JP6468202B2 - Control system for electrically heated catalyst - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる電気加熱式触媒の制御システムに関する。 The present invention relates to a control system for an electrically heated catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine.
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置として、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒(Electrically Heated Catalyst:以下、EHCと称する場合もある)が開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust purification device provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, an electrically heated catalyst (hereinafter also referred to as EHC) in which a catalyst is heated by a heating element that generates heat when energized has been developed. Has been.
EHCでは、発熱体の温度を所望の温度に調整するために、該発熱体への電力供給が制御される。そこで、EHCの発熱体の温度を取得すべく、該発熱体より上流側および下流側の排気通路に排気温度センサが設けられた構成が知られている。このような構成では、排気温度センサの検出値に基づいて発熱体の温度が推定される。そして、推定された発熱体の温度に基づいて該発熱体への電力供給が制御される(例えば、特許文献1参照)。 In EHC, in order to adjust the temperature of the heating element to a desired temperature, the power supply to the heating element is controlled. Therefore, a configuration is known in which exhaust temperature sensors are provided in the exhaust passages upstream and downstream of the heating element in order to obtain the temperature of the EHC heating element. In such a configuration, the temperature of the heating element is estimated based on the detection value of the exhaust temperature sensor. Then, power supply to the heating element is controlled based on the estimated temperature of the heating element (see, for example, Patent Document 1).
EHCの発熱体の温度を取得するために排気通路に排気温度センサを設けた構成の場合、仮に、排気通路における発熱体の近傍に排気温度センサを配置したとしても、該排気温度センサと発熱体との間にはある程度の距離が生じる。また、発熱体への通電によって触媒を加熱する時においては排気通路に排気が流れていない場合もある。この場合、発熱体において発生した熱を、排気を介して排気温度センサに伝達させることが困難となる。したがって、排気温度センサの検出値に基づいてEHCの発熱体の温度を高精度で推定することが困難な場合がある。そのため、排気温度センサの検出値に基づいて発熱体への電力供給を制御すると、電力の過剰供給または供給不足を招く虞がある。 In the case where an exhaust temperature sensor is provided in the exhaust passage to acquire the temperature of the EHC heating element, even if an exhaust temperature sensor is disposed in the vicinity of the heating element in the exhaust passage, the exhaust temperature sensor and the heating element A certain distance occurs between the two. Further, when the catalyst is heated by energizing the heating element, the exhaust gas may not flow through the exhaust passage. In this case, it is difficult to transfer the heat generated in the heating element to the exhaust temperature sensor via the exhaust. Therefore, it may be difficult to estimate the temperature of the EHC heating element with high accuracy based on the detection value of the exhaust temperature sensor. Therefore, if the power supply to the heating element is controlled based on the detection value of the exhaust temperature sensor, there is a risk of causing an excessive supply or insufficient supply of power.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、EHCにおいて、発熱体への電力供給をより好適に制御することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to more suitably control power supply to a heating element in EHC.
本発明に係る電気加熱式触媒の制御システムは、内燃機関の排気通路に設けられる電気加熱式触媒の制御システムであって、前記電気加熱式触媒は、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、前記発熱体を収容するケースと、前記発熱体と前記ケースとの間に挟み込まれ電気を絶縁するマット部材と、を有し、前記ケースと前記マット部材との間または前記マット部材中に設けられ、自身にかかる荷重を検出する荷重センサと、前記荷重センサの検出値に基づいて前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、を備えている。 An electric heating catalyst control system according to the present invention is an electric heating catalyst control system provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and the electric heating catalyst generates heat when energized and generates heat by generating heat. A heating element that heats, a case that houses the heating element, and a mat member that is sandwiched between the heating element and the case to insulate electricity, and between the case and the mat member or the A load sensor that is provided in the mat member and detects a load applied to the mat member, and a control unit that controls power supply to the heating element based on a detection value of the load sensor.
本発明においては、EHCにおける、ケースとマット部材との間またはマット部材中に荷重センサが設けられている。ここで、EHCの発熱体が通電により発熱すると、該発熱
体がその温度上昇に応じて膨張する。その結果、EHCに設けられた荷重センサにかかる荷重が増加する。つまり、荷重センサの検出値は、発熱体の温度と相関がある。したがって、荷重センサの検出値に基づいて発熱体への電力供給を制御することで、該発熱体の温度を所望の温度に調整することができる。
In the present invention, a load sensor is provided between the case and the mat member or in the mat member in the EHC. Here, when the heating element of the EHC generates heat by energization, the heating element expands as the temperature rises. As a result, the load applied to the load sensor provided in the EHC increases. That is, the detection value of the load sensor has a correlation with the temperature of the heating element. Therefore, by controlling the power supply to the heating element based on the detection value of the load sensor, the temperature of the heating element can be adjusted to a desired temperature.
また、本発明に係る荷重センサは、ケースとマット部材との間またはマット部材中に設けられる。そのため、荷重センサは、発熱体の温度変化に伴う体積変化を、自身にかかる荷重の変化として直接的に検出することができる。したがって、荷重センサによって検出される荷重の変化は、発熱体より下流側の排気通路に設けられた排気温度センサによって検出される排気温度の変化よりも、発熱体の温度の変化に対する追従性が高い。また、排気通路に排気が流れていない場合であっても、荷重センサによって検出される荷重は発熱体の温度との相関が高い。 The load sensor according to the present invention is provided between the case and the mat member or in the mat member. Therefore, the load sensor can directly detect a volume change accompanying a temperature change of the heating element as a change in the load applied to the load sensor. Therefore, the change in the load detected by the load sensor has higher followability to the change in the temperature of the heating element than the change in the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor provided in the exhaust passage downstream of the heating element. . Further, even when exhaust does not flow through the exhaust passage, the load detected by the load sensor has a high correlation with the temperature of the heating element.
また、発熱体と荷重センサとの間の電気的な絶縁性はマット部材によって確保されている。ここで、発熱体の温度を検出すべく、本発明に係る荷重センサの設置位置と同様の位置に温度センサを設ける構成が考えられる。しかしながら、このような構成の場合、マット部材が断熱材として機能してしまうことで、温度センサの検出値と発熱体の温度との相関が低下してしまう虞がある。そのため、本発明に係る荷重センサの検出値と発熱体の温度との相関よりも、該荷重センサの設置位置と同様の位置に温度センサを設置した場合の該温度センサの検出値と発熱体の温度との相関は低くなる。 In addition, electrical insulation between the heating element and the load sensor is ensured by the mat member. Here, in order to detect the temperature of a heat generating body, the structure which provides a temperature sensor in the position similar to the installation position of the load sensor which concerns on this invention can be considered. However, in such a configuration, since the mat member functions as a heat insulating material, there is a possibility that the correlation between the detection value of the temperature sensor and the temperature of the heating element is lowered. Therefore, rather than the correlation between the detection value of the load sensor according to the present invention and the temperature of the heating element, the detection value of the temperature sensor and the heating element when the temperature sensor is installed at the same position as the installation position of the load sensor. Correlation with temperature is low.
以上のように、EHCにおいて、発熱体の温度に対して高い相関を示す荷重センサの検出値に基づいて発熱体への電力供給を制御することで、発熱体への電力供給をより好適に制御することができる。 As described above, in EHC, the power supply to the heating element is controlled more appropriately by controlling the power supply to the heating element based on the detection value of the load sensor showing a high correlation with the temperature of the heating element. can do.
本発明においては、制御部が、前記発熱体への電力供給の開始後、荷重センサの検出値が所定の目標荷重に対応する目標値に達したときに発熱体への電力供給を停止してもよい。ここで、目標荷重は、発熱体の温度が所望の温度に達した場合に荷重センサにかかると想定される荷重として設定される値である。また、このような目標荷重に対応する荷重センサの検出値である目標値は、実験等に基づいて予め定めることができる。そして、上記のように発熱体への電力供給を制御することで、発熱体への電力の過剰供給または供給不足を抑制することができる。その結果、発熱体の温度をより高精度で所望の温度に調整することができる。 In the present invention, the control unit stops power supply to the heating element when the detection value of the load sensor reaches a target value corresponding to a predetermined target load after starting the power supply to the heating element. Also good. Here, the target load is a value set as a load that is assumed to be applied to the load sensor when the temperature of the heating element reaches a desired temperature. In addition, a target value that is a detection value of the load sensor corresponding to such a target load can be determined in advance based on experiments or the like. Then, by controlling the power supply to the heating element as described above, it is possible to suppress an excessive supply or insufficient supply of power to the heating element. As a result, the temperature of the heating element can be adjusted to a desired temperature with higher accuracy.
