JP2017014969A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気加熱式触媒に作用する熱応力を低減する。【解決手段】触媒コンバータ３８内において、電気加熱式触媒５１が配置されると共に、電気加熱式触媒上流に前段触媒５３が配置される。前段触媒は、中央部５３Ｃに炭化水素吸着材５６を担持すると共に外周部５３Ｐに酸化触媒５７を担持する。内燃機関を始動すべき信号が発せられたときに、まず、電気加熱式触媒の温度を電気加熱式触媒の活性温度以上に設定された設定温度よりも高くするのに必要な第１の設定エネルギ量の電気エネルギが電気加熱式触媒に供給され、次いで内燃機関が始動される。【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

機関排気通路内に配置された電気加熱式触媒と、電気加熱式触媒上流の機関排気通路内に配置された触媒付き炭化水素吸着材と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。この排気浄化装置では、電気加熱式触媒として白金Ｐｔ及びロジウムＲｈが用いられ、炭化水素吸着材としてゼオライトが用いられる。また、炭化水素吸着材には白金Ｐｔ及びロジウムＲｈが担持されている。

特許文献１では、機関を始動すべきときには電気加熱式触媒への通電を停止したまま機関が始動され、このとき機関から排出される排気ガス中の炭化水素は炭化水素吸着材に吸着される。次いで、電気加熱式触媒への通電が開始され、電気加熱式触媒が加熱される。したがって、特許文献１には必ずしも明確に記載されていないけれども、特許文献１では、次いで内燃機関からの排気ガスの温度が上昇したときに排気ガスにより炭化水素吸着材が加熱されて炭化水素吸着材から炭化水素が脱離し、次いで脱離した炭化水素が炭化水素吸着材上の触媒又は電気加熱式触媒により浄化されると考えられる。

特開平５−０３１３５９号公報

ところで、一般に、電気加熱式触媒への通電が行われたときにおいて、電気加熱式触媒の中央部から周囲雰囲気への放熱量は比較的少ないのに対し、電気加熱式触媒の外周部から周囲雰囲気への放熱量は比較的多く、このため電気加熱式触媒の中央部と電気加熱式触媒の外周部との間には比較的大きな温度差が存在する。

ところが、この温度差が過度に大きいと、電気加熱式触媒に過度に大きな熱応力が作用するおそれがあり、電気加熱式触媒が破損するおそれがある。

本発明によれば、内燃機関の排気通路内に配置された電気加熱式触媒と、前記電気加熱式触媒上流の前記排気通路内に配置された前段触媒であって、中央部に炭化水素吸着材を担持すると共に外周部に酸化触媒を担持する前段触媒と、前記内燃機関を始動すべき信号が発せられたときに、まず、前記電気加熱式触媒の温度を前記電気加熱式触媒の活性温度以上に設定された設定温度よりも高くするのに必要な第１の設定エネルギ量の電気エネルギを前記電気加熱式触媒に供給し、次いで前記内燃機関を始動するように構成されている制御器と、を備えた、内燃機関の排気浄化装置が提供される。

電気加熱式触媒の中央部と電気加熱式触媒の外周部との間の温度差を低減できるので、電気加熱式触媒に作用する熱応力を低減することができる。

内燃機関及び出力調整装置の全体図である。 触媒コンバータの部分側面断面図である。 前段触媒の部分拡大正面図である。 別の実施例による前段触媒の側面図である。 電気加熱式触媒の半径方向の温度分布を示す線図である。 粒子状物質が堆積した触媒コンバータの部分側面断面図である。 車両制御の第１実施例を説明するタイムチャートである。 第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１のマップを示す図である。 第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２のマップを示す図である。 機関回転数Ｎｅ及び酸素貯蔵量ＱＯＸを説明するタイムチャートである。 車両制御の第１実施例の通電制御ルーチンを示すフローチャートである。 車両制御の第１実施例の通電制御ルーチンを示すフローチャートである。 車両制御の第１実施例の機関始動制御ルーチンを示すフローチャートである。 車両制御の第１実施例の運転モード制御ルーチンを示すフローチャートである。 車両制御の第２実施例を説明するタイムチャートである。 車両制御の第２実施例の通電制御ルーチンを部分的に示すフローチャートである。 車両制御の第３実施例を説明するタイムチャートである。 車両制御の第３実施例の通電制御ルーチンを部分的に示すフローチャートである。 車両制御の第３実施例の運転モード制御ルーチンを示すフローチャートである。 車両制御の第３実施例の空燃比制御ルーチンを示すフローチャートである。

図１は、電気モータのみ又は内燃機関及び電気モータにより駆動されるハイブリッド車両に本発明を適用した場合を示している。この場合、ハイブリッド車両には内燃機関１と出力調整装置２とが搭載される。図示しない別の実施例では、内燃機関のみにより駆動される車両に本発明が適用される。

まず初めに図１を参照しつつ出力調整装置２について簡単に説明する。本発明による実施例では出力調整装置２が、電気モータ及び発電機として作動する第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２と遊星歯車機構３とにより構成される。この遊星歯車機構３はサンギア４と、リングギア５と、サンギア４とリングギア５間に配置されたプラネタリギア６と、プラネタリギア６を担持するプラネタリキャリア７とを具備する。サンギア４は第１のモータジェネレータＭＧ１の回転軸８に連結され、プラネタリキャリア７は内燃機関１の出力軸又はクランクシャフト９に連結される。また、リングギア５は一方では第２のモータジェネレータＭＧ２の回転軸１０に連結され、他方では駆動輪に連結された出力軸１２にベルト１１を介して連結される。したがってリングギア５が回転するとそれに伴って出力軸１２が回転せしめられることがわかる。

各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２はそれぞれ対応する回転軸８，１０上に取付けられかつ外周面に複数個の永久磁石を取付けたロータ１３，１５と、回転磁界を形成する励磁コイルを巻設したステータ１４，１６とを具備した交流同期電動機からなる。各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１４，１６の励磁コイルはそれぞれ対応するモータ駆動制御回路１７，１８に接続され、これらモータ駆動制御回路１７，１８は直流高電圧を充電又は放電するバッテリ１９に接続される。モータ駆動制御回路１７，１８はバッテリ１９からの直流低電圧を交流高電圧に変換し又はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの交流高電圧を直流低電圧に変換する機能を有する。なお、本発明による実施例ではバッテリ１９は車両外部から充電可能であり、車両外部に放電可能である。図示しない別の実施例では、バッテリ１９は車両外部から充電不可能であり、車両外部に放電不可能である。また、本発明による実施例では第２のモータジェネレータＭＧ２は主に電気モータとして作動し、第１のモータジェネレータＭＧ１は主に発電機として作動する。

