一种发动机电加热型催化器的控制方法与流程

本发明属于发动机排放控制技术领域，是发动机排放控制系统对催化器起燃控制策略的具体实现，特别适用于汽油发动机系统的排放控制。

背景技术：

传统的车用发动机冷起动或冷机阶段催化剂的起燃主要依靠发动机起动后的排气废气热量来加热催化剂，并通过发动机控制单元ecu改变转速提升或点火角推迟，以改善催化剂的起燃效果。上述方式因起燃的时效性较差，无法实现冷起动阶段排放物的催化转化，同时由于采用了高转速或推迟点火角的冷起动减排策略，带来了油耗增加的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种发动机电加热型催化器的控制方法，以用于加快车用发动机在冷起动及冷机阶段催化剂的快速起燃，从而实现气体排放物合理有效控制。

本发明的发动机电加热型催化器的控制方法如下：发动机控制单元通过继电器来控制电加热催化器的电源的通断，在需要电加热时，发动机控制单元根据发动机的启停情况来进行查表，以控制电加热催化器的电加热时间。

具体来说，发动机控制单元在收到启动发动机的信号后，首先判断此次启动是冷机启动还是热机启动，若为冷机启动，则发动机控制单元基于环境温度来查预设的冷机电加热表，并输出对应的催化器电加热的时间长度；若为热机启动，则发动机控制单元基于发动机停机时间和环境温度来查热机电加热表，并输出对应的催化器电加热的时间长度；所述发动机停机时间为当前时间距离上次发动机关闭时间的时间长度，所述冷机电加热表、热机电加热表均在汽车出厂前标定并预存储于发动机控制单元内。

发动机控制单元在发动机启动前比较发动机冷却液温度与环境温度，若发动机冷却液温度与环境温度的差值在预定范围内，则判定此次启动为冷机启动，否则判定此次启动为热机启动。一般来说，冷机启动是指车辆浸置至少6小时以上，此时机油完全归位，机油温度、冷却液温度与环境温度一致，因此通过对比冷却液温度与环境温度，只要两者差值不超过一定范围（比如不超过5℃，考虑传感器的测量精度及误差），就可以判定为冷机启动。

具体来说，在所述冷机电加热表中，环境温度越低，则对应的催化器电加热的时间长度越长，以确保能够将催化器加热到预定温度。

在所述热机电加热表中，若发动机停机时间未超过预定时间，根据发动机停机时间来输出催化器电加热的时间长度，发动机停机时间越长，则对应的催化器电加热的时间长度越长；若发动机停机时间超过预定时间，则根据环境温度来输出催化器电加热的时间长度，环境温度越低，则对应的催化器电加热的时间长度越长。

热机启动加热的原理如下：

热机启动时，由于催化器的温度未完全降低至环境温度，因此需要根据不同情况来控制具体的加热时间长度--------停机时间较短时（例如说几十分钟，即发动机停机时间未超过预定时间），催化器的降温幅度主要依赖于停机时间的长短，外界环境温度对催化器的降温影响不大，因此此时根据停机时间来控制加热时间的长度，极端情况，例如说刚刚停机几分钟再次启动时，由于催化器的温度仍然比较高，此时催化剂的床体温度仍可以满足催化转化保持在高效水平的温度点，因此可以不进行加热，设置加热时间为零；而停机时间较长时（例如说超过一个小时，即发动机停机时间已经超过预定时间，但是催化器未完全冷却至环境温度），催化器的降温幅度主要依赖于外界环境温度，因此此时根据外界环境温度来控制加热时间的长度。同时考虑停机时间长短和外界环境温度来控制催化器的加热时间，更具有针对性，能够在保证将催化器加热到预定温度的前提下，尽量减少电能的消耗。

上述控制方法中无需在催化器处设置专门用于检测催化器温度的温度传感器，而只是基于预先标定及存储的表格以及现有的环境温度检测功能、发动机停机时间检测功能对加热时间进行控制，降低了硬件成本，并提高了可靠性。

进一步地，发动机控制单元在控制电加热催化器进行加热之前，检测电源电压是否高于预定电压，只有电源电压高于预定电压时，发动机控制单元才控制电加热催化器进行加热，以避免由于为催化剂加热而导致额外的电能消耗，进而使电源电压进一步降低，使发动机无法启动。

进一步地，发动机控制单元在控制电加热催化器进行加热之前，检测加热线路是否正常，只有加热线路正常时，发动机控制单元才控制电加热催化器进行加热，以避免因为存在故障的加热线路流经大电流而产生安全隐患。具体来说，加热线路的开路或短路在发动机控制单元处会表现出不同的电压信号，基于此即可识别是否出现线路故障。

本发明的发动机电加热型催化器的控制方法通过发动机控制单元辨识当前的边界条件，选择合适的控制策略，来达到改善冷起动和在冷机阶段对催化剂的电加热，提前改善催化剂温度，缩短催化剂的起燃时间，从而实现在冷起动和冷机阶段的气体排放物的合理有效控制，同时基于优化的控制策略，选择性的开启电加热功能及控制加热时间，以避免产生过度的功耗消耗和油耗劣化。