また、制御部が、発熱体への電力供給を実行している間における電力の供給量を荷重センサの検出値に基づいて制御してもよい。ここで、発熱体への電力供給の実行中において、荷重センサの検出値が目標値に向って推移している間に該荷重センサが検出すべき荷重を基準荷重とする。この基準荷重は実験等に基づいて予め定めることができる。そして、発熱体への電力供給の実行中において、基準荷重に対する荷重センサの実際の検出値のずれ度合いが所定の程度より大きくなった場合、制御部が、発熱体へ供給する電力を補正してもよい。つまり、荷重センサの実際の検出値が基準荷重に対して所定の程度より増大側にずれたときは発熱体へ供給する電力を低減させてもよい。また、荷重センサの実際の検出値が基準荷重に対して所定の程度より減少側にずれたときは発熱体へ供給する電力を増大させてもよい。 In addition, the control unit may control the amount of power supplied during execution of power supply to the heating element based on the detection value of the load sensor. Here, while the power supply to the heating element is being executed, the load to be detected by the load sensor while the detection value of the load sensor is moving toward the target value is set as a reference load. This reference load can be determined in advance based on experiments or the like. When the deviation of the actual detection value of the load sensor with respect to the reference load becomes larger than a predetermined level during the power supply to the heating element, the control unit corrects the power supplied to the heating element. Also good. That is, when the actual detection value of the load sensor deviates more than a predetermined level with respect to the reference load, the power supplied to the heating element may be reduced. Further, when the actual detection value of the load sensor is deviated from a predetermined level with respect to the reference load, the power supplied to the heating element may be increased.
これによれば、発熱体への電力供給を実行している間において、実際に荷重センサにかかる荷重が可及的に基準荷重の推移に沿って推移するように、発熱体へ供給する電力が制御されることになる。そのため、発熱体への過剰な電力供給を抑制しつつ、荷重センサにかかる荷重をより速やかに目標荷重まで到達させることができる。したがって、発熱体の熱劣化の促進を抑制しつつ、該発熱体の温度をより速やかに所望の温度まで上昇せること
ができる。
According to this, while the power supply to the heating element is being executed, the power supplied to the heating element is such that the load actually applied to the load sensor changes as much as possible along the transition of the reference load. Will be controlled. Therefore, the load applied to the load sensor can reach the target load more quickly while suppressing excessive power supply to the heating element. Therefore, the temperature of the heating element can be raised to a desired temperature more quickly while suppressing the promotion of thermal deterioration of the heating element.
また、EHCにおいては、発熱体に電力を供給するための一対の電極が設けられている。ここで、EHCにおける発熱体のマット部材と接する外周面に一対の電極が接続されていてもよい。この場合、一対の電極におけるそれぞれの電極(すなわち、正極と負極)は発熱体の外周面に沿って周方向及び軸方向に延び、且つ、発熱体を挟んで互いに対向していてもよい。 In the EHC, a pair of electrodes for supplying power to the heating element is provided. Here, a pair of electrodes may be connected to the outer peripheral surface in contact with the mat member of the heating element in the EHC. In this case, each electrode (that is, the positive electrode and the negative electrode) in the pair of electrodes may extend in the circumferential direction and the axial direction along the outer peripheral surface of the heating element, and may be opposed to each other with the heating element interposed therebetween.
ここで、EHCの発熱体に通電された場合、該発熱体においては、一対の電極におけるそれぞれ電極の近傍部分の温度が最も高くなる。そして、発熱体の外周面における、一対の電極のそれぞれの電極から最も離れた位置、すなわち、発熱体の周方向における一対の電極の間の中間位置近傍の部分の温度が最も低くなる。そこで、本発明においては、荷重センサが、発熱体の周方向における一対の電極の間の中間位置において、ケースとマット部材との間またはマット部材中に配置されてもよい。このような位置に配置された荷重センサの検出値に基づいて発熱体への電力供給を実行または停止することで、発熱体における最も温度が低い箇所の温度を所望の温度に調整することができる。そのため、発熱体の全体をより高い確率で十分に昇温させることができる。 Here, when the EHC heating element is energized, in the heating element, the temperature in the vicinity of each of the pair of electrodes becomes the highest. Then, the temperature at the position farthest from the respective electrodes of the pair of electrodes on the outer peripheral surface of the heating element, that is, the temperature near the intermediate position between the pair of electrodes in the circumferential direction of the heating element becomes the lowest. Therefore, in the present invention, the load sensor may be disposed between the case and the mat member or in the mat member at an intermediate position between the pair of electrodes in the circumferential direction of the heating element. By executing or stopping the power supply to the heating element based on the detection value of the load sensor arranged at such a position, the temperature of the lowest temperature portion of the heating element can be adjusted to a desired temperature. . Therefore, it is possible to sufficiently raise the temperature of the entire heating element with a higher probability.
また、本発明に係る電気加熱式触媒の制御システムは、EHCにおけるケースとマット部材との間またはマット部材中に設けられた荷重センサを複数備えていてもよい。このとき、荷重センサは、発熱体に電力を供給する一対の電極における一方の電極から相対的に近い位置と該一方の電極から相対的に遠い位置とのそれぞれに配置されていてもよい。 The control system for an electrically heated catalyst according to the present invention may include a plurality of load sensors provided between the case and the mat member in the EHC or in the mat member. At this time, the load sensor may be disposed at a position relatively close to one electrode and a position relatively far from the one electrode in the pair of electrodes that supply power to the heating element.
ここで、発熱体に電力を供給する電極においては局所的な酸化が生じる場合がある。このような電極の局所的な酸化が生じると、該電極における酸化部分の抵抗値が上昇する。そのため、このような電極の局所的な酸化が生じた状態で、該電極が正常な状態と同様の電力供給を継続していると、該電極の温度が過剰に上昇し、該電極が破損または溶損する虞がある。 Here, local oxidation may occur in the electrode that supplies power to the heating element. When such local oxidation of the electrode occurs, the resistance value of the oxidized portion in the electrode increases. For this reason, if the electrode continues to be supplied with power similar to that in a normal state in a state where local oxidation of the electrode has occurred, the temperature of the electrode excessively increases and the electrode is damaged or There is a risk of melting.
ここで、上記のように、一対の電極における一方の電極から相対的に近い位置と該一方の電極から相対的に遠い位置とのそれぞれに荷重センサが配置されている構成では、該一方の電極において局所的な酸化が生じると、これら二つの荷重センサの検出値の差である荷重差が、該一方の電極が正常な状態のときに比べて大きくなる。そこで、上記のように荷重センサが配置されている構成では、発熱体への電力供給を実行している間において荷重差が第1所定量より大きくなった場合、制御部が、発熱体へ供給する電力を低減してもよい。これによれば、電極の局所的な酸化が生じることで該電極が正常な状態のときに比べて荷重差が所定量よりも大きくなった場合、発熱体へ供給する電力が低減される。そのため、電極が破損または溶損することを抑制しつつ、触媒の加熱を継続することができる。 Here, as described above, in the configuration in which the load sensors are arranged at positions relatively close to one electrode of the pair of electrodes and positions relatively distant from the one electrode, the one electrode When local oxidation occurs in FIG. 2, a load difference, which is a difference between detection values of these two load sensors, becomes larger than when the one electrode is in a normal state. Therefore, in the configuration in which the load sensor is arranged as described above, when the load difference becomes larger than the first predetermined amount during the power supply to the heating element, the control unit supplies the heating element to the heating element. Power to be reduced may be reduced. According to this, when the load difference becomes larger than a predetermined amount as a result of local oxidation of the electrode, the power supplied to the heating element is reduced. Therefore, heating of the catalyst can be continued while suppressing the electrode from being broken or melted.
