专利名称：一种汽油发动机催化剂过热保护方法
技术领域：
本发明涉及汽油发动机领域，特别涉及 一种汽油发动机催化剂过 热保护方法。
背景技术：
汽油发动机正常运行时各汽缸内混合气体燃烧后的尾气经排气 管排出，尾气依次经过排气管尾部的前氧传感器、催化传感器和后氧 传感器，尾气经过催化转化器，最大程度地进行排放污染物的转化和 净化，使尾气达到排放标准。汽车发动机为了使尾气排放中的碳氢化合物、碳氧化合物和氣氧 化合物的含量符合法定要求，发动机启动后暖机过程中就开始通过喷油时间修正进行催化剂加热，当加热到200。C 300。C左右时催化剂具 有较高的活性，催化效率最高；但是当温度达到600。C左右时由于温 度过高将会引起催化剂过热现象，降低催化剂转化效率，严重时加速 催化剂老化，使其发生质的变化，以致完全丧失催化功能。因此，必 须对催化剂的温度进行监测，在催化剂温度过高时，启用催化剂过热 保护，确保催化剂的转化效率，降低尾气中有害气体的含量，使排放 达到更高标准。专利CN1696479公开了一种用于内燃机的排气净化设备，当确定 保持在微粒过滤器的过滤器衬底上的催化剂不是处于活性状态时，在 接近曲柄的上死点处ECU执行燃料喷射，之后，在经历一个不会导致 缺火的喷射间隔之后，ECU执行后续的燃料喷射来提高排气的温度， 从而提高过滤器的温度，以此达到排气净化的效果。专利US6044642公开了 一种直喷式发动机。其包括深入燃料室的 火花塞、用来把燃油直接喷入燃料室的喷嘴、布置在废气道内并用来4净化废气的催化剂、用来测定催化剂的冷却剂温度状况的温度传感 器、控制元件。该控制元件用来从传感器接收信号，从而当发动机冷 却剂温度比预定值低时确定催化剂的温度比其活性温度低；当确定催 化剂温度比其活性温度低时，该元件用来控制喷嘴的燃油喷射正时和 燃油喷射量，从而在火花塞周围形成与具有理论空燃比的燃气混合气 相同或更浓的浓燃气混合气，以及比具有理论空燃比的燃气混合气更稀的稀燃气混合气；该控制元件用来产生信号给喷嘴，从而使之在燃 油喷射正时喷油。从而改善了废气的排放性能并有利于催化剂和发动 机的加热。目前已有的研究成果多数旨在通过各种方式提高催化转化器的 温度从而达到排气净化的效果，并未有考虑温度太高时由于催化剂过 热而使催化剂转化效率反而降低的情况。发明内容(一) 要解决的技术问题 本发明提供了一种汽油发动机催化剂过热保护方法，该方法能够在判断出催化剂过热时采取保护措施，有效避免由于催化剂过热带来 的转化效率降低的问题。(二) 技术方案为了达到以上发明目的，本发明的技术方案提供了 一种汽油发动 机催化剂过热保护方法，包括以下步骤Sl:釆集发动机转速信号、节气门开度信号、发动机温度信号、 进气质量和流量信号以及催化剂过热修正中点火角修正的设定点信 号；S2:当节气门开度信号位于最大和最小之间，发动机温度信号大 于一温度阈值，进气流量和质量信号大于等于一气流阈值，且催化剂 过热修正中点火角修正的设定点信号小于等于一点火角修正阈值时， 逐渐增加喷油时间；当发动机温度信号小于等于该温度阈值、进气流量和质量信号小于该气流阈值或催化剂过热修正中点火角修正的设 定点信号大于该点火角修正阈值时，逐渐减少喷油时间。其中，所述温度闽值为非怠速条件下结束空燃比闭环调节的最小水温；所述气流阔值为催化剂过热保护时的最小气流阈值；所述点火角修正阈值为催化剂过热保护失效时爆震控制点火角修正阈值。 其中，所述喷油时间的增加呈阶梯状。其中，所述喷油时间的增加量为0.5亳秒。其中，所述增加的喷油时间在720度曲轴周期内的增加幅度不得 超过喷油时间变化限制。其中，所述喷油时间变化限制量为5亳秒。其中，所述喷油时间的减少呈阶梯状。其中，所述喷油时间的减少量为0.5亳秒。其中，所述减少的喷油时间在720度曲轴周期内的减少幅度不得 超过喷油时间变化限制。其中，所述喷油时间变化限制量为5亳秒。 (三)有益效果本发明的方法可以实现催化剂过热保护条件的精确控制，能极大 程度地防止催化剂过热现象，从而延长催化剂的使用寿命，降低排放 中的有害气体含量，提高尾气排放标准。
图i为本发明汽油发动机催化剂过热保护的控制流程图；图2为本发明汽油发动机催化剂过热保护的原理图。 1:喷油时间修正的标定量加上催化剂过热保护与点火角有关的 喷油时间修正曲线；2:喷油时间修正曲线；3:用于催化剂过热保护 检测的逻辑量曲线；4: 720度曲轴周期；5:喷油时间变化限制。
具体实施方式
