CN111140419B - 一种三元催化器的保护方法及装置 - Google Patents

一种三元催化器的保护方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种三元催化器的保护方法及装置，首先在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量；然后在发动机进入断油工况时，获取当前发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量；根据发动机转速和多个空气充量确定点火提前角，从而在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火。如此，获取发动机进入断油工况时进气管内喷射延迟残余的空气充量，相当于确定了进气管内喷射延迟残余的混合气剩余量。因此根据空气充量计算点火提前角和点火持续时间并控制发动机持续点火，可以保证进气管内因喷射延迟残余的混合气在气缸内完全燃烧，防止未燃尽的燃料进入三元催化器，起到了保护三元催化器的作用。

Description

一种三元催化器的保护方法及装置
技术领域
本申请涉及发动机技术领域，尤其涉及一种三元催化器的保护方法及装置。
背景技术
三元催化器是发动机的一个关键部件，用于净化发动机工作产生废气。当废气经过三元催化器时，废气中的一氧化碳、氮氧化物等污染可以在三元催化器内部贵金属的催化下相互反应，从而减少废气中污染物当含量。目前，三元催化器被广泛地应用与国六标准的发动机中。
发动机在工作的过程中，如果油门需求消失且发动机转速大于一定阈值时，发动机会进入断油工况。例如，汽车自由下坡或松油门自由滑行时，发动机都处于断油工况中。但是，由于发动机的燃料喷射特性，发动机进入断油工况后，进气管内可能残余部分由燃料和空气组成的混合气。这些混合气可能会通过进入三元催化器，并在三元催化器内二次燃烧，从而导致三元催化器内的贵金属材料发生氧化，损坏三元催化器。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种三元催化器的保护方法及装置，旨在提供一种可以在发动机切换到断油工况时，保护三元催化器不受损坏的方法。
为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
一种三元催化器的保护方法，所述方法包括：
在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量；
在发动机进入断油工况时，获取当前的发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量；
根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角；
在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火。
可选地，所述获取当前的发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量包括：
获取当前发动机转速，根据所述当前发动机转速确定空气充量的获取数量；
根据所述获取数量，获取发动机进入断油工况前的多个空气充量。
可选地，在获取进入断油工况前的多个工作循环的空气充量后，所述根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角还包括：
从所述多个空气充量中选择先存储的工作循环的空气充量作为第一空气充量；
判断所述第一空气充量是否大于充量阈值，所述充量阈值是预先存储在控制***中的；
获取当前发动机排气温度；
判断所述发动机排气温度是否大于温度阈值，所述温度阈值是预先存储在控制***中的。
可选地，当所述第一空气充量大于所述充量阈值或所述发动机排气温度大于所述温度阈值时，所述根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角包括：
将所述发动机转速和多个空气充量带入预设计算公式中，计算多个点火提前角；其中，所述预设计算公式用于表示点火提前角与发动机转速和空气充量之间的关系。
可选地，所述根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角还包括：
根据所述发动机转速确定预设点火持续时间，所述预设点火时间包括发动机进入断油工况后，点火设备持续点火的时间。
可选地，所述在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机点火还包括：
在所述发动机进入断油工况后，记录点火持续时间；
当所述点火持续时间大于所述预设点火持续时间时，控制发动机停止点火。
一种三元催化器的保护装置，所述装置包括：
记录模块，用于在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量；
第一获取模块，用于在发动机进入断油工况时，获取进入断油工况前的多个工作循环的空气充量；
角度确定模块，用于根据所述多个空气充量确定点火提前角；
点火控制模块，用于在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火。
可选地，所述第一获取模块包括：
数量确定模块，用于获取当前发动机转速，根据所述当前发动机转速确定空气充量的获取数量；
充量获取模块，用于根据所述获取数量，获取发动机进入断油工况前的多个空气充量。
可选地，所述装置还包括：
选择模块，用于从所述多个空气充量中选择先存储的工作循环的空气充量作为第一空气充量；
第一判断模块，用于判断所述第一空气充量是否大于充量阈值，所述充量阈值是预先存储在控制***中的；
第二获取模块，用于获取当前发动机排气温度；
第二判断模块，用于判断所述发动机排气温度是否大于温度阈值，所述温度阈值是预先存储在控制***中的。
