温度的变化,将整个蒸发过程分为4个阶段。将液滴置于一个可连续观察的恒温弹体中进行蒸发测试,分析在这4个阶段中液滴直径和温度的变化规律。结果表明该方法能更加准确的揭示UWS液滴在排气高温下的蒸发变化过程,为UDS控制策略和SCR系统控制策略研究提供参考依据,为NH₃泄露抑制提供理论基础。研究了UDS（Urea Dosing System）动态控制方法。文中对管内直喷、预混喷射和后混喷射三种喷射方式的UDS控制方法进行了综合描述。为优化内混式UDS的喷射精度和动态响应速度,提出了一种包含动态流量补偿和动态工况切换的新型动态控制策略。一方面在UDS工作过程中加入短暂的流量补偿过程,以实现喷射精度的提升。另一方面把UDS单个工作循环分为四个有序切换的不同工况,以此缩短动态响应时间。将该策略在所搭建的UDS实验台上得以验证,并完成了UDS动态喷射控制策略使用前后UWS喷射精度和响应速度的对比测试。结果表明该策略在显著提高了UDS动态响应速度（最小响应时间间隔由原来的200ms缩短至150ms）,于此同时能够使喷射精度得到大幅度提高（喷射误差范围由原来的–8%至10%缩小至–4%至2%）,误差波动更加稳定。提出了SCR系统UWS喷射速率动态修正策略。根据NO_X传感器的NH₃交叉敏感特性,提出了一种尿素SCR系统UWS喷射速率动态修正控制策略。对SCR系统转化率进行了数学解析,应用“模糊转化率切线形位分析法”计算影响模糊转化率切线形状和位置的参数,并分析其变化规律。根据形状和位置对切线进行分类处理,分析不同类别切线下NH₃泄漏情况,并估算当前工况下NO_X转化潜能或NH₃泄漏量。利用UWS流量动态补偿和动态削减的方法得到最终的喷射速率修正因子φ。修正过程包含动态补偿和动态削减两个部分。利用修正前的实验数据对估算模型进行验证,结果表明该方法能准确判断出系统NH₃泄露情况,NH₃泄露量和NO_X排放量估算结果非常接近实际测量值,估算误差在可接受范围以内。搭建了UDS实验平台和发动机实验平台,进行了UDS性能测试和SCR系统发动试验研究。UDS实验包括不同类型UDS喷射精度和雾化效果的对比。结果表明在喷射精度方面:后混喷射最优,预混喷射次之,管内直喷较差;在雾化效果方面:后混喷射与其他两种喷射方式相比粒径更小分布更加均匀,粒径随空间变化幅度最小。发动机实验则分为稳态工况部分和动态工况部分。全工况稳态实验中获取了必要的发动机原机MAP,ESC循环实验结果表明经过系统控制优化的SCR系统可以将原柴油机NO_X消除66.3%,动态控制策略的加入不会恶化系统稳态性能。重复第五章中所述的120s动态工况,并对发动机排放进行测试,实验结果表明:与修正前相比,UWS喷射速率动态修正后发动机NO_X排放基本保持在修正前的水平（小幅度缩小了5.58%）,而NH₃泄漏得到了显著的抑制（大幅度缩小了92.68%）。ETC循环工况实验结果表明,发动机系统控制策略中加入UWS喷射速率动态修正模块后,在NO_X排放仍保持欧Ⅳ水平的同时,NH₃泄漏也得到了有效的抑制（大幅度降低了90.8%）,系统整体排放水平接近欧Ⅴ标准。而在预混合UDS的控制中加入动态流量补偿和动态工况切换的策略后,发动机保持原有NO_X排放水平的同时可以有效的降低NH₃泄漏（约降低60%）。