內燃機的控制裝置及方法與流程

2023-10-04 18:16:44 3

本發明涉及內燃機的控制裝置及方法。

背景技術：

在內燃機的排氣通路設有用於淨化排氣的催化劑。關於該催化劑，專利文獻1指出了如下問題：在內燃機剛冷啟動後的加速時，電加熱式催化劑的載體的側壁面與側壁附近部之間的溫度差變大，有可能在載體上產生裂紋。因此，在專利文獻1中記載的裝置為了抑制這樣的溫度差的擴大，在剛冷啟動後的加速時，使排氣空燃比向濃側移動，使排氣所具有的能量降低。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2013/108379號

技術實現要素：

發明要解決的問題

然而，本發明者等潛心研究，結果得到了這一新的見解：在具有電加熱式催化劑的內燃機中，在其加速時和減速時，尤其是在吸入空氣量急劇地增大的吸入空氣量驟增時、和吸入空氣量急劇地減少的吸入空氣量驟減時(以下，將「驟增」和「驟減」總稱為「驟變」)中的任一時，載體的預定部位間的溫度差也擴大，有可能在載體上產生裂紋。並且，也同時發現了用於抑制該溫度差擴大、裂紋產生的新的對策。

因此，本發明是鑑於上述情況而發明的，其目的在於提供一種能夠抑制具有電加熱式催化劑的內燃機中的，因吸入空氣量驟變時催化劑載體的預定部位間的溫度差的擴大引起的裂紋產生的內燃機的控制裝置及方法。

用於解決問題的手段

根據本發明的一個方案，

提供一種在排氣通路設有具有通過通電而發熱的載體的電加熱式催化劑的內燃機的控制裝置，其特徵在於，

具備構成為在基於所述內燃機的吸入空氣量或其相關值而檢測到所述吸入空氣量的驟變的情況下向所述載體通電的控制單元。

優選，所述控制單元基於所述吸入空氣量或其相關值的變化速度來檢測所述吸入空氣量的驟變。

優選，所述控制單元，在從所述吸入空氣量或其相關值的變化速度的絕對值超過了預定的速度閾值時起的預定執行時間的期間向所述載體通電。在該情況下，優選所述控制單元根據所述吸入空氣量或其相關值的變化速度的絕對值的最大值使所述執行時間變化。

優選，所述控制單元基於所述吸入空氣量或其相關值與該吸入空氣量或其相關值的平均化處理後的值的差分(差量)來檢測所述吸入空氣量的驟變。在該情況下，優選所述控制單元在所述差分的絕對值比預定的差分閾值大時向所述載體通電。

優選，所述控制單元執行下述至少一方的控制，

檢測所述吸入空氣量的驟增，在所述載體的溫度的上升速度為預定值以上、並且所述載體的溫度為預定的上限溫度以下時，向所述載體通電的控制，和

檢測所述吸入空氣量的驟減，在所述載體的溫度的降低速度為預定值以上、並且所述載體的溫度為預定的下限溫度以上時，向所述載體通電的控制。

根據本發明的其他方案，提供一種在排氣通路設有具有通過通電而發熱的載體的電加熱式催化劑的內燃機的控制方法。該方法的特徵在於：基於所述內燃機的吸入空氣量或其相關值來判定所述吸入空氣量是否發生了驟變，在判定為所述吸入空氣量發生了驟變的情況下向所述載體通電。

優選，在本發明的內燃機的控制方法中，在所述吸入空氣量或其相關值的變化速度的絕對值超過了預定的速度閾值的情況下，判定為所述吸入空氣量發生了驟變，在從該判定時起的預定執行時間的期間，向所述載體通電。在該情況下，優選使所述執行時間根據所述吸入空氣量或其相關值的變化速度的絕對值的最大值而不同。

優選，基於所述吸入空氣量或其相關值與該吸入空氣量或其相關值的平均化處理後的值的差分來判定所述吸入空氣量是否發生了驟變。優選，在所述差分的絕對值比預定的差分閾值大的情況下，判定為所述吸入空氣量發生了驟變。

可以在所述吸入空氣量的驟變為吸入空氣量的驟增，所述載體的溫度的上升速度為預定值以上，並且所述載體的溫度為預定的上限溫度以下的情況下，向所述載體通電。或，可以在所述吸入空氣量的驟變為吸入空氣量的驟減，所述載體的溫度的降低速度為預定值以上，並且所述載體的溫度為預定的下限溫度以上的情況下，向所述載體通電。

發明的效果

根據本發明，能夠發揮如下優異的技術效果：在具有電加熱式催化劑的內燃機中，抑制起因於吸入空氣量驟變時催化劑載體的預定部位間的溫度差擴大的裂紋產生。

附圖說明

圖1是示出了本發明的實施方式所涉及的內燃機的控制裝置的構成的概略圖。

圖2是電加熱式催化劑的側視截面圖。

圖3是圖2的III-III截面圖。

圖4是電加熱式催化劑的正視截面圖。

圖5是示出了催化劑載體、第1部位以及第2部位的概略圖。

圖6是示出了催化劑載體、第1部位以及第2部位的概略圖。

圖7是示出了催化劑載體、第1部位以及第2部位的概略圖。

圖8是示出了催化劑載體、第1部位以及第2部位的概略圖。

圖9是示出了與催化劑載體有關的等價的電路的概略圖。

圖10是本實施方式的控制的第1實施例所涉及的時序圖。

圖11是本實施方式的控制的第1實施例所涉及的流程圖。

圖12是本實施方式的控制的第2實施例所涉及的時序圖。

圖13是示出了溫度差與微分值的關係的圖表。

圖14是本實施方式的控制的第2實施例所涉及的流程圖。

圖15示出了第2實施例的變形例所涉及的映射。

圖16是本實施方式的控制的第3實施例所涉及的時序圖。

圖17是本實施方式的控制的第3實施例所涉及的流程圖。

圖18是本實施方式的控制的第4實施例所涉及的時序圖。

圖19是本實施方式的控制的第4實施例所涉及的流程圖。

圖20示出了第4實施例的變形例所涉及的映射。

圖21是本實施方式的控制的第5實施例所涉及的流程圖。

具體實施方式

以下，基於附圖來說明本發明的實施方式。

圖1示出了本發明的實施方式所涉及的內燃機(發動機)和其控制裝置、以及搭載有它們的車輛。發動機10構成為多汽缸(例如直列四汽缸)的火花點火式內燃機(汽油發動機)。車輛100構成為具備發動機10和電動發電機這兩個車輛動力源的混合動力車輛。在車輛100中設有作為為控制車輛100和發動機10而構成的控制單元的電子控制單元(以下稱為「ECU」)20。