附图说明

图1是加热功能诊断流程图。

图2是加热策略流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。

实施例1：

本实施例提出了一种发动机电加热型催化器的控制方法，以用于加快车用发动机在冷起动及冷机阶段催化剂的快速起燃，从而实现气体排放物合理有效控制。

本实施例的发动机电加热型催化器的控制方法如下：发动机控制单元通过继电器来控制电加热催化器的电源的通断，在需要电加热时，发动机控制单元根据发动机的启停情况来进行查表，以控制电加热催化器的电加热时间。

具体如图1所示，发动机控制单元在收到启动发动机的信号后，首先检测加热线路是否正常，只有加热线路正常时，发动机控制单元才控制电加热催化器进行加热，以避免因为存在故障的加热线路流经大电流而产生安全隐患。具体来说，加热线路的开路或短路在发动机控制单元处会表现出不同的电压信号，基于此即可识别是否出现线路故障。发动机控制单元检测到加热线路存在故障时，按照预先设置的发动机冷启动减排策略启动发动机，所述发动机冷启动减排策略主要是指为了降低冷启动阶段的排放物水平，一般采取高怠速运转或推迟点火提前角，以此来加速催化剂的快速起燃，提高催化器催化转化的效能。

在加热线路正常时，发动机控制单元再检测电源电压是否高于预定电压，只有电源电压高于预定电压时，发动机控制单元才进行后续的加热诊断及加热功能，以避免由于为催化剂加热而导致额外的电能消耗，进而使电源电压进一步降低，使发动机无法启动。在电源电压低于预定电压时，发动机控制单元按照预先设置的发动机冷启动减排策略启动发动机，发动机启动后就可以为电源充电，此时发动机控制单元实时监控电源电压。

在电源电压高于预定电压、且加热线路正常时，如图2所示，发动机控制单元首先判断此次启动是冷机启动还是热机启动，若为冷机启动，则发动机控制单元基于环境温度来查预设的冷机电加热表，并输出对应的催化器电加热的时间长度；若为热机启动，则发动机控制单元基于发动机停机时间和环境温度来查热机电加热表，并输出对应的催化器电加热的时间长度；所述发动机停机时间为当前时间距离上次发动机关闭时间的时间长度，所述冷机电加热表、热机电加热表均在汽车出厂前标定并预存储于发动机控制单元内。

发动机控制单元在发动机启动前比较发动机冷却液温度与环境温度，若发动机冷却液温度与环境温度的差值在预定范围内，则判定此次启动为冷机启动，否则判定此次启动为热机启动。一般来说，冷机启动是指车辆浸置至少6小时以上，此时机油完全归位，机油温度、冷却液温度与环境温度一致，因此通过对比冷却液温度与环境温度，只要两者差值不超过一定范围（比如不超过5℃，考虑传感器的测量精度及误差），就可以判定为冷机启动。

具体来说，在所述冷机电加热表中，环境温度越低，则对应的催化器电加热的时间长度越长，以确保能够将催化器加热到预定温度。

在所述热机电加热表中，若发动机停机时间未超过预定时间，根据发动机停机时间来输出催化器电加热的时间长度，发动机停机时间越长，则对应的催化器电加热的时间长度越长；若发动机停机时间超过预定时间，则根据环境温度来输出催化器电加热的时间长度，环境温度越低，则对应的催化器电加热的时间长度越长。

热机启动加热的原理如下：

热机启动时，由于催化器的温度未完全降低至环境温度，因此需要根据不同情况来控制具体的加热时间长度--------停机时间较短时（例如说几十分钟，即发动机停机时间未超过预定时间），催化器的降温幅度主要依赖于停机时间的长短，外界环境温度对催化器的降温影响不大，因此此时根据停机时间来控制加热时间的长度，极端情况，例如说刚刚停机几分钟再次启动时，由于催化器的温度仍然比较高，此时催化剂的床体温度仍可以满足催化转化保持在高效水平的温度点，因此可以不进行加热，设置加热时间为零；而停机时间较长时（例如说超过一个小时，即发动机停机时间已经超过预定时间，但是催化器未完全冷却至环境温度），催化器的降温幅度主要依赖于外界环境温度，因此此时根据外界环境温度来控制加热时间的长度。同时考虑停机时间长短和外界环境温度来控制催化器的加热时间，更具有针对性，能够在保证将催化器加热到预定温度的前提下，尽量减少电能的消耗。

上述控制方法中无需在催化器处设置专门用于检测催化器温度的温度传感器，而只是基于预先标定及存储的表格以及现有的环境温度检测功能、发动机停机时间检测功能对加热时间进行控制，降低了硬件成本，并提高了可靠性。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体设计并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。