CN113123849A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的排气净化装置，其能在有效地抑制电力消耗量的同时进行电加热式催化剂的状态的诊断。内燃机的排气净化装置具备：电加热式催化剂，包括夹置于排气通路的内壁与发热体之间的绝缘构件；绝缘电阻检测器；以及处理器，执行与电加热式催化剂相关的处理。每当车辆的行程开始时，处理器使用绝缘电阻检测器来获取绝缘构件的绝缘电阻值，在获取到的绝缘电阻值为基准值以下的情况下，处理器执行对电加热式催化剂的状态进行诊断的诊断处理。在诊断处理中，处理器基于表示本次的行程的绝缘构件的绝缘电阻值相对于包括最近的行程的过去的一个以上的行程的绝缘构件的绝缘电阻值的降低的程度的指标值来判定电加热式催化剂有无绝缘异常。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置，更详细而言，涉及具备电加热式催化剂的排气净化装置。
背景技术
例如，在专利文献1中公开了具备配置于排气通路的电加热式催化剂的内燃机的控制装置。该电加热式催化剂具有：通过通电而发热的催化剂载体、容纳催化剂载体的壳体以及夹置于催化剂载体与壳体之间的绝缘构件。控制装置基于绝缘构件的绝缘电阻的变化的履历来判定电加热式催化剂有无故障。具体而言，上述控制装置在至少包括从点火开关被设为接通起到电加热式催化剂的预热完成为止的期间的规定期间中的绝缘电阻的变化幅度(变化量)为一定值以下时，判定为电加热式催化剂发生了故障。
为了不使电加热式催化剂升温地确定绝缘构件的绝缘电阻降低的主要原因，上述控制装置在车辆的一个行程中在以下的第一定时～第五定时获取绝缘电阻值。第一定时是点火开关被设为接通的定时。第二定时是在内燃机的起动后催化剂预热处理结束的定时。第三定时是电加热式催化剂的预热完成的定时。第四定时是内燃机的预热完成的定时。第五定时是从内燃机的预热完成起经过了规定时间的定时。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－014253号公报
由绝缘电阻检测器进行的绝缘电阻值的获取一般需要向电加热式催化剂的通电。为了通过上述的专利文献1所记载的方法对电加热式催化剂的状态进行诊断，需要在车辆的一个行程中在多个定时获取绝缘构件的绝缘电阻值。因此，专利文献1所记载的方法在抑制电加热式催化剂的状态的诊断所需的电力消耗量这一点上仍留有改善的余地。
发明内容
本发明是鉴于上述这样的问题而完成的，其目的在于提供一种内燃机的排气净化装置，其能在有效地抑制电力消耗量的同时进行电加热式催化剂的状态的诊断。
用于解决问题的方案
本发明的第一方案的内燃机的排气净化装置具备电加热式催化剂、绝缘电阻检测器以及处理器。电加热式催化剂包括：发热体，配置于内燃机的排气通路，并且通过通电而发热来对催化剂进行加热；以及绝缘构件，夹置于排气通路的内壁与发热体之间。绝缘电阻检测器检测绝缘构件的绝缘电阻值。处理器执行与电加热式催化剂相关的处理。将从搭载内燃机的车辆的车辆系统的起动起到停止为止称为车辆的一个行程。
每当车辆的行程开始时，处理器使用绝缘电阻检测器来获取绝缘构件的绝缘电阻值，在获取到的绝缘电阻值为基准值以下的情况下，处理器执行对电加热式催化剂的状态进行诊断的诊断处理。
在诊断处理中，处理器基于指标值来判定电加热式催化剂有无绝缘异常，所述指标值表示本次的行程的绝缘构件的绝缘电阻值相对于包括最近的行程的过去的一个以上的行程的绝缘构件的绝缘电阻值的降低的程度。
也可以是，处理器在内燃机的起动前执行车辆的行程的开始时的绝缘构件的绝缘电阻值的获取。并且，也可以是，在诊断处理中，处理器在第一行程中的上述的指标值为第一阈值以上、且第二行程中的上述的指标值低于第一阈值的情况下，判定为在电加热式催化剂发生了绝缘异常。第二行程是第一行程之后的行程，并且是内燃机的运转被进行至内燃机的预热完成的行程的下一个行程。
也可以是，在诊断处理中，处理器在上述的指标值低于第一阈值的情况下，判定为由于碳向绝缘构件的堆积而绝缘构件的绝缘电阻值降低。
也可以是，处理器在判定为由于碳向绝缘构件的堆积而绝缘构件的绝缘电阻值降低后，控制内燃机的致动器和电加热式催化剂中的至少一方来执行去除堆积于绝缘构件的碳的碳去除处理。
本发明的第二方案的内燃机的排气净化装置具备电加热式催化剂、绝缘电阻检测器以及处理器。电加热式催化剂包括：发热体，配置于内燃机的排气通路，并且通过通电而发热来对催化剂进行加热；以及绝缘构件，夹置于排气通路的内壁与发热体之间。绝缘电阻检测器检测绝缘构件的绝缘电阻值。处理器执行与电加热式催化剂相关的处理。将从搭载内燃机的车辆的车辆系统的起动起到停止为止称为车辆的一个行程。
每当车辆的行程开始时，处理器使用绝缘电阻检测器来获取绝缘构件的绝缘电阻值，在获取到的绝缘电阻值为基准值以下的情况下，处理器执行对电加热式催化剂的状态进行诊断的诊断处理。
在诊断处理中，处理器基于第二降低率与第一降低率之比来判定电加热式催化剂有无绝缘异常。第一降低率是上次的行程的绝缘构件的绝缘电阻值相对于上上次的行程的绝缘构件的绝缘电阻值的降低率的绝对值，第二降低率是本次的行程的绝缘构件的绝缘电阻值相对于上次的行程的绝缘电阻值的降低率。
也可以是，处理器在内燃机的起动前执行车辆的行程的开始时的绝缘构件的绝缘电阻值的获取。并且，也可以是，在诊断处理中，处理器在第一行程中的上述的比为第二阈值以上、且第二行程中的上述的比低于第二阈值的情况下，判定为在电加热式催化剂发生了绝缘异常。第二行程是第一行程之后的行程，并且是内燃机的运转被进行至内燃机的预热完成的行程的下一个行程。
