JPH0711942A - Electro-heating type catalystic converter - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent burning of a switch by repeating electrification and its stoppage on a catalyst provided with a heater at a short interval. CONSTITUTION:A catalyst 7 provided with a heater and a main catalyst 8 are provided inside a catalystic converter 3, and then the heater 9 of the catalyst 7 is electrified at the time of starting of an engine, and a temperature of the catalyst is increased in a short time. Electrification of heater 9 is stopped when the voltage of a battery 14 is decreased beyond a specified value, and the electrification to the heater is not carrierd out even when the voltage of the battery 14 is recovered beyond the specified value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、詳細には加熱手段により加熱される排気浄化
触媒の加熱制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to a heating control device for an exhaust gas purification catalyst heated by heating means.

【０００２】[0002]

【従来の技術】内燃機関の排気通路に浄化触媒を配置し
て排気中の有害成分を除去する技術が知られている。一
般に、この排気浄化触媒はある温度（活性温度）以上の
温度に達しないと排気浄化能力を発揮しない。通常、触
媒は内燃機関の排気によって加熱され、徐々に温度上昇
して上記活性温度に到達するが、機関の冷間始動時等で
は排気温度が低く触媒が活性温度に到達するのに時間を
要する。このため、機関の冷間始動後排気温度が上昇す
るまでの間は、排気の浄化が不十分になる問題がある。2. Description of the Related Art A technique is known in which a purifying catalyst is arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine to remove harmful components in exhaust gas. Generally, this exhaust purification catalyst does not exhibit its exhaust purification capability unless it reaches a temperature higher than a certain temperature (activation temperature). Normally, the catalyst is heated by the exhaust gas of the internal combustion engine and gradually rises in temperature to reach the activation temperature, but the exhaust temperature is low at the time of cold start of the engine, etc., and it takes time for the catalyst to reach the activation temperature. . Therefore, there is a problem that the exhaust gas is not sufficiently purified until the exhaust gas temperature rises after the cold start of the engine.

【０００３】例えば、実開昭４７−２２３１３号公報に
は、上記の問題を防止するため排気浄化触媒に電気ヒー
タを組み込んだ内燃機関の排気浄化装置が開示されてい
る。この排気浄化装置では、機関始動時に一定時間だけ
ヒータに通電することにより触媒を急速に加熱し、機関
始動後直ちに触媒が活性温度に到達するようにしてい
る。For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 47-22313 discloses an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which an electric heater is incorporated in an exhaust gas purification catalyst in order to prevent the above problems. In this exhaust emission control device, when the engine is started, the heater is energized for a certain time to rapidly heat the catalyst so that the catalyst reaches the activation temperature immediately after the engine is started.

【０００４】また、上記ヒータの通電は機関始動時に行
われ、同時に機関のスタータモータ等が使用されるため
バッテリに加わる負荷が大きくなる。これに対し、実開
昭６３−１６４５６９号公報には、ヒータに通電する際
にパルス状に電流を断続して通電電流を制御することに
よりバッテリ負荷を低減するようにした電気加熱装置が
開示されている。この装置では、例えば機関始動時でス
タータモータが作動している時には始動負荷の変動によ
るスタータモータ電流の変動サイクルに合わせてヒータ
に通電をおこなう。すなわち、モータ電流が減少する時
にヒータに通電し、モータ電流が増大する時にはヒータ
通電を停止することにより、電流負荷を均一化してバッ
テリ負荷の低減を図っている。Further, the heater is energized when the engine is started, and at the same time, the starter motor of the engine is used, so that the load applied to the battery is increased. On the other hand, Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-164569 discloses an electric heating device which reduces the battery load by intermittently controlling the energization current by energizing the heater in a pulsed manner. ing. In this device, for example, when the starter motor is operating at engine start, the heater is energized in accordance with the cycle of fluctuations in the starter motor current due to fluctuations in the starting load. That is, by energizing the heater when the motor current decreases and stopping energizing the heater when the motor current increases, the current load is made uniform and the battery load is reduced.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、触媒を電気
ヒータで加熱して機関始動後直ちに活性温度まで昇温さ
せるためにはヒータに比較的大きな電流を流す必要が生
じる。このように機関始動時に大きな電流をヒータに流
すことは、バッテリに大きな負荷が加わりバッテリ電圧
を低下させるだけでなく、大電流の遮断、接続を行うス
イッチ部の作動に問題を生じさせる場合がある。However, in order to heat the catalyst with the electric heater and raise the temperature to the activation temperature immediately after the engine is started, it is necessary to supply a relatively large current to the heater. Passing a large current to the heater at the time of starting the engine as described above may not only reduce the battery voltage due to a large load applied to the battery, but also cause a problem in the operation of the switch unit for disconnecting and connecting the large current. .

【０００６】例えば、前述の実開昭６３−１６４５６９
号公報の装置のようにヒータ電流をパルス状に断続して
流すようにすると、スイッチ部では大電流の遮断、接続
が短い周期で繰り返されることとなり、スイッチ部の過
熱、溶損等が生じる問題がある。一方、バッテリの充電
が不十分であったり劣化によりバッテリ性能が低下して
いるような場合には、機関始動時に大きな電力を消費す
ると機関始動後にバッテリ電圧の低下により機関運転が
不安定になる場合が生じる。従って、これを防止するた
めに、例えば機関始動時にバッテリ電圧が所定値以下に
低下した場合にはヒータ通電を停止して機関始動時の負
荷を低減し、バッテリ電圧の低下を防止するようにする
ことが考えられる。[0006] For example, the above-mentioned Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-164569.
When the heater current is intermittently supplied in a pulsed manner as in the device of Japanese Patent Publication, the switch section repeats interruption and connection of a large current in a short cycle, resulting in overheating and melting damage of the switch section. There is. On the other hand, when the battery performance is reduced due to insufficient battery charge or deterioration, engine operation becomes unstable due to a decrease in battery voltage after engine start if large power is consumed during engine start. Occurs. Therefore, in order to prevent this, for example, when the battery voltage drops below a predetermined value during engine startup, the heater energization is stopped to reduce the load during engine startup and prevent the battery voltage from dropping. It is possible.

