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尿素SCR技术是迄今为止降低柴油机NOx排放最成熟和最有效的排放控制措施之一,以NOx转化效率高、经济性好及耐硫性等优点,在世界范围内得到了广泛的应用。但尿素SCR技术在实际应用过程中存在低温结冰、低排温下排气管路中尿素结晶、低排温下尿素SCR系统活性不足等缺陷,导致应用尿素SCR技术的柴油机在实际使用过程中,特别在城市工况较低的排温下,实际NOx排放高于排放预期,严重影响了尿素SCR技术在城市柴油车辆上的应用。本文针对尿素SCR技术在实际应用过程中存在的缺陷,适时开展了固体SCR技术的基础理论及应用研究。对比研究了固体SCR系统与尿素SCR系统在不同温度、不同空速下的NOx转化效率及稳态排放特性;研究了基于NOx闭环控制策略和瞬态修正控制策略时,固体SCR系统在柴油机型式核准认证循环的NOx瞬态排放特性及氨泄漏特性;在实际道路运行工况下,对比研究了固体SCR系统与尿素SCR系统的实际NOx排放特性。研究结果表明:低温工况下应用固体SCR技术,可有效提高催化剂的NOx转化效率,降低催化剂的起燃温度;200-270℃时,固体SCR技术的NOx转化效率平均提高5%,催化剂起燃温度降低15℃;30000h-1空速下,催化剂装排比为1.67时,固体SCR技术应用分子筛催化剂的起燃温度可降至170℃以下。低温下催化剂储氨量显著影响催化剂的NOx转化效率,随着催化剂储氨量的增大,催化剂的NOx转化效率迅速升高,但随着催化剂储氨量的增大,储氨量的变化幅度对NOx转化效率的影响逐渐减弱;随着催化剂温度的升高,增大催化剂储氨量对NOx转化效率的影响逐渐减弱;在相同温度催化剂储氨量的前提下,空速较低时催化剂能获得较高的NOx转化效率;催化剂的空速因素对NOx高效转化区的影响较小,而对低温下催化剂的NOx转化效率影响很大;催化剂的储氨量受温度的影响,当温度上升时,催化剂的储氨量迅速下降,此时易产生NH3泄漏。稳态试验结果表明:固体SCR系统不会出现尿素SCR系统低温下的尿素结晶现象,应用固体SCR技术可以改善中低排温下柴油机的NOx排放,低温下尤其明显,30000h-1空速下,当排温低于300℃时,固体SCR系统的NOx转化效率比尿素SCR系统平均提高6%;排温处于300-400℃之间时效率平均提高3.7%;当温度升高至400℃以上时,尿素SCR系统与固体SCR系统NOx转化效率总体相当。相比于钒基催化剂,应用相同喷射控制策略时,分子筛催化剂具有更低的NOx排放;由于NOx闭环控制策略未考虑催化剂储氨对NOx转化效率及NH3泄漏的影响,导致循环试验中产生大量的NH3泄漏,而由于瞬态修正策略能更好地控制催化剂的储氨水平,能更好地控制柴油机的NOx排放和NH3泄漏。柴油机固体SCR应用瞬态修正策略时NOx排放和NH3泄漏值满足国V排放法规限值;在同一重型柴油机试验平台上,在满足排放法规限值的前提下,相比于尿素SCR系统,固体SCR系统具有更小的催化剂体积,有利于后处理系统的布置。车载试验测试结果表明:由于实际道路行驶过程中车辆频繁处于怠速和加减速状态,车辆大部分时间运行在低速工况,平均车速低于20km/h,发动机负荷水平低,发动机平均负荷分别为24.60%和25.26%,导致SCR催化剂平均温度较低。固体SCR系统与尿素SCR系统应用钒基催化剂采用相同喷射策略时,固体SCR系统与尿素SCR系统功基窗口法NOx平均排放分别为4.19g/k W.h和4.61g/k W.h,实际道路排放结果均高于台架试验限值,但固体SCR系统的平均NOx转化效率比尿素SCR系统提高4%,NOx排放比尿素SCR系统平均降低9.1%。