随着节能减排指标提升,排放法规趋严,国六排放法规对柴油机氮氧化物(NOx)排放限值进一步收紧,采用高效的后处理技术并结合先进的机内净化技术是控制柴油机排放的必要技术手段。选择性催化还原技术(SCR)是高效的NOx排放后处理技术,是满足柴油机国Ⅵ及以上排放限值要求的必备关键技术。SCR催化器模型和尿素喷射控制策略是SCR系统的核心,对保证NOX的转化效率及控制NH3的泄漏至关重要。通过深入分析SCR系统结构与内部反应机理、SCR系统转化效率的影响因素,采用MATLAB/Simulink软件构建了SCR催化器模型及尿素喷射闭环控制策略模型,并对关键控制参数MAP进行标定与仿真验证,主要研究工作如下:(1)深入分析了当前排放法规的发展趋势、柴油机NOx的生成机理以及NOx排放后处理技术方案,介绍了SCR系统的结构组成、工作原理、SCR催化器内部发生的主要反应,系统分析了催化器入口温度、催化剂氨覆盖率、排气质量流量、氨氮比、排气组分、催化剂的老化等因素对SCR催化转化效率的影响规律。(2)根据质量守恒定律、热力学、化学反应动力学等基础理论,采用一维有限元的方法建立了SCR催化器模型。催化器模型包含催化器内部的化学反应数学模型、SCR上游NOx原机排放量计算模型、SCR上游NO2排放量计算模型、催化剂氨覆盖率计算模型、催化剂温度计算模型、催化剂老化计算模型、SCR系统整体效率计算模型等多个功能模块。(3)建立了基于催化剂氨覆盖率的闭环尿素喷射控制策略,对关键控制参数MAP进行标定,以柴油机NOx原机排放量作为控制模型的输入量,按照国Ⅵ排放WHSC、WHTC测试循环进行仿真验证。仿真结果表明:基于氨覆盖率控制的SCR反馈控制策略能够有效地降低NOx的排放,稳态循环NOx平均转化效率达到81%,瞬态循环NOx平均转化效率达到72%,NH3泄漏量控制在10 ppm以内。