【０００７】しかし、上記のように、バッテリ電圧が所
定値以下になったときにヒータ通電を停止するようにす
ると、前記実開昭６３−１６４５６９号公報の装置のよ
うにヒータ電流をパルス状に断続制御していない場合で
もスイッチ部の過熱、溶損等が生じることがある。すな
わち、ヒータの消費電力は比較的大きいためヒータ通電
とと同時にバッテリ電圧はある程度低下する。このた
め、ヒータ通電前にバッテリ電圧が所定値以上になって
おり、ヒータ通電が開始された場合でも、ヒータ通電と
同時にバッテリ電圧が低下して所定値以下になりヒータ
通電が停止される場合がある。However, as described above, when the heater energization is stopped when the battery voltage becomes equal to or lower than a predetermined value, the heater current is pulsed as in the device of Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-164569. Even if the intermittent control is not performed, the switch may overheat, melt, or the like. That is, since the power consumption of the heater is relatively large, the battery voltage drops to some extent at the same time when the heater is energized. For this reason, even if the battery voltage is above the predetermined value before the heater is energized and the heater energization is started, the battery voltage may drop at the same time as the heater energization and fall below the predetermined value, and the heater energization may be stopped. is there.

【０００８】ところが、このような場合にはヒータ通電
の停止ともにバッテリ電圧は上記所定値以上まで回復す
ることが多く、バッテリ電圧の上昇により再度ヒータの
通電が開始されてしまう。このような状態でヒータ通電
が再開されると、ヒータ通電の再開によりバッテリ電圧
は再度低下するのでヒータ通電は停止される。これによ
りバッテリ電圧は再度上昇しヒータ通電が再開されるこ
とになり、バッテリ電圧の変動に伴ってヒータの通電と
停止とが短い間隔で繰り返され、スイッチ部では短い間
隔で大電流の遮断、接続が繰り返されるためにスイッチ
接点の過熱、溶損などの問題が生じるのである。However, in such a case, the battery voltage often recovers to the predetermined value or more when the heater energization is stopped, and the heater energization is restarted due to the increase in the battery voltage. When the heater energization is restarted in such a state, the heater energization is stopped because the battery voltage drops again due to the restart of the heater energization. As a result, the battery voltage rises again and the heater energization is restarted, and energization and deactivation of the heater are repeated at short intervals as the battery voltage fluctuates, and the switch section interrupts and connects large current at short intervals. As a result, the problems such as overheating and melting damage of the switch contacts occur.

【０００９】本発明は、上記問題に鑑み、ヒータ電流の
スイッチ部の過熱、溶損等が生じることを防止する手段
を提供することを目的としている。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide means for preventing overheating, melting damage, etc. of the switch portion of the heater current.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、図１の
発明の構成図に示すように、内燃機関の排気通路に配置
された排気浄化触媒Ａと、機関運転開始時に所定の期間
触媒Ａを加熱する電気的加熱手段Ｂとを備えた通電加熱
式触媒コンバータＣにおいて、前記所定の期間内に前記
加熱手段の電源電圧が所定値以下となった場合に前記加
熱手段への通電を停止する通電停止手段Ｄと、前記通電
停止手段により前記加熱手段への通電が停止された場合
には前記加熱手段に再度通電を開始することを禁止する
禁止手段Ｅとを備えた通電加熱式触媒コンバータが提供
される。According to the present invention, as shown in the block diagram of the invention of FIG. 1, an exhaust purification catalyst A disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and a catalyst for a predetermined period at the start of engine operation. In an electric heating type catalytic converter C equipped with an electric heating means B for heating A, the energization to the heating means is stopped when the power supply voltage of the heating means falls below a predetermined value within the predetermined period. An electric heating type catalytic converter including an energization stopping means D for turning on and a prohibiting means E for prohibiting the energization of the heating means again when the energization of the heating means is stopped by the energization stopping means. Will be provided.

【００１１】[0011]

【作用】加熱手段への通電により電源電圧が所定値以下
に低下した場合には加熱手段への通電が停止され、かつ
加熱手段への通電再開が禁止される。従って、加熱手段
への通電停止により電源電圧が回復して前記所定値以上
になった場合でも加熱手段への通電は再開されず、加熱
手段の通電と停止とが短い間隔で繰り返されることが防
止される。When the power supply voltage drops below a predetermined value due to the energization of the heating means, the energization of the heating means is stopped and the energization of the heating means is prohibited. Therefore, even when the power supply voltage is restored by stopping the energization of the heating means and becomes equal to or more than the predetermined value, the energization of the heating means is not restarted, and the energization and stop of the heating means are prevented from being repeated at short intervals. To be done.