電子制御ユニット又は制御器２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５及び出力ポート２６を具備する。アクセルペダル２７にはアクセルペダル２７の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２８が接続され、負荷センサ２８の出力電圧は対応するＡＤ変換器２５ａを介して入力ポート２５に入力される。また入力ポート２５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２９が接続される。更に入力ポート２５にはバッテリ１９の充電量を表す信号及びその他の種々の信号が対応するＡＤ変換器２５ａを介して入力される。一方、出力ポート２６は各モータ駆動制御回路１７，１８に接続されると共に対応する駆動回路２６ａを介して内燃機関１の制御すべき要素、例えば燃料噴射弁、点火栓、スロットル弁、電気加熱式触媒等に接続される。

次に内燃機関１について説明する。本発明による実施例では内燃機関１は火花点火式内燃機関から構成される。図示しない別の実施例では内燃機関１は圧縮着火式内燃機関から構成される。

図１を参照すると、３０は機関本体、３１は燃焼室、３２は吸気枝管、３３はサージタンク、３４は吸気ダクト、３５はエアクリーナ、３６は排気マニホルド、３７は排気管、３８は触媒コンバータをそれぞれ示す。吸気枝管３２にはそれぞれ対応する吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３９が配置される。図示しない別の実施例では、燃料噴射弁３９は燃焼室３１にそれぞれ配置され、それぞれ対応する燃焼室３１内に燃料を直接噴射する。吸気ダクト３４内にはスロットル弁４０と、吸入空気量を検出するエアフロメータ４１とがそれぞれ配置される。更に燃焼室３１内には点火栓４２がそれぞれ配置される。また、機関本体３０には機関冷却水温を検出するための水温センサ４３が取り付けられる。

図２は触媒コンバータ３８の部分断面図を示している。触媒コンバータ３８は中空円筒状の金属製ケーシング５０を有し、ケーシング５０は円筒状の中間部分５０ａと、中間部分５０ａの前端及び後端に取り付けられた収縮部分５０ｂと、収縮部分５０ｂに取り付けられたフランジ５０ｃとを備える。触媒コンバータ３８はフランジ５０ｃを介して排気管３７と連結される。なお、図２には収縮部分５０ｂ及びフランジ５０ｃの一方のみが図示されている。ケーシング５０内には電気加熱式触媒５１が配置されると共に、電気加熱式触媒５１上流のケーシング５０内には前段触媒５３が配置される。この場合、電気加熱式触媒５１の長手軸線及び前段触媒５３の長手軸線がそれぞれ排気ガス流れ方向に対し平行になるように電気加熱式触媒５１及び前段触媒５３がケーシング５０内に収容される。また、図２に示される実施例では電気加熱式触媒５１と前段触媒５３との間にわずかな隙間５４が形成されている。ケーシング５０の内周面と電気加熱式触媒５１及び前段触媒５３の外周面との間にはそれぞれ、断熱性及び電気絶縁性を有する保持材５５が配置される。

電気加熱式触媒５１はハニカム構造をなす基材を有し、この基材は互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路と、これら排気流通路を互いに隔てる隔壁とを具備する。本発明による実施例では、隔壁には酸素貯蔵能力を有する三元触媒５２が担持される。すなわち、電気加熱式触媒５１は酸素貯蔵能力を有している。三元触媒５２は例えばアルミナから形成された担体に担持された白金、ロジウム、及びパラジウムのような貴金属と、セリアのような酸素貯蔵材とを含む。一方、基材は、例えば炭化ケイ素のような、通電されると発熱する材料から形成される。なお、基材には一対の電極が設けられており、これら電極を介してバッテリ１９から基材に通電される。基材に通電されると、基材が発熱し、三元触媒５２の温度が高められる。

前段触媒５３もハニカム構造をなす基材を有し、この基材も互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路と、これら排気流通路を互いに隔てる隔壁とを具備する。本発明による実施例では、前段触媒５３に、中央部５３Ｃと、中央部５３Ｃを取り囲む外周部５３Ｐとが区画される。中央部５３Ｃに位置する隔壁には、排気ガス中の炭化水素を吸着するための炭化水素吸着材５６が担持される。炭化水素吸着材５６は例えばゼオライトから形成される。一方、外周部５３Ｐに位置する隔壁には酸化触媒５７が担持される。酸化触媒５７は例えばアルミナから形成された担体に担持された白金、ロジウム、及びパラジウムのような貴金属を含む。

本発明による実施例では更に、単位面積当たりの排気流通路の数をセル密度（個／ｃｍ^２）と称すると、前段触媒５３の外周部５３Ｐのセル密度は前段触媒５３の中央部５３Ｃのセル密度よりも低くされている。すなわち、図３に示されるように、外周部５３Ｐにおける隔壁５３Ｗの厚さ又は断面積は中央部５３Ｃにおける隔壁５３Ｗの厚さ又は断面積とほぼ等しくされつつ、外周部５３Ｐにおける排気流通路５３Ｆの流路面積は中央部５３Ｃにおける排気流通路５３Ｆの流路面積よりも大きくされる。このようにすると、排気ガスが外周部５３Ｐ内を流れるのが促進される。図示しない別の実施例では、前段触媒５３の外周部５３Ｐのセル密度と前段触媒５３の中央部５３Ｃのセル密度とは互いにほぼ等しい。なお、外周部５３Ｐの半径方向幅Ｗ５３Ｐは前段触媒５３の直径Ｄ５３及び中央部５３Ｃの直径Ｄ５３Ｃに関わらず、１０ｍｍ程度に設定される。

また、本発明による実施例では、図２に示されるように外周部５３Ｐの長手方向全体に酸化触媒５７が担持される。すなわち、酸化触媒５７が担持される領域の長手方向長さＬ５７は外周部５３Ｐ又は前段触媒５３の長手方向長さＬ外周部５３Ｐにほぼ等しい。図４に示される別の実施例では、酸化触媒５７が担持される領域の長手方向長さＬ５７は外周部５３Ｐの長手方向長さＬ５３Ｐよりも短い。また、図４に示される別の実施例では、酸化触媒５７は外周部５３Ｐの排気流れ上流側部分に担持される。図２に示される実施例でも図４に示される別の実施例でも、酸化触媒５７が担持される領域の長手方向長さＬ５７は１０ｍｍ程度に設定される。なお、炭化水素吸着材５６は中央部５３Ｃの長手方向全体に担持される。

なお、図２において、５１Ｃは前段触媒５３の中央部５３Ｃに対面する電気加熱式触媒５１の中央領域を示しており、５１Ｐは前段触媒５３の外周部５３Ｐに対面する電気加熱式触媒５１の外周領域を示している。

更に、図１に示されるように、触媒コンバータ３８には電気加熱式触媒５１の温度を検出する温度センサ５１ｓが取り付けられる。

さて、本発明による実施例では、ハイブリッド車両の運転モードとしてＨＶモード又はＥＶモードが行われる。

ＨＶモードでは、内燃機関１が運転されると共に第２のモータジェネレータＭＧ２が電気モータとして作動され、内燃機関１の出力の一部及び第２のモータジェネレータＭＧ２の出力が出力軸１２に伝達される。すなわち、ハイブリッド車両は内燃機関１及び第２のモータジェネレータＭＧ２により駆動される。内燃機関１の出力の残りは発電機として作動する第１のモータジェネレータＭＧ１に伝達され、第１のモータジェネレータＭＧ１により発生された電力は第２のモータジェネレータＭＧ２又はバッテリ１９に送られる。内燃機関１の発生した出力に対する出力軸１２に送られる出力の割合は車両要求負荷に応じて変更される。なお、車両要求負荷がかなり低いときには内燃機関１は停止され、第２のモータジェネレータＭＧ２のみによってハイブリッド車両が駆動される。