以下实施例结合附图用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明所提供的汽油发动机催化剂过热保护方法的原理如下首 先，通过曲轴位置传感器采集发动机曲轴转速信号，通过节气门位置 传感器釆集节气门开度信号，通过水温传感器釆集发动机温度信号， 通过进气温度传感器和压力传感器检测进气的温度、流量和质量信 号，通过爆震传感器检测发动机的爆震状态；其次，ECU (Electronic Control Unit,电子控制单元)根据曲轴传感器所采集的发动机曲轴转 速信号和节气门位置传感器釆集的节气门开度信号来确定发动机的 运行状态，即节气门电位计信号介于最大和最小之间时，ECU确定发 动机进入部分负荷工况；ECU根据水温传感器釆集的发动机温度信 号，和系统标定量非怠速条件下结東空燃比闭合调节的最小水温，确 定当前发动机的温度状态，即当发动机温度大于非怠速条件下结束空 燃比闭环调节最小的水温时，当前发动机的温度状态为需要进行催化 剂过热保护的温度状态；ECU根据进气温度和压力传感器釆集的进气 流量和质量信号与催化剂过热保护时最小气流阈值，确定当前发动机 的进气流量和质量状态，即当进气温度、流量和质量不小于催化剂过 热保护时的最小气流阈值时，当前发动机的进气温度、流量和质量处 于需要进行催化剂过热保护的状态；ECU将催化剂过热修正中点火角 修正的设定值和催化剂过热保护失效时的爆震控制点火角修正阈值 进行比较，确定出当前催化剂过热保护点火角修正的状态，即当催化 剂过热修正中点火角修正的设定点小于或者等于催化剂过热保护失 效时爆震控制点火角修正阈值的时候，当前催化剂过热保护点火角修正的状态为需要进行催化剂过热保护的状态；最后，根据发动机的运行状态、发动机的温度状态、发动机的进气流量和质量状态以及催化 剂过热保护点火角修正的状态来确定催化剂是否处于过热阶段，也就 是说，当发动机进入部分负载工况的时候，如果发动机的温度状态、 发动机的进气温度、流量和质量状态以及当前催化剂过热保护点火角修正的状态均处于需要进行催化剂过热保护的状态，则催化剂处于过 热阶段，为了保证催化剂效率不至于大幅度降低，则增加喷油时间。 在催化剂过热保护过程中仍然对以上状态进行循环判断，当以上状态 判断有一条不满足时，逐渐减少喷油时间。如图1所示为本发明汽油发动机催化剂过热保护的控制流程图。 ECU根据曲轴传感器所采集的发动机曲轴转速信号和节气门位置传 感器采集的节气门开度信号确定发动机的运行状态为部分负载状态， 此时如果发动机的温度大于非怠速条件下结東空燃比闭环调节的最 高水温，而且进气流量和质量大于等于催化剂过热保护时最小气流阈 值，而且催化剂过热修正中点火角修正的设定点小于等于催化剂过热 保护失效时爆震控制点火角修正闽值时，增加喷油时间，此时喷油时间的增加呈阶梯状，所述喷油时间的增加量为0.5亳秒，同时保证， 在720度曲轴周期内增加幅度不得超过喷油时间变化限制，所述喷油 时间的变化限制量为5毫秒；当发动机的温度小于等于非怠速条件下 结東空燃比闭环调节的最高水温，或者进气流量和质量小于催化剂过 热保护时最小气流阈值，或者催化剂过热修正中点火角修正的设定点 大于催化剂过热保护失效时爆震控制点火角修正阈值时，则减少喷油 时间，所述喷油时间的减少呈阶梯状，所述喷油时间的减少量为0.5 毫秒，而且在720度曲轴周期内减少幅度不得超过喷油时间变化限 制，所述喷油时间变化限制量为5毫秒。上述的最高水温是存储在ECU中的恒定值，对于不同的发动机 类型，此值亦有所不同，即不同型号的ECU中此值也会不同。此值 的获得过程是先让发动机处于怠速状态，然后确保发动各个部分有是 正常运转的，特别是催化剂一定是在正常的工作温度，没有出现过热 现象。记录在这些条件下结東空燃比闭环调节时的最小水温，并存储 在ECU中相对应的变量中。所述催化剂过热保护时的最小气流阈值是直接储存在ECU中的恒定值。此值的获得过程是通过标定实验，使发动机处于催化剂过热 的条件下运转。然后通过实验人员调节气流阀值使得发动工作正常， 当发动机处于正常工作的状态下，记录并储存此时的气流阀值和催化 剂温度。当需要调用此值时，通过查找相应催化剂温度下的气流阀值 即可。所述点火角修正阔值是直接存储在ECU中的恒定值。此值的获 得过程是通过标定实验，使发动机处在催化剂过热的条件下运转。然 后通过实验人员调节点火角来使得发动机工作正常。当发动机处于正 常的工作的状态下，记录并储存此时催化剂温度和点火角。当需应用 此值时，只要通过催化剂的温度就可以查询到相应的点火角值，对其 进行调用。而具体的相对应的催化剂温度和点火角是随着不同的发动 机而不同。