CN111412043B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的排气净化装置，抑制伴随于冷凝水的附着的电化学反应器的净化功能的下降。内燃机的排气净化装置具备在内燃机的排气通路内设置的电化学反应器和控制向电化学反应器的供给电压的电压控制装置。电化学反应器具备离子导电性的固体电解质层和配置于固体电解质层的表面上的阳极层及阴极层。电压控制装置构成为进行检测阳极层与阴极层之间的短路的短路检测控制和在检测到短路时使电流在阳极层与阴极层之间流动以使短路的部分被通电的通电控制。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本公开涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
以往，已知有具备离子传导性的固体电解质层、配置于固体电解质层的表面上的阳极层及配置于固体电解质层的表面上的阴极层的电化学反应器(例如，专利文献1)。在专利文献1所记载的电化学反应器中，若流动通过阳极层和阴极层的电流，则在阳极层上水分子被分解而生成质子和氧，在阴极层上NOx与质子反应而生成氮和水分子。其结果，能够利用电化学反应器来净化NOx。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-346624号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在为了净化内燃机的排气而使用的电化学反应器上，有时会在内燃机的冷启动时、停止期间附着冷凝水。若该冷凝水向固体电解质层内侵入，则有时阳极层和阴极层会被短路。另外，在电化学反应器具有分别具备固体电解质层、阳极层及阴极层的多个元件的情况下，有时会因该冷凝水而导致相邻的元件的阳极层和阴极层被短路。
若这样在阳极层与阴极层之间发生短路，则电流会向短路路径集中，因此阳极层上及阴极层上的化学反应变得难以发生。其结果，电化学反应器对排气的净化功能下降。
鉴于上述课题，本公开的目的在于抑制伴随于由冷凝水的附着引起的阳极层和阴极层的短路而电化学反应器对排气的净化功能下降。
用于解决课题的手段
本公开的要旨如下。
(1)一种内燃机的排气净化装置，具备在内燃机的排气通路内设置的电化学反应器和控制向该电化学反应器的供给电压的电压控制装置，其中，
所述电化学反应器具备离子导电性的固体电解质层和配置于该固体电解质层的表面上的阳极层及阴极层，
所述电压控制装置构成为进行检测所述阳极层与所述阴极层之间的短路的短路检测控制和在检测到该短路时使电流在所述阳极层与所述阴极层之间流动以使该短路的部分被通电的通电控制。
(2)根据上述(1)所述的内燃机的排气净化装置，
所述电压控制装置构成为还进行使电流在所述阳极层与阴极层之间流动以将在所述内燃机的运转期间从所述内燃机排出的排气中的NOx净化的净化控制，
在所述通电控制中在所述阳极层与阴极层之间施加的电压的值比在所述净化控制中在所述阳极层与阴极层之间施加的电压的值高。
(3)根据上述(1)或(2)所述的内燃机的排气净化装置，
所述电压控制装置在所述短路检测控制中，基于在所述阳极层与所述阴极层之间施加了电压时的所述阳极层与所述阴极层之间的电阻值来检测所述阳极层与所述阴极层之间的短路。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述电化学反应器具有分别具备所述固体电解质层、所述阳极层及所述阴极层的多个元件，这多个元件部分地并联连接于电源。
(5)根据上述(4)所述的内燃机的排气净化装置，
所述多个元件中的在所述电化学反应器的构造上冷凝水容易向所述固体电解质层积存的元件彼此串联连接。
(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述电压控制装置构成为在所述内燃机的停止期间进行所述短路检测控制及所述通电控制。
发明效果
根据本公开，能够抑制伴随于由冷凝水的附着引起的阳极层与阴极层的短路而电化学反应器对排气的净化功能下降。
附图说明