また、発熱体への電力供給を実行している間において、荷重差が第1所定量より大きくなり、発熱体へ供給する電力を低減する場合に、制御部が、荷重差が維持傾向または減少傾向となるまで、発熱体へ供給する電力を徐々に低減してもよい。そして、荷重差が維持傾向または減少傾向となった時点以降はその時点の供給電力を維持して発熱体への電力供給を実行してもよい。これによれば、電極が破損または溶損することを抑制しつつ、発熱体へ供給する電力の低減量を可及的に少なくすることができる。そのため、電極が破損または溶損することを抑制しつつ、発熱体の温度を可及的速やかに上昇させることができる。 In addition, when the power supply to the heating element is executed, the load difference becomes larger than the first predetermined amount, and when the power supplied to the heating element is reduced, the control unit tends to maintain or decrease the load difference. The electric power supplied to the heating element may be gradually reduced until it becomes a trend. Then, after the time when the load difference becomes a maintenance tendency or a reduction tendency, the supply power at that time may be maintained and the power supply to the heating element may be executed. According to this, the reduction amount of the electric power supplied to a heat generating body can be reduced as much as possible, suppressing that an electrode breaks or melts down. Therefore, it is possible to raise the temperature of the heating element as quickly as possible while suppressing breakage or melting of the electrode.
また、一対の電極における一方の電極から相対的に近い位置と該一方の電極から相対的
に遠い位置とに荷重センサが配置されている構成では、発熱体への電力供給を実行している間において荷重差が第2所定量より大きくなった場合、制御部が、発熱体への電力供給を停止してもよい。これによれば、電極の局所的な酸化が生じることで該電極が正常な状態のときに比べて荷重差が所定量よりも大きくなった場合、発熱体への電力供給が停止される。そのため、電極が破損または溶損することを抑制することができる。
In the configuration in which the load sensor is disposed at a position relatively close to one electrode of the pair of electrodes and a position relatively distant from the one electrode, the power supply to the heating element is being performed. When the load difference becomes larger than the second predetermined amount, the control unit may stop the power supply to the heating element. According to this, when local difference of the electrode occurs and the load difference becomes larger than a predetermined amount as compared with the normal state of the electrode, the power supply to the heating element is stopped. Therefore, it can suppress that an electrode breaks or melts down.
本発明は、EHCにおいて、発熱体への電力供給をより好適に制御することができる。 The present invention can more suitably control power supply to a heating element in EHC.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
<実施例1>
(概略構成)
本実施例に係る、EHCを有する排気浄化装置の概略構成について図1,2に基づいて説明する。 図1は、本実施例に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。図2は、本実施例に係るEHCの概略構成を示す図である。図2は、本実施例に係るEHCの排気の流れる方向(図1において矢印で示す方向)と垂直な方向の断面を示している。本実施例に係る排気浄化装置1は、車両の駆動源として内燃機関と電動モータとを有するハイブリッドシステムを構成する内燃機関の排気管2に設けられる。ただし、本発明に係るEHCが適用される内燃機関は、必ずしもハイブリッドシステムを構成する内燃機関に限られるものではない。
<Example 1>
(Outline configuration)
A schematic configuration of an exhaust gas purification apparatus having an EHC according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust emission control apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the EHC according to the present embodiment. FIG. 2 shows a cross section in a direction perpendicular to the direction in which the EHC exhaust gas flows according to this embodiment (the direction indicated by the arrow in FIG. 1). An exhaust emission control device 1 according to this embodiment is provided in an
排気浄化装置1にはEHC3と後段触媒4とが含まれている。EHC3は、ケース5、EHC担体31、マット部材32、及び電極33a,33bを備えている。EHC担体31はケース5内に収容されている。EHC担体31は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気管2の中心軸Aと同軸となるように設置されている。中心軸Aは、排気管2、EHC担体31、及びケース5で共通の中心軸である。EHC担体31には三元触媒31aが担持されている。尚、EHC担体31に担持される触媒は、三元触媒に限られるものではなく、酸化触媒、吸蔵還元型NOx触媒、又は選択還元型NOx触媒であってもよい。
The exhaust purification device 1 includes an
EHC担体31は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。なお、本実施例においては、EHC担体31が本発明に係る発熱体に相当する。EHC担体31の材料としては、SiCを例示することができる。EHC担体31は、排気の流れる方向(すなわち、中心軸Aが延びる方向)に延び且つ該排気の流れる方向と垂直な方向の断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。そして、この通路を排気が流通する。尚、中心軸Aと直交する方向のEHC担体31の断面形状は楕円形等であっても良い。
The
EHC担体31の側面(外周面)には一対の電極33a,33bが接続されている。電極33a,33bは、それぞれ、EHC担体31の外周面に沿って周方向及び軸方向に延びている。そして、電極33aと電極33bとがEHC担体31を挟んで互いに対向している。ただし、必ずしも、電極33aと電極33bとのそれぞれの全面が互いに対向している必要はない。電極33a,33bには金属箔6が接続されている。金属箔6は、後述するマット部材32に形成された貫通孔32a、および、ケース5に形成された貫通孔5aを通って、該ケース5の外側に突出している。ただし、ケース5の貫通孔5aは電極カバー7によって囲われている。したがって、金属箔6は電極カバー7内に突出している。電極カバー7には密閉状態で電源ケーブル(図示略)が挿通されている。そして、電極カバー7内において金属箔6が電源ケーブルと接続されている。EHC担体31に通電する際には、バッテリから電源ケーブルおよび金属箔6を介して電極33a,33bに電流が流れる。
A pair of
EHC3においては、通電によってEHC担体31が発熱すると、該EHC担体31に担持された三元触媒31aが加熱される。これにより、三元触媒31aの活性化が促進される。なお、本実施例においては、内燃機関に併設された電子制御装置(ECU)20によって、EHC担体31への電力供給が制御される。つまり、ECU20によって、EHC担体31への通電のON/OFFの切り換えや、EHC担体31への供給電力の調整が行われる。
In the
ケース5は金属によって形成されている。ケース5を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース5の内壁面は電気絶縁材であるガラスによってコーティングされている。そして、ケース5の内壁面とEHC担体31の外周面との間にはマット部材32が挟み込まれている。つまり、ケース5内において、EHC担体31がマット部材32によって支持されている。
マット部材32は電気絶縁材によって形成されている。マット部材32を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット部材32は、EHC担体31の外周面に巻きつけられている。図3は、EHC担体31に巻きつけられる前のマット部材32の形状を示す図である。図3における上下方向が、マット部材32がEHC担体31に巻きつけられたときのEHC担体31の軸方向となる。図3に示すように、マット部材32には、上述したように、EHC3が組み付けられた
際に金属箔6が通る貫通孔32aが形成されている。また、マット部材32の一端には凸部32bが形成されており、マット部材32の他端には凹部32cが形成されている。そして、マット部材32がEHC担体31に巻きつけられた際には、この凸部32bと凹部32cとが組み合わさることになる。マット部材32が、EHC担体31とケース5との間に挟み込まれていることで、EHC担体31に通電したときに、ケース5へ電流が流れることが抑制される。つまり、マット部材32は、ケース5内においてEHC担体31を支持する機能のみならず、ケース5とEHC担体31との間を電気的に絶縁する機能を有する。
The
