内燃机的排气净化装置
阅读：27发布：2020-05-08
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1.一种内燃机的排气净化装置，具备：
电加热式催化剂，配置于内燃机的排气通路，包括通过通电而发热的发热体及排气净化催化剂；
通电部，在所述内燃机启动前开始所述电加热式催化剂的通电；
取得部，取得从所述通电部对所述电加热式催化剂的通电开始起经过预定期间后的所述电加热式催化剂的电阻值，所述预定期间是直到附着于所述电加热式催化剂的冷凝水结束蒸发为止所需的期间；
运算部，基于由所述取得部取得的所述电阻值与预定的基准电阻值之差即电阻差来运算为了使所述电加热式催化剂升温至预定温度以上而不足的热能量即热能不足量；及供给部，将提供由所述运算部算出的所述热能不足量所需的能量向所述电加热式催化剂供给。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
所述预定期间是能够向所述电加热式催化剂附着的最大量的冷凝水附着于该电加热式催化剂的状态下的从所述电加热式催化剂的通电开始起到附着于所述电加热式催化剂的冷凝水全部结束蒸发为止所需的期间。
3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
所述预定期间是从所述电加热式催化剂的通电开始起到所述电阻差的每单位时间的变化量成为预定的阈值以下为止的期间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述供给部将所述电加热式催化剂产生所述热能不足量的热能所需的电能即通电量不足量向所述电加热式催化剂的通电量追加。
5.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，
所述供给部通过延长所述电加热式催化剂的通电时间来将所述通电量不足量向所述电加热式催化剂的通电量追加。
6.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，
所述供给部通过增大所述电加热式催化剂的每单位时间的通电量来将所述通电量不足量向所述电加热式催化剂的通电量追加。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述供给部通过在所述内燃机启动后进行使从该内燃机排出的排气的温度上升的处理即排气升温处理来将所述热能不足量的热能向所述电加热式催化剂供给。
8.根据权利要求4～6中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
在将所述通电量不足量向所述电加热式催化剂的通电量追加的中途产生了所述内燃机的启动要求的情况下，所述供给部中止向所述电加热式催化剂的通电，并且在所述内燃机启动后执行使从该内燃机排出的排气的温度上升的处理即排气升温处理。
内燃机的排气净化装置
技术领域
[0001] 本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
[0002] 作为内燃机的排气净化装置，已知有具备一并设置有通过通电而发热的发热体的排气净化催化剂(以下，有时也记为“电加热式催化剂”)的排气净化装置。根据这样的内燃机的排气净化装置，通过在内燃机的启动之前向电加热式催化剂通电，能够将内燃机的启动时和刚启动后的排气排放抑制得少。
[0003] 若在上述电加热式催化剂附着有冷凝水，则通过向该电加热式催化剂通电而产生的热能的一部分会消耗于冷凝水的蒸发，电加热式催化剂的升温会被妨碍。对此，提出了如下技术：基于内燃机的上次的运转时的运转时间、电加热式催化剂的温度履历等来推定电加热式催化剂的冷凝水附着量，根据推定出的冷凝水附着量来修正电加热式催化剂的通电量(例如，参照专利文献1)。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：日本特开2012-107567号公报
发明内容
[0007] 发明所要解决的课题
[0008] 然而，若内燃机的运转停止期间变长或内燃机的运转停止中的外气温度变高，则附着于电加热式催化剂的冷凝水的一部分或全部有可能蒸发。在该情况下，实际的冷凝水附着量变得比推定值少，因此电加热式催化剂的通电量会变得过多，伴随于此，向排气净化催化剂供给的热能也有可能变得过多。
[0009] 本发明鉴于如上所述的实情而完成，其目的在于提供一种在使电加热式催化剂升温时抑制向电加热式催化剂供给的热能的过量或不足的技术。
[0010] 用于解决课题的手段
[0012] 详细而言，本发明具备：电加热式催化剂，配置于内燃机的排气通路，包括通过通电而发热的发热体及排气净化催化剂；通电部，在所述内燃机启动前开始所述电加热式催化剂的通电；取得部，取得从所述电加热式催化剂的通电开始经过预定期间后的所述电加热式催化剂的电阻值，所述预定期间是直到附着于所述电加热式催化剂的冷凝水结束蒸发为止所需的期间；运算部，基于由所述取得部取得的所述电阻值与预定的基准电阻值之差即电阻差来运算为了使所述电加热式催化剂升温至预定温度以上而不足的热能量即热能不足量；及供给部，将提供由所述运算部算出的所述热能不足量所需的能量向所述电加热式催化剂供给。此外，在此所说的“预定的基准电阻值”相当于向未附着有冷凝水的状态的电加热式催化剂通电的情况下的该电加热式催化剂的电阻值。
[0013] 在这样构成的内燃机的排气净化装置中，在电加热式催化剂的温度低的情况下，通过在内燃机的启动之前通电部向电加热式催化剂通电，来对电加热式催化剂进行预热。此外，此时向电加热式催化剂投入的电力的总量(通电量)一般基于通电开始时的电加热式催化剂的推定温度等来确定(以下，有时也将这样确定的通电量称作“基准通电量”)。
