CN111441850A - 电加热式催化剂的异常检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种电加热式催化剂的异常检测装置，能够在电加热式催化剂的发热体具有NTC特性的情况下，高精度地检测电加热式催化剂的异常。本发明的电加热式催化剂的异常检测装置基于在预定期间中向电加热式催化剂实际供给的电力的累计值即实际通电量和所述预定期间中的目标电力的累计值即目标通电量来运算与实际通电量相对于目标通电量的达到率相关的参数即达到率参数，基于该达到率参数来检测电加热式催化剂的异常，所述预定期间是从电加热式催化剂的通电开始到预定的定时为止的期间。并且，在本发明中，将所述预定的定时设定为在电加热式催化剂的通电开始之后，实际电力达到与目标电力相等的电力的定时或在此之前的定时。

Description

电加热式催化剂的异常检测装置
技术领域
本发明涉及电加热式催化剂的异常检测装置。
背景技术
作为内燃机的排气净化装置，已知一种具备一并设置有通过通电而发热的发热体的排气净化催化剂(以下，也有时记为“电加热式催化剂”)的内燃机的排气净化装置。根据这样的内燃机的排气净化装置，通过在内燃机起动之前对电加热式催化剂进行通电，从而能够将内燃机起动时和刚起动后的排气排放抑制得少。
当上述电加热式催化剂发生异常时，即使投入规定量的电能，电加热式催化剂的温度也有可能不上升到目标温度。与此相对，以往提出了如下技术：通过对实际供给到电加热式催化剂的电力(以下，也有时记为“实际电力”)的累计值与基准电力的累计值进行比较，来检测电加热式催化剂的异常(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-220443号公报
发明内容
发明要解决的课题
在电加热式催化剂的发热体由如SiC等那样温度高时的电阻比温度低时的电阻小的基材(即，具有NTC特性的基材)形成的情况下，由于实际电力受到发热体的温度的影响，从而异常检测精度可能变低。尤其是，在发热体的电阻变小的高温时，在电加热式催化剂每单位时间流动的电流易变大。由此，即使假设电加热式催化剂异常，实际电力与基准电力的偏离也变小，从而实际电力的累计值与基准电力的累计值的偏离量也可能变小。因此，有可能无法高精度地检测电加热式催化剂的异常。
本发明是鉴于上述那样的实际情况而做出的，其目的在于，提供一种能够在电加热式催化剂的发热体具有NTC特性的情况下，高精度地检测电加热式催化剂的异常的技术。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述的课题，本发明提供一种异常检测装置，基于作为在预定期间中向电加热式催化剂实际供给的电力的累计值的实际通电量相对于目标通电量的达到率来检测电加热式催化剂的异常，所述预定期间是从电加热式催化剂的通电开始起到预定的定时为止的期间，在该异常检测装置中，将预定的定时设定为电加热式催化剂的通电开始后的、实际电力达到与目标电力相等的电力的定时或在此之前的定时。
详细而言，本发明提供一种电加热式催化剂的异常检测装置，具备：电加热式催化剂，其构成为包括通过通电而发热并且温度低时的电阻比温度高时的电阻大的发热体、和排气净化催化剂，并且所述电加热式催化剂配置于内燃机的排气通路；通电单元，其以使得作为施加电压与催化剂电流之积的电力成为目标电力的方式调整所述施加电压，所述施加电压是对所述电加热式催化剂施加的电压，所述催化剂电流是每单位时间在所述电加热式催化剂流动的电流，所述目标电力是应向所述电加热式催化剂供给的电力的目标值，并且，所述通电单元在通过对所述电加热式催化剂施加预定的上限值以下的电压而能够向该电加热式催化剂供给的电力比所述目标电力小的情况下，以使得所述施加电压成为与所述预定的上限值相等的电压的方式进行调整；第1运算单元，其对在预定期间中向所述电加热式催化剂实际供给的电力的累计值即实际通电量进行运算，所述预定期间是从所述通电单元开始了对所述电加热式催化剂的所述施加电压的施加的时间点到预定的定时为止的期间；第2运算单元，其对所述预定期间中的所述目标电力的累计值即目标通电量进行运算；第3运算单元，其对达到率参数进行运算，所述达到率参数是与由所述第1运算单元运算的所述实际通电量相对于由所述第2运算单元运算的所述目标通电量的达到率相关的参数；以及检测单元，其基于由所述第3运算单元运算的所述达到率参数来检测所述电加热式催化剂的异常。并且，在本发明的电加热式催化剂的异常检测装置中，将所述预定的定时设定为在所述通电单元开始了对所述电加热式催化剂的所述施加电压的施加之后，所述实际电力达到与所述目标电力相等的电力的定时以前的定时。