图1是搭载有电化学反应器的内燃机的概略的构成图。
图2是电化学反应器的剖视侧视图。
图3是电化学反应器的隔壁的放大剖视图。
图4是电化学反应器的隔壁的放大剖视图。
图5是示意性地示出电化学反应器的电路构成的图。
图6是冷凝水附着于元件的固体电解质层内的状态下的电化学反应器的隔壁的放大剖视图。
图7是在相邻的元件的阳极层与阴极层之间附着有冷凝水的状态下的反应器的隔壁的放大剖视图。
图8是在内燃机的运转期间进行短路检测控制和通电控制的情况下的电阻值、通电控制的ON/OFF及施加电压值E的时间图。
图9是在内燃机的停止期间进行短路检测控制和通电控制的情况下的电阻值、通电控制的ON/OFF及施加电压值E的时间图。
图10是控制在反应器的元件施加的电压的控制例程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注同一附图标记。
<内燃机整体的说明>
首先，参照图1，对具备一个实施方式的排气净化装置的内燃机1的构成进行说明。图1是内燃机1的概略的构成图。如图1所示，内燃机1具备内燃机主体10、燃料供给装置20、进气系统30、排气系统40及控制装置50。
内燃机主体10具备形成有多个汽缸11的汽缸体、形成有进气口及排气口的汽缸盖及曲轴箱。在各汽缸11内配置有活塞，并且各汽缸11连通于进气口及排气口。
燃料供给装置20具备燃料喷射阀21、输送管22、燃料供给管23、燃料泵24及燃料箱25。燃料喷射阀21以向各汽缸11内直接喷射燃料的方式配置于汽缸盖。由燃料泵24压送出的燃料经由燃料供给管23而向输送管22供给，从燃料喷射阀21向各汽缸11内喷射。
进气系统30具备进气歧管31、进气管32、空气滤清器33、增压器5的压缩机34、中冷器35及节气门36。各汽缸11的进气口经由进气歧管31及进气管32而连通于空气滤清器33。在进气管32内设置有将在进气管32内流通的吸入空气压缩并排出的增压器5的压缩机34和冷却由压缩机34压缩后的空气的中冷器35。节气门36由节气门驱动致动器37驱动而开闭。进气口、进气歧管31、进气管32形成进气通路。
排气系统40构成内燃机1的排气净化装置的一部分。排气系统40具备排气歧管41、排气管42、增压器5的涡轮机43、排气净化催化剂44及电化学反应器(以下，简称作“反应器”)45。各汽缸11的排气口经由排气歧管41及排气管42而连通于排气净化催化剂44，排气净化催化剂44经由排气管42而连通于反应器45。排气净化催化剂44例如是三元催化剂或NOx吸藏还原催化剂，当成为一定的活性温度以上时净化NOx、未燃HC等排气中的成分。在排气管42内设置有由排气的能量驱动而旋转的增压器5的涡轮机43。排气口、排气歧管41、排气管42、排气净化催化剂44及反应器45形成排气通路。此外，排气净化催化剂44也可以在排气流动方向上设置于反应器45的下游侧。
控制装置50具备电子控制单元(ECU)51及各种传感器。ECU51由数字计算机构成，具备经由双向性总线52而相互连接的存储器53、处理器55、输入端口56及输出端口57。
在进气管32设置有检测在进气管32内流动的进气的流量的流量传感器(例如，空气流量计)61。另外，在排气净化催化剂44的上游侧的排气管42(或排气歧管41)设置有检测向排气净化催化剂44流入的排气的空燃比的空燃比传感器62。另外，在排气净化催化剂44设置有检测排气净化催化剂44的温度的温度传感器63。这些流量传感器61、空燃比传感器62及温度传感器63的输出经由对应的AD变换器58向输入端口56输入。
另外，连接有产生与加速器踏板66的踩踏量成比例的输出电压的负荷传感器67，负荷传感器67的输出电压经由对应的AD变换器58向输入端口56输入。曲轴角传感器68每当内燃机主体10的曲轴旋转例如10°时产生输出脉冲。该输出脉冲向输入端口56输入，在CPU55中，基于该输出脉冲来算出内燃机转速。
另一方面，ECU51的输出端口57经由对应的驱动电路59连接于控制内燃机1的运转的各致动器。在图1所示的例中，输出端口57连接于燃料喷射阀21、燃料泵24及节气门驱动致动器37。ECU51将控制这些致动器的控制信号从输出端口57输出，控制内燃机1的运转。