[0014] 若在电加热式催化剂的通电开始时间点在该电加热式催化剂附着有冷凝水，则通过向电加热式催化剂的通电而产生的热能的一部分会被消耗于冷凝水的蒸发。因而，通过基准通电量的电力向电加热式催化剂供给而该电加热式催化剂能够到达的温度在电加热式催化剂附着有冷凝水的情况下，比未附着的情况下低。而且，被消耗于冷凝水的蒸发的热能的量在通电开始时间点的附着于电加热式催化剂的冷凝水的量(冷凝水附着量)多的情况下，比少的情况下大。由此，若在通电开始时间点的电加热式催化剂附着有冷凝水，则即使基准通电量的电力向电加热式催化剂通电，也有可能难以使电加热式催化剂有效地升温。
[0015] 对此，本申请发明人进行了锐意的实验及验证，结果得到了从电加热式催化剂的通电开始起经过预定期间后的电阻差与冷凝水附着量相关这一见解。于是，在本发明的内燃机的排气净化装置中，取得部取得从通电部向电加热式催化剂的通电开始起经过预定期间后的电加热式催化剂的电阻值。接着，运算部基于由取得部取得的电阻值与预定的基准电阻值之差即电阻差来运算为了使电加热式催化剂升温至预定温度以上而不足的热能量即热能不足量。在此，从通电开始起经过预定期间后的电阻差在冷凝水附着量多的情况下，比少的情况下大。由此，运算部在电阻差大的情况下，与小的情况相比，将热能不足量估计得更大即可。然后，供给部将提供上述热能不足量所需的能量向电加热式催化剂供给。由此，能够将为了使电加热式催化剂升温为预定温度以上而需要的热能不多不少地向电加热式催化剂供给。
[0016] 另外，本发明中的预定期间可以设为能够向电加热式催化剂附着的最大量的冷凝水附着于该电加热式催化剂的状态下的从电加热式催化剂的通电开始起到附着于电加热式催化剂的冷凝水全部结束蒸发为止所需的期间。此外，能够向排气净化催化剂附着的冷凝水的最大量相当于在冷凝水附着量最多的条件下使用了内燃机的情况下的冷凝水附着量。在如上述那样确定了预定期间的情况下，从电加热式催化剂的通电开始起经过上述预定期间后的电加热式催化剂成为在通电开始时间点附着于该电加热式催化剂的冷凝水结束了蒸发的状态。因而，取得部能够取得冷凝水结束了蒸发的状态下的电加热式催化剂的电阻值。由此，能够求出与冷凝水附着量的相关性高的电阻差，因此能够高精度地运算热能不足量。
[0017] 另外，本发明中的预定期间可以设为从电加热式催化剂的通电开始起到电阻差的每单位时间的变化量成为预定的阈值以下为止的期间。在此，在通电开始时间点的电加热式催化剂附着有冷凝水的情况下，在从电加热式催化剂的通电开始起到附着于该电加热式催化剂的冷凝水结束蒸发为止的期间，电阻值的每单位时间的变化量与预定的基准电阻值的每单位时间的变化量不同(即，电阻差不一定)，但在附着于电加热式催化剂的冷凝水结束蒸发后，电阻值的每单位时间的变化量与预定的基准电阻值的每单位时间的变化量大致相等(即，电阻差成为大致一定)。因而，在电加热式催化剂的通电开始后，若电阻差的每单位时间的变化量成为预定的阈值以下，则能够视为附着于电加热式催化剂的冷凝水结束了蒸发。此外，在此所说的“预定的阈值”是小到能够视为电阻差大致一定(电阻差的每单位时间的变化量为大致零)的程度的值。由此，若从电加热式催化剂的通电开始起到电阻差的每单位时间的变化量成为预定的阈值以下为止的期间被设定为预定期间，则取得部能够取得冷凝水结束了蒸发的状态下的电加热式催化剂的电阻值。由此，能够求出与冷凝水附着量的相关性高的电阻差，因此也能够高精度地运算热能不足量。
[0018] 在此，作为提供上述热能不足量所需的能量，可以使用电加热式催化剂产生该热能不足量的热能所需的电量(通电量不足量)。即，供给部可以将通电量不足量向电加热式催化剂的通电量追加。此时，供给部可以通过不改变每单位时间的电加热式催化剂的通电量而延长电加热式催化剂的通电时间来将通电量不足量向电加热式催化剂的通电量追加。此外，若立足于将电加热式催化剂的预热所需的时间抑制得短这一观点，则供给部也可以通过增大电加热式催化剂的每单位时间的通电量来将通电量不足量向电加热式催化剂的通电量追加。
[0019] 作为将热能不足量的热能向电加热式催化剂供给的其他方法，也可以使用在内燃机启动后进行使从该内燃机排出的排气的温度上升的处理即排气升温处理的方法。在此所说的“排气升温处理”例如是使火花点火式内燃机中的点火正时延迟的处理、使压缩着火式内燃机中的燃料喷射正时延迟的处理、在压缩着火式内燃机中进行后(post)喷射的处理等。若在内燃机启动后进行排气升温处理，则从内燃机排出的排气所具有的热能增加。由此，通过从排气向电加热式催化剂供给的热能增加，能够将热能不足量的热能向电加热式催化剂供给。
[0020] 另外，在本发明的内燃机的排气净化装置中，在将通电量不足量向电加热式催化剂的通电量追加的中途产生了内燃机的启动要求的情况下，供给部也可以中止向电加热式催化剂的通电，并且执行排气升温处理。由此，即使在将通电量不足量向电加热式催化剂的通电量追加的中途内燃机被启动的情况下，也能够将提供热能不足量所需的能量向电加热式催化剂供给。
[0021] 发明效果
[0023] 图1是示出应用本发明的车辆的概略构成的图。
[0024] 图2是示出EHC的概略构成的图。
[0025] 图3是示出放置时间与床温的相关性的图。
[0026] 图4是示出将基准通电量的电力通入到EHC的情况下的床温的历时变化的图。
[0027] 图5是用于比较冷凝水附着量多的情况下的床温的历时变化与冷凝水附着量少的情况下的床温的历时变化的图。
[0028] 图6是示出床温、EHC的电阻值及电阻差的历时变化的图。
[0029] 图7是示出冷凝水附着量与电阻差的相关性的图。
[0030] 图8是示出电阻差与通电量不足量的相关性的图。
[0032] 图10是示出在实施例1的变形例的预加热处理中ECU执行的处理例程的流程图。
[0033] 图11是示出在实施例2的预加热处理及排气升温处理中ECU执行的处理例程的流程图。
[0034] 图12是示出实施例2中的电阻差与排气升温处理的执行时间的相关性的图。
具体实施方式
[0035] 以下，基于附图对本发明的具体的实施方式进行说明。本实施方式所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等，只要没有特别记载，就并非旨在将发明的技术范围仅限定于此。
[0036] <实施例1>
