WO2011114453A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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cooling
ehc
catalyst
holding mat
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▲吉▼岡　衛
典昭 熊谷
高木　直也
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine having an electrically heated catalyst.
  • Patent Document 1 describes that the possibility of leakage in the EHC is estimated based on the current and voltage of the EHC, and the power supply to the EHC is limited when there is a possibility of leakage.
  • Patent Document 2 describes an EHC in which an annular mat member that is an electric insulating material and has a buffering property is interposed between an outer peripheral surface of a catalyst carrier and an inner peripheral surface of a metal shell. Yes.
  • the component supporting the catalyst in the EHC is called “EHC carrier”, and the component holding the EHC carrier is called “holding mat”.
  • JP 2002-21541 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-269387
  • the holding mat for holding the EHC carrier has an insulating property, but the insulating property of the holding mat tends to change depending on the state of the holding mat. For example, it is considered that when the holding mat reaches a high temperature, the insulation resistance of the holding mat decreases. Therefore, it is considered that the insulation performance of EHC may not be ensured when the holding mat is at a high temperature equal to or higher than a predetermined temperature. In the techniques described in Patent Documents 1 and 2 described above, the relationship between the temperature of the holding mat and the insulating property is not considered.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can ensure the insulation performance of EHC by forcibly cooling a holding mat. With the goal.
  • an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine includes a catalyst carrier that supports a catalyst, and a catalyst carrier that is provided on an outer periphery of the catalyst carrier and that holds the catalyst carrier and has electrical insulation.
  • An electrically heated catalyst having a portion, and a cooling means for cooling the carrier holding portion.
  • the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine includes an electrically heated catalyst (EHC) configured to be able to purify the exhaust gas of the internal combustion engine and to be warmed up by energization.
  • the electrically heated catalyst includes a catalyst carrier that supports the catalyst, and a carrier holding portion that has electrical insulation and holds the catalyst carrier.
  • the catalyst carrier corresponds to an EHC carrier, and the carrier holding portion corresponds to a holding mat.
  • the cooling means forcibly cools the carrier holding part in order to suppress a decrease in the insulating property of the carrier holding part due to the high temperature of the carrier holding part.
  • the cooling means is configured such that the temperature of the catalyst is lower than a first predetermined temperature and the temperature of the carrier holding part is equal to or higher than a second predetermined temperature.
  • the carrier holding part is cooled so that the temperature of the carrier holding part is lowered.
  • the cooling means cools the carrier holding portion when the temperature of the catalyst is lower than the first predetermined temperature and the temperature of the carrier holding portion is equal to or higher than the second predetermined temperature.
  • the cooling means does not cool the carrier holding part when the temperature of the catalyst is equal to or higher than the first predetermined temperature or when the temperature of the carrier holding part is lower than the second predetermined temperature. This is because, for example, when the carrier holding portion is cooled when the temperature of the catalyst is equal to or higher than the first predetermined temperature, the temperature of the catalyst decreases, so that the catalyst shifts from the active state to the inactive state. Because there is a possibility. Therefore, the cooling means switches between the implementation and non-execution of the cooling of the carrier holding part from both aspects of ensuring catalyst warm-up and ensuring insulation. Thereby, it can prevent appropriately that a catalyst is cooled excessively by execution of cooling.
  • the first predetermined temperature is set based on a determination temperature for determining whether the catalyst is warmed up, and the second predetermined temperature is a determination for determining insulation of the carrier holding part.
  • the first predetermined temperature is set to a determination temperature for determining whether or not the catalyst is in an active state, and the second predetermined temperature is used to determine whether or not the insulation of the carrier holding part is guaranteed. Is set to a determination temperature.
  • the cooling means may be configured so that the temperature of the carrier holding portion is lowered when the temperature of the carrier holding portion is equal to or higher than a third predetermined temperature. Cool the holding part.
  • the cooling means cools the carrier holding portion when the temperature of the carrier holding portion is equal to or higher than the third predetermined temperature, for example, when the carrier holding portion is at a considerably high temperature. Specifically, the cooling means cools the carrier holding portion when the temperature of the carrier holding portion is equal to or higher than the third predetermined temperature even when the catalyst is in an active state.
  • the carrier holding part tends to become high temperature during high-load running or high-speed running, and when the deceleration F / C is performed at this time, the temperature of the carrier holding part is higher than the temperature of the catalyst. A situation may occur in which the temperature difference between the temperature of the carrier holding portion and the temperature of the catalyst is large.
  • the holding mat may be kept at a high temperature. In this situation, it is desirable to energize the electrically heated catalyst, but there is a possibility that the electrically heated catalyst cannot be energized because the insulation of the carrier holding part cannot be ensured.
  • the cooling means forcibly cools the carrier holding part when the temperature of the carrier holding part becomes equal to or higher than the third predetermined temperature in order to prevent the occurrence of the above situation.
  • the insulation of the carrier holding part can be ensured in advance, and it is possible to appropriately ensure the energizable state of the electrically heated catalyst after deceleration F / C or the like.
  • by performing forced cooling as described above it is possible to appropriately prevent the component parts in the electrically heated catalyst from being heated to high temperatures, and it is possible to improve the durability of the component parts.
  • the third predetermined temperature is set to a temperature higher than a determination temperature for determining the insulating property of the carrier holding part.
  • the third predetermined temperature is set to a temperature at which it can be determined whether or not an extreme temperature rise of the carrier holding portion has occurred.
  • the cooling means is provided on an outer periphery of a case covering the carrier holding portion, and a cooling medium for cooling the carrier holding portion is provided on the outer peripheral surface of the case. And a flow rate control means for controlling the flow rate of the cooling medium flowing in the cooling medium passage.
  • the cooling means uses a cooling medium for cooling the carrier holding part, and causes the carrier holding part to radiate heat from the outside of the case by flowing the cooling medium around the outer periphery of the case of the electrically heated catalyst.
  • the flow rate control means controls the flow rate of the cooling medium flowing in the cooling medium passage.
  • the flow rate control unit controls the flow rate of the cooling medium so as to switch between performing and not performing cooling of the carrier holding unit.
  • the flow rate control unit controls the flow rate of the cooling medium in accordance with the degree of lowering the temperature of the carrier holding unit.
  • the cooling means further includes a plurality of projecting portions provided in the cooling medium passage and formed so as to project from the case.
  • a some protrusion part functions as a thermal radiation fin.
  • the cooling means uses air as the cooling medium.
  • the flow rate control unit is provided at an inlet of the air in the cooling medium passage and controls a valve that switches between introduction and blocking of the air to the cooling medium passage by opening and closing. In other words, the flow rate control means switches between performing and not performing cooling of the carrier holding unit by performing control on the valve.
  • the cooling means uses cooling water for cooling the internal combustion engine as the cooling medium.
  • the flow rate control unit performs control to increase the flow rate of the cooling water when a condition for boiling the cooling water is satisfied, compared to a case where the condition for boiling the cooling water is not satisfied. Thereby, boiling of cooling water can be prevented appropriately.
  • the schematic block diagram of a hybrid vehicle is shown.
  • the schematic block diagram of an engine is shown.
  • the schematic block diagram of EHC is shown.
  • An example of the relationship between the holding mat temperature and the insulation resistance of the holding mat is shown.
  • the schematic block diagram of the cooler in 1st Embodiment is shown.
  • the figure for demonstrating the effect by the cooler in 1st Embodiment is shown.
  • the figure for demonstrating the reason for performing 1st cooling control is shown. It is a flowchart which shows the 1st cooling control process in 1st Embodiment.
  • the figure for demonstrating the reason for performing 2nd cooling control is shown.
  • the schematic block diagram of the cooler in 2nd Embodiment is shown. It is a flowchart which shows the 1st cooling control process in 2nd Embodiment. It is a flowchart which shows the 2nd cooling control process in 2nd Embodiment
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle 100 in the present embodiment. Note that broken line arrows in FIG. 1 indicate signal input / output.
  • Hybrid vehicle 100 mainly includes engine (internal combustion engine) 1, axle 20, drive wheels 30, first motor generator MG 1, second motor generator MG 2, power split mechanism 40, and inverter 50.
  • the battery 60 and an ECU (Electronic Control Unit) 70 are provided.
  • the axle 20 is a part of a power transmission system that transmits the power of the engine 1 and the second motor generator MG2 to the wheels 30.
  • the wheels 30 are wheels of the hybrid vehicle 100, and only the left and right front wheels are particularly shown in FIG.
  • the engine 1 is composed of a gasoline engine, for example, and functions as a power source that outputs the main propulsive force of the hybrid vehicle 100.
  • Various controls are performed on the engine 1 by the ECU 70.
  • the first motor generator MG1 is configured to function mainly as a power generator for charging the battery 60 or a power generator for supplying power to the second motor generator MG2. Generate electricity.
  • the second motor generator MG2 is mainly configured to function as an electric motor that assists (assists) the output of the engine 1.
  • the second motor generator MG2 generates a braking force (regenerative power) by functioning as a regenerative brake during engine braking or foot brake braking. That is, the second motor generator MG2 has a regenerative function for converting kinetic energy into electric energy, and generates power by performing regenerative operation.
  • motor generators MG1 and MG2 are configured as, for example, synchronous motor generators, and include a rotor having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface and a stator wound with a three-phase coil that forms a rotating magnetic field.
  • Power split device 40 corresponds to a planetary gear (planetary gear mechanism) configured to include a sun gear, a ring gear, and the like, and is configured to be able to distribute the output of engine 1 to first motor generator MG1 and axle 20. ing.
  • planetary gear planetary gear mechanism
  • Inverter 50 controls the input / output of electric power between battery 60 and first motor generator MG1, and also controls the input / output of electric power between battery 60 and second motor generator MG2. It is. For example, the inverter 50 converts the AC power generated by the first motor generator MG1 into DC power and supplies it to the battery 60, or converts the DC power extracted from the battery 60 into AC power and converts it to the second motor. Or supplied to the generator MG2.
  • the battery 60 is configured to be capable of functioning as a power source for driving the first motor generator MG1 and / or the second motor generator MG2, and the first motor generator MG1 and / or the second motor. It is a storage battery configured to be able to charge power generated by the generator MG2.
  • the battery 60 is provided with an SOC sensor 204 configured to be able to detect the state of charge (SOC) of the battery 60.
  • SOC state of charge
  • first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are simply referred to as “motor generator MG”.
  • the ECU 70 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like (not shown), and performs various controls on each component in the hybrid vehicle 100. For example, the ECU 70 performs control based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 201, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 202, and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the engine 1.
  • the engine 1 mainly includes an intake passage 3, a throttle valve 4, a fuel injection valve 5, a cylinder 6a, an intake valve 7, an exhaust valve 8, a spark plug 9, an exhaust passage 12, and an EHC (electricity). Heating catalyst) 13.
  • FIG. 2 only one cylinder 6a is shown for convenience of explanation, but the engine 1 actually has a plurality of cylinders 6a.
  • the intake air (air) introduced from the outside passes through the intake passage 3, and the throttle valve 4 adjusts the flow rate of the gas passing through the intake passage 3.
  • the intake air that has passed through the intake passage 3 is supplied to the combustion chamber 6b.
  • the fuel injected by the fuel injection valve 5 is supplied to the combustion chamber 6b.
  • An intake valve 7 and an exhaust valve 8 are provided in the combustion chamber 6b.
  • the intake valve 7 controls conduction / interruption between the intake passage 3 and the combustion chamber 6b by opening and closing.
  • the exhaust valve 8 controls opening / closing of the combustion chamber 6b and the exhaust passage 12 by opening and closing.
  • the air-fuel mixture of the intake air and fuel supplied as described above is burned by being ignited by the spark plug 9.
  • the ignition plug 9 has its ignition timing controlled by the ECU 70.
  • the piston 6c reciprocates, the reciprocating motion is transmitted to the crankshaft (not shown) via the connecting rod 6d, and the crankshaft rotates.
  • Exhaust gas generated by combustion in the combustion chamber 6 b is exhausted from the exhaust passage 12.
  • an EHC 13 that can purify the exhaust gas and can be warmed up by energization. Details of the EHC 13 will be described later.
  • a catalyst (such as a three-way catalyst) may be separately provided on the exhaust passage 12 on the downstream side of the EHC 13.
  • the engine 1 is provided with various sensors.
  • the air flow meter 205 is provided in the intake passage 3 and detects the amount of intake air.
  • the water temperature sensor 206 is provided on a passage through which cooling water for cooling the engine 1 flows, and detects the temperature of the cooling water (hereinafter referred to as “engine water temperature”).
  • the air-fuel ratio sensor 207 is provided in the exhaust passage 12 and detects the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas. These sensors supply detection signals to the ECU 70.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the EHC 13.
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) show a cross-sectional view of the EHC 13 along the extending direction of the exhaust passage 12, and FIG. 3B shows a cross-section of the EHC 13 along the cutting line X1-X2 in FIG. The figure is shown.
  • the EHC 13 includes an EHC carrier 13a, a holding mat 13b, a case 13c, a positive electrode 13d, a negative electrode 13e, insulators 13f and 13g, Have
  • the EHC carrier 13a has a honeycomb cross section and carries a catalyst.
  • the EHC carrier 13a is made of SiC (silicon carbide) or the like. Further, the EHC carrier 13a has conductivity.