也可以是，在诊断处理中，处理器在上述的比低于第二阈值的情况下，判定为由于碳向绝缘构件的堆积而绝缘构件的绝缘电阻值降低。
也可以是，处理器在判定为由于碳向绝缘构件的堆积而绝缘构件的绝缘电阻值降低后，控制内燃机的致动器和电加热式催化剂中的至少一方来执行去除堆积于绝缘构件的碳的碳去除处理。
发明效果
根据本发明的第一方案或第二方案的内燃机的排气净化装置，每当车辆的行程开始时，使用绝缘电阻检测器来获取绝缘构件的绝缘电阻值。并且，利用对车辆的行程间的绝缘电阻值的降低的程度进行评价的上述的指标值或比来执行诊断处理。因此，无需为了诊断处理而在一个行程中多次获取绝缘电阻值。因此，能在有效地抑制诊断所需的电力消耗量的同时进行电加热式催化剂的状态的诊断(有无绝缘异常的判定)。
附图说明
图1是表示搭载有本发明的实施方式1的内燃机的排气净化装置的混合动力车辆的动力传动系统的构成的示意图。
图2是表示图1所示的内燃机所具备的电加热式催化剂(EHC：ElectricallyHeated Catalyst)的构成的示意图。
图3是示意性地表示图2的(A)所示的绝缘电阻检测器的构成例的图。
图4是表示向EHC的通电被允许的状况下的通电动作的一个例子的时间图。
图5是表示绝缘电阻值Rt与车辆的行程数的关系的曲线图。
图6是表示本发明的实施方式1的诊断处理以及与其关联的处理的过程的流程图。
图7是表示本发明的实施方式1的碳去除处理以及与其关联的处理的过程的流程图。
图8是表示本发明的实施方式2的诊断处理以及与其关联的处理的过程的流程图。
附图标记说明
10：动力传动系统；
20：内燃机；
22：燃料喷射装置；
24：点火装置；
26：水温传感器；
28：排气通路；
38：电池；
52：电子控制单元(ECU)；
52a：处理器；
56：动力开关；
60：电加热式催化剂(EHC)；
62：催化剂载体；
64：催化剂壳体；
66：保持垫；
68、70：电极；
72：三元催化剂；
74：绝缘子；
76：绝缘电阻检测器。
具体实施方式
在以下所示的实施方式中提及了各要素的个数、数量、量、范围等数值的情况下，除了特别明示的情况、原理上明显地确定为该数值的情况之外，本发明并不限定于其提及的数值。此外，就在以下所示的实施方式中说明的构造、步骤等而言，除了特别明示的情况、原理上明显地确定为该构造、步骤等的情况之外，在本发明中不一定是必须的。
1.实施方式1
参照图1～图7，对本发明的实施方式1进行说明。
1－1.系统构成的例子
图1是表示搭载有实施方式1的内燃机的排气净化装置的混合动力车辆的动力传动系统10的构成的示意图。图1所示的动力传动系统10作为一个例子被配置为动力分配式的混合动力系统。动力传动系统10具备内燃机20、第一电动发电机30(MG1)、第二电动发电机32(MG2)、动力分配机构34、减速机构36、电池38以及控制装置50。
内燃机20作为一个例子是火花点火式发动机，但也可以是压缩点火式发动机。内燃机20包括向各气缸供给燃料的燃料喷射装置22和用于对各气缸内的混合气进行点火的点火装置24来作为用于控制该内燃机20的运转的致动器。MG1和MG2例如是三相交流型的电动发电机。动力分配机构34例如是行星齿轮机构，将内燃机20所产生的转矩(发动机转矩)分配至MG1和车轮40。MG1主要用作发电机，利用发动机转矩来进行发电。由MG1生成的电力被直接供给至MG2，或者被蓄存于电池38。MG2主要用作驱动车辆的电动机，利用来自MG1的电力和电池38的电力中的至少一方经由减速机构36来驱动车轮40。
控制装置50被配置为对内燃机20、MG1以及MG2进行控制。控制装置50包括电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)52和电力控制单元(PCU：Power Control Unit)54。PCU54是包括用于驱动MG1和MG2的变换器(inverter)的电力变换装置。ECU52从用于对动力传动系统10的动作进行控制的各种传感器取入传感器信号。此处所说的各种传感器包括检测对内燃机20进行冷却的冷却水的温度(发动机水温Tw)的水温传感器26。此外，来自动力开关56的信号被输入至ECU52，该动力开关56用于供搭载有包括内燃机20的动力传动系统10的车辆的驾驶员进行车辆系统(包括动力传动系统10)的起动和停止。ECU52基于来自动力开关56的输入信号来掌握车辆系统的起动状态。在此，将从车辆系统的起动起到停止为止的期间称为车辆的“一个行程”。
ECU52具有处理器52a和存储器52b。在存储器52b中存储有包括用于内燃机20、MG1以及MG2的各控制的映射图的各种数据和各种控制程序。处理器52a从存储器52b读出并执行控制程序，由此实现由控制装置50进行的各种处理和控制。
根据如上述那样构成的动力传动系统10，通过利用电池38的电力来驱动MG2，能进行仅利用MG2来驱动车轮40的EV(Electric Vehicle：电动车辆)行驶。此外，也能进行利用内燃机20和MG2来驱动车轮40的混合动力行驶。
1－2.EHC的构成和动作的例子
图2的(A)和图2的(B)是表示图1所示的内燃机20所具备的电加热式催化剂(EHC)60的构成的示意图。图2的(A)表示沿着内燃机20的排气通路28内的排气的流动方向的EHC60的剖视图，图2的(B)表示沿着图2的(A)中的A－A线的EHC60的剖视图。
如图2的(A)所示，EHC60配置于排气通路28。EHC60具备催化剂载体62、催化剂壳体64、保持垫66以及一对电极68、70。如图2的(B)所示，催化剂载体62具有蜂窝状的截面来作为与排气的流动方向垂直的截面，并担载有三元催化剂72。需要说明的是，担载于催化剂载体62的催化剂并不限于三元催化剂72，例如也可以是氧化催化剂、吸留还原型NOx催化剂或选择还原型NOx催化剂。