[0037] 首先，基于图1～图9对本发明的第1实施例进行说明。图1是示出本发明的内燃机的排气系统的概略构成的图。
[0038] 图1是示出应用本发明的车辆的概略构成的图。在图1中，车辆100搭载有用于驱动作为驱动轮的车轮58的混合动力系统。混合动力系统具备内燃机1、动力分割机构51、电动马达52、发电机53、电池54、变换器55、车轴(驱动轴)56及减速器57。
[0039] 内燃机1是具有多个汽缸1a的火花点火式的内燃机(汽油发动机)，具备用于向在各汽缸1a内形成的混合气进行点火的火花塞1b。此外，在图1所示的例中，内燃机1具有4个汽缸，但也可以具有3个以下的汽缸，或者也可以具有5个以上的汽缸。另外，内燃机1也可以是压缩着火式的内燃机(柴油发动机)。内燃机1的输出轴经由动力分割机构51而连结于发电机53的旋转轴和电动马达52的旋转轴。
[0040] 发电机53的旋转轴经由动力分割机构51而与内燃机1的曲轴连结，主要利用曲轴的动能来进行发电。另外，发电机53通过在使内燃机1启动时经由动力分割机构51而驱动曲轴旋转，也能够作为启动马达而发挥作用。另外，由发电机53发电产生的电力经由变换器55而蓄积于电池54，或者向电动马达52供给。
[0041] 电动马达52的旋转轴经由减速器57而与车轴56连结，利用从电池54或发电机53经由变换器55而供给的电力来驱动车轮58旋转。另外，电动马达52的旋转轴也连结于动力分割机构51，也能够辅助内燃机1而驱动车轮58旋转。
[0042] 动力分割机构51由行星齿轮装置构成，在内燃机1、电动马达52及发电机53之间进行动力的分割。例如，动力分割机构51使内燃机1在效率最高的运转区域中运转，并调整发电机53的发电量而使电动马达52工作，由此调整车辆100的行驶速度。
[0043] 变换器55将从电池54供给的直流电力变换为交流电力并向电动马达52供给。另外，变换器55将从发电机53供给的交流电力变换为直流电力并向电池54供给。在这样的变换器55设置有检测该变换器55的冷却水温度的水温传感器59。
[0044] 在此，内燃机1具备向汽缸1a内或进气口内喷射燃料的燃料喷射阀(图示省略)，通过利用上述火花塞1b使由从该燃料喷射阀喷射出的燃料和空气形成的混合气点火及燃烧而产生热能，利用该热能驱动曲轴旋转。
[0045] 在这样的内燃机1连接有进气管10。进气管10将从大气中取入的新气(空气)向内燃机1的汽缸引导。在进气管10的中途配置有空气流量计12及进气门13。空气流量计12输出与向内燃机1供给的空气的质量(吸入空气量)相关的电信号。进气门13通过变更进气管10内的通路截面积来调整内燃机1的吸入空气量。
[0046] 另外，在内燃机1连接有排气管11。排气管11使在内燃机1的汽缸内燃烧后的已燃气体(排气)流通。在排气管11的中途设置有一并设置有通过通电而发热的发热体的排气净化催化剂即电加热式催化剂(EHC：Electric Heated Catalyst)2。在比EHC2靠上游侧的排气管11设置有空燃比传感器(A/F传感器)14及第1排气温度传感器15。A/F传感器14输出与排气的空燃比相关的电信号。第1排气温度传感器15输出与向EHC2流入的排气的温度相关的电信号。另外，在比EHC2靠下游侧的排气管11设置有第2排气温度传感器16。第2排气温度传感器16输出与从EHC2流出的排气的温度相关的电信号。此外，也可以是第1排气温度传感器15和第2排气温度传感器16中的仅任一方设置于排气管11。
[0048] ECU20除了水温传感器59、空气流量计12、A/F传感器14、第1排气温度传感器15及第2排气温度传感器16等各种传感器之外，也与加速器位置传感器17电连接。加速器位置传感器17是输出与加速器踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号的传感器。
[0049] ECU20基于所述的各种传感器的输出信号来控制内燃机1及其周边设备(例如，火花塞1b、进气门13、燃料喷射阀、EHC2等)、电动马达52、发电机53及变换器55。此外，ECU20也可以被分割成控制混合动力系统整体的ECU和用于控制内燃机1及其周边设备的ECU。
[0050] 接着，基于图2对EHC2的概略构成进行说明。图2中的箭头表示排气的流动方向。EHC2具备形成为圆柱状的催化剂载体3、覆盖催化剂载体3的筒状的内筒6及覆盖内筒6的筒状的壳体4。这些催化剂载体3、内筒6及壳体4同轴地配置。
[0051] 催化剂载体3是在排气的流动方向上延伸的多个通路呈蜂巢状配置的构造体，该构造体的外形成形为圆柱状。在催化剂载体3担载有氧化催化剂、三元催化剂、吸藏还原型催化剂(NSR(NOX Storage Reduction)催化剂)、选择还原型催化剂(SCR(Selective Catalytic Reduction)催化剂)或将它们组合而成的排气净化催化剂31。此外，本实施例中的催化剂载体3由如多孔质的陶瓷(SiC)等那样电阻比较大且电阻值在其温度低时比高时大的材料(即，具有NTC特性的材料)形成。
[0053] 壳体4是收容催化剂载体3及内筒6的金属制(例如，不锈钢材)的外壳。壳体4具备具有比内筒6的外径大的内径的筒部、连结于该筒部的上游侧端部的上游侧圆锥部及连结于该筒部的下游侧端部的下游侧圆锥部。上游侧圆锥部和下游侧圆锥部成形为越远离筒部则内径越小的锥状。
[0054] 在内筒6的内周面与催化剂载体3的外周面之间以及壳体4的内周面与内筒6的外周面之间压入有筒状的衬垫构件5。衬垫构件5由电传导率低且缓冲性高的绝缘材料(例如，氧化铝纤维衬垫等无机纤维衬垫)形成。
[0055] 在壳体4的外周面上的互相对向的2个部位设置有将该壳体4、衬垫构件5及内筒6贯通的一对贯通孔9。在贯通孔9设置有电极7。各电极7具备沿着催化剂载体3的外周面在周向及轴向上延伸的表面电极7a和从该表面电极7a的外周面通过所述贯通孔9向壳体4的外部延伸的轴电极7b。