可选地，所述角度确定模块包括：
角度计算模块，用于当所述第一空气充量大于所述充量阈值或所述发动机排气温度大于所述温度阈值时，将所述发动机转速和多个空气充量带入预设计算公式中，计算多个点火提前角；其中，所述预设计算公式用于表示点火提前角与发动机转速和空气充量之间的关系。
本申请实施例提供了一种三元催化器的保护方法及装置，首先在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量；然后在发动机进入断油工况时，获取当前的发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量；根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角；从而在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火。如此，通过获取发动机进入断油工况时进气管内喷射延迟残余的空气充量，相当于确定了进气管内喷射延迟残余的混合气剩余量。因此根据空气充量计算点火提前角和点火持续时间并控制发动机持续点火，可以保证进气管内因喷射延迟残余的剩余混合气在气缸内完全燃烧耗尽，防止未燃尽的燃料进入三元催化器，起到了保护三元催化器的作用。
附图说明
为更清楚地说明本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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的三元催化器的保护方法流程图。
图2为本申请实施例提供的三元催化器的保护装置的一种结构示意图。
图3为本申请实施例提供的三元催化器的保护装置的一种结构示意图。
图4为本申请实施例提供的三元催化器的保护装置的一种结构示意图。
图5为本申请实施例提供的三元催化器的保护装置的一种结构示意图。
具体实施方式
目前，为减少一氧化碳与氮氧化物等污染物的排放，可以通过三元催化器净化发动机工作产生的废气。三元催化器内部可以起到催化剂的作用的金属单质。当污染物含量较高的废气通过三元催化器时，这些贵金属单质可以催化一氧化碳和氮氧化物反应，生成无害的二氧化碳和氮气，从而减少污染物的排放，保护环境。由于三元催化器中的金属单质大多为铂、铑、钯等难以氧化的贵金属，而且工作温度不高，所以三元催化器具有很长的工作寿命。
但是，如果发动机在进入断油工况前处于高负载状态。由于发动机燃料喷射多为单点喷射，其进气管内可能残余有大量还未进入气缸进行燃烧的混合气。由于发动机处于断油工况时，点火设备不再持续点火，这些混合气可能不在气缸内进行燃烧，而是直接进入三元催化器，并在三元催化器内部二次燃烧。二次燃烧产生的高温会提高三元催化器内的贵金属氧化的概率，降低三元催化器的寿命。
为了给出在现有发动机控制***的基础上，经过简单改进就能够防止混合气在三元催化器二次燃烧内的技术方案，本申请提供了一种三元催化器的保护方法及装置，以下将从以普通的四冲程发动机为例，从发动机控制***的角度对本申请优选实施例进行说明。
参见图1，图1为本申请提供的三元催化器的保护方法示意图，包括：
S101：在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量。
由于发动机工作中吸入的空气重量和燃料体积(或质量)是相互关联的，所以在本实施例中，控制***可以记录在发动机启动后多个工作循环的空气充量，用空气充量表示进气管内混合气的残余的剩余体积。发动机单个工作循环分为进气、压缩、做功、排气四个冲程。控制***可以通过流量传感器记录进气冲程中进入发动机的空气充量，并按照时间顺序进行存储。
进一步地，考虑到控制***本地存储空间有限，控制***可以使用有限长度的链表或队列来存储空气充量。例如，可以预先创建一个长度为100(或其他长度)的队列。在发动机工作后实时记录各个工作循环的空气充量，在100个工作循环后，使用第101个工作循环的空气充量覆盖第一个工作循环的空气充量。由于本实施例中存储的空气充量主要用于计算点火提前角，因此可以只记录断油工况前若干个工作循环的空气充量。
S102：在发动机进入断油工况时，获取进入断油工况前的多个工作循环的空气充量。
当检测到油门控制信号消失或大幅度减小而外部扭矩需求消失，且发动机转速大于一定阈值时，控制***可以判断发动机即将进入断油工况。此时控制***可以获取进入断油工况前多个工作循环的空气充量，用于后续点火提前角的确定。
进一步地，因为发动机的负载状况与发动机转速相关，而进气管内部残余的混合气剩余量又与发动机的负载状况相关，所以在一些实现方式中控制***可以通过传感器获取发动机转速，并根据获取到的发动机转速确定空气充量的获取数量。从而在发动机进入断油工况时，获取数量和所述获取数量一致的工作循环的空气充量。如此，通过发动机转速确定空气充量的获取数量，获取到的多个空气充量可以表示进气管内因喷射延迟残余的混合气剩余量。
S103：根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角。
由于空气充量可以表征进气管内残余的混合气剩余量，因此控制***可以通过空气充量计算混合气可能具有的最大剩余量，从而结合发动机转速确定点火提前角。根据点火提前角控制点火设备在进入断油工况后持续点火，从而保证混合气全部燃尽。
进一步地，控制***可以先对步骤S102中获得的空气充量进行选择，从所述多个空气充量中选择先存储的工作循环的空气充量作为第一空气充量；然后判断所述第一空气充量是否大于充量阈值；如此，当所述第一空气充量大于充量阈值时，说明发动机在进入断油工况前的若干个工作循环内进气量较多，进气管残余有较多的混合气；所以控制***可以控制点火设备持续点火，防止混合气进入三元催化器二次燃烧。另外，控制***可以获取当前发动机排气温度，并判断所述发动机排气温度是否大于温度阈值；如此，当所述发动机排气温度大于温度阈值时，说明所述三元催化器在发动机进入断油工况前就具有较高的工作温度，这种情况下混合气的二次燃烧可能会加剧三元催化器的损坏速度；所以控制***可以控制点火设备持续点火，防止混合气进入三元催化器二次燃烧。控制***可以根据判断结果确定进气管内残余的混合气剩余量的大致范围，从而选择不同的方式计算点火提前角。
