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氮氧化物（NOx）是柴油发动机尾气中的主要成分之一,也是引起光化学烟雾等污染问题的主要因素。只采用机内净化技术已无法满足日益严苛的尾气排放标准,以选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction,SCR）为代表的尾气后处理技术由此应运而生,最主流的是用尿素水溶液（Urea Water Solution,UWS）作为还原剂的SCR技术（Urea-SCR）。尿素计量系统是Urea-SCR系统的核心部件之一,其主要功能是按需喷射UWS至尾气管,为Urea-SCR系统提供还原剂;其喷射的UWS流量如果低于Urea-SCR系统需求就会导致还原反应不充分,达不到尾气净化目标;因UWS水解生成的NH3也是一种污染物,喷射的UWS流量如果大于需求又会引起NH3排放等新的污染问题;按需喷射UWS非常重要,所以研发高计量精度的尿素计量系统是当务之急。尿素计量系统分气助式和非气助式两种,气助式需要借助压缩空气射流牵引对UWS进行雾化,非气助式无需压缩空气、直接利用高压UWS通过喷嘴喷出雾化;非气助式是在气助式的基础上发展起来,并逐渐成为主流。非气助式系统计量精度主要受系统压力脉动和电控喷嘴响应的影响,研发高计量精度非气助式系统主要面临的技术难题有:隔膜泵理论流量及囊式蓄能器流量脉动计算、电控喷嘴响应提高、换向阀研制及有效控制策略制定等。本文以非气助式系统为研究对象,深入研究隔膜泵、电控喷嘴、囊式蓄能器等关键零部件结构参数和工作参数对系统压力、流体特性的影响,以期有效提高系统的计量精度,研发出市场急需的高计量精度尿素计量系统。论文主要研究内容及成果如下:（1）在确定隔膜泵总体结构的基础上,基于板壳理论,建立了隔膜和配流阀的数学模型,分析了隔膜泵压力流量特性。基于隔膜与泵腔内流体间的流固耦合（Fluid Structure Interaction,FSI）作用,建立了隔膜泵FSI仿真分析模型。仿真分析结果表明:增加偏心距、压出阀开启压力、弹簧刚度及阀芯质量等参数会导致隔膜泵瞬时流量脉动增大;隔膜编织物主弹性模量及厚度、隔膜橡胶弹性模量及厚度等参数对隔膜泵瞬时流量脉动的影响相对较小。（2）基于Amesim建立了旋流式电控喷嘴仿真模型,系统分析了电控喷嘴各结构参数对其动态响应的影响。仿真分析结果表明:减小主气隙、阀芯与阀座接触圆的直径、线圈的匝数、阀芯的质量等参数可以显著减小电控喷嘴响应时间;增大衔铁外径可明显减小电控喷嘴响应时间;减小弹簧预紧力可明显减小电控喷嘴阀芯开启时间,但会显著增大阀芯关闭时间。（3）基于Amesim建立了尿素计量系统动态特性仿真模型,深入研究了系统各主要结构参数及工作参数对系统压力脉动的影响。结果表明:减小蓄能器橡胶囊壁厚、刚度和橡胶弹性模量等参数和减小隔膜刚度、压出阀开启压力等参数可减小系统压力脉动;电控喷嘴工作参数对系统压力脉动影响显著,引入压力反馈对电机转速进行实时调节可显著减小系统压力脉动。（4）研制出非气助式尿素计量系统样机,包括隔膜泵、囊式蓄能器、旋流式电控喷嘴及一款新型换向阀等。试验表明,喷射流量线性调节范围为0.5%～99.5%时,其计量精度可达4%;喷射流量线性调节范围为4%～99.5%时,其计量精度可达2%,与国际先进水平相当。本文研究方法和成果为非气助式尿素计量系统的研发奠定了一定的技术基础,并可为类似隔膜泵、电控喷嘴及换向阀的研发提供参考。