[0056] 在壳体4中的贯通孔9的周缘部设置有支撑轴电极7b的支撑构件8。支撑构件8形成为覆盖壳体4与轴电极7b之间的环状的开口部。此外，支撑构件8由电传导率低的绝缘体形成，抑制轴电极7b与壳体4的短路。
[0057] 另外，轴电极7b经由供给电力控制部18而连接于电池54的输出端子。供给电力控制部18由ECU20控制，调整从电池54对电极7的电能的供给(EHC2的通电)和供给停止(EHC2的非通电)的切换、从电池54向电极7供给的电能量。
[0058] 根据这样构成的EHC2，在供给电力控制部18从电池54向轴电极7b通电时，催化剂载体3成为电阻而发热，从而担载于该催化剂载体3的排气净化催化剂31被加热。由此，若在排气净化催化剂31的温度低时进行从电池54向轴电极7b的通电，则能够使排气净化催化剂31迅速升温。尤其是，若在内燃机1的启动之前从电池54向轴电极7b通电，则能够将内燃机1的启动时及刚启动后的排气排放抑制得少。
[0059] 在此，对本实施例中的EHC2的控制方法进行说明。首先，ECU20在混合动力系统处于起动状态(车辆能够行驶的状态)时，若内燃机1处于停止状态且排气净化催化剂31的温度比预定温度(例如，排气净化催化剂31的活性温度)低，则控制供给电力控制部18以向EHC2通电。
[0060] 详细而言，在混合动力系统被起动时，首先，ECU20检测电池54的SOC(State Of Charge)。SOC是电池54在当前时间点能够放电的电力量相对于电池54能够蓄积的最大的电力量(在满充电时蓄积的电力的容量)的比例，通过对电池54的充放电电流进行累计来求出。
[0061] 另外，ECU20取得混合动力系统的起动时的排气净化催化剂31的中心部分的温度(以下，有时也记为“床温”)。此时的床温基于内燃机1的上次的运转停止时的床温Tend和从内燃机1的上次的运转停止时到混合动力系统起动为止的时间(放置时间)来推定。在此，将排气净化催化剂31的床温Tcat与放置时间的关系示于图3。当内燃机1的运转停止后(图3中的t0)，排气净化催化剂31的床温Tcat从内燃机1的上次的运转停止时的温度Tend起随着时间而下降。之后，当排气净化催化剂31的床温Tcat下降至与外气温度Tatm相等时(图3中的t1)，其以后的床温Tcat稳定为与外气温度Tatm相等的温度。于是，在本实施例中，关于如图3所示的相关性，预先基于实验、模拟的结果而求出，并且以能够将内燃机1的运转停止时的床温Tend和放置时间作为自变量而导出混合动力系统的起动时的床温的映射或函数式的形式存储于ECU20的ROM等。此外，内燃机1的运转停止时的床温Tend可以根据内燃机1的运转即将停止之前的第1排气温度传感器15和/或第2排气温度传感器16的测定值来推定，也可以根据内燃机1的上次的运转履历来推定。
[0062] ECU20判别混合动力系统的起动时的排气净化催化剂31的床温是否比预定温度低。若混合动力系统的起动时的排气净化催化剂31的床温比预定温度低，则ECU20运算使排气净化催化剂31的床温上升至预定温度所需的EHC2的通电量(基准通电量)。此时的基准通电量例如以在混合动力系统的起动时的排气净化催化剂31的床温低的情况下比高的情况下大的方式运算。接着，ECU20运算假定为基准通电量的电力通入到EHC2的情况下的SOC的消耗量SOCcom。ECU20通过从混合动力系统起动时的SOC减去所述消耗量SOCcom来算出SOC的余量ΔSOC(＝SOC-SOCcom)。ECU20判别所述余量ΔSOC是否为下限值以上。在此所说的“下限值”是若SOC低于该下限值时则判定为需要使内燃机1启动来对电池54进行充电的值。
[0063] 在所述余量ΔSOC为所述下限值以上的情况下，ECU20在SOC变得等于对所述消耗量SOCcom与所述下限值之和加上余裕而得到的值时，开始对EHC2的通电。此外，在所述余量ΔSOC为能够使EV行驶(仅利用电动马达52使车辆100行驶的状态)持续一定时间的量以上的情况下，可以在产生了车辆100的行驶要求时，仅利用电动马达52使车辆100行驶，并且开始从电池54向EHC2的通电。在此所说的“一定时间”例如是比将基准通电量的电力向EHC2供给所需的时间长的时间。
[0064] ECU20在通入到EHC2的电力的累计值达到了基准通电量时，使从电池54向EHC2的通电停止，使内燃机1启动。这样，若在内燃机1启动前将基准通电量的电力通入EHC2，则能够预先提高内燃机1的启动时的排气净化催化剂31的温度。其结果，能够提高内燃机1的启动时和刚启动后的排气净化催化剂31的净化性能，能够将排气排放抑制得少。以下，将如上述那样在内燃机1启动前对排气净化催化剂31进行预热的处理称作预加热处理。
[0065] 在像内燃机1刚冷启动后那样排气管11的壁面等冰冷时，有时排气中包含的水分会凝集而产生冷凝水。尤其是，若反复进行在内燃机1充分变暖前停止该内燃机1的运转的所谓“短程(short trip)”，则有可能在排气管3的内部等积存比较大量的冷凝水。这样的冷凝水有可能与排气一起到达排气净化催化剂31并向该排气净化催化剂31附着。若在冷凝水附着于排气净化催化剂31的状态下将上述基准通电量的电力通入EHC2，则排气净化催化剂31的床温有可能不上升至预定温度。在此，将基准通电量的电力通入到EHC2的情况下的排气净化催化剂31的床温Tcat的历时变化示于图4。图4中的实线表示在排气净化催化剂31未附着有冷凝水的状态下向EHC2通电的情况下的床温Tcat0的历时变化。另一方面，图4中的单点划线表示在排气净化催化剂31附着有冷凝水的状态下向EHC2通电的情况下的床温Tcat1的历时变化。