催化剂载体62由若被通电则成为电阻而发热的材料形成。作为催化剂载体62的材料，例如可以使用SiC(碳化硅)。催化剂载体62容纳于催化剂壳体64。催化剂壳体64由金属(例如，不锈钢材料)形成，构成EHC60的壳体，此外，作为排气通路28的一部分发挥功能。
保持垫66在催化剂壳体64内夹置于催化剂载体62与催化剂壳体64(排气通路28的内壁)之间。保持垫66由电绝缘材料形成。作为形成保持垫66的材料，例如可以使用以氧化铝为主要成分的陶瓷纤维。根据保持垫66，能使为了加热而被通电的催化剂载体62与催化剂壳体64电绝缘。需要说明的是，保持垫66相当于本发明的“绝缘构件”的一个例子。
电池38的电力经由一对电极68、70被供给至催化剂载体62。更详细而言，电极68是正电压施加用的正电极，电极70是负电压施加用的负电极。为了使电流相对于整个催化剂载体62均匀地流动，如图2的(A)、(B)所示，一对电极68、70沿着催化剂载体62的外周面在周向和轴向延伸。此外，电极68、70分别贯通催化剂壳体64。在电极68、70的每一个与催化剂壳体64之间无间隙地设有由氧化铝等绝缘材料构成的绝缘子74。因此，电极68、70与催化剂壳体64电绝缘。
根据具有上述的构成的EHC60，通过向一对电极68、70供给电池38的电力，催化剂载体62被通电。催化剂载体62由于通电而发热，由此担载于催化剂载体62的三元催化剂72被加热。其结果是，三元催化剂72的活化被促进。
需要说明的是，在图2的(A)、图2的(B)所示的EHC60的例子中，催化剂载体62相当于本发明的“发热体”的一个例子。然而，本发明的发热体只要是配置于内燃机的排气通路，并且通过通电而发热来对催化剂进行加热的发热体即可，不限于催化剂载体。因此，发热体例如也可以是配置于催化剂的上游侧的构造体。
此外，在EHC60的附近配置有用于检测保持垫66(绝缘构件)的绝缘电阻值Rt的绝缘电阻检测器76。图3是示意性地表示图2的(A)所示的绝缘电阻检测器76的构成例的图。绝缘电阻检测器76具备基准电源76a、基准电阻76b、电压计76c以及电阻值计算电路76d。如图3所示，基准电阻76b与绝缘构件(保持垫66)串联地连接。基准电源76a将通过使从电池38供给的电压放大而得到的基准电压施加至基准电阻76b和保持垫66。电压计76c在从基准电源76a对基准电阻76b和保持垫66施加了基准电压时计测基准电阻76b与保持垫66之间的位置处的电压。电阻值计算电路76d基于由电压计76c计测的电压来计算绝缘构件(保持垫66)的绝缘电阻值Rt。由绝缘电阻检测器76检测(计算)出的绝缘电阻值Rt被输出至ECU52。如此，为了获取绝缘电阻值Rt，电池38的电力被消耗。
EHC60利用电池38的高电压而被通电。法令规定，这种向EHC60的通电需要在确保EHC60的绝缘性能的同时进行。因此，ECU52(处理器52a)在绝缘电阻值Rt高于规定的基准值A的情况下允许向EHC60的通电，另一方面，在绝缘电阻值Rt为基准值A以下的情况下禁止向EHC60的通电。更详细而言，基准值A是对关于EHC60的规格(向EHC60的施加电压等)在法令中要求的值加上规定的裕度(margin)而得到的值，例如为1MΩ。
图4是表示向EHC60的通电被允许的状况下的通电动作的一个例子的时间图。在本实施方式中，作为一个例子，动力传动系统10设为搭载于具有能进行电池38的外部充电的插电功能的插电式混合动力车辆的系统。图4示出了插电式混合动力车辆的行程开始后的典型的行驶例。
即，当行程开始时，首先，利用从外部供给至电池38的电力来进行EV行驶。之后，当电池38的余量(充电率SOC(State of Charge：荷电状态))降低至规定值以下时，切换为使用内燃机20与MG2一起来使车辆行驶的混合动力行驶(HV(Hybrid Vehicle：混合动力车辆)行驶)。为了使在EHC60的温度(床温)低的情况下，从刚切换为HV行驶之后，EHC60就能迅速地发挥排气气体净化能力，理想的是，在转变至HV行驶之前(即，在内燃机20的起动前)预先适当地使EHC60升温。
因此，在图4所示的例子中，在时间点t0车辆系统被起动后，判定是否存在EHC60的通电请求。在插电式混合动力车辆的例子中，该通电请求在由于SOC为上述规定值以下而需要使内燃机20起动，并且EHC60的床温成为规定温度以下的情况下被发出。图4中的时间点t1相当于接受通电请求而开始了向EHC60的通电的时间点。这样在内燃机20的起动前对三元催化剂72进行电加热的控制被称为“预加热控制”。随着预加热控制的开始，EHC60的床温上升。需要说明的是，SOC例如可以基于流经电池38的电流来计算。该电流可以通过电流传感器(未图示)来检测。此外，EHC60的温度(床温)例如可以基于EHC60的上游和下游中的至少一方的排气温度来推定。该排气温度可以通过温度传感器(未图示)来检测。
在预加热控制中，向EHC60的通电被执行至与通电请求被发出时的EHC60的床温对应的目标电能Q0被供给至EHC60为止。图4中的时间点t2相当于由于将目标电能Q0向EHC60供给完成而通电被停止的时间点。此外，在该时间点t2，执行内燃机20的起动。需要说明的是，作为本发明的对象的车辆不仅包括插电式混合动力车辆，而且还包括不具有插电功能的混合动力车辆和仅以内燃机为动力源的以往型车辆。在插电式混合动力车辆以外的这些车辆的例子中，EHC的通电请求在存在内燃机的起动请求，并且EHC的床温成为规定值以下的情况下被发出。
