在“碳达峰、碳中和”的时代背景下,如何降低发动机NOx排放是内燃机车亟待解决的难题。随着排放法规的日趋严格,仅通过机内净化技术已经无法达到法规指标要求,选择性催化还原技术（SCR,Selective Catalytic Reduction）技术已经成为内燃机车降低NOx的主流方式。本文基于某型国Ⅵ柴油机,对SCR在柴油机使用过程中出现的NOx转化率降低、NH3泄露等的情况进行分析,使用AVL BOOST软件建立SCR系统的一维模型,以MATLAB/Simulink作为平台,对SCR系统进行研究。本文的主要研究内容有:首先对SCR的系统组成和工作原理进行介绍,对SCR复杂的化学反应进行数值建模,使用AVL BOOST软件,搭建包含DOC,DPF,ASC的一维SCR后处理仿真模型,利用Design Explorer对模型中的反应参数进行寻优,完成对SCR一维仿真模型的标定。其次基于国Ⅵ柴油机试验台,进行了国Ⅵ稳态循环WHSC试验,恒扭矩和恒转速工况下的SCR性能分析以及在国Ⅵ集成式后处理中DPF再生对SCR性能影响的试验研究。试验发现SCR系统的尿素喷射量是由排气流量、SCR上游温度以及SCR上游NOx等多种因素共同决定的。SCR系统的适应性和稳定性较强,在大多数工况下SCR的NOx转化率都在99%附近,且NH3的泄漏量远低于10ppm,可忽略不计。然后通过对SCR催化器的一维后处理建模,在不同温度梯度下对SCR催化器进行仿真,改变SCR催化器的结构参数:孔密度、涂层厚度、催化剂壁厚、催化剂的长度和横截面积等,分析不同结构参数对SCR催化器的NOx转化率和压降的影响。将仿真结果使用响应面法进行分析,建立结构参数与SCR的NOx转化率和压降的映射关系,对结构参数进行优化,优化后的结果为:孔密度为645,涂层厚度为0.026mm,催化剂壁厚为0.092mm,长度为0.277m,横截面积为0.0895m~2。在温度为250℃,空速为15000h-1,氨氮比为1.1的条件下,NOx的转化率提高了1.8%,压降减少了57%,最后建立基于稳态的尿素喷射控制策略,并通过MATLAB/Simulink与AVL BOOST的耦合链接,与优化后的SCR催化器结构相结合,使用WHSC稳态循环工况仿真,仿真结果发现相较原机NOx转化率更高,NH3泄漏量始终低于10ppm。通过SCR仿真模型分析不同温度、空速和氨氮比下的SCR储氨特性,基于SCR储氨特性,提出了在不同温度和氨存储限制下,灵活喷射尿素的氨存储特性尿素喷射控制策略。本文通过试验与仿真相结合的方式对SCR系统进行了分析,根据台架试验分析SCR系统性能的主要影响因素,基于AVL BOOST一维建模,对SCR催化器进行结构优化,并根据优化后的SCR催化器结构,建立了基于稳态的SCR尿素喷射控制策略,结合仿真所得的SCR储氨特性,提出了基于SCR储氨特性的尿素喷射控制策略,为SCR的后续研究提供参考。