在搭载了电加热式催化剂的车辆等中，在例如内燃机冷起动的情况等那样电加热式催化剂(排气净化催化剂)的温度低的情况下，通过在内燃机起动之前由通电单元对电加热式催化剂施加(通入)施加电压，而使发热体发热，对排气净化催化剂进行预热。此时，通电单元以使得作为对电加热式催化剂施加的电压(施加电压)与每单位时间在电加热式催化剂流动的电流(催化剂电流)之积(乘积的值)的电力成为应向电加热式催化剂供给的电力的目标值即目标电力的方式，调整施加电压。此处所说的目标电力例如是根据用于向电加热式催化剂供给电力的设备(例如，蓄电池、发电机、DC/DC转换器等)的构造、性能、和/或通电开始时的电加热式催化剂的温度等设定的一定值。
在此，在电加热式催化剂(发热体)具有NTC特性的情况下，温度低时的电加热式催化剂的电阻有比温度高时的电加热式催化剂的电阻变大的倾向。因此，在如电加热式催化剂的通电刚开始之后那样电加热式催化剂的温度较低时，电加热式催化剂的电阻较大。另一方面，能够对电加热式催化剂施加的电压受限于与用于向电加热式催化剂供给电力的设备的构造、性能等相对应的预定的上限值。由此，若电加热式催化剂具有NTC特性，则在如电加热式催化剂的通电刚开始之后那样发生由电加热式催化剂的温度较低引起的电阻的增加时，由于施加电压受限于上述预定的上限值，从而催化剂电流变得过少。结果，在电加热式催化剂的通电刚开始之后，向电加热式催化剂实际供给的电力(实际电力)变得比目标电力小。不过，若随着电加热式催化剂的通电时间变长，电加热式催化剂的温度逐渐上升，则与此相伴地电加热式催化剂的电阻逐渐变小，所以催化剂电流逐渐变大。并且，若在电加热式催化剂的通电中途，电加热式催化剂的温度高到某种程度，则即使上述施加电压被限制为预定的上限值以下，也会向电加热式催化剂供给与目标电力相等的实际电力。结果，即使在电加热式催化剂具有NTC特性的情况下，也能够提高内燃机起动时和刚起动之后的电加热式催化剂的净化性能。
当在电加热式催化剂发生发热体、电极等氧化或者产生裂纹那样的异常时，电加热式催化剂的电阻可能变得比正常时大。在这样的情况下，实际电力与目标电力的偏离易变大，所以，也可能难以在内燃机起动之前的有限时间内有效地对电加热式催化剂进行预热。因此，需要高精度地检测上述那样的异常。
然而，在电加热式催化剂(发热体)具有NTC特性的情况下，如前述那样，电加热式催化剂的温度高时的电加热式催化剂的电阻比温度低时的电加热式催化剂的电阻小，从而向该电加热式催化剂供给的实际电力大。由此，当电加热式催化剂的通电期间变长到某种程度时，伴随于电加热式催化剂的升温而该电加热式催化剂的电阻变小，所以，即使电加热式催化剂异常，实际电力也能够增加至与目标电力相等的电力。并且，在实际电力增加至与目标电力相等的电力之后，即使电加热式催化剂异常，实际通电量相对于目标通电量的达到率(以下，也有时简单地记为“达到率”)也可能变大。
与此相对，在本发明的异常检测装置中，在基于从电加热式催化剂的通电开始起经过了预定期间中的时间点(预定的定时)下的达到率来检测电加热式催化剂的异常时，上述预定的定时设定为在电加热式催化剂的通电开始后实际电力达到与目标电力相等的电力的定时以前的定时。由此，基于电加热式催化剂的温度较低时的达到率，换言之，在实际电力与目标电力之间容易发现由电加热式催化剂的异常引起的偏离时的达到率，来进行电加热式催化剂的异常检测处理。结果，能够高精度地检测电加热式催化剂的异常。
此外，可以是，本发明中的预定的定时设定为在电加热式催化剂的通电开始后实际电力达到与目标电力相等的电力的定时。这是因为：在实际电力达到与目标电力相等的电力的定时，与在此之前的定时相比，电加热式催化剂正常的情况下的达到率与电加热式催化剂异常的情况下的达到率之差容易变大。由此，能够更高精度地检测电加热式催化剂的异常。
另外，可以是，本发明的第3运算单元运算实际通电量相对于目标通电量之比即通电量比来作为达到率参数。在该情况下，可以是，若由第3运算单元运算的通电量比小于预定比，则检测单元判定为电加热式催化剂异常。
如前述那样，电加热式催化剂异常时的电加热式催化剂的电阻比正常时的电加热式催化剂的电阻大。因此，电加热式催化剂异常时的通电量比也比正常时的通电量比小。尤其是，关于电加热式催化剂异常的情况下的通电量比，与实际电力达到与目标电力相等的电力之后相比，实际电力达到与目标电力相等的电力以前时的上述通电量比容易变小。由此，若通过对上述的预定的定时下的通电量比与预定比进行比较的方法来进行电加热式催化剂的异常检测处理，则能够高精度地判别电加热式催化剂正常还是异常。此外，此处所说的“预定比”是若上述的预定的定时下的通电量比小于该预定比，则能够判定为电加热式催化剂异常的值。即，“预定比”是若上述的预定的定时下的通电量比低于该预定比，则难以在内燃机起动之前的有限时间内有效地对电加热式催化剂进行预热的值。
