车辆尾气排放法规日趋严格,SCR排放后处理技术面临着日益紧迫的升级压力。在车用SCR系统中,催化剂的氨存储特性和封装结构的流动混合特性是影响获得理想的高NO_x转化率和低氨气泄漏率至关重要的因素,同时也是制定还原剂喷射策略的重要依据。因此,本文对车用Urea-SCR系统的氨存储和喷雾混合特性开展了详细的研究。基于实验数据验证的SCR瞬态反应模型,本文模拟研究了铜基分子筛催化剂在不同工况条件下的氨存储特性,氨氮比与转化效率、氨逃逸之间的关系。结果表明:在非氧化和氧化条件下,饱和氨存储量均随着温度的升高而降低,但随着温度的升高,氨气寄生氧化强度增大,氧化条件时的氨存储量低于非氧化条件。在SCR运行工况,氨存储动态过程趋于稳定的时间随温度升高而逐渐减小,但氨释放与消耗过程耗时减小的幅度明显大于存储过程;SCR动态氨存储量只占氨存储总量的一部分,且随温度的升高其所占比例逐渐降低。在中温阶段,氨氮比保持在1左右,有利于提高转化效率及减少氨泄漏量。在高温阶段,通入过量的氨气有利于提高NO_x转化效率,且氨泄漏量可基本忽略不计。应用高速摄影技术和激光粒度仪,实验研究了非气助喷射系统的喷雾特性,发现喷射压力不变时,喷射速率对喷雾发展形态和液滴粒径基本没有影响。然后根据实验结果,对喷雾模型进行了标定。最后在集成DOC、DPF和SCR装置的尾气后处理装置设计了一款紧凑型的螺旋混合器,采用CFD的方法研究了结构设计参数—螺旋圈数和螺距对喷雾流动混合的影响。研究表明:螺旋圈数对螺旋型混合器产生的流场和喷雾液膜的形成影响不大,螺旋圈数大于2圈时,气流能形成充分发展的离心旋流。螺距对流场和喷雾液膜的形成影响较大,螺距越小,气流经过混合器时旋流幅度越大,流场均匀性越差。合理的螺距设计,能使SCR进口速度和氨气均匀性在200-600kg/h排气流量下均保持在90%以上。在螺旋型混合器中优化设计导流板结构,能改善混合器流场均匀性的同时显著提高SCR进口氨气均匀性。