【００１２】[0012]

【実施例】図２に本発明の一実施例を示す。図２におい
て、１は内燃機関本体、２は機関１の排気マニホルド、
４は排気マニホルドに接続された排気通路、３は排気マ
ニホルド２と排気通路４との接続部に配置された触媒コ
ンバータを示す。本実施例では、触媒コンバータ３の内
部には電気ヒータ付き触媒７とその下流に主触媒８とが
配置されている。図３は、ヒータ付き触媒７の構造を示
す断面図である。本実施例では、図３に示すようにヒー
タ付き触媒７は金属製平箔９ａと金属製波形箔９ｂとを
交互に同心円状に巻いた構成とされ、上記平箔９ａと波
形箔９ｂとに触媒粒子を担持させている。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 2, 1 is an internal combustion engine body, 2 is an exhaust manifold of the engine 1,
Reference numeral 4 denotes an exhaust passage connected to the exhaust manifold, and 3 denotes a catalytic converter arranged at a connecting portion between the exhaust manifold 2 and the exhaust passage 4. In this embodiment, a catalyst 7 with an electric heater is arranged inside the catalytic converter 3 and a main catalyst 8 is arranged downstream thereof. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the catalyst 7 with a heater. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the heater-equipped catalyst 7 has a configuration in which a metal flat foil 9a and a metal corrugated foil 9b are alternately wound in concentric circles, and the flat foil 9a and the corrugated foil 9b are wound on the flat foil 9a and the corrugated foil 9b. It carries catalyst particles.

【００１３】また、本実施例では上記金属製の平箔９ａ
と波形箔９ｂとに電流を流すことにより平箔９ａと波形
箔９ｂとを発熱させ、それにより担持された触媒粒子の
加熱、昇温が行われる。すなわち、金属製平箔９ａ及び
波形箔９ｂは触媒の担体として機能するとともに同時に
その全体は触媒の加熱手段（ヒータ）９として機能して
いる。ヒータ９は、図２に２０で示す電子制御ユニット
（ＥＣＵ）に接続され、ＥＣＵ２０の出力信号によりヒ
ータ９への通電が制御される。In the present embodiment, the metal flat foil 9a is used.
The flat foil 9a and the corrugated foil 9b are caused to generate heat by passing an electric current through the corrugated foil 9b and the corrugated foil 9b, thereby heating and raising the temperature of the supported catalyst particles. That is, the flat metal foil 9a and the corrugated foil 9b function as a catalyst carrier, and at the same time, the whole functions as a catalyst heating means (heater) 9. The heater 9 is connected to an electronic control unit (ECU) shown by 20 in FIG. 2, and energization to the heater 9 is controlled by an output signal of the ECU 20.

【００１４】電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０は、ＲＯ
Ｍ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアク
セスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２
４、入力ポート２７及び出力ポート２８を相互に双方向
性バス２１で接続した公知の構成のディジタルコンピュ
ータからなり、機関１の燃料噴射制御や点火時期制御等
の基本制御を行うほか、本実施例では触媒コンバータ３
に内蔵された触媒７のヒータ９の通電制御を行ってい
る。The electronic control unit (ECU) 20 is a RO
M (read only memory) 22, RAM (random access memory) 23, CPU (microprocessor) 2
4, a digital computer having a known structure in which the input port 27 and the output port 28 are connected to each other by the bidirectional bus 21 and performs basic control such as fuel injection control and ignition timing control of the engine 1 and the present embodiment. Then catalytic converter 3
The energization control of the heater 9 of the catalyst 7 built in is carried out.

【００１５】この制御のため、ＥＣＵ２０の入力ポート
２７には、機関１の吸気通路５に設けられたエアフロー
メータ１５から機関吸入空気量に比例した出力電圧信号
と、機関本体１に取り付けられた水温センサ１１から機
関冷却水温度に比例した出力電圧信号とが、それぞれＡ
Ｄ変換器２９を介して入力されている他、バッテリ１４
の端子電圧を表す信号が電圧計１６からＡＤ変換器２９
を介して入力されている。For this control, the input port 27 of the ECU 20 has an output voltage signal proportional to the intake air amount of the engine from the air flow meter 15 provided in the intake passage 5 of the engine 1 and a water temperature attached to the engine body 1. The output voltage signal proportional to the engine cooling water temperature from the sensor 11 is A
In addition to being input via the D converter 29, the battery 14
A signal representing the terminal voltage of the AD converter 29 from the voltmeter 16
Have been entered through.

【００１６】さらに、入力ポート２７には、機関１のデ
ィストリビュータ６に配置された回転数センサ１２から
機関回転数を表すパルス信号と、スタータスイッチ１３
からスタータモータのオン／オフ信号、エアコンスイッ
チ１７からエアコンのオン／オフ信号がそれぞれ入力さ
れている。一方、ヒータ付き触媒７のヒータ９はリレー
３０を介してバッテリ１４に接続されている。このリレ
ー３０は更に駆動回路３１を介してＥＣＵ２０の出力ポ
ート２８に接続されており、ＥＣＵ２０の出力信号に基
づいて制御されている。Further, at the input port 27, a pulse signal representing the engine speed from the engine speed sensor 12 arranged in the distributor 6 of the engine 1 and a starter switch 13 are provided.
From the starter motor, and an air conditioner switch 17 receives an air conditioner on / off signal. On the other hand, the heater 9 of the heater-equipped catalyst 7 is connected to the battery 14 via the relay 30. The relay 30 is further connected to the output port 28 of the ECU 20 via the drive circuit 31, and is controlled based on the output signal of the ECU 20.