[0066] 在图4中，若在EHC2的通电开始时间点(图4中的t10)在排气净化催化剂31未附着有冷凝水，则排气净化催化剂31的床温Tcat0以Tst(混合动力系统的起动时的排气净化催化剂31的床温，以下有时也记为“起动时床温”)为起点而随着时间上升。并且，在基准通电量的通电结束时(图4中的t11)，排气净化催化剂31的床温Tcat0到达预定温度Ttrg。另一方面，若在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水，则在从向EHC2的通电开始起到排气净化催化剂31的床温Tcat1到达Tevap(冷凝水的开始蒸发的温度，例如100℃)为止的期间(图4中的t10～t20的期间)，排气净化催化剂31的床温Tcat1以起动时床温Tst为起点而随着时间上升。然而，在从排气净化催化剂31的床温Tcat1到达上述Tvap(图4中的t20)起到附着于排气净化催化剂31的冷凝水结束蒸发为止(图4中的t21)的期间(蒸发期间)，通过EHC2的通电而产生的热能被消耗于冷凝水的蒸发，因此排气净化催化剂31的床温Tcat1在Tevap附近停滞。然后，当附着于排气净化催化剂31的冷凝水结束蒸发时(图4中的t21)，排气净化催化剂31的床温Tcat1再次开始上升。这样，若在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水，则通过通电而产生的热能的一部分会被消耗于冷凝水的蒸发，因此在基准通电量的通电结束的时间点(图4中的t11)排气净化催化剂31的床温Tcat1能够到达的温度比预定温度Ttrg低。
[0067] 另外，如图5所示，在EHC2的通电开始时间点附着于排气净化催化剂31的冷凝水的量(冷凝水附着量)多的情况(图5中的双点划线)下的蒸发期间(图5中的t20～t21’)比冷凝水附着量少的情况(图5中的单点划线)下的蒸发期间(图5中的t20～t21)长。这是因为，在冷凝水附着量多的情况下，与少的情况相比，被消耗于冷凝水的蒸发的热能多。其结果，在基准通电量的通电结束的时间点(图5中的t11)排气净化催化剂31的床温能够到达的温度在冷凝水附着量多的情况下比少的情况下低。
[0068] 若鉴于如上述图4及图5所示的倾向，则为了通过预加热处理使排气净化催化剂31的床温Tcat升温至预定温度Ttrg，需要根据冷凝水附着量来调整EHC2的通电量。
[0069] 于是，在本实施例中，基于从EHC2的通电开始起经过预定期间后的EHC2的实际的电阻值与预定的基准电阻值之差(电阻差)来调整EHC2的通电量。在此所说的“预定期间”是从EHC2的通电开始起到通电开始时间点的附着于排气净化催化剂31的冷凝水结束蒸发为止所需的期间，是比将基准通电量的电力通入EHC2所需的期间短的期间。另外，预定的基准电阻值是在排气净化催化剂31未附着有冷凝水的状态下向EHC2通电的情况下的EHC2的电阻值。
[0070] 图6是示出通电开始后的排气净化催化剂31的床温Tcat、EHC2的电阻值Rcatt及电阻差ΔR的历时变化的时间图。图6中的实线表示在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31未附着有冷凝水的情况下的各值的历时变化。图6中的单点划线表示在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有比较少量的冷凝水的情况下的各值的历时变化。图6中的双点划线表示在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有比较大量的冷凝水的情况下的各值的历时变化。
[0071] 在图6中，若在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31未附着有冷凝水，则如前所述，排气净化催化剂31的床温Tcat0从起动时床温Tst朝向预定温度Ttrg而随着时间上升。相对于此，若在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水，则在EHC2的通电刚开始后，排气净化催化剂31的床温Tcat1、Tcat2以起动时床温Tst为起点而随着时间上升。然而，在从排气净化催化剂31的床温Tcat1、Tcat2达到冷凝水的开始蒸发的温度Tevap起到冷凝水结束蒸发为止的蒸发期间(t20～t21、t20～t21’)，床温Tcat1、Tcat2在Tevap附近停滞。然后，当附着于排气净化催化剂31的冷凝水结束蒸发时(t21、t21’)，床温Tcat1、Tcat2再次开始上升。
[0072] 另外，在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31未附着有冷凝水的情况下，EHC2的电阻值(相当于预定的基准电阻值)Rcat0随着时间下降。另一方面，在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水的情况下，EHC2的电阻值Rcat1、Rcat2也随着时间下降。不过，在从通电开始到冷凝水结束蒸发为止的预定期间(t10～t21、t10～t21’)，电阻值Rcat1、Rcat2的每单位时间的下降量(下降速度)比基准电阻值Rcat0的下降速度小。由此，从EHC2的通电开始起到经过预定期间(t10～t21、t10～t21’)为止，电阻差ΔR1、ΔR2随着时间增加。并且，在从EHC2的通电开始起经过预定期间(t10～t21、t10～t21’)后，电阻值Rcat1、Rcat2以与基准电阻值Rcat0大致相等的下降速度下降。由此，在从EHC2的通电开始起经过预定期间(t10～t21、t10～t21’)后，电阻差ΔR1、ΔR2大致一定(电阻差ΔR1、ΔR2的每单位时间的变化量成为大致零)。此外，预定期间(t10～t21、t10～t21’)中的电阻值的下降速度在冷凝水附着量多的情况(Rcat2)下比少的情况(Rcat1)下小。因而，从EHC2的通电开始起经过预定期间(t10～t21、t10～t21’)后的电阻差在冷凝水附着量多的情况(ΔR2)下比冷凝水附着量少的情况(ΔR1)下大。
[0073] 此外，在图6中，尽管蒸发期间(t20～t21、t20～t21’)中的床温Tcat1、Tcat2大致一定，该期间中的电阻值Rcat1、Rcat2却微减，推测这是由排气净化催化剂31中的表面电极7a附近的部位(即，排气净化催化剂31的周缘部分)的温度上升引起。
