重型柴油机在各个工业领域的应用比较广泛,并且欧洲已经出现了大量装载柴油机的乘用车,但在发出同等功率的情况下,柴油机比汽油机排放出更多的氮氧化物。而氮氧化物正是柴油机排放的主要污染物,目前仅靠机内净化技术很难满足日益严格的排放法规,必须在柴油机排气后处理方面进行技术处理。SCR(Selective Catalytic Reduction)尾气排放处理技术具有较强的抗硫中毒能力,并且对柴油机的燃油经济性影响较小,在重型柴油机上的应用已经日趋成熟,并且是能实现欧四及欧五的排放法规的后处理技术之一。因此SCR技术是目前降低柴油机氮氧化物排放的最为有效而且可行的技术。本文首先对Urea-SCR系统的工作原理进行了介绍,由于SCR催化器的三维模型较复杂,故本文对该催化器进行相应的一维分层建模。由伊雷埃德尔机理,并考虑到柴油机稀薄燃烧的现象,确定了SCR系统的四大主要的化学反,应即氨气分子的吸附与脱附、氮氧化物与氨分子的催化还原和氨气分子被氧化反应。基于物质平衡方程对上述化学反应的过程进行描述。并根据能量守恒演算出催化器模型的温度的方程,最后根据化学反应的物质平衡方程建立系统催化器对应的数学模型。本文建立了目标发动机模型和Urea-SCR后处理模型,在Simulink平台建立了添蓝溶液喷射计量控制模型,该模型由添蓝基本喷射量计算模块、瞬态修正模块以及稳态修正模块组成。确定了添蓝喷射控制策略后,SCR系统的标定工作量仍很大,标定工作的质量直接影响NOx最终的转化效率。添蓝计量的标定工作需要同时优化NH3的泄漏量以及NOx转化效率,故采用上述开发的催化器模型以多目标优化算法优化添蓝计量喷射脉谱。通过国内某厂家生产的重型柴油机搭建台架系统对Urea-SCR后处理模型模型实现实验验证。该实验验证由稳态试验和瞬态试验两部分构成,稳态试验过程中,针对ESC循环测试的十三排气工况点的排气温度和流量对后处理模型进行验证并对催化器内部的选择催化还原反应特性进行研究分析,同时对添蓝喷射控制模型进行了试验验证；瞬态试验过程中,得出ETC循环瞬态循环测试的NOx比排放。