  • the EHC carrier 13a corresponds to an example of a catalyst carrier.
  • a sensor for detecting the bed temperature of the catalyst in the EHC 13 (hereinafter referred to as “EHC bed temperature”) may be attached to the EHC carrier 13a.
  • the holding mat 13b is installed so as to cover the outer peripheral surface of the EHC carrier 13a and is installed so as to cover the inner peripheral surface of the case 13c, and holds the EHC carrier 13a.
  • the holding mat 13b is configured by, for example, a metal oxide such as alumina being knitted into a fiber shape, and has electrical insulation. Further, the holding mat 13b has a heat insulating property.
  • the holding mat 13b corresponds to an example of a carrier holding part.
  • a sensor that detects the temperature of the holding mat 13b (hereinafter referred to as “holding mat temperature”) may be attached to the holding mat 13b.
  • the case 13c is a case of the EHC 13 made of, for example, a metal material such as SUS, and is connected to the exhaust passage 12 via a connecting member (not shown) at each of the upstream and downstream ends thereof.
  • the positive electrode 13d is an electrode for applying a positive voltage whose end is fixed to the outer periphery of the EHC carrier 13a
  • the negative electrode 13e is an electrode for applying a negative voltage whose end is fixed to the outer periphery of the EHC carrier 13a. Electrode. Further, the positive electrode 13d and the negative electrode 13e are respectively covered with insulators 13f and 13g made of an insulating material such as alumina, and are maintained in an electrically insulated state.
  • the EHC 13 having such a configuration, when a positive drive voltage is applied to the positive electrode 13d with reference to the potential of the negative electrode 13e, a current flows through the conductive EHC carrier 13a and the EHC carrier 13a generates heat. Due to this heat generation, the temperature of the catalyst supported on the EHC carrier 13a is increased, and the EHC 13 quickly shifts to the catalyst active state.
  • a configuration of the EHC 13 is merely an example, and for example, a configuration of the EHC carrier, an attachment mode of each electrode, a control mode, and the like can take various known modes.
  • the ECU 70 described above performs control for warming up the EHC 13, that is, catalyst warm-up control. Specifically, the ECU 70 performs control to heat the catalyst by energizing the EHC 13 or control to heat the catalyst by the exhaust gas of the engine 1.
  • control for heating the catalyst by energizing the EHC 13 is referred to as “catalyst warm-up by energization”
  • control for heating the catalyst by the exhaust gas of the engine 1 is referred to as “catalyst warm-up by the engine 1”.
  • the ECU 70 is energized when the EHC bed temperature is equal to or lower than a predetermined temperature in order to maintain the EHC bed temperature at a temperature higher than the temperature at which the catalyst in the EHC 13 exhibits the optimum exhaust purification performance (that is, the activation temperature).
  • the catalyst is warmed up by the engine 1 or the engine 1 is warmed up.
  • the predetermined temperature used for the determination of the EHC bed temperature is appropriately referred to as “catalyst warm-up determination temperature”.
  • the catalyst warm-up determination temperature is set based on the activation temperature of the catalyst in the EHC 13.
  • EHC energization request when the EHC floor temperature is equal to or lower than the catalyst warm-up determination temperature, the ECU 70 issues an energization request for the EHC 13 for the purpose of catalyst warm-up (hereinafter referred to as “EHC energization request”).
  • the ECU 70 executes control for causing the hybrid vehicle 100 to travel using the output of the engine 1, for example.
  • the ECU 70 executes control for causing the hybrid vehicle 100 to travel by EV using the output of the motor generator MG, for example.
  • the ECU 70 controls the engine 1 to retard the ignition timing so as to increase the exhaust gas temperature while performing an operation equivalent to an idle operation, for example.
  • FIG. 4 shows an example of the relationship between the holding mat temperature and the insulation resistance of the holding mat 13b.
  • the horizontal axis represents the holding mat temperature
  • the vertical axis represents the insulation resistance (corresponding to the volume resistivity).
  • the “insulation resistance” is a numerical value representing the insulation between electric circuits and between the electric circuit and the ground in an electric circuit through which electricity flows. If the numerical value of the insulation resistance is low, electric leakage is likely to occur.
  • the holding mat 13b tends to decrease the insulation resistance when the temperature rises due to physical properties such as alumina constituting the holding mat 13b. For this reason, in a situation where the exhaust gas is at a high temperature during high speed operation or high load operation, the insulation resistance of the holding mat 13b tends to decrease due to the holding mat temperature becoming high.
  • the holding mat temperature is equal to or higher than the temperature T11
  • the insulation resistance of the holding mat 13b becomes equal to or less than the value indicated by the symbol A1
  • the insulating property of the holding mat 13b cannot be guaranteed. Therefore, it can be said that the EHC 13 should not be energized when the holding mat temperature is equal to or higher than the temperature T11.
  • the value of the insulation resistance as indicated by the reference symbol A1 is appropriately referred to as “insulation resistance lower limit guaranteed value”.
  • the holding mat temperature T11 corresponding to the insulation resistance lower limit guaranteed value A1 is appropriately referred to as “insulation guaranteed temperature”.
  • the guaranteed insulation temperature is set to a temperature higher than the catalyst warm-up determination temperature.
  • the catalyst warm-up determination temperature is set to about 350 [° C.]
  • the insulation guarantee temperature is set to about 500 [° C.].
  • the holding mat temperature is lowered by forcibly cooling the holding mat 13b in order to suppress a decrease in the insulating property of the holding mat 13b due to an increase in the holding mat temperature.
  • a cooling medium for cooling the holding mat 13b is used, and the cooling medium is allowed to flow from the outside of the case 13c by flowing the cooling medium around the outer periphery of the case 13c of the EHC 13.
  • the holding mat 13b is cooled to lower the holding mat temperature to below the insulation guarantee temperature.
  • the holding mat temperature can be prevented from being increased, and the insulation performance of the EHC 13 can be appropriately ensured. That is, by making the holding mat temperature lower than the insulation guarantee temperature, the insulation resistance of the holding mat 13b can be maintained at a value higher than the insulation resistance lower limit guarantee value. Therefore, it is possible to expand the condition range in which the EHC 13 can be energized.
  • air is used as a cooling medium for forcibly cooling the holding mat 13b.
  • a cooler that forcibly cools the holding mat 13b by flowing air (that is, traveling wind) through the outer periphery of the case 13c that covers the holding mat 13b is used.
  • cooling the holding mat 13b with air is appropriately referred to as “air-cooling heat dissipation”.
  • FIG. 5A shows a cross-sectional view of the EHC 13 and the cooler 14 along the extension direction of the exhaust passage 12, and FIG. 5B shows the section along the cutting line Y1-Y2 in FIG. 2 shows a cross-sectional view of the EHC 13 and the cooler 14.
  • the cooler 14 includes a cover 14a, fins 14b, and a switching valve 14c.
  • the cover 14a is provided outside the case 13c so as to cover the outer periphery of the case 13c in the EHC 13.
  • a plurality of fins 14b are provided on the outer peripheral surface of the case 13c so as to protrude from the case 13c toward the cover 14a, and extend along the extending direction of the EHC 13. Further, the plurality of fins 14b are provided radially from the case 13c toward the cover 14a.
  • Such a fin 14b functions as a heat radiating fin that radiates the heat of the EHC 13.
  • air passage 14d corresponds to an example of a cooling medium passage.
  • the switching valve 14c is provided at the end of the cover 14a on the air inflow side, that is, provided at the air inlet of the air passage 14d.
  • the switching valve 14c opens and closes as shown by an arrow P1 to switch between air introduction and shut-off to the air passage 14d.
  • the switching valve 14c is controlled to be opened and closed by the ECU 70 described above.
  • the cooler 14 and the ECU 70 correspond to an example of a cooling unit in the present invention.
  • the switching valve 14c and the ECU 70 correspond to an example of a flow rate control unit.
  • the switching valve 14c is provided at each of the inlets of the plurality of air passages 14d formed between the plurality of fins 14b, that is, provided independently for each of the plurality of inlets. In another example, the switching valve 14c is provided for every two or more adjacent inlets among the plurality of inlets. That is, in this example, one switching valve 14c switches between introduction and shut-off of air into two or more air passages 14d.
  • Such a configuration of the switching valve 14c is merely an example, and may adopt a known valve mode for switching between introduction and shut-off of fluid.
  • the holding mat 13b can be appropriately and forcibly cooled by flowing the running air around the outer periphery of the case 13c covering the holding mat 13b.
  • the plurality of fins 14b provided in the air passage 14d it is possible to improve the air-cooling heat radiation effect by the traveling wind. Therefore, it is possible to prevent the holding mat 13b from becoming high temperature.
  • the cooler 14 by using the cover 14a, it is possible to prevent extreme air cooling and heat dissipation, and it is possible to appropriately keep the EHC 13 warm.
  • the switching valve 14c it is possible to appropriately switch between implementation and non-implementation of air cooling heat radiation.
  • FIG. 6 schematically shows the heat transfer inside the EHC 13 by showing the temperature in the horizontal direction and the EHC carrier 13a, the holding mat 13b, and the case 13c in the vertical direction.
  • the graph B11 shows an example of a temperature profile in the case where air cooling heat dissipation is not performed by the cooler 14 (in other words, when the cooler 14 is not mounted on the EHC 13).
  • Graph B12 shows an example of a temperature profile when air cooling / dissipation is performed by the cooler 14.
  • the holding mat 13b receives heat from the EHC carrier 13a and dissipates heat to the case 13c.
  • first cooling control controls the switching valve 14 c in the cooler 14. That is, the ECU 70 switches between introducing and shutting off air into the air passage 14d by controlling opening and closing of the switching valve 14c.
  • the ECU 70 performs air cooling heat dissipation by the cooler 14 when the EHC floor temperature is lower than the first predetermined temperature and the holding mat temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature. To do. In this case, the ECU 70 performs control to open the switching valve 14c so that air flows through the air passage 14d. On the other hand, when the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature, or when the holding mat temperature is lower than the second predetermined temperature, the ECU 70 does not execute the air cooling heat radiation by the cooler 14. In this case, the ECU 70 performs control to close the switching valve 14c so that air does not flow through the air passage 14d.
  • performing air-cooling heat radiation by the cooler 14 is appropriately referred to as “air-cooling heat radiation on”, and not performing air-cooling heat radiation by the cooler 14 is appropriately referred to as “air-cooling heat radiation off”.
  • FIG. 7 shows an example of the temperature profile of EHC bed temperature and holding mat temperature.
  • FIG. 7 shows time on the horizontal axis and temperature on the vertical axis.
  • Graph A21 shows the time change of the EHC floor temperature
  • graph A22 shows the time change of the holding mat temperature.
  • both the EHC floor temperature and the holding mat temperature are greatly reduced.
  • deceleration F / C fuel cut
  • the temperature T12 indicates the catalyst warm-up determination temperature
  • the temperature T11 indicates the guaranteed insulation temperature.
  • the EHC floor temperature is equal to or lower than the catalyst warm-up determination temperature T12 and the holding mat temperature is higher than the guaranteed insulation temperature T11.
  • the EHC floor temperature is equal to or lower than the catalyst warm-up determination temperature T12
  • an EHC energization request is issued, but it can be said that the EHC 13 should not be energized because the holding mat temperature is higher than the insulation guarantee temperature T11. Therefore, in this situation, it is considered desirable to perform air-cooling heat dissipation by the cooler 14 in order to ensure the insulating property of the holding mat 13b by lowering the holding mat temperature.
  • the ECU 70 is in a situation where the EHC 13 should be energized (in other words, a situation where the catalyst needs to be warmed up), and in a situation where the insulation of the holding mat 13b cannot be ensured, that is, in FIG. Only in the situation as indicated by the broken line area A23 in FIG. That is, the ECU 70 does not perform air cooling heat radiation by the cooler 14 when the EHC 13 is not energized even in a situation where the insulation of the holding mat 13b cannot be ensured.
  • the ECU 70 determines whether or not the EHC 13 should be energized using the first predetermined temperature set based on the catalyst warm-up determination temperature, and is set based on the guaranteed insulation temperature. Using the second predetermined temperature, it is determined whether or not the insulation property of the holding mat 13b cannot be ensured. Then, the ECU 70 performs air cooling heat radiation by the cooler 14 when the EHC floor temperature is lower than the first predetermined temperature and the holding mat temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature. On the other hand, when the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature, or when the holding mat temperature is lower than the second predetermined temperature, the ECU 70 does not execute the air cooling heat radiation by the cooler 14.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the first cooling control process in the first embodiment. This process is repeatedly executed by the ECU 70 at a predetermined cycle.
  • step S101 the ECU 70 acquires the EHC floor temperature and the holding mat temperature. Specifically, the ECU 70 acquires the EHC floor temperature detected by the sensor attached to the EHC carrier 13a and the holding mat temperature detected by the sensor attached to the holding mat 13b. Then, the process proceeds to step S102.
  • the EHC floor temperature and holding mat temperature which the sensor detected as mentioned above
  • the ECU 70 determines whether or not the EHC floor temperature is lower than the first predetermined temperature.
  • the ECU 70 determines whether or not it is necessary to warm up the catalyst in the EHC 13 based on the EHC floor temperature. In other words, it is determined whether or not the EHC 13 is to be energized.
