CN113586209A - 汽车发动机催化器快速起燃控制方法及系统 - Google Patents

汽车发动机催化器快速起燃控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车发动机催化器快速起燃控制方法，在发动机本体和三元催化器之间的废气主通道上并联连接一个废气旁通管，在所述废气主通道上设置主通道控制阀，在废气旁通管上设置旁通管控制阀和废气加热装置；在发动机启动时，根据发动机冷却液温度选择对应的控制模式。本发明中，在排气管路上安装废气旁通管，并将加热装置设置在废气旁通管上，可根据发动机温度选择不同的控制模式，控制方式更加灵活，实现在发动机低温状态下对废气进行加热，有效提高三元催化器起燃速率；在高温状态下废气切换到主通道，不会增加发动机排气背压，且可避免加热装置经受热冲击，发动机热机状态下的排气背压和燃油经济性不受影响，降低了加热装置的硬件成本。

Description

汽车发动机催化器快速起燃控制方法及系统
技术领域
本发明属于发动机催化器技术领域，涉及一种汽车发动机催化器快速起燃控制方法及系统。
背景技术
当今时代，汽车排放问题日益受到世界各国政府及国际组织的重视，汽车减排刻不容缓。对于装备发动机的汽车，汽车发动机起动后的冷机运转阶段污染物排放量在汽车运转总排放量中占比较大，这是因为此时三元催化器温度低，对污染物的转化效率极低，发动机产生的大量污染物未经有效转化即排入大气当中。随着发动机的运转，发动机气缸内燃烧产生的废气热量逐渐在三元催化器中累积，三元催化器温度逐渐升高，从自然的环境温度逐渐升高到起燃温度(此过程称为三元催化器的起燃)，再快速升高到高效工作温度，三元催化器对污染物的转化效率伴随温度升高而逐渐增大到最大转化效率。因此，加快三元催化器的起燃速率是降低冷机阶段污染物排放的有效手段。
为提高三元催化器的起燃速率，目前主要有提高发动机怠速转速、推迟点火角等控制方法，以及在排气管或者三元催化器上安装加热装置等硬件方案。单纯采用提高发动机怠速转速、推迟点火角的控制方法，对加快起燃速率有一定作用，但效果有限，对三元催化器中的贵金属含量仍然具有较高要求；单纯采用在排气管或者三元催化器上安装加热装置的方案，对加热功率的要求较高、成本较高，另外，在排气主通道上安装加热装置，对排气气流具有明显的节流作用，增大排气背压，大负荷工况燃油经济性变差。另外，主通道上安装加热装置的方案，对加热装置的耐热性要求极高，会大幅增加硬件成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车发动机催化器快速起燃控制方法及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汽车发动机催化器快速起燃控制方法，在发动机本体和三元催化器之间的废气主通道上并联连接一个废气旁通管，在所述废气主通道上设置主通道控制阀，在废气旁通管上设置旁通管控制阀和废气加热装置；所述快速起燃控制方法包括：在发动机启动时，根据发动机冷却液温度判断是否满足催化器快速起燃功能的条件；若满足所述催化器达到快速起燃功能的条件时，使所述主通道控制阀关闭、旁通管控制阀打开，使所述废气加热装置工作对所述废气进行加热。
进一步的，所述汽车发动机催化器快速起燃控制方法具体包括以下步骤：
步骤S1、发动机启动时，根据检测发动机冷却液温度确定控制模式，如果发动机冷却液温度等于或高于第一温度阈值A1则执行步骤S3；如果发动机冷却液温度低于第一温度阈值A1且等于或高于第二温度阈值A2则执行步骤S5；如果发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2则执行步骤S7；
步骤S3、执行控制模式A：使主通道控制阀打开，同时使旁通管控制阀关闭，废气加热装置停止工作，发动机怠速转速和点火角为正常工作模式时的值；
步骤S5、执行控制模式B：使主通道控制阀打开，同时使旁通管控制阀关闭，提高发动机怠速转速、推迟点火角；
步骤S7、执行控制模式C：使主通道控制阀关闭，同时使旁通管控制阀打开，使废气加热装置工作对废气进行加热，并提高发动机怠速转速、推迟点火角；
步骤S9、当执行控制模式B时，判断三元催化器在控制模式B下是否工作在峰值平台温度，如果三元催化器工作在峰值平台温度则执行步骤S3；否则，返回执行步骤S5；当执行控制模式C时，判断三元催化器在控制模式C下是否工作在峰值平台温度，如果三元催化器工作在峰值平台温度则执行步骤S3，否则返回执行步骤S7。
进一步的，在执行所述步骤S1时，如果发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2且等于或高于第三温度阈值A3则执行步骤S7。