但是，發動機的種類、汽缸數、汽缸配置形式(直列、V型、水平對置等)、點火方式、以及用途等沒有特別限定，例如發動機也可以是壓縮點火式內燃機(柴油發動機)。另外發動機也可以不是車輛用的，也可以不搭載於車輛。同樣地，也不特別地限定車輛的種類、用途等，例如車輛也可以是以發動機為唯一的動力源的通常的車輛。

在本實施方式的情況下，具備第1電動發電機(以下稱為「第1馬達」)21a和第2電動發電機(以下稱為「第2馬達」)21b這兩個電動發電機。第1馬達21a主要為了發動機啟動和電池充電而使用，第2馬達21b主要用作車輛動力用的馬達。但也可以使第1馬達21a具有車輛動力的功能，也可以使第2馬達21b具有發動機啟動和電池充電的功能。

首先，對包括發動機10、第1馬達21a以及第2馬達21b的混合動力系統進行說明。發動機10的曲軸連結於輸出軸23，輸出軸23連結於動力分配機構22。動力分配機構22經由動力傳遞軸24而連結於第1馬達21a，並且，還經由動力傳遞軸25而與第2馬達21b連結。在此，動力分配機構22通過行星齒輪機構來切換發動機10、第1馬達21a以及第2馬達21b的輸出等的傳遞。另外，在連結於第2馬達21b的動力傳遞軸25連結有減速器26，減速器26經由傳動軸27而連結有驅動輪28。減速器26是組合多個齒輪而構成的，使動力傳遞軸25的旋轉減速，將來自發動機10、第1馬達21a以及第2馬達21b的輸出向傳動軸27傳遞。

第1馬達21a和第2馬達21b與包含未圖示的逆變器的電力控制單元(PCU：Power Control Unit)29電連接，PCU29還與電池30電連接。PCU29構成為：將從電池30取出的直流電力變換為交流電力，向第1馬達21a和第2馬達21b供給，並且，將由第1馬達21a和第2馬達21b所發出的交流電力變換為直流電力，向電池30供給。詳細而言，第1馬達21a和第2馬達21b由交流同步型的電動機構成，在外加有勵磁電流時產生轉矩，並且在從外部施加有轉矩時(例如在從發動機10經由動力分配機構22而輸入動能時)，通過將其動能變換為電能來產生電力。所產生的電力經由PCU29而向電池30供給。另外，第2馬達21b能夠在車輛減速時作為發電機而發揮功能，能夠將從驅動輪28經由傳動軸27和減速器26而向動力傳遞軸25傳遞的動能變換為電能，進行所謂的再生發電，由此而產生的電力也經由PCU29而向電池30供給。另外，圖1所示出的混合動力車輛100是所謂的插電式混合動力車輛，設有充電插頭31，從而能夠進行來自外部電源32的電力供給。

發動機1在每個汽缸都具有進行燃料噴射的燃料噴射閥18和火花塞19。在發動機1的進氣通路12設有用於檢測每單位時間的吸入空氣量(進氣流量)的空氣流量計13，在其下遊側設有用於調整吸入空氣量的電子控制式節氣門14。另外，在發動機1的排氣通路2設有用於進行排氣淨化的催化劑，尤其是電加熱式催化劑(以下稱為「EHC」)1。EHC1具備通過通電或電力的供給來發熱的載體，關於其具體的構成在後詳述。

ECU20構成為對前述的PCU29、燃料噴射閥18、火花塞19、節氣門14以及EHC1進行控制。另外ECU20除了前述的空氣流量計13和節氣門14之外，還電連接有用於檢測發動機10的曲軸角的曲軸角傳感器11、用於檢測加速器開度的加速器開度傳感器15、以及用於檢測發動機10的冷卻水溫度的水溫傳感器16。ECU20還經由PCU29來進行電池30的蓄電量的監視等。另外ECU20電連接有在排氣通路2中的EHC1的上遊側設置的排氣溫度傳感器6a和空燃比傳感器6b。

接下來，參照圖2和圖3來說明EHC1的構成。圖2是沿排氣通路2的中心軸A的方向切斷的EHC1的截面圖，圖2中的白底箭頭表示排氣通路2中的排氣的流動方向。另外圖3是沿垂直於中心軸A的方向而切斷的EHC1的截面圖，是圖2的III-III截面圖。EHC1具備基體材料或載體(以下稱為「催化劑載體」)3、殼體4、墊5、以及電極7。將催化劑載體3收容於殼體4。催化劑載體3形成為圓柱狀，以使其中心軸與排氣通路2的中心軸A同軸的方式進行設置。中心軸A是排氣通路2、催化劑載體3、以及殼體4的共通的中心軸。但是也可以將它們以非同軸的關係來進行設置或配置。在催化劑載體3上擔載有實現三元催化劑的功能的催化劑成分13。此外，催化劑成分13不限於實現三元催化劑的功能的催化劑成分，也可以是實現氧化催化劑、吸藏還原型NOx催化劑，以及選擇還原型NOx催化劑中的任一功能的催化劑成分，可適當地選擇與應淨化的排氣成分(CO、HC、NOX等)相適應的催化劑成分。

催化劑載體3含有通過通電或電力的供給而發熱的導電性的發熱體，換言之，由在通電時成為電阻而發熱的材料形成。作為催化劑載體3的材料，可例示出SiC。催化劑載體3具有向排氣的流動方向(即，中心軸A的方向)延伸並且與排氣的流動方向垂直的剖面成蜂窩狀的多條通路。排氣在該通路流通。在本實施方式的情況下，催化劑載體3是圓柱狀，具有在中心軸A(它也是催化劑載體3的中心軸)的方向上的預定的長度和以中心軸A為基點的預定並且恆定的半徑，垂直於中心軸A的方向的剖面形狀是圓形。但是所述剖面形狀是任意的，例如也可以是橢圓形等。