  • the “first predetermined temperature” used in the determination is set based on the catalyst warm-up determination temperature. In one example, the first predetermined temperature is set to the catalyst warm-up determination temperature. In another example, the first predetermined temperature is set to a temperature that is somewhat higher than the catalyst warm-up determination temperature. As an example, the first predetermined temperature is set to about 400 [° C.].
  • step S102 If the EHC floor temperature is lower than the first predetermined temperature (step S102; Yes), the process proceeds to step S103. On the other hand, when the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature (step S102; No), the process proceeds to step S105.
  • the ECU 70 turns off air cooling heat dissipation (step S105). Specifically, the ECU 70 performs control to close the switching valve 14c so that air does not flow through the air passage 14d. Then, the process ends.
  • step S103 the ECU 70 determines whether or not the holding mat temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature.
  • the ECU 70 determines whether or not the insulation resistance of the holding mat 13b is lowered based on the holding mat temperature. That is, it is determined whether or not the insulation property of the holding mat 13b cannot be ensured.
  • the “second predetermined temperature” used in the determination is set based on the insulation guarantee temperature. In one example, the second predetermined temperature is set to a guaranteed insulation temperature. In another example, the second predetermined temperature is set to a temperature somewhat higher than the guaranteed insulation temperature. As an example, the second predetermined temperature is set to about 600 [° C.].
  • the guaranteed insulation temperature is set based on, for example, the relationship between the holding mat temperature and the insulation resistance obtained in advance through experiments or the like (see, for example, FIG. 4). That is, the temperature corresponding to the insulation resistance lower limit guaranteed value obtained from the relationship is set as the insulation guaranteed temperature.
  • step S104 the process proceeds to step S104.
  • the ECU 70 turns on the air cooling heat dissipation to reduce the holding mat temperature in order to ensure the insulation of the holding mat 13b (step S104). Specifically, the ECU 70 performs control to open the switching valve 14c so that air flows through the air passage 14d. Then, the process ends.
  • step S103 when the holding mat temperature is lower than the second predetermined temperature (step S103; No), the process proceeds to step S105.
  • the ECU 70 turns off the air cooling heat dissipation (step S105). Then, the process ends.
  • the first cooling control described above it is possible to appropriately switch between air cooling heat radiation on and air cooling heat radiation off in consideration of both catalyst warm-up ensuring and insulation ensuring. Specifically, it is possible to appropriately prevent the catalyst from being excessively cooled by executing the air-cooling heat radiation, that is, to appropriately prevent the heat radiation from the catalyst when the catalyst is warmed up.
  • the second cooling control in the first embodiment will be described.
  • the ECU 70 performs air cooling heat radiation by the cooler 14 when the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature.
  • the ECU 70 executes air-cooling heat dissipation when the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature even if the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature.
  • it differs from the first cooling control.
  • FIG. 9A shows an example of a temperature profile when deceleration F / C or the like is performed during low load traveling or low speed traveling
  • FIG. 9A shows an example of a temperature profile when deceleration F / C or the like is performed during low load traveling or low speed traveling
  • deceleration F / C or the like basically, both the EHC floor temperature and the holding mat temperature are greatly lowered as shown in the graphs C21 and D21 and the graphs C22 and D22.
  • the EHC floor temperature is equal to or lower than the catalyst warm-up determination temperature T12, as indicated by a broken line region D23 in FIG. 9B.
  • the holding mat temperature is higher than the guaranteed insulation temperature T11.
  • Such a situation is slowed down when the holding mat temperature is always higher than the guaranteed insulation temperature T11 due to the EHC 13 itself becoming a considerably high temperature (for example, 800 [° C.] or higher) due to high load driving or high speed driving. This tends to occur when F / C is performed.
  • the situation is considered to be caused by a state where the mat temperature is higher than the EHC bed temperature and the temperature difference between the mat temperature and the EHC bed temperature is large.
  • the second cooling control it is possible to prevent the occurrence of such a situation that the EHC floor temperature is lower than the catalyst warm-up determination temperature T12 and the holding mat temperature is higher than the guaranteed insulation temperature T11. Control as much as possible.
  • air cooling heat radiation by the cooler 14 is executed in advance in order to ensure that the EHC 13 can be energized after deceleration F / C or the like.
  • the ECU 70 uses the third predetermined temperature having a temperature at least higher than the second predetermined temperature (in other words, a temperature at least higher than the insulation guarantee temperature) as the determination temperature, and the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature. In some cases, air-cooling heat dissipation is performed.
  • the ECU 70 executes air-cooling heat dissipation when the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature.
  • air-cooling heat dissipation is executed before the EHC floor temperature falls to the first predetermined temperature or lower.
  • the holding mat temperature changes, for example, as shown in a graph D24 in FIG. 9B. From this, it can be seen that when the EHC floor temperature becomes equal to or lower than the catalyst warm-up determination temperature T12, the holding mat 13b is maintained at a temperature lower than the guaranteed insulation temperature T11. Therefore, energization of the EHC 13 can be started when the EHC floor temperature falls below the catalyst warm-up determination temperature T12. That is, as in the case where the second cooling control is not performed (see graph D22), it can be said that it is not necessary to wait for the EHC 13 to be energized until the insulating property of the holding mat 13b is ensured.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a second cooling control process in the first embodiment. This process is repeatedly executed by the ECU 70 at a predetermined cycle.
  • steps S201 to S205 Since the processing of steps S201 to S205 is the same as the processing of steps S101 to S105 described above (see FIG. 8), description thereof is omitted. Here, the processing in step S206 will be mainly described.
  • step S206 The process of step S206 is executed when the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature (step S202; No).
  • the ECU 70 determines whether or not the holding mat temperature is equal to or higher than a third predetermined temperature.
  • the ECU 70 determines whether or not it is a situation in which air-cooling heat radiation should be executed in advance based on the holding mat temperature. In other words, it is determined whether or not an extreme temperature rise of the holding mat 13b occurs.
  • the “third predetermined temperature” used in the determination is set to a temperature that is at least higher than the second predetermined temperature, in other words, a temperature that is at least higher than the guaranteed insulation temperature.
  • the third predetermined temperature is set to about 800 [° C.].
  • step S206 If the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature (step S206; Yes), the process proceeds to step S204.
  • the ECU 70 turns on air-cooling heat dissipation to prevent an extreme temperature rise of the holding mat 13b (step S204). That is, the ECU 70 performs air cooling heat radiation by the cooler 14 in advance in order to ensure that the EHC 13 can be energized after deceleration F / C or the like. Then, the process ends.
  • step S206 when the holding mat temperature is lower than the third predetermined temperature (step S206; No), the process proceeds to step S205.
  • the ECU 70 turns off the air cooling heat radiation (step S205). Then, the process ends.
  • the components of the EHC 13 (for example, the positive electrode 13d and the negative electrode 13e) tend to become high temperature during high-load traveling or high-speed traveling.
  • the second cooling control described above Since air-cooling heat radiation is performed during load traveling or high-speed traveling, it is possible to appropriately prevent the components of the EHC 13 from becoming hot. Therefore, it becomes possible to improve the durability of the components of the EHC 13.
  • air-cooling heat radiation is performed in advance when the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature and the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature.
  • the first predetermined temperature is used as the determination temperature for the purpose. That is, using the determination temperature having a temperature different from the first predetermined temperature, air cooling and heat dissipation are executed in advance when the EHC floor temperature is equal to or higher than the determination temperature and the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature. It's also good.
  • a temperature higher than the first predetermined temperature can be used as the determination temperature.
  • the ECU 70 switches between air-cooling heat radiation on and air-cooling heat radiation off by controlling the opening and closing of the switching valve 14c.
  • the present invention is not limited to this.
  • the ECU 70 can perform the first cooling control and the second cooling control by controlling the opening degree of the switching valve 14c.
  • the ECU 70 sets the switching valve 14c to the opening on the opening side.
  • the first cooling control is performed such that the switching valve 14c is set to the opening on the closing side. It can be carried out.
  • the ECU 70 can perform the second cooling control such that the switching valve 14c is set to the opening degree on the opening side.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that cooling water for cooling the engine 1 is used as a cooling medium for forcibly cooling the holding mat 13b.
  • a cooler that forcibly cools the holding mat 13b by flowing cooling water around the outer periphery of the case 13c that covers the holding mat 13b is used.
  • cooling the holding mat 13b with cooling water is appropriately referred to as “water-cooling heat dissipation”.
  • FIG. 11A shows a cross-sectional view of the EHC 13 and the cooler 15 along the extending direction of the exhaust passage 12, and FIG. 11B is along the cutting line Z1-Z2 in FIG. 2 shows a cross-sectional view of the EHC 13 and the cooler 15.
  • the cooler 15 mainly includes a cover 15a.
  • the cover 15a is provided outside the case 13c so as to cover the outer periphery of the case 13c in the EHC 13.
  • a gap 15b between the outer peripheral surface of the case 13c and the inner peripheral surface of the cover 15a forms a passage through which the cooling water passes (hereinafter, such a gap 15b is referred to as a “cooling water passage 15b”). Therefore, the cover 15a constitutes the outer peripheral wall of the cooling water passage 15b, that is, the outer peripheral wall of the pipe through which the cooling water passes.
  • the cooling water passage 15b corresponds to an example of a cooling medium passage.
  • the cooling water passage 15b is connected to a known cooling system (not shown in FIG. 11) that cools the engine 1 using cooling water. That is, the cooling water for cooling the engine 1 is supplied to the cooling water passage 15b.
  • the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water passage 15b is adjusted by an electric water pump (not shown in FIG. 11, hereinafter referred to as “electric WP”) included in the cooling system.
  • the electric WP includes an electric motor, and circulates cooling water in the cooling water passage by driving the motor.
  • the electric WP is controlled by the ECU 70. That is, the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water passage 15b is controlled by the ECU 70 via the electric WP. Specifically, the ECU 70 increases or decreases the flow rate of the cooling water in the cooling water passage 15b by controlling the electric WP.
  • the cooler 15 (including the electric WP) and the ECU 70 correspond to an example of the cooling means in the present invention.
  • the electric WP and the ECU 70 correspond to an example of a flow rate control unit.
  • the holding mat 13b can be appropriately forcibly cooled by flowing cooling water to the outer periphery of the case 13c covering the holding mat 13b. Therefore, it is possible to prevent the holding mat 13b from becoming high temperature.
  • the cooler 15 in the second embodiment may be provided with a plurality of fins in the cooling water passage 15b. That is, a plurality of fins that protrude from the case 13c toward the cover 15a and extend along the extending direction of the EHC 13 may be provided on the outer peripheral surface of the case 13c. Thereby, the water-cooling heat dissipation effect by cooling water can be improved.
  • control method is basically the same as the first cooling control and the second cooling control in the first embodiment described above. Therefore, the words “first cooling control” and “second cooling control” are also used for the control method performed by the ECU 70 on the cooler 15 in the second embodiment.
  • the ECU 70 controls the electric WP. That is, the ECU 70 increases or decreases the coolant flow rate in the coolant passage 15b by controlling the electric WP.
  • the first cooling control in the second embodiment is basically performed according to the same viewpoint as the first cooling control in the first embodiment. That is, also in the second embodiment, water cooling heat radiation by the cooler 15 is controlled from both sides of ensuring catalyst warm-up and ensuring insulation. Specifically, the ECU 70 executes water-cooling heat radiation by the cooler 15 only in a situation where the EHC 13 is to be energized and the insulating property of the holding mat 13b cannot be ensured. Specifically, the ECU 70 performs water-cooling heat dissipation by the cooler 15 when the EHC floor temperature is lower than the first predetermined temperature and the holding mat temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature.
  • the ECU 70 controls the electric WP so that the coolant flow rate increases.
  • the ECU 70 does not execute water-cooling heat dissipation by the cooler 15. In this case, the ECU 70 controls the electric WP so that the coolant flow rate is reduced.
  • the ECU 70 controls the electric WP so that the flow rate of the cooling water is increased when a condition for boiling the cooling water is satisfied, in other words, when the cooling water may be boiled. Take control. Specifically, the ECU 70 causes the cooling water to boil if the conditions for boiling the cooling water are satisfied even if the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature or the holding mat temperature is lower than the second predetermined temperature. In order to prevent this, the electric WP is controlled so that the cooling water flow rate is increased.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a first cooling control process in the second embodiment. This process is repeatedly executed by the ECU 70 at a predetermined cycle. This process is performed after the hybrid vehicle 100 is started (for example, ready-on) and driving of the electric WP is started to circulate the cooling water.
  • steps S301 to S303 Since the processing in steps S301 to S303 is the same as the processing in steps S101 to S103 (see FIG. 8), description thereof is omitted. Here, the processing of steps S304 to S307 will be described.
  • step S304 When the holding mat temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature (step S303; Yes), the process of step S304 is performed.
  • the ECU 70 ensures the insulating property of the holding mat 13b.
  • the cooling water flow rate is increased in order to lower the holding mat temperature (step S304).
  • the ECU 70 controls the electric WP so that the cooling water flow rate is increased as compared with the case where the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature or the holding mat temperature is lower than the second predetermined temperature. I do. Then, the process ends.
  • step S305 The process of step S305 is performed when the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature (step S302; No), or when the holding mat temperature is lower than the second predetermined temperature (step S303; No).