また、本実施例では、図2に示すように、EHC担体31の周方向における一対の電極33a,33bの間の中間位置(つまり、図2においてLa=Lbとなる位置)において、ケース5とマット部材32との間に荷重センサ10が設けられている。つまり、電極33aと電極33bとのそれぞれから最も遠い位置において、ケース5の内壁面とマット部材32の外壁面との間に荷重センサ10が挟み込まれている。荷重センサ10は、自身にかかる荷重を検出するセンサである。荷重センサ10としては、ロードセルやひずみゲージを採用することができる。荷重センサ10はECU20と電気的に接続されている。そして、荷重センサ10の検出値がECU20に入力される。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, at the intermediate position between the pair of
また、ケース5内には後段触媒4も収容されている。後段触媒4は、ケース5内におけるEHC担体31よりも下流側に配置されている。後段触媒4の触媒担体41には三元触媒41aが担持されている。尚、後段触媒4の触媒担体41に担持される触媒も、三元触媒に限られるものではなく、酸化触媒、吸蔵還元型NOx触媒、又は選択還元型NOx触媒であってもよい。また、後段触媒4の触媒担体41とケース5との間には、マット部材32と同様の材質で形成されたマット部材42が挟み込まれている。これにより、ケース5内において、触媒担体41がマット部材32によって支持されている。
Further, the
尚、上述したとおり、本実施例に係る排気浄化装置1においては、ケース5内に後段触媒4が収容された構成を採用したが、本発明に係るEHCにおいて、ケース内に後段触媒を設置することは必須ではない。
As described above, the exhaust gas purification apparatus 1 according to the present embodiment employs a configuration in which the
(通電制御)
次に、本実施例に係るEHCの通電制御について説明する。ハイブリッドシステムにおいては、所定の機関始動条件が成立した場合に内燃機関が始動される。ただし、本実施例においては、所定の機関始動条件が成立した時点で内燃機関が直ちに始動されるのではなく、該所定の機関始動条件が成立してから内燃機関が始動される前に、EHC3のEHC担体31への通電が実行される。これにより、内燃機関1が実際に始動される時にはEHC担体31の温度が三元触媒31の活性温度まで上昇した状態とすることができる。その結果、機関始動直後から排気を効果的に浄化することが可能となる。
(Energization control)
Next, energization control of EHC according to the present embodiment will be described. In the hybrid system, the internal combustion engine is started when a predetermined engine start condition is satisfied. However, in this embodiment, the internal combustion engine is not immediately started when the predetermined engine start condition is satisfied, but before the internal combustion engine is started after the predetermined engine start condition is satisfied. The
ここで、EHC担体31への通電が実行されたときの、EHC担体31の温度と荷重センサ10にかかる荷重との推移について図4に基づいて説明する。図4においては、所定の機関始動条件が成立したことによって、t1で示す時期に、ECU20に格納されているEHC3の昇温要求フラグがONとなる。これにより、EHC担体31への電力供給が開始される。なお、本実施例においては、EHC担体3への供給電力は所定の一定値(基準電力)である。
Here, the transition of the temperature of the
EHC担体31への電力供給が開始されると、該EHC担体31の温度が上昇し始める。ここで、EHC担体31が通電により発熱すると、該EHC担体31がその温度上昇に応じて膨張する。EHC担体31が膨張すると、マット部材32とケース5との間に設けられた荷重センサ10にかかる荷重が増加することになる。そのため、図4に示すように
、EHC担体31へ電力が供給されている間は、該EHC担体31の温度上昇に応じて、荷重センサ10にかかる荷重が増加する。そのため、荷重センサ10の検出値はEHC担体31の温度と相関がある。そこで、本実施例においては、荷重センサ10の検出値に基づいてEHC担体31への電力供給を制御する。具体的には、通電による温度上昇によって到達すべきEHC担体31の温度として設定される目標温度に対応する、荷重センサ10にかかる荷重を目標荷重として設定する。また、この目標荷重に対応する荷重センサ10の検出値を目標値として設定する。そして、荷重センサ10の検出値が目標値より小さい間はEHC担体31への電力供給を継続し、荷重センサ10の検出値が該目標値に達したとき(図4におけるt2)にEHC担体31への電力供給を停止する。
When power supply to the
図5は、本実施例に係るEHCの通電制御のフローを示すフローチャートである。本フローはECU20に予め記憶されており、該ECU20によって所定の間隔で繰り返し実行される。なお、本実施例においては、ECU20が本フローを実行することで、本発明に係る制御部が実現される。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of energization control of the EHC according to the present embodiment. This flow is stored in advance in the
本フローでは、先ずS101において、ECU20に格納されているEHC3の昇温要求フラグがONとなっているか否かが判別される。上述したように、この昇温要求フラグは、所定の機関始動条件が成立した場合にONにされる。S101において否定判定された場合、すなわち、昇温要求フラグがOFFとなっている場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、S101において肯定判定された場合、次にS102の処理が実行される。
In this flow, first, in S101, it is determined whether or not the temperature increase request flag of the
S102においては、現時点の荷重センサ10の検出値Leが読み込まれる。次に、S103において、S102で読み込まれた荷重センサ10の検出値Leが目標値Lt以上であるか否かが判別される。S103において否定判定された場合、すなわち、荷重センサ10の検出値Leが目標値Ltに達していない場合、EHC担体31の温度は未だ目標温度に達していないと判断できる。この場合、次に、S106において、EHC担体31への電力供給が実行(継続)される。
In S102, the current detection value Le of the
一方、S103において肯定判定された場合、すなわち、荷重センサ10の検出値Leが目標値Ltに達している場合、EHC担体31の温度も目標温度に達していると判断できる。この場合、次に、S104において、EHC担体31への電力供給が停止される。次に、S105において、ECU20に格納されているEHC3の昇温要求フラグがOFFにされる。その後、本フローの実行が一旦終了される。
On the other hand, when an affirmative determination is made in S103, that is, when the detection value Le of the
以上のように、荷重センサ10の検出値に基づいてEHC担体31への電力供給を制御することで、該EHC担体31の温度を目標温度に調整することができる。
As described above, by controlling the power supply to the
また、従来技術を考慮した場合、EHC担体31の温度を目標温度に調整するために、排気浄化装置1よりも下流側の排気管2に、EHC担体31を通って該排気浄化装置1から流出した排気の温度を検出する排気温度センサを設け、該排気温度センサの検出値に基づいてEHC担体31の温度を推定する構成を採用することが考えられる。しかしながら、このような構成の場合、排気温度センサとEHC担体31との間にある程度の距離が生じる。また、EHC担体31への通電が行われている時は、内燃機関の始動前である。そのため、EHC担体31において発生した熱を、排気を介して排気温度センサに伝達させることが困難となる。したがって、排気温度センサの検出値に基づいてEHC担体31の温度を高精度で推定することが困難な場合がある。そのため、排気温度センサの検出値に基づいてEHC担体31への電力供給を制御すると、電力の過剰供給または供給不足を招く虞がある。
In consideration of the prior art, in order to adjust the temperature of the
これに対し、本実施例においては、荷重センサ10が、EHC3におけるケース5とマット部材32との間に設けられる。そのため、荷重センサ10によって検出される荷重の変化は、仮に排気浄化装置1よりも下流側の排気管2に排気温度センサを設けた場合に該排気温度センサによって検出される排気温度の変化よりも、EHC担体31の温度の変化に対する追従性が高い。また、内燃機関の始動前であるために排気管2内に排気が流れていない場合であっても、EHC担体31がその温度上昇に伴って膨張すれば、荷重センサ10にかかる荷重は増加する。したがって、排気管2内に排気が流れていなくとも、荷重センサ10によって検出される荷重はEHC担体31の温度との相関が高い。
In contrast, in this embodiment, the
また、本実施例では、EHC担体31と荷重センサ10との間の電気的な絶縁性はマット部材32によって確保されている。ここで、EHC担体31の温度を検出すべく、本実施例に係る荷重センサ10の設置位置と同様の位置に温度センサを設ける構成が考えられる。しかしながら、このような構成の場合、マット部材32が断熱材として機能してしまうことで、温度センサの検出値とEHC担体31の温度との相関が低下してしまう虞がある。そのため、本実施例に係る荷重センサ10の検出値とEHC担体31の温度の相関よりも、該荷重センサ10の設置位置と同様の位置に温度センサを設置した場合の該温度センサの検出値とEHC担体31の温度との相関は低くなる。
In the present embodiment, the electrical insulation between the
以上のように、本実施例によれば、EHC3において、EHC担体31の温度に対して高い相関を示す荷重センサ10の検出値に基づいて該EHC担体31への電力供給を制御することで、該EHC担体31への電力の過剰供給または供給不足を抑制することができる。その結果、EHC担体31の温度をより高精度で目標温度に調整することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the
なお、EHC担体31への通電時期は内燃機関の始動前に限られるものではない。例えば、内燃機関の始動後において、EHC3および後段触媒4の昇温要求があった場合にEHC担体31への通電を行ってもよい。この場合、例えば、内燃機関の運転中に、荷重センサ10の検出値が所定の通電要求値以下となったときに、EHC担体31への電力供給を実行する。また、EHC担体31への電力供給の開始後、荷重センサ10の検出値が所定の通電停止値に達したときにEHC担体31への電力供給を停止する。なお、このような通電制御を行う場合においては、ハンチングを抑制するために、通電要求値よりも通電停止値を大きい値に設定してもよい。
Note that the energization timing to the
(荷重センサの配置)