在催化劑載體3的外周面3a連接有一對電極7。電極7由表面電極7a和軸電極7b形成。表面電極7a是沿催化劑載體3的外周面3a向周方向和軸方向延伸，即以覆蓋催化劑載體3的外周面3a的一部分的方式延伸。另外，以將催化劑載體3夾於一對表面電極7a間的方式將一對表面電極7a配置於在催化劑載體3的直徑方向上的彼此為相反側的位置。軸電極7b的一端連接於表面電極7a。並且軸電極7b的另一端穿過形成於殼體4內的電極室9而向殼體4的外側突出。對這樣構成的電極7，從電池30供給電力，進行向催化劑載體3的通電。在催化劑載體3通過該通電而發熱時，將擔載於催化劑載體3的催化劑成分13加熱，促進其活性化。通過ECU20來控制這樣的向EHC1的電力供給。

殼體4由金屬形成，作為其材料，可例示出不鏽鋼材料。在殼體4的內壁面與催化劑載體3的外周面3a之間夾有比較柔軟的墊5。也就是說，催化劑載體3經由墊5而被殼體4支撐。該墊5由電絕緣材料形成。作為形成墊5的材料，可以例示出以氧化鋁為主要成分的陶瓷纖維。這樣，通過將墊5夾在催化劑載體3與殼體4之間，抑制了在向催化劑載體3通電時向殼體4的漏電。另外本實施方式的墊5被分割成上遊側部分5a和下遊側部分5b，在上遊側部分5a與下遊側部分5b之間形成有空間，該空間劃定了用於使電極7的軸電極7b穿過的電極室9。此外，也可以是，不將墊5分割成上遊側部分5a和下遊側部分5b，通過僅在墊5的電極7所穿過的部分開出貫通孔來劃定成為電極室的空間。

另外，在為了使軸電極7b穿過而在殼體4開出的貫通孔設有支撐軸電極7b的電極支撐部件8。該電極支撐部件8由電絕緣材料形成，使殼體4與軸電極7b之間電絕緣。

於是，如上所述，本發明者等潛心研究，結果得到了這一新的見解：在發動機加速時和減速時，尤其是在吸入空氣量驟增時和驟減時的任一時，催化劑載體的預定部位間的溫度差擴大，也有可能在催化劑載體上產生裂紋。首先對該情況進行說明。

圖4示出了垂直於中心軸A的方向的EHC1的截面圖(但是，是與圖3不同的軸方向位置)。作為催化劑載體3的預定的部位(或位置)，設定位於催化劑載體3的外周面3a上的第1部位P1、和相對於第1部位P1靠載體半徑方向內側並且位於其附近的第2部位P2這兩個部位。第1部位P1與第2部位P2之間的間隔例如是5mm的程度。將該第1部位P1與第2部位P2之間的溫度差設為ΔT。此外，將催化劑載體3的中心軸A上的部位設為中心部位或第3部位P3。

在EHC1中，催化劑載體3的外周面3a經由墊5而連接於殼體4，至少位於催化劑載體3中的最靠近殼體4的位置。另外，殼體4暴露於外部氣體。因此，外部氣體奪走殼體4的熱，殼體4從催化劑載體3的外周面3a奪取催化劑載體3的熱。因此，在第1部位P1與第2部位P2之間產生了溫度差ΔT。在將第1部位P1的溫度設為T1、將第2部位P2的溫度設為T2時，T2>T1，ΔT＝T2-T1。

圖5是示出了催化劑載體3、第1部位P1以及第2部位P2的概略圖。圖5示出了發動機在穩定運轉時的狀態，此時，催化劑載體3在其剖面中具有幾乎均等的溫度。因此溫度差ΔT比較小。

但是，在從該狀態開始發動機加速運轉，尤其是吸入空氣量急劇地增大時，從排氣向催化劑載體3供給的能量、具體而言熱量增大，從排氣向催化劑載體3供給的熱量變得大大超出從催化劑載體3的外周面3a散出的熱量。於是，如圖6所示，產生了催化劑載體3的溫度從催化劑載體3的中心部向半徑方向外側逐漸上升的現象。加速越急則該現象越顯著。因此，第2部位P2的溫度T2與第1部位P1的溫度T1相比相對較大地上升，如圖所示，溫度差ΔT變大。起因於該溫度差ΔT的擴大，對催化劑載體3的熱應力增大，由於熱應力超過了載體強度，所以擔心會在催化劑載體3產生裂紋。不至於使催化劑載體3產生裂紋的所容許的溫度差的上限值ΔTlim例如是120℃，在溫度差ΔT超過了該上限值ΔTlim時，恐會在催化劑載體3產生裂紋。

尤其是，本實施方式這樣的EHC1的催化劑載體3與通常的不是電加熱式的催化劑的載體相比，載體強度弱，有容易產生裂紋的傾向。另外，在EHC1中，當在催化劑載體3產生了裂紋時，裂紋部分的電阻值變得比其他的部分高。因此，在向EHC1通電時，催化劑載體3中的通電量的分布變得不均等，在催化劑載體3中會產生更大的溫度差，恐會導致裂紋的進一步的增大、增加。因此，即使是微小的裂紋也必須避免其產生。

另一方面，圖7示出了與圖5同樣的狀態。這次從該狀態開始發動機減速運轉，尤其是吸入空氣量急劇地減少時，從排氣向催化劑載體3供給的能量、具體而言熱量減少，或實質上停止。因此，從排氣向催化劑載體3供給的熱量變得大大低於從催化劑載體3的外周面3a散出的熱量。於是，如圖8所示，產生了催化劑載體3的溫度從催化劑載體3的外周面3a向半徑方向內側逐漸降低的現象。減速越急則該現象越顯著。因此，第1部位P1的溫度T1與第2部位P2的溫度T2相比相對較大地降低，如圖所示，溫度差ΔT變大。起因於該溫度差ΔT的擴大，也恐會在催化劑載體3產生裂紋。

因此，在本實施方式中，在基於發動機的吸入空氣量或其相關值而檢測出(判定到)吸入空氣量的驟變的情況下，通過ECU20來執行向催化劑載體3通電的控制。向該催化劑載體3的通電是本發明者等潛心研究而發現的、用於抑制溫度差擴大和裂紋產生的新的對策。