<电化学反应器的构成>
接着，参照图2及图3，对本实施方式的反应器45的构成进行说明。图2是反应器45的剖视侧视图。如图2所示，反应器45具备隔壁71和由隔壁划定的通路72。隔壁71具备互相平行地延伸的多个第1隔壁和相对于这些第1隔壁垂直且互相平行地延伸的多个第2隔壁。通路72由这些第1隔壁及第2隔壁划定，互相平行地延伸。流入到反应器45的排气通过多个通路72而流动。此外，隔壁71也可以仅由互相平行地延伸的多个隔壁形成，形成为不具备相对于这多个隔壁垂直的隔壁。
图3是反应器45的隔壁71的放大剖视图。如图3所示，反应器45的隔壁71具备固体电解质层75、配置于固体电解质层75的一方的表面上的阳极层76及配置于与配置有阳极层76的表面相反一侧的固体电解质层75的表面上的阴极层77。这些固体电解质层75、阳极层76及阴极层77形成元件78。
固体电解质层75包括具有质子传导性的多孔质的固体电解质。作为固体电解质，例如使用钙钛矿型金属氧化物MM’1-xRxO3-α(M＝Ba、Sr、Ca，M’＝Ce、Zr，R＝Y、Yb，例如，SrZrxYb1-xO3-α、SrCeO3、BaCeO3、CaZrO3、SrZrO3等)、磷酸盐(例如，SiO2-P2O5系玻璃等)、金属掺杂SnxIn1-xP2O7(例如，SnP2O7等)或沸石(例如，ZSM-5)。
阳极层76及阴极层77都包括Pt、Pd或Rh等贵金属。另外，阳极层76包括能够保持(即，能够吸附和/或能够吸收)水分子的物质。作为能够保持水分子的物质，具体而言，可举出沸石、硅胶、活性氧化铝等。另一方面，阴极层77包括能够保持(即，能够吸附和/或能够吸收)NOx的物质。作为能够保持NOx的物质，具体而言，可举出K、Na等碱金属、Ba等碱土类金属、La等稀土类等。
另外，内燃机1具备电源装置81、电流计82及电压调整装置83。电源装置81的正极连接于阳极层76，电源装置81的负极连接于阴极层77。电压调整装置83构成为能够使在阳极层76与阴极层77之间施加的电压变化。另外，电压调整装置83构成为能够使以从阳极层76通过固体电解质层75而向阴极层77流动的方式向反应器45供给的电流的大小变化。
电源装置81与电流计82串联连接。另外，电流计82经由对应的AD变换器58连接于输入端口56。电压调整装置83经由对应的驱动电路59连接于ECU51的输出端口57，电压调整装置83由ECU51控制。因此，电压调整装置83及ECU51作为控制在阳极层76与阴极层77之间施加的电压的大小(即，向反应器45的供给电压)的电压控制装置发挥功能。
在这样构成的反应器45中，若从电源装置81向阳极层76及阴极层77流动电流，则在阳极层76及阴极层77中分别产生下式这样的反应。
阳极侧2H2O→4H++O2+4e
阴极侧2NO+4H++4e→N2+2H2O
即，在阳极层76中，保持于阳极层76的水分子被电解而生成氧和质子。生成的氧向排气中放出，并且生成的质子在固体电解质层75内从阳极层76向阴极层77移动。在阴极层77中，保持于阴极层77的NO与质子及电子反应而生成氮和水分子。
因此，根据本实施方式，通过从反应器45的电源装置81向阳极层76及阴极层77流动电流，能够将排气中的NO还原、净化成N2。
另外，在阳极层76中，在排气中包含未燃HC、CO等的情况下，通过下式这样的反应，与这些HC、CO反应而生成二氧化碳、水。因此，根据本实施方式，通过从反应器45的电源装置81向阳极层76及阴极层77流动电流，也能够将排气中的HC及CO氧化、净化。
2HC+3O2-→H2O+CO2+6e
CO+O2-→CO2+2e
此外，在上述实施方式中，阳极层76及阴极层77配置于固体电解质层75的相反侧的两个表面上。然而，阳极层76及阴极层77也可以配置于固体电解质层75的同一表面上。在该情况下，质子在配置有阳极层76及阴极层77的固体电解质层75的表面附近移动。
另外，如图4所示，阳极层76也可以包括这两个层：包含具有电传导性的贵金属的导电层76a、和包含能够保持水分子的物质的水分子保持层76b。在该情况下，在固体电解质层75的表面上配置导电层76a，在与固体电解质层75侧相反一侧的导电层76a的表面上配置水分子保持层76b。