此外，本发明的达到率参数不限定于通电量比，例如也可以使用由第1运算单元运算的实际通电量与由第2运算单元运算的目标通电量之差即通电量差。
发明的效果
根据本发明，能够在电加热式催化剂的发热体具有NTC特性的情况下，高精度地检测电加热式催化剂的异常。
附图说明
图1是示出应用本发明的车辆的大致构成的图。
图2是示出EHC的大致构成的图。
图3是示出搁置时间与床温Tcat的相关性的图。
图4是示出从EHC的通电开始起到通电结束为止的期间中的实际电力Wr、实际通电量ΣWr、催化剂载体的床温Tcat的随时间经过的变化的图。
图5是示出催化剂载体的床温Tcat与EHC的电阻Rcat的相关性的图。
图6是示出在EHC发生了异常的状态下进行了预热处理的情况下的实际电力Wr、实际通电量ΣWr、通电量比Prw的随时间经过的变化的图。
图7是示出在实施例的异常检测处理中ECU所执行的处理例程的流程图。
附图标记说明
1 内燃机；
3 催化剂载体；
4 壳体；
5 衬垫构件；
6 内筒；
7 电极；
8 支承构件；
9 贯通孔；
10 进气管；
11 排气管；
15 第1排气温度传感器；
16 第2排气温度传感器；
18 供给电力控制部；
20 ECU；
31 排气净化催化剂；
54 蓄电池；
55 PCU。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的具体实施方式进行说明。关于本实施方式记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等，只要没有特别记载，就并非旨在将发明的技术范围仅限定于上述的尺寸、材质、形状、相对配置等。
<实施例>
图1是示出应用本发明的车辆的大致构成的图。在图1中，车辆100搭载了用于驱动作为驱动轮的车轮58的混合动力系统。混合动力系统具备内燃机1、动力分配机构51、电动马达52、发电机53、蓄电池54、功率控制单元(PCU)55、车轴(驱动轴)56及减速器57。
内燃机1是具有多个汽缸1a的火花点火式的内燃机(汽油发动机)，具备用于对在各汽缸1a内形成的混合气进行点火的火花塞1b。此外，在图1所示的例子中，内燃机1具有4个汽缸，但也可以具有3个以下的汽缸，或者也可以具有5个以上的汽缸。另外，内燃机1也可以是压缩着火式的内燃机(柴油发动机)。内燃机1的输出轴(曲轴)经由动力分配机构51连结于发电机53的旋转轴和电动马达52的旋转轴。
发电机53的旋转轴经由动力分配机构51与内燃机1的曲轴连结，主要利用曲轴的动能来进行发电。另外，发电机53在使内燃机1起动时通过经由动力分配机构51而驱动曲轴旋转，从而也能够作为起动马达发挥作用。另外，由发电机53发电产生的电力经由PCU55储蓄于蓄电池54，或者向电动马达52供给。
电动马达52的旋转轴经由减速器57与车轴56连结，利用从蓄电池54或发电机53经由PCU55供给的电力驱动车轮58旋转。另外，电动马达52的旋转轴也连结于动力分配机构51，也能够辅助内燃机1以驱动车轮58旋转。
动力分配机构51由行星齿轮装置构成，在内燃机1、电动马达52及发电机53之间进行动力的分配。例如，动力分配机构51通过在使内燃机1在效率最高的运转区域运转的同时调整发电机53的发电量而使电动马达52工作，从而调整车辆100的行驶速度。
PCU55构成为包括变换器、升压转换器及DC/DC转换器等，将从蓄电池54供给的直流电力变换为交流电力而向电动马达52供给、将从发电机53供给的交流电力变换为直流电力而向蓄电池54供给、对在变换器与蓄电池54之间授受的电力进行变压、对从蓄电池54向后述的电加热式催化剂(EHC：Electric Heated Catalyst)2供给的电力的电压进行变压。
在此，内燃机1具备向汽缸1a内或进气口内喷射燃料的燃料喷射阀(省略图示)，通过利用上述火花塞1b使由从该燃料喷射阀喷射的燃料和空气形成的混合气点火并燃烧而产生热能，利用该热能驱动曲轴旋转。
在这样的内燃机1连接有进气管10。进气管10将从大气中取入的新气(空气)向内燃机1的汽缸引导。在进气管10的中途配置有空气流量计12和节气门13。空气流量计12输出与向内燃机1供给的空气的质量(吸入空气量)相关的电信号。节气门13通过变更进气管10内的通路截面积来调整内燃机1的吸入空气量。
