JP6569652B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

通電により触媒を加熱する電気加熱式触媒を設け、内燃機関の始動前に電気加熱式触媒に通電することにより触媒の活性化をはかることが知られている。そして、内燃機関の始動前に検出される電気加熱式触媒の温度に基づいて該電気加熱式触媒への通電時間を算出し、電気加熱式触媒へ通電を開始した時点から、該通電時間が経過したときに、電気加熱式触媒への通電を停止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０５−３２１６４５号公報 特開２０１４−０８４７５９号公報 特開２０１２−２１５１４５号公報

ここで、電力量が同じであれば、通電時間及び電力が異なっていたとしても、電気加熱式触媒の平均温度は略同じになる。したがって、電気加熱式触媒の平均温度は供給した電力量に応じた温度になる。しかし、電気加熱式触媒に通電したときに、電気加熱式触媒内の電気抵抗の小さな箇所を電流が通り、この電流が通った箇所において発熱するため、電気抵抗が大きいために電流が通り難い箇所では発熱し難い。したがって、触媒内の電気抵抗が不均一であると、電気加熱式触媒内部の温度が不均一になる。そのため、電気加熱式触媒の平均温度が触媒の活性温度に達すると想定される電力量を供給したとしても、触媒の一部が活性温度に達しない場合もある。そうすると、電気加熱式触媒全体としての排気の浄化能力が想定される能力まで上昇しない虞がある。

例えば、電気加熱式触媒に供給する電力を小さくすることにより、電気抵抗の小さい箇所での発熱による温度上昇と、電気抵抗の小さい箇所から大きい箇所への伝熱による電気抵抗の大きい箇所での温度上昇と、の差が小さくなるため、電気加熱式触媒内部の温度差が小さくなる。しかし、電気加熱式触媒に供給する電力を小さくすると、電気加熱式触媒全体の温度上昇に時間がかかってしまう。内燃機関を速やかに始動させたい場合には、電気加熱式触媒全体の温度を速やかに上昇させることが好ましい。

一方、電気加熱式触媒に供給する電力量を増加させることにより、温度が低い箇所の温度を上昇させようとすると、電気抵抗の小さな箇所における温度が必要以上に高くなるため、電力を無駄に供給することになる。さらに、電気抵抗の小さな箇所において温度が高くなりすぎて過熱することにより熱劣化が生じる虞もある。また、例えばＳｉＣを基材とする電気加熱式触媒では、高温になるほど抵抗値が小さくなるため、電力または電力量を増加したとしても、当初電気抵抗が小さく電流が流れ易かった箇所に更に電流が流れ易くなってしまう。すなわち、高温の箇所に電流が流れて更に温度が上昇する一方で、低温の箇所には電流が流れ難いままのために温度が上昇し難くなる。このようにして、電気加熱式触媒内部の温度差が時間の経過と共に拡大する。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気加熱式触媒に要求電力量を供給した後の内燃機関始動時における電気加熱式触媒内部の温度差
を小さくすることにより、電気加熱式触媒全体としての浄化能力を高めることにある。

上記課題を解決するために、内燃機関の排気通路に設けられ電力の供給を受けることにより発熱する発熱体と、前記発熱体に担持される触媒と、を有する電気加熱式触媒と、前記発熱体に電力を供給する電源と、前記電源から前記発熱体に供給する電力を調整する制御装置と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記制御装置は、前記内燃機関が停止しているときであって前記内燃機関を始動させる前の第一期間及び該第一期間よりも後の期間である第二期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力量の総量が要求電力量になるように電力を供給し、さらに、前記制御装置は、前記第一期間において前記発熱体内部の温度が許容温度範囲内となるように前記電源から前記発熱体に供給する電力を第一電力に設定する第一処理と、前記電源から前記発熱体に供給する電力を前記第一電力よりも小さな第二電力に設定する、又は、前記電源から前記発熱体へ供給する電力を０に設定する、の少なくとも一方を、前記第二期間において実施する処理であって、前記発熱体内部の温度差が許容温度差範囲内となるように実施する処理である第二処理と、を実施する。

第一処理は、電気加熱式触媒の平均温度を速やかに上昇させるための処理といえる。第一電力及び第一期間は、電気加熱式触媒の平均温度を速やかに上昇させ、且つ、電気加熱式触媒の温度が最も高くなる箇所において電気加熱式触媒が過熱しないように設定される。なお、許容温度範囲は、最も温度の高い箇所において過熱しない範囲（例えば、触媒に熱劣化が生じない範囲）としてもよい。電気加熱式触媒内部の温度が許容温度範囲内となる中で、電力を大きくするほど、電気加熱式触媒の平均温度をより速やかに上昇させることができる。すなわち、大きな電力を長い期間供給すると、電気加熱式触媒が過熱する虞がある。一方、第一電力が小さすぎると、電気加熱式触媒の温度を上昇させるのに時間がかかってしまう。これらを考慮して、第一電力及び第一期間が設定される。

第二処理は、電気加熱式触媒内部の温度差を縮小させるための処理、または、電気加熱式触媒内部の温度差の拡大を抑制するための処理といえる。すなわち、第二期間は、電気加熱式触媒内部の温度差が許容温度差範囲内になるまでの期間である。この許容温度差範囲は、電気加熱式触媒における排気の浄化率が許容範囲になるように設定されてもよい。なお、第二期間に電力を供給する場合には、供給する電力を、第一期間終了時点よりも電気加熱式触媒内部の温度差が縮小するように設定してもよく、または、第一期間終了時点から電気加熱式触媒内部の温度差が拡大することを抑制するように設定してもよい。

ここで、第一期間に比較的大きな電力である第一電力を供給することにより、電気加熱式触媒の平均温度を速やかに上昇させることができる。しかし、電気加熱式触媒に比較的大きな第一電力を供給したときには、電気加熱式触媒内部の温度差が拡大する。一方、第二期間において比較的小さな第二電力を供給する、または、電力を供給しないことにより、電気加熱式触媒内部の温度差が拡大することを抑制できる。すなわち、第二電力は第一電力よりも小さい電力であるため、第二電力を供給しているときには、電気加熱式触媒内部の電気抵抗の小さい箇所における発熱量を減少させることができる。一方、第二期間において供給電力を０に設定した場合には、電気加熱式触媒内部で発熱が起こらない。そして、電気加熱式触媒内部の温度が高い箇所から温度が低い箇所へ熱が伝わるため、電気加熱式触媒内部の温度差が拡大することを抑制できる。なお、要求電力量は、電気加熱式触媒の平均温度を触媒の活性温度まで上昇させるのに要する電力量としてもよい。

また、本発明においては、前記制御装置は、前記第二期間に含まれる期間である第二電力供給前休止期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力を０に設定し、前記第二期間に含まれる期間であって前記第二電力供給前休止期間よりも後の期間である第二
電力供給期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力を前記第二電力に設定することができる。

第一期間の後に電気加熱式触媒に電力を供給しない期間を設けることにより、電気加熱式触媒の平均温度を上昇させずに、電気加熱式触媒の温度の高い箇所から低い箇所への熱の移動量を増加させることができる。したがって、電気加熱式触媒内部の温度差が縮小した状態で第二電力の供給を開始することができる。そのため、電気加熱式触媒内部の温度差が拡大することをより確実に抑制できる。

また、本発明においては、前記制御装置は、前記第二期間に含まれる期間である第二電力供給期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力を前記第二電力に設定し、前記第二期間に含まれる期間であって前記第二電力供給期間よりも後の期間である第二電力供給後休止期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力を０に設定することができる。