[0074] 根据如上述图6所示的相关性，如图7所示，通电开始时间点的附着于排气净化催化剂31的冷凝水的量越多，则从EHC2的通电开始起经过预定期间后的电阻差ΔR越大。由此，在本实施例的预加热处理中，ECU20基于从EHC2的通电开始起经过预定期间后的电阻差ΔR来求出通电量不足量，将该通电量不足量的通电量与基准通电量相加而向EHC2通电。在此所说的“通电量不足量”是在EHC2中产生为了使排气净化催化剂31的床温Tcat上升至预定温度Ttrg而不足的热能(热能不足量)所需的通电量，例如，如图8所示，电阻差ΔR越大，则通电量不足量越大。此外，关于如图8所示的相关性，预先基于实验、模拟的结果来求出，并且以能够将电阻差ΔR作为自变量而导出通电量不足量的映射或函数式的形式存储于ECU20的ROM等。
[0075] (处理流程)
[0076] 在此，基于图9来说明本实施例中的预加热处理的流程。图9是示出在本实施例的预加热处理中ECU20执行的处理例程的流程图。图9所示的处理例程是在混合动力系统的起动时由ECU20执行的处理例程，预先存储于ECU20的ROM等。
[0077] 在图9的处理例程中，ECU20首先在S101中判别排气净化催化剂31的起动时床温Tst是否比预定温度Ttrg低。此时，如前所述，ECU20通过将内燃机1的上次的运转停止的时间点下的床温Tend和放置时间作为自变量而访问如图3所示的映射或函数式来导出起动时床温Tst即可。
[0078] 在上述S101中作出了否定判定的情况下(Tst≥Ttrg)，无需对排气净化催化剂31进行预热，因此ECU20不执行预加热处理，结束本处理例程。另一方面，在上述S101中作出了肯定判定的情况下(Tst
[0079] 在S102中，ECU20将基准通电量Qbase设定为目标通电量Qtrg。此时，ECU20基于在所述S101中求出的起动时床温Tst来求出基准通电量Qbase。在此所说的基准通电量Qbase是“若在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31未附着有冷凝水，则通过将该基准通电量Qbase的电力通入EHC2，能够使排气净化催化剂31的床温Tcat上升至预定温度Ttrg以上”的通电量，起动时床温Tst越低则被设定为越大的值。此外，起动时床温Tst与基准通电量Qbase的相关性预先基于实验、模拟的结果来求出，并且以能够将起动时床温Tst作为自变量而导出基准通电量Qbase的映射或函数式的形式存储于ECU20的ROM等。
[0080] 在S103中，ECU20控制供给电力控制部18以开始从电池54向EHC2的通电。在本实施例中，从电池54向EHC2每单位时间通入的电力被固定为预先设定的一定量q。此外，通过ECU20执行S103的处理而实现本发明的“通电部”。
[0081] 在S104中，ECU20运算在从通电开始时到当前时间点为止的期间通入到EHC2的电力的累计值(累计电力量)Q。具体而言，ECU20通过对累计电力量的上次值Qold加上上述一定量q来算出累计电力量Q。
[0082] 在S105中，ECU20判别修正标志是否为OFF。在此所说的“修正标志”是在后述的S110中进行了基于电阻差ΔR的目标通电量Qtrg的修正处理时被设为ON而在后述的S113中对EHC2的通电结束时被设为OFF的标志。在该S105中作出了否定判定的情况下，目标通电量Qtrg的修正处理已执行，因此ECU20跳过S106～S111的处理而进入S111。另一方面，在S105中作出了肯定判定的情况下，目标通电量Qtrg的修正处理还未执行，因此ECU20依次执行S106～S111的处理。
[0083] 在S106中，ECU20判别从EHC2的通电开始起是否经过了预定期间。如前所述，在此所说的“预定期间”是从EHC2的通电开始起到在通电开始时间点附着于排气净化催化剂31的冷凝水蒸发结束为止所需的期间。作为判别从EHC2的通电开始起是否经过了预定期间的方法，可以使用将电阻差ΔR大致一定(即，电阻差ΔR的每单位时间的变化量为预定的阈值以下)作为条件来判定为从EHC2的通电开始起经过了预定期间的方法。也就是说，如在前述的图6的说明中所述，在从EHC2的通电开始起到经过预定期间为止的期间电阻差ΔR随着时间增加(即，电阻差ΔR的每单位时间的变化量变得比预定的阈值大)，另一方面，在从EHC2的通电开始起经过了预定期间后，电阻差ΔR成为大致一定(即，电阻差ΔR的每单位时间的变化量成为预定的阈值以下)。因而，若电阻差ΔR的每单位时间的变化量成为预定的阈值以下的状态持续了预定的判定期间以上，则能够视为电阻差ΔR大致一定，从而能够判定为从EHC2的通电开始起经过了预定期间。此外，在此所说的“预定的阈值”是小到能够视为电阻差ΔR大致一定(即，电阻差ΔR的每单位时间的变化量为大致零)的程度的值。为了利用这样的方法进行该S106的判定，需要求出EHC2的实际的电阻值Rcat。EHC2的实际的电阻值Rcat能够根据向电极7施加的电压Vehc和在电极7中流动的电流Iehc来运算(Rcat＝Vehc/Iehc)。由此，在EHC2的电极7安装电压传感器及电流传感器，根据这些传感器的计测值Vehc、Iehc来运算电阻值Rcat即可。另一方面，在电阻差ΔR的运算中使用的基准电阻值Rcat0是对处于在排气净化催化剂未附着有冷凝水且排气净化催化剂的床温与在上述S101中取得的起动时床温Tcat相等的状态的EHC通入了与在上述S102中设定的目标通电量Qtrg相等的电力的情况下的、与电阻值Rcat相同的定时(从通电开始起的经过时间相同的定时)下的电阻值。于是，在本实施例中，将起动时床温、目标通电量、从通电开始起的经过时间及基准电阻值Rcat0的相关性预先基于实验、模拟的结果而求出，并且以能够将起动时床温、目标通电量及从通电开始起的经过时间作为自变量而导出基准电阻值Rcat0的映射或函数式的形式存储于ECU20的ROM。