另外，在内燃机1连接有排气管11。排气管11使在内燃机1的汽缸内燃烧后的已燃气体(排气)流通。在排气管11的中途设置有EHC2，EHC2是一并设置有通过通电而发热的发热体的排气净化催化剂。在比EHC2靠上游侧的排气管11设置有空燃比传感器(A/F传感器)14和第1排气温度传感器15。A/F传感器14输出与排气的空燃比相关的电信号。第1排气温度传感器15输出与向EHC2流入的排气的温度相关的电信号。另外，在比EHC2靠下游侧的排气管11设置有第2排气温度传感器16。第2排气温度传感器16输出与从EHC2流出的排气的温度相关的电信号。此外，也可以在排气管11仅设置第1排气温度传感器15和第2排气温度传感器16中的任一方。
在这样构成的混合动力系统一并设置有ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)20。ECU20是由CPU、ROM、RAM、备用RAM等构成的电子控制单元。
除了空气流量计12、A/F传感器14、第1排气温度传感器15及第2排气温度传感器16等各种传感器之外，ECU20还与加速器位置传感器17电连接。加速器位置传感器17是输出与加速器踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号的传感器。
ECU20基于所述的各种传感器的输出信号来控制内燃机1及其周边设备(例如，火花塞1b、节气门13、燃料喷射阀等)、电动马达52、发电机53、PCU55及EHC2。此外，ECU20也可以分为控制混合动力系统整体的ECU和用于控制内燃机1及其周边设备的ECU。
接着，基于图2对EHC2的大致构成进行说明。此外，图2中的箭头表示排气的流动方向。EHC2具备形成为圆柱状的催化剂载体3、覆盖催化剂载体3的筒状的内筒6、以及覆盖内筒6的筒状的壳体4。上述催化剂载体3、内筒6及壳体4同轴地配置。
催化剂载体3是在排气的流动方向上延伸的多个通路呈蜂巢状地配置的构造体，该构造体的外形形成为圆柱状。在催化剂载体3担载有氧化催化剂、三元催化剂、吸藏还原型催化剂(NSR(NOX Storage Reduction)催化剂)、选择还原型催化剂(SCR(SelectiveCatalytic Reduction)催化剂)、或将它们组合而成的排气净化催化剂31。此外，本实施例中的催化剂载体3由如多孔质的陶瓷(SiC)等那样电阻较大且温度低时的电阻比温度高时的电阻大的基材(即，具有NTC特性的基材)形成，作为发热体发挥功能。
内筒6是使电传导率低且耐热性高的绝缘材料(例如，氧化铝、或在不锈钢材料的表面覆有绝缘层而得的材料)形成为圆筒状而得的构件。内筒6形成为该内筒6的内径比催化剂载体3的外径大。
壳体4是收容催化剂载体3及内筒6的金属制(例如，不锈钢材料)的外壳。壳体4具备具有比内筒6的外径大的内径的筒部、连结于该筒部的上游侧端部的上游侧圆锥部、以及连结于该筒部的下游侧端部的下游侧圆锥部。上游侧圆锥部和下游侧圆锥部形成为越远离筒部则内径越小的锥状。
在内筒6的内周面与催化剂载体3的外周面之间、以及壳体4的内周面与内筒6的外周面之间压入有筒状的衬垫构件5。衬垫构件5由电传导率低且缓冲性高的绝缘材料(例如，氧化铝纤维衬垫等无机纤维衬垫)形成。
在壳体4的外周面上的互相相对的2个部位设置有贯通该壳体4、衬垫构件5及内筒6的一对贯通孔9。在各贯通孔9设置有电极7。各电极7具备沿着催化剂载体3的外周面在周向及轴向上延伸的表面电极7a、和从该表面电极7a的外周面通过所述贯通孔9向壳体4的外部延伸的轴电极7b。
在壳体4中的贯通孔9的周缘部设置有对轴电极7b进行支承的支承构件8。支承构件8形成为覆盖壳体4与轴电极7b之间的环状的开口部。此外，支承构件8由电传导率低的绝缘体形成，抑制轴电极7b与壳体4的短路。
另外，轴电极7b经由供给电力控制部18及PCU55连接于蓄电池54的输出端子。供给电力控制部18由ECU20控制，具有如下功能：从蓄电池54经由PCU55对电极7施加电压(EHC2的通电)、调整从蓄电池54经由PCU55对EHC2施加的电压(施加电压)的大小、检测每单位时间在EHC2的电极7之间流动的电流(催化剂电流)。
根据这样构成的EHC2，在供给电力控制部18通过从蓄电池54经由PCU55对电极7施加电压，从而进行对EHC2的通电时，催化剂载体3成为电阻而发热。由此，担载于催化剂载体3的排气净化催化剂31被加热。由此，若在排气净化催化剂31的温度低时进行对EHC2的通电，则能够使排气净化催化剂31迅速地升温。尤其是，若在内燃机1起动之前进行对EHC2的通电，则能够将内燃机1起动时及刚起动后的排气排放抑制得少。
