与汽油机相比,柴油机具有压缩比高、动力强劲、燃油经济性好等优势,因此作为工程机械广泛的运用。随着尾气排放对人类赖以生存环境污染越来越严重,世界各国都针对本国国情,制定了相对应的排放法律法规和标准。我国制定的《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》自2019年7月1日起实施。尿素选择性催化还原技术（Urea selective catalytic reduction,Urea-SCR）是当今世界公认降低NO_x排放最有效的技术之一。因此论文基于重型柴油机尾气处理需求,探索了重型柴油机SCR系统的关键结构参数对排放性能及内燃机工作特性的影响,并进行结构优化设计,也为SCR催化器的优化和产品开发提供支撑,具有良好的工程价值。论文首先介绍了内燃机的污染来源以及控制方法,根据重型柴油机的后处理技术发展趋势,针对重型柴油机工作环境和燃烧特点,提出利用双SCR串联的后处理系统改善其尾气处理效果。试验研究了三种不同结构参数的双SCR催化器性能,分析了其对内燃机功率、尾气转化效率以及排气背压的影响,选取了其中性能较为优秀的SCR催化器作为进一步结构优化的原型。研究了上述原型双SCR串联催化器直径、长度、载体壁厚以及载体孔数目等关键参数对NO_x转化效率和排气背压的影响规律。结果表明,SCR催化器直径越大、长度越短、载体壁厚越薄的催化器性能较好;载体孔数目的改变会使催化器的NO_x转化效率和排气背压呈现出此消彼长的趋势。根据上述研究,对原型SCR催化器进行了优化设计,进行了台架试验。并在WHTC测试循环条件下,应用优化后的SCR催化器的重型柴油机NO_x体积分数平均排放值和NH₃平均排放体积均满足国六排放标准;在WHSC测试循环条件下的十三工况点试验数据满足国六排放标准。综上所述,论文开展了重型柴油机双SCR串联试验研究,探索了SCR关键参数对性能的影响规律,并对SCR催化器结构参数进行了优化设计,试验表明,在装备该催化器的重型柴油机排队达到了国六排放标准。该研究为以后SCR催化器的设计及优化提供了试验依据和理论参考,促进了双SCR串联产品的工程应用。