进一步的，所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S101、在发动机启动时，检测发动机冷却液温度是否等于或高于第一温度阈值A1，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S102；
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，若是，则执行步骤S5；否则，执行步骤S103；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S3；
或者所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3且低于所述第二温度阈值A2，若是则执行步骤S7；否则，执行S102；
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行步骤S5；否则，执行步骤S101；
步骤S101、执行步骤S3；
或者所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行S5步骤；否则，执行S101步骤；
步骤S101、检测所述发动机冷却液温度是否等于或高于第一温度阈值A1，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S103；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S3；
或者所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行S5步骤；否则，执行S103步骤；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S101；
步骤S101、执行步骤S3。
进一步的，其特征在于，在执行所述步骤S3时，还同时执行以下步骤：
步骤S301、检测发动机是否处于断油反拖状态；如果是则执行步骤S302；否则，继续执行步骤S301；
步骤S302、检测断油反拖的持续时间，如果断油反拖的持续时间达到第一时间阈值T1，则执行步骤S10；否则，返回执行步骤S301；
步骤S10、执行控制模式D：使主通道控制阀关闭，同时使旁通管控制阀打开，使废气加热装置工作对废气进行加热；
步骤S11、检测模式D的持续时间是否达到第二时间阈值T2，当模式D持续时间达到第二时间阈值T2时，返回执行步骤S3。
进一步的，在所述步骤S9中，判断三元催化器是否工作在峰值平台温度的方法是：
检测发动机进气量积分值是否达到第一进气量标定值B1，如果达到第一进气量标定值B1则判定三元催化器在控制模式B下已工作在峰值平台温度；
在所述步骤S5中，判断三元催化器是否工作在峰值平台温度的方法是：
检测发动机进气量积分值是否达到第一进气量标定值C1，如果达到第一进气量标定值C1则判定三元催化器在控制模式C下已工作在峰值平台温度。
一种汽车发动机催化器快速起燃控制系统，包括：
废气旁通管，以与废气主通道并联连接于汽车的发动机本体与三元催化器之间；其中，所述废气主通道及废气旁通管上分别设置有主通道控制阀及废气旁通管控制阀，所述废气旁通管上还设置有废气加热装置；
传感器组件，用于检测发动机冷却液温度和发动机曲轴的转速；
发动机控制器，用于根据发动机冷却液温度判断是否满足催化器快速起燃功能的条件；若满足所述催化器达到快速起燃功能的条件时，使所述主通道控制阀关闭、旁通管控制阀打开，使所述废气加热装置工作对所述废气进行加热，控制发动机增大进气量、提高怠速转速、延迟点火角，使发动机排出的废气加速升温，使得一部分燃油被排出发动机气缸外进入排气管路以及三元催化器内；当排气管路及三元催化器达到燃油的燃点并有空气时，未在缸内燃烧的燃油发生后燃，所述后燃释放的热量对三元催化器具有加热作用，从而提高三元催化器的温度以使三元催化器快速起燃。
进一步的，所述发动机控制器包括：
数据存储单元，用于预先存储第一温度阈值A1、第二温度阈值A2；
催化器加热控制单元，用于获取传感器组件所检测的冷却液温度，并根据所述冷却液温度所在的温度阈值区间发出对应的控制指令；其中：
当所述发动机冷却液温度高于第一温度阈值A1时，所述催化器加热控制单元进入控制模式A，即快速起燃控制系统不工作，也即使提高发动机怠速转速、推迟点火角控制方法不工作、废气加热装置关闭；
当所述发动机冷却液温度度低于第一温度阈值A1且等于或高于第二温度阈值A2时，所述催化器加热控制单元进入控制模式B，即提高发动机怠速转速、推迟点火角方法工作、废气加热装置关闭；并在检测到三元催化器工作在峰值平台温度后进入控制模式A；