第一電力及び第二電力の供給が終了した時点において活性温度に達していない箇所があったとしても、内燃機関の始動開始時点までに電力を供給しない期間を設けることにより、温度の高い箇所から温度の低い箇所へ熱を移動させることができる。したがって、第二電力の供給が終了した後に電力を供給しなくても、温度の低い箇所の温度を上昇させることができる。すなわち、第二電力の供給が終了した時点において活性温度に達していない箇所の温度を、活性温度まで上昇し得る。このように、第二電力の供給が終了した時点よりも後で且つ内燃機関の始動開始時点よりも前に、電気加熱式触媒内部の温度差を縮小することができる。

また、本発明においては、前記制御装置は、前記第二期間終了時点における電力量が要求電力量になるように、前記第一電力、前記第一期間、前記第二電力、及び、前記第二期間を設定し、前記第二期間が終了した時点に前記内燃機関を始動させることができる。

第一期間の長さと、第一電力の大きさとによって、第一期間における電力量が決まる。また、第二期間中に電力を供給する期間の長さと、第二電力の大きさとによって、第二期間における電力量が決まる。第一期間における電力量と、第二期間における電力量と、の総量が要求電力量になれば、電気加熱式触媒内部の平均温度が、例えば触媒の活性温度になる。そして、第二期間が終了した時点では、電気加熱式触媒内部の温度差が小さくなっているため、第二期間が終了した時点で内燃機関を始動させれば、排気を好適に浄化することができる。

本発明によれば、電気加熱式触媒に要求電力量を供給した後の内燃機関始動時における電気加熱式触媒内部の温度差を小さくすることにより、電気加熱式触媒全体としての浄化能力を高めることができる。

実施例に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 実施例１に係る昇温制御において電気加熱式触媒に供給される電力量及び電力の推移を示したタイムチャートである。 要求電力量に達するまでの供給電力を３ｋＷで一定とした場合の電気加熱式触媒の各部位の温度の推移を示したタイムチャートである。 要求電力量に達するまでの供給電力を、最初は４ｋＷで一定とし、その後に２ｋＷで一定とした場合の電気加熱式触媒の各部位の温度の推移を示したタイムチャートである。 電力を２ｋＷで一定とし要求電力量を１２０ｋＪとした場合の通電終了後の電気加熱式触媒の温度分布を示した図である。 電力を３ｋＷで一定とし要求電力量を１２０ｋＪとした場合の通電終了後の電気加熱式触媒の温度分布を示した図である。 電力を４ｋＷで一定とし要求電力量を１２０ｋＪとした場合の通電終了後の電気加熱式触媒の温度分布を示した図である。 電力を５ｋＷで一定とし要求電力量を１２０ｋＪとした場合の通電終了後の電気加熱式触媒の温度分布を示した図である。 図５−図８の温度分布をまとめた図である。 電力を４ｋＷで一定として２０秒経過した後に、電力を２ｋＷとして２０秒経過するまで通電した場合の電気加熱式触媒の温度分布を示した図である。 図９と同様にして図１０に係る温度分布を示した図である。 実施例１に係る昇温制御のフローを示したフローチャートである。 図１２のフローチャートにおいて用いられる通電許可フラグ及び機関始動フラグを設定するフローを示したフローチャートである。 実施例２に係る昇温制御において電気加熱式触媒に供給される電力量、完了カウンタ、機関状態、電気加熱式触媒に供給される電力の推移を示したタイムチャートである。 要求電力量に達するまでの供給電力を、４ｋＷで一定とし、その後に電力の供給を停止した場合の電気加熱式触媒の各部位の温度の推移を示したタイムチャートである。 実施例２に係る昇温制御のフローを示したフローチャートである。 実施例３に係る昇温制御において電気加熱式触媒に供給される電力量、完了カウンタ、機関状態、電気加熱式触媒に供給される電力の推移を示したタイムチャートである。 要求電力量に達するまでの供給電力を、最初は４ｋＷで一定とし、その後に０ｋＷとし、さらにその後に２ｋＷで一定とした場合の電気加熱式触媒の各部位の温度の推移を示したタイムチャートである。 電力を４ｋＷで一定として２０秒経過した後に、電力を供給しない期間を１０秒設け、さらにその後に電力を２ｋＷとして２０秒経過するまで通電した場合の電気加熱式触媒の温度分布を示した図である。 図９及び図１１と同様にして図１９に係る温度分布を示した図である。 実施例３に係る昇温制御のフローを示したフローチャートである。 実施例４に係る昇温制御において電気加熱式触媒に供給される電力量、休止カウンタ、完了カウンタ、機関状態、電気加熱式触媒に供給される電力の推移を示したタイムチャートである。 実施例４に係る昇温制御のフローを示したフローチャートである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係るハイブリッド車両１００の概略構成を示す図である。ハイブリッド車両１００には内燃機関１が搭載されている。なお、内燃機関１は、ガソリン機関、ディーゼル機関の何れであってもよい。また、ハイブリッド車両１００には、電動モータ２が搭載されている。本実施例に係るハイブリッド車両１００は、内燃機関１または電動モータ２により駆動することができる。また、内燃機関１を動力源として電動モータ２に
より発電することができる。電動モータ２には、電気配線を介してバッテリ２０が接続されている。

内燃機関１には、排気通路３が接続されている。排気通路３の途中には、電気加熱式触媒４が設けられている。本実施例に係る電気加熱式触媒４は、触媒担体４Ａ上に触媒４Ｂが担持されている。触媒担体４Ａには、電気抵抗となって、通電により発熱する材質のもの、例えばＳｉＣが用いられる。触媒担体４Ａは、排気の流れ方向に伸びる複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。触媒担体４Ａの外形は、たとえば排気通路３の中心軸を中心とした円柱形である。なお、本実施例においては触媒担体４Ａが、本発明における発熱体に相当する。また、電気加熱式触媒４よりも下流に更に他の触媒を備えることもできる。

触媒４Ｂには、たとえば酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯx触媒、選択還元型ＮＯx触媒などを挙げることができる。これら触媒は、活性温度以上になると排気の浄化能力を発揮する。触媒担体４Ａには、電極４Ｃが２本接続されており、該電極４Ｃ間に電圧をかけることにより触媒担体４Ａに通電される。この触媒担体４Ａの電気抵抗により該触媒担体４Ａが発熱する。電極４Ｃは、電圧制御装置２１を介してバッテリ２０に接続されている。なお、本実施例ではバッテリ２０が、本発明における電源に相当する。電圧制御装置２１は、後述のＥＣＵ１０により操作され、バッテリ２０から電極４Ｃへの印加電圧を調整する。

そして、内燃機関１には、該内燃機関１及び電動モータ２を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、ＣＰＵの他、各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１及び電動モータ２等を制御する。なお、本実施例においてはＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。

ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１１を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１２、および機関回転速度を検知するクランクポジションセンサ１３が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。また、ＥＣＵ１０には、電圧制御装置２１が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１０は電気加熱式触媒４への通電を制御する。

また、ＥＣＵ１０には、バッテリ２０が接続されており、該ＥＣＵ１０は、バッテリ２０の残容量（以下、ＳＯＣ量という）を算出する。さらに、ＥＣＵ１０には、電動モータ２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０は電動モータ２への通電や電動モータ２における発電を制御する。ＥＣＵ１０は、ＳＯＣ量が多いときには電動モータ２でハイブリッド車両１００を駆動し、ＳＯＣ量が少なくなると内燃機関１を始動させてＳＯＣ量の回復を行いつつ内燃機関１でハイブリッド車両１００を駆動する。