一方、ＥＶモードでは、第２のモータジェネレータＭＧ２が電気モータとして作動され、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力のみが出力軸１２に伝達される。ただし、例えば車両急加速時のように車両要求負荷があらかじめ定められた設定負荷よりも高くなったときには、第２のモータジェネレータＭＧ２に加えて内燃機関１が一時的に運転され、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力に加えて内燃機関１の出力の一部が出力軸１２に一時的に伝達される。すなわち、ハイブリッド車両は主として第２のモータジェネレータＭＧ２により駆動され、一時的に内燃機関１及び第２のモータジェネレータＭＧ２により駆動される。なお、内燃機関１の出力の残りは発電機として作動する第１のモータジェネレータＭＧ１に伝達される。

また、ＨＶモード及びＥＶモード中の車両減速時には、発電機として作動される第１のモータジェネレータＭＧ１に外力が出力軸１２を介し伝達され、それによりエネルギが回生される。回生されたエネルギはバッテリ１９に蓄えられる。

本発明による実施例では、バッテリ１９の充電量があらかじめ定められた第１の設定充電量よりも多いときにはＥＶモードが行なわれ、バッテリ１９の充電量が第１の設定充電量よりも少なくなるとＨＶモードが行われる。バッテリ１９が車両外部から充電され、バッテリ１９の充電量が第１の設定充電量よりも多くなると、再びＥＶモードが行われる。

更に、本発明による実施例では、ＨＶモード及びＥＶモード中の内燃機関１の停止時に、バッテリ１９の充電量が第１の設定充電量よりも少なく設定された第２の設定充電量よりも少なくなったときには、内燃機関１が運転されると共に、内燃機関１の出力が発電機として作動される第１のモータジェネレータＭＧ１に伝達され、このとき発生された電気エネルギがバッテリ１９に蓄えられる。

そうすると、本発明による実施例では、ハイブリッド車両の運転モードがＥＶモードからＨＶモードに切り換えられるとき、ＥＶモードにおいて車両要求負荷が設定負荷よりも高くなったとき、及び、ＨＶモード及びＥＶモード中の内燃機関１の停止時にバッテリ１９の充電量があらかじめ定められた設定充電量よりも少なくなったときに、内燃機関１を始動すべき信号が発せられる。

本発明による実施例では、内燃機関１を始動すべき信号が発せられると、内燃機関１を停止したまま、電気加熱式触媒５１への通電が開始され、それにより電気加熱式触媒５１又は三元触媒５２の温度が高められる。次いで、三元触媒５２が活性化すると、内燃機関１が始動される。本発明による実施例では内燃機関１を始動するために第１のモータジェネレータＭＧ１が電気モータとして作動され、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力が内燃機関１の出力軸９に伝達される。

機関始動時には内燃機関１はリッチ空燃比のもとで運転され、したがってこのときの排気ガス中には比較的多量の未燃炭化水素が含まれている。一方、内燃機関１からの排気ガスの一部は前段触媒５３の中央部５３Ｃに到り、残りは前段触媒５３の外周部５３Ｐに到る。したがって、機関始動時の未燃炭化水素の一部は前段触媒５３の中央部５３Ｃに到り、残りは前段触媒５３の外周部５３Ｐに到る。なお、内燃機関１が始動された後、機関冷却水温が上昇するにつれて空燃比は目標空燃比である理論空燃比に近づけられ、維持される。

まず、機関始動時に前段触媒５３の中央部５３Ｃに到った未燃炭化水素について説明する。機関が始動された直後は前段触媒５３の中央部５３Ｃの炭化水素吸着材５６の温度は比較的低く、したがって中央部５３Ｃに到った未燃炭化水素は炭化水素吸着材５６に吸着する。次いで、内燃機関１からの排気ガスの温度が次第に上昇すると、前段触媒５３の中央部５３Ｃの炭化水素吸着材５６の温度も次第に上昇する。次いで、炭化水素吸着材５６の温度が脱離温度に達すると、炭化水素吸着材５６から吸着されている炭化水素が脱離し始める。炭化水素吸着材５６から脱離した炭化水素は主として、電気加熱式触媒５１の中央領域５１Ｃに到る。上述したように電気加熱式触媒５１はすでに活性化されており、したがって電気加熱式触媒５１の中央領域５１Ｃに到った未燃炭化水素は酸化される。その結果、電気加熱式触媒５１の中央領域５１Ｃの温度が上昇する。なお、電気加熱式触媒５１は上述したように酸素貯蔵能力を有しており、内燃機関１がリッチ空燃比のもとで運転されたときには電気加熱式触媒５１から貯蔵されている酸素が放出され、放出された酸素により未燃炭化水素等が電気加熱式触媒５１において酸化される。

ここで、炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離するには脱離熱を炭化水素吸着材５６に与える必要がある。このため、炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離している間は、炭化水素吸着材５６又は中央部５３Ｃの温度は或る一定の温度に維持される。すなわち、内燃機関１から前段触媒５３に流入する排気ガスの温度が上昇しても、炭化水素吸着材５６又は中央部５３Ｃから流出する排気ガスの温度の上昇が抑制される。このため、炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離したときの電気加熱式触媒５１の中央領域５１Ｃの温度上昇が抑制される。すなわち、本発明による実施例では、前段触媒５３が設けられない場合に比べて、電気加熱式触媒５１の中央領域５１Ｃの温度上昇が抑制される。

次に、機関始動時に前段触媒５３の中央部５３Ｃに到った未燃炭化水素について説明する。機関が始動された直後は前段触媒５３の外周部５３Ｐの酸化触媒５７は未だ活性化しておらず、外周部５３Ｐに到った未燃炭化水素は外周部５３Ｐを通過し、主として電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐに到る。上述したように電気加熱式触媒５１はすでに活性化されており、したがって電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐに到った未燃炭化水素は酸化される。その結果、外周領域５１Ｐの温度が上昇する。

次いで、内燃機関１からの排気ガスの温度が次第に上昇すると、前段触媒５３の外周部５３Ｐの酸化触媒５７の温度も次第に上昇する。次いで酸化触媒５７が活性化すると、外周部５３Ｐに到った未燃炭化水素が外周部５３Ｐの酸化触媒５７において酸化される。その結果、外周部５３Ｐから流出する排気ガスの温度が高められる。酸化触媒５７に十分な酸素が存在しないときには、前段触媒５３の外周部５３Ｐに到った未燃炭化水素は次いで、主として電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐにおいて酸化される。いずれにしても、電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐの温度が高められる。