当所述发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2时，所述催化器加热控制单元进入控制模式C，即提高发动机怠速转速、推迟点火角工作，且所述废气加热装置开启；并在检测到三元催化器工作在峰值平台温度后进入控制模式A。
进一步的，所述发动机控制器包括还包括废气加热控制单元；
所述催化器加热控制单元还具体用于：
发出执行控制模式A指令以进入所述控制模式A，所述控制模式A指令包括主通道控制阀打开、旁通管控制阀关闭、提高发动机怠速转速及推迟点火角控制方法不工作、废气加热装置关闭指令；
发出执行控制模式B指令以进入所述控制模式B，所述控制模式B指令包括主通道控制阀打开、旁通管控制阀关闭、提高发动机怠速转速、推迟点火角、废气加热装置关闭指令；
发出执行控制模式C指令以控制进入所述工作模式C，所述控制模式C指令包括主通道控制阀关闭、旁通管控制阀打开、提高发动机怠速转速、推迟点火角、废气加热装置开启指令；
所述废气加热控制单元用于根据对应指令控制所述主通道控制阀打开/关闭、旁通管控制阀打开/关闭、以及废气加热装置开启/关闭。
进一步的，所述数据存储单元还用于预先存储第一进气量标定值B1和第二进气量标定值C1；
所述传感器组件还用于测量进入发动机的新鲜空气的压力和温度；
所述催化器加热控制单元还用于根据所述传感器组件检测到的压力和温度值计算出发动机的进气量积分值；在控制模式B中，当检测到发动机进气量积分值达到第一进气量标定值B1则判定三元催化器已工作在峰值平台温度；在控制模式C中，当检测到发动机进气量积分值达到第二进气量标定值C1则判定三元催化器已工作在峰值平台温度。
本发明中，在排气管路上安装废气旁通管，并将加热装置设置在废气旁通管上，可以实现四种控制模式，可根据发动机温度选择不同的控制模式，控制方式更加灵活，实现在发动机低温状态下对废气进行加热，有效提高三元催化器起燃速率；通过控制主通道控制阀与旁通管控制阀的开启与关闭，在高温状态下关闭旁通管控制阀，废气切换到主通道，不会增加发动机排气背压；废气不经过废气旁通管，可避免加热装置经受热冲击，同时保证发动机热机状态下的排气背压和燃油经济性不受影响，有效降低了加热装置的硬件成本。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为采用本发明汽车发动机催化器快速起燃控制方法的一个优选实施例进行快速起燃控制的控制系统的结构框图。
图2为本发明汽车发动机催化器快速起燃控制方法的另一优选实施例的流程图。
图3为催化器加热控制单元的工作模式原理示意图。
图4为催化器加热控制单元的各模式下怠速转速、点火角和废气加热装置加热信号控制示意图。
图5为废气加热控制单元的工作原理示意图。
图中：1.发动机本体，2.传感器组件，3.发动机控制器，4.主通道控制阀，5.旁通管控制阀，6.废气主通道，7.废气旁通管，9.三元催化器，61.第一接口，62.第二接口，71.保温层，81.废气加热器，82.升压器，83.蓄电池。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示，发动机本体1和三元催化器9之间通过废气主通道6连接，汽车发动机催化器快速起燃控制方法的一个优选实施例包括，在发动机本体1和三元催化器9之间的废气主通道6上并联连接一个废气旁通管7，在所述废气主通道6上设置主通道控制阀4，在废气旁通管7上设置旁通管控制阀5和废气加热装置；所述快速起燃控制方法包括：
在发动机启动时，根据发动机冷却液温度判断是否满足催化器快速起燃功能的条件；若满足所述催化器达到快速起燃功能的条件时，使所述主通道控制阀4关闭、旁通管控制阀5打开，使所述废气加热装置工作对所述废气进行加热。为使三元催化器更快的升温到起燃温度，作为优选，还可配合现有的快速起燃控制方法共同进行控制，以加快三元催化器的起燃，例如：还可同时控制发动机增大进气量、提高怠速转速、延迟点火角，使发动机排出的废气加速升温，并使一部分燃油被排出发动机气缸外进入排气管路以及三元催化器内；当排气管路及三元催化器达到燃油的燃点并有空气时，未在缸内燃烧的燃油发生后燃，所述后燃释放的热量对三元催化器具有加热作用，从而提高三元催化器的温度以使三元催化器快速起燃。当然，也可与其他的现有快速起燃控制方法共同进行控制，使三元催化器更快地起燃。
本实施例中，在排气管路上安装废气旁通管7，并将加热装置设置在废气旁通管7上，实现在发动机低温状态下对废气进行加热，有效提高三元催化器9起燃速率；通过控制主通道控制阀4与旁通管控制阀5的开启与关闭，在高温状态下避免加热装置经受热冲击，同时保证发动机热机状态下的排气背压和燃油经济性不受影响，有效降低了加热装置的硬件成本。
实施例2
如图2所示，本发明汽车发动机催化器快速起燃控制方法的另一优选实施例包括，在发动机本体1和三元催化器9之间的废气主通道6上并联连接一个废气旁通管7，在所述废气主通道6上设置主通道控制阀4，在废气旁通管7上设置旁通管控制阀5和废气加热装置；所述快速起燃控制方法包括以下步骤：