  • the ECU 70 acquires engine operation information, vehicle operation information, cooling water information, and the like in order to determine whether or not a condition for boiling the cooling water is satisfied in subsequent processing. For example, the ECU 70 acquires the engine water temperature detected by the water temperature sensor 206, the coolant flow rate (corresponding to a command value to the electric WP), and the like as the coolant information. Then, the process proceeds to step S306.
  • step S306 the ECU 70 determines whether or not the condition for boiling the cooling water is satisfied based on the information acquired in step S305, that is, determines whether or not the cooling water may boil.
  • the ECU 70 performs prediction regarding the boiling of the cooling water based on the engine operation information, the vehicle operation information, the cooling water information, and the like before the cooling water actually boils.
  • step S304 the cooling water flow rate is increased to prevent the cooling water from boiling (step S304). That is, by increasing the coolant flow rate and circulating the coolant in the coolant passage, the occurrence of boiling of the coolant is suppressed. Specifically, the ECU 70 controls the electric WP so that the coolant flow rate is increased as compared with the case where the condition for boiling the coolant is not satisfied. Then, the process ends.
  • the cooling water flow rate to be increased when the EHC floor temperature is lower than the first predetermined temperature and the holding mat temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature and the cooling water flow rate to be increased when the condition that the cooling water boils is satisfied. May be the same or different.
  • the ECU 70 determines the cooling water flow rate to be increased according to the degree of decreasing the holding mat temperature. To do.
  • the ECU 70 increases the amount so that the occurrence of boiling of the cooling water is suppressed based on, for example, engine operation information, vehicle operation information, cooling water information, or the like. Determine the cooling water flow rate.
  • step S306 when the condition for boiling the cooling water is not satisfied (step S306; No), the process proceeds to step S307.
  • the cooling water flow rate is reduced (step S307).
  • the ECU 70 reduces the cooling water flow rate as compared with the case where the EHC floor temperature is lower than the first predetermined temperature and the holding mat temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature, or when the condition for boiling the cooling water is satisfied. Control is performed on the electric WP as described above. Then, the process ends.
  • the flow rate of the cooling water in the cooler 15 can be appropriately controlled in consideration of both catalyst warm-up ensuring and insulation ensuring. Moreover, according to the 1st cooling control in 2nd Embodiment, boiling of cooling water can be prevented appropriately.
  • the first predetermined temperature for determining the EHC floor temperature and the second predetermined temperature for determining the holding mat temperature may be the same in the first embodiment and the second embodiment, respectively. Different temperatures may be used. When using different temperatures, for example, considering the difference in cooling effect between air cooling heat dissipation and water cooling heat dissipation, the first predetermined temperature and the second predetermined temperature used in each of the first embodiment and the second embodiment are set. Can be set.
  • the second cooling control in the second embodiment is also basically performed according to the same viewpoint as the second cooling control in the first embodiment. That is, also in the second embodiment, water cooling heat dissipation by the cooler 15 is performed in advance in order to ensure the energized state of the EHC 13 after deceleration F / C or the like.
  • the ECU 70 performs control in advance to increase the coolant flow rate when the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature. That is, even if the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature, the ECU 70 controls the electric WP so that the cooling water flow rate is increased when the holding mat temperature is equal to or higher than the third predetermined temperature. .
  • the cooling water flow rate is increased when the condition for boiling the cooling water is satisfied.
  • Control the electric WP Specifically, the ECU 70 increases the flow rate of the cooling water in order to prevent the cooling water from boiling when the conditions for boiling the cooling water are satisfied even if the holding mat temperature is lower than the third predetermined temperature. Control is performed on the electric WP as described above.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a second cooling control process in the second embodiment. This process is repeatedly executed by the ECU 70 at a predetermined cycle. This process is performed after the hybrid vehicle 100 is started (for example, ready-on) and the driving of the electric WP is started to circulate the cooling water.
  • steps S401 to S407 Since the processing of steps S401 to S407 is the same as the processing of steps S301 to S307 described above (see FIG. 12), description thereof is omitted. Here, the processing in step S408 will be mainly described.
  • step S408 is executed when the EHC floor temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature (step S402; No).
  • step S408 the ECU 70 determines whether or not the holding mat temperature is equal to or higher than a third predetermined temperature.
  • the ECU 70 determines whether or not the water-cooling heat radiation should be executed in advance based on the holding mat temperature. In other words, it is determined whether or not an extreme temperature rise of the holding mat 13b occurs.
  • step S404 the ECU 70 increases the coolant flow rate in order to prevent an extreme temperature rise of the holding mat 13b and to ensure that the EHC 13 can be energized after deceleration F / C or the like (step S404).
  • the ECU 70 controls the electric WP so that the cooling water flow rate is increased as compared with the case where the holding mat temperature is lower than the third predetermined temperature. Then, the process ends.
  • the flow rate may be the same or different.
  • the ECU 70 can determine the cooling water flow rate to be increased for each according to the degree of lowering the holding mat temperature.
  • step S408 when the holding mat temperature is lower than the third predetermined temperature (step S408; No), the process proceeds to step S405.
  • the flow rate of the cooling water is controlled according to whether or not the condition for boiling the cooling water is satisfied, similarly to the first cooling control in the second embodiment described above. .
  • the water-cooling heat radiation by the cooler 15 is executed in advance to appropriately ensure the energized state of the EHC 13 after deceleration F / C or the like. Is possible. Moreover, according to the 2nd cooling control in 2nd Embodiment, boiling of cooling water can be prevented appropriately.
  • the components of the EHC 13 (for example, the positive electrode 13d and the negative electrode 13e) tend to become high temperature during high-load traveling or high-speed traveling.
  • the second cooling control described above Since water-cooled heat radiation is performed during load traveling or high-speed traveling, it is possible to appropriately prevent the components of the EHC 13 from becoming hot. Therefore, it becomes possible to improve the durability of the components of the EHC 13.