しかも、本発明による実施例では、図３を参照して説明したように前段触媒５３の外周部５３Ｐのセル密度は前段触媒５３の中央部５３Ｃのセル密度よりも低くされており、したがって排気ガスが外周部５３Ｐ内を流れるのが促進されている。したがって、本発明による実施例では、前段触媒５３が設けられない場合に比べて、電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐの温度が上昇される。

図５は、機関始動時における電気加熱式触媒５１の半径方向に関する電気加熱式触媒５１の温度分布を示している。図５において、実線は本発明による実施例における温度分布を示しており、破線は前段触媒５３が設けられない第１の比較例における温度分布を示しており、一点鎖線は前段触媒５３の中央部５３Ｃ及び外周部５３Ｐに炭化水素吸着材５６が設けられている第２の比較例における温度分布を示している。図５からわかるように、本発明による実施例における電気加熱式触媒５１の中心の温度ＴＣＣは第１の比較例における電気加熱式触媒５１の中心の温度ＴＣＺ１Ｃよりも低く、本発明による実施例における電気加熱式触媒５１の外縁の温度ＴＣＥは第１の比較例における電気加熱式触媒５１の外縁の温度ＴＣＺ１Ｅよりも高い。その結果、本発明による実施例における電気加熱式触媒５１の中心と外縁の温度差ｄＴＣ（＝ＴＣＣ−ＴＣＥ）は第１の比較例における電気加熱式触媒５１の中心と外縁の温度差ｄＴＣＺ１（＝ＴＣＺ１Ｃ−ＴＣＺ１Ｅ）よりも小さい。また、本発明による実施例における電気加熱式触媒５１の中心の温度ＴＣＣは第２の比較例における電気加熱式触媒５１の中心の温度ＴＣＺ２Ｃにほぼ等しく、本発明による実施例における電気加熱式触媒５１の外縁の温度ＴＣＥは第２の比較例における電気加熱式触媒５１の外縁の温度ＴＣＺ２Ｅよりも高い。その結果、本発明による実施例における電気加熱式触媒５１の中心と外縁の温度差ｄＴＣは第２の比較例における電気加熱式触媒５１の中心と外縁の温度差ｄＴＣＺ２（＝ＴＣＺ２Ｃ−ＴＣＺ２Ｅ）よりも小さい。

一般に、電気加熱式触媒５１の中心と外縁の温度差が小さくなるにつれて、電気加熱式触媒５１に作用する熱応力は小さくなる。したがって、本発明による実施例では、電気加熱式触媒５１に作用する熱応力が低減されるということになる。このため、電気加熱式触媒５１の耐久性が高められる。

ところで、内燃機関１からの排気ガス中には、主として固体炭素からなる粒子状物質が含まれており、この粒子状物質が触媒コンバータ３８内に堆積する場合がある。ところが、粒子状物質は導電性を有している。このため、触媒コンバータ３８内に粒子状物質が堆積すると、この粒子状物質により電気加熱式触媒５１とケーシング５０との間に電気経路が形成され、電気加熱式触媒５１の電気絶縁性が低下するおそれがある。すなわち、図６に示される例では、電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐ、隙間５４におけるケーシング５０の中間部分５０ａの内周面、前段触媒５３の外周部５３Ｐ、ケーシング５０の収縮部分５０ｂ及びフランジ５０ｃの内周面上に、粒子状物質６０がそれぞれ堆積しており、粒子状物質６０により電気加熱式触媒５１とケーシング５０との間に電気経路が形成されている。

この点、本発明による実施例では、前段触媒５３の外周部５３Ｐに酸化触媒５７が設けられているので、前段触媒５３の外周部５３Ｐ及び電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐの温度が高められる。また、前段触媒５３の外周部５３Ｐのセル密度は前段触媒５３の中央部５３Ｃのセル密度よりも低くされているので、前段触媒５３の外周部５３Ｐ及び電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐの温度がより高められる。その結果、前段触媒５３の外周部５３Ｐ及び電気加熱式触媒５１の外周領域５１Ｐに付着した粒子状物質６０が比較的容易に酸化除去される。したがって、電気加熱式触媒５１とケーシング５０との間に粒子状物質６０により電気経路が形成されるのが抑制され、電気加熱式触媒５１の電気絶縁性が高く維持される。

次に、ハイブリッド車両において内燃機関１を始動すべき信号が発せられたときの車両制御の第１実施例を、図７を参照しながら説明する。上述したように内燃機関１を始動すべき信号は種々の条件下で発せられる。図７はハイブリッド車両の運転モードがＥＶモードからＨＶモードに切り換えられるときに内燃機関１を始動すべき信号が発せられる場合を示している。他の条件下で内燃機関１を始動すべき信号が発せられた時も同様である。

図７を参照すると、時間ｔ１１において内燃機関１を始動すべき信号が発せられると、内燃機関１を停止したまま、電気加熱式触媒５１への通電が開始される。すなわち、電気加熱式触媒５１への電気エネルギの供給が開始される。その結果、前段触媒５３の温度ＴＣＦはほとんど上昇することなく、電気加熱式触媒５１の温度ＴＣが上昇する。なお、前段触媒５３の温度ＴＣＦは前段触媒５３の中心の温度によって代表され、電気加熱式触媒５１の温度ＴＣは電気加熱式触媒５１の中心の温度ＴＣＣによって代表される。

次いで、時間ｔ１２において、電気加熱式触媒５１に供給された総電気エネルギ量ＱＥＣがあらかじめ定められた第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１に達すると、すなわち電気加熱式触媒５１に第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１の電気エネルギが供給されると、車両制御の第１実施例では電気加熱式触媒５１への通電が停止される。すなわち、内燃機関１を始動すべき信号が発せられたときには、まず第１の設定エネルギ量の電気エネルギが電気加熱式触媒５１に供給される。この第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１は、電気加熱式触媒５１の温度ＴＣを電気加熱式触媒の活性温度ＴＣＡ以上に設定された設定温度ＴＣ１よりも高くするのに必要な電気エネルギ量である。したがって、電気加熱式触媒５１への第１の電気エネルギ量ＱＣ１の電気エネルギの供給が完了した時間ｔ１２において、電気加熱式触媒５１の温度ＴＣは設定温度ＴＣ１を越える。

電気加熱式触媒５１への通電を開始すべきとき（時間ｔ１１）の電気加熱式触媒５１の温度ＴＣを初期触媒温度ＴＣ０と称すると、第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１は初期触媒温度ＴＣ０が高いときには初期触媒温度ＴＣ０が低いときに比べて少なく設定される。図８に示される例では、第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１は、初期触媒温度ＴＣ０があらかじめ定められた第１の設定初期温度ＴＣ０１よりも低いときには比較的多いエネルギ量ＱＥＣ１Ｘに設定され、初期触媒温度ＴＣ０が第１の設定初期温度ＴＣ０１よりも高くなると初期触媒温度ＴＣ０が高くなるにつれて少なくなり、初期触媒温度ＴＣ０が第１の設定初期温度ＴＣ０１よりも高く設定された第２の設定初期温度ＴＣ０２よりも高くなるとゼロに設定される。すなわち、初期触媒温度ＴＣ０が第２の設定初期温度ＴＣ０２よりも高いときには電気加熱式触媒５１への通電が行われない。このようにしているのは、初期触媒温度ＴＣ０が第２の設定初期温度ＴＣ０２よりも高いときには、電気加熱式触媒５１がすでに活性状態にあるか又は内燃機関１が始動されると直ちに活性状態になるからである。