步骤S1、预设第一温度阈值A1和第二温度阈值A2，在发动机启动时，根据检测发动机冷却液温度确定控制模式，如果发动机冷却液温度等于或高于第一温度阈值A1则说明发动机温度较高，按正常工作模式启动即可，执行步骤S3。如果发动机冷却液温度低于第一温度阈值A1且等于或高于第二温度阈值A2则说明发动机温度偏低，可通过提高发动机怠速转速、推迟点火角的方式进行快速起燃控制，执行步骤S5。如果发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2则说明发动机温度较低，可结合废气加热和提高发动机怠速转速、推迟点火角的方式进行快速起燃控制，执行步骤S7。作为优选，还可设置第三温度阈值A3，如果发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2且等于或高于第三温度阈值A3则执行步骤S7，如果发动机冷却液温度低于第三温度阈值A3则说明发动机温度过低，不适合进行快速起燃控制，执行步骤S3按正常工作模式启动。
第一温度阈值A1一般为55～65℃(例如A1可设置为60℃)，所述第二温度阈值A2低于第一温度阈值A1，一般为35～45℃(例如A2可设置为40℃)；所述第三温度阈值A3低于第二温度阈值A2，一般不高于15℃(例如A3可设置为10℃)。由于三个温度阈值划分出了四个温度区间，本实施例中将步骤S1划分为三个子步骤，分别对四个温度区间进行判断，以判定发动机冷却液温度所在的温度区间，并选择对应的控制模式。例如，步骤S1可以有以下几种实现方式：
(1)第一种实施方式，所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S101、在发动机启动时，检测发动机冷却液温度是否等于或高于第一温度阈值A1，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S102；
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，若是，则执行步骤S5；否则，执行步骤S103；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S3；
(2)第二种实施方式，所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3且低于所述第二温度阈值A2，若是则执行步骤S7；否则，执行S102；
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行步骤S5；否则，执行步骤S101；
步骤S101、执行步骤S3；
(3)第三种实施方式，所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行S5步骤；否则，执行S101步骤；
步骤S101、检测所述发动机冷却液温度是否等于或高于第一温度阈值A1，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S103；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S3；
(4)第四种实施方式，所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行S5步骤；否则，执行S103步骤；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S101；
步骤S101、执行步骤S3。
当然，所述步骤S1还可以有其他的实施方式，只要能判定出发动机冷却液温度所在的温度区间即可。
步骤S3、执行控制模式A(即正常工作模式)：废气加热控制单元发出加热装置加热关闭信号，使主通道控制阀4打开，同时使旁通管控制阀5关闭，发动机废气通过废气主通道6进入三元催化器9；此时，废气加热装置不工作，催化器加热控制单元也不发出控制命令，发动机怠速转速和点火角为正常工作模式时的值。
步骤S5、执行控制模式B：使主通道控制阀4打开，同时使旁通管控制阀5关闭，使废气加热器81不工作；发动机废气通过废气主通道6进入三元催化器9；由于发动机启动的初始时刻一般即为主通道控制阀4打开、旁通管控制阀5关闭、废气加热器81不工作的状态，因此，此时一般不需要对主通道控制阀4和旁通管控制阀5发出控制命令。如图4所示，在该控制模式下，废气加热器81不工作，通过控制发动机本体1增大进气量、提高怠速转速、延迟点火角的方式加快三元催化器9的起燃速率。发动机控制器3通过提高发动机怠速转速、推迟点火角的控制方法加快三元催化器9的起燃速率为现有技术，在此不做赘述。