  • the present invention is not limited to application to ordinary hybrid vehicles, and can also be applied to plug-in hybrid vehicles. Further, the present invention is not limited to application to a hybrid vehicle, and can also be applied to ordinary vehicles other than hybrid vehicles.

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Abstract

　内燃機関の排気浄化装置は、触媒を担持する触媒担体、及び、触媒担体の外周に設けられ、触媒担体を保持すると共に、電気的絶縁性を有する担体保持部を具備する電気加熱式触媒と、担体保持部を冷却する冷却手段と、を備える。これにより、担体保持部の高温化を防止することができ、電気加熱式触媒の絶縁性能を適切に確保することが可能となる。よって、電気加熱式触媒の通電を行うことが可能な条件範囲を拡大することが可能となる。

Description

内燃機関の排気浄化装置
　本発明は、電気加熱式触媒を有する内燃機関の排気浄化装置に関する。
　従来より、排気通路上に配設された電気加熱式触媒（以下、適宜「ＥＨＣ（Electrically Heated Catalyst）」と呼ぶ。）を用いて排気ガスを浄化する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ＥＨＣの電流や電圧に基づいてＥＨＣにおける漏電の可能性を推定し、漏電の可能性がある場合にＥＨＣへの電力供給を制限することが記載されている。また、特許文献２には、触媒担体の外周面と金属製シェルの内周面との間に、電気絶縁材であって緩衝性を有する環状のマット部材が介装されたＥＨＣが記載されている。
　なお、以下では、ＥＨＣ内の触媒を担持する構成要素を「ＥＨＣ担体」と呼び、ＥＨＣ担体を保持する構成要素を「保持マット」と呼ぶ。
特開２００２－２１５４１号公報 特開平５－２６９３８７号公報
　ところで、ＥＨＣ担体を保持する保持マットは絶縁性を有しているが、その保持マットの絶縁性は、保持マットの状態によって変化する傾向にある。例えば、保持マットが高温になると、保持マットの絶縁抵抗が低下するものと考えられる。そのため、保持マットが所定温度以上の高温である場合、ＥＨＣの絶縁性能が確保されなくなる可能性があると考えられる。なお、上記した特許文献１及び２に記載された技術では、このような保持マットの温度と絶縁性との関係については考慮されていなかった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、保持マットを強制冷却することで、ＥＨＣの絶縁性能を確保することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
　本発明の１つの観点では、内燃機関の排気浄化装置は、触媒を担持する触媒担体、及び、前記触媒担体の外周に設けられ、前記触媒担体を保持すると共に、電気的絶縁性を有する担体保持部を具備する電気加熱式触媒と、前記担体保持部を冷却する冷却手段と、を備える。
　上記の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスを浄化可能且つ通電により暖機可能に構成された電気加熱式触媒（ＥＨＣ）を有する。電気加熱式触媒は、触媒を担持する触媒担体、及び、電気的絶縁性を有すると共に触媒担体を保持する担体保持部を具備する。なお、触媒担体はＥＨＣ担体に相当し、担体保持部は保持マットに相当する。ここで、担体保持部が高温になると、担体保持部の絶縁抵抗が低下する傾向にある。したがって、冷却手段は、担体保持部の高温化による担体保持部の絶縁性の低下を抑制するべく、担体保持部を強制冷却する。これにより、担体保持部の高温化を防止することができ、電気加熱式触媒の絶縁性能を適切に確保することが可能となる。よって、電気加熱式触媒の通電を行うことが可能な条件範囲を拡大することが可能となる。
　上記の内燃機関の排気浄化装置の一態様では、前記冷却手段は、前記触媒の温度が第１所定温度未満で、且つ、前記担体保持部の温度が第２所定温度以上である場合に、前記担体保持部の温度が低下するように、前記担体保持部の冷却を行う。
　この態様では、冷却手段は、触媒の温度が第１所定温度未満で、且つ、担体保持部の温度が第２所定温度以上である場合に、担体保持部の冷却を行う。これに対して、冷却手段は、触媒の温度が第１所定温度以上である場合、若しくは、担体保持部の温度が第２所定温度未満である場合、担体保持部の冷却を行わない。こうするのは、例えば触媒の温度が第１所定温度以上である場合に担体保持部の冷却を実行すると、触媒の温度が低下することで、触媒が活性状態から未活性状態に移行してしまう可能性があるからである。よって、冷却手段は、触媒暖機確保及び絶縁性確保の両面から、担体保持部の冷却の実施と不実施とを切り替える。これにより、冷却の実行により触媒が過剰に冷却されてしまうことなどを適切に防止することができる。
　好適な例では、前記第１所定温度は、前記触媒の暖機を判定するための判定温度に基づいて設定され、前記第２所定温度は、前記担体保持部の絶縁性を判定するための判定温度に基づいて設定される。例えば、第１所定温度は、触媒が活性状態にあるか否かを判定するための判定温度に設定され、第２所定温度は、担体保持部の絶縁性が保証されているか否かを判定するための判定温度に設定される。
　上記の内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記冷却手段は、前記担体保持部の温度が第３所定温度以上である場合に、前記担体保持部の温度が低下するように、前記担体保持部の冷却を行う。
　この態様では、冷却手段は、担体保持部の温度が第３所定温度以上である場合に、例えば担体保持部がかなりの高温となっている場合に、担体保持部の冷却を行う。具体的には、冷却手段は、触媒が活性状態であっても、担体保持部の温度が第３所定温度以上である場合には、担体保持部の冷却を行う。ここで、高負荷走行時や高速走行時などにおいては担体保持部が高温になる傾向にあり、この際に減速Ｆ／Ｃなどが行われると、担体保持部の温度が触媒の温度よりも高く、担体保持部の温度と触媒の温度との温度差が大きいといった状況が発生し得る。具体的には、触媒の温度は活性温度よりも低いが、保持マットは高温の状態が続いているといった状況が生じ得る。この状況では、電気加熱式触媒に通電することが望ましいが、担体保持部の絶縁性が確保できないために、電気加熱式触媒に通電することができない可能性がある。
　したがって、冷却手段は、上記のような状況の発生を未然に防ぐべく、担体保持部の温度が第３所定温度以上となった場合に、担体保持部の強制冷却を行う。これにより、担体保持部の絶縁性を事前に確保しておくことができ、減速Ｆ／Ｃ後などでの電気加熱式触媒の通電可能状態を適切に確保することが可能となる。また、上記のように強制冷却を行うことで、電気加熱式触媒内の構成部品の高温化を適切に防止することができ、当該構成部品の耐久性を向上させることが可能となる。
　好適な例では、前記第３所定温度は、前記担体保持部の絶縁性を判定するための判定温度よりも高い温度に設定される。例えば、第３所定温度は、担体保持部の極端な温度上昇が生じているか否かを判定可能な温度に設定される。
　上記の内燃機関の排気浄化装置の他の態様では、前記冷却手段は、前記担体保持部を覆うケースの外周に設けられ、前記担体保持部を冷却するための冷却媒体を前記ケースの外周面に沿って流す冷却媒体通路と、前記冷却媒体通路内に流す前記冷却媒体の流量を制御する流量制御手段と、を備える。
　この態様では、冷却手段は、担体保持部を冷却するための冷却媒体を用い、電気加熱式触媒のケースの外周部に冷却媒体を流すことで、担体保持部をケースの外部から放熱させる。また、流量制御手段は、冷却媒体通路内に流す冷却媒体の流量を制御する。１つの例では、流量制御手段は、担体保持部の冷却の実施と不実施とを切り替えるように、冷却媒体の流量を制御する。他の例では、流量制御手段は、担体保持部の温度を低下させる度合いに応じて、冷却媒体の流量を制御する。
　上記の内燃機関の排気浄化装置において好適には、前記冷却手段は、前記冷却媒体通路内に設けられ、前記ケースから突出するように形成された複数の突出部を更に備える。このような複数の突出部は、放熱フィンとして機能する。これにより、冷却媒体による放熱効果を向上させることができる。
　好適な実施例では、前記冷却手段は、前記冷却媒体として空気を用いる。また、前記流量制御手段は、前記冷却媒体通路における前記空気の流入口に設けられ、開閉することで前記冷却媒体通路への前記空気の導入と遮断とを切り替える弁に対する制御を行う。つまり、流量制御手段は、弁に対する制御を行うことで、担体保持部の冷却の実施と不実施とを切り替える。
　更に好適な実施例では、前記冷却手段は、前記冷却媒体として、内燃機関を冷却するための冷却水を用いる。また、前記流量制御手段は、前記冷却水が沸騰する条件が成立する場合に、前記冷却水が沸騰する条件が成立しない場合に比して、前記冷却水の流量を増量する制御を行う。これにより、冷却水の沸騰を適切に防止することができる。
ハイブリッド車両の概略構成図を示す。 エンジンの概略構成図を示す。 ＥＨＣの概略構成図を示す。 保持マット温度と保持マットの絶縁抵抗との関係の一例を示す。 第１実施形態における冷却器の概略構成図を示す。 第１実施形態における冷却器による効果を説明するための図を示す。 第１の冷却制御を行う理由を説明するための図を示す。 第１実施形態における第１の冷却制御処理を示すフローチャートである。 第２の冷却制御を行う理由を説明するための図を示す。 第１実施形態における第２の冷却制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における冷却器の概略構成図を示す。 第２実施形態における第１の冷却制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における第２の冷却制御処理を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
［装置構成］
　図１は、本実施形態におけるハイブリッド車両１００の概略構成図を示す。なお、図１中の破線矢印は、信号の入出力を示している。
　ハイブリッド車両１００は、主に、エンジン（内燃機関）１と、車軸２０と、駆動輪３０と、第１のモータジェネレータＭＧ１と、第２のモータジェネレータＭＧ２と、動力分割機構４０と、インバータ５０と、バッテリ６０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０と、を備える。
　車軸２０は、エンジン１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の動力を車輪３０に伝達する動力伝達系の一部である。車輪３０は、ハイブリッド車両１００の車輪であり、説明の簡略化のため、図１では特に左右前輪のみが表示されている。エンジン１は、例えばガソリンエンジンで構成され、ハイブリッド車両１００の主たる推進力を出力する動力源として機能する。エンジン１は、ＥＣＵ７０によって種々の制御が行われる。
　第１のモータジェネレータＭＧ１は、主としてバッテリ６０を充電するための発電機、或いは第２のモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として機能するように構成されており、エンジン１の出力により発電を行う。第２のモータジェネレータＭＧ２は、主としてエンジン１の出力をアシスト（補助）する電動機として機能するように構成されている。また、第２のモータジェネレータＭＧ２は、エンジンブレーキ時やフットブレーキによる制動時において、回生ブレーキとして機能することにより制動力（回生製動力）を発生する。つまり、第２のモータジェネレータＭＧ２は、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生機能を有しており、回生運転を行うことで発電する。これらのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。
　動力分割機構４０は、サンギヤやリングギヤなどを有して構成されるプラネタリギヤ（遊星歯車機構）に相当し、エンジン１の出力を第１のモータジェネレータＭＧ１及び車軸２０へ分配することが可能に構成されている。
　インバータ５０は、バッテリ６０と第１のモータジェネレータＭＧ１との間の電力の入出力を制御すると共に、バッテリ６０と第２のモータジェネレータＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ５０は、第１のモータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ６０に供給したり、バッテリ６０から取り出した直流電力を交流電力に変換して第２のモータジェネレータＭＧ２に供給したりする。
　バッテリ６０は、第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成されると共に、第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２が発電した電力を充電可能に構成された蓄電池である。バッテリ６０には、バッテリ６０の充電状態（ＳＯＣ；State Of Charge）を検出可能に構成されたＳＯＣセンサ２０４が設けられている。ＳＯＣセンサ２０４は、検出したＳＯＣに対応する検出信号をＥＣＵ７０に供給する。
　なお、以下では、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２のことを単に「モータジェネレータＭＧ」と表記する。
　ＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、ハイブリッド車両１００内の各構成要素に対して種々の制御を行う。例えば、ＥＣＵ７０は、アクセル開度センサ２０１が検出したアクセル開度や、車速センサ２０２が検出した車速などに基づいて、制御を行う。
　次に、図２を参照して、エンジン１について具体的に説明する。図２は、エンジン１の概略構成図を示す。
　エンジン１は、主に、吸気通路３と、スロットルバルブ４と、燃料噴射弁５と、気筒６ａと、吸気弁７と、排気弁８と、点火プラグ９と、排気通路１２と、ＥＨＣ（電気加熱式触媒）１３と、を有する。なお、図２においては、説明の便宜上、１つの気筒６ａのみを示しているが、実際にはエンジン１は複数の気筒６ａを有する。
　吸気通路３には外部から導入された吸気（空気）が通過し、スロットルバルブ４は吸気通路３を通過するガスの流量を調整する。吸気通路３を通過した吸気は、燃焼室６ｂに供給される。また、燃焼室６ｂには、燃料噴射弁５によって噴射された燃料が供給される。燃焼室６ｂには、吸気弁７と排気弁８とが設けられている。吸気弁７は、開閉することによって、吸気通路３と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。排気弁８は、開閉することによって、燃焼室６ｂと排気通路１２との導通／遮断を制御する。
　燃焼室６ｂ内では、上記のように供給された吸気と燃料との混合気が、点火プラグ９によって点火されることで燃焼される。点火プラグ９は、ＥＣＵ７０によって点火時期などが制御される。このような燃焼によってピストン６ｃが往復運動し、当該往復運動がコンロッド６ｄを介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。燃焼室６ｂでの燃焼により発生した排気ガスは、排気通路１２より排出される。
　排気通路１２上には、排気ガスを浄化可能且つ通電により暖機可能に構成されたＥＨＣ１３が設けられている。ＥＨＣ１３については、詳細は後述する。なお、ＥＨＣ１３の下流側の排気通路１２上に、触媒（例えば三元触媒など）を別途設けても良い。
　また、エンジン１には各種のセンサが設けられている。エアフロメータ２０５は、吸気通路３に設けられており、吸入空気量を検出する。水温センサ２０６は、エンジン１を冷却する冷却水が流れる通路上に設けられ、冷却水の温度（以下、「エンジン水温」と呼ぶ。）を検出する。空燃比センサ２０７は、排気通路１２に設けられており、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する。これらのセンサは、検出信号をＥＣＵ７０に供給する。
　次に、図３を参照して、ＥＨＣ１３について具体的に説明する。図３は、ＥＨＣ１３の概略構成図を示す。
　図３（ａ）は、排気通路１２の伸長方向に沿ったＥＨＣ１３の断面図を示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）中の切断線Ｘ１－Ｘ２に沿ったＥＨＣ１３の断面図を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ＥＨＣ１３は、ＥＨＣ担体１３ａと、保持マット１３ｂと、ケース１３ｃと、正電極１３ｄと、負電極１３ｅと、絶縁碍子１３ｆ、１３ｇと、を有する。