在此，对本实施例中的EHC2的控制方法进行说明。首先，在混合动力系统处于启动状态(车辆能够行驶的状态)时，若内燃机1处于停止状态且催化剂载体3的温度比预定温度(例如，担载于催化剂载体3的排气净化催化剂31活性化的温度)低，则控制供给电力控制部18以对EHC2通电。
详细而言，在混合动力系统被启动时，首先，ECU20检测蓄电池54的SOC(State OfCharge：充电状态)。SOC是蓄电池54在当前时间点能够放电的电力量相对于能够储蓄的最大的电力量(在满充电时储蓄的电力的容量)的比例，通过对蓄电池54的充放电电流进行累计来求出。
另外，ECU20取得混合动力系统的启动时的催化剂载体3的中心部分的温度(以下，也有时记为“床温”)。此时的床温基于内燃机1的上一次的运转停止时的床温Tend和从内燃机1的上一次的运转停止时到混合动力系统启动为止的时间(搁置时间)来推定。
在此，图3示出催化剂载体3的床温Tcat与搁置时间的关系。当内燃机1的运转停止时(图3中的t0)，催化剂载体3的床温Tcat从内燃机1的上一次的运转停止时的床温Tend起随着时间经过而逐渐下降。之后，当催化剂载体3的床温Tcat下降至与外气温度Tatm相等时(图3中的t1)，此后的床温Tcat稳定为与外气温度Tatm相等的温度。于是，在本实施例中，预先基于试验、模拟的结果来求出如图3所示的相关性，并且以能够将内燃机1的运转停止时的床温Tend和搁置时间作为自变量而导出混合动力系统的启动时的床温的映射或函数式的形式存储于ECU20的ROM等。此外，内燃机1的运转停止时的床温Tend既可以根据内燃机1的运转即将停止之前的第1排气温度传感器15和/或第2排气温度传感器16的测定值来推定，也可以根据内燃机1的上一次的运转历史记录来推定。
ECU20对混合动力系统的启动时的催化剂载体3的床温是否低于预定温度进行判别。若混合动力系统的启动时的催化剂载体3的床温低于预定温度，则ECU20运算使催化剂载体3的床温上升至预定温度所需的EHC2的通电量(预定的基准通电量)。预定的基准通电量例如以混合动力系统的启动时的催化剂载体3的床温低的情况下的通电量比床温高的情况下的通电量大的方式运算。接着，ECU20运算假定为向EHC2通入预定的基准通电量的电能的情况下的SOC的消耗量SOCcom。ECU20通过从混合动力系统启动时的SOC减去所述消耗量SOCcom来算出SOC的余量ΔSOC(＝SOC-SOCcom)。ECU20对所述余量ΔSOC是否为下限值以上进行判别。此处所说的“下限值”是若SOC低于该下限值则判定为需要使内燃机1起动来对蓄电池54进行充电的值。
在所述余量ΔSOC为所述下限值以上的情况下，ECU20在SOC变为等于对所述消耗量SOCcom与所述下限值之和加上余裕而得的值时，开始对EHC2的通电。此外，在所述余量ΔSOC为能够使EV行驶(仅通过电动马达52使车辆100行驶的状态)持续一定时间的量以上的情况下，可以在产生了车辆100的行驶要求时，仅通过电动马达52使车辆100行驶，并且开始对EHC2的通电。此处所说的“一定时间”例如是比将预定的基准通电量的电能向EHC2供给所需的时间长的时间。
在进行对EHC2的通电时，ECU20设定应向EHC2供给的电力的目标值(目标电力)。此处所说的“目标电力”是根据用于向EHC2供给电力的设备(例如，发电机53、蓄电池54、PCU55等)的构造、性能、和/或通电开始时的催化剂载体3的床温等设定的一定值。然后，ECU20控制供给电力控制部18以使得向EHC2供给的电力成为目标电力。此外，“向EHC2供给的电力”是对EHC2的电极7施加的电压(施加电压)与每单位时间在EHC2的电极7之间流动的电流(催化剂电流)之积(乘积的值)。
在此，图4示出在从EHC2的通电开始起到通电结束为止的期间，向EHC2实际供给的电力(以下，也有时记为“实际电力”)Wr、实际电力的累计值(实际通电量)ΣWr、催化剂载体3的床温Tcat的随时间经过的变化。
如图4所示，在从EHC2的通电开始(图4中的t10)到图4中的t20为止的期间，实际电力Wr比目标电力Wtrg小。这是因为，EHC2的催化剂载体3具有NTC特性、能够对EHC2施加的电压被限制为预定的上限值以下。也就是说，在催化剂载体3具有NTC特性的情况下，如图5所示，催化剂载体3的床温Tcat低时的催化剂载体3的电阻比床温Tcat高时的催化剂载体3的电阻大，从而包括催化剂载体3和电极7的EHC2整体的电阻(电极7之间的电阻)Rcat大。由此，在像刚开始对EHC2的通电之后那样催化剂载体3的床温Tcat较小时，EHC2的电阻Rcat较大。另外，能够对EHC2施加的电压受限于与用于向EHC2供给电力的设备的构造、性能等相应的设计上的上限值(预定的上限值)。由此，在像EHC2的通电刚开始之后那样催化剂载体3的床温Tcat较小时，因NTC特性而催化剂载体3的电阻Rcat较大，所以即使对EHC2施加与预定的上限值相当的电压，催化剂电流也过少，由此实际电力Wr比目标电力Wtrg小。