步骤S7、执行控制模式C：如图5所示，废气加热控制单元发出加热装置加热打开信号，使主通道控制阀4关闭，同时使旁通管控制阀5打开，发动机废气通过废气旁通管7进入三元催化器9；并使废气加热器81工作，对流经废气旁通管7的废气进行加热。同时，如图4所示，催化器加热控制单元也发出控制命令，控制发动机本体1增大进气量、提高怠速转速、延迟点火角，使发动机气缸温度以及冷却液加速升温，并使一部分燃油不在发动机气缸内燃烧，而是被排出缸外进入排气管路以及三元催化器9内，当排气管路及三元催化器9达到燃油的燃点并有空气时，未在缸内燃烧的燃油即发生“后燃”，“后燃”燃烧释放的热量对三元催化器9具有加热作用，从而使三元催化器9快速达到起燃温度，进而快速达到催化器高效工作温度，对废气中的污染物进行快速转化。
步骤S9、当执行控制模式B时，判断三元催化器9在控制模式B下是否工作在峰值平台温度，如果三元催化器9工作在峰值平台温度则执行步骤S3；否则，返回执行步骤S5。当执行控制模式C时，判断三元催化器9在控制模式C下是否工作在峰值平台温度，如果三元催化器9工作在峰值平台温度则执行步骤S3，否则返回执行步骤S7。
优选的，步骤S9中可以通过以下方式判断所述三元催化器9在控制模式B下是否工作在峰值平台温度：
步骤S901、当执行控制模式B时，判断三元催化器9在控制模式B下是否工作在峰值平台温度，如果三元催化器9工作在峰值平台温度则执行步骤S3；否则，返回执行步骤S5。该子步骤中判断三元催化器9是否工作在峰值平台温度的方法优选为：检测发动机进气量积分值是否达到第一进气量标定值B1，第一进气量标定值B1一般为2～3Kg(例如B1可设置2.5Kg)；如果发动机进气量积分值达到第一进气量标定值B1则认为三元催化器9的温度已经升高到峰值平台温度，可停止对发动机怠速转速和点火角的额外控制。
步骤S902、当执行控制模式C时，判断三元催化器9在控制模式C下是否工作在峰值平台温度，如果三元催化器9工作在峰值平台温度则执行步骤S3，否则返回执行步骤S7。该子步骤中判断三元催化器9是否工作在峰值平台温度的方法优选为：检测发动机进气量积分值是否达到第二进气量标定值C1，第二进气量标定值C1一般设置为3～5Kg(例如C1可设置为4.5Kg)；如果发动机进气量积分值达到第二进气量标定值C1则认为三元催化器9的温度已经升高到峰值平台温度。
可理解的，上述步骤S901和S902仅作为示例性存在，在其他的实施例中，还可以通过其他任何一种可以判断三元催化器的峰值平台温度，例如测量发动机冷却液的温度等等。
为避免在执行控制模式A时，由于发动机长时间处于断油反拖状态导致三元催化器9的温度降低，从而达不到峰值平台温度。作为优选，在执行所述步骤S3时，还同时执行以下步骤：
步骤S301、检测发动机是否处于断油反拖状态；如果是则执行步骤S302；否则，继续执行步骤S301。检测发动机是否处于断油反拖状态的方法为现有技术，在此不做赘述。
步骤S302、检测断油反拖状态的持续时间，如果断油反拖状态的持续时间达到第一时间阈值T1(T1一般设置为25S～35S，例如可设置T1为30S)，则执行步骤S10，对三元催化器9进行保温；如果未达到第一时间阈值T1即退出断油反拖状态，则返回执行步骤S301，继续进行检测。
步骤S10、执行控制模式D：使主通道控制阀4关闭，同时使旁通管控制阀5打开，使发动机废气通过废气旁通管7进入三元催化器9；并使废气加热器81工作，对流经废气旁通管7的废气进行加热，从而对三元催化器9进行保温，使三元催化器9保持工作在峰值平台温度。
步骤S11、在执行控制模式D的同时，还检测控制模式D的持续时间是否达到第二时间阈值T2，当控制模式D持续时间达到第二时间阈值T2时，返回执行步骤S3。
当控制模式D持续时间达到第二时间阈值T2时(T2一般设置为10S～15S，例如可设置T2为12S)，返回执行步骤S3，切换回控制模式A；如果发动机仍保持断油反拖状态，则在执行控制模式A的时间达到T1时，又会切换到控制模式D，通过间隔式的加热来达到使三元催化器9保温的效果。
本发明实施方式，除了具有第一实施例的效果之外，还可以实现四种控制模式，可根据发动机温度有针对性的采取对应的控制模式，控制方式更加灵活；且可同时采用多种快速起燃控制方法来提升废气温度，在低温时起燃速度更快。另外，在发动机处于长时间断油反拖状态进还间隔式对废气进行加热，对三元催化器9进行保温。
本发明还公开了一种汽车发动机催化器快速起燃控制系统，如图1所示，本发明汽车发动机催化器快速起燃控制系统的一个优选实施例包括发动机本体1、发动机控制器3、排气管路和三元催化器9，所述发动机控制器3与发动机本体1电连接，用于控制发动机本体1的进气量、怠速转速和点火角等。