在執行該通電時，能夠抑制溫度差ΔT的擴大、或使溫度差ΔT縮小。這是因為以下的理由。首先，在執行通電時，催化劑載體3(在此以垂直於中心軸A的剖面來進行考慮)被均等地加熱。另一方面，在催化劑載體3中有排氣的流動，催化劑載體3的半徑方向中心側的排氣流速有比半徑方向外周側的排氣流速更高的傾向。因此，催化劑載體3的半徑方向中心側通過排氣帶走的熱量(帶走量)也有比半徑方向外周側的通過排氣帶走的熱量更多的傾向，在催化劑載體3通過通電而被均等地加熱時，半徑方向外周側的溫度有比半徑方向中心側的溫度更容易上升的傾向。對這一點若以第1部位P1和第2部位P2的溫度T1、T2來比較，則第1部位P1的溫度T1比第2部位P2的溫度T2更容易上升。因此，能夠抑制溫度差ΔT的擴大，或使溫度差ΔT縮小。

另外，作為溫度差ΔT的擴大抑制或縮小能夠實現的理由，也考慮以下的理由。如圖9所示，考慮關於催化劑載體3的等價電路。為了方便，在催化劑載體3中，將相對於第2部位P2位於半徑方向中心側的區域設為中心側區域A1，相對於第2部位P2位於半徑方向外周側的區域設為外周側區域A2。將中心側區域A1和外周側區域A2的催化劑載體3的電阻分別設為R1、R2。在該電路中，阻抗R2、R1、R2串聯連接，在開關SW(相當於ECU20)接通時(也就是說催化劑載體3通電時)，對這些阻抗外加有電池30的電壓Vb。

例如，如圖6所示，在中心側區域A1相對地成為高溫、外周側區域A2相對地成為低溫的狀態下，通電前，阻抗R1、R2具有R1a、R2a的值。在催化劑載體3具有溫度越低則具有越高的電阻這一特性的情況下，與如圖5所示那樣的均等溫度的狀態相比較，雖然外周側區域A2的阻抗值R2a幾乎不變，但中心側區域A1的阻抗值R1a變低。

於是，中心側區域A1與外周側區域A2的阻抗值的均衡變化為，外周側區域A2的阻抗值比中心側區域A1的阻抗值更大。阻抗值越大則進行通電時的阻抗兩端的電位差變得越大，更多的電力被供給阻抗。因此，在進行通電時，外周側區域A2比中心側區域A1更快地被加熱，升溫速度變大，結果，能夠抑制溫度差ΔT的擴大，或使溫度差ΔT縮小。該情況在圖7、圖8的情況下也同樣地適用。

除此之外，作為溫度差ΔT的擴大抑制或縮小能夠實現的理由，也考慮以下的理由。在此，作為與通過通電來均等地加熱催化劑載體3等價的例子，考慮將充分加熱了的加熱部件壓到催化劑載體3的剖面來均等地加熱催化劑載體3的情況。例如，在圖6所示出的狀態下壓有加熱部件的情況下(但是使加熱部件的溫度比中心側區域A1的溫度高)，因為加熱部件與外周側區域A2的溫度差比加熱部件與中心側區域A1的溫度差大，所以更多的熱量從加熱部件向外周側區域A2傳遞。因此外周側區域A2比中心側區域A1更快地被加熱，結果，能夠抑制溫度差ΔT的擴大，或使溫度差ΔT減少。

這樣，通過在檢測出(判定到)吸入空氣量的驟變的情況下向催化劑載體3通電，能夠抑制起因於溫度差ΔT的擴大的裂紋產生。

以下，具體地說明本實施方式的控制的內容。

圖10是用於說明本實施方式的控制的第1實施例的時序圖。該第1實施例與吸入空氣量驟增時相關聯。

載體溫度是催化劑載體3的溫度，T1表示第1部位P1的溫度，T2表示第2部位P2的溫度，T3表示中心部位或第3部位P3的溫度(參照圖4)。關於吸入空氣量，Ga是由空氣流量計13檢測出的檢測值，Gama表示作為對所述檢測值實施了平均化處理後的值的處理後檢測值。

在所圖示的例子中，在時刻t1發動機的加速開始，與此相伴地載體溫度和吸入空氣量增大。升溫標誌是在載體溫度的上升速度為預定值以上、並且載體溫度為預定的上限溫度TH以下時激活(ON)，在除此以外的時候為非激活(OFF)的標誌。在此，作為載體溫度，使用催化劑載體3的中心部位的溫度T3，該值是通過ECU20例如基於排氣溫度傳感器6a的檢測值而推定的。此外，對於載體溫度的推定方法，可以是包含公知方法的各種各樣的方法。也可以代替推定方法而通過溫度傳感器來直接檢測載體溫度，涵蓋這些推定和檢測而稱為取得。這樣，在本實施方式中設置用於取得載體溫度的載體溫度取得單元。

在本實施例中，僅在升溫標誌激活時使EHC1接通(ON)，即向催化劑載體3通電。其理由是為了不執行不需要的通電。即，在載體溫度的上升速度小於預定值時，原本就不容易產生溫度差ΔT的擴大。另外，在載體溫度比上限溫度TH高時，載體溫度相當高，即使因加速而從排氣向催化劑載體3供給的熱量增大，溫度差ΔT也不會超過容許上限值ΔTlim，或超過的可能性非常低。以容易理解的例子來進行說明，在載體溫度為900℃這一高溫條件下，即使產生了加速，溫度差ΔT超過容許上限值ΔTlim的可能性也極低。在這樣的條件下沒有必要進行通電，所以停止通電。由此實現了控制的適當化。雖然如此，這樣的條件的附加是任意的，也可以是省略了該條件的實施例。

通過實機試驗等來將載體溫度的上升速度的預定值和載體溫度的上限溫度TH設定(調整)為最適當，並預先存儲於ECU20的存儲器。在圖示的例子中，在時刻t2使升溫標誌激活，在時刻t5使升溫標誌為非激活。此外載體溫度的上升速度例如可通過算出載體溫度的微分值來得到。

吸入空氣量在本實施方式的情況下通過空氣流量計13和ECU20來檢測，但也可以通過ECU20來推定。這樣，在本實施方式中設置用於取得吸入空氣量的吸入空氣量取得單元。