具体地，当所述第一空气充量大于充量阈值或所述发动机排气温度大于所述温度阈值时，说明发动机进入断油工况前处于高负载、高转速状态，进气管内可能有多个工作循环残留的混合气。对于这种情况，控制***可以先获取当前的发动机转速，然后将所述发动机转速和多个空气充量带入预设计算公式中，计算多个提前角；其中，所述预设计算公式用于表示所述点火提前角与所述发动机转速、所述第一空气充量之间的关系。具体地，控制***可以根据空气充量的获取个数，确定持续点火的工作循环个数，并按照时间顺序选择和工作循环对应的空气充量，再根据所述空气充量计算每个工作循环所需的点火提前角。如此，在发动机高负载状态时，使用第一空气充量计算点火提前角，考虑到了因喷射延迟残余的混合气的最大剩余量，从而确保进气管内的混合气在气缸中完全燃尽，防止混合气剩余过多损坏三元催化器。
S104：在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火。
在得到点火提前角后，控制***可以控制发动机持续点火。具体地，当发动机进入断油工况后，控制相关阀门关闭，停止吸入燃料和空气。并在后续的多个工作循环内，根据多个所述点火提前角间后停止点火。
在一些其他的实现方式中，控制***还可以根据的那个当前的发动机转速确定预设点火持续时间，也就是发动机进入断油工况后，点火设备持续点火的时间。并在发动机进入断油工况后比较所述预设点火持续时间和点火持续时间的大小，其中，所述点火持续时间是发动机进入断油工况后持续的时间。当所述点火持续时间大于所述预设点火时间时，说明进气管内残余的混合气已被充分燃烧，此时考虑到点火设备的使用寿命，可以控制发动机停止点火。
本实施例提供了一种三元催化器的保护方法，首先在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量；然后在发动机进入断油工况时，获取当前的发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量；根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角；从而在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火。如此，通过获取发动机进入断油工况时进气管内因喷射延迟残余的空气充量，相当于确定了进气管内因喷射延迟残余的混合气剩余量。因此根据空气充量计算点火提前角和点火持续时间并控制发动机持续点火，可以保证进气管内因喷射延迟残余的混合气在气缸内完全燃烧，防止未燃尽的燃料进入三元催化器，起到了保护三元催化器的作用。
以上为本申请实施例提供三元催化器的保护方法的一些具体实现方式，基于此，本申请还提供了对应的装置。下面将从功能模块化的角度对本申请实施例提供的上述装置进行介绍。
参见图2所示的三元催化器的保护装置的结构示意图，该装置200包括：
记录模块210，用于在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量。
第一获取模块220，用于在发动机进入断油工况时，获取当前的发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量。
角度确定模块230，用于根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角。
点火控制模块240，用于在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火。
本实施例提供了一种三元催化器的保护装置，首先在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量；然后在发动机进入断油工况时，获取当前的发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量；根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角；从而在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火。如此，通过获取发动机进入断油工况时进气管内因喷射延迟残余的空气充量，相当于确定了进气管内因喷射延迟残余的混合气剩余量。因此根据空气充量计算点火提前角和点火持续时间并控制发动机持续点火，可以保证进气管内因喷射延迟残余的混合气在气缸内完全燃烧，防止未燃尽的燃料进入三元催化器，起到了保护三元催化器的作用。
可选地，参见图3，在图2所示装置的基础上，所述第一获取模块220包括：
数量确定模块221，用于获取当前发动机转速，根据所述当前发动机转速确定空气充量的获取数量。
充量获取模块222，获取发动机进入断油工况前，数量和所述获取数量一致的工作循环的空气充量。
如此，通过发动机转速确定空气充量的获取数量，获取到的多个空气充量可以表示进气管内因喷射延迟残余的混合气剩余量。
可选地，参见图4，在图2所示装置的基础上，所述装置还包括：
选择模块250，用于从所述多个空气充量中选择先存储的工作循环的空气充量作为第一空气充量。
第一判断模块260，用于判断所述第一空气充量是否大于充量阈值，所述充量阈值是预先存储在控制***中的。
第二获取模块270，用于获取当前发动机排气温度。
第二判断模块280，用于判断所述发动机排气温度是否大于温度阈值，所述温度阈值是预先存储在控制***中的。