そしてＥＣＵ１０は、内燃機関１の始動前に、電気加熱式触媒４の温度を上昇させるための制御である昇温制御を実施する。昇温制御において、ＥＣＵ１０は、バッテリ２０から電気加熱式触媒４に供給する電力を調整する。ＥＣＵ１０は、電気加熱式触媒４の温度に基づいて、電気加熱式触媒４の平均温度が目標温度まで上昇するのに要する電力量（以下、要求電力量ともいう。）を算出する。電気加熱式触媒４の温度は、ＥＣＵ１０によって推定される。なお、電気加熱式触媒４の温度と、要求電力量との関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができるため、予めＥＣＵ１０に記憶させておくことができる。また、電気加熱式触媒４の温度に基づいて要求電力量を算出することに代えて、要求電力量を固定値としてもよい。この固定値も、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ＥＣＵ１０は、電気加熱式触媒４に供給した電力量が要求電力量
になるまで、電気加熱式触媒４に電力を供給する。その際、電力の供給開始時点から第一期間の終了までは、比較的大きな電力である第一電力を供給する第一処理を実施し、第一期間終了時点から第二期間の終了までは、第一電力よりも小さな電力である第二電力を供給する第二処理を実施する。ＥＣＵ１０は、第二期間終了時点における電力量が要求電力量になるように、第一電力、第一期間、第二電力、第二期間を設定する。そして、第二期間が終了すると内燃機関１を始動させる。

図２は、本実施例に係る昇温制御において電気加熱式触媒４に供給される電力量及び電力の推移を示したタイムチャートである。Ｔ１は第一期間の開始時点であり、Ｔ２は第一期間の終了時点且つ第二期間の開始時点であり、Ｔ３は第二期間の終了時点であり且つ内燃機関１の始動時点である。図２において、Ｑ１は要求電力量であり、Ｑ２はＴ２の時点における電力量である。また、図２においてＥ１は第一期間に供給される電力であり、Ｅ２は第二期間に供給される電力である。第一期間に供給される電力はＥ１で一定であり、第二期間に供給される電力はＥ２で一定である。

このように、本実施例に係る昇温制御では、まずは比較的大きな第一電力を供給し、その後に、比較的小さな第二電力を供給する。ここで、電気加熱式触媒４の電極４Ｃ間の電気抵抗を均一にすることは製造上困難であるため、電気抵抗の大きな箇所も存在すれば、小さな箇所も存在する。電流は電気抵抗が小さい箇所を流れ易いため、電気抵抗が小さい箇所の温度が上昇し易くなる。また、電極４Ｃと触媒担体４Ａとの接触部は電流が必ず流れることになり、この接触部における電気抵抗が大きいために、通電中は電極４Ｃ付近の温度が上昇し易い。したがって、電気加熱式触媒４に電力を供給すると、電気加熱式触媒４内部に温度差が生じ得る。なお、触媒担体４ＡにＳｉＣを採用した場合には、ＮＴＣ特性によって、高温になるほど電気抵抗が小さくなるため、最初に電気抵抗が小さいために電流が流れた箇所にその後も電流が流れ易い。そのため、同じ箇所の温度が上昇を続けるので、電気加熱式触媒４内部の温度差がさらに拡大する。

ここで、第一電力及び第一期間は、電気加熱式触媒４の平均温度を速やかに上昇させ、且つ、電気加熱式触媒４の温度が高い箇所において過熱しないように設定される。すなわち、第一期間において電気加熱式触媒４内部の温度が許容温度範囲内となるように第一電力が設定される。例えば、同じ電力量を供給する場合に、第一電力を大きくし且つ第一期間を短くすると、電気加熱式触媒４の温度の高い箇所で過熱する虞がある。そして、このような過熱により熱劣化が生じてしまい、電気加熱式触媒４の浄化性能が低下してしまう。一方、同じ電力量を供給する場合に、第一電力を小さくし且つ第一期間を長くすると、電気加熱式触媒４の平均温度を上昇させるのに時間がかかってしまう。したがって、これらを考慮して、これらが共に許容できる範囲に収まるように、第一電力Ｅ１及び第一期間が設定される。このようにして、第一期間においては、第一電力Ｅ１を供給することにより、温度の高い箇所（例えば、電極４Ｃ端部付近）と、温度の低い箇所（例えば、触媒担体４Ａの中心軸付近）と、の温度差が比較的大きくなる。第一期間終了時点Ｔ２では、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達していないため、電気加熱式触媒４の平均温度は活性温度以下であり、一部では活性温度に達している可能性はあるものの、電気加熱式触媒４の広い範囲で活性温度に達していない。

そして、第一期間終了後に第二期間を設け、この第二期間において第二電力Ｅ２を供給する。ここで、第二電力Ｅ２及び第二期間は、第二期間終了時点において電気加熱式触媒４内部の温度差が許容温度差範囲内となるように設定される。この許容温度差範囲は、電気加熱式触媒４における排気の浄化率が許容範囲になるように設定されてもよい。さらに、第二期間終了時点において第一期間及び第二期間に供給された電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達するように第二電力Ｅ２及び第二期間が設定される。ここで、第二電力が大きすぎると、電気加熱式触媒４内部の温度差が拡大してしまい、一方、第二電力が小さすぎると
、電力量が要求電力量Ｑ１に達するまでに時間がかかってしまう。これらを考慮して、これらが共に許容できる範囲に収まるように、第二電力Ｅ２及び第二期間が設定される。

第二期間では、比較的小さな第二電力Ｅ２を供給するため、電気加熱式触媒４の電流が流れる箇所における温度上昇は第一期間と比較すると緩慢になる。また、第二期間では、第一期間に温度が高くなっていた箇所から温度の低い箇所へ熱が伝わる。すなわち、第一期間と第二期間とを比較すると、第二期間では第一期間よりも、電気抵抗が小さい箇所（すなわち温度の高い箇所）における温度上昇は小さくなるものの、電気抵抗が大きい箇所（すなわち温度の低い箇所）における伝熱による温度上昇は第一期間に引き続き第二期間においても起こるため、第二期間において、電気加熱式触媒４内部の温度差が拡大することを抑制できる。そして、第二期間終了時点Ｔ３では、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達しているため、電気加熱式触媒４の平均温度は活性温度に達している。第二期間において、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大が抑制されたため、第二期間終了時点Ｔ３では、電気加熱式触媒４内部のより広い範囲で活性温度に達している。したがって、第二期間終了時点Ｔ３において排気の浄化能力が高い状態で内燃機関１を始動させることができる。

ここで、図３は、要求電力量に達するまでの供給電力を３ｋＷで一定とした場合の電気加熱式触媒４の各部位の温度の推移を示したタイムチャートである。また、図４は、要求電力量に達するまでの供給電力を、最初は４ｋＷで一定とし、その後に２ｋＷで一定とした場合の電気加熱式触媒４の各部位の温度の推移を示したタイムチャートである。実線は供給する電力を示しており、一点鎖線は電気加熱式触媒４内部の最低温度を示しており、破線は電気加熱式触媒４内部の最高温度を示している。またＴＡは、電力量が要求電力量に達した時点を示している。図３及び図４における要求電力量は１２０ｋＪで同じである。電力量が要求電力量に達した時点をＴＡで示している。図３と図４とでは、電力を供給している期間は同じである。