吸入空氣量的處理後檢測值Gama是對吸入空氣量的檢測值Ga實施了平均化處理(所謂的平緩化處理(緩和處理、なまし処理))後的值(所謂的平緩值(緩和值、なまし値))。在本實施方式中，作為平均化處理，採用移動平均值算法處理，將處理後檢測值Gama設為檢測值Ga的移動平均值。然而，也可以採用其他的平均化處理。總之，對檢測值Ga進行平均化處理，以使得處理後檢測值Gama比檢測值Ga延遲並且更緩慢地變化。

具體而言，ECU20基於從本次(n)的運算時期到(N-1)次前的運算時期的檢測值Ga的數據，通過下式來算出本次的運算時期的處理後檢測值Gaman。N是預先設定的樣本數。

Gaman＝{Gan+Gan-1+Gan-2+···+Gan-(N-1)}/N···(1)

通過在每個運算周期每次都更新該處理後檢測值Gaman，能夠在各運算時期中算出基於從當前到過去的N個樣本的數據的最新的處理後檢測值Gama。

如圖10所示，在發動機加速開始後，吸入空氣量的檢測值Ga大大增大，吸入空氣量的處理後檢測值Gama也跟隨著它延遲並緩慢地增大。

在本實施例中，基於吸入空氣量與其平均化處理後的值的差分(差量)來檢測(判定)吸入空氣量的驟增。具體而言，在檢測值Ga與處理後檢測值Gama的差分ΔGa變得比預定的差分閾值ΔGasa大時，檢測(判定)出吸入空氣量的驟增。並且在差分ΔGa比差分閾值ΔGasa大時，在該期間向催化劑載體3通電。在此，在發動機加速時，如圖所示，檢測值Ga變得比處理後檢測值Gama大。因此，為了方便，將差分定義為ΔGa＝Ga-Gama。但也可以是其他的定義方法。吸入空氣量驟增時的差分的絕對值與差分ΔGa相等。差分閾值以ΔGasa來表示，其具有正的值。在吸入空氣量驟增時，本發明所說的「差分的絕對值」是ΔGa(＝|ΔGa|)，本發明所說的差分閾值是ΔGasa(＝|ΔGasa|)。

發動機的加速越急則有溫度差ΔT越大，差分ΔGa也越變大的傾向。因此在差分ΔGa比差分閾值ΔGasa大時，作為溫度差ΔT有超過容許上限值ΔTlim的可能性、或加速急到使所述可能性產生的程度的情況，在該期間執行通電。考慮容許上限值ΔTlim、或與其相對應地，通過實機試驗等將差分閾值ΔGasa設定(調整)為最適當，並預先存儲於ECU20的存儲器。本實施方式的控制尤其在溫度差ΔT容易變大的急加速時有效。

在圖示的例子中，在時刻t3差分ΔGa變得比差分閾值ΔGasa大，在時刻t4差分ΔGa變為差分閾值ΔGasa以下。t3～t4的期間包含於升溫標誌激活了的期間t2～t5內。

因此，如圖10所示，在t3～t4的期間EHC1接通(ON)，催化劑載體3通電。由此能夠抑制溫度差ΔT的擴大、乃至在催化劑載體3的裂紋產生。尤其是在吸入空氣量驟增了的情況下，檢測值Ga從處理後檢測值Gama背離的期間變長，所以能夠使執行通電的期間也變長，能夠與溫度差ΔT的擴大期間的長期化相適地有效地執行通電控制。

在本實施例中，基於吸入空氣量來檢測(判定)吸入空氣量的驟增，但也可以基於吸入空氣量的相關值來檢測(判定)吸入空氣量的驟增。作為這種相關值，例如可以列舉加速器開度、節氣門開度、排氣流量等。此外，加速器開度能夠通過加速器開度傳感器15，節氣門開度能夠通過組裝於節氣門14的節氣門開度傳感器，排氣流量能夠通過附加設置的排氣流量傳感器來分別檢測。

本實施方式的通電控制在發動機冷機時、熱機時都能夠執行。這是因為不僅在發動機冷機時，在熱機的情況下，在吸入空氣量驟增時溫度差ΔT也有可能超過容許上限值ΔTlim。尤其是，與專利文獻1不同，在不是發動機剛冷機啟動後的加速時也能夠執行。

接下來，參照圖11來說明本實施例的控制例程。該例程是通過ECU20而按每一預定的運算周期反覆執行的。

在步驟S101中，判斷發動機10是否處於運轉期間。在不處於運轉期間(處於停止期間)的情況下結束例程，在處於運轉期間的情況下前進至步驟S102。

在步驟S102中，判斷升溫標誌是否為激活。在為激活的情況下，前進至步驟S103，判斷差分ΔGa是否比差分閾值ΔGasa大。在差分ΔGa比差分閾值ΔGasa大的情況下，前進至步驟S104，使EHC1接通，即，使催化劑載體3通電。

另一方面，在步驟S102中升溫標誌沒有激活(非激活)的情況下，和在步驟S103中差分ΔGa為差分閾值ΔGasa以下的情況下，都前進至步驟S105，使EHC1斷開(OFF)，即，使催化劑載體3的通電停止。

接下來，說明本實施方式的控制的第2實施例。圖12是第2實施例所涉及的時序圖。該第2實施例也與吸入空氣量驟增時相關。圖12的載體溫度和升溫標誌與圖10中相同。在圖12中，吸入空氣量的檢測值Ga的變化方式與圖10相同。

圖12示出了吸入空氣量的檢測值Ga的微分值Gad。微分值Gad是根據下式通過ECU20逐次算出的。

Gadn＝Gan-Gan-1···(2)

Gadn是本次(n)的運算時期的微分值，Gan是本次的運算時期的吸入空氣量檢測值，Gan-1是前次(n-1)的運算時期的吸入空氣量檢測值。尤其是，具有正的值的微分值Gad表示吸入空氣量的增大速度，微分值Gad在正方向上越大，則吸入空氣量的增大速度越快。

