本發(fā)明屬柴油機(jī)尾氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增壓柴油機(jī)SCR系統(tǒng)瞬態(tài)NH3泄漏控制系統(tǒng)及相應(yīng)的控制方法。

背景技術(shù)：
隨著我國汽車尾氣的排放法規(guī)越發(fā)嚴(yán)格，尾氣后處理技術(shù)的改進(jìn)需求也逐步提高，與EGR尾氣后處理技術(shù)相比，缸內(nèi)優(yōu)化燃燒+SCR尾氣后處理技術(shù)路線不僅有利于燃油經(jīng)濟(jì)性的改善，而且對硫的敏感性更低。特別是針對目前我國燃油中硫含量較高的實(shí)際國情，SCR技術(shù)路線更具優(yōu)勢。關(guān)于SCR技術(shù)的應(yīng)用，較為重要的兩個研究熱點(diǎn)就是提高NOx轉(zhuǎn)化效率和控制NH3泄漏。為了提高NOx轉(zhuǎn)化率和精確控制尿素噴射量，有學(xué)者采用了NH3傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制研究，但在該傳感器當(dāng)前尚未量產(chǎn)的情況下，實(shí)際應(yīng)用價值有限。也有研究在SCR箱后的排氣管上裝上NOx傳感器測量濃度，ECU基于這一信號修正尿素噴射模型，實(shí)現(xiàn)尿素噴射的閉環(huán)控制，取得了一定的控制效果。此外，針對NH3泄漏問題，有學(xué)者在SCR催化轉(zhuǎn)化之后采用了專門的NH3催化氧化器，但成本會大大增高。當(dāng)發(fā)動機(jī)的工況發(fā)生瞬間變化時，隨排溫和排氣流量變化，可能導(dǎo)致NOx轉(zhuǎn)化效率低或者NH3泄漏。特別是在增壓柴油機(jī)的加速過程中，由于受到增壓器延遲的影響，空燃比急降，NOx排放迅速降低，雖然此時SCR系統(tǒng)的空速加大以及排溫上升使得NOx轉(zhuǎn)化率降低，但此時的NH3需求仍然大幅減少，如果不迅速做出尿素噴射減少的響應(yīng)，容易造成NH3泄漏，也有學(xué)者就此提出了基于在線測量廢氣參數(shù)的瞬態(tài)控制方法。由于受到SCR系統(tǒng)NH3貯存時滯以及傳感器測量等延遲影響，上述控制方法的瞬態(tài)響應(yīng)存在滯后問題，對NH3泄漏的控制效果有限。此外，針對同時提高NOx轉(zhuǎn)化效率和控制NH3泄漏的目標(biāo)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)魯棒性不強(qiáng)，容易受到單因素誤差影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種增壓柴油機(jī)SCR系統(tǒng)瞬態(tài)NH3泄漏控制系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)針對增壓柴油機(jī)瞬態(tài)加速工況下NH3泄漏問題，基于油門踏板信號判斷的瞬態(tài)程度，對尿素噴射量做出提前調(diào)整。同時，該系統(tǒng)基于NOx傳感器在完成基本的尿素噴射閉環(huán)控制的前提下，通過主從SCR催化轉(zhuǎn)化單元的設(shè)置，利用從SCR催化轉(zhuǎn)化單元具備的一定儲氨能力，不但可以完成對過量NH3的貯存，還可對主單元轉(zhuǎn)化過程中剩余的NOx進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：該控制系統(tǒng)包括尿素噴頭、尿素計(jì)量噴射控制器、NOx傳感器、SCR轉(zhuǎn)化器殼體、油門踏板位置傳感器、CAN總線、轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器，其特征在于：它還包括主SCR轉(zhuǎn)化單元和從SCR轉(zhuǎn)化單元，瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊，所述NOx傳感器設(shè)置在主SCR轉(zhuǎn)化單元和從SCR轉(zhuǎn)化單元之間，所述的瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊通過CAN總線與尿素計(jì)量噴射控制器連接，油門踏板位置傳感器與瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊連接。所述的主SCR轉(zhuǎn)化單元和從SCR轉(zhuǎn)化單元被串聯(lián)設(shè)置在SCR轉(zhuǎn)化器殼體內(nèi)，主SCR轉(zhuǎn)化單元的體積大于從SCR轉(zhuǎn)化單元的體積，主SCR轉(zhuǎn)化單元被設(shè)置在靠近尾氣入口一側(cè)。