随着我国经济高速发展,大气污染问题越发严重。环保部的《中国机动车环境管理年报(2016年)》显示,机动车每年排放氮氧化物584.9万t,约占全国排放总量的30%;尤其在北京,上海等特大型城市及中东部人口密集区,机动车对细颗粒物浓度的贡献达到30%至50%。虽然柴油车占所有车辆的比例仅为12.6%,但其排放的氮氧化物却接近车辆排放总量的70%,颗粒物则超过90%。所以,发展和完善柴油机排放控制技术具有重要的意义。SCR技术已被公认为是最适合我国国情的,可满足柴油机国IV及以上排放法规的最优选择。SCR技术采用添蓝作为氮氧化物的还原剂,但是由于受柴油机工况、排气管结构、添蓝喷射系统结构、环境条件约束,容易造成添蓝分解不完全,在添蓝喷嘴、排气管壁、混合器叶片、法兰连接处、SCR催化器表面形成沉积物,造成柴油机后处理系统失效。而在实际应用过程中,添蓝喷嘴和排气管壁处的沉积物问题最为突出。针对喷嘴和排气管壁处的沉积物问题,本文通过试验与仿真相结合的方法,分别对诱发喷嘴和排气管壁沉积物生成的临界添蓝流量展开研究,最终得到了诱发柴油机SCR系统沉积物生成的临界添蓝流量无量纲模型,用以指导SCR系统优化设计,消除沉积物生成隐患。主要研究内容包括:(1)通过台架试验,发现并证明在柴油机各工况下,喷嘴和排气管壁沉积物生成均存在临界状态,并提出临界添蓝流量定义;通过台架试验数据总结分析了各关键因素(排温,空速,排气管导热系数)对临界添蓝流量的影响规律。(2)结合使用AVL Boost和AVL Fire仿真软件,将沉积物反应机理模型与排气管CFD模型进行耦合,得到了诱发喷嘴和排气管壁沉积物生成的临界添蓝流量定量计算方法;根据某国四柴油机喷嘴和排气管结构建立了三维模型,并基于台架试验结果对模型中的重要参数进行了辨识,从而实现对该机型临界添蓝流量的定量计算,并使该模型在各工况下的计算误差控制在±10%以内。(3)基于临界添蓝流量模型,对诱发沉积物生成的临界添蓝流量影响因素展开仿真研究。首先开展单因素仿真研究,揭示各因素影响临界添蓝流量的规律;然后基于DOE(design of experiments)思想,选取合适的正交表设计仿真方案,研究各因素的影响程度及权重,并确定关键因素。(4)建立诱发喷嘴和排气管壁沉积物生成的临界添蓝流量无量纲模型,提出基于无量纲模型的SCR系统优化设计方法,并通过不同柴油机的实车道路试验验证无量纲模型的准确性。