同样，阴极层77也可以包括这两个层：包含具有电传导性的贵金属的导电层77a、和包含能够保持NOx的物质的NOx保持层77b。在该情况下，在固体电解质层75的表面上配置导电层77a，在与固体电解质层75侧相反一侧的导电层77a的表面上配置NOx保持层77b。
此外，在本实施方式中，反应器45的固体电解质层75包括质子传导性的固体电解质。然而，固体电解质层75也可以构成为，取代质子传导性的固体电解质，而包括氧离子传导性的固体电解质等其他的离子传导性的固体电解质。
<电化学反应器的电路构成>
图5是示意性地示出反应器45的电路构成的图。如图5所示，反应器45具备分别具有固体电解质层75、阳极层76及阴极层77的多个元件78。各元件78构成反应器45的隔壁71的一部分。具体而言，在反应器45由第1隔壁及与其垂直的第2隔壁形成为蜂巢状的情况下，各元件78例如构成位于相邻的第1隔壁间的第2隔壁、位于相邻的第2隔壁间的第1隔壁。另外，在反应器45仅由互相平行地延伸的多个隔壁形成的情况下，各元件78例如构成一个隔壁。
在本实施方式中，如图5所示，这多个元件78部分地互相串联连接，部分地互相并联连接。在图5所示的例中，第1元件78a、第2元件78b、第3元件78c互相串联连接。因此，第1元件78a的阳极层76连接于第2元件的阴极层77，第2元件的阳极层76连接于别的元件的阴极层77。在图5所示的例中，同样，第4元件78d、第5元件78e、第6元件78f串联连接，第7元件78g、第8元件78h、第9元件78i串联连接。除此之外，这些串联连接的元件彼此互相并联连接。
在本实施方式中，这多个元件中的在反应器45的构造上冷凝水向该固体电解质层75的积存容易度为相同程度的元件78彼此互相串联连接。因此，冷凝水容易向固体电解质层75积存的元件78彼此互相串联连接。同样，冷凝水难以向固体电解质层75积存的元件78彼此互相串联连接。另一方面，在本实施方式中，冷凝水向该固体电解质层75的积存容易度不同的元件彼此互相并联连接。因此，互相串联连接的冷凝水容易积存的元件78和互相串联连接的冷凝水难以积存的元件78并联连接于电源装置81。
此外，在上述实施方式中，虽然多个元件78中的一部分串联连接，一部分并联连接，但也可以是多个元件的全部串联连接，还可以是多个元件的全部并联连接。
<基于电化学反应器的净化>
在这样构成的内燃机1中，尤其在冷启动时进行基于反应器45的排气净化。在本实施方式中，在内燃机1的冷启动后，直到排气净化催化剂44的温度成为其活性温度为止的期间，进行使电流在元件78的阳极层76与阴极层77之间流动以将排气中的NOx净化的净化控制。
具体而言，控制装置50利用温度传感器63检测排气净化催化剂44的温度。在检测到的温度比排气净化催化剂44的活性温度低时，控制装置50进行净化控制。控制装置50在净化控制中，在各元件78的阳极层76与阴极层77之间施加适于NOx的净化的值(以下也称作“净化用电压值”)的电压。结果，即使排气净化催化剂44的温度低而排气中的NOx未被排气净化催化剂44充分净化，也能够利用反应器45来净化排气中的NOx。
另一方面，当由温度传感器63检测到的排气净化催化剂44的温度成为其活性温度以上时，控制装置50停止净化控制。因此，控制装置50不进行基于电源装置81的电压的施加。若排气净化催化剂44的温度成为其活性温度以上，则能够利用排气净化催化剂44来充分净化排气中的NOx。另外，若不向反应器45供给电力，则能够抑制电力消耗。因此，通过进行这样的控制，能够抑制电力消耗并合适地净化排气中的NOx。
<在电化学反应器产生的冷凝水的影响>
接着，参照图6及图7，对在反应器45产生的冷凝水的影响进行说明。图6是示出冷凝水附着于元件78的固体电解质层75内的状态下的反应器45的隔壁71的放大剖视图。另外，图7是冷凝水附着于相邻的元件78的阳极层76与阴极层77之间的状态下的反应器45的隔壁71的放大剖视图。