図３と図４とを比較すると、図４のほうが、電力量が要求電力量に達した時点ＴＡにおける電気加熱式触媒４内部の最高温度と最低温度との温度差が小さい。また、図３と図４とを比較すると、図３のほうが図４よりも最高温度が高くなっている。すなわち、図３のように供給する電力を一定とした場合、最高温度の箇所において温度が高くなり過ぎる虞がある。仮に、最高温度の箇所において温度が高くなりすぎることを抑制しようとして、小さい電力で一定にすると、最低温度の箇所を要求される温度まで昇温させるのに時間がかかってしまう。これに対して、図４に示すように、第一期間に比較的大きな電力を供給し、第二期間に比較的小さな電力を供給することにより、電気加熱式触媒４内部の温度差を小さくしつつ速やかな昇温が可能となる。すなわち、要求電力量が同じ場合であって同じ時間だけ電力を供給する場合には、一定の電力を供給するよりも、最初に比較的大きな電力を供給し、次に比較的小さな電力を供給したほうが、電気加熱式触媒４内部の温度差を速やかに小さくすることができる。

次に、図５は、電力を２ｋＷで一定とし要求電力量を１２０ｋＪとした場合の通電終了後の電気加熱式触媒４の温度分布を示した図である。図６は、電力を３ｋＷで一定とし要求電力量を１２０ｋＪとした場合の通電終了後の電気加熱式触媒４の温度分布を示した図である。図７は、電力を４ｋＷで一定とし要求電力量を１２０ｋＪとした場合の通電終了後の電気加熱式触媒４の温度分布を示した図である。図８は、電力を５ｋＷで一定とし要求電力量を１２０ｋＪとした場合の通電終了後の電気加熱式触媒４の温度分布を示した図である。図５−図８は、電気加熱式触媒４の中心軸と直交する断面上の温度分布を示している。図５−図８に示すように、電極４Ｃは、触媒担体４Ａの外周面に沿って形成されている。「温度：高」は、温度が比較的高い箇所を示しており、「温度：低」は、温度が比較的低い箇所を示している。図５−図８では、等しい温度の箇所を結んだ線である等温度線によって温度分布を示している。図５−図８では、要求電力量が同じため、電気加熱式
触媒４の平均温度は略等しい。ただし、電力が大きいほど、電力を供給する時間は短くなる。図５−図８に示すように、何れも、電極４Ｃの端部付近の温度が高く、触媒担体４Ａの中心軸付近の温度が低い。図５−図８を比較すれば分かるように、要求電力量が同じであっても、電力が大きいほど、等温度線の間隔が狭くなり、温度差がより大きくなる。

図９は図５−図８の温度分布をまとめた図である。実線は電気加熱式触媒４の平均温度、一点鎖線は電気加熱式触媒４内部の最低温度、破線は電気加熱式触媒４内部の最高温度を示している。電力量が同じ場合、電力が小さく電力の供給期間が長いほど、最高温度と最低温度との差が小さくなり（すなわち、温度分布がより均一な状態になり）、しかも、最低温度が高くなる。しかし、電力が小さいほど、電力量が要求電力量に達するまでの時間が長くなるので、内燃機関１の排気を浄化することができるようになるまでの時間が長くなる。したがって、電気加熱式触媒４内部の温度差を小さくしようとして電力を小さくした場合には、触媒４Ｂが排気を浄化できるようになるまでに時間がかかることになる。そして、排気を浄化することができない場合には内燃機関１の始動を禁止する場合には、内燃機関１の始動までに時間を要することになる。したがって、一定の小さな電力を供給することにより電気加熱式触媒４内部の温度差を小さくしようとするのは好ましくない。

ここで、図１０は、電力を４ｋＷで一定として２０秒経過した後に、電力を２ｋＷとして２０秒経過するまで通電した場合の電気加熱式触媒４の温度分布を示した図である。図１０における要求電力量は１２０ｋＪである。また、図１１は、図９と同様にして図１０に係る温度分布を示した図である。図１１の電力において、「４−２」は、電力を４ｋＷで一定として２０秒経過した後に、電力を２ｋＷとして２０秒経過するまで通電した場合（図１０に係る電力供給の場合）を示している。なお、図１０は、本実施例に係る昇温制御を実施した場合の図といえる。ここで、図１１に示されるように、電力が「４−２」の場合には、２ｋＷで一定とした場合よりも温度差が若干大きくなる。しかし、最初に電力を４ｋＷとすることにより、電力量が要求電力量に達するまでの時間を２ｋＷで一定とした場合よりも短縮することができる。一方、電力が「４−２」の場合には、３ｋＷで一定とした場合と比較して、電力量が要求電力量に達するまでの時間が同じであったとしても、温度差を小さくすることができる。このように、本実施例に係る昇温制御によれば、第一期間において第一電力を供給することにより昇温制御を実施する時間を短縮することができる。さらに、第二期間において第二電力を供給することにより、電気加熱式触媒４内部の温度差が拡大することを抑制できる。

図１２は、本実施例に係る昇温制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。また、図１３は、図１２のフローチャートにおいて用いられる通電許可フラグ及び機関始動フラグを設定するフローを示したフローチャートである。図１３に示したフローチャートも、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。図１３に示したフローチャートを、図１２に示したフローチャートを実行する前に、予め実行しておく。なお、図１２及び図１３に示したフローチャートは、ＩＧ−ＳＷ（図示省略）をＯＮにした後に、内燃機関１が初めて始動されるまでの期間だけ実行される。内燃機関１が初めて始動されるまでは、電動モータ２によりハイブリッド車両１００を駆動する。ＩＧ−ＳＷは、ハイブリッド車両１００の運転者が、ハイブリッド車両１００を起動するときにＯＮにするスイッチである。本実施例では、ハイブリッド車両１００を電動モータ２で駆動しているときにバッテリ２０のＳＯＣ量が少なくなった場合に、内燃機関１を始動させる処理について説明する。

まずは、図１３に示したフローチャートについて説明する。ステップＳ１２１では、ＩＧ−ＳＷがＯＮであるか否か判定される。すなわち、ハイブリッド車両１００を電動モータ２または内燃機関１で駆動し得る状態であるか否か判定される。ステップＳ１２１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には
本フローチャートを終了させる。

ステップＳ１２２では、バッテリ２０のＳＯＣ量が第一所定量ＳＯＣ１以下であるか否か判定される。ＳＯＣ量は、ＥＣＵ１０により別途算出される。このＳＯＣ量の算出には周知の技術を用いることができる。ここで、ＳＯＣ量が十分に多い場合には、ハイブリッド車両１００を電動モータ２で駆動する。この場合、内燃機関１を作動させる必要がないため、電気加熱式触媒４に通電する必要もない。したがって、ＳＯＣ量が第一所定量ＳＯＣ１よりも多い場合には、電気加熱式触媒４に通電しないようにする。第一所定量ＳＯＣ１は、内燃機関１を始動させる必要がないＳＯＣ量として予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ１２２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１２６へ進む。

ステップＳ１２３では、ＳＯＣ量が第二所定量ＳＯＣ２以下であるか否か判定される。第二所定量ＳＯＣ２は、第一所定量ＳＯＣ１よりも小さな値であって、内燃機関１を始動させる閾値となるＳＯＣ量である。すなわち、ＳＯＣ量が第二所定量ＳＯＣ２よりも多い場合には、電動モータ２によりハイブリッド車両１００を駆動することができるため、内燃機関１を停止させておく。一方、ＳＯＣ量が第二所定量ＳＯＣ２よりも小さな場合には、ＳＯＣ量を増加させるために内燃機関１を始動させる。ステップＳ１２３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１２５へ進む。

