本发明提供一种内燃机余热回收装置及其控制方法，内燃机余热回收装置包括依次连接的进气组件、内燃机气缸和排气组件，并且排气组件和进气组件之间设置有换热组件。其中，内燃机气缸具有进气道和缸盖。换热组件包括相互连接的换热器和废气换热器并形成液冷回路，换热器设置在进气组件上，废气换热器设置在排气组件上。排气组件包括相互连接的排气管和具有催化剂层和隔热层的催化器，废气换热器分别与催化剂层、隔热层和排气管连接，内燃机气缸与催化剂层连接。本发明可以根据工况需要对进入内燃机气缸前的气体及进气经过的通道或催化器进行加热，提升催化剂起燃速度和附壁油膜的挥发速率，减少碳氢化合物排放。