此外，在从图4中的t10到t20为止的期间，持续对EHC2施加与预定的上限值相当的电压时，催化剂载体3的床温Tcat从通电开始时的温度T0起随着时间经过而逐渐上升，因此EHC2的电阻Rcat随着时间经过而下降。由此，催化剂电流随着时间经过而变大，所以，与此相伴地实际电力Wr也随着时间经过而逐渐变大。并且，在图4中的t20，EHC2的电阻Rcat下降至在对EHC2施加与预定的上限值相当的电压的状态下的实际电力Wr变为与目标电力Wtrg相等的程度。由此，在图4中的t20以后，通过伴随于催化剂载体3的床温Tcat的随着时间经过的上升(即，EHC2的电阻Rcat的随着时间经过的下降)，使EHC2的施加电压随着时间经过而减少，从而能够将实际电力Wr调整为与目标电力Wtrg相等。详细而言，供给电力控制部18对每单位时间在EHC2的电极7之间流动的电流即催化剂电流进行检测，并调整施加电压的大小(由PCU55变压的电压的大小)，以使得检测到的催化剂电流与施加电压之积(实际电力)Wr与目标电力Wtrg相等。之后，当实际通电量ΣWr达到预定的基准通电量ΣWbase时(图4中的t40)，催化剂载体3的床温达到预定温度Ttrg，所以，ECU20控制供给电力控制部18以停止对EHC2的通电。
像这样，当在内燃机1起动之前，向EHC2通入与预定的基准通电量ΣWbase相当的电能时，催化剂载体3及担载于催化剂载体3的排气净化催化剂31升温至预定温度Ttrg以上，所以能够提高内燃机1起动时和刚起动后的排气净化催化剂31的净化性能，从而能够将排气排放抑制得少。以下，将像上述那样在内燃机1起动之前对排气净化催化剂31进行预热的处理称为预热处理。此外，像上述那样，ECU20通过经由供给电力控制部18控制施加电压而实现本发明的“通电单元”。
不过，当在EHC2发生催化剂载体3和/或电极7氧化或者产生裂纹那样的异常时，EHC2的电阻Rcat可能变得比正常时大。在该情况下，实际电力Wr比正常时小，所以，向EHC2供给预定的基准通电量ΣWbase的电能所需的时间(通电时间)可能过度变长。由此，也可能难以在内燃机1起动之前的有限时间内使催化剂载体3的床温Tcat上升至预定温度Ttrg。
在此，图6示出在EHC2发生了上述那样的异常的状态下进行了预热处理的情况下的实际电力Wr、实际通电量ΣWr、实际通电量ΣWr相对于目标通电量ΣWtrg之比(通电量比)Prw的随时间经过的变化。图6中的实线表示EHC2异常的情况下的实际电力Wr1、实际通电量ΣWr1、以及通电量比Prw1的随时间经过的变化。图6中的双点划线表示EHC2正常的情况下的实际电力Wr0、实际通电量ΣWr0、以及通电量比Prw0的随时间经过的变化。另外，图6中的单点划线表示目标电力Wtrg和目标通电量ΣWtrg的随时间经过的变化。
在图6中，在从EHC2的通电开始(图6中的t10)起到正常时的实际电力Wr0达到与目标电力Wtrg相等的电力(图6中的t20)为止的期间，正常时和异常时双方的实际电力Wr0、Wr1从目标电力Wtrg偏离，但正常时的实际电力Wr0比异常时的实际电力Wr1大。这是因为，在EHC2异常时，与正常时相比，EHC2的电阻大。结果，在图6中的t10到t20的期间，正常时的实际通电量ΣWr0比异常时的实际通电量ΣWr1大，并且正常时的通电量比Prw0比异常时的通电量比Prw1大。并且，在从正常时的实际电力Wr0达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点(图6中的t20)到异常时的实际电力Wr1达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点(图6中的t20’)为止的期间，正常时的实际电力Wr0与目标电力Wtrg相等，另一方面，异常时的实际电力Wr1比目标电力Wtrg小，所以，正常时的实际通电量ΣWr0与异常时的实际通电量ΣWr1之差随着时间经过逐渐扩大。与此相伴，正常时的通电量比Prw0与异常时的通电量比Prw1之差也随着时间经过逐渐扩大。不过，在异常时的实际电力Wr1达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点(图6中的t20’)之后，正常时的实际电力Wr0和异常时的实际电力Wr1双方与目标电力Wtrg相等，所以，正常时的实际通电量ΣWr0与异常时的实际通电量ΣWr1双方的增加速度(每单位时间的增加量)大致相同，但异常时的通电量比Prw1的增加速度比正常时的通电量比Prw0的增加速度大。