一种三元催化器控制方法及装置与流程

本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种三元催化器控制方法及装置。

背景技术：

三元催化器（three-way-catalyst）可将汽车尾气排出的co、hc和nox等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。

过量空气系数是影响三元催化器转化效率的重要因素，而三元催化器转化效率的高低又直接影响汽车尾气的排放处理效果，因此，为了保证三元催化器尽可能的以高转化率处理汽车尾气，改善排放处理效果，在实际使用中，相应的控制器会按照预设的调制参数对三元催化器的过量空气系数进行调整。

发明人研究发现，按照预设调制参数对过量空气系数进行调整，在三元催化器处于新鲜态时是没有问题的，但随着三元催化器的使用，三元催化器会逐渐的老化，如果仍按照预设调制参数对过量空气系数进行调整，三元催化器将不能工作在高转化率状态，降低汽车尾气的处理效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三元催化器控制方法及装置，基于三元催化器的储氧量变化修正过量空气系数的调制参数，使三元催化器尽可能工作在高转化率状态，确保汽车尾气的处理效果，具体方案如下：

第一方面，本发明提供一种三元催化器控制方法，包括：

计算三元催化器的当前储氧量；

计算预设的储氧量阈值与所述当前储氧量的差值，得到当前储氧量变化量，其中，所述储氧量阈值基于新鲜态三元催化器的储氧量设置；

若所述当前储氧量变化量大于预设修正阈值，根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制参数；

按照修正后的调制参数调节所述三元催化器的过量空气系数。

可选的，所述根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制参数，包括：

根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制周期；

根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制幅值。

可选的，所述根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制周期，包括：

调用第一预设映射关系，所述第一预设映射关系中记录有储氧量变化量与调制周期的对应关系；

根据所述第一预设映射关系，将与所述当前储氧量变化量对应的调制周期作为修正后的调制周期。

可选的，所述根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制幅值，包括：

调用第二预设映射关系，所述第二预设映射关系中记录有储氧量变化量与调制幅值的对应关系；

根据所述第二预设映射关系，将与所述当前储氧量变化量对应的调制幅值作为修正后的调制幅值。

可选的，所述计算三元催化器的当前储氧量，包括：

判断三元催化器是否满足预设检测条件；

若所述三元催化器满足所述预设检测条件，计算所述三元催化器的当前储氧量。

可选的，所述计算所述三元催化器的当前储氧量，包括：

按照如下公式计算所述三元催化器的当前储氧量：

；

其中，m表示所述三元催化器的当前储氧量，mg；

t1表示耗氧起始时刻，s；

t2表示耗氧终止时刻，s；

lambda表示过量空气系数；

n表示尾气质量流量，mg/s；

p表示氧气占空气的质量分数，%。

可选的，所述预设检测条件至少包括如下检测条件中的一条：

过量空气系数闭环控制状态量置位；

所述三元催化器工作正常；

发动机转速出于预设转速范围内；

发动机排气温度大于预设温度阈值。

第二方面，本发明提供一种三元催化器控制装置，包括：

第一计算单元，用于计算三元催化器的当前储氧量；

第二计算单元，用于计算预设的储氧量阈值与所述当前储氧量的差值，得到当前储氧量变化量，其中，所述储氧量阈值基于新鲜态三元催化器的储氧量设置；

修正单元，用于若所述当前储氧量变化量大于预设修正阈值，根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制参数；