ステップＳ１２４では、通電許可フラグがＯＦＦに設定され、且つ、機関始動フラグがＯＮに設定される。通電許可フラグは、電気加熱式触媒４への通電を許可できる状態のときにＯＮに設定され、電気加熱式触媒４への通電を許可できない状態のときにＯＦＦに設定される。また、機関始動フラグは、内燃機関１の始動を許可できる状態のときにＯＮに設定され、内燃機関１の始動を許可できない状態のときにＯＦＦに設定される。ステップＳ１２４では、ＳＯＣ量が第二所定量ＳＯＣ２以下であるために、これ以上ＳＯＣ量が減少すると内燃機関１の始動が困難になる虞があるため、通電許可フラグをＯＦＦに設定する。また、ＳＯＣ量を回復させるために内燃機関１を始動させる必要があるため、機関始動フラグをＯＮに設定する。

ステップＳ１２５では、通電許可フラグがＯＮに設定され、且つ、機関始動フラグがＯＦＦに設定される。ステップＳ１２５では、ＳＯＣ量が十分であるため、電気加熱式触媒４に電力を供給することができる。したがって、通電許可フラグがＯＮに設定される。また、ＳＯＣ量が十分であるために、内燃機関１を始動してＳＯＣ量を回復させる必要がないため、機関始動フラグがＯＦＦに設定される。

ステップＳ１２６では、通電許可フラグがＯＦＦに設定され、且つ、機関始動フラグがＯＦＦに設定される。ステップＳ１２６では、ＳＯＣ量が第一所定量ＳＯＣ１よりも大きいため、電動モータ２でハイブリッド車両１００を比較的長い期間駆動することができる。電動モータ２でハイブリッド車両１００を駆動しているときには内燃機関１を始動させる必要がないため、触媒４Ｂの温度を上昇させる必要もない。したがって、通電許可フラグがＯＦＦに設定され、且つ、機関始動フラグがＯＦＦに設定される。

次に、図１２に示したフローチャートについて説明する。ステップＳ１０１では、ＩＧ−ＳＷがＯＮであるか否か判定される。すなわち、ハイブリッド車両１００を電動モータ２または内燃機関１で駆動し得る状態であるか否か判定される。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。

ステップＳ１０２では、通電許可フラグがＯＮであるか否か判定される。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０３では、以前に供給された電力量Ｑが要求電力量Ｑ１以下であるか否か判定される。本ステップＳ１０３では、電気加熱式触媒４に電力を供給する必要があるか否か判定している。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０４では、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２以下であるか否か判定される。切替電力量Ｑ２は、前述のように第一電力Ｅ１から第二電力Ｅ２へ切り替える閾値となる電力量である。切替電力量Ｑ２は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４の過熱抑制と、を両立するように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０５では、電気加熱式触媒４へ供給する電力を比較的大きな第一電力Ｅ１に設定する。一方、ステップＳ１０６では、電気加熱式触媒４へ供給する電力を比較的小さな第二電力Ｅ２に設定する。第一電力Ｅ１は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４の過熱抑制と、を両立するように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。また、第二電力Ｅ２は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大抑制と、を両立するように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。

なお、本実施例においては通電開始時点から電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達する時点までの期間が、本発明における第一期間に相当し、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点から要求電力量Ｑ１に達する時点までの期間が、本発明における第二期間に相当する。また、本実施例においてＥＣＵ１０が第一期間において供給電力を第一電力に設定する処理が、本発明における第一処理に相当し、ＥＣＵ１０が第二期間において供給電力を第二電力に設定する処理が、本発明における第二処理に相当する。

一方、ステップＳ１０７では、電気加熱式触媒４への通電が禁止される。すなわち、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合には、内燃機関１を始動する必要がないか、または、ＳＯＣ量が小さすぎるため、電気加熱式触媒４への通電が禁止される。また、ステップＳ１０２で肯定判定がなされた後、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合には、電気加熱式触媒４に対して十分な電力量が供給されているため、電気加熱式触媒４への通電が禁止される。

ステップＳ１０８では、機関始動フラグがＯＮであるか否か判定される。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。なお、ステップＳ１０８で否定判定がなされた場合には、電動モータ２によってハイブリッド車両１００が駆動される。

ステップＳ１０９では、内燃機関１が始動される。これにより、内燃機関１によってハイブリッド車両１００が駆動される。その後、ステップＳ１１０へ進んで各種パラメータがリセットされる。ステップＳ１１０でリセットされるパラメータは、例えば電力量Ｑである。そして、ステップＳ１１０の処理が終了すると、図１２及び図１３に示したフローチャートを繰り返し実行することを終了させる。

以上説明したように本実施例では、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１よりも大きくなるまでは
、電力を二段階に変化させつつ電気加熱式触媒４の温度を上昇させている。そして、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２以下のときには、電力を比較的大きな第一電力Ｅ１に設定することにより、短時間に電気加熱式触媒４に対してより多くの熱を供給することができるため、電気加熱式触媒４の平均温度をより速やかに上昇させることができる。さらに、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２よりも大きくなると、電力を比較的小さな第二電力Ｅ２に設定することにより、局所的な温度上昇を抑制すると共に、温度の高い箇所から低い箇所へ熱を移動させることにより、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大を抑制することができる。これにより、触媒４Ｂの広い範囲を活性化させることができるため、電気加熱式触媒４における排気の浄化率を高めることができる。

なお、本実施例においては、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２を超えたときに電力を第一電力Ｅ１から第二電力Ｅ２に切り替えているが、これに代えて、電気加熱式触媒４への通電開始からの経過時間に基づいて、電力を切り替える時期を決定してもよい。

また、本実施例においては、ハイブリッド車両１００を例に挙げて説明している。この場合、電動モータ２によりハイブリッド車両１００を駆動しているときに電気加熱式触媒４を加熱することができる。一方、ハイブリッド車両１００以外であっても、例えば内燃機関１の始動を遅延させることで、内燃機関１の始動前に電気加熱式触媒４を加熱してもよい。

また、本実施例においては触媒担体４ＡとしてＳｉＣを例示しているが、これに代えて、触媒担体４Ａとして金属を採用してもよい。ただし、ＳｉＣは熱伝導率が比較的大きいために、温度の高い箇所から低い箇所へ速やかに熱が移動する。したがって、ＳｉＣを用いることにより、第二期間に係る効果がより大きくなる。

＜実施例２＞
実施例１に係る昇温制御では、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点で、電力を第一電力Ｅ１から第二電力Ｅ２へ切り替えている。一方、本実施例に係る昇温制御では、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達するまで電力Ｅを第一電力Ｅ３とし、その後、内燃機関１の始動時まで電力を供給しない期間を設定する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。