　ＥＨＣ担体１３ａは、断面がハニカム状に構成され、触媒を担持する。例えば、ＥＨＣ担体１３ａは、ＳｉＣ（炭化ケイ素）などによって構成される。また、ＥＨＣ担体１３ａは導電性を有する。ＥＨＣ担体１３ａは、触媒担体の一例に相当する。なお、ＥＨＣ１３内の触媒の床温（以下、「ＥＨＣ床温」と呼ぶ。）を検出するセンサを、ＥＨＣ担体１３ａに付設しても良い。
　保持マット１３ｂは、ＥＨＣ担体１３ａの外周面を覆うように設置されると共に、ケース１３ｃの内周面を覆うように設置されており、ＥＨＣ担体１３ａを保持する。保持マット１３ｂは、例えばアルミナなどの金属酸化物が繊維状に編み込まれることで構成されており、電気的絶縁性を有している。また、保持マット１３ｂは断熱性も有する。保持マット１３ｂは担体保持部の一例に相当する。なお、保持マット１３ｂの温度（以下、「保持マット温度」と呼ぶ。）を検出するセンサを、保持マット１３ｂに付設しても良い。
　ケース１３ｃは、例えばＳＵＳなどの金属材料で構成されたＥＨＣ１３の筐体であり、その上下流側の夫々の端部において、不図示の連結部材を介して排気通路１２と接続されている。
　正電極１３ｄは、端部がＥＨＣ担体１３ａの外周部に固定された正電圧印加用の電極であり、負電極１３ｅは、端部がＥＨＣ担体１３ａの外周部に固定された負電圧印加用の電極である。また、正電極１３ｄ及び負電極１３ｅは、それぞれ、例えばアルミナなどの絶縁材料で構成された絶縁碍子１３ｆ、１３ｇで覆われており、電気的絶縁状態に維持されている。
　このような構成を有するＥＨＣ１３では、負電極１３ｅの電位を基準として正電極１３ｄに正の駆動電圧が印加された場合に、導電性のＥＨＣ担体１３ａに電流が流れ、ＥＨＣ担体１３ａが発熱する。この発熱によりＥＨＣ担体１３ａに担持された触媒の昇温が促され、ＥＨＣ１３は速やかに触媒活性状態に移行する。なお、このようなＥＨＣ１３の構成は、一例に過ぎず、例えばＥＨＣ担体の構成及び各電極の付設態様及び制御態様等は公知の各種態様を採り得る。
　ここで、上記したＥＣＵ７０は、ＥＨＣ１３を暖機するための制御、つまり触媒暖機制御を行う。具体的には、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ１３を通電することで触媒を加熱する制御、又はエンジン１の排気ガスによって触媒を加熱する制御を行う。以下では、ＥＨＣ１３を通電することで触媒を加熱する制御を「通電による触媒暖機」と呼び、エンジン１の排気ガスによって触媒を加熱する制御を「エンジン１による触媒暖機」と呼ぶ。詳しくは、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ１３内の触媒が最適な排気浄化性能を発揮するような温度（つまり活性温度）以上にＥＨＣ床温を維持するべく、ＥＨＣ床温が所定温度以下である場合に、通電による触媒暖機又はエンジン１による触媒暖機を行う。以下では、ＥＨＣ床温の判定に用いる所定温度を適宜「触媒暖機判定温度」と呼ぶ。触媒暖機判定温度は、ＥＨＣ１３内の触媒の活性温度に基づいて設定される。基本的には、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度以下である場合、触媒暖機を目的としたＥＨＣ１３の通電要求（以下、「ＥＨＣ通電要求」と呼ぶ。）を発する。
　なお、ＥＣＵ７０は、通電による触媒暖機を行う場合には、例えば、エンジン１の出力を用いてハイブリッド車両１００を走行させる制御を実行する。これに対して、ＥＣＵ７０は、エンジン１による触媒暖機を行う場合には、例えば、モータジェネレータＭＧの出力を用いてハイブリッド車両１００をＥＶ走行させる制御を実行する。この場合、ＥＣＵ７０は、エンジン１に対して、例えば、アイドル運転相当の運転を行わせつつ、排気ガス温度を上昇させるべく、点火時期を遅角させる制御などを行う。
［本実施形態の基本概念］
　次に、本実施形態の基本概念について説明する。本実施形態では、ＥＨＣ１３の絶縁性能を確保するべく、ＥＨＣ１３内の保持マット１３ｂを強制冷却する。
　こうする理由について、図４を参照して具体的に説明する。図４は、保持マット温度と保持マット１３ｂの絶縁抵抗との関係の一例を示している。図４は、横軸に保持マット温度を示し、縦軸に絶縁抵抗（体積固有抵抗率に相当する）を示している。なお、「絶縁抵抗」とは、電気が流れる電路における電路相互間及び電路と大地との間の絶縁性を数値で表したものであり、絶縁抵抗の数値が低くなると漏電が生じやすくなる。
　図４に示すように、保持マット１３ｂは、保持マット１３ｂを構成するアルミナなどの物性に起因して、温度が高くなると絶縁抵抗が低下する傾向がある。そのため、高速運転時や高負荷運転時などの排気ガスが高温となる状況では、保持マット温度が高温になることで、保持マット１３ｂの絶縁抵抗が低下する傾向にある。また、保持マット温度が温度Ｔ１１以上になると、保持マット１３ｂの絶縁抵抗が符号Ａ１で示す値以下になり、保持マット１３ｂの絶縁性が保証できなくなる。したがって、保持マット温度が温度Ｔ１１以上である場合には、ＥＨＣ１３の通電を行うべきでないと言える。
　なお、以下では、符号Ａ１で示すような絶縁抵抗の値を適宜「絶縁抵抗下限保証値」と呼ぶ。また、絶縁抵抗下限保証値Ａ１に対応する保持マット温度Ｔ１１を適宜「絶縁保証温度」と呼ぶ。例えば、絶縁保証温度は触媒暖機判定温度よりも高い温度に設定される。一例としては、触媒暖機判定温度は３５０［℃］程度に設定され、絶縁保証温度は５００［℃］程度に設定される。
　以上のようなことから、本実施形態では、保持マット温度の高温化による保持マット１３ｂの絶縁性の低下を抑制するべく、保持マット１３ｂを強制冷却することで保持マット温度を低下させる。具体的には、本実施形態では、保持マット１３ｂを冷却するための冷却媒体を用い、ＥＨＣ１３のケース１３ｃの外周部に冷却媒体を流すことで、保持マット１３ｂをケース１３ｃの外部から放熱させる。例えば、保持マット温度が絶縁保証温度以上である場合に保持マット１３ｂを冷却することで、保持マット温度を絶縁保証温度未満にまで低下させる。
　本実施形態によれば、保持マット温度の高温化を防止することができ、ＥＨＣ１３の絶縁性能を適切に確保することが可能となる。つまり、保持マット温度を絶縁保証温度未満にすることで、保持マット１３ｂの絶縁抵抗を絶縁抵抗下限保証値よりも高い値に維持することが可能となる。よって、ＥＨＣ１３の通電を行うことが可能な条件範囲を拡大することが可能となる。
　以下で、具体的な実施形態（第１実施形態及び第２実施形態）の内容について説明する。
［第１実施形態］
　第１実施形態では、保持マット１３ｂを強制冷却するための冷却媒体として空気を用いる。具体的には、第１実施形態では、保持マット１３ｂを覆うケース１３ｃの外周部に空気（つまり走行風）を流すことで保持マット１３ｂを強制冷却する冷却器を用いる。以下では、空気によって保持マット１３ｂを冷却することを、適宜「空冷放熱」と呼ぶ。
　（冷却器の構成）
　図５を参照して、第１実施形態における冷却器１４の構成について具体的に説明する。
　図５（ａ）は、排気通路１２の伸長方向に沿ったＥＨＣ１３及び冷却器１４の断面図を示しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）中の切断線Ｙ１－Ｙ２に沿ったＥＨＣ１３及び冷却器１４の断面図を示している。
　図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、冷却器１４は、カバー１４ａと、フィン１４ｂと、切り替え弁１４ｃとを備える。カバー１４ａは、ＥＨＣ１３におけるケース１３ｃの外周を覆うように、ケース１３ｃの外側に設けられている。フィン１４ｂは、ケース１３ｃからカバー１４ａに向かって突出するようにケース１３ｃの外周面に複数設けられており、ＥＨＣ１３の伸長方向に沿って延在する。また、複数のフィン１４ｂは、ケース１３ｃからカバー１４ａに向かって放射状に設けられている。このようなフィン１４ｂは、ＥＨＣ１３の熱を放熱する放熱フィンとして機能する。
　ケース１３ｃの外周面とカバー１４ａの内周面との間の空隙１４ｄは、詳しくは複数のフィン１４ｂの間の空隙１４ｄは、空気（走行風）が通過する通路を形成する。以下では、このような空隙１４ｄを「空気通路１４ｄ」と呼ぶ。空気通路１４ｄは、冷却媒体通路の一例に相当する。
　切り替え弁１４ｃは、空気が流入する側のカバー１４ａの端部に設けられている、つまり空気通路１４ｄにおける空気の流入口に設けられている。切り替え弁１４ｃは、矢印Ｐ１に示すように開閉することで空気通路１４ｄへの空気の導入と遮断とを切り替える。切り替え弁１４ｃは、上記したＥＣＵ７０によって開閉などが制御される。なお、冷却器１４及びＥＣＵ７０は、本発明における冷却手段の一例に相当する。また、切り替え弁１４ｃ及びＥＣＵ７０は、流量制御手段の一例に相当する。
　１つの例では、切り替え弁１４ｃは、複数のフィン１４ｂの間に形成された複数の空気通路１４ｄの流入口のそれぞれに設けられる、つまり複数の流入口ごとに独立に設けられる。他の例では、切り替え弁１４ｃは、複数の流入口のうちの隣り合う２以上の流入口ごとに設けられる。つまり、当該例では、１つの切り替え弁１４ｃが、２以上の空気通路１４ｄへの空気の導入と遮断とを切り替える。なお、このような切り替え弁１４ｃの構成は、一例に過ぎず、流体の導入と遮断とを切り替える公知の弁の態様を採り得る。
　以上説明した冷却器１４によれば、保持マット１３ｂを覆うケース１３ｃの外周部に走行風を流すことで、保持マット１３ｂを適切に強制冷却することができる。具体的には、空気通路１４ｄ内に設けられた複数のフィン１４ｂを用いることで、走行風による空冷放熱効果を向上させることができる。よって、保持マット１３ｂの高温化を防止することが可能となる。また、冷却器１４によれば、カバー１４ａを用いることで、極端な空冷放熱を防止することができ、ＥＨＣ１３を適切に保温することが可能となる。更に、冷却器１４によれば、切り替え弁１４ｃを用いることで、空冷放熱の実施と不実施とを適切に切り替えることができる。
　ここで、図６を参照して、冷却器１４による効果の一例について説明する。図６は、横方向に温度を示し、縦方向にＥＨＣ担体１３ａ、保持マット１３ｂ、及びケース１３ｃを示すことで、ＥＨＣ１３の内部の熱伝達を模式的に表している。具体的には、グラフＢ１１は、冷却器１４によって空冷放熱を行わなかった場合（言い換えるとＥＨＣ１３に冷却器１４を搭載しなかった場合）の温度プロフィールの一例を示している。また、グラフＢ１２は、冷却器１４によって空冷放熱を行った場合の温度プロフィールの一例を示している。グラフＢ１１、Ｂ１２に示すように、基本的には、保持マット１３ｂはＥＨＣ担体１３ａから受熱してケース１３ｃへ放熱する。
　グラフＢ１１、Ｂ１２を比較すると、空冷放熱を行った場合には、空冷放熱を行わなかった場合と比較して、保持マット１３ｂが大きく放熱していることがわかる、つまり保持マット温度が大きく低下していることがわかる。これは、空気通路１４ｄ内に設けられた複数のフィン１４ｂの作用による。したがって、第１実施形態における冷却器１４によって空冷放熱を行うことで、保持マット１３ｂの高温化を適切に防止することができると言える。
　以下では、第１実施形態において、ＥＣＵ７０が冷却器１４に対して行う制御方法の２つの例（以下では「第１の冷却制御」及び「第２の冷却制御」と呼ぶ。）について説明する。なお、第１の冷却制御及び第２の冷却制御においては、ＥＣＵ７０は、冷却器１４内の切り替え弁１４ｃに対して制御を行う。つまり、ＥＣＵ７０は、切り替え弁１４ｃの開閉を制御することで、空気通路１４ｄへの空気の導入と遮断とを切り替える。
　（第１の冷却制御）
　第１実施形態における第１の冷却制御では、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満で、且つ、保持マット温度が第２所定温度以上である場合に、冷却器１４による空冷放熱を実行する。この場合、ＥＣＵ７０は、空気通路１４ｄに空気が流れるように、切り替え弁１４ｃを開にする制御を行う。これに対して、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合、若しくは、保持マット温度が第２所定温度未満である場合には、冷却器１４による空冷放熱を実行しない。この場合、ＥＣＵ７０は、空気通路１４ｄに空気が流れないように、切り替え弁１４ｃを閉にする制御を行う。以下では、冷却器１４による空冷放熱を実行することを適宜「空冷放熱オン」と呼び、冷却器１４による空冷放熱を実行しないことを適宜「空冷放熱オフ」と呼ぶ。
　図７を参照し、上記のような第１の冷却制御を行う理由について説明する。図７は、ＥＨＣ床温及び保持マット温度の温度プロフィールの一例を示している。図７は、横軸に時間を示し、縦軸に温度を示している。グラフＡ２１はＥＨＣ床温の時間変化を示しており、グラフＡ２２は保持マット温度の時間変化を示している。グラフＡ２１及びグラフＡ２２に示すように、ＥＨＣ床温及び保持マット温度が共に大きく低下していることがわかる。例えば減速Ｆ／Ｃ（フューエルカット）時において、このようなＥＨＣ床温及び保持マット温度の低下が生じる。この場合、ＥＨＣ床温と保持マット温度との間には温度差が生じていることがわかる。これは、ＥＨＣ担体１３ａと保持マット１３ｂとの境界での熱伝達や、保持マット１３ｂ内部での熱伝導などに起因する。また、保持マット温度の変化は、ＥＨＣ床温の変化よりも遅いことがわかる。言い換えると、保持マット温度は、ＥＨＣ床温よりも、温度変化の時定数が大きいと言える。これは、ＥＨＣ１３内の各構成部の熱容量などに起因する。
　また、図７では、温度Ｔ１２は触媒暖機判定温度を示し、温度Ｔ１１は絶縁保証温度を示している。この場合、図７中の破線領域Ａ２３に示すように、ＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２以下であって、且つ、保持マット温度が絶縁保証温度Ｔ１１よりも高いといった状況が生じていることがわかる。当該状況では、ＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２以下であるためＥＨＣ通電要求が発せられることとなるが、保持マット温度が絶縁保証温度Ｔ１１よりも高いのでＥＨＣ１３を通電すべきでないと言える。よって、当該状況では、保持マット温度を低下させることで保持マット１３ｂの絶縁性を確保するべく、冷却器１４による空冷放熱を実行することが望ましいと考えられる。
　ここで、冷却器１４による空冷放熱を常に実行した場合には、保持マット１３ｂの絶縁性を確保することができるが、ＥＨＣ１３内の触媒自体を過剰に冷却してしまう可能性があると考えられる。つまり、触媒暖機状態が維持されなくなってしまう可能性があると考えられる。例えば、触媒暖機確保を考慮せずに絶縁性確保のみを目的として空冷放熱を実行した場合には、触媒が過剰に冷却されることで、触媒が活性状態から未活性状態に移行してしまう可能性がある。
　したがって、第１の冷却制御では、触媒暖機確保及び絶縁性確保の両面から、冷却器１４による空冷放熱を制御する。具体的には、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ１３を通電すべき状況（言い換えると触媒暖機を行う必要がある状況）であって、且つ、保持マット１３ｂの絶縁性が確保できないような状況においてのみ、つまり図７中の破線領域Ａ２３で示すような状況においてのみ、冷却器１４による空冷放熱を実行する。即ち、ＥＣＵ７０は、保持マット１３ｂの絶縁性が確保できないような状況であっても、ＥＨＣ１３を通電すべき状況でない場合には、冷却器１４による空冷放熱を実行しない。
　詳しくは、ＥＣＵ７０は、触媒暖機判定温度に基づいて設定された第１所定温度を用いて、ＥＨＣ１３を通電すべき状況であるか否かを判定すると共に、絶縁保証温度に基づいて設定された第２所定温度を用いて、保持マット１３ｂの絶縁性が確保できないような状況であるか否かを判定する。そして、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満で、且つ、保持マット温度が第２所定温度以上である場合に、冷却器１４による空冷放熱を実行する。これに対して、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合、若しくは、保持マット温度が第２所定温度未満である場合には、冷却器１４による空冷放熱を実行しない。
　次に、図８を参照して、第１の冷却制御に関する具体的な処理について説明する。図８は、第１実施形態における第１の冷却制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ７０によって所定の周期で繰り返し実行される。
　まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温及び保持マット温度を取得する。具体的には、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ担体１３ａに付設されたセンサが検出したＥＨＣ床温を取得すると共に、保持マット１３ｂに付設されたセンサが検出した保持マット温度を取得する。そして、処理はステップＳ１０２に進む。