调节单元，用于按照修正后的调制参数调节所述三元催化器的过量空气系数。

可选的，所述修正单元，用于根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制参数时，具体包括：

根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制周期；

根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制幅值。

可选的，所述修正单元，用于根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制周期时，具体包括：

调用第一预设映射关系，所述第一预设映射关系中记录有储氧量变化量与调制周期的对应关系；

根据所述第一预设映射关系，将与所述当前储氧量变化量对应的调制周期作为修正后的调制周期。

本发明提供的三元催化器控制方法，首先计算三元催化器的当前储氧量，并进一步计算预设的储氧量阈值与当前储氧量的差值，得到当前储氧量变化量，如果所得当前储氧量变化量大于预设修正阈值，则根据当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制参数，并按照修正后的调制参数调节三元催化器的过量空气系数。本发明提供的控制方法，储氧量阈值基于新鲜态三元催化器的储氧量设置，如果三元催化器老化，储氧量会小于该储氧量阈值，因此，如果前述当前储氧量变化量大于预设修正阈值，则判定三元催化器已经老化，此种情况下，即根据当前储氧量变化量对过量空气系数的调制参数进行修正，以使修正后的调制参数与三元催化器当前的储氧能力相适配，进而使三元催化器仍能工作在高转化率状态，与现有技术中一直采用预设调制参数的控制方式相比，本控制方法根据三元催化器储氧能力的变化修正调制参数，改变过量空气系数的变化范围，从而使三元催化器尽可能工作在高转化率状态，确保汽车尾气的处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明申请实施例提供的一种三元催化器控制方法的流程图；

图2是本发明申请实施例提供的一种三元催化器控制装置的结构框图；

图3为本发明申请实施例提供的一种控制器的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在三元催化器的控制逻辑中，通常采用储氧量来表征三元催化器的转化效率。发明人研究发现，新鲜态的三元催化器储氧量较高，其工作在高转化率状态时所对应的过量空气系数lambda的范围大，但是，随着三元催化器的使用，三元催化器会不可避免的逐渐老化，相应的，储氧量也会随之降低，此种情况下，三元催化器工作在高转化率状态时所对应的过量空气系数lambda范围也相应的发生了变化，此种情况下，如果仍按照新鲜态的三元催化器所对应的lambda范围控制催化器，识别会导致三元催化器的转化效率出现较为明显的下降，对车辆的排放处理效果造成影响，甚至有可能不满足相关的法规要求。

基于上述前提，本发明申请实施例提供一种三元催化器控制方法，参见图1，图1是本发明实施例提供的三元催化器控制方法的流程图，该方法可应用于三元催化器对应的控制器，当然，也可以应用于车辆设置的整车控制器或其他行车电脑等具有数据处理能力的控制器；在某些情况下，还可以应用于网络侧的服务器。参照图1，本发明实施例提供的三元催化器控制方法的流程，可以包括：

s100、计算三元催化器的当前储氧量。

三元催化器主要依靠装置内部的贵金属的吸氧和释放氧的能力来维持转化效率，因此，通常是以储氧量来衡量三元催化器的转化效率的。基于三元催化器的基本原理，本发明实施例提供的三元催化器控制方法，为验证三元催化器是否老化，首先需要计算三元催化器的当前储氧量。

可选的，为了保证计算结果或者说后续步骤的执行是有效的，本发明实施例所提供的控制方法还设置一些预设检测条件，如果经过判断，三元催化器满足预设检测条件，说明三元催化器当前是可以正常工作的，并且，车辆上其他的相关系统也并未影响到三元催化器的运行，那么当前储氧量的计算，以及后续步骤的执行才有实际意义；相反的，如果经过判断，三元催化器不满足预设检测条件，则不会继续执行本步骤以及后续步骤。

具体的，本发明实施例中所提供的预设检测条件至少包括：

过量空气系数闭环控制状态量置位；

三元催化器工作正常；

发动机转速处于预设转速范围内；

发动机排气温度大于预设温度阈值。

在实际使用中，可以根据需求，选择上述检测条件中的一条或多条，本发明实施例对于预设检测条件的具体设置数量不做限定。

上述预设检测条件中，对于过量空气系数闭环控制状态量置位，现有的控制逻辑中预设有过量空气系数闭环控制状态量，当三元催化器成功进入过量空气系数闭环控制时，该状态量会置位，本发明实施例所提用的方法，直接读取该状态量的状态值即可；

对于三元催化器工作正常，是指在当前控制周期内，未检测到有关过量空气系数控制以及三元催化器诊断之类的故障信号。

进一步的，发动机转速处于预设转速范围内，以及发动机排气温度大于预设温度阈值，都是基于三元催化器稳定工作的需求制定的，在实际应用中，可以根据需求设置具体的限定范围，本发明对此不做具体限定。