需要说明的是，在本实施方式的动力传动系统10中，EHC60、绝缘电阻检测器76以及ECU52的处理器52a相当于本发明的“内燃机的排气净化装置”的一个例子。
1－3.EHC的诊断处理
在本实施方式中，每当车辆的行程开始时，ECU52(处理器52a)使用绝缘电阻检测器76来获取绝缘电阻值Rt。具体而言，绝缘电阻值Rt例如在各行程的开始后立即被获取。另外，绝缘电阻值Rt的获取在内燃机20的起动前被执行。然后，ECU52在获取到的绝缘电阻值Rt高于上述的基准值A的情况下，允许向EHC60的通电。另一方面，在绝缘电阻值Rt为基准值A以下的情况下，ECU52执行对EHC60的状态进行诊断的“诊断处理”。
1－3－1.诊断处理的概要
在诊断处理中，ECU52基于本次的行程的绝缘电阻值Rtnow相对于最近(上次)的行程的绝缘电阻值Rtold的“表示降低的程度的指标值”来对EHC60的状态进行诊断。在本实施方式中，作为本发明的该指标值的一个例子，使用本次的行程的绝缘电阻值Rtnow相对于最近的行程的绝缘电阻值Rtold的降低率X1(＝1－Rtnow/Rtold)。更详细而言，上述的指标值被定义为降低的程度越高则越大的值。另外，本诊断处理中使用的绝缘电阻值Rt与上述的可否进行向EHC60的通电的判定中使用的绝缘电阻值Rt相同。因此，本诊断处理中使用的绝缘电阻值Rt也相当于在某个行程中开始向EHC60的通电之前获取到的值。
图5是表示绝缘电阻值Rt与车辆的行程数的关系的曲线图。更详细而言，图5的纵轴的绝缘电阻值Rt是对数显示。
作为绝缘电阻值Rt降低的主要原因，可以举出以下三个主要原因。在排气气体中含有冷凝水。第一个主要原因是冷凝水向保持垫66(绝缘构件)的附着。此外，来自排气的碳会堆积于保持垫66。第二个主要原因是碳向保持垫66(绝缘构件)的堆积。第三个主要原因是由保持垫66的破损等引起的绝缘异常(即，EHC60的故障)。
如图5所示，按每个行程所获取的绝缘电阻值Rt的经时变化(履历)根据绝缘电阻值Rt降低的主要原因而不同。具体而言，在图5中示出了某个行程的绝缘电阻值Rt2相对于其上一个行程的绝缘电阻值Rt1大幅降低并低于基准值A的情形。在存在冷凝水的影响的情况下，或者在发生了绝缘异常的情况下，有时会像这样在行程间绝缘电阻值Rt大幅降低。
然而，在冷凝水的影响的情况下，绝缘电阻值Rt的降低会通过内燃机20被运转至内燃机20的预热完成的阶段而消除。这是因为，当在某个行程中发动机运转被持续到至少内燃机20的预热完成的程度时，排气通路28内的冷凝水会蒸发。在图5中以实线表示的波形示出了以下例子：通过获取到绝缘电阻值Rt2的行程中的发动机运转而冷凝水的影响消除，其下一个行程的绝缘电阻值Rt3恢复到大于基准值A的正常的水平。
另一方面，在由于绝缘异常而在行程间绝缘电阻值Rt大幅降低的情况下，如在图5中以虚线所举例示出的波形那样，获取到绝缘电阻值Rt2的行程的下一个行程的绝缘电阻值Rt4不恢复而是保持低于基准值A。并且，该情况对于之后的行程而言也是同样的。
此外，图5中的实线的波形还示出了由于碳堆积的影响而绝缘电阻值Rt降低的情形。在碳堆积的影响的情况下，绝缘电阻值Rt不会在行程间急剧变化，而是如图5所示随着行程数的增加而逐渐降低。
在本实施方式的诊断处理中，考虑到每个行程的绝缘电阻值Rt的变化的方式如上所述根据主要原因而不同这一点，使用以下这样的方法来确定绝缘电阻降低的主要原因。
(绝缘异常的确定)
首先，在诊断处理中，ECU52(处理器52a)像以下这样判定区别于冷凝水的影响和碳堆积的影响而发生了绝缘异常。即，ECU52在某个行程(第一行程)中的降低率X1为规定的阈值B以上、且第二行程中的降低率X1低于阈值B的情况下，判定为在EHC60发生了绝缘异常。此处所说的第二行程是第一行程之后的行程，并且是内燃机20的运转被进行至内燃机20的预热完成的行程的下一个行程。需要说明的是，上述的阈值B相当于本发明的“第一阈值”的一个例子。
另外，第二行程并不限于第一行程的下一个行程。此外，内燃机20的预热完成的有无例如可以基于内燃机20的温度(例如，发动机水温Tw)是否高于规定的温度阈值(例如，发动机水温Tw的阈值T0)来判断。阈值T0例如为60℃。此外，作为“内燃机20的温度”，代替发动机水温Tw，例如也可以使用内燃机20的润滑油的温度。
(碳堆积的确定)
此外，在诊断处理中，ECU52(处理器52a)像以下这样判定发生了由碳堆积的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低。即，ECU52在降低率X1低于上述的阈值B的情况下，判定为由于碳向保持垫66(绝缘构件)的堆积而绝缘电阻值Rt降低。
1－3－2.碳去除处理
此外，ECU52(处理器52a)在判定为由于碳堆积而绝缘电阻值Rt降低后，像后述的图7所示的流程图中所表示的那样，执行去除堆积于保持垫66(绝缘构件)的碳的碳去除处理。碳去除处理的具体内容并不特别限定，但碳去除处理可以通过控制内燃机20的致动器和EHC60中的至少一方来进行。通过去除碳，能恢复绝缘电阻值Rt。