图2所示为本发明实施例的汽油发动机催化剂过热保护方法的原 理图。通过节气门电位计信号的大小识别发动机处于部分负荷还是全负荷工况，即节气门电位计信号介于最大和最小之间时，ECU确定发 动机进入部分负荷工况；当信号达到最大时，则进入全负荷工况。只 有在发动机部分负载的情况下，才会考虑催化剂过热的保护问题。该 图中示出三条修正曲线的变化情况，此变化情况只是为了更好的解释 本专利的技术，实际中并不一定局限于按照这样的变化曲线而变化。 曲线l是催化剂过热保护喷油时间修正的标定量加上催化剂过热保护 与点火角有关的喷油时间修正；曲线2是用于催化剂过热保护的喷油 时间修正；曲线3是用于催化剂过热保护检测的逻辑量。当曲线3的值 变成l的时候，表示催化剂处于过热阶段，需要采取发动机过热保护， 于是曲线2以720度曲轴周期为时间单位，以催化剂过热保护功能情况 下的喷油时间变化限制为增长单位进行变化，直到达到修正的最大 值。而曲线l变化为最大值的一半，当曲线2到达最大值时，曲线l也 增加到最大值。当在催化剂过热保护过程中仍对发动机的状态进行判断，当状态判断有一条不满足时则减少喷油时间。喷油时间的减少以720度曲轴周期4为时间单位，以喷油时间变化限制5为递减单位，进 行递减变化，直到曲线2变化为0。此时，三条曲线都变化为O。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关 技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 还可以做出各种变化，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范 畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1、一种汽油发动机催化剂过热保护方法，其特征在于，包括以下步骤S1采集发动机转速信号、节气门开度信号、发动机温度信号、进气质量和流量信号以及催化剂过热修正中点火角修正的设定点信号；S2当节气门开度信号位于最大和最小之间，发动机温度信号大于一温度阈值，进气流量和质量信号大于等于一气流阈值，且催化剂过热修正中点火角修正的设定点信号小于等于一点火角修正阈值时，逐渐增加喷油时间；当发动机温度信号小于等于该温度阈值、进气流量和质量信号小于该气流阈值或催化剂过热修正中点火角修正的设定点信号大于该点火角修正阈值时，逐渐减少喷油时间。
2、 如权利要求1所述的汽油发动机催化剂过热保护方法，其特 征在于，所述温度阈值为非怠速条件下结東空燃比闭环调节的最小水温；所述气流阈值为催化剂过热保护时的最小气流阈值；所述点火角 修正阈值为催化剂过热保护失效时爆震控制点火角修正闽值。
3、 如权利要求1 2任一项所述的汽油发动机催化剂过热保护方法，其特征在于，所述喷油时间的增加呈阶梯状。
4、 如权利要求3所述的汽油发动机催化剂过热保护方法，其特 征在于，所述喷油时间的增加量为0.5毫秒。
5、 如权利要求4所述的汽油发动机催化剂过热保护方法，其特 征在于，所述增加的喷油时间在720度曲轴周期内的增加幅度不得超 过喷油时间变化限制。
6、 如权利要求5所述的汽油发动机催化剂过热保护方法，其特 征在于，所述喷油时间变化限制量为5亳秒。
7、 如权利要求1 2任一项所述的汽油发动机催化剂过热保护方 法，其特征在于，所述喷油时间的减少呈阶梯状。
8、 如权利要求7所述的汽油发动机催化剂过热保护方法，其特征在于，所述喷油时间的减少量为0.5毫秒。
9、 如权利要求8所述的汽油发动机催化剂过热保护方法，其特 征在于，所述减少的喷油时间在720度曲轴周期内的减少幅度不得超 过喷油时间变化限制。
10、 如权利要求9所述的汽油发动机催化剂过热保护方法，其特 征在于，所述喷油时间变化限制量为5亳秒。
全文摘要
本发明涉及一种汽油发动机催化剂过热保护方法，利用ECU对传感器所采集的发动机转速、节气门开度、水温，进气温度、进气流量和质量，催化剂过热修正点火角修正的设定点等参数进行判断；并利用判断结果精确控制保护条件，能极大程度地防止催化剂过热现象，从而延长催化剂的使用寿命，降低排放中的有害气体含量，提高尾气排放标准。
文档编号F02D43/00GK101328844SQ20081011760
公开日2008年12月24日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者何文鑫, 张步亮, 李朝晖, 高志远 申请人:华夏龙晖(北京)汽车电子科技有限公司