再び図７を参照すると、時間ｔ１２において、内燃機関１の運転が開始され、したがって機関回転数Ｎｅが増大する。すなわち、内燃機関１を始動すべき信号が発せられると、まず電気加熱式触媒５１が活性化され、次いで内燃機関が始動される。内燃機関１の始動時において、内燃機関１の目標空燃比ＡＦＴはまずリッチに設定され、次いで機関冷却水温が上昇するにつれて理論空燃比ＡＦＳに近づけられ、維持される。更に、時間ｔ１２において、車両制御の第１実施例では、ハイブリッド車両の運転モードがＥＶモードからＨＶモードに切り換えられる。

内燃機関１の運転が開始されると、内燃機関１の排気ガスが前段触媒５３に接触する。また、排気ガス中の炭化水素が前段触媒５３の炭化水素吸着材５６に吸着し、吸着熱が発生する。このため、前段触媒５３の温度ＴＣＦは次第に上昇する。一方、このとき電気加熱式触媒５１に流入する排気ガスの温度は電気加熱式触媒５１の温度ＴＣよりも低く、したがって電気加熱式触媒５１の温度ＴＣは次第に低下する。

次いで、時間ｔ１３において、内燃機関１が始動されてからの吸入空気量の積算値ＳＧａがあらかじめ定められた第１の設定値ＳＧａ１を越えると、電気加熱式触媒５１への通電が再開される。その結果、電気加熱式触媒５１の温度ＴＣが上昇する。

次いで、時間ｔ１４において、前段触媒５３の炭化水素吸着材５６から吸着されている炭化水素が脱離し始める。その結果、上述したように、前段触媒５３の温度ＴＣＦは一定の温度ＴＣＦＸに維持され、電気加熱式触媒５１に流入する排気ガスの温度上昇が抑制される。このため、電気加熱式触媒５１の温度ＴＣが更に低下し、活性温度ＴＣＡを越えて低下するおそれがある。電気加熱式触媒５１の温度ＴＣが活性温度ＴＣＡよりも低いと、電気加熱式触媒５１において排気ガスを良好に浄化できない。そこで車両制御の第１実施例では、炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離する前に電気加熱式触媒５１に再び通電し、それにより炭化水素吸着材５６からの炭化水素脱離時に電気加熱式触媒５１の温度ＴＣが活性温度ＴＣＡ以上に維持されるようにしている。その結果、電気加熱式触媒５１が活性状態に維持され、排気ガスの良好な浄化が維持される。なお、図示しない別の実施例では、電気加熱式触媒５１が活性状態に維持される限り、炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離し始めると同時又はその後に、電気加熱式触媒５１への再通電が開始される。

次いで、時間ｔ１５において、電気加熱式触媒５１に供給された総電気エネルギ量ＱＥＣが上述の第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１とあらかじめ定められた第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２との合計（ＱＥＣ１＋ＱＥＣ２）に達すると、すなわち電気加熱式触媒５１に追加的に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２が供給されると、電気加熱式触媒５１への通電が停止される。上述の説明からわかるように、この第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２は炭化水素吸着材５６からの炭化水素脱離時に電気加熱式触媒５１の温度ＴＣを電気加熱式触媒５１の活性温度ＴＣＡ以上に維持するのに必要な電気エネルギ量である。

電気加熱式触媒５１への通電を開始すべきときの機関冷却水温を初期水温ＴＷ０と称すると、初期水温ＴＷ０が低いときには初期水温ＴＷ０が高いときに比べて、内燃機関１から排出される未燃炭化水素の量は多く、したがって炭化水素吸着材５６に吸着する炭化水素の量も多く、その後に炭化水素吸着材５６から脱離する炭化水素の量も多い。炭化水素吸着材５６から脱離する炭化水素の量が多いときには、上述の脱離熱の量が多く、したがって電気加熱式触媒５１の温度ＴＣを電気加熱式触媒５１の活性温度ＴＣＡ以上に維持するのに多くの電気エネルギを必要とする。そこで、第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２は初期水温ＴＷ０が高いときには初期水温ＴＷ０が低いときに比べて少なく設定される。図９に示される例では、第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２は、初期水温ＴＷ０があらかじめ定められた第１の設定水温ＴＷ０１よりも低いときには比較的多いエネルギ量ＱＥＣ２Ｘに設定され、初期水温ＴＷ０が第１の設定水温ＴＷ０１よりも高くなると初期水温ＴＷ０が高くなるにつれて少なくなり、初期水温ＴＷ０が第１の設定水温ＴＷ０１よりも高く設定された第２の設定水温ＴＷ０２よりも高くなるとゼロに設定される。すなわち、初期水温ＴＷ０が第２の設定水温ＴＷ０２よりも高いときには電気加熱式触媒５１への通電が行われない。

図７に示される例では、電気加熱式触媒５１への通電が停止される時間ｔ１５において、炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が終了し、したがって前段触媒５３の温度ＴＣＦが一定の温度ＴＣＦＸから上昇し始める。言い換えると、炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が終了したときに電気加熱式触媒５１への通電が停止される。図示しない別の実施例では、炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が終了する前に又はその後に、電気加熱式触媒５１への通電が停止される。

なお、車両制御の第１実施例では上述したように、初期触媒温度ＴＣ０が第２の設定初期温度ＴＣ０２よりも高いときには、内燃機関１の始動前の電気加熱式触媒５１への通電が行われない。このような場合には、内燃機関１の始動後の電気加熱式触媒５１への再通電は行われない。炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離したときに、電気加熱式触媒５１への再通電を行わなくても、電気加熱式触媒５１が活性状態に維持されるからである。したがって電気エネルギが有効に利用される。

総括すると、車両制御の第１実施例では、電気加熱式触媒５１に第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１の電気エネルギが供給された後に、炭化水素吸着材５６からの炭化水素脱離時に電気加熱式触媒５１の温度を電気加熱式触媒５１の活性温度ＴＣＡ以上に維持するのに必要な第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが電気加熱式触媒５１に供給される、ということになる。その結果、電気加熱式触媒５１が確実に活性状態に維持される。

また、車両制御の第１実施例では、電気加熱式触媒５１への第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１の電気エネルギの供給が終了した後、時間間隔をおいて、電気加熱式触媒５１への第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギの供給が開始される。このようにすると、電気加熱式触媒５１の温度ＴＣが活性温度ＴＣＡよりも低くなる可能性のあるタイミングで電気加熱式触媒５１への再通電が開始され、したがって電気加熱式触媒５１がより確実に活性状態に維持される。