也就是说，在异常时的实际电力Wr1达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点(图6中的t20’)之后，正常时的通电量比Prw0与异常时的通电量比Prw1之差随着时间经过逐渐缩小。总之，在从EHC2的通电开始(图6中的t10)起到异常时的实际电力Wr1达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点(图6中的t20’)为止的期间，正常时的通电量比Prw0与异常时的通电量比Prw1之差表现出扩大的倾向，在异常时的实际电力Wr1达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点(图6中的t20’)之后，正常时的通电量比Prw0与异常时的通电量比Prw1之差表现出缩小的倾向。
于是，在本实施例中，基于从EHC2的通电开始到实际电力Wr达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点为止的期间中的，预定的定时下的通电量比Prw来检测EHC2的异常。具体而言，若预定的定时下的通电量比Prw比预定比Pthre小，则判定为EHC2异常。此处所说的“预定比Pthre”是若预定的定时下的通电量比Prw比该预定比Pthre小则能够判定为EHC2异常的值。换言之，“预定比Pthre”是若预定的定时下的通电量比Prw低于该预定比Pthre，则难以在内燃机1起动之前的有限时间内有效地对EHC2进行预热的值，是对EHC2正常的情况下的通电量比Prw加上考虑了EHC2的随时间经过的变化、偏差等的余裕而得的值。另外，“预定的定时”是EHC2的通电开始之后且实际电力Wr达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点以前的定时即可。此外，根据在前述的图6的说明中叙述的倾向，在异常时的实际电力Wr1达到与目标电力Wtrg相等的电力的时间点(图6中的t20’)，正常时的通电量比Prw0与异常时的通电量比Prw1的差容易变得最大，所以，若将实际电力Wr达到与目标电力Wtrg相等的电力的定时设定为预定的定时，则能够进一步提高异常检测精度。于是，在本实施例中，将实际电力Wr达到与目标电力Wtrg相等的电力的定时设定为预定的定时。
(处理流程)
在此，基于图7对本实施例中的异常检测处理的流程进行说明。图7是示出在本实施例的异常检测处理中ECU20所执行的处理例程的流程图。图7所示的处理例程是以前述的预热处理开始为触发而由ECU20执行的处理例程，被预先存储于ECU20的ROM等。
在图7的处理例程中，ECU20首先在S101中对预热处理是否开始了进行判别。在S101的处理中判定为否的情况下，ECU20结束本处理例程的执行。另一方面，在S101中判定为是的情况下，ECU20进入S102的处理。
在S102的处理中，ECU20取得在预热处理中设定的目标电力Wtrg。如上所述，此处所说的“目标电力Wtrg”是根据用于向EHC2供给电力的设备的构造、性能、和/或通电开始时的催化剂载体3的床温Tcat等设定的一定值。
在S103的处理中，ECU20运算目标通电量ΣWtrg。具体而言，ECU20通过对目标通电量的上一次值ΣWtrgold加上在所述S102的处理中取得的目标电力Wtrg来运算从EHC2的通电开始起到当前时间点为止的期间中的目标电力的累计值即目标通电量ΣWtrg(＝ΣWtrgold+Wtrg)。此外，ECU20通过执行S103的处理而实现本发明的“第2运算单元”。
在S104的处理中，ECU20取得在预热处理中对EHC2的电极7施加的电压(施加电压)Vehc。接着，ECU20进入S105的处理，经由供给电力控制部18检测对EHC2的电极7施加上述施加电压Vehc时的在电极7之间每单位时间流动的电流(催化剂电流)Iehc。然后，在S106的处理中，ECU20通过将在S104的处理中所取得的施加电压Vehc与在S105的处理中检测到的催化剂电流Iehc相乘，来运算向EHC2实际供给的电力(实际电力)Wr(Wr＝Vehc*Iehc)。
在S107的处理中，ECU20运算实际通电量ΣWr。具体而言，ECU20通过对实际通电量的上一次值ΣWrold加上在所述S106的处理中运算出的实际电力Wr，来运算从EHC2的通电开始起到当前时间点为止的期间中的实际电力的累计值即实际通电量ΣWr(＝ΣWrold+Wr)。此外，ECU20通过执行S107的处理而实现本发明的“第1运算单元”。