所述发动机本体1上设置有传感器组件2；所述传感器组件2用于检测发动机本体1的温度等参数，所述传感器组件2优选为包括水温传感器、转速传感器和进气压力温度传感器，所述水温传感器用于测量发动机冷却液温度，所述转速传感器用于测量发动机本体1的曲轴转速，所述进气压力温度传感器用于测量进入发动机本体1的新鲜空气的压力和温度，所述水温传感器、转速传感器和进气压力温度传感器均与发动机控制器3电连接。
所述排气管路包括废气主通道6和废气旁通管7，所述废气旁通管7与废气主通道6并联连接于汽车的发动机本体1与三元催化器9之间；所述三元催化器9用于对发动机废气中的污染物进行转化处理，在三元催化器9未达到起燃温度时，其转化效率很低，在达到起燃温度后转化效率可大幅提高，当三元催化器9温度升高到350℃后即开始工作，当三元催化器9温度升高到500℃后其转化效率即可以达到峰值平台。所述废气主通道6上优选为设有第一接口61和第二接口62，所述第一接口61和第二接口62优选为采用三通接头。在所述第一接口61和第二接口62之间设有主通道控制阀4，所述主通道控制阀4与发动机控制器3电连接，用于控制废气是否流经废气主通道6。所述主通道控制阀4优选为阀片式电子开关阀，所述主通道控制阀4的安装位置优选为临近第一接口61。
所述废气旁通管7的两端分别与第一接口61和第二接口62连接，为加快废气旁通管7中废气的加热速度，所述废气旁通管7的管壁上优选为设置有保温层71，用于废气旁通管7的保温，避免废气的热量过度散失。所述废气旁通管7上设有旁通管控制阀5，所述旁通管控制阀5与发动机控制器3电连接，用于控制废气是否流经废气旁通管7。所述旁通管控制阀5优选为阀片式电子开关阀，所述旁通管控制阀5的安装位置优选为临近第一接口61。
所述旁通管控制阀5和第二接口62之间设有废气加热装置，所述废气加热装置受发动机控制器3的控制进行工作，在三元催化器9快速起燃功能激活时，对流经废气旁通管7的废气进行加热，在三元催化器9快速起燃功能关闭时，废气加热装置停止加热。所述废气加热装置包括废气加热器81、升压器82和蓄电池83，所述废气加热器81设置在废气旁通管7上，所述废气加热器81与发动机控制器3电连接，所述废气加热器81还与升压器82电连接，所述升压器82与蓄电池83电连接，所述升压器82将蓄电池83的电压升压后供给废气加热器81使用，以满足大功率加热要求。
所述发动机控制器3用于根据发动机冷却液温度判断是否满足催化器快速起燃功能的条件；若满足所述催化器达到快速起燃功能的条件时，使所述主通道控制阀4关闭、旁通管控制阀5打开，使所述废气加热装置工作对所述废气进行加热，控制发动机增大进气量、提高怠速转速、延迟点火角，使发动机排出的废气加速升温，使得一部分燃油被排出发动机气缸外进入排气管路以及三元催化器9内；当排气管路及三元催化器9达到燃油的燃点并有空气时，未在缸内燃烧的燃油发生后燃，所述后燃释放的热量对三元催化器9具有加热作用，从而提高三元催化器9的温度以使三元催化器9快速起燃。
所述发动机控制器3优选为包括标定数据存储单元、催化器加热控制单元和废气加热控制单元。
所述标定数据存储单元用于存储第一温度阈值A1、第二温度阈值A2、第三温度阈值A3、第一进气量标定值B1和第二进气量标定值C1等预设的标定量的值。
如图3和图4所示，所述催化器加热控制单元用于获取传感器组件所检测的冷却液温度，并根据所述冷却液温度所在的温度阈值区间发出对应的控制指令；其中：
当所述发动机冷却液温度高于第一温度阈值A1时，所述催化器加热控制单元进入控制模式A，即快速起燃控制系统不工作，也即使提高发动机怠速转速、推迟点火角控制方法不工作、废气加热装置关闭。具体为：发出执行控制模式A指令以进入所述控制模式A，所述控制模式A指令包括主通道控制阀4打开、旁通管控制阀5关闭、提高发动机怠速转速及推迟点火角控制方法不工作、废气加热装置关闭指令。
当所述发动机冷却液温度度低于第一温度阈值A1且等于或高于第二温度阈值A2时，所述催化器加热控制单元进入控制模式B，即提高发动机怠速转速、推迟点火角方法工作、废气加热装置关闭；并在检测到三元催化器9工作在峰值平台温度后进入控制模式A。具体为：发出执行控制模式B指令以进入所述控制模式B，所述控制模式B指令包括主通道控制阀4打开、旁通管控制阀5关闭、提高发动机怠速转速、推迟点火角、废气加热装置关闭指令。
当所述发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2时，所述催化器加热控制单元进入控制模式C，即提高发动机怠速转速、推迟点火角工作，且所述废气加热装置开启；并在检测到三元催化器9工作在峰值平台温度后进入控制模式A。具体为：发出执行控制模式C指令以控制进入所述工作模式C，所述控制模式C指令包括主通道控制阀4关闭、旁通管控制阀5打开、提高发动机怠速转速、推迟点火角、废气加热装置开启指令。