更に、車両制御の第１実施例では、内燃機関１が始動されてからの吸入空気量の積算値ＳＧａが第１の設定値ＳＧａ１を越えたときに電気加熱式触媒５１への第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギの供給が開始される。本願発明者らによれば、吸入空気量積算値ＳＧａが後述する第２の設定値ＳＧａ２を越えると、初期触媒温度ＴＣ０や初期水温ＴＷ０に関わらず、炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離し始めることが確認されており、車両制御の第１実施例では第１の設定値ＳＧａ１は第２の設定値ＳＧａ２よりもわずかに小さく設定されている。そうすると、車両制御の第１実施例では、炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が開始される直前に電気加熱式触媒５１への再通電が開始される、ということになる。このようにすると、電気加熱式触媒５１をより確実に活性状態に維持することができる。

ところで、内燃機関１を始動すべきときには、燃料噴射弁３９による燃料噴射作用及び点火栓４２の点火作用を行うことなく第１のモータジェネレータＭＧ１によりクランキングが行なわれ、それにより機関回転数Ｎｅが上昇される。次いで、機関回転数Ｎｅがあらかじめ定められた第１の設定回転数を越えると、燃料噴射弁３９による燃料噴射作用及び点火栓４２の点火作用が開始され、次いで機関回転数Ｎｅが第１の設定回転数よりも高く設定された第２の設定回転数を越えると、第１のモータジェネレータＭＧ１によるクランキングが停止される。すなわち、内燃機関１の始動が完了する。そうすると、内燃機関１が始動されてから機関回転数Ｎｅが第１の設定回転数を越えるまでの間は、クランキングにより電気加熱式触媒５１に空気が送られ、電気加熱式触媒５１に酸素が貯蔵されることになる。この場合、電気加熱式触媒５１に貯蔵される酸素の量は第１の設定回転数に応じて定まる。このことを、図１０を参照しながら説明する。

図１０を参照すると、時間ｔａ１は内燃機関１の運転が開始されたタイミング、すなわちクランキングが開始されたタイミングを示している。クランキングが開始されると、機関回転数Ｎｅが次第に上昇する。また、電気加熱式触媒５１の酸素貯蔵量ＱＯＸも次第に増大する。次いで、時間ｔａ２において機関回転数Ｎｅが値Ｎｅ１ｏｆｆになると、酸素貯蔵量ＱＯＸは比較的少ない量ＱＯＸｏｆｆとなる。次いで、時間ｔａ３において機関回転数Ｎｅが値Ｎｅ１ｏｎ（＞Ｎｅ１ｏｆｆ）となると、酸素貯蔵量ＱＯＸは比較的多いＱＯＸｏｎ（ＱＯＸｏｎ）となる。

このように機関始動前に電気加熱式触媒５１に貯蔵された酸素は、その後に炭化水素吸着材５６から脱離した炭化水素を酸化するのに役立つ。ところで、機関始動前に電気加熱式触媒５１への通電を開始すべきときの電気加熱式触媒５１の温度である初期触媒温度ＴＣ０が高いときには機関始動時における炭化水素吸着材５６の温度も高く、したがってこの場合には機関始動時に炭化水素吸着材５６に炭化水素がほとんど吸着されないと考えられる。これに対し、初期触媒温度ＴＣ０が低いときには機関始動時における炭化水素吸着材５６の温度も低く、したがってこの場合には機関始動時に炭化水素吸着材５６に比較的多量の炭化水素が吸着されると考えられる。炭化水素吸着材５６に多量の炭化水素が吸着されたときには、その後に多量の炭化水素が炭化水素吸着材５６から脱離し、この多量の炭化水素を電気加熱式触媒５１において浄化する必要がある。多量の炭化水素を電気加熱式触媒５１において確実に酸化浄化するためには、多量の酸素が必要である。

そこで車両制御の第１実施例では、機関始動前に電気加熱式触媒５１への通電が行われない場合には第１の設定回転数Ｎｅ１が比較的低い値Ｎｅ１ｏｆｆに設定され、機関始動前に電気加熱式触媒５１への通電が行われる場合には第１の設定回転数Ｎｅ１が比較的高い値Ｎｅ１ｏｎに設定される。その結果、機関始動前に通電が行われる場合に、炭化水素吸着材５６から脱離する比較的多量の炭化水素を電気加熱式触媒５１において確実に浄化することができる。一方、機関始動前に通電が行われない場合には、燃料噴射作用及び点火作用が速やかに開始され、したがって機関始動が速やかに完了される。この点、機関始動時に炭化水素吸着材５６から脱離する炭化水素の量が多いときには機関始動時に炭化水素吸着材５６から脱離する炭化水素の量が少ないときに比べて、第１の設定回転数Ｎｅ１が高く設定される、という見方もできる。

図１１及び図１２は車両制御の第１実施例における電気加熱式触媒５１の通電制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは内燃機関１を始動すべき信号が発せられたときに１度だけ実行される。

図１１及び図１２を参照すると、ステップ１００では機関始動前に電気加熱式触媒５１に通電すべきか否かが判別される。車両制御の第１実施例では初期触媒温度ＴＣ０が第２の設定初期温度ＴＣ０２よりも低いときに電気加熱式触媒５１に通電すべきでないと判別され、初期触媒温度ＴＣ０が第２の設定初期温度ＴＣ０２よりも高いときに電気加熱式触媒５１に通電すべきと判別される。電気加熱式触媒５１に通電すべきでないと判別されたときには、次いでステップ１０１に進み、第１の設定回転数Ｎｅ１が比較的低い値Ｎｅ１ｏｆｆに設定される。続くステップ１０３では、フラグＸＥＳがセットされる。このフラグＸＥＳは内燃機関１の始動を許容するときにセットされ（ＸＥＳ＝１）、それ以外はリセットされる（ＸＥＳ＝０）。

これに対し、電気加熱式触媒５１に通電すべきと判別されたときにはステップ１００からステップ１０３に進み、第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１及び第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２が図８及び図９のマップからそれぞれ算出される。続くステップ１０４では電気加熱式触媒５１への通電が開始される。続くステップ１０５では電気加熱式触媒５１に第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１の電気エネルギが供給されたか否かが判別される。電気加熱式触媒５１に第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１の電気エネルギが供給されていないときにはステップ１０５に戻る。電気加熱式触媒５１に第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１の電気エネルギが供給されたときにはステップ１０５からステップ１０６に進み、第１の設定回転数Ｎｅ１が比較的高い値Ｎｅ１ｏｎに設定される。続くステップ１０７では、フラグＸＥＳがセットされる（ＸＥＳ＝１）。続くステップ１０８では電気加熱式触媒５１への通電が停止される。

後述するように、フラグＸＥＳがセットされると内燃機関１の運転が開始される。続くステップ１０９では、内燃機関１が始動されてからの吸入空気量積算値ＳＧａが第１の設定値ＳＧａ１よりも多いか否かが判別される。ＳＧａ≦ＳＧａ１のときにはステップ１０９に戻る。ＳＧａ＞ＳＧａ１のときにはステップ１０９からステップ１１０に進み、電気加熱式触媒５１への通電が開始される。続くステップ１１１では電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されたか否かが判別される。電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されていないときにはステップ１１１に戻る。電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されたときにはステップ１１１からステップ１１２に進み、電気加熱式触媒５１への通電が停止される。