可选的，本发明实施例还提供一种具体计算三元催化器当前储氧量的方法，具体的，可以按照如下公式计算三元催化器的当前储氧量。

；

其中，m表示所述三元催化器的当前储氧量，mg；

t1表示耗氧起始时刻，s；

t2表示耗氧终止时刻，s；

lambda表示过量空气系数；

n表示尾气质量流量，mg/s；

p表示氧气占空气的质量分数，%。

需要说明的是，对于三元催化器的耗氧起始时刻，以及耗氧终止时刻，均可以按照现有技术中的方法确定，本发明对于二者的具体选取不做限定，现有技术中限定方法都是可选的。

s110、计算预设的储氧量阈值与当前储氧量的差值，得到当前储氧量变化量。

可选的，储氧量阈值基于新鲜态三元催化器的储氧量设置，可以将该阈值直接设置为三元催化器新鲜态时对应的最大储氧量，当然，也可以根据实际运行经验，取略小于该最大储氧量的值作为储氧量阈值，或者，取略大于该最大储氧量的值作为储氧量阈值。

计算预设的储氧量阈值与计算得到的当前储氧量的差值，得到当前储氧量变化量。

s120、判断当前储氧量变化量是否大于预设修正阈值，若是，执行s130，若否，返回执行s100。

将计算所得当前储氧量变化量与预设修正阈值进行比较，如果当前储氧量变化量大于预设修正阈值，则执行s130，如果当前储氧量变化量不大于预设修正阈值，则返回执行s100，进行下一周期的控制过程。

需要说明的是，预设修正阈值的设定，可以根据实际设计经验，以及三元催化器的使用经验人为给定，本发明对于预设修正阈值的具体选取不做限定。

s130、根据当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制参数。

控制三元催化器处于高效率工作状态时，需要控制过量空气系数在偏浓与偏稀之间变化，实际应用中，是通过调整燃气喷射量来实现过量空气系数的调节的。而具体的调节过程，又可以通过两个调制参数来控制，即调制周期和调制幅值。

其中，调制周期决定过量空气系数从稀变浓的周期；调制幅值决定燃气喷射量的修正系数，当需要将过量空气系数往稀调整时，该调制幅值为负值，相反的，当需要将过量空气系数往浓调整时，该调制幅值为正值。

基于上述情况，本步骤具体需要根据当前储氧量变化量分别修正过量空气系数的调制周期和调制幅值。

可选的，本发明实施例提供第一预设映射关系，该第一预设映射关系中记录有储氧量变化量与调制周期的对应关系，不同的储氧量变化量对应着不同的调制周期。

调用第一预设映射关系，查询第一预设映射关系中记录的对应关系，从而确定与当前周期计算得到的当前储氧量变化量对应的调制周期，并将该调制周期作为修正后的调制周期。

可选的，本发明实施例提供第二预设映射关系，该第二预设映射关系中记录有储氧量变化量与调制幅值的对应关系，不同的储氧量变化量对应着不同的调制幅值。

调用第二预设映射关系，查询第二预设映射关系中记录的对应关系，从而确定与当前周期计算得到的当前储氧量变化量对应的调制幅值，并将该调制幅值作为修正后的调制幅值。

需要说明的是，对于第一预设映射关系和第二预设映射关系，可以是以老化后的三元催化器为试验对象，通过不断试验确定老化后的三元催化器工作在高效率状态时所对应的过量空气系数的变化范围，进而确定过量空气系数的调制参数。任何可以建立前述第一预设映射关系和第二预设映射关系方法，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样都属于本发明所保护的范围内。

