[发明专利]一种汽油机催化器清氧方法

说明书

本发明涉及一种汽油机催化器清氧方法。所述清氧方法包括如下步骤：(1)判断是否满足催化器清氧基本条件；(2)当满足步骤(1)所述基本条件时，判断是否满足催化器储氧计算开始条件；(3)当满足步骤(2)所述开始条件，计算催化器储氧量；(4)当满足催化器清氧条件时，计算催化器清氧量并进行清氧操作。所述清氧方法基于催化器储氧和清氧过程的物理模型，经过数学推导可以准确高效地控制喷油量来清除催化器中多余的氧气。而且，所述清氧方法的控制参数主要依赖发动机系统特性，可以节省标定所需时间，适用场景更广。

技术领域

本发明涉及汽油机电子控制领域，具体地说，涉及一种汽油机催化器清氧方法。

背景技术

在机动车行驶过程中，当驾驶员不需要动力时，为了节省不必要的燃油消耗，ECU会发出断油指令，通过停止喷油的方式终止发动机扭矩输出，例如车辆加速行驶后的收油操作往往会触发断油。由于发生断油后的车辆未执行喷油动作，新鲜空气会经过气缸和排气门直接排到排气系统各处种，此时催化器将被相对可燃混合气过稀的新鲜空气持续冲刷。当发动机重新恢复动力输出时，燃烧后的混合废气又会正常进入催化器，由催化器进行排放物转化。但是，由于催化器结构为细小蜂窝状载体，存留在催化器载体中的过稀新鲜空气不会在短时间内恢复至良好废气催化反应状态，导致催化器中残留大量多余的氧气，进而导致催化器的转换效率大大降低，从而致使断油恢复工况下车辆排放的氮氧化物迅速增加，排放变差。

针对断油恢复或空燃比持续过稀工况，需要ECU能够准确地识别该工况的开始及结束状态，迅速清除催化器中多余的氧气，以保证催化器良好的转化效率。

目前，现有技术公开了一些解决方法。例如CN104704219A公开了限制机动车辆内燃机排气中的氧气含量的装置，该装置包括用于确定排气管催化剂的入口处的最大可容许氧气体积浓度的模块，用于确定来自发动机燃烧的气体中的氧气体积浓度的模块，用于根据排气中的最大可容许氧气体积浓度和来自燃烧的气体中的氧气体积浓度来确定最大可容许空气吹扫质量流量的模块，以及用于根据经如此确定的最大可容许空气吹扫设定值来实施发动机进气气门和排气气门打开和关闭的控制模块。该装置虽然可以防止催化器由于在具有高温的排气中过高的氧气比例而引起的老化，但是适用范围有限，尤其是未考虑发动机发生断油后再次恢复供油时催化器内氧含量过高的复杂工况。

CN106150763A公开了一种净化汽车尾气CO和HC的电子控制器，该控制器的主要原理是电子控制单元实时监测发动机的转速信号及节气门位置信号，通过设置空气补给管路并用气泵与高频电磁阀实现控制的工作方式来实时调节空气补给率，由此降低尾气中CO和HC的排放。该控制器虽然结构简单，安装成本低，可以解决三元催化器老化或使用了劣质燃油后导致的CO及HC排放过高的问题，但是并未解决因催化器氧含量过高而导致的NOx排放过高的问题。

CN109519264A公开了一种汽油机三元催化器诊断快速诊断方法及系统，该快速诊断系统包括接收模块、喷油控制模块、喷油模块、下游氧传感器模块和诊断模块，可以调节汽油机的偏浓或偏稀阶段，再根据下游氧传感器的监测快速诊断出工作故障，进而通过控制汽油机喷油量来解决工作故障。虽然该快速诊断方法可以基于现有装置上进行三元催化器诊断，尽可能缩短诊断汽油机三元催化器是否老化的时间，有效减少排放污染物，但是并没有对催化器的氧含量进行精准判断并清除多余氧气。

CN205876519U公开了一种汽油机瞬态空燃比优化控制装置，该装置包括发动机、油膜补偿系统和反馈控制系统，其中，所述发动机输入端与油膜补偿系统连接，输出端与反馈控制系统连接；所述油膜补偿系统包括辨识器，油膜模型计算器，控制装置，喷油器；所述反馈控制系统包括预测器，控制装置，喷油器。该发明基于混沌优化算法的瞬态空燃比控制器参数优化模型，具有较好的发动机参数优化能力，进而有效地提高了瞬态空燃比的控制精度，同时也改善了发动机的动力性能、经济性能及排放性能。虽然本发明可以解决发动机瞬态工况下的油膜动态效应所导致的空燃比控制困难，但是相比进气道喷射汽油机而言，缸内直喷汽油机的油膜动态效应对空燃比影响较小，所以该发明并不能对直喷汽油机恢复供油工况的排放恶化有所改善，适用范围极其有限。