【００１７】次に、図４のフローチャートを用いて本発
明のヒータ９の通電制御の一例について説明する。図４
のルーチンはＥＣＵ２０により一定時間毎に実行され
る。図４においてルーチンがスタートするとステップ４
０１では機関１が始動モードにあるか否かが判定され
る。機関１が始動中であるか否かは機関回転数ＮＥに基
づいて判定され、機関回転数が所定値（例えば４００rp
m ）より低い場合には機関が始動中であると判断され、
ステップ４０３で水温センサ１１から機関冷却水温ＴＨ
Ｗを読み込んでＲＡＭ２３に格納し、ヒータ９の通電は
行わずにステップ４２９からステップ４３３を実行して
ルーチンを終了する。すなわち、ステップ４２９ではフ
ラグＹＥＨＣをリセット（＝“０”）する。フラグＹＥ
ＨＣはヒータ９のリレー３０の制御フラグであり、ＹＥ
ＨＣがセット（＝“１”）されると駆動回路３１を介し
てリレー３０にオン信号が出力され、リレー３０の接点
が閉じられてヒータ９に通電が行われる。またＹＥＨＣ
がリセットされるとリレー３０の接点が開放されヒータ
９の通電が停止される。Next, an example of energization control of the heater 9 of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. Figure 4
The routine is executed by the ECU 20 at regular intervals. When the routine starts in FIG. 4, step 4
At 01, it is determined whether the engine 1 is in the starting mode. Whether the engine 1 is being started is determined based on the engine speed NE, and the engine speed is set to a predetermined value (for example, 400 rp).
If it is lower than m), it is judged that the engine is starting,
In step 403, the water temperature sensor 11 outputs the engine cooling water temperature TH.
W is read and stored in the RAM 23, the heater 9 is not energized, and steps 429 to 433 are executed to end the routine. That is, in step 429, the flag YEHC is reset (= "0"). Flag YE
HC is a control flag of the relay 30 of the heater 9, and YE
When HC is set (= "1"), an ON signal is output to the relay 30 via the drive circuit 31, the contact of the relay 30 is closed, and the heater 9 is energized. See also YEHC
Is reset, the contact of the relay 30 is opened and the energization of the heater 9 is stopped.

【００１８】ステップ４３１と４３３はエアコンの制御
ステップである。本実施例では、後述のようにヒータ９
通電時にはバッテリ負荷低減のためエアコンの作動を停
止するが、ステップ４２９でヒータ９の通電が停止され
た場合にはエアコンの作動を停止する必要がないのでス
テップ４３１でエアコンスイッチ１７がオンにされてい
るか否かを判定し、オンにされている場合にはフラグＹ
ＡＣＭＧをセット（＝“１”）する。フラグＹＡＣＭＧ
はエアコンの電磁クラッチのオン／オフを制御するフラ
グであり、ＹＡＣＭＧがリセット（ＹＡＣＭＧ＝
“０”）されていると電磁クラッチの接続は禁止され、
エアコンの作動が停止される。Steps 431 and 433 are control steps for the air conditioner. In this embodiment, the heater 9 is used as described later.
When the power is turned on, the operation of the air conditioner is stopped to reduce the battery load. However, when the power supply to the heater 9 is stopped in step 429, it is not necessary to stop the operation of the air conditioner, so the air conditioner switch 17 is turned on in step 431. It is determined whether or not there is a flag Y when it is turned on.
Set (= “1”) ACMG. Flag YACMG
Is a flag for controlling ON / OFF of the electromagnetic clutch of the air conditioner, and YACMG is reset (YACMG =
If it is set to "0", the electromagnetic clutch connection is prohibited,
The operation of the air conditioner is stopped.

【００１９】ステップ４０１で機関が始動モードを脱し
ていた場合、すなわち機関回転数ＮＥが所定値以上（例
えば４００rpm 以上）であった場合には次にステップ４
０５に進みステップ４０３でＲＡＭ２３に格納した機関
冷却水温度ＴＨＷが所定範囲内（例えば−１０度Ｃ≦Ｔ
ＨＷ≦３５度Ｃ）にあるか否かが判断される。ＴＨＷが
上記所定範囲にない場合にはステップ４２９以下が実行
され、ヒータ９の通電は行われない。冷却水温度ＴＨＷ
が低い場合（例えば−１０度Ｃ以下）に通電を行わない
のは、この状態では機関に供給される燃料が増量されて
いる恐れがあり、ヒータ９に通電すると触媒温度が過度
に上昇して触媒を劣化させる可能性があるからである。
また、所定温度以上（例えば３５度Ｃ）で通電を行わな
いのは、この状態では始動後の排気温度がある程度高く
なっているため、触媒をヒータ９で加熱する必要がない
からである。なお、ステップ４０５で使用されるＴＨＷ
の値は機関１の始動モードが終了する直前にステップ４
０３でＲＡＭ２３に格納された最新の値となっている。If the engine is out of the starting mode in step 401, that is, if the engine speed NE is a predetermined value or more (for example, 400 rpm or more), then step 4 is executed.
05, the engine cooling water temperature THW stored in the RAM 23 in step 403 is within a predetermined range (for example, −10 degrees C ≦ T).
It is determined whether or not HW ≦ 35 degrees C). If THW is not within the predetermined range, steps 429 and thereafter are executed and the heater 9 is not energized. Cooling water temperature THW
When the temperature is low (for example, -10 degrees C or less), the current is not supplied because the fuel supplied to the engine may be increased in this state. When the heater 9 is supplied with electricity, the catalyst temperature rises excessively. This is because it may deteriorate the catalyst.
Further, the reason why the current is not supplied at a predetermined temperature or higher (for example, 35 ° C.) is that in this state, the exhaust temperature after starting is high to some extent, and thus it is not necessary to heat the catalyst by the heater 9. Note that the THW used in step 405
The value of is set in step 4 immediately before the start mode of the engine 1 ends.
In 03, it is the latest value stored in the RAM 23.