図１４は、本実施例に係る昇温制御において電気加熱式触媒４に供給される電力量、完了カウンタ、機関状態、電気加熱式触媒４に供給される電力の推移を示したタイムチャートである。機関状態において、ＯＮのときには内燃機関１が作動していることを示しており、ＯＦＦのときには内燃機関１が停止していることを示している。完了カウンタは、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達した時点からの経過時間を示している。Ｔ１は第一期間の開始時点であり、Ｔ２は第一期間の終了時点且つ第二期間の開始時点であり、Ｔ３は第二期間の終了時点且つ内燃機関１の始動時点である。図１４において、Ｑ１は要求電力量である。また、図１４においてＥ３は第一期間に供給される電力である。第二期間では電力は０であり、電力は供給されていない。なお、本実施例に係る第一電力Ｅ３は、実施例１に係る第一電力Ｅ１と必ずしも同じである必要はない。本実施例に係る第一電力Ｅ３及び第一期間は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４の過熱抑制と、を両立するように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。第二期間は、より短い期間で電気加熱式触媒４内部の温度差が許容温度差範囲内となるように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。

このように、本実施例に係る昇温制御では、まずは第一電力Ｅ３を供給する第一期間を設け、その後に、供給する電力を０に設定する第二期間を設ける。そうすると、第二期間において電気加熱式触媒４内部の温度差が縮小する。

すなわち、第一期間においては、第一電力を供給することにより、電気抵抗の小さな箇所の温度が急速に上昇する。そして、第一期間の後に第二期間を設け、第二期間において電力の供給を停止することにより、電気加熱式触媒４の温度の高い箇所から低い箇所へ熱が伝わるため、温度差が縮小される。

図１５は、要求電力量に達するまでの供給電力を、４ｋＷで一定とし、その後に電力の供給を停止した場合の電気加熱式触媒４の各部位の温度の推移を示したタイムチャートである。ＴＡは、電力量が要求電力量に達した時点を示している。図１５は、本実施例に係る昇温制御を実施した場合の図といえる。図１５における要求電力量は１２０ｋＪである。電力量が要求電力量に達した時点ＴＡにおける最高温度の箇所と最低温度の箇所との温度差は比較的大きいが、この温度差は通電終了後に時間の経過と共に縮小する。

図１６は、本実施例に係る昇温制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。図１２に示したフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。図１３に示したフローチャートを、図１６に示したフローチャートを実行する前に、予め実行しておく。なお、図１６に示したフローチャートは、ＩＧ−ＳＷをＯＮにした後に、内燃機関１が初めて始動されるまでの期間だけ実行される。

図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、電気加熱式触媒４へ供給する電力を第一電力Ｅ３に設定する。

一方、図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ１０３で否定判定がなされるとステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、電気加熱式触媒４への通電が禁止される。すなわち、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合には、電気加熱式触媒４に対して十分な電力量が供給されているため、電気加熱式触媒４への通電が禁止される。

ステップＳ２０３では、完了カウンタがカウントアップされる。完了カウンタは、図１４で説明したように、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達した時点からの経過時間を示している。

ステップＳ２０４では、完了カウンタが始動閾値を超えたか否か判定される。始動閾値は、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達した時点から、電気加熱式触媒４の温度差が許容温度差範囲内まで縮小するまでの期間に基づいて設定される。始動閾値は、第一電力Ｅ３及び第一期間と合わせて予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ２０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。

また、図１６に示したフローチャートでは、ステップＳ２０５において各種パラメータがリセットされる。ステップＳ２０５でリセットされるパラメータは、例えば電力量Ｑ、及び、完了カウンタである。すなわち、ステップＳ２０５において、電力量Ｑ及び完了カウンタが０とされる。そして、ステップＳ２０５の処理が終了すると、図１６及び図１３に示したフローチャートを繰り返し実行することを終了させる。

なお、本実施例においては通電開始から電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達する時点までの期間が、本発明における第一期間に相当し、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達した時点から完了カウンタが始動閾値に達する時点までの期間が、本発明における第二期間に相当する。また、本実施例においてＥＣＵ１０が第一期間において供給電力を第一電力Ｅ３に設定
する処理が、本発明における第一処理に相当し、ＥＣＵ１０が第二期間において供給電力を０に設定する処理が、本発明における第二処理に相当する。

以上説明したように本実施例では、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１よりも大きくなるまで、電気加熱式触媒４へ第一電力Ｅ３を供給している。このときの第一電力Ｅ３を比較的大きな電力に設定することにより、電気加熱式触媒４へより多くの熱を速やかに供給することができる。そのため、電気加熱式触媒４の平均温度をより速やかに上昇させることができる。さらに、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１よりも大きくなると、電力の供給を停止することにより、温度の高い箇所から低い箇所へ熱を移動させているため、内燃機関１の始動前に電気加熱式触媒４内部の温度差を縮小させることができる。これにより、触媒４Ｂのより広い範囲において活性化させることができるため、排気の浄化率を高めることができる。

＜実施例３＞
実施例１に係る昇温制御では、第二期間において常に電力が供給されている。また、実施例２に係る昇温制御では、第二期間において常に電力が供給されていない。一方、本実施例に係る昇温制御では、第一電力Ｅ４を供給する第一期間が終了した後の第二期間において、供給する電力を０に設定する期間と、供給する電力を第一電力Ｅ４よりも小さい第二電力Ｅ５に設定する期間と、を順に設ける。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。

図１７は、本実施例に係る昇温制御において電気加熱式触媒４に供給される電力量、休止カウンタ、機関状態、電気加熱式触媒４に供給される電力の推移を示したタイムチャートである。休止カウンタは、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点Ｔ２Ａからの経過時間を示している。Ｔ１は第一期間の開始時点であり、Ｔ２Ａは第一期間の終了時点であり、且つ、第二期間の開始時点である。Ｔ３は第二期間の終了時点、且つ内燃機関１の始動時点である。図１７において第一期間の終了時点Ｔ２Ａにおいて電力の供給が停止され、且つ、休止カウンタが増加を始める。そして、休止カウンタが休止閾値に達した時点Ｔ２Ｂに第二電力Ｅ５の供給を開始する。休止閾値は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大抑制と、を両立する値に設定される。

ここで、第一期間においては、第一電力Ｅ４を供給することにより、電気抵抗の小さな箇所の温度が急速に上昇する。そのため、第一期間の終了時点Ｔ２Ａでは、電気加熱式触媒４内部の温度差が大きくなっている。その後、第二期間の前半に電力の供給を停止する（電力を０に設定する）ことにより電気加熱式触媒４の平均温度は上昇しないが、電気加熱式触媒４の温度の高い箇所から低い箇所へ熱が伝わるため、電気加熱式触媒４内部の温度差が縮小する。このため、温度の高い箇所において温度を低下させることができる。

さらに、第二期間の後半において第二電力Ｅ５を供給することにより、電気抵抗値が小さい箇所における温度上昇が第一電力Ｅ４を供給していたときよりも緩慢となる。さらに、第二電力Ｅ５の供給時においても温度の高い箇所から低い箇所へ熱が伝わるため、電気加熱式触媒４内部の温度差が拡大することを抑制できる。このようにして、第二期間終了時点での電気加熱式触媒４内部の温度差を縮小することができる。そして、第二期間終了時点Ｔ３では、電力量が要求電力量Ｑ１に達しているため、電気加熱式触媒４の平均温度は活性温度に達している。また、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大が抑制されたため、電気加熱式触媒４内部のより広い範囲で活性温度に達している。したがって、第二期間終了時点Ｔ３において排気の浄化能力が高い状態となっているので、内燃機関１を始動させることができる。