図１３は車両制御の第１実施例における機関始動制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。

図１３を参照すると、ステップ２００では上述のフラグＸＥＳがセットされているか否かが判別される。フラグＸＥＳがリセットされているときには処理サイクルを終了する。フラグＸＥＳがセットされているときにはステップ２００からステップ２０１に進み、第１のモータジェネレータＭＧ１が作動され、クランキングが開始される。続くステップ２０２では機関回転数Ｎｅが第１の設定回転数Ｎｅ１よりも高いか否かが判別される。Ｎｅ≦Ｎｅ１のときにはステップ２０２に戻る。Ｎｅ＞Ｎｅ１のときにはステップ２０２からステップ２０３に進み、燃料噴射弁３９による燃料噴射作用及び点火栓４２の点火作用が開始される。続くステップ２０４では機関回転数Ｎｅが第２の設定回転数Ｎｅ２よりも高いか否かが判別される。Ｎｅ≦Ｎｅ２のときにはステップ２０４に戻る。Ｎｅ＞Ｎｅ２のときにはステップ２０４からステップ２０５に進み、第１のモータジェネレータＭＧ１が停止される。続くステップ２０６ではフラグＸＥＳがリセットされる（ＸＥＳ＝０）。

図１４は車両制御の第１実施例における運転モード制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。

図１４を参照すると、ステップ３００ではバッテリ１９の充電量ＱＣＢがあらかじめ定められた第１の設定充電量ＱＣＢ１よりも多いか否かが判別される。ＱＣＢ＞ＱＣＢ１のときには次いでステップ３０１に進み、内燃機関１が停止され又は停止状態に維持される。続くステップ３０２ではＥＶモードが行われる。これに対し、ＱＣＢ≦ＱＣＢ１のときにはステップ３００からステップ３０３に進み、内燃機関１の運転が開始され又は継続される。続くステップ３０４ではＨＶモードが行われる。

次に、車両制御の第２実施例を説明する。車両制御の第２実施例は次の点で車両制御の第１実施例と構成を異にしている。すなわち、電気加熱式触媒５１への第１の設定エネルギ量ＱＣＥ１の電気エネルギの供給に引き続いて電気加熱式触媒５１への第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギの供給が開始される。このことを、図１５を参照しながら説明する。

図１５を参照すると、時間ｔ２１において内燃機関１を始動すべき信号が発せられると、内燃機関１を停止したまま、電気加熱式触媒５１への通電が開始される。次いで、時間ｔ２２において第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１の電気エネルギが電気加熱式触媒５１に供給されると、内燃機関１の運転が開始される。しかしながら、電気加熱式触媒５１への通電は停止されず、継続される。次いで、時間ｔ２３において第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが電気加熱式触媒５１に更に供給されると、電気加熱式触媒５１への通電が停止される。なお、図１５に示される例では、次いで時間ｔ２４において炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離し始め、次いで時間ｔ２５において炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が終了する。

このように、車両制御の第２実施例では、第１の設定エネルギ量ＱＣＥ１の電気エネルギ及び第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが継続して電気加熱式触媒５１に供給される。このようにすると、制御が容易になる。

車両制御の第２実施例でも、車両制御の第１実施例と同様に、上述した通電制御ルーチン、機関始動制御ルーチン、及び運転モード制御ルーチンが実行される。ただし、車両制御の第２実施例では、通電制御ルーチンにおいて図１６に示されるように、ステップ１０７（図１１）からステップ１１１に進み、電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されたか否かが判別される。電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されていないときにはステップ１１１に戻る。電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されたときにはステップ１１１からステップ１１２（図１１）に進む。

次に、車両制御の第３実施例を説明する。車両制御の第３実施例は次の点で車両制御の第１実施例と構成を異にしている。すなわち、車両制御の第３実施例では、炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が終了するまでに、内燃機関１が一時的にリーン空燃比のもとで運転される。このことを、図１８を参照しながら説明する。

図１７を参照すると、時間ｔ３１において内燃機関１を始動すべき信号が発せられると、内燃機関１を停止したまま、電気加熱式触媒５１への通電が開始される。次いで、時間ｔ３２において第１の設定エネルギ量ＱＥＣ１の電気エネルギが電気加熱式触媒５１に供給されると、電気加熱式触媒５１への通電が停止され、内燃機関１の運転が開始され、運転モードがＨＶモードに切り換えられる。次いで、時間ｔ３３において内燃機関１が始動されてからの吸入空気量積算値ＳＧａが第１の設定値ＳＧａ１を越えると、電気加熱式触媒５１への通電が再開される。次いで、時間ｔ３４において内燃機関１が始動されてからの吸入空気量積算値ＳＧａがあらかじめ定められた第２の設定値ＳＧａ２を越えると、内燃機関１の目標空燃比ＡＦＴがリーン空燃比に設定され、すなわち内燃機関１がリーン空燃比のもとで運転される。上述したように、吸入空気量積算値ＳＧａが第２の設定値ＳＧａ２を越えると炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離し始める。そこで車両制御の第３実施例ではこのときリーン空燃比のもとでの機関運転が開始される。その結果、電気加熱式触媒５１に多量の酸素が供給され、したがって電気加熱式触媒５１において炭化水素が確実に酸化される。図示しない別の実施例では、炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離し始めるよりも前、又は炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離し始めてから炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が終了するまでに、リーン空燃比のもとでの機関運転が開始される。

次いで、時間ｔ３５において第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが電気加熱式触媒５１に更に供給されると、電気加熱式触媒５１への通電が停止される。また、このとき内燃機関１の目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比に戻される。なお、図１７に示される例では、次いで時間ｔ３４において炭化水素吸着材５６から炭化水素が脱離し始め、次いで時間ｔ３５において炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が終了する。すなわち、車両制御の第３実施例では炭化水素吸着材５６からの炭化水素の脱離が終了すると、リーン空燃比のもとでの機関運転が終了される。

更に、車両制御の第３実施例では、リーン空燃比のもとでの機関運転が開始される前の時間ｔ３３において、運転モードがＥＶモードに切り換えられる。また、リーン空燃比のもとでの機関運転が終了される時間ｔ３５において、運転モードがＨＶモードに戻される。リーン空燃比のもとでの機関運転が行われると内燃機関１の出力が低下し、実際の車両出力が要求出力に対し不足するおそれがある。そこで車両制御の第３実施例では、リーン空燃比のもとでの機関運転が行われるときには、運転モードがＥＶモードに切り換えられ、第２のモータジェネレータＭＧ２のみによりハイブリッド車両が駆動される。その結果、十分な車両出力が確保される。図示しない別の実施例では、リーン空燃比のもとでの機関運転が開始される時間ｔ３４において運転モードがＥＶモードに切り換えられる。図示しない更に別の実施例では、時間ｔ３２において運転モードがＨＶモードに切り換えられることなくＥＶモードに維持され、次いでリーン空燃比のもとでの機関運転が終了される時間ｔ３５において、運転モードがＨＶモードに戻される。