在本實施例中，基於吸入空氣量的增大速度來檢測(判定)吸入空氣量的驟增。尤其是，在吸入空氣量的增大速度的絕對值超過了預定的速度閾值時檢測(判定)出吸入空氣量的驟增。並且，在從吸入空氣量的增大速度的絕對值超過了預定的速度閾值時起的預定執行時間的期間，向催化劑載體3通電。在此，在產生吸入空氣量的驟增時，如圖所示，微分值Gad變得比具有正的值的預定的微分閾值Gadsa大。因此，在本實施例中，在微分值Gad變得比微分閾值Gadsa大時，作為吸入空氣量的增大速度的絕對值超過了預定的速度閾值的情況，執行通電。但是，也可以由其他的值來表示吸入空氣量的增大速度和速度閾值。在吸入空氣量驟增時，本發明所說的「吸入空氣量的變化速度」對應於吸入空氣量的增大速度，「吸入空氣量的變化速度的絕對值」對應於Gad(＝|Gad|)，本發明所說的「速度閾值」對應於Gadsa(＝|Gadsa|)。

發動機的加速越急，則有溫度差ΔT越大，另外越出現大的正微分值Gad的傾向。在圖13中示意地示出了溫度差ΔT與微分值Gad的關係。因此，在微分值Gad變得比微分閾值Gadsa大時，作為溫度差ΔT有超過容許上限值ΔTlim的可能性、或吸入空氣量的增大急到使所述可能性產生的程度的情況，在執行時間Δts的期間執行通電。考慮溫度差ΔT的容許上限值ΔTlim、或與其相對應地，通過實機試驗等將微分閾值Gadsa設定(調整)為最適當，並預先存儲於ECU20的存儲器(參照圖13)。另外，通電的執行時間Δts也同樣，考慮溫度差ΔT的容許上限值ΔTlim，通過實機試驗等來設定(調整)為最適當，並預先存儲於ECU20的存儲器。

在圖12所示出的例子中，在時刻t3微分值Gad變得比微分閾值Gadsa大，從該時刻t3到經過了預定的執行時間Δts的時刻t4為止，EHC1接通。所述t3～t4的期間包含於升溫標誌激活的期間t2～t5內。通過執行這樣的通電控制也能夠抑制溫度差ΔT的擴大乃至在催化劑載體3的裂紋產生。

在本實施例中，基於吸入空氣量來檢測(判定)吸入空氣量的驟增，但是與前述同樣，也可以基於吸入空氣量的相關值來檢測(判定)吸入空氣量的驟增。

參照圖14來說明本實施例的控制例程。步驟S201、S202與第1實施例(圖11)的步驟S101、S102相同。在步驟S202中升溫標誌為激活的情況下，前進至步驟S203，判斷通電標誌是否為激活。通電標誌的初期狀態是非激活。在非激活的情況下，前進至步驟S204，判斷微分值Gad是否比微分閾值Gadsa大。在為是的情況下，前進至步驟S205，使通電標誌激活(ON)。

接下來，在步驟S206中，判斷自微分值Gad初次大於微分閾值Gadsa的時刻起的經過時間Δt是否為預定的執行時間Δts以下。在為是的情況下，前進至步驟S207，使EHC1接通。

另一方面，在步驟S203中判斷為通電標誌激活的情況下，跳過步驟S204、S205，前進至步驟S206。在步驟S206中判斷為經過時間Δt超過了執行時間Δts的情況下，前進至步驟S208，使通電標誌為非激活(OFF)，在步驟S209中，使EHC1斷開。在步驟S202的判定為否的情況下也前進至步驟S209。

根據該例程，假定步驟S201為是、步驟S202為是，在微分值Gad初次大於微分閾值Gadsa時(S204：是)，通電標誌激活(S205)，因為經過時間Δt沒有超過執行時間Δts(S206：是)，所以執行通電(S207)。之後，因為通電標誌激活，所以從步驟S203直接前進至步驟S206，直到經過時間Δt超過執行時間Δts為止(S206：是)，執行通電(S207)。之後，在經過時間Δt超過執行時間Δts時(S206：否)，使通電標誌為非激活(S208)，使通電停止(S209)。

關於本實施例的變形例，在吸入空氣量驟增時的通電的執行時間Δts可以是恆定的，也可以是可變的。尤其是，優選根據吸入空氣量(或其相關值)的增大速度的絕對值的最大值來使執行時間Δts變化。

如圖12所示，正微分值Gad表示吸入空氣量的檢測值Ga的增大速度。並且正微分值Gad在變得大於微分閾值Gadsa後，達到最大值Gadpa，之後降低。該最大值Gadpa表示吸入空氣量的增大速度的絕對值的最大值。最大值Gadpa越大，則吸入空氣量的增大速度的絕對值的最大值越大。

在該優選的例子中，使執行時間Δts根據最大值Gadpa的值而變化。具體而言，例如，按照如圖15所示的預定的映射，最大值Gadpa(具有正的值)越大，即吸入空氣量的增大速度的絕對值的最大值越大，則使執行時間Δts越長。

可以認為，吸入空氣量的增大速度的絕對值的最大值越大，則吸入空氣量的增大越急，溫度差ΔT變得越大。因此，吸入空氣量的增大速度的絕對值的最大值越大則使執行時間Δts越長，由此能夠有效地抑制溫度差ΔT的擴大。

在將該變形例應用於圖14的例程的情況下，在步驟S206中，一併執行最大值Gadpa的取得、和與所取得的最大值Gadpa對應的執行時間Δts的算出以及設定。此外，也可以在最大值Gadpa的取得前設定作為預定的恆定值的執行時間Δts。

接下來，說明本實施方式的控制的第3實施例。圖16是第3實施例的時序圖。該第3實施例與吸入空氣量驟減時相關。

在時刻t1發動機的減速開始，與此相伴地載體溫度和吸入空氣量降低。降溫標誌是在載體溫度T3的降低速度為預定值以上、且載體溫度為預定的下限溫度TL以上時激活(ON)，在除此以外的時候為非激活(OFF)的標誌。此外，下限溫度TL是比所述上限溫度TH相當低的溫度。

在本實施例中，僅在降溫標誌激活時執行通電。其理由與前述同樣，是為了不執行不需要的通電。即，在載體溫度的降低速度小於預定值時，原本就難以產生溫度差ΔT的擴大。另外，在載體溫度小於下限溫度TL時，載體溫度本來就低，溫度差ΔT不會超過容許上限值ΔTlim(例如120℃)，或超過的可能性非常低。以容易理解的例子來進行說明，在外界氣體溫度為25℃、載體溫度為100℃這一條件下，即使產生了減速，溫度差ΔT理論上也只擴大至75℃。在這樣的條件下不需要進行通電，所以停止通電。由此，能夠避免執行明顯不需要的通電，實現了控制的適當化。雖然如此，這樣的條件的附加是任意的，也可以是省略了該條件的實施例。