また、本実施例では、図2に示すように、EHC担体31の周方向における一対の電極33a,33bの間の中間位置においてケース5とマット部材32との間に荷重センサ10が設けられている。ここで、EHC担体31に通電された場合、該EHC担体31においては、該EHC担体31に電力を供給する電極33aおよび電極33bそれぞれの近傍部分の温度が最も高くなる。一方で、EHC担体31においては、電極33aと電極33bとのそれぞれから最も遠い位置、すなわち、該EHC担体31の外周面における、電極33aと電極33bとの間の中間位置近傍の部分の温度が最も低くなる。つまり、本実施例においては、EHC担体31に通電された際に該EHC担体31において最も温度が低くなる部分に対応する位置に荷重センサ10が設けられていることになる。したがって、荷重センサ10の検出値が目標値に達していれば、EHC担体31全体が目標温度以上に昇温されているとより高い確率で判断できる。
(Load sensor placement)
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the
しかしながら、荷重センサ10の設置位置は、上述したようなEHC担体31の周方向における一対の電極33a,33bの間の中間位置に限られるものではない。ただし、EHC担体31の熱膨張に伴って荷重センサ10は押圧を受ける。そのため、仮に荷重センサ10の設置位置がマット部材32の端部付近となっていると、EHC担体31の膨張及び収縮が繰り返されることで、該荷重センサ10のマット部材32に対する相対的な設置
位置が当初の位置からずれる虞がある。その結果、荷重センサ10の一部がマット部材32の端部からはみ出たような状態となると、該荷重センサ10の検出値とEHC担体31の温度との相関関係が当初とは異なったものとなる。同様に、仮に荷重センサ10の設置位置がマット部材32の貫通孔32a付近となっていると、該荷重センサ10の位置が当初の位置からずれることで、荷重センサ10の一部が貫通孔32a側にはみ出たような状態となる場合がある。このような場合も、荷重センサ10の検出値とEHC担体31の温度との相関関係が当初とは異なったものとなる。これらのような場合、荷重センサ10の検出値に基づいて該EHC担体31への電力供給を制御したとしても、EHC担体31の温度を高精度で目標温度に調整することが困難となる。また、荷重センサ10の一部がマット部材32の端部からはみ出たような状態となることで、該荷重センサ10が排気に晒されることになると、該荷重センサ10に排気に含まれる導電性物質が該荷重センサ10に付着する虞がある。このようなことは、漏電抑制の観点から好ましくない。
However, the installation position of the
以上のような問題を考慮すると、EHC担体31の膨張及び収縮が繰り返されることで荷重センサ10のマット部材32に対する相対的な設置位置が当初の位置からずれたとしても、荷重センサ10の全体がマット部材32に覆われた状態が維持されるような位置に、荷重センサ10を配置するのが好ましい、つまり、荷重センサ10の設置位置は、図3において斜線で示す領域Ar1内のように、マット部材32の端部からはある程度離れた位置とするのが好適である。なお、本実施例に係るEHC3における荷重センサ10の設置位置は、図3における領域Ar1の中心付近となる。
Considering the above problems, even if the relative installation position of the
また、本実施例では、図2に示すように、ケース5の内壁面とマット部材32の外壁面との間に荷重センサ10が挟み込まれている。ただし、これに代えて、図6に示すように、マット部材32中に荷重センサ10を埋め込んだ構成を採用してもよい。このような構成の場合でも、EHC担体31が膨張すると荷重センサ10にかかる荷重は増加する。そのため、荷重センサ10の検出値はEHC担体31の温度と相関を有することになる。また、このような構成の場合でも、EHC担体31と荷重センサ10との間の電気的な絶縁性をマット部材32によって確保することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
<実施例2>
本実施例に係る排気浄化装置の構成は実施例1と同様である。以下、本実施例に係るEHCの通電制御について、実施例1と異なる点について説明する。
<Example 2>
The configuration of the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment. Hereinafter, differences between the EHC energization control according to the present embodiment and the first embodiment will be described.
上述した実施例1においては、EHC担体31に通電する際の供給電力を一定の基準電力とした。ただし、実際には、供給電力が一定であっても、EHC担体31または電極33a,33bの状態の変化や、EHC担体31への導電性物質の付着等に起因して、EHC担体31の温度の推移の仕方にばらつきが生じる場合がある。このような、EHC担体31の温度の推移の仕方にばらつきが生じることで該EHC担体31の温度が急上昇すると、該EHC担体31の熱劣化が促進される虞がある。また、EHC担体31の温度の推移の仕方にばらつきが生じることで、反対に、EHC担体31の温度の上昇速度が過度に低下すると、該EHC担体31の温度が十分に上昇しない虞がある。
In the first embodiment described above, the supplied power when the
そこで、本実施例においては、EHC担体31への電力供給を実行している間における基準荷重が設定される。ここで、基準荷重とは、EHC担体31への電力供給の実行中において、荷重センサ10の検出値が目標値に向って推移している間に該荷重センサ10が検出すべき荷重である。つまり、この基準荷重の推移が、EHC担体31への電力供給の実行中において荷重センサ10に本来かかるべき荷重の推移である。このような基準荷重は実験等に基づいて予め定めることができる。そして、本実施例においては、EHC担体31への電力供給を実行している間において、基準荷重に対する荷重センサ10の実際の検出値のずれ度合いを算出し、該ずれ度合に基づいてEHC担体31へ供給する電力を補
正する。
Therefore, in the present embodiment, a reference load is set while power supply to the
図7は、本実施例に係るEHCの通電制御のフローを示すフローチャートである。本フローはECU20に予め記憶されており、該ECU20によって所定の間隔で繰り返し実行される。なお、本フローのS101からS106のそれぞれのステップにおける処理は、図5に示す実施例1に係るEHCの通電制御のフローのS101からS106それぞれのステップにおける処理と同様である。そのため、これらのステップにおける処理については説明を省略する。本実施例においては、ECU20が本フローを実行することで、本発明に係る制御部が実現される。
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of energization control of the EHC according to the present embodiment. This flow is stored in advance in the
本フローでは、S103において否定判定された場合、すなわち、荷重センサ10の検出値Leが目標値Ltに達していない場合、次に、S204の処理が実行される。S204においては、現時点の基準荷重Lbが算出される。ここでは、EHC担体31への電力供給の実行中における基準荷重Lbの推移をマップとしてECU20に記憶しておき、該マップを用いて基準荷重Lbを算出してもよい。また、EHC担体31への供給電力(ここでは基準電力)およびEHC担体31への電力供給を開始してからの経過時間をパラメータとして基準荷重Lbを算出する関数をECU20に記憶しておき、該関数を用いて基準荷重Lbを算出してもよい。
In this flow, if a negative determination is made in S103, that is, if the detection value Le of the
次に、S205において、基準荷重に対する荷重センサ10の実際の検出値のずれ度合いを示す指標値となる乖離率Rbが算出される。ここで、乖離率Rbは以下の式1を用いて算出される。
Rb:乖離率
Le:S102で読み込まれた荷重センサ10の検出値
Lb:S204で算出された基準荷重
Next, in S205, a deviation rate Rb that is an index value indicating the degree of deviation of the actual detection value of the
Rb: Deviation rate Le: Detection value of
次に、S206において、S205で算出された乖離率Rbが所定乖離率R0より大きいか否かが判別される。ここで、所定乖離率R0は、乖離率Rbが該所定乖離率R0より大きい場合、EHC担体31に供給する電力を補正すべきと判断できる閾値である。この所定乖離率R0は実験等に基づいて予め定められており、ECU20に記憶されている。
Next, in S206, it is determined whether or not the deviation rate Rb calculated in S205 is larger than a predetermined deviation rate R0. Here, the predetermined deviation rate R0 is a threshold with which it can be determined that the power supplied to the
S206において肯定判定された場合、次にS207において、EHC担体31に供給する電力が補正される。ここで、荷重センサ10の検出値Leが基準荷重Lbより大きい場合、すなわち、荷重センサ10の検出値Leが基準荷重Lbに対して増大側にずれた場合は、EHC担体31に供給する電力を現時点の供給電力よりも低減させる。一方、荷重センサ10の検出値Leが基準荷重Lbより小さい場合、すなわち、荷重センサ10の検出値Leが基準荷重Lbに対して減少側にずれた場合は、EHC担体31に供給する電力を現時点の供給電力よりも増大させる。なお、このときのEHC担体31に供給する電力の補正量(または補正率)は、S205で算出された乖離率Rbに基づいて決定される。S207の次にはS106の処理が実行される。この場合、S106においては、S207で補正された後の電力がEHC担体31に供給される。
If an affirmative determination is made in S206, then in S207, the power supplied to the
一方、S206において否定判定された場合、すなわち、乖離率Rbが所定乖離率R0以下である場合、次にS106処理が実行される。この場合、S106においては、現時
点の供給電力を維持した状態でEHC担体31への電力供給が実行される。
On the other hand, if a negative determination is made in S206, that is, if the divergence rate Rb is equal to or less than the predetermined divergence rate R0, then the S106 process is executed. In this case, in S106, power supply to the
図8は、上述した制御フローが実行された場合における、EHC担体31への供給電力と荷重センサ10の検出値との推移を示す図である。図8において、線L1はEHC担体31への供給電力の推移を示しており、線L2は荷重センサ10の検出値の推移を示している。また、図8において、一点鎖線は基準電力を表しており、二点鎖線は基準荷重の推移を表している。