此处所说的内燃机20的“致动器”例如是燃料喷射装置22或点火装置24。例如，控制点火装置24来使各气缸的点火时期延迟的处理对应于碳去除处理。通过使点火时期延迟来提高从各气缸排出的气体的温度，能提高流入EHC60的气体的温度而对碳进行氧化去除。此外，例如，使用了燃料喷射装置22的以下这样的抖动控制(dither control)对应于碳去除处理。该抖动控制例如是通过将一部分的气缸的空燃比设为稀(lean)、将剩下的气缸的空燃比设为浓(rich)来促进排气通路28内的燃烧的控制，或者是通过将所有气缸的空燃比按每个循环在稀空燃比与浓空燃比之间进行切换来促进排气通路28内的燃烧的控制。通过这样的方法，也能提高流入EHC60的气体的温度来对碳进行氧化去除。而且，碳去除处理也可以是代替像上述的例子那样的利用内燃机20的致动器的方法而通过进行向EHC60的通电来提高EHC60的温度从而对碳进行氧化去除的处理，或者也可以是与像上述的例子那样的利用内燃机20的致动器的方法一起通过进行向EHC60的通电来提高EHC60的温度从而对碳进行氧化去除的处理。
1－3－3.由ECU(处理器)进行的处理的过程的例子
图6是表示实施方式1的诊断处理以及与其关联的处理的过程的流程图。
如图6所示，ECU52(处理器52a)首先在步骤S100中基于动力开关56的操作来判定车辆系统是否已被起动。车辆的行程如上所述随着车辆系统的起动而开始。另外，随着车辆系统的起动，车辆成为可行驶状态(READY－ON状态)。
在步骤S100中车辆系统未被起动的情况下，ECU52结束该流程图的处理。另一方面，在车辆系统已被起动的情况下，ECU52进入步骤S102。在步骤S102中，ECU52使用绝缘电阻检测器76来检测(获取)本次的行程的绝缘电阻值Rtnow。在步骤S102的处理之后，ECU52进入步骤S104。
在步骤S104中，ECU52判定在步骤S102中获取到的绝缘电阻值Rtnow是否高于上述的基准值A。其结果是，在绝缘电阻值Rtnow高于基准值A的情况下，即，在绝缘电阻值Rtnow处于正常的状态的情况下，ECU52进入步骤S106。
在步骤S106中，ECU52将绝缘异常的临时判定标志设为关闭(OFF)。接着，ECU52进入步骤S108，判定是否存在EHC60的通电请求。有无通电请求的判定方法的例子如参照图4说明过的那样。在存在通电请求的情况下，ECU52为了在内燃机20的起动前对EHC60进行加热而执行步骤S110～S118的处理。
在步骤S110中，ECU52计算上述的目标电能Q0。目标电能Q0例如以通电请求被发出时的EHC60的床温越低则目标电能Q0越多的方式被确定。在步骤S110之后，ECU52进入步骤S112，执行向EHC60的通电。接着，ECU52进入步骤S114，禁止内燃机20的起动。
在步骤S114之后，ECU52进入步骤S116。在步骤S116中，ECU52判定通过由步骤S112的处理进行的向EHC60的通电而被供给至EHC60的电能Q[kJ]是否为上述的目标电能Q0以上。如以下的式(1)所示，该供给电能Q可以通过以通电时间t对作为向EHC60的施加电压V与流经EHC60的电流I之积的电功率进行积分来计算。
Q＝∫V·I dt…(1)
在步骤S116的判定结果为否定的情况下，就是说，在供给电能Q尚未达到目标电能Q0的情况下，ECU52一边禁止发动机起动一边继续向EHC60的通电(步骤S112和S114)。
另一方面，在步骤S116的判定结果为肯定的情况下，就是说，在将目标电能Q0向EHC60供给完成的情况下，ECU52进入步骤S118，结束向EHC60的通电。接着，ECU52进入步骤S120，使内燃机20起动。
此外，ECU52在步骤S108中判定为不存在通电请求的情况下，进入步骤S122，判定是否存在内燃机20的起动请求。该发动机起动请求的有无例如基于电池38的SOC来判定。ECU52在步骤S122中在发动机起动请求被发出后进入步骤S120，使内燃机20起动。
ECU52在步骤S120中使内燃机20起动后，为了判定在本次的行程中内燃机20的运转是否已被进行至内燃机20的预热完成而执行步骤S124～S130的处理。首先，在步骤S124中，ECU52基于在本次的行程中由水温传感器26检测到的发动机水温Tw的履历来判定在本次的行程中发动机水温Tw是否高于上述的阈值T0。
在步骤S124的判定结果为肯定的情况下，ECU52进入步骤S126，将发动机预热完成标志Fewup设为打开(ON)。接着，ECU52进入步骤S128，将在步骤S126中设为了打开的发动机预热完成标志Fewup作为其上次值Fewup_old存储于存储器52b。
另一方面，在步骤S124的判定结果为否定的情况下，就是说，在本次的行程中内燃机20未被运转至内燃机20的预热完成的情况下，ECU52进入步骤S130，将发动机预热完成标志Fewup设为关闭。接着，ECU52进入步骤S128，将在步骤S130中设为了关闭的发动机预热完成标志Fewup作为其上次值Fewup_old存储于存储器52b。
在步骤S128的处理之后，ECU52进入步骤S132，将在本次的行程的开始时在步骤S102中获取到的绝缘电阻值Rtnow存储为其上次值Rtold。
此外，在步骤S104中绝缘电阻值Rtnow为基准值A以下的情况下，ECU52进入步骤S134，在禁止了向EHC60的通电之后，执行步骤S136～S146的处理，即执行上述的诊断处理。
具体而言，在步骤S136中，ECU52判定上述的降低率X1(＝1－Rtnow/Rtold)是否低于阈值B。该判定中使用的降低率X1使用在步骤S132中存储的最近(上次)的行程的绝缘电阻值Rtold和在步骤S102中获取到的本次的行程的绝缘电阻值Rtnow来计算。
在步骤S136中降低率X1为阈值B以上的情况下，ECU52进入步骤S138，将绝缘异常临时判定标志Fti设为打开。其理由是，仅以绝缘电阻值Rtnow以阈值B以上的降低率X1变低无法判别其主要原因是绝缘异常还是冷凝水。