所述尿素噴頭、NOx傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器連接尿素計(jì)量噴射控制器，尿素噴頭設(shè)置在SCR轉(zhuǎn)化器殼體內(nèi)部尾氣入口處。一種增壓柴油機(jī)SCR系統(tǒng)瞬態(tài)NH3泄漏控制方法，該方法包括以下步驟：①、采集油門踏板位置傳感器的信號，傳送給瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊；②、瞬態(tài)加速工況尿素噴射控制單元依據(jù)油門踏板位置信號以及信號變化速率,經(jīng)計(jì)算求得瞬態(tài)程度因子；③、瞬態(tài)加速工況尿素噴射控制單元通過CAN總線,將瞬態(tài)程度因子參數(shù)傳遞給尿素計(jì)量噴射控制器；④、采集轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器以及NOx傳感器的信號，傳送給尿素計(jì)量噴射控制器；⑤、尿素計(jì)量噴射控制器依據(jù)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號查詢標(biāo)定好的基礎(chǔ)尿素噴射量二維脈譜,得到當(dāng)前工況的基礎(chǔ)尿素噴射量，該噴射量先后經(jīng)過NOx傳感器反饋信號修正單元以及瞬態(tài)程度因子修正單元兩次修正，得出最終的尿素噴射量信號；⑥、尿素計(jì)量噴射控制器將最終的尿素噴射量信號傳遞給尿素噴頭完成噴射任務(wù)。本發(fā)明的主要工作原理如下：本發(fā)明包括瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊，該模塊依據(jù)油門踏板位置信號以及信號變化速率,經(jīng)計(jì)算求得瞬態(tài)程度因子。根據(jù)車輛運(yùn)行常識，發(fā)動機(jī)瞬態(tài)工況判斷的主要依據(jù)是油門踏板信號。當(dāng)油門踏板處于高開度位置或者油門信號變化速率較大的時刻，發(fā)動機(jī)處在加速工況。由此設(shè)計(jì)了瞬態(tài)程度因子的計(jì)算公式，如公式（1）所示：α=fpps(pps)·fppsd(ppshp)（1）其中，pps代表油門踏板電壓采入單片機(jī)后的數(shù)字信號，fpps(pps)表示油門踏板位置信號瞬態(tài)程度函數(shù)；ppshp代表油門踏板變化速率信號，fppsd(ppshp)表示油門踏板變化速率信號瞬態(tài)程度函數(shù)；α為瞬態(tài)程度因子，表征瞬態(tài)程度。即油門踏板位置及其變化速率的動作均可改變瞬態(tài)程度因子α的大小。同時，在臺架試驗(yàn)過程中考慮到控制系統(tǒng)信號處理的簡化，油門踏板位置變化速率ppshp的獲取可近似成對pps濾波處理，如公式（2）所示：ppshp=(1-1τ·s+1)pps---(2)]]>尿素計(jì)量噴射控制器2依據(jù)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號查詢標(biāo)定好的基礎(chǔ)尿素噴射量二維脈譜,得到當(dāng)前工況的基礎(chǔ)尿素噴射量，該噴射量先后經(jīng)過NOx傳感器反饋信號β修正單元以及瞬態(tài)程度因子α修正單元兩次修正，得出最終的尿素噴射量信號。當(dāng)前的尿素噴射量計(jì)算公式如（3）所示，其中參數(shù)M、N、P分別為根據(jù)發(fā)動機(jī)排放特性及要求標(biāo)定所得的瞬態(tài)修正系數(shù)、NOx傳感器閉環(huán)反饋增益以及NOx排放目標(biāo)。尿素噴射量=基礎(chǔ)尿素噴射量-Mα-N（β-P）（3）本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明基于油門踏板信號判斷的瞬態(tài)程度，對瞬態(tài)加速工況下尿素噴射量做出提前調(diào)整，可在一定程度上降低由SCR系統(tǒng)NH3貯存時滯以及傳感器測量等延遲引發(fā)的瞬態(tài)控制響應(yīng)滯后的影響，可有效解決增壓柴油機(jī)瞬態(tài)加速工況下NH3泄漏的問題。2、本發(fā)明基于NOx傳感器在完成基本的尿素噴射閉環(huán)控制的前提下，通過主從SCR催化轉(zhuǎn)化單元的設(shè)置，不但可以完成對過量NH3的貯存，還可對主單元轉(zhuǎn)化過程中剩余的NOx進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。