【００２０】ステップ４０５の条件が成立した場合に
は、ステップ４０７から４１１でバッテリ１４の状態が
判定される。すなわち、ステップ４０７ではバッテリ１
４の履歴を表すフラグＸＢＴの値が判定され、ステップ
４０９と４１１とでは電圧計１６から読み込まれたバッ
テリ１４の電圧ＢＡＴが所定範囲にあるか否かが判定さ
れる。 ここで、バッテリの履歴フラグＸＢＴは機関始
動時にイグニッションスィッチがオンされるとリセット
（＝“０”）され、ステップ４１１でバッテリ電圧が所
定値（例えば１１ボルト）以下と判断されるとセット
（＝“１”）される（ステップ４１３）。すなわち、フ
ラグＸＢＴは、バッテリ電圧が低下して一旦セットされ
ると、次回の機関始動時までセットされたままになる。If the condition of step 405 is satisfied, the state of the battery 14 is determined in steps 407 to 411. That is, in step 407, the battery 1
The value of the flag XBT representing the history of 4 is determined, and in steps 409 and 411, it is determined whether the voltage BAT of the battery 14 read from the voltmeter 16 is within a predetermined range. Here, the battery history flag XBT is reset (= "0") when the ignition switch is turned on at the time of starting the engine, and is set (=) when it is determined in step 411 that the battery voltage is equal to or lower than a predetermined value (for example, 11 volts). "1") is performed (step 413). That is, once the battery voltage drops and the flag XBT is set, the flag XBT remains set until the next engine start.

【００２１】ステップ４０７から４１１でバッテリ１４
の電圧が所定値（例えば、１６ボルト）より高い場合
（ステップ４０９）、別の所定値（例えば、１１ボル
ト）より低い場合（ステップ４１１）及び、バッテリ１
４の履歴フラグＸＢＴがセット（＝“１”）されていた
場合（ステップ４０７）にはいずれもステップ４２９以
下が実行され、ヒータ９への通電は禁止される。バッテ
リ電圧が所定値より高い場合（ステップ４０９）にヒー
タ９の通電を禁止するのは、例えばバッテリの取り違え
等により定格電圧の高いバッテリが誤って装着された場
合にヒータ９を保護するためである。In steps 407 to 411, the battery 14
Is higher than a predetermined value (for example, 16 volts) (step 409), lower than another predetermined value (for example, 11 volts) (step 411), and the battery 1
When the history flag XBT of No. 4 is set (= “1”) (step 407), step 429 and the following steps are executed and the energization of the heater 9 is prohibited. When the battery voltage is higher than the predetermined value (step 409), the energization of the heater 9 is prohibited in order to protect the heater 9 when a battery having a high rated voltage is erroneously attached due to a mistake in the batteries or the like. .

【００２２】また、バッテリ１４の電圧が所定値より低
い場合（ステップ４１１）にヒータ９への通電を禁止す
るのはバッテリ充電が不十分または性能が劣化している
と考えられるため、この状態でヒータ通電を行うと始動
後にバッテリ電圧の低下により機関運転状態が不安定に
なる恐れが有るからである。さらに、バッテリ履歴フラ
グＸＢＴがセットされている場合（ステップ４０７）に
ヒータ９への通電を禁止するのは、この状態でヒータ９
への通電を行うと、前述のように短い間隔でヒータ９の
通電と停止とが繰り返され、スイッチの過熱、溶損等が
生じる恐れがあるからである。すなわち、フラグＸＢＴ
がセットされているということは、機関始動後前回ルー
チン実行時までにバッテリ電圧が所定値より低下したこ
とがあることを意味している。従ってこの状態では、た
とえ現在バッテリ電圧が回復していたとしても、ヒータ
通電を行うと通電により再度バッテリ電圧が低下してし
まい、ヒータの通電と停止とが繰り返されるようになる
可能性が高いからである。さらに、このようにヒータの
通電と停止とが繰り返されるような状態では触媒の温度
を十分に上昇させることはできず、ヒータへの通電を行
う意味がない。そこで本発明では、このように機関始動
時に一旦バッテリ電圧が低下してヒータ通電が停止され
た場合には、電圧が回復しても再度通電を行うことを禁
止するようにして、大電流の断続による接点の過熱、焼
損等がの発生を完全に防止するようにしている。When the voltage of the battery 14 is lower than a predetermined value (step 411), it is considered that the battery charging is insufficient or the performance is deteriorated by prohibiting the energization of the heater 9 in this state. This is because if the heater is energized, the engine operating state may become unstable due to a drop in the battery voltage after starting. Further, when the battery history flag XBT is set (step 407), the heater 9 is prohibited from being energized in this state.
This is because when the power is supplied to the switch, the heater 9 is repeatedly supplied and stopped at a short interval as described above, and the switch may be overheated or melted. That is, the flag XBT
The fact that is set means that the battery voltage may have dropped below a predetermined value after the engine was started and before the execution of the previous routine. Therefore, in this state, even if the battery voltage is currently recovered, it is highly likely that the battery voltage will decrease again due to the energization when the heater is energized, and the energization and deactivation of the heater will be repeated. Is. Further, in such a state that the heater is energized and stopped repeatedly, the temperature of the catalyst cannot be sufficiently raised, and it is meaningless to energize the heater. Therefore, in the present invention, when the battery voltage is once lowered and the heater energization is stopped at the time of engine start in this way, it is prohibited to energize again even if the voltage is restored, and a large current is interrupted. It is designed to completely prevent the contacts from being overheated and burnt.