另一方面，在步骤S136中降低率X1低于阈值B的情况下，ECU52进入步骤S140。在步骤S140中，ECU52判定绝缘异常临时判定标志Fti是否处于打开状态。其结果是，在绝缘异常临时判定标志Fti处于打开状态的情况下，就是说，在上次的行程或上次之前的行程中存在降低率X1成为阈值B以上的履历的情况下，ECU52接着进入步骤S142。
在步骤S142中，ECU52判定发动机预热完成标志Fewup_old是否处于打开状态。在发动机预热完成标志Fewup_old处于关闭状态的情况下，在上次的行程中内燃机20未被运转至发动机预热完成，因此无法排除作为绝缘电阻值Rt降低的主要原因的冷凝水的影响。因此，在该情况下，ECU52进入步骤S138，使绝缘异常临时判定标志Fti保持打开。
另一方面，在发动机预热完成标志Fewup_old处于打开状态的情况下，在上次的行程中内燃机20已被运转至发动机预热完成。因此可知，在本次的行程的开始时获取到的绝缘电阻值Rtnow被推定为没有冷凝水的影响的状态下的值，并且，尽管如此，该绝缘电阻值Rtnow仍保持为基准值A以下，并且降低率X1小于阈值B。因此，在该情况下，ECU52进入步骤S144，将绝缘异常判定标志Fi设为打开。即，ECU52确定发生了绝缘异常这一判定。需要说明的是，之后，ECU52进行向车辆的驾驶员通知EHC60的故障(绝缘异常)的处理(例如，警告灯的点亮、警告消息向显示装置的显示或者警告声的发送)。
此外，在步骤S140中绝缘异常临时判定标志Fti处于关闭状态的情况下，就是说，在上次的行程或上次之前的行程中不存在降低率X1成为阈值B以上的履历的情况下，ECU52进入步骤S146。在该情况下，绝缘电阻值Rtnow成为基准值A以下但并不伴有行程间的绝缘电阻值Rt的急剧降低，因此ECU52将碳判定标志Fc设为打开。即，ECU52判定为绝缘电阻值Rt降低的主要原因是碳向保持垫66(绝缘构件)的堆积。
在步骤S138、S144以及S146的各判定处理之后，ECU52进入步骤S122，以存在发动机起动请求为条件，使内燃机20起动(步骤S120)。
图7是表示实施方式1的碳去除处理以及与其关联的处理的过程的流程图。本流程图的处理与图6所示的流程图的处理并行地执行。
如图7所示，ECU52(处理器52a)首先在步骤S200中判定是否处于内燃机20的运转中。其结果是，ECU52在不处于发动机运转中的情况下结束本次的流程图的处理，另一方面，在处于发动机运转中的情况下进入步骤S202。
在步骤S202中，ECU52判定发动机水温Tw是否高于阈值T0(即，内燃机20的预热是否已完成)。其结果是，ECU52在内燃机20的预热未完成的情况下结束本次的流程图的处理，另一方面，在内燃机20的预热已完成的情况下进入步骤S204。
在步骤S204中，ECU52判定上述的碳判定标志Fc是否处于打开状态。其结果是，ECU52在碳判定标志Fc处于关闭状态的情况下结束本次的流程图的处理。另一方面，ECU52在碳判定标志Fc处于打开状态的情况下，进入步骤S206，执行上述的碳去除处理。
在碳去除处理的执行后，ECU52进入步骤S208，将碳判定标志Fc设为关闭。
1－4.效果
根据以上说明的本实施方式的内燃机20的排气净化装置，每当车辆的行程开始时，获取绝缘电阻值Rtnow。然后，在获取到的绝缘电阻值Rtnow为基准值A以下的情况下，执行诊断处理。在该诊断处理中，基于降低率X1来对EHC60的状态进行诊断，该降低率X1是表示本次的行程的绝缘电阻值Rtnow相对于最近(上次)的行程的绝缘电阻值Rtold的降低的程度的指标值。如此，在本实施方式中，利用行程间的绝缘电阻值Rt的降低的程度来执行诊断处理，因此无需为了诊断处理而在一个行程中多次获取绝缘电阻值Rt。因此，能在有效地抑制诊断所需的电力消耗量的同时对EHC60的状态进行诊断。另外，电池38的电力利用内燃机20的动力来生成，因此，通过电力消耗量的抑制，也能抑制燃料消耗量。
此外，通过在各行程中在发动机起动前预先获取本诊断处理中使用的绝缘电阻值Rt，还可得到以下这样的效果。即，绝缘构件(保持垫66)的绝缘电阻值Rt具有温度特性，温度越高则绝缘电阻值Rt越低。在内燃机20的运转中，流入EHC60的排气气体的温度根据所使用的发动机负荷而变化。其结果是，绝缘构件的绝缘电阻值Rt本身、而且堆积于绝缘构件的碳的电阻值本身也会受到发动机负荷的变化的影响而变化。因此，通过在发动机起动前获取本诊断处理中使用的绝缘电阻值Rt，能利用不受发动机负荷的变化的影响的绝缘电阻值Rt来对EHC60的状态进行诊断。
(绝缘异常的确定)
更详细而言，在本实施方式的诊断处理中，在某个行程(第一行程)中的降低率X1为阈值B以上、且第二行程(就是说，是第一行程之后的行程，并且是内燃机20被运转至内燃机20的预热完成的行程的下一个行程)中的降低率X1低于阈值B的情况下，判定为在EHC60发生了绝缘异常。在由于冷凝水的影响而降低率X1成为阈值B以上的情况下，由于之后内燃机20被运转至内燃机20的预热完成(就是说，内燃机20被运转至成为热状态)，绝缘电阻值Rt恢复到正常的水平。相对于此，在发生了绝缘异常的情况下，即使在降低率X1成为阈值B以上之后内燃机20经历了热状态，绝缘电阻值Rt也不会恢复而是维持低的值，因此，降低率X1变低。因此，根据本诊断处理，能与由冷凝水的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低相区别地利用行程间的降低率X1来判定发生了绝缘异常。另外，本诊断处理中使用的绝缘电阻值Rt在各行程中在内燃机20起动前被获取。因此，即使在本次的行程中内燃机20在冷状态下被起动的情况下，也能不受在该冷起动时可能产生的冷凝水的影响地获取该行程的绝缘电阻值Rt。因此，能准确地与由冷凝水的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低相区别地判定发生了绝缘异常。