図１８は、要求電力量に達するまでの供給電力を、最初は４ｋＷで一定とし、その後に０ｋＷとし、さらにその後に２ｋＷで一定とした場合の電気加熱式触媒４の各部位の温度
の推移を示したタイムチャートである。図１８における要求電力量は１２０ｋＪである。電力量が要求電力量に達した時点をＴＡで示している。図１８は、本実施例に係る昇温制御を実施した場合の図といえる。なお、一点鎖線と二点鎖線とで示したように、電気加熱式触媒４内部の最低温度の箇所が途中で入れ替わっている。図１８において、４ｋＷの電力を供給している期間が第一期間に相当し、４ｋＷの電力の供給が終了してから２ｋＷの電力の供給が終了するまでの期間が第二期間に相当する。第二期間開始時点からの電力を供給していない期間において、電気加熱式触媒４の温度差が縮小していることが分かる。さらに、その後の２ｋＷの電力を供給している期間においても、温度差が拡大することが抑制されていることが分かる。

ここで、図１９は、電力を４ｋＷで一定として２０秒経過した後に、電力を供給しない期間を１０秒設け、さらにその後に電力を２ｋＷとして２０秒経過するまで通電した場合の電気加熱式触媒４の温度分布を示した図である。図１９における要求電力量は１２０ｋＪである。図１９は、本実施例に係る昇温制御を実施した場合の図といえる。このように、図１９に示した温度分布は、第二期間の開始時に電力の供給を停止する期間を設けない場合である図１０に示した温度分布よりも、等温度線の間隔が広くなり、温度差がより小さくなる。

図２０は、図９及び図１１と同様にして図１９に係る温度分布を示した図である。図２０の電力において、「４−０（１０）−２」は、電力を４ｋＷで一定として２０秒経過した後に、電力を供給しない期間を１０秒設け、さらにその後に電力を２ｋＷとして２０秒経過するまで通電した場合（図１９に係る電力の場合）を示している。また、「４−０（５）−２」は、電力を４ｋＷで一定として２０秒経過した後に、電力を供給しない期間を５秒設け、さらにその後に電力を２ｋＷとして２０秒経過するまで通電した場合を示している。図２０に示されるように、最高温度の箇所と最低温度の箇所との温度差は、第二期間開始時点からの電力を供給していない時間が長くなるほど、小さくなる。

なお、本実施例に係る第一電力Ｅ４及び第二電力Ｅ５は、実施例１に係る第一電力Ｅ１及び第二電力Ｅ２と必ずしも同じである必要はない。第一電力Ｅ４及び第一期間は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４の過熱抑制と、を両立するように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。また、第二電力Ｅ５、第二期間、休止閾値は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大抑制と、を満たすように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。

図２１は、本実施例に係る昇温制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。図１２または図１６に示したフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。図１３に示したフローチャートを、図２１に示したフローチャートを実行する前に、予め実行しておく。なお、図２１に示したフローチャートは、ＩＧ−ＳＷをＯＮにした後に、内燃機関１が初めて始動されるまでの期間だけ実行される。

図２１に示したフローチャートでは、ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、電気加熱式触媒４へ供給する電力を第一電力Ｅ４に設定する。

一方、図２１に示したフローチャートでは、ステップＳ１０４で否定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０２では、休止カウンタが休止閾値を超えたか否か判定される。休止カウンタは、図１７で説明したように、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点からの経過時間である。ステップＳ３０２では、第二電力Ｅ５の供給を
開始する時期であるか否か判定している。ステップＳ３０２で肯定判定がなされるとステップＳ３０５へ進み、一方、否定判定がなされるとステップＳ３０３へ進む。

ステップＳ３０３では、電気加熱式触媒４に供給する電力を０に設定する。そして、ステップＳ３０４では、休止カウンタがカウントアップされる。また、ステップＳ３０５では、電気加熱式触媒４へ供給する電力を第二電力Ｅ５に設定する。

また、図２１に示したフローチャートでは、ステップＳ３０６において各種パラメータがリセットされる。ステップＳ３０６でリセットされるパラメータは、例えば電力量Ｑ及び休止カウンタである。すなわち、電力量Ｑ及び休止カウンタが０とされる。

なお、本実施例においては通電開始から電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点までの期間が、本発明における第一期間に相当し、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点から要求電力量Ｑ１に達した時点までの期間が、本発明における第二期間に相当する。また、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点から、休止カウンタが休止閾値に達するまでの期間が、本発明における第二電力供給前休止期間に相当し、休止カウンタが休止閾値に達した時点から、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達するまでの期間が、本発明における第二電力供給期間に相当する。また、本実施例においてＥＣＵ１０が第一期間において供給電力を第一電力に設定する処理が、本発明における第一処理に相当し、ＥＣＵ１０が第二期間において供給電力を順に０、第二電力Ｅ５に設定する処理が、本発明における第二処理に相当する。

以上説明したように本実施例では、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達するまでは、電力を比較的大きな第一電力Ｅ４に設定することにより、電気加熱式触媒４へより多くの熱を供給し、電気加熱式触媒４の平均温度をより速やかに上昇させることができる。さらに、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達すると、電力の供給を一旦停止させることにより、温度の高い箇所から低い箇所へ熱を移動させることができるため、電気加熱式触媒４内部の温度差を縮小させることができる。その後、電力を比較的小さな第二電力Ｅ５に設定することにより、温度の高い箇所において過熱することを抑制すると共に、温度の高い箇所から低い箇所へ熱を移動させることにより、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大を抑制することができる。これにより、触媒４Ｂのより広い範囲を活性化させることができるため、排気の浄化率を高めることができる。

＜実施例４＞
本実施例に係る昇温制御では、第一電力Ｅ６を供給する第一期間が終了した後の第二期間において、供給する電力を０に設定する期間と、供給する電力を第一電力Ｅ６よりも小さい第二電力Ｅ７に設定する期間と、供給する電力を０に設定する期間と、を順に設ける。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。

図２２は、本実施例に係る昇温制御において電気加熱式触媒４に供給される電力量、休止カウンタ、完了カウンタ、機関状態、電気加熱式触媒４に供給される電力の推移を示したタイムチャートである。Ｔ１は第一期間の開始時点であり、Ｔ２Ａは第一期間の終了時点であり、且つ、第二期間の開始時点である。Ｔ２Ｂは第二電力の供給開始時点であり、Ｔ２Ｃは第二電力の供給終了時点である。Ｔ３は第二期間の終了時点であり、且つ、内燃機関１の始動時点である。第一期間の終了時点Ｔ２Ａから第二電力の供給開始時点Ｔ２Ｂまでの期間、及び、第二電力の供給終了時点Ｔ２Ｃから内燃機関１の始動時点Ｔ３までの期間は、電気加熱式触媒４に電力が供給されていない。

ここで、第一期間においては、第一電力Ｅ６を供給することにより、電気抵抗の小さな箇所の温度が急速に上昇し、電気加熱式触媒４内部に温度差が生じる。その後、第二期間
の開始時に電力の供給を一旦停止することにより電気加熱式触媒４の平均温度は上昇しないが、電気加熱式触媒４の温度の高い箇所から低い箇所へ熱が伝わるため、電気加熱式触媒４内部の温度差が縮小する。このため、温度の高い箇所において温度を低下させることができる。その後に第二電力Ｅ７を供給することにより、電気抵抗値が小さい箇所における温度上昇が第一電力Ｅ６を供給しているときよりも緩慢となる。さらに、第二電力Ｅ７を供給する期間においても温度の高い箇所から低い箇所へ熱が伝わるため、電気加熱式触媒４内部の温度差が拡大することを抑制できる。そして、内燃機関１を始動させる前に電力の供給を停止する期間をさらに設けることにより、電気加熱式触媒４の平均温度は上昇しないが、電気加熱式触媒４の温度の高い箇所から低い箇所へ熱が伝わるため、電気加熱式触媒４内部の温度差がさらに縮小する。

