柴油机排放的氮氧化物（NO_x）是造成空气污染的重要原因,随着排放法规的日益严格,氨选择性催化还原技术（NH₃-SCR）成为了柴油车脱除NO_x的主导技术。NH₃-SCR的催化剂是选择性催化还原反应体系的核心,决定着NO_x的脱除效果,铜基分子筛催化剂因具有优异的N₂选择性、较宽的活性温度窗口和较高的水热稳定性,成为了当前研究的热点。基于Cu-SAPO-34催化剂样品,本文搭建了固定床脱硝实验台,并使用GT-Suite软件构建了该实验台的一维计算模型,通过实验结果与仿真结果的对比验证了催化剂化学反应动力学模型的准确性。基于验证后的模型,本文模拟了氨氮比、入口 NO₂比例、空速和活性位密度对催化剂脱硝性能的影响,结果表明:（1）当NH₃/NO小于1.2时,NO_x转化率和活性温度窗口都随入口氨氮比增加而增大;（2）入口 NO₂比例增大,反应向快速SCR方向发展,NO_x转化率略有增大,但副产物增多,且在反应温度为200℃时副产物最多;（3）空速增大,催化剂与NO_x接触时间变短,脱硝性能下降,但这种规律在高温段并不明显;（4）反应温度小于250℃时,NO_x转化率随活性位密度的增大而增大,高温阶段则效果相反,根据活性温度窗口的宽度判断,Cu-SAPO-34催化剂最佳活性位密度为360mol/m³。柴油机运行过程中工况复杂,对催化剂性能的影响往往是多因素共同作用的结果,基于上述各独立因素的研究结果,本文以空速、氨氮比和温度作为实验因子,以NO_x转化率为目标变量,通过二次响应面模型对目标变量进行数学回归,研究了不同因子及它们之间的组合对催化剂脱硝性能的影响规律,分析了各因素对催化剂脱硝性能的影响权重。针对柴油机小负荷工况下排温低导致NO_x无法被还原的问题,本文以Cu-SAPO-34为催化剂,模拟了低排温工况下某重型柴油机用SCR系统在尿素一个喷射周期内的脱硝效果,分析了造成系统NO_x转化率低原因,并对该系统进行了优化,优化结果表明:（1）加装混合器有利于还原剂和反应物的混合均匀,NO_x转化率提高了近30%;（2）混合段长度的增大有利于尿素液滴的水解和热解,混合段长度4倍、6倍和8倍直径的尿素SCR模型的NO_x转化率分别为64.6%、66.8%和68.8%;（3）最后,本文对尿素喷射相关参数对SCR系统性能的影响进行了研究,模拟了喷射速度、喷孔位置和喷射角度对NO_x转化率的影响。结果表明尿素液滴液滴喷射速度为30m/s,喷射位于B点和喷射角度为45°为所研究的范围内的最佳喷射组合,NO_x转化率达到了 77.9%,满足了低负荷低排温工况下国V的排放要求,为本重型柴油机的尿素SCR系统提供了优化依据。