3、本發(fā)明系統(tǒng)包括瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊，主從兩個SCR催化轉(zhuǎn)化單元（從SCR轉(zhuǎn)化單元結(jié)構(gòu)較?。?，以及設(shè)置在主從SCR轉(zhuǎn)化單元之間的一個NOx傳感器，相比于傳統(tǒng)的NOx傳感器尿素噴射閉環(huán)控制方法做出了兩處改進(jìn)，一是加入了瞬態(tài)修正控制、二是加入了從SCR轉(zhuǎn)化單元，在保證最大限度地提高NOx轉(zhuǎn)化效率、減少NH3逃逸量的同時，也盡可能地控制了成本，易于工業(yè)推廣。4、本發(fā)明適用各種增壓柴油機(jī)。附圖說明圖1是本發(fā)明增壓柴油機(jī)SCR系統(tǒng)瞬態(tài)NH3泄漏控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明控制程序總體流程圖。其中：1、尿素噴頭，2、尿素計(jì)量噴射控制器，3、NOx傳感器，4、主SCR轉(zhuǎn)化單元，5、從SCR轉(zhuǎn)化單元，6、SCR轉(zhuǎn)化器殼體，7、瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊，8、油門踏板位置傳感器，9、CAN總線，10、轉(zhuǎn)速傳感器，11、轉(zhuǎn)矩傳感器，12、尾氣入口。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。如圖1所示，該控制系統(tǒng)包括尿素噴頭1、尿素計(jì)量噴射控制器2、NOx傳感器3、SCR轉(zhuǎn)化器殼體6、油門踏板位置傳感器8、CAN總線9、轉(zhuǎn)速傳感器10和轉(zhuǎn)矩傳感器11，其特征在于：它還包括主SCR轉(zhuǎn)化單元4和從SCR轉(zhuǎn)化單元5，瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊7，所述NOx傳感器3設(shè)置在主SCR轉(zhuǎn)化單元4和從SCR轉(zhuǎn)化單元5之間，所述的瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊7通過CAN總線9與尿素計(jì)量噴射控制器2連接，油門踏板位置傳感器8與瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊7連接。所述的主SCR轉(zhuǎn)化單元4和從SCR轉(zhuǎn)化單元5被串聯(lián)設(shè)置在SCR轉(zhuǎn)化器殼體6內(nèi)，主SCR轉(zhuǎn)化單元4的體積大于從SCR轉(zhuǎn)化單元5的體積，主SCR轉(zhuǎn)化單元4被設(shè)置在靠近尾氣入口12一側(cè)。所述尿素噴頭1、NOx傳感器3、轉(zhuǎn)速傳感器10和轉(zhuǎn)矩傳感器11連接尿素計(jì)量噴射控制器2，在尿素噴頭1設(shè)置在SCR轉(zhuǎn)化器殼體6內(nèi)部尾氣入口12處。所述尿素計(jì)量噴射控制器2和瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊7，均可通過具有接收輸入信號、計(jì)算與信號輸出功能的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，如MC9S12XS128MAL型單片機(jī)。如圖2所示：一種增壓柴油機(jī)SCR系統(tǒng)瞬態(tài)NH3泄漏控制方法，該方法包括以下步驟：①、采集油門踏板位置傳感器8的信號pps，傳送給瞬態(tài)加速工況尿素噴射修正模塊7；②、瞬態(tài)加速工況尿素噴射控制單元7依據(jù)油門踏板位置信號pps以及信號變化速率ppshp,經(jīng)公式（α=fpps(pps)·fppsd(ppshp)）計(jì)算求得瞬態(tài)程度因子α；③、瞬態(tài)加速工況尿素噴射控制單元7通過CAN總線9,將瞬態(tài)程度因子α傳遞給尿素計(jì)量噴射控制器2；④、采集轉(zhuǎn)速傳感器10和轉(zhuǎn)矩傳感器11的信號，以及NOx傳感器3的信號β，傳送給尿素計(jì)量噴射控制器2；⑤、尿素計(jì)量噴射控制器2依據(jù)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩信號查詢標(biāo)定好的基礎(chǔ)尿素噴射量二維脈譜,得到當(dāng)前工況的基礎(chǔ)尿素噴射量，經(jīng)公式（尿素噴射量=基礎(chǔ)尿素噴射量-Mα-N（β-P））計(jì)算，得出最終的尿素噴射量信號；⑥、尿素計(jì)量噴射控制器2將最終的尿素噴射量信號傳遞給尿素噴頭1完成噴射任務(wù)。