【００２３】ステップ４１５はスタータスイッチ１３が
オンになっているか否かの判定を示す。スタータスイッ
チ１３がオンになっている場合にはスタータモータが作
動中であるので、バッテリ負荷低減のためヒータ通電は
行わない。また、ステップ４１７は二次空気供給用のエ
アポンプの異常の有無の判定を示す。機関始動時には機
関空燃比はリッチ側に制御され、排気中には比較的多量
の未燃ＨＣ成分が含まれる。このため、これらの未燃Ｈ
Ｃ成分を触媒で酸化するためには触媒に二次空気を供給
する必要がある。従って、エアポンプの異常等により触
媒に二次空気が供給されない場合には、触媒のみが活性
温度に到達しても触媒で酸化反応が生じないのでヒータ
９に通電する意味がない。そこで、ステップ４１７では
エアポンプの異常が生じている場合にはヒータ９への通
電を禁止している。なお、エアポンプの異常は、ポンプ
モータ電流が過大か（エアポンプがロックした場合）、
または過少か（断線等の場合）により判断される。Step 415 shows a judgment as to whether or not the starter switch 13 is turned on. When the starter switch 13 is turned on, the starter motor is operating, so that the heater is not energized to reduce the battery load. Further, step 417 shows a determination as to whether or not there is an abnormality in the air pump for supplying the secondary air. When the engine is started, the engine air-fuel ratio is controlled to the rich side, and the exhaust gas contains a relatively large amount of unburned HC components. Therefore, these unburned H
In order to oxidize the C component with the catalyst, it is necessary to supply secondary air to the catalyst. Therefore, when the secondary air is not supplied to the catalyst due to an abnormality of the air pump or the like, it is meaningless to energize the heater 9 because the oxidation reaction does not occur in the catalyst even if only the catalyst reaches the activation temperature. Therefore, in step 417, energization of the heater 9 is prohibited when the abnormality of the air pump occurs. In addition, the abnormality of the air pump is because the pump motor current is excessive (when the air pump is locked),
Or it is judged to be too small (in case of disconnection etc.).

【００２４】ステップ４１９と４２１とはヒータ９への
通電の終了条件を示す。本実施例では、ヒータ９への通
電は機関始動後所定の期間だけ行われ、始動後の機関吸
入空気量積算値ＴＧＡが所定値ＴＧＡ₀ 以上になった場
合（ステップ４１９）、または機関始動後一定時間（例
えば１０秒）が経過した場合（ステップ４２１）に終了
する。始動後の機関吸入空気量の積算値をヒータ通電終
了条件としているのは、機関吸入空気量は機関負荷、す
なわち単位時間当たりに機関が発生する熱量に比例する
と考えられるため、機関吸入空気量の積算値を監視する
ことにより排気を通じて機関から触媒に与えられる熱量
が判定できるためである。すなわち、ステップ４１９で
空気量積算値が所定値以上になった場合には触媒７が排
気により十分に加熱されていると考えられるのでヒータ
９の通電は停止される。なお、吸入空気量の積算値ＴＧ
Ａは別途実行されるルーチンによりエアフローメータ５
の出力信号を積算することにより算出される。また、本
実施例では上記所定値ＴＧＡ₀ は一定値とされている
が、ヒータの加熱電流は始動時のバッテリ電圧に応じて
変化し、それに応じて触媒の昇温速度が変わること、及
び始動時の機関冷却水温度により始動時の排気温度が変
わることから所定値ＴＧＡ₀ はバッテリ電圧ＢＡＴと冷
却水温度ＴＨＷとの関数として設定してもよい。Steps 419 and 421 indicate conditions for ending the energization of the heater 9. In this embodiment, the heater 9 is energized only for a predetermined period after the engine is started, and when the engine intake air amount integrated value TGA after the start becomes equal to or more than the predetermined value TGA ₀ (step 419), or after the engine is started. When a fixed time (for example, 10 seconds) has elapsed (step 421), the process ends. The integrated value of the engine intake air amount after starting is used as the condition for ending the heater energization because the engine intake air amount is considered to be proportional to the engine load, that is, the amount of heat generated by the engine per unit time. This is because the amount of heat given to the catalyst from the engine through the exhaust gas can be determined by monitoring the integrated value. That is, when the integrated value of the air amount becomes equal to or larger than the predetermined value in step 419, it is considered that the catalyst 7 is sufficiently heated by the exhaust gas, and the energization of the heater 9 is stopped. The integrated value TG of the intake air amount
A is an air flow meter 5 according to a routine executed separately.
It is calculated by integrating the output signals of. Further, although the predetermined value TGA ₀ is set to a constant value in the present embodiment, the heating current of the heater changes according to the battery voltage at the time of starting, and the temperature rising rate of the catalyst changes accordingly, and the starting The predetermined value TGA ₀ may be set as a function of the battery voltage BAT and the cooling water temperature THW since the exhaust gas temperature at the start changes depending on the engine cooling water temperature at that time.