关于固体电解质层75，在内燃机1的冷启动时和停止期间，高温的排气在反应器45中被冷却，排气中的水蒸气成为冷凝水而向反应器45附着。该冷凝水向元件78的固体电解质层75内、元件78的阳极层76上或阴极层77上附着。
若向元件78的固体电解质层75内附着的冷凝水变多，则如图6所示，有时冷凝水会以在阳极层76与阴极层77之间横穿固体电解质层75的方式附着。在该情况下，在该元件78的阳极层76与阴极层77之间发生短路。
另外，若向元件78上附着的冷凝水变多，则如图7所示，冷凝水有时会以横穿相邻的两个元件78中的一方的元件78的阳极层76与另一方的元件78的阴极层77之间的的方式附着。在该情况下，在相邻的两个元件78的阳极层76与阴极层77之间发生短路。
若这样在反应器45的元件78中发生短路，则即使在该元件78中在阳极层76与阴极层77之间施加电压，也不会产生经由固体电解质层75的质子(或离子)的移动。因而，在该元件78中，无法净化排气中的NOx。
<冷凝水产生时的控制>
于是，在本实施方式中，控制装置50进行检测阳极层76与阴极层77之间的短路的短路检测控制和在检测到短路时使电流在阳极层76与阴极层77之间流动以使短路的部分被通电的通电控制。
图8是示出在内燃机1的运转期间进行短路检测控制和通电控制的情况下的元件78的阳极层76与阴极层77之间的电阻值R、通电控制的ON/OFF及阳极层76与阴极层77之间的施加电压值E的时间图。
在图8所示的例子中，在时刻t1以前进行着净化控制。因而，在时刻t1以前，在元件78的阳极层76与阴极层77之间施加着净化用电压值Ep的电压(以下，将这样的情况也称作“在元件施加着电压”)。另外，此时，基于由电源装置81施加的电压值和由电流计82检测到的电流值来检测元件78的固体电解质层75的电阻值R(以下，也称作“元件的电阻值”)。然后，基于这样检测到的元件78的电阻值R来检测这些阳极层76与阴极层77之间的短路(以下，也称作“元件的短路”)。由于这样检测到的电阻值R用于检测元件78的短路，所以可以说此时在控制装置50中进行着短路检测控制。此外，在多个元件78串联连接时，检测多个元件78整体的电阻值R。
若在元件78中发生短路，则该元件78的电阻值R变小。因此，在本实施方式中，当检测到的电阻值R成为预先设定的基准值Rref以下时，控制装置50判断为在元件78发生了短路。在图8所示的例中，由于在时刻t1下元件78的电阻值R成为了基准值Rref以下，所以在时刻t1下判断为在元件78发生了短路。
此外，在多个元件78串联连接时，在串联连接的多个元件78中的一个元件发生了短路时的电阻值被设为基准值。因此，若多个元件78整体的电阻值R成为该基准值以下，则判断为在这多个元件78中的至少某一个发生了短路。
若在时刻t1下判断为在元件78发生了短路，则开始通电控制。在通电控制中，在元件78施加比净化控制中的净化用电压高的值(以下，也称作“水除去用电压值”)Er的电压，以使短路的部分被通电。此外，在多个元件78串联连接时，在串联连接的多个元件78整体施加将串联连接的元件78的数量与Er相乘而得到的电压。
若这样高的电压在发生了由冷凝水引起的短路的元件78施加，则冷凝水会被除去。具体而言，通过在以将阳极层76与阴极层77短路的方式附着的冷凝水施加高的电压，可发生水的电解。在该情况下，冷凝水被分解成氢和氧，其结果，从阳极层76产生氧，从阴极层77产生氢。通过这样电解而冷凝水被除去。另外，通过在以将阳极层76与阴极层77短路的方式附着的冷凝水施加高的电压，冷凝水可成为电阻而在冷凝水产生焦耳热。在该情况下，通过这样产生的焦耳热而冷凝水被加热而蒸发，其结果，冷凝水被除去。通过这样在发生了由冷凝水引起的短路的元件78施加高的电压，能够除去元件78的固体电解质层75内的冷凝水或相邻的两个元件78之间的冷凝水。
若通过通电控制而冷凝水被除去，则在元件78发生的短路被消除。其结果，在时刻t2下，发生了短路的元件78的电阻值R超过基准值Rref而变大。若这样电阻值R超过基准值Rref而变大，则判断为短路已被消除，通电控制结束。因此，在元件78施加的电压从水除去用电压值Er向净化用电压值Ep下降。
图9是在内燃机1的停止期间进行短路检测控制和通电控制的情况下的电阻值R、通电控制的ON/OFF及施加电压值E的时间图。
