随着国Ⅵ排放法规的出台,对柴油车废气中主要污染物NOx和PM都提出了更为严苛的排放要求,单一后处理技术难以将所有尾气污染物都降至限值以下,结合机内净化技术开发高效紧凑的集成尾气后处理装置是当前柴油车减排的发展趋势,而怎样提高SCR系统低温工况下NOx转化效率和抗结晶能力是亟需解决的难题。本文基于尿素SCR系统,对非气助喷射SCR喷雾混合过程进行了详细的研究。利用可视化定容弹实验台架和高速摄影机,对非气助SCR喷雾特性展开了探讨。基于实验结果,对SCR喷雾模型进行标定,运用标定好的喷雾模型,模拟研究了不同环境温度下的喷雾发展特性。研究结果显示:对于非气助尿素SCR喷射装置,喷射压力恒定时,喷射速率对喷雾锥角、贯穿距、粒径、初速度等特性参数影响并不明显,喷雾整体形态差异不大;由于喷雾液滴喷射过程中会发生二次破碎,液滴SMD随距喷孔出口距离增加呈现逐步减小的趋势;环境温度对喷雾整体形态影响不大,在有限空间内,不同温度下喷雾贯穿距几乎不发生变化,但提高环境温度可以加快液滴蒸发,有效降低液滴SMD,对喷雾雾化具有促进作用,同时能够减少液膜生成。以集成尾气后处理装置为研究对象,并建立物理模型,对非气助SCR喷雾混合过程进行了模拟计算,分析了不同因素对流动混合和喷雾液膜发展的影响,研究表明:尿素液喷射量的改变,对SCR进口速度均匀性并无明显影响,但随着喷射氨氮比的增加,SCR进口的NH3浓度均匀性在逐步下降。喷雾碰壁后形成的液膜质量随喷射量的增加而增加,而不同氨氮比下液膜面积几乎不变,液膜质量的改变主要是因为液膜厚度发生了变化。DOC、DPF、SCR进口速度均匀性随排气温度的升高均有所上升,但温度越高,所能提升的幅度越小。SCR进口NH3浓度均匀性受排气温度影响较大,排气温度太低,尿素分解受低温限制,均匀性指数始终处于较低状态;排气温度过高时,受混合腔内强力旋流的作用,使得整体NH3浓度均匀性有所下滑;在NH3浓度均匀性随时间的变化曲线上存在一个低谷期,这主要是由尿素分解、异氰酸水解、水分蒸发等作用造成的局部低温所致。液膜质量随排气温度的升高而减少,提高排气温度既可有效减小生成液膜的面积,同时又能够降低液膜覆盖厚度,从两方面抑制液膜质量的增加。提高排气温度还能够加剧气流对喷雾的扰动作用,使液滴撞壁位置发生变化,从而使液膜形成区域发生改变。