所述催化器加热控制单元还用于根据所述传感器组件3检测到的压力和温度值计算出发动机的进气量积分值；具体计算方法为现有技术，在此不做赘述。在控制模式B中，当检测到发动机进气量积分值达到第一进气量标定值B1则判定三元催化器9已工作在峰值平台温度；在控制模式C中，当检测到发动机进气量积分值达到第二进气量标定值C1则判定三元催化器9已工作在峰值平台温度。
如图5所示，所述废气加热控制单元用于根据对应指令控制所述主通道控制阀4打开/关闭、旁通管控制阀5打开/关闭、以及废气加热装置开启/关闭。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种汽车发动机催化器快速起燃控制方法，其特征在于，在发动机本体和三元催化器之间的废气主通道上并联连接一个废气旁通管，在所述废气主通道上设置主通道控制阀，在废气旁通管上设置旁通管控制阀和废气加热装置；所述快速起燃控制方法包括：在发动机启动时，根据发动机冷却液温度判断是否满足催化器快速起燃功能的条件；若满足所述催化器达到快速起燃功能的条件时，使所述主通道控制阀关闭、旁通管控制阀打开，使所述废气加热装置工作对所述废气进行加热。
2.如权利要求1所述的汽车发动机催化器快速起燃控制方法，其特征在于，所述汽车发动机催化器快速起燃控制方法具体包括以下步骤：
步骤S1、发动机启动时，根据检测发动机冷却液温度确定控制模式，如果发动机冷却液温度等于或高于第一温度阈值A1则执行步骤S3；如果发动机冷却液温度低于第一温度阈值A1且等于或高于第二温度阈值A2则执行步骤S5；如果发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2则执行步骤S7；
步骤S3、执行控制模式A：使主通道控制阀打开，同时使旁通管控制阀关闭，废气加热装置停止工作，发动机怠速转速和点火角为正常工作模式时的值；
步骤S5、执行控制模式B：使主通道控制阀打开，同时使旁通管控制阀关闭，提高发动机怠速转速、推迟点火角；
步骤S7、执行控制模式C：使主通道控制阀关闭，同时使旁通管控制阀打开，使废气加热装置工作对废气进行加热，并提高发动机怠速转速、推迟点火角；
步骤S9、当执行控制模式B时，判断三元催化器在控制模式B下是否工作在峰值平台温度，如果三元催化器工作在峰值平台温度则执行步骤S3；否则，返回执行步骤S5；当执行控制模式C时，判断三元催化器在控制模式C下是否工作在峰值平台温度，如果三元催化器工作在峰值平台温度则执行步骤S3，否则返回执行步骤S7。
3.如权利要求2所述的汽车发动机催化器快速起燃控制方法，其特征在于，在执行所述步骤S1时，如果发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2且等于或高于第三温度阈值A3则执行步骤S7。
4.如权利要求3所述的汽车发动机催化器快速起燃控制方法，其特征在于，所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S101、在发动机启动时，检测发动机冷却液温度是否等于或高于第一温度阈值A1，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S102；
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，若是，则执行步骤S5；否则，执行步骤S103；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S3；
或者所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3且低于所述第二温度阈值A2，若是则执行步骤S7；否则，执行S102；
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行步骤S5；否则，执行步骤S101；
步骤S101、执行步骤S3；
或者所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行S5步骤；否则，执行S101步骤；
步骤S101、检测所述发动机冷却液温度是否等于或高于第一温度阈值A1，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S103；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S3；
或者所述步骤S1按以下子步骤执行：
步骤S102、检测发动机冷却液温度是否等于或高于第二温度阈值A2，且低于第一温度阈值A1；若是，则执行S5步骤；否则，执行S103步骤；
步骤S103、检测发动机冷却温度是否等于或高于第三温度阈值A3，若是则执行步骤S7；否则，执行S101；
步骤S101、执行步骤S3。