[0084] 此外，也可以将在能够向排气净化催化剂附着的最大量的冷凝水附着于该排气净化催化剂的状态下开始了向EHC的通电的情况下的从EHC的通电开始起到附着于排气净化催化剂的冷凝水全部蒸发结束为止所需的时间或通电量预先根据实验、模拟的结果而求出，将从EHC2的通电开始起的实际的经过时间为上述时间以上或从EHC2的通电开始起的实际的累计电力量Q为上述通电量以上作为条件而判定为从EHC2的通电开始起经过了预定期间。此外，能够向排气净化催化剂附着的冷凝水的最大量相当于在冷凝水附着量最多的条件下使用了内燃机1的情况下的冷凝水附着量。
[0085] 在上述S106中作出了否定判定的情况下，ECU20返回S104的处理。另一方面，在上述S106中作出了肯定判定的情况下，ECU20进入S107的处理。在S107中，ECU20取得EHC2的电阻值Rcat。具体而言，如前所述，ECU20基于施加于EHC2的电极7的电压Vehc和在EHC2的电极7中流动的电流Iehc来运算EHC2的电阻值Rcat。此外，通过ECU20执行S107的处理而实现本发明的“取得部”。
[0086] 在S108中，ECU20通过从在上述S107中取得的电阻值Rcat减去基准电阻值Rcat0来运算电阻差ΔR。接着，ECU20以在上述S108中运算出的电阻差ΔR为参数来运算通电量不足量Qadd(S109)。具体而言，ECU20通过将在上述S108中运算出的电阻差ΔR作为自变量而访问在前述的图8的说明中所述的映射或函数式来导出通电量不足量Qadd。此时，若在上述S108中运算出的电阻差ΔR为零(若在通电开始时间点在排气净化催化剂31未附着有冷凝水)，则通电量不足量Qadd被设定为零。此外，通过ECU20执行S109的处理而实现本发明的“运算部”。
[0087] 在S110中，ECU20利用在上述S109中设定的通电量不足量Qadd来修正在上述S102中运算出的目标通电量Qtrg。具体而言，ECU20通过对在上述S102中设定的目标通电量Qtrg加上在上述S109中设定的通电量不足量Qadd来运算新的目标通电量Qtrg(＝Qtrg+Qadd)。此时，若在通电开始时间点的排气净化催化剂31附着有冷凝水，则通电量不足量Qadd比零大，因此修正后的目标通电量Qtrg比上述基准通电量Qbase大。若按照像这样修正后的目标通电量Qtrg进行向EHC2的通电，则向EHC2每单位时间通入的电力为上述一定量q不变，但EHC2的通电时间变长，因此能够将通电量不足量Qadd不多不少地向EHC2通电。
[0088] 在S111中，ECU20将上述修正标志从OFF向ON变更。接着，ECU20进入S112，判别在上述S104中运算出的累计电力量Q是否为在上述S109中修正后的目标通电量Qtrg以上。在该S112中作出了否定判定的情况下(Q
[0089] 在S113中，ECU20控制供给电力控制部18以使从电池54向EHC2的通电结束。接着，ECU20进入S114，将修正标志从ON向OFF变更。
[0090] 若按照图9所示的顺序执行预加热处理，则根据与在EHC2的通电开始时间点附着于排气净化催化剂31的冷凝水的量(冷凝水附着量)的相关性高的电阻差来修正EHC2的目标通电量。由此，在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水的情况下，与未附着的情况相比，目标通电量大。即，在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水的情况下，与未附着的情况相比，EHC2的通电时间长。由此，即使在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水的情况下，也能够将使排气净化催化剂31上升为预定温度Ttrg以上所需的热能不多不少地向排气净化催化剂31供给。其结果，实现本发明的“供给部”。
[0091] <实施例1的变形例>
[0092] 在上述实施例1中，对在目标通电量的修正后每单位时间向EHC2通入的电力被设定为与目标通电量的修正前相同的电力的例子进行了叙述。即，在上述实施例1中，对通过延长EHC2的通电时间来提供通电量不足量的例子进行了叙述。相对于此，在修正后的目标通电量比修正前的目标通电量大的情况(通电量不足量比零大的情况)下，在目标通电量的修正后每单位时间向EHC2通入的电力也可以比目标通电量的修正前大。即，也可以通过增大向EHC2每单位时间通入的电力来提供通电量不足量。
[0093] 图10是示出在本变形例的预加热处理中ECU20执行的处理例程的流程图。在图10中，关于与前述的图9的处理例程同样的处理标注有同样的标号。
[0094] 在图10的处理例程中，在执行S110的处理后，执行S201～S202的处理。在S201中，ECU20判别在S109中设定的通电量不足量Qadd是否比零大。在S201中作出了否定判定的情况下(Qadd＝0)，ECU20跳过S202而进入S111。另一方面，在S201中作出了肯定判定的情况下(Qadd>0)，ECU20进入S202。
[0095] 在S202中，ECU20利用预定的修正量Δq来修正向EHC2每单位时间通入的电力q。具体而言，ECU20通过对修正前的电力q加上预定的修正量Δq来运算新的电力q(＝q+Δq)。此时，预定的修正量Δq可以是预先设定的固定值，或者也可以是通电量不足量Qadd越大则被设定为越大的值的可变值。
[0096] 若按照如图10所示的顺序执行预加热处理，则在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水的情况下，能够抑制预加热处理的执行期间变得过长。尤其是，若通电量不足量Qadd越大则预定的修正量Δq被设定为越大的值，则在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水的情况下，能够将预加热处理的执行期间的增加尽量抑制得短。
[0097] <实施例2>
[0098] 接着，基于图11～图12对本发明的第2实施例进行说明。在此，对与前述的第1实施例不同的构成进行说明，对同样的构成省略说明。