通過實機試驗等來將載體溫度的降低速度的預定值和載體溫度的下限溫度TL設定(調整)為最適當，並預先存儲於ECU20的存儲器。在所圖示的例子中，在時刻t2使降溫標誌激活，在時刻t5使降溫標誌為非激活。此外載體溫度的降低速度例如也可以通過算出載體溫度的微分值來得到。

在該例中，與第1實施例(圖10)同樣，使用吸入空氣量的處理後檢測值Gama。如圖16所示，在發動機的減速開始後，吸入空氣量的檢測值Ga大大減少，吸入空氣量的處理後檢測值Gama也隨著它而延遲並緩慢地減少。

在本實施例中也在檢測值Ga與處理後檢測值Gama的差分的絕對值比預定的差分閾值大時，執行向催化劑載體3的通電。在此，差分與前述同樣，以ΔGa＝Ga-Gama來定義，減速時差分ΔGa具有負的值。因此，為了方便，將差分ΔGa與具有負的值的差分閾值ΔGas來進行比較，在ΔGa<ΔGas的時候執行通電。在減速時，本發明所說的「差分的絕對值」是|ΔGa|，本發明所說的差分閾值是|ΔGas|。

發動機的減速越急則有溫度差ΔT越大，差分ΔGa也越向負方向變大的傾向。因此，在差分ΔGa比差分閾值ΔGas小時，作為溫度差ΔT有超過容許上限值ΔTlim的可能性、或吸入空氣量的減少急到使所述可能性產生的程度的情況，在該期間執行通電。考慮容許上限值ΔTlim，通過實機試驗等來將差分閾值ΔGas設定(調整)為最適當，並預先存儲於ECU20的存儲器。本實施方式的控制尤其在溫度差ΔT容易變大的發動機的驟減速時有效。

在所圖示的例子中，在時刻t3差分ΔGa變得比差分閾值ΔGas小，在時刻t4差分ΔGa變為差分閾值ΔGas以上。t3～t4的期間包含於降溫標誌激活的期間t2～t5內。

因此，如圖16所示，在t3～t4的期間EHC1接通，由此能夠抑制溫度差ΔT的擴大、乃至在催化劑載體3的裂紋產生。尤其是在產生了吸入空氣量驟減的情況下，檢測值Ga從處理後檢測值Gama背離的期間變長，所以能夠使執行通電的期間也變長，能夠與溫度差ΔT的擴大期間的長期化相適地有效地執行通電。

可以代替吸入空氣量而基於其相關值來檢測(判定)吸入空氣量的驟減這一點、以及通電控制在發動機冷機時、熱機時都能執行這一點，是與前述同樣的。

參照圖17來說明本實施例的控制例程。在步驟S301中，判斷發動機10是否處於運轉期間，在不處於運轉期間(處於停止期間)的情況下結束例程，在處於運轉期間的情況下前進至步驟S302。

在步驟S302中，判斷降溫標誌是否激活。在為激活的情況下，前進至步驟S303，判斷差分ΔGa是否比差分閾值ΔGas小。在差分ΔGa比差分閾值ΔGas小的情況下，前進至步驟S304，使EHC1接通(通電)。

另一方面，在步驟S302中降溫標誌沒有激活的情況下，以及在步驟S303中差分ΔGa為差分閾值ΔGas以上的情況下，都前進至步驟S305，使EHC1斷開(通電停止)。

此外，在該第3實施例中使用的減速時的差分閾值的絕對值|ΔGas|，可以是與在第1實施例中使用的加速時的差分閾值的絕對值|ΔGasa|相等的值，也可以是不同的值。

接下來，說明本實施方式的控制的第4實施例。圖18是第4實施例的時序圖。該第4實施例也與發動機減速時相關。圖18的載體溫度和降溫標誌與圖16中相同。吸入空氣量的檢測值Ga的變化的方式與圖16相同。

圖18示出了吸入空氣量的檢測值Ga的微分值Gad。微分值Gad以與第2實施例同樣的方法來算出。尤其是，具有負的值的微分值Gad表示吸入空氣量的減少速度，微分值Gad在負方向上越大，則吸入空氣量的減少速度越快。

在本實施例中，與第2實施例類似，基於吸入空氣量的減少速度來檢測(判定)吸入空氣量的驟減。尤其是，在吸入空氣量的減少速度的絕對值超過了預定的速度閾值時檢測(判定)出吸入空氣量的驟減。並且，在從吸入空氣量的減少速度的絕對值超過了預定的速度閾值時起的預定執行時間Δts的期間，執行通電。在此，在產生了吸入空氣量的驟減時，如圖所示，微分值Gad變得比具有負的值的預定的微分閾值Gads小。因此，在本實施例中，在微分值Gad變得比微分閾值Gads小時，作為吸入空氣量的減少速度的絕對值超過了預定的速度閾值的情況，執行通電。但是，也可以由其他的值來表示吸入空氣量的減少速度和速度閾值。在吸入空氣量驟減時，本發明所說的「吸入空氣量的變化速度」對應於吸入空氣量的減少速度，「吸入空氣量的變化速度的絕對值」對應於|Gad|，本發明所說的「速度閾值」對應於|Gads|。

發動機的減速越急，則有溫度差ΔT越大，另外越出現小的負微分值Gad的傾向(參照圖18)。因此，在微分值Gad變得比微分閾值Gads小時，作為溫度差ΔT有超過容許上限值ΔTlim的可能性、或吸入空氣量的減少急到使所述可能性產生的程度的情況，在執行時間Δts的期間執行通電。如圖13所示，考慮溫度差ΔT的容許上限值ΔTlim、或與容許上限值ΔTlim對應地，通過實機試驗等將微分閾值Gads設定(調整)為最適當，並預先存儲於ECU20的存儲器。另外通電的執行時間Δts也同樣，考慮溫度差ΔT的容許上限值ΔTlim，通過實機試驗等而設定(調整)為最適當，並預先存儲於ECU20的存儲器。