如此，当所述第一空气充量大于充量阈值时，说明发动机在进入断油工况前的若干个工作循环内进气量较多，进气管残余有较多的混合气；所以控制***可以控制点火设备持续点火，防止混合气进入三元催化器二次燃烧。当所述发动机排气温度大于温度阈值时，说明所述三元催化器在发动机进入断油工况前就具有较高的工作温度，这种情况下混合气的二次燃烧可能会加剧三元催化器的损坏速度；所以控制***可以控制点火设备持续点火，防止混合气进入三元催化器二次燃烧。控制***可以根据判断结果确定进气管内残余的混合气剩余量的大致范围，从而选择不同的方式计算点火提前角。
可选地，参见图5，在图4所示装置的基础上，所述角度确定模块230包括：
角度计算模块232，用于当所述第一空气充量大于所述充量阈值或所述发动机排气温度大于所述温度阈值时，将所述发动机转速和多个空气充量带入预设计算公式中，计算多个点火提前角；其中，所述预设计算公式用于表示点火提前角与发动机转速和空气充量之间的关系。
如此，在发动机高负载状态时，使用多个空气充量计算点火提前角，考虑到了因喷射延迟残余的混合气的最大剩余量，从而确保进气管内的混合气完全燃尽，防止因喷射延迟残余的混合气剩余量过多损坏三元催化器。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(英文：read-only memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如路由器等网络通信设备)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及***实施例仅仅是示意性。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本申请示例性的实施方式，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种三元催化器的保护方法，其特征在于，所述方法包括：
在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量；
在发动机进入断油工况时，获取当前的发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量；
根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角；
在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火；
其中，在获取进入断油工况前的多个工作循环的空气充量后，所述根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角还包括：
从所述多个空气充量中选择先存储的工作循环的空气充量作为第一空气充量；
判断所述第一空气充量是否大于充量阈值，所述充量阈值是预先存储在控制***中的；
获取当前发动机排气温度；
判断所述发动机排气温度是否大于温度阈值，所述温度阈值是预先存储在控制***中的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前的发动机转速和进入断油工况前的多个工作循环的空气充量包括：
获取当前发动机转速，根据所述当前发动机转速确定空气充量的获取数量；
根据所述获取数量，获取发动机进入断油工况前的多个空气充量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一空气充量大于所述充量阈值或所述发动机排气温度大于所述温度阈值时，所述根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角包括：
将所述发动机转速和多个空气充量带入预设计算公式中，计算多个点火提前角；其中，所述预设计算公式用于表示点火提前角与发动机转速和空气充量之间的关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述发动机转速和多个空气充量确定点火提前角还包括：
根据所述发动机转速确定预设点火持续时间，所述预设点火时间包括发动机进入断油工况后，点火设备持续点火的时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机点火还包括：
在所述发动机进入断油工况后，记录点火持续时间；
当所述点火持续时间大于所述预设点火持续时间时，控制发动机停止点火。
6.一种三元催化器的保护装置，其特征在于，所述装置包括：
记录模块，用于在发动机启动后，记录并存储发动机多个工作循环的空气充量；
第一获取模块，用于在发动机进入断油工况时，获取进入断油工况前的多个工作循环的空气充量；
角度确定模块，用于根据所述多个空气充量确定点火提前角；
点火控制模块，用于在发动机进入断油工况后，根据所述点火提前角控制发动机持续点火；
其中，所述装置还包括：
选择模块，用于从所述多个空气充量中选择先存储的工作循环的空气充量作为第一空气充量；
第一判断模块，用于判断所述第一空气充量是否大于充量阈值，所述充量阈值是预先存储在控制***中的；
第二获取模块，用于获取当前发动机排气温度；
第二判断模块，用于判断所述发动机排气温度是否大于温度阈值，所述温度阈值是预先存储在控制***中的。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：
数量确定模块，用于获取当前发动机转速，根据所述当前发动机转速确定空气充量的获取数量；
充量获取模块，用于根据所述获取数量，获取发动机进入断油工况前的多个空气充量。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述角度确定模块包括：
角度计算模块，用于当所述第一空气充量大于所述充量阈值或所述发动机排气温度大于所述温度阈值时，将所述发动机转速和多个空气充量带入预设计算公式中，计算多个点火提前角；其中，所述预设计算公式用于表示点火提前角与发动机转速和空气充量之间的关系。
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