为了应对越来越严格的排放法规，SCR技术在柴油机后处理领域得到了广泛应用。由于整个SCR后处理系统部件众多，结构复杂，保证其工作可靠至关重要。因此，我国于2008年颁布了《HJ437——2008车用压燃式、气体点燃式发动机与汽车车载诊断（OBD）系统技术要求》标准，伴随它的出台，针对重型柴油机SCR系统的OBD开发成为相关科研院所和企业的研究热点。在OBD法规中明确规定，必须对后处理系统的故障进行实时监测。而在整个SCR后处理系统的故障中，尿素喷射系统的故障占据了很大比重。尿素喷射系统主要包括供给模块、管路及喷嘴，其中任何一部分出现的故障，都会造成SCR系统不能正常工作，不仅对系统的部件造成不必要的损坏，还会导致柴油机整机排放的超标，对环境造成污染。本文针对SCR尿素喷射系统故障诊断技术展开研究，主要工作如下：对尿素喷射系统结构及工作原理进行了深入研究，采用解析法建立数学模型，对尿素喷射系统的动态特性进行了定性分析。以此为理论依据，采用AEMSim软件搭建了整个喷射系统的物理模型，包括信号输入模块、供给模块、尿素喷嘴以及压力管路等等。并利用实验平台的实测数据，针对建压过程和喷射过程进行了模型验证，结果表明，模型仿真的动态特性与实测结果吻合的较好。研究了故障注入技术，利用AMESim建立的物理模型，采用仿真的故障注入方法，对尿素喷射系统的各种故障进行模型注入，建立了故障模型。利用此模型，对尿素喷射系统的三种主要故障模式，即失效模式、堵塞模式及泄漏模式，进行了仿真研究。结果表明，不同故障模式对压力、泵转速与喷嘴流量对应关系的变化有不同影响，可以通过提取这些特征信号，进行故障特性分析，进而分离出不同的故障模式，为建立故障诊断策略打下理论基础。研究了尿素喷射系统的故障诊断策略，根据在不同的工作过程中系统所表现出的特性不同，采用不同的故障诊断方法。在建压过程，采用基于未知输入观测器的故障诊断方法。首先利用基于最小二乘法的系统辨识进行系统建模，根据建立的系统模型设计了故障检测观测器，针对泵失效及溢流阀堵塞进行了故障诊断。在喷射过程，采用基于泵转速与喷嘴流量的真实性检测方法，根据正常工作时喷嘴占空比与泵转速之间的对应关系，建立了故障诊断模型，对喷射过程中的喷嘴故障进行故障诊断。仿真结果表明，采用以上两种方法能够对尿素喷射系统的故障进行准确诊断。本文的研究为准确的检测出尿素喷射系统中发生的故障提供了一种行之有效的方法。