在图9所示的例子中，在时刻t1以前，内燃机1处于停止。因此，在时刻t1以前，在元件78上未施加电压，另外，也未检测元件78的电阻值R。
之后，在时刻t1，短路检测控制开始。内燃机1的停止期间的短路检测控制例如可以每隔一定时间间隔而执行，也可以在搭载有内燃机1的车辆的车门被打开等预想为内燃机1最近会被启动时执行。当短路检测控制开始后，在元件78的阳极层76与阴极层77之间施加短路检测用的电压。短路检测用的电压值Ec是比较小的值，例如为净化用电压值Ep以下。这样，在施加了短路检测用的电压的状态下，检测元件78的电阻值R。
若此时在元件78中未发生短路，则元件78的电阻值R超过基准值Rref而上升。然而，若在元件78中发生了短路，则如图9所示，维持为基准值Rref以下。因此，在从在时刻t1下短路检测控制开始起经过了预定时间的时刻t2下电阻值R比基准值Rref高时，判断为在元件78未发生短路，短路检测控制结束。另一方面，在时刻t2下电阻值R为基准值Rref以下时，判断为在元件78发生了短路，通电控制开始。
当在时刻t2通电控制开始后，为了消除在元件78发生的短路，向元件78的施加电压被设定为水除去用电压值Er。之后，在时刻t3下，当元件78的电阻值R超过基准值Rref而变大时，判断为短路已被消除，通电控制结束。因此，向元件78的施加电压被设定为零。
<流程图>
图10是控制在反应器45的元件78施加的电压的控制例程的流程图。图示的控制例程每隔一定时间间隔而执行。
首先，在步骤S11中，判定当前的向元件78的施加电压值E是否比零大。在因内燃机1的停止中等而当前的向元件78的施加电压值E为零的情况下，控制例程进入步骤S12。在步骤S12中，判定是否是检测元件78的短路的检测正时。在步骤S12中，例如在从上次的短路的检测完成起的经过时间为一定时间以上的情况或搭载有处于停止的内燃机1的车辆的车门被打开了的情况下，判定为是检测元件78的短路的检测正时。在步骤S12中判定为不是短路的检测正时的情况下，控制例程进入步骤S13。
在步骤S13中，判定净化标志是否为ON。净化标志是以下标志：在需要基于反应器45的净化时即例如为内燃机1的运转期间且由温度传感器63检测到的排气净化催化剂44的温度低于活性温度时，被设定为ON，在其以外时，被设定为OFF。在步骤S13中判定为净化标志被设定为ON的情况下，向元件78的施加电压值E被设定为净化用电压值Ep，进行净化控制。另一方面，在步骤S13中判定为净化标志被设定为OFF的情况下，向元件78的施加电压值E被设定为零。
另一方面，在步骤S12中判定为是短路的检测正时的情况下，控制例程进入步骤S16。在步骤S16中，为了进行短路检测控制，向元件78的施加电压值E被设定为短路检测用电压值Ec。
在步骤S16中施加电压值E被设定为短路检测用电压值Ec的情况或在步骤S14中施加电压值E被设定为净化用电压值Ep的情况下，下一控制例程从步骤S11进入步骤S17。在步骤S17中，基于由电源装置81施加的电压值和由电流计82检测到的电流值来算出元件78的电阻值R。
接着，在步骤S18中，判定在步骤S17中算出的电阻值R是否为基准值Rref以下。在步骤S18中判定为电阻值R为基准值Rref以下的情况下，即判定为在元件78发生了短路的情况下，进入步骤S19。在步骤S19中，施加电压值E被设定为水除去用电压值Er。另一方面，在步骤S18中判定为电阻值R比基准值Rref大的情况下，即判定为在元件78未发生短路的情况下，进入步骤S13。
<作用·效果>
在本实施方式中，如上所述，在检测到由冷凝水引起的元件78的短路时，进行使电流在该元件78的阳极层76与阴极层77之间流动的通电控制。通过进行该通电控制，由冷凝水引起的元件78的短路提早被消除，因此能够抑制伴随于元件78的短路的反应器45的净化功能的下降。
另外，在本实施方式中，构成反应器45的多个元件78部分地并联连接。通过这样将元件78并联连接，若在元件78的一部分发生短路，则发生了短路的元件78的电阻值变小，因此电流容易向该元件78流动。其结果，容易通过电解、焦耳加热而将该元件78的冷凝水除去。