車両制御の第３実施例でも、車両制御の第１実施例と同様に、上述した通電制御ルーチン及び機関始動制御ルーチンが実行される。ただし、車両制御の第３実施例では、通電制御ルーチンにおいて図１８に示されるように、ステップ１０７（図１１）からステップ１０８に進み、電気加熱式触媒５１への通電が停止される。続くステップ１０９では、内燃機関１が始動されてからの吸入空気量積算値ＳＧａが第１の設定値ＳＧａ１よりも多いか否かが判別される。ＳＧａ≦ＳＧａ１のときにはステップ１０９に戻る。ＳＧａ＞ＳＧａ１のときにはステップ１０９からステップ１１０に進み、電気加熱式触媒５１への通電が開始される。続くステップ１１０ａではフラグＸＥＶがセットされる（ＸＥＶ＝１）。このフラグＸＥＶは、ＨＶモードを行うべきとき、すなわちバッテリ１９の充電量ＱＣＢが第１の設定充電量ＱＣＢ１以下であるにもかかわらずＥＶモードを行うべきときにセットされ（ＸＥＶ＝１）、それ以外はリセットされる（ＸＥＶ＝０）。続くステップ１１０ｂでは内燃機関１が始動されてからの吸入空気量積算値ＳＧａが第２の設定値ＳＧａ２よりも多いか否かが判別される。ＳＧａ≦ＳＧａ２のときにはステップ１１０ｂに戻る。ＳＧａ＞ＳＧａ２のときにはステップ１１０ｂからステップ１１０ｃに進み、フラグＸＬＮがセットされる（ＸＬＮ＝１）。このフラグＸＬＮは、内燃機関１をリーン空燃比のもとで運転すべきときにセットされ（ＸＬＮ＝１）、それ以外はリセットされる（ＸＬＮ＝０）。続くステップ１１１では電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されたか否かが判別される。電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されていないときにはステップ１１１に戻る。電気加熱式触媒５１に第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが供給されたときにはステップ１１１からステップ１１１ａに進み、フラグＸＥＶ及びフラグＸＬＮがそれぞれリセットされる（ＸＥＶ＝０，ＸＬＮ＝０）。次いでステップ１１２（図１１）に進む。

また、車両制御の第３実施例では図１９に示される運転モード制御ルーチンが実行される。図１９を参照すると、ステップ３００ではバッテリ１９の充電量ＱＣＢがあらかじめ定められた第１の設定充電量ＱＣＢ１よりも多いか否かが判別される。ＱＣＢ＞ＱＣＢ１のときには次いでステップ３０１に進み、内燃機関１が停止され又は停止状態に維持される。続くステップ３０２ではＥＶモードが行われる。これに対し、ＱＣＢ≦ＱＣＢ１のときにはステップ３００からステップ３０３に進み、内燃機関１の運転が開始され又は継続される。続くステップ３０３ａではフラグＸＥＶがリセットされているか否かが判別される。フラグＸＥＶがリセットされているときにはステップ３０４に進み、ＨＶモードが行われる。これに対し、フラグＸＥＶがセットされているときにはステップ３０３ａからステップ３０２に進み、ＥＶモードが行われる。

図２０は車両制御の第３実施例における空燃比制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは内燃機関１の運転時にあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。

図２０を参照すると、ステップ４００ではフラグＸＬＮがセットされているか否かが判別される。フラグＸＬＮがセットされているときには次いでステップ４０１に進み、内燃機関１の目標空燃比ＡＦＴがリーン空燃比ＡＦＬに設定される。その結果、内燃機関１がリーン空燃比ＡＦＬのもとで運転される。これに対し、フラグＸＬＮがリセットされているときにはステップ４００からステップ４０２に進み、目標空燃比ＡＦＴが算出される。すなわち、目標空燃比ＡＦＴは、機関冷却水温がしきい温度よりも低いときには機関冷却水温に応じて定まるリッチ空燃比に設定され、機関冷却水温がしきい温度よりも高くなると理論空燃比ＡＦＳに設定される。

図示しない別の実施例では、車両制御の第３実施例において、車両制御の第２実施例と同様に、第１の設定エネルギ量ＱＣＥ１の電気エネルギ及び第２の設定エネルギ量ＱＥＣ２の電気エネルギが継続して電気加熱式触媒５１に供給される。

１ 内燃機関
２０ 電子制御ユニット
３７ 排気管
３８ 触媒コンバータ
５１ 電気加熱式触媒
５３ 前段触媒
５３Ｃ 中央部
５３Ｐ 外周部
５６ 炭化水素吸着材
５７ 酸化触媒

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路内に配置された電気加熱式触媒と、
   前記電気加熱式触媒上流の前記排気通路内に配置された前段触媒であって、中央部に炭化水素吸着材を担持すると共に外周部に酸化触媒を担持する前段触媒と、
   前記内燃機関を始動すべき信号が発せられたときに、まず、前記電気加熱式触媒の温度を前記電気加熱式触媒の活性温度以上に設定された設定温度よりも高くするのに必要な第１の設定エネルギ量の電気エネルギを前記電気加熱式触媒に供給し、次いで前記内燃機関を始動するように構成されている制御器と、
   を備えた、
   内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記前段触媒の前記外周部のセル密度が前記前段触媒の前記中央部のセル密度よりも低い、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記制御器は、前記電気加熱式触媒に前記第１の設定エネルギ量の電気エネルギを供給した後に、前記炭化水素吸着材からの炭化水素脱離時に前記電気加熱式触媒の温度を前記電気加熱式触媒の活性温度以上に維持するのに必要な第２の設定エネルギ量の電気エネルギを前記電気加熱式触媒に供給するように構成されている、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記制御器は、前記電気加熱式触媒への前記第１の設定エネルギ量の電気エネルギの供給が終了した後、時間間隔をおいて、前記電気加熱式触媒への前記第２の設定エネルギ量の電気エネルギの供給を開始するように構成されている、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記制御器は、前記内燃機関が始動されてからの吸入空気量の積算値があらかじめ定められた第１の設定値を越えたときに前記電気加熱式触媒への前記第２の設定エネルギ量の電気エネルギの供給を開始するように構成されている、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御器は、前記電気加熱式触媒への前記第１の設定エネルギ量の電気エネルギの供給に引き続いて前記電気加熱式触媒への前記第２の設定エネルギ量の電気エネルギの供給を開始するように構成されている、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記電気加熱式触媒が酸素貯蔵能力を備えており、前記制御器は、前記炭化水素吸着材からの炭化水素の脱離が終了するまでに、前記内燃機関を一時的にリーン空燃比のもとで運転するように構成されている、請求項１から６までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記制御器は、前記内燃機関が始動されてからの吸入空気量の積算値があらかじめ定められた第２の設定値を越えたときに前記内燃機関を一時的にリーン空燃比のもとで運転するように構成されている、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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