在S108的处理中，ECU20对在所述S106的处理中运算出的实际电力Wr是否为在所述S102的处理中所取得的目标电力Wtrg以上进行判别。此外，在将实际电力Wr达到与目标电力Wtrg相等的电力之前的定时设为预定的定时的情况下，判别在所述S106的处理中运算出的实际电力Wr是否为比在所述S102的处理中所取得的目标电力Wtrg小的预定电力以上即可。此时的预定电力基于试验、模拟等的结果预先设定即可。
在所述S108的处理中判定为否的情况下(Wr＜Wtrg)，ECU20返回S103的处理。另一方面，在所述S108的处理中判定为是的情况下(Wr≥Wtrg)，进入S109的处理。
在S109的处理中，ECU20通过将在所述S107的处理中运算出的实际通电量ΣWr除以在所述S103的处理中运算出的目标通电量ΣWtrg，来算出通电量比Prw。此外，ECU20通过执行S109的处理而实现本发明的“第3运算单元”。
在S110的处理中，ECU20对在所述S109的处理中所算出的通电量比Prw是否比预定比Pthre小进行判别。如上所述，此处所说的“预定比Pthre”是若预定的定时下的通电量比Prw比该预定比Pthre小则能够判定为EHC2异常的值。在S110的处理中判定为是的情况下(Prw＜Pthre)，ECU20进入S111的处理，判定为EHC2异常。另一方面，在所述S110的处理中判定为否的情况下(Prw≥Pthre)，ECU20进入S112的处理，判定为EHC2正常。此外，ECU20通过执行S110-S112的处理而实现本发明的“检测单元”。
在按照图7的处理流程进行EHC2的异常检测处理时，即使是催化剂载体3具有NTC特性的EHC2，也能够高精度地检测该EHC2的异常。
<变形例>
在上述的实施例中，通过将预定的定时下的通电量比Prw与预定比Pthre进行比较来检测EHC2的异常，但也可以将预定的定时下的目标通电量ΣWtrg与实际通电量ΣWr之差(以下，也有时记为“通电量差”)与预定差进行比较来检测EHC2的异常。这是因为：如前述的图6所示那样，在EHC2异常时，与正常时相比，预定的定时下的目标通电量ΣWtrg与实际通电量ΣWr之差变大。

Claims (3)

1.一种电加热式催化剂的异常检测装置，具备：
电加热式催化剂，其构成为包括通过通电而发热并且温度低时的电阻比温度高时的电阻大的发热体、和排气净化催化剂，并且所述电加热式催化剂配置于内燃机的排气通路；
通电单元，其以使得作为施加电压与催化剂电流之积的电力成为目标电力的方式调整所述施加电压，所述施加电压是对所述电加热式催化剂施加的电压，所述催化剂电流是每单位时间在所述电加热式催化剂流动的电流，所述目标电力是应向所述电加热式催化剂供给的电力的目标值，并且，所述通电单元在通过对所述电加热式催化剂施加预定的上限值以下的电压而能够向该电加热式催化剂供给的电力比所述目标电力小的情况下，以使得所述施加电压成为与所述预定的上限值相等的电压的方式进行调整；
第1运算单元，其对在预定期间中向所述电加热式催化剂实际供给的电力的累计值即实际通电量进行运算，所述预定期间是从所述通电单元开始了对所述电加热式催化剂的所述施加电压的施加的时间点到预定的定时为止的期间；
第2运算单元，其对所述预定期间中的所述目标电力的累计值即目标通电量进行运算；
第3运算单元，其对达到率参数进行运算，所述达到率参数是与由所述第1运算单元运算的所述实际通电量相对于由所述第2运算单元运算的所述目标通电量的达到率相关的参数；以及
检测单元，其基于由所述第3运算单元运算的所述达到率参数来检测所述电加热式催化剂的异常，
所述预定的定时是在所述通电单元开始了对所述电加热式催化剂的所述施加电压的施加之后，所述实际电力达到与所述目标电力相等的电力的定时以前的定时。
2.根据权利要求1所述的电加热式催化剂的异常检测装置，
所述预定的定时是在所述通电单元开始了对所述电加热式催化剂的所述施加电压的施加之后，所述实际电力达到与所述目标电力相等的电力的定时。
3.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂的异常检测装置，
所述第3运算单元运算由所述第1运算单元运算的所述实际通电量相对于由所述第2运算单元运算的所述目标通电量的比即通电量比来作为所述达到率参数，
若由所述第3运算单元运算的所述通电量比小于预定比，则所述检测单元判定为所述电加热式催化剂异常。
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