尤其是，在本实施方式中，冷凝水容易积存的元件78彼此串联连接。在此，若将冷凝水容易积存的元件78彼此并联连接，则在这些元件78发生了短路的情况下在这些并联的电路间电流被分散，向这些元件78的各自流动的电流变小。相对于此，根据本实施方式，由于冷凝水容易积存的元件78彼此串联连接，所以在这些元件78发生了短路的情况下，向这些元件78流动的电流变大，由此能够促进冷凝水的除去。
以上，虽然说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限定于这些实施方式，能够在权利要求书的记载内实施各种修正及变更。
例如，在上述实施方式中，在通电控制中在元件78施加的电压比在净化控制中在元件78施加的电压高。然而，在通电控制中在元件78施加的电压也可以与在净化控制中在元件78施加的电压为相同程度。
另外，例如，在将多个元件的至少一部分互相并联连接的情况下，也可以设置关于并联连接的元件切换电路的连接和切断的开关。在该情况下，在通电控制中，切换开关以使电流向发生了短路的元件78流动且电流不向与该元件78并联连接的元件78流动。
标号说明
1 内燃机
10 内燃机主体
20 燃料供给装置
30 进气系统
40 排气系统
50 控制装置
44 排气净化催化剂
45 电化学反应器
71 隔壁
72 通路
75 固体电解质层
76 阳极层
77 阴极层
81 电源装置

Claims (8)

1.一种内燃机的排气净化装置，具备在内燃机的排气通路内设置的电化学反应器和控制向该电化学反应器的供给电压的电压控制装置，其中，
所述电化学反应器具备离子导电性的固体电解质层和配置于该固体电解质层的表面上的阳极层及阴极层，
所述电压控制装置构成为进行检测所述阳极层与所述阴极层之间的短路的短路检测控制和在检测到该短路时使电流在所述阳极层与所述阴极层之间流动以使该短路的部分被通电的通电控制。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
所述电压控制装置构成为还进行使电流在所述阳极层与阴极层之间流动以将在所述内燃机的运转期间从所述内燃机排出的排气中的NOx净化的净化控制，
在所述通电控制中在所述阳极层与阴极层之间施加的电压的值比在所述净化控制中在所述阳极层与阴极层之间施加的电压的值高。
3.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
所述电压控制装置在所述短路检测控制中，基于在所述阳极层与所述阴极层之间施加了电压时的所述阳极层与所述阴极层之间的电阻值来检测所述阳极层与所述阴极层之间的短路。
4.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，
所述电压控制装置在所述短路检测控制中，基于在所述阳极层与所述阴极层之间施加了电压时的所述阳极层与所述阴极层之间的电阻值来检测所述阳极层与所述阴极层之间的短路。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述电化学反应器具有多个元件，这多个元件均具备所述固体电解质层、所述阳极层及所述阴极层，并且这多个元件部分地并联连接于电源。
6.根据权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，
所述多个元件中的在所述电化学反应器的构造上冷凝水容易向所述固体电解质层积存的元件彼此串联连接。
7.根据权利要求1～4、6中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
所述电压控制装置构成为在所述内燃机的停止期间进行所述短路检测控制及所述通电控制。
8.根据权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，
所述电压控制装置构成为在所述内燃机的停止期间进行所述短路检测控制及所述通电控制。
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