在圖18所示出的例子中，在時刻t3微分值Gad變得比微分閾值Gads小，從該時刻t3到經過了預定的執行時間Δts的時刻t4為止，執行通電。所述t3～t4的期間包含於降溫標誌激活的期間t2～t5內。通過執行這樣的通電也能夠抑制溫度差ΔT的擴大乃至在催化劑載體3的裂紋產生。

在本實施例中，基於吸入空氣量來檢測(判定)吸入空氣量的驟減，但與所述同樣，也可以基於吸入空氣量的相關值來檢測(判定)吸入空氣量的驟減。

參照圖19來說明本實施例的控制例程。步驟S401、S402與第3實施例(圖17)的步驟S301、S302同樣。在步驟S402中降溫標誌為激活的情況下，前進至步驟S403，判斷通電標誌是否激活。在沒有激活(非激活)的情況下，前進至步驟S404，判斷微分值Gad是否比微分閾值Gads小。在為是的情況下，前進至步驟S405，使通電標誌激活。

接下來，在步驟S406中，判斷自微分值Gad初次小於微分閾值Gads的時刻起的經過時間Δt是否為預定的執行時間Δts以下。在為是的情況下，前進至步驟S407，使EHC1接通，執行通電。

另一方面，在步驟S403中判斷為通電標誌為激活的情況下，跳過步驟S404、S405而前進至步驟S406。在步驟S406中判斷為經過時間Δt超過了執行時間Δts的情況下，前進至步驟S408，使通電標誌為非激活，在步驟S409中使EHC1斷開，使通電停止。在步驟S402的判定為否的情況下也前進至步驟S409。

根據該例程，假定步驟S401、S402為是，在微分值Gad初次小於微分閾值Gads時(S404：是)，使通電標誌激活(S405)，因為經過時間Δt沒有超過執行時間Δts(S406：是)，所以執行通電(S407)。之後，因為通電標誌激活，所以從步驟S403直接前進至步驟S406，直到經過時間Δt超過執行時間Δts為止(S406：是)，執行通電(S407)。之後，在經過時間Δt超過執行時間Δts時(S406：否)，使通電標誌為非激活(S408)，使通電停止(S409)。

此外，在該第4實施例中使用的減速時的微分閾值的絕對值|Gads|，可以是與在第2實施例中使用的加速時的微分閾值的絕對值|Gadsa|相等的值，也可以是不同的值。同樣，在該第4實施例中使用的減速時的執行時間Δts，可以是與在第2實施例中使用的加速時的執行時間Δts相等的值，也可以是不同的值。

關於本實施例的變形例，在吸入空氣量驟減時的通電的執行時間Δts可以是恆定的，也可以是可變的。尤其是，優選根據吸入空氣量(或其相關值)的減少速度的絕對值的最大值來使執行時間Δts變化。

如圖18所示，負微分值Gad表示吸入空氣量的檢測值Ga的減少速度。並且負微分值Gad在小於微分閾值Gads後，達到最小值Gadp，之後上升。該最小值Gadp表示吸入空氣量的減少速度的絕對值的最大值。最小值Gadp越小，則吸入空氣量的減少速度的絕對值的最大值越大。

在該優選的例子中，使執行時間Δts根據最小值Gadp的值而變化。具體而言，例如，按照如圖20所示的預定的映射，最小值Gadp(具有負的值)越小，即吸入空氣量的減少速度的絕對值的最大值越大，則使執行時間Δts越長。

可以認為，吸入空氣量的減少速度的絕對值的最大值越大，則吸入空氣量的減少越急，溫度差ΔT變得越大。因此，吸入空氣量的減少速度的絕對值的最大值越大則使執行時間Δts越長，由此能夠有效地抑制溫度差ΔT的擴大。

在將該變形例應用於圖19的例程的情況下，在步驟S406中，一併執行最小值Gadp的取得、和與所取得的最小值Gadp對應的執行時間Δts的算出以及設定。此外，也可以在最小值Gadp的取得前設定作為預定的恆定值的執行時間Δts。

以上，說明了與吸入空氣量的驟增時有關的第1、第2實施例、和與吸入空氣量的驟減時有關的第3、第4實施例。對於第1、第2實施例中的任一方和第3、第4實施例中的任一方，可以僅實施一方，也可以實施兩方。以下，作為一例，簡單地說明組合有第1實施例和第3實施例的第5實施例，其他組合的實施例當然也是可以的，並且那樣的實施例屬於本領域技術人員能夠想到的範疇。

參照圖21來說明第5實施例的控制例程。步驟S501～S505與第1實施例(圖11)的步驟S101～S105相同。在步驟S502中升溫標誌沒有激活的情況下，前進至步驟S506。步驟S506～S509與第3實施例(圖17)的步驟S302～S305相同。

以上，說明了本發明的優選的實施方式，本發明也可以採用其他的實施方式。

(1)在上述實施方式中，將第1部位P1設為位於催化劑載體3的外周面3a上的部位，將第2部位P2設為相對於第1部位P1靠載體半徑方向內側並且位於其附近的部位。這是因為這些部位間的溫度差最容易變大。然而，也可將該第1部位P1、第2部位P2設定為不同的部位。例如，也可以是將第1部位P1設為相對於催化劑載體3的外周面3a靠載體半徑方向內側並且位於該外周面3a附近的部位，將第2部位P2設為相對於第1部位P1更靠載體半徑方向內側並且位於該第1部位P1附近的部位。

(2)在上述中所敘述的數值只是例示，可以根據實際情況來進行適宜的變更。

上述的各實施方式、各實施例以及各構成，只要不產生矛盾就可以進行任意的組合。本發明的實施形態包括由權利要求書所規定的本發明的思想所涵蓋的所有的變形例和/或應用例、等同構成。因此，對本發明不應該進行限定性的解釋，本發明也能夠應用於屬於本發明的思想範圍內的其他任意的技術。

附圖標記說明

1：電加熱式催化劑(EHC)

2：排氣通路

3：載體(催化劑載體)

4：殼體

5：墊

7：電極

10：內燃機(發動機)

12：進氣通路

13：空氣流量計

14：節氣門

20：電子控制單元(ECU)

30：電池

100：車輛