【００２５】ステップ４２３と４２５とは、エアコンの
制御ステップである。ステップ４０１から４２１の条件
が全て成立してヒータ９の通電を行う場合（ステップ４
２７）には、予めステップ４２３と４２５とでエアコン
の作動を停止して負荷の低減を図るようにしている。次
に、図５に本発明の別の実施例を示す。図５は図４と同
様なフローチャートであり、ＥＣＵ２０により一定時間
毎に実行される。前述の実施例では機関始動時にバッテ
リ電圧が一度でも所定値より低下した場合には、その後
バッテリ電圧が回復してもヒータ通電を行わないように
してヒータの通電、停止の繰り返しが生じることを防い
でいる。このため、上記実施例では、実際にはバッテリ
は正常であるにもかかわらず、何らかの原因で瞬間的に
電圧が低下したような場合や機関始動後の発電機の発電
量が充分でありヒータ通電を再開しても支障がない場合
にもヒータ９への通電が禁止されてしまい、始動後の排
気浄化が不十分になる恐れがある。そこで、本実施例で
は、一旦バッテリ電圧が低下してヒータ９への通電が禁
止された場合でも、その後十分に高い値までバッテリ電
圧が回復し、ヒータ９に通電してもバッテリ電圧の低下
による前述のスイッチの過熱等が生じる恐れがない場合
にはヒータ９への通電を再開するようにしている。Steps 423 and 425 are air conditioner control steps. When all the conditions of steps 401 to 421 are satisfied and the heater 9 is energized (step 4
In step 27), the operation of the air conditioner is stopped in advance in steps 423 and 425 to reduce the load. Next, FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart similar to FIG. 4, and is executed by the ECU 20 at regular time intervals. In the above-described embodiment, when the battery voltage once drops below the predetermined value when the engine is started, the heater is not energized even if the battery voltage is restored thereafter, thereby preventing the heater from being energized and stopped repeatedly. I'm out. Therefore, in the above-described embodiment, although the battery is actually normal, if the voltage is momentarily lowered for some reason or the amount of power generated by the generator after the engine is started is sufficient, the heater power is not supplied. Even if there is no problem even if the operation is restarted, the energization of the heater 9 is prohibited, and the exhaust gas purification after starting may be insufficient. Therefore, in the present embodiment, even if the battery voltage is once lowered and energization to the heater 9 is prohibited, the battery voltage is recovered to a sufficiently high value thereafter, and even if the heater 9 is energized, the battery voltage is lowered. When there is no fear that the above-mentioned switch will be overheated, the energization of the heater 9 is restarted.

【００２６】図５の実施例では、この目的でステップ５
１０が追加されている点が図４の実施例と相違してい
る。すなわちステップ５０９でバッテリの履歴フラグＸ
ＢＴがセットされていた場合でもステップ５１０でバッ
テリ電圧が充分高い値であればステップ５１５以下を実
行し、他の条件が成立すればヒータ９への通電を実行す
る。ここで、ステップ５１０でのバッテリ電圧の判定値
はヒータ通電によってもバッテリ電圧が低下しない程度
の充分大きな値とされ、例えば１５ボルト程度に設定さ
れる。図５の他のステップは図４の対応するステップと
同様な動作であるのでここでは説明は省略する。In the embodiment of FIG. 5, step 5 is used for this purpose.
The difference from the embodiment of FIG. 4 is that 10 is added. That is, in step 509, the battery history flag X
Even if BT is set, if the battery voltage is sufficiently high in step 510, step 515 and thereafter are executed, and if other conditions are satisfied, the heater 9 is energized. Here, the determination value of the battery voltage in step 510 is set to a sufficiently large value such that the battery voltage does not drop even when the heater is energized, and is set to, for example, about 15 volts. The other steps in FIG. 5 are the same operations as the corresponding steps in FIG. 4, and therefore their explanations are omitted here.

【００２７】ところで、図４または図５に示したように
ヒータ９の通電を制御することにより、バッテリ電圧の
低下によるヒータの通電と停止が短い間隔で繰り返され
てスイッチの過熱、溶損等が生じることが防止される。
しかし、前述のようにヒータ９には大電流が流れている
ため、バッテリ電圧に問題がなく触媒７の加熱が正常に
終了した場合でもヒータ９の通電を停止するためにスイ
ッチの接点を開放すると接点間にスパークが生じやす
い。このため、バッテリ電圧に問題がなくてもヒータの
通電停止の際にスイッチの焼損が起きたり、極端な場合
にはスイッチの接点が溶着してヒータへの通電を停止で
きなくなる問題が生じる可能性がある。図６はこのよう
な通電停止の際のスイッチの焼損を防止することが可能
な通電加熱式触媒コンバータの構造を示している。By controlling the energization of the heater 9 as shown in FIG. 4 or 5, energization and stoppage of the heater due to the decrease of the battery voltage are repeated at short intervals, so that the switch may be overheated or melted. It is prevented from occurring.
However, since a large current flows through the heater 9 as described above, even if the heating of the catalyst 7 ends normally without any problem with the battery voltage, the contact of the switch is opened to stop the energization of the heater 9. Sparks are likely to occur between the contacts. Therefore, even if there is no problem with the battery voltage, there is a possibility that the switch may burn when the heater is de-energized, or in extreme cases the switch contact may be welded and the heater energization cannot be stopped. There is. FIG. 6 shows the structure of an electric heating type catalytic converter capable of preventing the switch from being burnt out when the energization is stopped.

【００２８】図６において３は触媒コンバータ、７はコ
ンバータ３内部に配置されたヒータ付触媒、８は主触媒
を示す。図６の例では、コンバータ３の内部には更にヒ
ータ付触媒７の直下流部に触媒７のヒータ９とは別の電
気ヒータ６１が設けられている。電気ヒータ６１は触媒
７のヒータ９と直列に電源に接続されておりヒータ９と
同時に通電、停止が行われる。また、電気ヒータ６１
は、図７に示すように温度とともに抵抗値が急激に増大
するＰＴＣ（Plsitive Temperature Coefficient) 特性
を有している。In FIG. 6, 3 is a catalytic converter, 7 is a catalyst with a heater arranged inside the converter 3, and 8 is a main catalyst. In the example of FIG. 6, an electric heater 61, which is different from the heater 9 of the catalyst 7, is further provided in the converter 3 immediately downstream of the catalyst 7 with a heater. The electric heater 61 is connected to the power source in series with the heater 9 of the catalyst 7 and is energized and stopped simultaneously with the heater 9. In addition, the electric heater 61
Has a PTC (Plsitive Temperature Coefficient) characteristic in which the resistance value rapidly increases with temperature as shown in FIG.

