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国VI标准排放法规的实施促使如何降低柴油机NOX排放水平成为了内燃机领域的研究热点,尿素选择性催化还原技术（Urea-SCR）由于其经济性和高NOx转化性成为了当前最普遍且最为行之有效的柴油机NOX后处理技术路线。在尿素水溶液（UWS,67.5%水和32.5%尿素）被喷射器喷入排气管道过程中,喷雾质量差,排气温度过低等导致尿素不能完全分解为氨气（NH3）而是部分分解为缩二脲（Biuret）、三聚氰酸（CYA）等固体沉积物。沉积物不仅会降低尿素的转氨效率,还有可能堵塞排气管道导致停机。为了探究沉积物的本质和减少沉积物的生成,本文对Urea-SCR系统尿素喷射过程中尿素受热分解以及沉积物结晶形成等问题详细研究,建立尿素热解化学反应动力学模型,对尿素水溶液的蒸发、热解、碰壁、结晶过程进行CFD模拟仿真,最终实现对混合器表面与排气管壁的结晶风险评估。通过使用气相色谱法与热重分析法对沉积物成分进行定性定量分析,明确沉积物的主要成分为缩二脲、三聚氰酸及三聚氰酸同系物,还包含少量的尿素及三均三嗪类等耐高温产物。通过热重试验获取各沉积物成分的热解特性曲线,确定沉积物的分解温度及分解路径,构建包含11步基元反应的尿素热解化学反应动力学机理模型,Pearson相关性分析表明新11步模型与文献Ebrahimian模型、热重试验具有极高相关性,可用于沉积物的预测。模型获得沉积物中的缩二脲、三聚氰酸、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺的形成温度分别为430K、480K、500K、640K;尿素、缩二脲、三聚氰酸、三聚氰酸一酰胺的开始分解温度与完全分解温度分别为420K～540K、430K～540K、500K～670K、580K～720K。对排气管中UWS喷射、液滴碰壁、液膜形成和沉积物结晶等过程详细建模,考虑液膜在长时间尺度的状态变化,建立气液两相流CFD模型,以液膜温度、液膜厚度、液膜内尿素含量及液膜周围气态异氰酸浓度为依据进行沉积物结晶风险预测。预测结果表明排气管中沉积物结晶风险最高的部位为混合器表面及混合器两侧的排气管壁面,混合器立柱表面沉积物主要成分为尿素,混合器叶片表面及排气管壁面沉积物主要成分为尿素副产物。基于沉积物形成的详细化学反应动力学机理和沉积物结晶风险结果,单因素仿真分析排气温度、排气流量、混合器及排气管材料导热系数、混合器及排气管材料厚度、UWS喷射速率和UWS温度对尿素转氨效率、沉积物生成率和沉积物结晶风险面积占比的影响。对各参数的敏感度分析表明:在变量设置范围内,排气温度、排气流量与UWS喷射速率的变化对尿素分解有显著影响效果,提高排气温度、排气流量可以有效提高尿素的氨气转换率和减少沉积物的生成,而过大的UWS喷射速率则会降低尿素转氨效率和提高沉积物生成率;改变材料导热系数、材料厚度及UWS温度对尿素分解效果不明显,但使用导热系数低的排气管材料相较于提高排气流量能更有效减少排气管壁沉积物结晶风险面积。