5.如权利要求2至4中任一项所述的汽车发动机催化器快速起燃控制方法，其特征在于，在执行所述步骤S3时，还同时执行以下步骤：
步骤S301、检测发动机是否处于断油反拖状态；如果是则执行步骤S302；否则，继续执行步骤S301；
步骤S302、检测断油反拖的持续时间，如果断油反拖的持续时间达到第一时间阈值T1，则执行步骤S10；否则，返回执行步骤S301；
步骤S10、执行控制模式D：使主通道控制阀关闭，同时使旁通管控制阀打开，使废气加热装置工作对废气进行加热；
步骤S11、检测模式D的持续时间是否达到第二时间阈值T2，当模式D持续时间达到第二时间阈值T2时，返回执行步骤S3。
6.如权利要求2所述的汽车发动机催化器快速起燃控制方法，其特征在于，在所述步骤S9中，判断三元催化器是否工作在峰值平台温度的方法是：
检测发动机进气量积分值是否达到第一进气量标定值B1，如果达到第一进气量标定值B1则判定三元催化器在控制模式B下已工作在峰值平台温度；
在所述步骤S5中，判断三元催化器是否工作在峰值平台温度的方法是：
检测发动机进气量积分值是否达到第一进气量标定值C1，如果达到第一进气量标定值C1则判定三元催化器在控制模式C下已工作在峰值平台温度。
7.一种汽车发动机催化器快速起燃控制系统，其特征在于，包括：
废气旁通管，以与废气主通道并联连接于汽车的发动机本体与三元催化器之间；其中，所述废气主通道及废气旁通管上分别设置有主通道控制阀及废气旁通管控制阀，所述废气旁通管上还设置有废气加热装置；
传感器组件，用于检测发动机冷却液温度和发动机曲轴的转速；
发动机控制器，用于根据发动机冷却液温度判断是否满足催化器快速起燃功能的条件；若满足所述催化器达到快速起燃功能的条件时，使所述主通道控制阀关闭、旁通管控制阀打开，使所述废气加热装置工作对所述废气进行加热，控制发动机增大进气量、提高怠速转速、延迟点火角，使发动机排出的废气加速升温，使得一部分燃油被排出发动机气缸外进入排气管路以及三元催化器内；当排气管路及三元催化器达到燃油的燃点并有空气时，未在缸内燃烧的燃油发生后燃，所述后燃释放的热量对三元催化器具有加热作用，从而提高三元催化器的温度以使三元催化器快速起燃。
8.如权利要求7所述的汽车发动机催化器快速起燃控制系统，其特征在于，所述发动机控制器包括：
数据存储单元，用于预先存储第一温度阈值A1、第二温度阈值A2；
催化器加热控制单元，用于获取传感器组件所检测的冷却液温度，并根据所述冷却液温度所在的温度阈值区间发出对应的控制指令；其中：
当所述发动机冷却液温度高于第一温度阈值A1时，所述催化器加热控制单元进入控制模式A，即快速起燃控制系统不工作，也即使提高发动机怠速转速、推迟点火角控制方法不工作、废气加热装置关闭；
当所述发动机冷却液温度度低于第一温度阈值A1且等于或高于第二温度阈值A2时，所述催化器加热控制单元进入控制模式B，即提高发动机怠速转速、推迟点火角方法工作、废气加热装置关闭；并在检测到三元催化器工作在峰值平台温度后进入控制模式A；
当所述发动机冷却液温度低于第二温度阈值A2时，所述催化器加热控制单元进入控制模式C，即提高发动机怠速转速、推迟点火角工作，且所述废气加热装置开启；并在检测到三元催化器工作在峰值平台温度后进入控制模式A。
9.如权利要求8所述的汽车发动机催化器快速起燃控制系统，其特征在于，所述发动机控制器包括还包括废气加热控制单元；
所述催化器加热控制单元还具体用于：
发出执行控制模式A指令以进入所述控制模式A，所述控制模式A指令包括主通道控制阀打开、旁通管控制阀关闭、提高发动机怠速转速及推迟点火角控制方法不工作、废气加热装置关闭指令；
发出执行控制模式B指令以进入所述控制模式B，所述控制模式B指令包括主通道控制阀打开、旁通管控制阀关闭、提高发动机怠速转速、推迟点火角、废气加热装置关闭指令；
发出执行控制模式C指令以控制进入所述工作模式C，所述控制模式C指令包括主通道控制阀关闭、旁通管控制阀打开、提高发动机怠速转速、推迟点火角、废气加热装置开启指令；
所述废气加热控制单元用于根据对应指令控制所述主通道控制阀打开/关闭、旁通管控制阀打开/关闭、以及废气加热装置开启/关闭。
10.如权利要求8所述的汽车发动机催化器快速起燃控制系统，其特征在于，所述数据存储单元还用于预先存储第一进气量标定值B1和第二进气量标定值C1；
所述传感器组件还用于测量进入发动机的新鲜空气的压力和温度；
所述催化器加热控制单元还用于根据所述传感器组件检测到的压力和温度值计算出发动机的进气量积分值；在控制模式B中，当检测到发动机进气量积分值达到第一进气量标定值B1则判定三元催化器已工作在峰值平台温度；在控制模式C中，当检测到发动机进气量积分值达到第二进气量标定值C1则判定三元催化器已工作在峰值平台温度。
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