　なお、上記のようにセンサが検出したＥＨＣ床温及び保持マット温度を用いることに限定はされず、所定のパラメータに基づいて推定したＥＨＣ床温及び保持マット温度を用いても良い。つまり、ＥＨＣ床温及び保持マット温度として実測値を用いることに限定はされず、ＥＨＣ床温及び保持マット温度として推定値を用いても良い。
　ステップＳ１０２では、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温に基づいて、ＥＨＣ１３内の触媒を暖機する必要があるか否かを判定する。言い換えると、ＥＨＣ１３を通電すべき状況であるか否かを判定する。当該判定で用いられる「第１所定温度」は、触媒暖機判定温度に基づいて設定される。１つの例では、第１所定温度は、触媒暖機判定温度に設定される。他の例では、第１所定温度は、触媒暖機判定温度よりもある程度高い温度に設定される。一例としては、第１所定温度は４００［℃］程度に設定される。
　ＥＨＣ床温が第１所定温度未満である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。これに対して、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、空冷放熱による触媒からの放熱を防止するために、つまり触媒暖機確保のために、ＥＣＵ７０は、空冷放熱オフとする（ステップＳ１０５）。具体的には、ＥＣＵ７０は、空気通路１４ｄに空気が流れないように、切り替え弁１４ｃを閉にする制御を行う。そして、処理は終了する。
　ステップＳ１０３では、ＥＣＵ７０は、保持マット温度が第２所定温度以上であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ７０は、保持マット温度に基づいて、保持マット１３ｂの絶縁抵抗が低下しているか否かを判定する。つまり、保持マット１３ｂの絶縁性が確保できないような状況であるか否かを判定する。当該判定で用いられる「第２所定温度」は、絶縁保証温度に基づいて設定される。１つの例では、第２所定温度は、絶縁保証温度に設定される。他の例では、第２所定温度は、絶縁保証温度よりもある程度高い温度に設定される。一例としては、第２所定温度は６００［℃］程度に設定される。
　なお、絶縁保証温度は、例えば、予め実験などにより求められた保持マット温度と絶縁抵抗との関係（例えば図４参照）に基づいて設定される。即ち、当該関係より求まる絶縁抵抗下限保証値に対応する温度が、絶縁保証温度に設定される。
　保持マット温度が第２所定温度以上である場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合は、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満であって、且つ、保持マット温度が第２所定温度以上である状況に相当する。即ち、ＥＨＣ１３を通電すべき状況であって、且つ、保持マット１３ｂの絶縁性が確保できないような状況であると言える。したがって、ＥＣＵ７０は、保持マット１３ｂの絶縁性を確保するために、保持マット温度を低下させるべく、空冷放熱オンとする（ステップＳ１０４）。具体的には、ＥＣＵ７０は、空気通路１４ｄに空気が流れるように、切り替え弁１４ｃを開にする制御を行う。そして、処理は終了する。
　これに対して、保持マット温度が第２所定温度未満である場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、保持マット１３ｂの絶縁性が確保されているため保持マット温度を低下させる必要はないと言えるので、ＥＣＵ７０は、空冷放熱オフとする（ステップＳ１０５）。そして、処理は終了する。
　以上説明した第１の冷却制御によれば、触媒暖機確保及び絶縁性確保の両方を考慮して、空冷放熱オンと空冷放熱オフとを適切に切り替えることができる。具体的には、空冷放熱の実行により触媒が過剰に冷却されてしまうことを適切に防止することができる、つまり触媒暖機時における触媒からの放熱を適切に防止することができる。
　（第２の冷却制御）
　次に、第１実施形態における第２の冷却制御について説明する。第２の冷却制御では、ＥＣＵ７０は、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に、冷却器１４による空冷放熱を実行する。具体的には、第２の冷却制御では、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上であっても、保持マット温度が第３所定温度以上である場合には、空冷放熱を実行する点で、第１の冷却制御と異なる。
　図９を参照し、上記のような第２の冷却制御を行う理由について説明する。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸に温度を示しており、ＥＨＣ床温及び保持マット温度の温度プロフィールの一例を示している。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、グラフＣ２１、Ｄ２１はＥＨＣ床温の時間変化を示しており、グラフＣ２２、Ｄ２２は保持マット温度の時間変化を示している。また、図９（ａ）は、低負荷走行時や低速走行時において減速Ｆ／Ｃなどが行われた場合の温度プロフィールの一例を示しており、図９（ｂ）は、高負荷走行時や高速走行時において減速Ｆ／Ｃなどが行われた場合の温度プロフィールの一例を示している。減速Ｆ／Ｃなどが行われた場合には、グラフＣ２１、Ｄ２１及びグラフＣ２２、Ｄ２２に示すように、基本的には、ＥＨＣ床温及び保持マット温度は共に大きく低下する。
　低負荷走行時において減速Ｆ／Ｃなどが行われた場合には、図９（ａ）中の破線領域Ｃ２３に示すように、ＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２以下となった際に、保持マット温度が絶縁保証温度Ｔ１１よりも低くなっていることがわかる。この場合、ＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２以下となった際にＥＨＣ通電要求が発せられるが、保持マット温度が絶縁保証温度Ｔ１１よりも低いため、空冷放熱を行うことなく、ＥＨＣ１３の通電を行うことができると言える。
　これに対して、高負荷走行時において減速Ｆ／Ｃなどが行われた場合には、図９（ｂ）中の破線領域Ｄ２３に示すように、ＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２以下となった際に、保持マット温度が絶縁保証温度Ｔ１１よりも高いといった状況が生じていることがわかる。このような状況は、高負荷走行や高速走行などによりＥＨＣ１３自体がかなりの高温（例えば８００［℃］以上）になることで保持マット温度が常に絶縁保証温度Ｔ１１よりも高くなっている状態において減速Ｆ／Ｃが行われた際に生じる傾向にある。詳しくは、当該状況は、マット温度がＥＨＣ床温よりも高く、マット温度とＥＨＣ床温との温度差が大きいといった状態に起因して生じるものと考えられる。
　このようなＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２以下であって、且つ、保持マット温度が絶縁保証温度Ｔ１１よりも高いといった状況では、ＥＨＣ通電要求が発せられることとなるが、ＥＨＣ１３の通電を行うべきでないと言える。この場合には、ＥＨＣ１３の通電を行う前に、保持マット１３ｂの絶縁性が確保されるように空冷放熱を実行する必要があると言える。具体的には、空冷放熱を実行することで保持マット１３ｂの絶縁性が確保されるまで、言い換えると保持マット温度が絶縁保証温度Ｔ１１以下となるまで、ＥＨＣ１３の通電の実行を待機する必要があると言える。
　以上のことから、第２の冷却制御では、上記のようなＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２以下で、且つ、保持マット温度が絶縁保証温度Ｔ１１よりも高いといった状況の発生を未然に防止するべく制御を行う。具体的には、第２の冷却制御では、減速Ｆ／Ｃ後などでのＥＨＣ１３の通電可能状態を確保するべく、冷却器１４による空冷放熱を前もって実行しておく。この場合、ＥＣＵ７０は、第２所定温度よりも少なくとも高い温度（言い換えると絶縁保証温度よりも少なくとも高い温度）を有する第３所定温度を判定温度として用いて、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に空冷放熱を実行する。つまり、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上であっても、保持マット温度が第３所定温度以上である場合には、空冷放熱を実行する。言い換えると、保持マット温度が第３所定温度以上である場合には、ＥＨＣ床温が第１所定温度以下まで低下する前の時点において空冷放熱を実行する。
　このような第２の冷却制御を実行した場合、保持マット温度は、例えば図９（ｂ）中のグラフＤ２４に示すように変化する。これより、ＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２以下となった際に、保持マット１３ｂが絶縁保証温度Ｔ１１よりも低い温度に維持された状態となっていることがわかる。そのため、ＥＨＣ床温が触媒暖機判定温度Ｔ１２よりも低下した時点において、ＥＨＣ１３の通電を開始することが可能となる。つまり、第２の冷却制御を行わない場合のように（グラフＤ２２参照）、保持マット１３ｂの絶縁性が確保されるまでＥＨＣ１３の通電の実行を待機する必要はないと言える。
　次に、図１０を参照して、第２の冷却制御に関する具体的な処理について説明する。図１０は、第１実施形態における第２の冷却制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ７０によって所定の周期で繰り返し実行される。
　ステップＳ２０１～Ｓ２０５の処理は、上記したステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理（図８参照）と同様であるため、その説明を省略する。ここでは、ステップＳ２０６の処理を中心に説明する。
　ステップＳ２０６の処理は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）に実行される。ステップＳ２０６では、ＥＣＵ７０は、保持マット温度が第３所定温度以上であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ７０は、保持マット温度に基づいて、空冷放熱を事前に実行しておくべき状況であるか否かを判定する。言い換えると、保持マット１３ｂの極端な温度上昇が生じている状況であるか否かを判定する。当該判定で用いられる「第３所定温度」は、第２所定温度よりも少なくとも高い温度、言い換えると絶縁保証温度よりも少なくとも高い温度に設定される。一例としては、第３所定温度は８００［℃］程度に設定される。
　保持マット温度が第３所定温度以上である場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０４に進む。この場合、ＥＣＵ７０は、保持マット１３ｂの極端な温度上昇を防止するべく、空冷放熱オンとする（ステップＳ２０４）。つまり、ＥＣＵ７０は、減速Ｆ／Ｃ後などでのＥＨＣ１３の通電可能状態を確保するために、冷却器１４による空冷放熱を事前に実行する。そして、処理は終了する。
　これに対して、保持マット温度が第３所定温度未満である場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０５に進む。この場合、冷却器１４による空冷放熱を事前に実行する必要はないと言えるため、ＥＣＵ７０は、空冷放熱オフとする（ステップＳ２０５）。そして、処理は終了する。
　以上説明した第２の冷却制御によれば、冷却器１４による空冷放熱を事前に実行することで、減速Ｆ／Ｃ後などでのＥＨＣ１３の通電可能状態を適切に確保することが可能となる、言い換えるとＥＨＣ１３の通電を行うことが可能な条件範囲を拡大することが可能となる。
　また、高負荷走行時や高速走行時などではＥＨＣ１３の構成部品（例えば正電極１３ｄや負電極１３ｅ）が高温になる傾向にあるが、上記した第２の冷却制御によれば、このような高負荷走行時や高速走行時などで空冷放熱を行うため、ＥＨＣ１３の構成部品の高温化を適切に防止することができる。よって、ＥＨＣ１３の構成部品の耐久性を向上させることが可能となる。
　なお、上記では、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上で、且つ、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に、空冷放熱を事前に実行する例を示したが、ＥＨＣ床温を判定するための判定温度として第１所定温度を用いることに限定はされない。つまり、第１所定温度と異なる温度を有する判定温度を用いて、ＥＨＣ床温が当該判定温度以上で、且つ、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に、空冷放熱を事前に実行することとしても良い。例えば、当該判定温度として、第１所定温度よりも高い温度を用いることができる。
　なお、上記では、ＥＣＵ７０が切り替え弁１４ｃの開閉を制御することで空冷放熱オンと空冷放熱オフとを切り替える例を示したが、これに限定はされない。他の例では、ＥＣＵ７０は、切り替え弁１４ｃの開度を制御することで、第１の冷却制御及び第２の冷却制御を行うことができる。具体的には、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満で、且つ、保持マット温度が第２所定温度以上である場合、切り替え弁１４ｃを開き側の開度に設定し、これに対して、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合、若しくは、保持マット温度が第２所定温度未満である場合、切り替え弁１４ｃを閉じ側の開度に設定する、といった第１の冷却制御を行うことができる。同様に、ＥＣＵ７０は、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に、切り替え弁１４ｃを開き側の開度に設定するといった第２の冷却制御を行うことができる。
［第２実施形態］
　次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、保持マット１３ｂを強制冷却するための冷却媒体として、エンジン１を冷却するための冷却水を用いる点で、第１実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態では、保持マット１３ｂを覆うケース１３ｃの外周部に冷却水を流すことで保持マット１３ｂを強制冷却する冷却器を用いる。以下では、冷却水によって保持マット１３ｂを冷却することを、適宜「水冷放熱」と呼ぶ。
　（冷却器の構成）
　図１１を参照して、第２実施形態における冷却器１５の構成について具体的に説明する。
　図１１（ａ）は、排気通路１２の伸長方向に沿ったＥＨＣ１３及び冷却器１５の断面図を示しており、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）中の切断線Ｚ１－Ｚ２に沿ったＥＨＣ１３及び冷却器１５の断面図を示している。
　図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、冷却器１５は主にカバー１５ａを備える。カバー１５ａは、ＥＨＣ１３におけるケース１３ｃの外周を覆うように、ケース１３ｃの外側に設けられている。ケース１３ｃの外周面とカバー１５ａの内周面との間の空隙１５ｂは、冷却水が通過する通路を形成する（以下では、このような空隙１５ｂを「冷却水通路１５ｂ」と呼ぶ）。したがって、カバー１５ａは、冷却水通路１５ｂの外周壁を構成する、つまり冷却水が通過する配管の外周壁を構成する。なお、冷却水通路１５ｂは、冷却媒体通路の一例に相当する。
　冷却水通路１５ｂは、冷却水を用いてエンジン１を冷却する公知の冷却システム（図１１では図示せず）に接続されている。つまり、冷却水通路１５ｂには、エンジン１を冷却するための冷却水が供給される。また、冷却水通路１５ｂに流す冷却水の流量は、冷却システムが有する電動ウォーターポンプ（図１１では図示せず。以下では「電動ＷＰ」と呼ぶ。）によって調整される。電動ＷＰは、電動式のモータを備えて構成され、モータの駆動により冷却水を冷却水通路内で循環させる。また、電動ＷＰは、ＥＣＵ７０によって制御される。つまり、冷却水通路１５ｂに流す冷却水の流量は、電動ＷＰを介してＥＣＵ７０によって制御される。具体的には、ＥＣＵ７０は、電動ＷＰに対する制御を行うことで、冷却水通路１５ｂ内の冷却水流量を増量したり減量したりする。
　なお、冷却器１５（電動ＷＰも含む）及びＥＣＵ７０は、本発明における冷却手段の一例に相当する。また、電動ＷＰ及びＥＣＵ７０は、流量制御手段の一例に相当する。
　以上説明した冷却器１５によれば、保持マット１３ｂを覆うケース１３ｃの外周部に冷却水を流すことで、保持マット１３ｂを適切に強制冷却することができる。よって、保持マット１３ｂの高温化を防止することが可能となる。
　なお、第２実施形態における冷却器１５についても、第１実施形態で示したように、冷却水通路１５ｂ内に複数のフィンを設けても良い。つまり、ケース１３ｃからカバー１５ａに向かって突出すると共に、ＥＨＣ１３の伸長方向に沿って延在するようなフィンを、ケース１３ｃの外周面に複数設けても良い。これにより、冷却水による水冷放熱効果を向上させることができる。