FIG. 8 is a diagram showing a transition between the power supplied to the
図8に示すとおり、上述した制御フローが実行されることで、EHC担体31への電力供給が実行されている間において、実際に荷重センサ10にかかる荷重が可及的に基準荷重の推移に沿って推移するように、EHC担体31へ供給する電力が制御されることになる。そのため、EHC担体31への過剰な電力供給を抑制しつつ、荷重センサ10にかかる荷重をより速やかに目標荷重まで到達させることが可能となる。したがって、EHC担体31の熱劣化の促進を抑制しつつ、該EHC担体31の温度をより速やかに目標温度まで上昇させることができる。
As shown in FIG. 8, by executing the control flow described above, the load actually applied to the
<実施例3>
本実施例に係る排気浄化装置の構成は、EHCに荷重センサが複数設けられている点で、実施例1に係る排気浄化装置の構成と異なっている。以下、本実施例に係るEHCの構成について、実施例1と異なる点について説明する。図9は、本実施例に係るEHCの概略構成を示す図である。図9は、本実施例に係るEHCの排気の流れる方向(図1において矢印で示す方向)と垂直な方向の断面を示している。
<Example 3>
The configuration of the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment is different from the configuration of the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment in that a plurality of load sensors are provided in the EHC. Hereinafter, the difference of the configuration of the EHC according to the present embodiment from the first embodiment will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of the EHC according to the present embodiment. FIG. 9 shows a cross section in a direction perpendicular to the flow direction of the EHC exhaust gas according to the present embodiment (the direction indicated by the arrow in FIG. 1).
本実施例では、EHC3において、実施例1と同様の位置に配置された荷重センサ10の他に荷重センサ11,12が設けられている。以下、荷重センサ10を第1荷重センサ10とし、荷重センサ11を第2荷重センサ11とし、荷重センサ12を第3荷重センサとする。なお、第2荷重センサ11および第3荷重センサ12自体の構成は第1荷重センサ10と同様である。
In the present embodiment, the
図9に示すとおり、第2荷重センサ11は、電極33aの周方向の端部近傍部分と重なり合う位置における、ケース5とマット部材32との間に設けられている。また、第3荷重センサ12は、電極33bの周方向の端部近傍部分と重なり合う位置における、ケース5とマット部材32との間に設けられている。つまり、第1荷重センサ10と同様、第2荷重センサ11および第3荷重センサ12も、ケース5の内壁面とマット部材32の外壁面との間に挟み込まれている。また、第1荷重センサ10と同様、第2荷重センサ11および第3荷重センサ12もECU20と電気的に接続されている、そして、第2荷重センサ11および第3荷重センサ12の検出値がECU20に入力される。
As shown in FIG. 9, the
EHC担体31が通電により発熱し、該EHC担体31がその温度上昇に応じて膨張すると、第1荷重センサ10にかかる荷重のみならず、第2荷重センサ11および第3荷重センサ12それぞれにかかる荷重も増加することになる。したがって、第1荷重センサ10の検出値のみならず、第2荷重センサ11および第3荷重センサ12の検出値もEHC担体31の温度と相関がある。
When the
また、上述したように、EHC担体31に通電された場合、該EHC担体31においては、該EHC担体31に電力を供給する電極33aおよび電極33bそれぞれの近傍部分の温度が最も高くなる。一方で、EHC担体31の外周面における、電極33aと電極33bとの間の中間位置近傍の部分の温度が最も低くなる。つまり、本実施例においては、EHC担体31に通電された際に該EHC担体31において最も温度が低くなる部分に対応する位置に第1荷重センサ10が設けられており、EHC担体31に通電された際に該
EHC担体31において最も温度が高くなる部分に対応する位置に第2荷重センサ11および第3荷重センサ12が設けられていることになる。
Further, as described above, when the
本実施例においても、EHC担体31への通電開始時においては、実施例1と同様の予め定められた基準電力がEHC担体31に供給される。ここで、EHC3では、電極33a,33bにおいて局所的な酸化が生じる場合がある。例えば、熱応力によってEHC担体31に割れが生じることで、電極33aまたは電極33bのいずれかが空気(酸素)に晒されることになると、該電極における空気(酸素)に晒された部分の酸化が進行し易くなる。以下、局所的な酸化が生じた方の電極を「酸化電極」と称する場合もある。この酸化電極では酸化部分の抵抗値が上昇する。そのため、電極33aまたは電極33bにおいて局所的な酸化が生じた状態で、電極33a,33bが正常な状態と同様の電力供給を継続していると、酸化電極の温度が過剰に上昇することで該酸化電極が破損または溶損する虞がある。
Also in the present embodiment, when the energization of the
上記のように、電極33aまたは電極33bにおいて局所的な酸化が生じると、EHC担体31に電力を供給した際に、電極33a,33bが正常な状態のときに比べて酸化電極の温度が高くなる。これに伴い、EHC担体31における酸化電極近傍部分の温度も高くなる。そうすると、電極33aが酸化電極となった場合は、第2荷重センサ11の検出値が正常時に比べて増加することになる。また、電極33bが酸化電極となった場合は、第3荷重センサ12の検出値が正常時に比べて増加することになる。これに対し、第1荷重センサ10は、第2荷重センサ11よりも電極33aから相対的に離れており、第3荷重センサ33cよりも電極33bから相対的に離れている。そのため、電極33aまたは電極33bにおいて局所的な酸化が生じることでEHC担体31における酸化電極近傍部分の温度が高くなっても、第1荷重センサ10の検出値への影響は、第2荷重センサ11または第3荷重センサ12の検出値への影響に比べて小さい。したがって、電極33aが酸化電極となった場合は、第1荷重センサ10の検出値と第2荷重センサ11の検出値との差が正常時に比べて増加することになる。また、電極33bが酸化電極となった場合は、第1荷重センサ10の検出値と第3荷重センサ12の検出値との差が正常時に比べて増加することになる。そこで、本実施例では、第1荷重センサ10の検出値と第2荷重センサ11の検出値との差、または、第1荷重センサ10の検出値と第3荷重センサ12の検出値との差に基づいて、EHC担体31への電力供給を制御する。
As described above, when local oxidation occurs in the
図10,11は、本実施例に係るEHCの通電制御のフローを示すフローチャートである。本フローはECU20に予め記憶されており、該ECU20によって所定の間隔で繰り返し実行される。なお、本フローのS101、および、S104からS106のそれぞれのステップにおける処理は、図5に示す実施例1に係るEHCの通電制御のフローのS101、および、S104からS106のそれぞれのステップにおける処理と同様である。そのため、これらのステップにおける処理については説明を省略する。本実施例においては、ECU20が本フローを実行することで、本発明に係る制御部が実現される。
10 and 11 are flowcharts showing the flow of energization control of the EHC according to the present embodiment. This flow is stored in advance in the
本フローでは、S101において肯定判定された場合、次にS302の処理が実行される。S302においては、現時点の、第1荷重センサの検出値Le1、第2荷重センサの検出値Le2、および、第3荷重センサの検出値Le3が読み込まれる。次に、S303において、S302で読み込まれた第1荷重センサ10の検出値Le1が目標値Lt以上であるか否かが判別される。なお、このS303の処理は、図5に示す実施例1に係るEHCの通電制御のフローのS103の処理と実質的に同一である。そして、S303において肯定判定された場合、すなわち、第1荷重センサ10の検出値Le1が目標値Ltに達している場合は、次にS104の処理が実行される。
In this flow, when an affirmative determination is made in S101, the process of S302 is executed next. In S302, the current detection value Le1, the second load sensor detection value Le2, and the third load sensor detection value Le3 are read. Next, in S303, it is determined whether or not the detection value Le1 of the
一方、S303において否定判定された場合、すなわち、第1荷重センサ10の検出値
Le1が目標値Ltに達していない場合、次に、S304の処理が実行される。S304においては、現時点の荷重差DLeが算出される。ここでは、S302で読み込まれた第1荷重センサ10の検出値Le1と第2荷重センサ11の検出値Le2との差と、S302で読み込まれた第1荷重センサ10の検出値Le1と第3荷重センサ12の検出値Le3との差とのうち、大きい方の差が荷重差DLeとして算出される。
On the other hand, if a negative determination is made in S303, that is, if the detection value Le1 of the
次に、S305において、S304で算出された荷重差DLeが所定の第1荷重差DLe1より大きいか否かが判別される。ここで、第1荷重差DLe1は、電極33aまたは電極33bにおいて局所的な酸化が生じているため、基準電力をEHC担体31に供給し続けると、電極33aまたは電極33bの破損または溶損が生じる虞があると判断できる荷重差の閾値である。このような第1荷重差DLe1は、実験等に基づいて予め定められており、ECU20に記憶されている。なお、本実施例においては、第1荷重差DLe1が、本発明に係る第1所定量に相当する。
Next, in S305, it is determined whether or not the load difference DLe calculated in S304 is larger than a predetermined first load difference DLe1. Here, since the first load difference DLe1 is locally oxidized in the