【００２９】図６の触媒コンバータ３でヒータ９が通電
されるとヒータ９に直列に接続された電気ヒータ６１
（ＰＴＣヒータ）にも電流が流れ、ＰＴＣヒータ６１は
発熱する。また、ＰＴＣヒータ６１は触媒７を通過して
くる排気によっても加熱されるためＰＴＣヒータ６１の
温度が上昇する。図７に示すようにＰＴＣヒータ６１は
温度が上昇すると急激に抵抗が増大するため、ヒータ９
（及びヒータ６１）に流れる電流は通電開始後、触媒７
（及びヒータ６１）の温度が上昇するにつれて減少す
る。このため、触媒７が活性温度に到達した後はヒータ
９、６１に流れる電流は大幅に減少しており、スイッチ
の接点を比較的電流値が小さい状態で開放することがで
きる。このため、接点開放時にスパークが生じにくくな
り接点の焼損等が防止される。また、万一スイッチの溶
着が生じたような場合でも、触媒７の温度上昇とともに
ヒータに流れる電流が減少するため、大電流がヒータに
流れ続けることによるヒータの焼損やバッテリの放電が
防止される。When the heater 9 is energized in the catalytic converter 3 of FIG. 6, an electric heater 61 connected in series to the heater 9
An electric current also flows through the (PTC heater), and the PTC heater 61 generates heat. Further, since the PTC heater 61 is also heated by the exhaust gas passing through the catalyst 7, the temperature of the PTC heater 61 rises. As shown in FIG. 7, the PTC heater 61 rapidly increases in resistance as the temperature rises.
(And the current flowing through the heater 61) is set to the catalyst 7 after the start of energization.
(And the temperature of the heater 61) decreases as the temperature rises. Therefore, after the catalyst 7 reaches the activation temperature, the current flowing through the heaters 9 and 61 is greatly reduced, and the switch contacts can be opened with a relatively small current value. Therefore, sparks are less likely to occur when the contacts are opened, and the contacts are prevented from burning. Further, even if a switch is welded, the current flowing through the heater decreases as the temperature of the catalyst 7 rises, so that the burnout of the heater and the discharge of the battery due to the continuous flow of a large current are prevented. .

【００３０】[0030]

【発明の効果】本発明は、電源電圧が低下したときにヒ
ータ付触媒への通電を停止する手段と、上記により通電
が停止された場合にはその後電源電圧が回復した場合で
もヒータ付触媒への通電を禁止する手段とを設けたこと
により、電源電圧の変動に伴ってヒータの通電、停止が
繰り返されることによるスイッチ接点の過熱、溶損等を
防止することができる効果を奏する。The present invention provides a means for stopping the energization of a heater-equipped catalyst when the power supply voltage drops, and a heater-equipped catalyst even when the power supply voltage is restored after the energization is stopped by the above. By providing the means for prohibiting the energization of the switch, it is possible to prevent the switch contact from being overheated, melted and the like due to repeated energization and stoppage of the heater in accordance with the fluctuation of the power supply voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the present invention.

【図２】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図３】ヒータ付触媒の構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a catalyst with a heater.

【図４】ヒータ付触媒の通電制御の一例を示すフローチ
ャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of energization control of a catalyst with a heater.

【図５】ヒータ付触媒の通電制御の別の例を示すフロー
チャートである。FIG. 5 is a flowchart showing another example of energization control of a catalyst with a heater.

【図６】ヒータ付触媒の構成の別の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of the configuration of a catalyst with a heater.

【図７】ヒータの電気抵抗の温度特性の例を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing an example of temperature characteristics of electric resistance of a heater.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…内燃機関本体 ２…排気マニホルド ３…触媒コンバータ ４…排気通路 ５…吸気通路 ７…ヒータ付触媒 ８…主触媒 ９…ヒータ １４…バッテリ １６…電圧計 ２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ３０…リレー ６１…電気ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine main body 2 ... Exhaust manifold 3 ... Catalytic converter 4 ... Exhaust passage 5 ... Intake passage 7 ... Heater catalyst 8 ... Main catalyst 9 ... Heater 14 ... Battery 16 ... Voltmeter 20 ... Electronic control unit (ECU) 30 ... Relay 61 ... Electric heater

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配置された排気浄
化触媒と、機関運転開始時に所定の期間前記触媒を加熱
する電気的加熱手段とを備えた通電加熱式触媒コンバー
タにおいて、前記所定の期間内に前記加熱手段の電源電
圧が所定値以下となった場合に前記加熱手段への通電を
停止する通電停止手段と、前記通電停止手段により前記
加熱手段への通電が停止された場合には前記加熱手段に
再度通電を開始することを禁止する禁止手段とを備えた
ことを特徴とする通電加熱式触媒コンバータ。1. An electrically heated catalytic converter comprising an exhaust gas purification catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine and an electric heating means for heating the catalyst for a predetermined period at the start of engine operation. An energization stopping means for stopping energization to the heating means when the power supply voltage of the heating means is equal to or lower than a predetermined value, and an energization stop means for energizing the heating means by the energization stopping means. An electric heating type catalytic converter, comprising: a heating means; and a prohibiting means for prohibiting the start of energization again.