　以下では、第２実施形態において、ＥＣＵ７０が冷却器１５に対して行う制御方法の２つの例について説明する。当該制御方法は、上記した第１実施形態における第１の冷却制御及び第２の冷却制御と基本的な制御内容は同様である。そのため、第２実施形態においてＥＣＵ７０が冷却器１５に対して行う制御方法についても、「第１の冷却制御」及び「第２の冷却制御」の文言を用いる。
　なお、第２実施形態における第１の冷却制御及び第２の冷却制御においては、ＥＣＵ７０は、電動ＷＰに対して制御を行う。つまり、ＥＣＵ７０は、電動ＷＰを制御することで、冷却水通路１５ｂ内の冷却水流量を増量したり減量したりする。
　（第１の冷却制御）
　第２実施形態における第１の冷却制御は、基本的には、第１実施形態における第１の冷却制御と同様の観点に従って行われる。つまり、第２実施形態でも、触媒暖機確保及び絶縁性確保の両面から、冷却器１５による水冷放熱を制御する。具体的には、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ１３を通電すべき状況であって、且つ、保持マット１３ｂの絶縁性が確保できないような状況においてのみ、冷却器１５による水冷放熱を実行する。詳しくは、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満で、且つ、保持マット温度が第２所定温度以上である場合に、冷却器１５による水冷放熱を実行する。この場合、ＥＣＵ７０は、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。これに対して、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合、若しくは、保持マット温度が第２所定温度未満である場合には、冷却器１５による水冷放熱を実行しない。この場合、ＥＣＵ７０は、冷却水流量が減量するように電動ＷＰに対して制御を行う。
　他方、第２実施形態では、ＥＣＵ７０は、冷却水が沸騰する条件が成立する場合、言い換えると冷却水が沸騰する可能性がある場合には、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。具体的には、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上若しくは保持マット温度が第２所定温度未満であっても、冷却水が沸騰する条件が成立する場合には、冷却水の沸騰を防止するために、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。
　次に、図１２を参照して、第１の冷却制御に関する具体的な処理について説明する。図１２は、第２実施形態における第１の冷却制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ７０によって所定の周期で繰り返し実行される。なお、当該処理は、ハイブリッド車両１００が始動されて（例えばレディ・オン）、冷却水を循環させるために電動ＷＰの駆動が開始された後に行われる。
　ステップＳ３０１～Ｓ３０３の処理は、上記したステップＳ１０１～Ｓ１０３の処理（図８参照）と同様であるため、その説明を省略する。ここでは、ステップＳ３０４～Ｓ３０７の処理について説明する。
　保持マット温度が第２所定温度以上である場合（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４の処理が行われる。この場合には、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満であって、且つ、保持マット温度が第２所定温度以上である状況に該当するため、ＥＣＵ７０は、保持マット１３ｂの絶縁性を確保するために、保持マット温度を低下させるべく、冷却水流量を増量する（ステップＳ３０４）。例えば、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合や、保持マット温度が第２所定温度未満である場合に比して、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。そして、処理は終了する。
　ステップＳ３０５の処理は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合（ステップＳ３０２；Ｎｏ）、若しくは、保持マット温度が第２所定温度未満である場合（ステップＳ３０３；Ｎｏ）に行われる。ステップＳ３０５では、ＥＣＵ７０は、後の処理において冷却水が沸騰する条件が成立するか否かを判定するために、エンジン運転情報や、車両運転情報や、冷却水情報などを取得する。例えば、ＥＣＵ７０は、冷却水情報として、水温センサ２０６が検出したエンジン水温や冷却水流量（電動ＷＰへの指令値に対応する）などを取得する。そして、処理はステップＳ３０６に進む。
　ステップＳ３０６では、ＥＣＵ７０は、ステップＳ３０５で取得された情報に基づいて、冷却水が沸騰する条件が成立するか否かを判定する、つまり冷却水が沸騰する可能性があるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ７０は、冷却水が実際に沸騰する前の状態において、エンジン運転情報や車両運転情報や冷却水情報などに基づいて、冷却水の沸騰に関する予測を行う。
　冷却水が沸騰する条件が成立する場合（ステップＳ３０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０４に進む。この場合には、冷却水の沸騰を防止するべく、冷却水流量を増量する（ステップＳ３０４）。つまり、冷却水流量を増量して、冷却水通路内で冷却水を循環させることで、冷却水の沸騰の発生を抑制する。具体的には、ＥＣＵ７０は、冷却水が沸騰する条件が成立しない場合に比して、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。そして、処理は終了する。
　なお、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満で且つ保持マット温度が第２所定温度以上である場合に増量させる冷却水流量と、冷却水が沸騰する条件が成立する場合に増量させる冷却水流量とは、同じであっても良いし、異なっていても良い。例えば、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満で且つ保持マット温度が第２所定温度以上である場合には、保持マット温度を低下させる度合いなどに応じて、増量させる冷却水流量を決定する。他方で、ＥＣＵ７０は、冷却水が沸騰する条件が成立する場合には、例えばエンジン運転情報や車両運転情報や冷却水情報などに基づいて、冷却水の沸騰の発生が抑制されるように、増量させる冷却水流量を決定する。
　一方で、冷却水が沸騰する条件が成立しない場合（ステップＳ３０６；Ｎｏ）、処理はステップＳ３０７に進む。この場合には、冷却水の沸騰を防止する必要性や保持マット１３ｂの絶縁性を確保する必要性はないと言えるため、冷却水流量を減量する（ステップＳ３０７）。例えば、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満で且つ保持マット温度が第２所定温度以上である場合や、冷却水が沸騰する条件が成立する場合に比して、冷却水流量が減量するように電動ＷＰに対して制御を行う。そして、処理は終了する。
　以上説明した第２実施形態における第１の冷却制御によれば、触媒暖機確保及び絶縁性確保の両方を考慮して、冷却器１５における冷却水の流量を適切に制御することができる。また、第２実施形態における第１の冷却制御によれば、冷却水の沸騰を適切に防止することができる。
　なお、ＥＨＣ床温を判定するための第１所定温度及び保持マット温度を判定するための第２所定温度は、それぞれ、第１実施形態と第２実施形態とで同じ温度を用いても良いし、異なる温度を用いても良い。異なる温度を用いる場合には、例えば、空冷放熱と水冷放熱との冷却効果の違いなどを考慮して、第１実施形態及び第２実施形態のそれぞれで用いる第１所定温度及び第２所定温度を設定することができる。
　（第２の冷却制御）
　次に、第２実施形態における第２の冷却制御について説明する。第２実施形態における第２の冷却制御も、基本的には、第１実施形態における第２の冷却制御と同様の観点に従って行われる。つまり、第２実施形態でも、減速Ｆ／Ｃ後などでのＥＨＣ１３の通電可能状態を確保するべく、冷却器１５による水冷放熱を事前に実行する。具体的には、ＥＣＵ７０は、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に、冷却水流量を増量する制御を事前に行う。即ち、ＥＣＵ７０は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上であっても、保持マット温度が第３所定温度以上である場合には、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。
　また、第２実施形態における第２の冷却制御では、上記した第２実施形態における第１の冷却制御と同様に、冷却水が沸騰する条件が成立する場合に、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。具体的には、ＥＣＵ７０は、保持マット温度が第３所定温度未満であっても、冷却水が沸騰する条件が成立する場合には、冷却水の沸騰を防止するために、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。
　次に、図１３を参照して、第２の冷却制御に関する具体的な処理について説明する。図１３は、第２実施形態における第２の冷却制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ７０によって所定の周期で繰り返し実行される。なお、当該処理は、ハイブリッド車両１００が始動されて（例えばレディ・オン）、冷却水を循環させるために電動ＷＰの駆動が開始された後に行われる。
　ステップＳ４０１～Ｓ４０７の処理は、上記したステップＳ３０１～Ｓ３０７の処理（図１２参照）と同様であるため、その説明を省略する。ここでは、ステップＳ４０８の処理を中心に説明する。
　ステップＳ４０８の処理は、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上である場合（ステップＳ４０２；Ｎｏ）に実行される。ステップＳ４０８では、ＥＣＵ７０は、保持マット温度が第３所定温度以上であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ７０は、保持マット温度に基づいて、水冷放熱を事前に実行しておくべき状況であるか否かを判定する。言い換えると、保持マット１３ｂの極端な温度上昇が生じている状況であるか否かを判定する。
　保持マット温度が第３所定温度以上である場合（ステップＳ４０８；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０４に進む。この場合、ＥＣＵ７０は、保持マット１３ｂの極端な温度上昇を防止して、減速Ｆ／Ｃ後などでのＥＨＣ１３の通電可能状態を確保するために、冷却水流量を増量する（ステップＳ４０４）。例えば、ＥＣＵ７０は、保持マット温度が第３所定温度未満である場合に比して、冷却水流量が増量するように電動ＷＰに対して制御を行う。そして、処理は終了する。
　なお、ＥＨＣ床温が第１所定温度未満で且つ保持マット温度が第２所定温度以上である場合に増量させる冷却水流量と、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に増量させる冷却水流量とは、同じであっても良いし、異なっていても良い。例えば、ＥＣＵ７０は、保持マット温度を低下させる度合いなどに応じて、増量させる冷却水流量をそれぞれについて決定することができる。
　一方で、保持マット温度が第３所定温度未満である場合（ステップＳ４０８；Ｎｏ）、処理はステップＳ４０５に進む。この場合には、ステップＳ４０５以降の処理において、上記した第２実施形態における第１の冷却制御と同様に、冷却水が沸騰する条件が成立するか否かに応じて冷却水の流量を制御する。
　以上説明した第２実施形態における第２の冷却制御によれば、冷却器１５による水冷放熱を事前に実行することで、減速Ｆ／Ｃ後などでのＥＨＣ１３の通電可能状態を適切に確保することが可能となる。また、第２実施形態における第２の冷却制御によれば、冷却水の沸騰を適切に防止することができる。
　更に、高負荷走行時や高速走行時などではＥＨＣ１３の構成部品（例えば正電極１３ｄや負電極１３ｅ）が高温になる傾向にあるが、上記した第２の冷却制御によれば、このような高負荷走行時や高速走行時などで水冷放熱を行うため、ＥＨＣ１３の構成部品の高温化を適切に防止することができる。よって、ＥＨＣ１３の構成部品の耐久性を向上させることが可能となる。
　なお、上記では、ＥＨＣ床温が第１所定温度以上で、且つ、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に、水冷放熱を事前に実行する例を示したが、ＥＨＣ床温を判定するための判定温度として第１所定温度を用いることに限定はされない。つまり、第１所定温度と異なる温度を有する判定温度を用いて、ＥＨＣ床温が当該判定温度以上で、且つ、保持マット温度が第３所定温度以上である場合に、水冷放熱を事前に実行することとしても良い。例えば、当該判定温度として、第１所定温度よりも高い温度を用いることができる。
[変形例]
　本発明は、通常のハイブリッド車両への適用に限定はされず、プラグインハイブリッド車両にも適用することができる。また、本発明は、ハイブリッド車両への適用に限定はされず、ハイブリッド車両以外の通常の車両にも適用することができる。
　１　エンジン
　１２　排気通路
　１３　ＥＨＣ（電気加熱式触媒）
　１３ａ　ＥＨＣ担体
　１３ｂ　保持マット
　１３ｃ　ケース
　１４、１５　冷却器
　７０　ＥＣＵ
　１００　ハイブリッド車両

Claims (11)

  1. 　触媒を担持する触媒担体、及び、前記触媒担体の外周に設けられ、前記触媒担体を保持すると共に、電気的絶縁性を有する担体保持部を具備する電気加熱式触媒と、
    　前記担体保持部を冷却する冷却手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 　前記冷却手段は、前記触媒の温度が第１所定温度未満で、且つ、前記担体保持部の温度が第２所定温度以上である場合に、前記担体保持部の温度が低下するように、前記担体保持部の冷却を行う請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 　前記第１所定温度は、前記触媒の暖機を判定するための判定温度に基づいて設定され、
    　前記第２所定温度は、前記担体保持部の絶縁性を判定するための判定温度に基づいて設定される請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 　前記冷却手段は、前記担体保持部の温度が第３所定温度以上である場合に、前記担体保持部の温度が低下するように、前記担体保持部の冷却を行う請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 　前記第３所定温度は、前記担体保持部の絶縁性を判定するための判定温度よりも高い温度に設定される請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 　前記冷却手段は、
    　前記担体保持部を覆うケースの外周に設けられ、前記担体保持部を冷却するための冷却媒体を前記ケースの外周面に沿って流す冷却媒体通路と、
    　前記冷却媒体通路内に流す前記冷却媒体の流量を制御する流量制御手段と、を備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  7. 　前記冷却手段は、前記冷却媒体通路内に設けられ、前記ケースから突出するように形成された複数の突出部を更に備える請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  8. 　前記冷却手段は、前記冷却媒体として空気を用いる請求項６又は７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  9. 　前記流量制御手段は、前記冷却媒体通路における前記空気の流入口に設けられ、開閉することで前記冷却媒体通路への前記空気の導入と遮断とを切り替える弁に対する制御を行う請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  10. 　前記冷却手段は、前記冷却媒体として、内燃機関を冷却するための冷却水を用いる請求項６又は７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  11. 　前記流量制御手段は、前記冷却水が沸騰する条件が成立する場合に、前記冷却水が沸騰する条件が成立しない場合に比して、前記冷却水の流量を増量する制御を行う請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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