S305において否定判定された場合、すなわち、荷重差DLeが第1荷重差DLe1以下の場合、次にS310の処理が実行される。S310においては、EHC担体31への供給電力が現時点の供給電力Ppに設定される。なお、EHC担体31への通電が開始されてから荷重差DLeが第1荷重差DLe1以下に維持されている間は、基準電力が供給電力Ppに設定される。そして、次に、S106においてEHC担体31への電力供給が実行される。つまり、この場合、EHC担体31に対し現時点の供給電力Ppの供給が継続される。また、EHC担体31への通電が開始されてから荷重差DLeが第1荷重差DLe1以下に維持されている間は、EHC担体31に対し基準電力の供給が継続されることになる。
If a negative determination is made in S305, that is, if the load difference DLe is equal to or less than the first load difference DLe1, the process of S310 is executed next. In S310, the supply power to the
一方、S305において肯定判定された場合、S304で算出された荷重差DLeが所定の第2荷重差DLe2より大きいか否かが判別される。ここで、第2荷重差DLe2は、第1荷重差DLe2より大きい値である。この第2荷重差DLe2は、電極33aまたは電極33bにおいて局所的な酸化が生じているため、EHC担体31への電力供給を継続すると、電極33aまたは電極33bの破損または溶損が生じる虞があると判断できる荷重差の閾値である。このような第2荷重差DLe2は、実験等に基づいて予め定められており、ECU20に記憶されている。なお、本実施例においては、第2荷重差DLe2が、本発明に係る第2所定量に相当する。
On the other hand, when an affirmative determination is made in S305, it is determined whether or not the load difference DLe calculated in S304 is greater than a predetermined second load difference DLe2. Here, the second load difference DLe2 is larger than the first load difference DLe2. Since the second load difference DLe2 is locally oxidized at the
S306において肯定判定された場合、次に、S104においてEHC担体31への電力供給が停止される。この場合、第1荷重センサ10の検出値Le1が目標値Ltに達する前、つまり、EHC担体31の温度が目標温度に達する前に、EHC担体31への電力供給が停止されることになる。
If an affirmative determination is made in S306, then the power supply to the
一方、S306において否定判定された場合、すなわち、荷重差DLeが第1荷重差DLe1より大きく且つ第2荷重差DLe2以下である場合、次にS307の処理が実行される。S307においては、S304で算出された現時点の荷重差DLeに基づいてガード電力Plimitが算出される。図12は、S304においてガード電力Plimitを算出するために用いられるマップを示す図である。このようなマップはECU20に予め記憶されている。図12において、横軸は荷重差DLeを表しており、縦軸はガード電力Plimitを表している。図12に示すように、荷重差DLeが第1荷重差DLe1より大きく且つ第2荷重差DLe2以下である場合に算出されるガード電力Plimitは、荷重差DLeが大きいほど小さい値として算出される。
On the other hand, if a negative determination is made in S306, that is, if the load difference DLe is greater than the first load difference DLe1 and less than or equal to the second load difference DLe2, the process of S307 is executed next. In S307, the guard power Plimit is calculated based on the current load difference DLe calculated in S304. FIG. 12 is a diagram showing a map used for calculating the guard power Plimit in S304. Such a map is stored in the
次に、S308において、現時点のEHC担体31への供給電力Ppが、S307で算出されたガード電力Plimitよりも大きいか否かが判別される。S308において否
定判定された場合、すなわち、現時点のEHC担体31への供給電力Ppがガード電力Plimit以下の場合、次にS310の処理が実行される。上述したように、S310においては、EHC担体31への供給電力が現時点の供給電力Ppに設定される。一方、S308において肯定判定された場合、次にS309の処理が実行される。S309においては、EHC担体31への供給電力が、S307で算出されたガード電力Plimitに設定される。そして、次に、S106においてEHC担体31への電力供給が実行される。つまり、この場合、EHC担体31に対しガード電力Plimitの供給が実行される。
Next, in S308, it is determined whether or not the current supply power Pp to the
上述した制御フローによれば、EHC担体31への通電が開始されてから、荷重差DLeが第1荷重差DLe1を超えるまでは、基準電力がEHC担体31へ供給される(電極33a,33bがいずれも正常な状態であるために、荷重差DLeが第1荷重差DLe1を超えずに、第1荷重センサ10の検出値Le1が目標値Ltに達すれば、その時点でEHC担体31への電力供給が停止される。)。そして、電極33aまたは電極33bにおいて局所的な酸化が生じているために、EHC担体31への電力供給を実行している間に酸化電極の温度が上昇し、荷重差DLeが第1荷重差DLe1より大きくなった場合、EHC担体31へ供給する電力が低減される。これにより、酸化電極の温度が過剰に上昇することを抑制することができる。そのため、電極33a,33bが破損または溶損することを抑制しつつ、三元触媒31aの加熱を継続することができる。
According to the control flow described above, the reference power is supplied to the
ただし、EHC担体31へ供給する電力を低減しても必ずしも直ちに荷重差DLeが減少するわけではない。そのため、上述した制御フローによれば、荷重差DLeが増大傾向にある間は、その増加に応じてガード電力Plimitが徐々に低減される。つまり、荷重差DLeが維持傾向または減少傾向となるまで、EHC担体31へ供給する電力が徐々に低減される。そして、EHC担体31へ供給する電力が徐々に低減されることで荷重差DLeが維持傾向または減少傾向となると、その時点以降は、荷重差DLeが維持傾向または減少傾向となった時点の供給電力を維持してEHC担体31への電力供給が実行される。これによれば、電極33a,33bが破損または溶損することを抑制しつつ、EHC担体31へ供給する電力の低減量を可及的に少なくすることができる。そのため、電極33a,33bが破損または溶損することを抑制しつつ、EHC担体31の温度を可及的速やかに上昇させることができる。
However, even if the power supplied to the
なお、EHC担体31への電力供給を実行している間に荷重差DLeが第1荷重差DLe1より大きくなった場合にEHC担体31へ供給する電力を低減させる際の制御内容は、上述したような制御内容に限られるものではない。例えば、EHC担体31への通電開始後に荷重差DLeが第1荷重差DLe1を超えた時点で、EHC担体31へ供給する電力を基準電力よりも所定量小さい補正電力まで低減させるとともに、その時点以降のEHC担体31への供給電力を該補正電力に維持してもよい。
In addition, when the load difference DLe becomes larger than the first load difference DLe1 while the power supply to the
さらに、EHC担体31への電力供給を実行している間に荷重差DLeが第1荷重差DLe1より大きくなったために、EHC担体31へ供給する電力を低減させたとしても、荷重差DLeの維持傾向または減少傾向とはならずに増加し続ける場合もある。このような場合、電極33aまたは電極33bの酸化がある程度以上進行してしまっていると考えられる。そして、上述した制御フローによれば、このような場合において、荷重差DLeが第2荷重差DLe2まで達した場合は、EHC担体31への電力供給が停止される。これによれば、電極33a,33bが破損または溶損することを抑制することができる。
Further, since the load difference DLe is larger than the first load difference DLe1 while the power supply to the
ただし、この場合、上述したように、EHC担体31の温度が目標温度に達する前に、EHC担体31への電力供給が停止されることになる。しかしながら、このような場合であっても、内燃機関が始動される時点において、EHC担体31の温度(すなわち、三元
触媒31aの温度)をある程度まで上昇させておくことができる。そのため、内燃機関の始動後により早期に三元触媒31aを活性化させることができる。また、電極33a,33bの破損または溶損を抑制することで、次回の内燃機関の始動前において、EHC担体31への通電によって三元触媒31aを加熱することができる。
However, in this case, as described above, the power supply to the
なお、本実施例における荷重センサの配置は図9に示す位置に限られるものではない。電極33aに対して相対的に近い位置と相対的に遠い位置とのそれぞれに荷重センサが配置されていれば、該電極33aが酸化電極となった場合に、これらの荷重センサの検出値の差が、電極33aが正常な状態の時に比べて大きくなる。また、電極33bに対して相対的に近い位置と相対的に遠い位置とのそれぞれに荷重センサが配置されていれば、該電極33bが酸化電極となった場合に、これらの荷重センサの検出値の差が、電極33ab正常な状態の時に比べて大きくなる。そのため、電極33aに対して相対的に近い位置と相対的に遠い位置とのそれぞれに荷重センサが配置されており、且つ、電極33bに対して相対的に近い位置と相対的に遠い位置とのそれぞれに荷重センサが配置されていれば、上記と同様の荷重差に基づく、EHC担体31への電力供給の制御を行うことができる。
In addition, arrangement | positioning of the load sensor in a present Example is not restricted to the position shown in FIG. If load sensors are disposed at positions relatively close to and relatively far from the
(変形例)
図13は、本実施例の変形例に係るEHCの通電制御のフローを示すフローチャートである。本フローはECU20に予め記憶されており、該ECU20によって所定の間隔で繰り返し実行される。なお、本フローのS101、および、S104からS106のそれぞれのステップにおける処理は、図5に示す実施例1に係るEHCの通電制御のフローのS101、および、S104からS106のそれぞれのステップにおける処理と同様である。また、本フローのS304およびS305における処理は、図10に示すEHCの通電制御のフローのS304およびS305における処理と同様である。本変形例においては、ECU20が本フローを実行することで、本発明に係る制御部が実現される。