図１８で説明したように、第二期間開始時点から第二電力Ｅ７供給開始時点までの期間であって、電力を供給していない期間において温度差が縮小している。また、第二電力Ｅ７を供給している期間においても、温度差の拡大が抑制されていることが分かる。さらに、図１８においてＴＡで示される第二電力供給終了時点から後にも、温度差が縮小していることが分かる。

なお、本実施例に係る第一電力Ｅ６、第二電力Ｅ７、第一期間、第二期間、第二期間における電力を供給しない期間は、上記実施例と必ずしも同じである必要はない。なお、本実施例に係る第一電力Ｅ６及び第一期間は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４の過熱抑制と、を両立するように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。また、本実施例に係る第二電力Ｅ７、第二期間、第二期間における電力を供給しない期間は、電気加熱式触媒４の昇温に要する時間の短縮と、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大抑制と、を両立するように、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。

図２３は、本実施例に係る昇温制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。図１２、図１６、図２１に示したフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。図１３に示したフローチャートを、図２３に示したフローチャートを実行する前に、予め実行しておく。なお、図２３に示したフローチャートは、ＩＧ−ＳＷをＯＮにした後に、内燃機関１が初めて始動されるまでの期間だけ実行される。

図２３に示したフローチャートでは、ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０１へ進む。ステップＳ４０１では、電気加熱式触媒４へ供給する電力を第一電力Ｅ６に設定する。

一方、図２３に示したフローチャートでは、ステップＳ１０４で否定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０２では、休止カウンタが休止閾値を超えたか否か判定される。休止カウンタは、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点からの経過時間である。休止閾値は、実施例３に係る休止閾値と必ずしも同じである必要はなく、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ４０２で肯定判定がなされるとステップＳ４０３へ進み、一方、否定判定がなされるとステップＳ３０３へ進む。ステップＳ４０３では、電気加熱式触媒４へ供給する電力を第二電力Ｅ７に設定する。

ステップＳ４０４では、完了カウンタが始動閾値を超えたか否か判定される。始動閾値は、電気加熱式触媒４の温度差が許容温度差範囲内まで縮小するまでの期間に基づいて設定される。本実施例に係る始動閾値は、実施例２に係る始動閾値と必ずしも同じである必要はなく、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ４０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合には
ステップＳ１０８へ進む。

また、図２３に示したフローチャートでは、ステップＳ４０５において各種パラメータがリセットされる。ステップＳ４０１でリセットされるパラメータは、例えば電力量Ｑ、完了カウンタ、休止カウンタである。すなわち、電力量Ｑ、完了カウンタ、休止カウンタが０とされる。

なお、本実施例においては通電開始から電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点までの期間が、本発明における第一期間に相当し、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点から完了カウンタが始動閾値に達した時点までの期間が、本発明における第二期間に相当する。また、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達した時点から、休止カウンタが休止閾値に達するまでの期間が、本発明における第二電力供給前休止期間に相当し、休止カウンタが休止閾値に達した時点から、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達するまでの期間が、本発明における第二電力供給期間に相当し、電力量Ｑが要求電力量Ｑ１に達した時点から、完了カウンタが始動閾値に達するまでの期間が、本発明における第二電力供給後休止期間に相当する。また、本実施例においてＥＣＵ１０が第一期間において供給電力を第一電力に設定する処理が、本発明における第一処理に相当し、ＥＣＵ１０が第二期間において供給電力を順に０、第二電力Ｅ７、０に設定する処理が、本発明における第二処理に相当する。

以上説明したように本実施例では、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達するまでは、電力を比較的大きな第一電力Ｅ６に設定することにより、電気加熱式触媒４へより多くの熱を速やかに供給することができるため、平均温度をより速やかに上昇させることができる。さらに、電力量Ｑが切替電力量Ｑ２に達すると、電力の供給を一旦停止させることにより、温度の高い箇所から低い箇所へ熱を移動させることができるため、電気加熱式触媒４内部の温度差を縮小させることができる。その後、電力を比較的小さな第二電力Ｅ７に設定することにより、温度が高い箇所において過熱することを抑制すると共に、温度の高い箇所から低い箇所へ熱を移動させることにより、電気加熱式触媒４内部の温度差の拡大を抑制できる。さらに、第二電力Ｅ７の供給が完了した後、内燃機関１が始動されるまでの期間に電力の供給を停止する期間を設けることにより、温度の高い箇所から低い箇所へ熱を移動させているため、電気加熱式触媒４内部の温度差をさらに縮小させることができる。したがって、電気加熱式触媒４内部の温度差をより小さくすることができる。これにより、触媒４Ｂのより広い範囲を活性化させることができるため、排気の浄化率を高めることができる。

１ 内燃機関
２ 電動モータ
３ 排気通路
４ 電気加熱式触媒
４Ａ 触媒担体
４Ｂ 触媒
４Ｃ 電極
１０ ＥＣＵ
１１ アクセルペダル
１２ アクセル開度センサ
１３ クランクポジションセンサ
２０ バッテリ
２１ 電圧制御装置
１００ ハイブリッド車両

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ電力の供給を受けることにより発熱する発熱体と、前記発熱体に担持される触媒と、を有する電気加熱式触媒と、
   前記発熱体に接続される電極と、
   前記発熱体に電力を供給する電源と、
   前記電源から前記発熱体に供給する電力を調整する制御装置と、
   を備える内燃機関の排気浄化装置において、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関が停止しているときであって前記内燃機関を始動させる前の第一期間及び該第一期間よりも後の期間である第二期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力量の総量が要求電力量になるように電力を供給し、
   前記第一期間は、前記第二期間よりも短い期間であり、
   さらに、前記制御装置は、
   前記第一期間において前記発熱体と電極端部との接触部付近の前記電気加熱式触媒の温度が許容温度範囲内となるように前記電源から前記発熱体に供給する電力を第一電力に設定する第一処理と、
   前記電源から前記発熱体に供給する電力を前記第一電力よりも小さな第二電力に設定することを、前記第二期間において実施する処理であって、前記電気加熱式触媒内部の温度差が許容温度差範囲内となるように実施する処理である第二処理と、
   を実施する
   内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記制御装置は、前記第二期間に含まれる期間である第二電力供給前休止期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力を０に設定し、前記第二期間に含まれる期間であって前記第二電力供給前休止期間よりも後の期間である第二電力供給期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力を前記第二電力に設定する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記制御装置は、前記第二期間に含まれる期間である第二電力供給期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力を前記第二電力に設定し、前記第二期間に含まれる期
   間であって前記第二電力供給期間よりも後の期間である第二電力供給後休止期間において、前記電源から前記発熱体に供給する電力を０に設定する請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記制御装置は、前記第二期間終了時点よりも前記第一期間終了時点のほうが、前記発熱体と前記電極端部との前記接触部付近の前記電気加熱式触媒の最高温度が低くなるように、前記第一処理及び前記第二処理を実施する請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記制御装置は、前記第一電力を一定の電力に設定する請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御装置は、前記第二電力を一定の電力に設定する請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記制御装置は、前記第二期間終了時点における電力量が要求電力量になるように、前記第一電力、前記第一期間、前記第二電力、及び、前記第二期間を設定し、前記第二期間が終了した時点に前記内燃機関を始動させる請求項１から６の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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