s140、按照修正后的调制参数调节三元催化器的过量空气系数。

得到修正后的调制参数后，即可按照修正后的调制参数调节三元催化器的过量空气系数。

可以想到的是，按照修正后的调制参数调节三元催化器的过程，与按照预设调制参数调节三元催化器的过程是一致的，具体调节过程可以参照现有技术实现，此处不再赘述。

综上所述，本发明提供的控制方法，储氧量阈值基于新鲜态三元催化器的储氧量设置，如果三元催化器老化，储氧量会小于该储氧量阈值，因此，如果前述当前储氧量变化量大于预设修正阈值，则判定三元催化器已经老化，此种情况下，即根据当前储氧量变化量对过量空气系数的调制参数进行修正，以使修正后的调制参数与三元催化器当前的储氧能力相适配，进而使三元催化器仍能工作在高转化率状态，与现有技术中一直采用预设调制参数的控制方式相比，本控制方法根据三元催化器储氧能力的变化修正调制参数，改变过量空气系数的变化范围，从而使三元催化器尽可能工作在高转化率状态，确保汽车尾气的处理效果。

下面对本发明实施例提供的三元催化器控制装置进行介绍，下文描述的三元催化器控制装置可以认为是为实现本发明实施例提供的三元催化器控制方法，在中央设备中需设置的功能模块架构；下文描述内容可与上文相互参照。

图3为本发明申请实施例提供的一种三元催化器控制装置的结构框图，参照图3，该装置可以包括：

第一计算单元10，用于计算三元催化器的当前储氧量；

第二计算单元20，用于计算预设的储氧量阈值与所述当前储氧量的差值，得到当前储氧量变化量，其中，所述储氧量阈值基于新鲜态三元催化器的储氧量设置；

修正单元30，用于若所述当前储氧量变化量大于预设修正阈值，根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制参数；

调节单元40，用于按照修正后的调制参数调节所述三元催化器的过量空气系数。

可选的，所述修正单元30，用于根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制参数时，具体包括：

根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制周期；

根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制幅值。

可选的，所述修正单元30，用于根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制周期时，具体包括：

调用第一预设映射关系，所述第一预设映射关系中记录有储氧量变化量与调制周期的对应关系；

根据所述第一预设映射关系，将与所述当前储氧量变化量对应的调制周期作为修正后的调制周期。

可选的，所述修正单元30，用于根据所述当前储氧量变化量修正过量空气系数的调制幅值时，具体包括：

调用第二预设映射关系，所述第二预设映射关系中记录有储氧量变化量与调制幅值的对应关系；

根据所述第二预设映射关系，将与所述当前储氧量变化量对应的调制幅值作为修正后的调制幅值。

可选的，所述第一计算单元10，用于计算三元催化器的当前储氧量时，具体包括：

判断三元催化器是否满足预设检测条件；

若所述三元催化器满足所述预设检测条件，计算所述三元催化器的当前储氧量。

可选的，所述第一计算单元10，用于计算所述三元催化器的当前储氧量，包括：

按照如下公式计算所述三元催化器的当前储氧量：

；

其中，m表示所述三元催化器的当前储氧量，mg；

t1表示耗氧起始时刻，s；

t2表示耗氧终止时刻，s；

lambda表示过量空气系数；

n表示尾气质量流量，mg/s；

p表示氧气占空气的质量分数，%。

可选的，所述预设检测条件至少包括如下检测条件中的一条：

过量空气系数闭环控制状态量置位；

所述三元催化器工作正常；

发动机转速出于预设转速范围内；

发动机排气温度大于预设温度阈值。

可选的，图3为本发明实施例提供的控制器的结构框图，参见图3所示，可以包括：至少一个处理器100，至少一个通信接口200，至少一个存储器300和至少一个通信总线400；

在本发明实施例中，处理器100、通信接口200、存储器300、通信总线400的数量为至少一个，且处理器100、通信接口200、存储器300通过通信总线400完成相互间的通信；显然，图3所示的处理器100、通信接口200、存储器300和通信总线400所示的通信连接示意仅是可选的；

可选的，通信接口200可以为通信模块的接口，如gsm模块的接口；

处理器100可能是一个中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic（applicationspecificintegratedcircuit），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器300，存储有应用程序，可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatilememory），例如至少一个磁盘存储器。

其中，处理器100具体用于执行存储器内的应用程序，以实现上述所述的三元催化器控制方法的任一实施例。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（ram）、内存、只读存储器（rom）、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。