[0099] 在前述的第1实施例中，对通过使预加热处理中的EHC2的目标通电量增加来提供热能不足量的热能的例子进行了叙述。相对于此，在本实施例中，对通过在内燃机1启动后执行排气升温处理来提供热能不足量的热能的例子进行叙述。
[0100] 图11是示出在本实施例中的预加热处理及排气升温处理中ECU20执行的处理例程的流程图。在图11中，关于与前述的图9的处理例程同样的处理标注有同样的标号。
[0101] 在图11的处理例程中，取代图9的处理例程中的S105而执行S301的处理。另外，在图11的处理例程中，取代图9的处理例程中的S109～S111的处理而执行S302～S303的处理。而且，在图11的处理例程中，取代图9的处理例程中的S114而执行S304～S307的处理。
[0102] 在S301中，ECU20判别预热标志是否为OFF。在此所说的“预热标志”是在后述的S303中进行了预热时间Extime的设定处理时被设为ON且在后述的S305中作出了否定判定时或在后述的S306中执行了排气升温处理时被设为OFF的标志。在该S301中作出了否定判定的情况下，ECU20跳过S106～S107及S302～S303而进入S112。另一方面，在该S301中作出了肯定判定的情况下，ECU20依次执行S106～S108的处理后，进入S302。
[0103] 在S302中，ECU20基于在上述S108中运算出的电阻差ΔR来设定在内燃机1启动后执行的排气升温处理的执行时间Extime。此时，如图12所示，在上述S108中运算出的电阻差ΔR越大，则ECU20将排气升温处理的执行时间Extime设定得越长。这是因为，在上述S108中运算出的电阻差ΔR越大，则热能不足量越大。此外，如图12所示的电阻差ΔR与排气升温处理的执行时间Extime的相关性预先基于实验、模拟的结果而求出，并且以能够将电阻差ΔR作为自变量而导出排气升温处理的执行时间Extime的映射或函数式的形式存储于ECU20的ROM等。
[0104] 在S303中，如前所述，ECU20将预热标志从OFF向ON变更。接着，ECU20依次执行S112及S113的处理后，执行S304～S307的处理。
[0105] 在S304中，ECU20使内燃机1启动。接着，在S305中，ECU20判别在上述S302中设定的排气升温处理的执行时间Extime是否比0大(即，是否需要执行排气升温处理)。在该S305中作出了否定判定的情况下(Extime＝0)，ECU20跳过S306而进入S307。另一方面，在该S305中作出了肯定判定的情况下(Extime>0)，ECU20进入S306。
[0106] 在S306中，ECU20执行排气升温处理。此时的排气升温处理按照在上述S302中设定的执行时间Extime执行。在此所说的“排气升温处理”是用于使从内燃机1排出的排气的温度上升的处理，例如可以通过使火花塞1b的点火正时延迟来使从内燃机1排出的排气的温度上升。此外，在内燃机1是压缩着火式的内燃机的情况下，也可以通过进行使燃料喷射正时延迟的处理或进行补充喷射的处理来使从内燃机1排出的排气的温度上升。本实施例中，通过ECU20执行S306的处理来实现本发明的“供给部”。
[0107] ECU20当结束执行上述S306的处理后，进入S307，将上述预热标志从ON向OFF切换。
[0108] 若按照图11所示的顺序执行预加热处理及催化剂预热处理，则热能不足量的热能由排气升温处理提供。因而，在EHC2的通电开始时间点在排气净化催化剂31附着有冷凝水的情况下，能够抑制SOC的消耗量SOCcom的增加，并将热能不足量的热能不多不少地向排气净化催化剂31供给。
[0109] <实施例2的变形例>
[0110] 在上述实施例2中，对利用排气升温处理来提供全部热能不足量的热能的例子进行了叙述，但也可以将通过预加热处理中的EHC2的目标通电量向增量侧的修正来提供热能不足量的热能作为原则，仅在预加热处理的执行中途不得不使内燃机1启动的情况下，通过进行排气升温处理来提供热能不足量的热能。
[0111] 在此，在判定为电池54的余量ΔSOC比阈值小的情况或在EHC2的通电中车辆100的要求驱动力变大的情况下，不得不在EHC2的累计电力量达到目标通电量之前使内燃机1启动。在该情况下，在EHC2的累计电力量达到目标通电量之前，向EHC2的通电被中止，因此仅通过预加热处理无法使排气净化催化剂31的床温上升至预定温度。于是，在EHC2的累计电力量达到目标通电量之前内燃机1被启动的情况下，也可以在内燃机1启动后执行排气升温处理。此时的排气升温处理的执行时间基于在从通电开始到通电中止为止的期间通入到EHC2的电力的总量(累计电力量)与目标通电量之差来决定即可。也就是说，从通电开始到通电中止为止的期间中的累计电力量与目标通电量之差越大，则排气升温处理的执行时间被设定得越长即可。由此，即使在预加热处理的中途内燃机1被启动的情况下，也能够将热能不足量的热能不多不少地向排气净化催化剂31供给。
[0112] <其他>
[0113] 在前述的各实施例及变形例中，对将本发明应用于具有NTC特性的电加热式催化剂的例子进行了叙述，但也可以将本发明应用于具有PTC特性的电加热式催化剂。具有PTC特性的电加热式催化剂，电阻值在其温度低时，比高时小。因而，在通电量不足量的运算中使用的电阻差通过从基准电阻值减去实际的电阻值来求出即可。
[0114] 标号说明
[0115] 1 内燃机
[0116] 3 催化剂载体
[0117] 4 壳体
[0118] 5 衬垫构件
[0119] 6 内筒
[0120] 7 电极
[0121] 7a 表面电极
[0122] 7b 轴电极
[0123] 8 支撑构件
[0124] 9 贯通孔
[0125] 10 进气管
[0126] 11 排气管
[0127] 15 第1排气温度传感器
[0128] 16 第2排气温度传感器
[0129] 18 供给电力控制部
[0130] 20 ECU
[0131] 31 排气净化催化剂
[0132] 54 电池
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