(碳堆积的确定)
此外，在本实施方式的诊断处理中，在降低率X1低于上述的阈值B的情况下，判定为由于碳向保持垫66(绝缘构件)的堆积而绝缘电阻值Rt降低。由碳堆积的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低与由冷凝水的影响和绝缘异常引起的降低时不同，如图5所示，由碳堆积的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低随着行程数的增加而逐渐发展。因此，根据本诊断处理，能与由冷凝水的影响和绝缘异常引起的绝缘电阻值Rt的降低相区别地利用行程间的降低率X1来判定发生了由碳堆积的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低。另外，无需为了与由绝缘异常引起的绝缘电阻值Rt的降低相区别地判定由碳堆积的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低这样的目的而尝试进行与上述碳去除处理同样的处理。因此，能在避免为了诊断EHC60的状态而尝试进行与碳去除处理同样的处理所引起的燃料消耗量的增加的同时执行诊断处理。
而且，在本实施方式中，在通过上述的诊断处理判定出由于碳的堆积而保持垫66(绝缘构件)的绝缘电阻值Rt降低后，执行碳去除处理。由此，能使由于碳的堆积而降低的绝缘电阻值Rt恢复到正常的水平。
1－5.变形例
在上述的实施方式1中，作为上述指标值的一个例子，使用了降低率X1。然而，该指标值是“表示本次的行程的绝缘构件的绝缘电阻值相对于包括最近的行程的过去的一个以上的行程的绝缘构件的绝缘电阻值的降低的程度的”值即可。即，指标值例如也可以是本次的行程的绝缘电阻值Rtnow相对于最近(上次)的行程的绝缘电阻值Rtold的降低量(＝Rtold－Rtnow)。
另外，关于在本实施方式的诊断处理中的应用，降低率X1在以下这点比上述的降低量更优异。即，如上所述，图5的曲线图的纵轴的绝缘电阻值Rt是对数显示。因此，如图5中的实线的波形那样，绝缘电阻值Rt在对数显示下被表示为随着行程数的增加而大致呈直线降低。然而，邻接的行程间的绝缘电阻值Rt的降低量可能根据绝缘电阻值Rt的水平(例如，在碳完全不堆积时的绝缘电阻值Rt和接近基准值A的绝缘电阻值Rt之间)而大不相同。因此，可以说，在对具有这种特性的每个行程的绝缘电阻值Rt的降低的程度进行评价方面，降低率X1比降低量更优异。
此外，就在上述的降低率X1或降低量的计算中使用的过去的行程的绝缘电阻值Rtold而言，代替仅使用最近(上次)的行程的值的例子，也可以使用包括最近的行程的过去的多个行程的绝缘电阻值来计算。例如，过去的多个行程的绝缘电阻值的平均值也可以被用作绝缘电阻值Rtold。
2.实施方式2
接着，参照图8，对本发明的实施方式2进行说明。实施方式2在以下说明的EHC60的诊断处理的内容上与实施方式1不同。
在本实施方式的诊断处理中，使用比X2来代替降低率X1。在此，将上次的行程的绝缘电阻值Rtold1相对于上上次的行程的绝缘电阻值Rtold2的降低率(＝1－Rtold1/Rtold2)称为“第一降低率”，并且，将本次的行程的绝缘电阻值Rtnow相对于该上次的行程的绝缘电阻值Rtold1的降低率(＝1－Rtnow/Rtold1)称为“第二降低率”。如以下的式(2)所示，比X2是第二降低率与第一降低率的绝对值之比。
Figure BDA0002898429860000191
利用上述的图5来对比X2的具体例进行说明。首先，对图5中的本次的行程的绝缘电阻值Rtnow为Rt2的例子进行说明。在该例子中，Rt1对应于上次的行程的绝缘电阻值Rtold1，Rt5对应于上上次的行程的绝缘电阻值Rtold2。因此，根据图5可知，第一降低率的值变小，第二降低率的值变大。其结果是，比X2变高。因此，在比X2高的情况下，可以判断为绝缘电阻值Rt在上次的行程与本次的行程之间急剧降低。
接着，对图5中的发生了绝缘异常的情况下的Rt4为本次的行程的绝缘电阻值Rtnow的例子进行说明。在该例子中，上次的行程的Rt2相对于上上次的行程的Rt1的降低率(第一降低率)的绝对值变大，本次的行程的Rt4相对于上次的行程的Rt2的降低率(第二降低率)的值变小。因此，比X2变低。此外，在发生了绝缘异常的情况下，获取到Rt4的行程的下次以后的行程的比X2也变低。因此，根据利用比X2来代替降低率X1的本实施方式的诊断处理，通过像后述的图8所示的流程图那样按照与实施方式1同样的过程进行诊断处理，也能与由冷凝水的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低相区别地判定发生了绝缘异常。
此外，在由于碳堆积的影响而绝缘电阻值Rt随着行程数的增加而逐渐降低的状况下，第一降低率和第二降低率显示出接近的值，因此如上述那样定义的比X2变低。因此，根据利用比X2来代替降低率X1的本实施方式的诊断处理，像后述的图8所示的流程图那样，也能与由冷凝水的影响和绝缘异常引起的绝缘电阻值Rt的降低相区别地判定发生了由碳堆积的影响引起的绝缘电阻值Rt的降低。
图8是表示实施方式2的诊断处理以及与其关联的处理的过程的流程图。本流程图的处理除了步骤S132和S136分别被置换为步骤S300和S302这点之外，如在实施方式1中所述的那样。