(Modification)
FIG. 13 is a flowchart showing a flow of EHC energization control according to a modification of the present embodiment. This flow is stored in advance in the
本フローでは、S305において否定判定された場合、すなわち、荷重差DLeが第1荷重差DLe1以下の場合、次にS106においてEHC担体31への電力供給が実行される。この場合、EHC担体31に対し基準電力が供給される。一方、S305において肯定判定された場合、次に、S104においてEHC担体31への電力供給が停止される。なお、本変形例においては、第1荷重差DLe1が、本発明に係る第2所定量に相当する。
In this flow, when a negative determination is made in S305, that is, when the load difference DLe is equal to or smaller than the first load difference DLe1, power supply to the
つまり、本変形例においては、EHC担体31への電力供給が実行されている間において、荷重差DLeが第1荷重差DLe1より大きくなった場合、その時点でEHC担体31への電力供給が停止される。このような制御によっても、電極33a,33bが破損または溶損することを抑制することができる。
That is, in the present modification, when the load difference DLe becomes larger than the first load difference DLe1 while the power supply to the
1・・・排気浄化装置
2・・・排気管
3・・・電気加熱式触媒(EHC)
31・・EHC担体
32・・マット部材
33a,33b・・電極
4・・・後段触媒
41・・触媒担体
42・・マット部材
5・・・ケース
6・・・金属箔
7・・・電極カバー
10・・荷重センサ(第1荷重センサ)
11・・第2荷重センサ
12・・第3荷重センサ
20・・ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
31..
11.
Claims (7)
前記電気加熱式触媒は、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、前記発熱体を収容するケースと、前記発熱体と前記ケースとの間に挟み込まれ電気を絶縁するマット部材と、を有し、
前記ケースと前記マット部材との間または前記マット部材中に設けられ、自身にかかる荷重を検出する荷重センサと、
前記荷重センサの検出値に基づいて前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、を備えた電気加熱式触媒の制御システム。 A control system for an electrically heated catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The electrically heated catalyst generates heat when energized, a heating element that heats the catalyst by generating heat, a case that houses the heating element, and a mat that is sandwiched between the heating element and the case to insulate electricity. A member, and
A load sensor provided between the case and the mat member or in the mat member for detecting a load applied to the case;
And a control unit that controls power supply to the heating element based on a detection value of the load sensor.
前記荷重センサが、前記発熱体の周方向における前記一対の電極の間の中間位置において、前記ケースと前記マット部材との間または前記マット部材中に配置されている請求項2または3に記載の電気加熱式触媒の制御システム。 A pair of electrodes for supplying power to the heating element is connected to an outer peripheral surface of the heating element in contact with the mat member of the electric heating catalyst, and each electrode in the pair of electrodes is an outer periphery of the heating element. Extending in the circumferential direction and axial direction along the surface, and facing each other across the heating element,
4. The load sensor according to claim 2, wherein the load sensor is disposed between the case and the mat member or in the mat member at an intermediate position between the pair of electrodes in the circumferential direction of the heating element. Control system for electrically heated catalyst.
前記荷重センサが、前記発熱体の周方向において、前記一対の電極における一方の電極から相対的に近い位置と該一方の電極から相対的に遠い位置とのそれぞれに配置されており、
前記発熱体への電力供給を実行している間において、一方の荷重センサの検出値と他方の荷重センサの検出値との差である荷重差が第1所定量より大きくなった場合、前記制御部が、前記発熱体へ供給する電力を低減する請求項1に記載の電気加熱式触媒の制御システム。 A pair of electrodes for supplying power to the heating element is connected to an outer peripheral surface of the heating element in contact with the mat member of the electric heating catalyst, and each electrode in the pair of electrodes is an outer periphery of the heating element. Extending in the circumferential direction and axial direction along the surface, and facing each other across the heating element,
The load sensor is disposed in each of a position relatively close to one electrode and a position relatively distant from the one electrode in the circumferential direction of the heating element,
When the load difference, which is the difference between the detection value of one load sensor and the detection value of the other load sensor, is larger than a first predetermined amount during the power supply to the heating element, the control The control system for an electrically heated catalyst according to claim 1, wherein the unit reduces power supplied to the heating element.
に電力を供給する一対の電極が接続されており、該一対の電極におけるそれぞれの電極は前記発熱体の外周面に沿って周方向及び軸方向に延び、且つ、前記発熱体を挟んで互いに対向しており、
前記荷重センサが、前記発熱体の周方向において、前記一対の電極における一方の電極から相対的に近い位置と該一方の電極から相対的に遠い位置とのそれぞれに配置されており、
前記発熱体への電力供給を実行している間において、一方の荷重センサの検出値と他方の荷重センサの検出値との差である荷重差が第2所定量より大きくなった場合、前記発熱体への電力供給を停止する請求項1に記載の電気加熱式触媒の制御システム。 A pair of electrodes for supplying power to the heating element is connected to an outer peripheral surface of the heating element in contact with the mat member of the electric heating catalyst, and each electrode in the pair of electrodes is an outer periphery of the heating element. Extending in the circumferential direction and axial direction along the surface, and facing each other across the heating element,
The load sensor is disposed in each of a position relatively close to one electrode and a position relatively distant from the one electrode in the circumferential direction of the heating element,
While the power supply to the heating element is being performed, if the load difference, which is the difference between the detection value of one load sensor and the detection value of the other load sensor, is greater than a second predetermined amount, the heat generation The control system for an electrically heated catalyst according to claim 1, wherein power supply to the body is stopped.
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