在图8所示的步骤S300中，ECU52(处理器52a)将在上次的行程时存储的上次值Rtold1存储为上上次的值Rtold2，并且将在本次的行程的开始时在步骤S102中获取到的绝缘电阻值Rtnow存储为上次值Rtold1。
此外，在步骤S302中，ECU52判定上述的比X2是否低于规定的阈值C。该判定中使用的比X2使用在步骤S300中存储的上次值Rtold1及上上次的值Rtold2和在步骤S102中获取到的本次的行程的绝缘电阻值Rtnow来计算。需要说明的是，上述的阈值C相当于本发明的“第二阈值”的一个例子。
如以上说明的那样，根据实施方式2的诊断处理，也能考虑到根据绝缘电阻值Rt降低的主要原因而不同的行程间的绝缘电阻值Rt的经时变化的特性来确定该降低的主要原因。
以上说明的各实施方式所记载的例子和其他各变形例在明示出的组合以外也可以在可能的范围内适当组合，此外，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。

Claims (8)

1.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备：
电加热式催化剂，包括发热体和绝缘构件，所述发热体配置于内燃机的排气通路，并且通过通电而发热来对催化剂进行加热，所述绝缘构件夹置于所述排气通路的内壁与所述发热体之间；
绝缘电阻检测器，检测所述绝缘构件的绝缘电阻值；以及
处理器，执行与所述电加热式催化剂相关的处理，
将从搭载所述内燃机的车辆的车辆系统的起动起到停止为止称为所述车辆的一个行程，
每当所述车辆的行程开始时，所述处理器使用所述绝缘电阻检测器来获取所述绝缘构件的绝缘电阻值，
在获取到的所述绝缘电阻值为基准值以下的情况下，所述处理器执行对所述电加热式催化剂的状态进行诊断的诊断处理，
在所述诊断处理中，所述处理器基于指标值来判定所述电加热式催化剂有无绝缘异常，所述指标值表示本次的行程的所述绝缘构件的绝缘电阻值相对于包括最近的行程的过去的一个以上的行程的所述绝缘构件的绝缘电阻值的降低的程度。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述处理器在所述内燃机的起动前执行所述车辆的行程的开始时的所述绝缘构件的绝缘电阻值的获取，
在所述诊断处理中，所述处理器在第一行程中的所述指标值为第一阈值以上、且第二行程中的所述指标值低于所述第一阈值的情况下，判定为在所述电加热式催化剂发生了绝缘异常，
所述第二行程是所述第一行程之后的行程，并且是所述内燃机的运转被进行至所述内燃机的预热完成的行程的下一个行程。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
在所述诊断处理中，所述处理器在所述指标值低于第一阈值的情况下，判定为由于碳向所述绝缘构件的堆积而所述绝缘构件的绝缘电阻值降低。
4.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述处理器在判定为由于碳向所述绝缘构件的堆积而所述绝缘构件的绝缘电阻值降低后，控制所述内燃机的致动器和所述电加热式催化剂中的至少一方来执行去除堆积于所述绝缘构件的碳的碳去除处理。
5.一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备：
电加热式催化剂，包括发热体和绝缘构件，所述发热体配置于内燃机的排气通路，并且通过通电而发热来对催化剂进行加热，所述绝缘构件夹置于所述排气通路的内壁与所述发热体之间；
绝缘电阻检测器，检测所述绝缘构件的绝缘电阻值；以及
处理器，执行与所述电加热式催化剂相关的处理，
将从搭载所述内燃机的车辆的车辆系统的起动起到停止为止称为所述车辆的一个行程，
每当所述车辆的行程开始时，所述处理器使用所述绝缘电阻检测器来获取所述绝缘构件的绝缘电阻值，
在获取到的所述绝缘电阻值为基准值以下的情况下，所述处理器执行对所述电加热式催化剂的状态进行诊断的诊断处理，
在所述诊断处理中，所述处理器基于第二降低率与第一降低率之比来判定所述电加热式催化剂有无绝缘异常，
所述第一降低率是上次的行程的所述绝缘构件的绝缘电阻值相对于上上次的行程的所述绝缘构件的绝缘电阻值的降低率的绝对值，所述第二降低率是本次的行程的所述绝缘构件的绝缘电阻值相对于所述上次的行程的所述绝缘电阻值的降低率。
6.根据权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述处理器在所述内燃机的起动前执行所述车辆的行程的开始时的所述绝缘构件的绝缘电阻值的获取，
在所述诊断处理中，所述处理器在第一行程中的所述比为第二阈值以上、且第二行程中的所述比低于所述第二阈值的情况下，判定为在所述电加热式催化剂发生了绝缘异常，
所述第二行程是所述第一行程之后的行程，并且是所述内燃机的运转被进行至所述内燃机的预热完成的行程的下一个行程。
7.根据权利要求5或6所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
在所述诊断处理中，所述处理器在所述比低于第二阈值的情况下，判定为由于碳向所述绝缘构件的堆积而所述绝缘构件的绝缘电阻值降低。
8.根据权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，
所述处理器在判定为由于碳向所述绝缘构件的堆积而所述绝缘构件的绝缘电阻值降低后，控制所述内燃机的致动器和所述电加热式催化剂中的至少一方来执行去除堆积于所述绝缘构件的碳的碳去除处理。
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