JP6669116B2 - 排気浄化触媒の加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁波発生器からの電磁波を吸収して発熱する排気浄化触媒の加熱装置に関する。

従来から、電磁波発生器からの電磁波を吸収して発熱し、触媒の浄化性能を発揮させる温度にまで触媒を加熱する排気浄化触媒の加熱装置が知られている。このような装置においては、電磁波発生器から発振される電磁波によって触媒を加熱するとき、触媒の温度が活性温度に達するまでの時間が比較的短いので過熱し易いという問題がある。そのため、触媒内の電磁波吸収発熱体の温度を正確に検出し、電磁波発生器の制御を精度よく行う必要がある。

そこで、従来の内燃機関の排気浄化装置の一つ（以下、「従来装置」と称呼する。）は、電磁波吸収発熱体の電磁波吸収量を検出するセンサを備え、このセンサの検出値に応じて、電磁波発生器からの電磁波発振量を制御するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平６−１０６５４号公報（図１）

Min Kyu Park,et. al., "Dielectric Properties of Alumina Ceramics in the Microwave Frequency at High Temperature", Solid State Phenomena Vols. 124-126 (2007) pp 743-746. (https://www.scientific.net/SSP.124-126.743)

ところで、発明者らの知見によれば、電磁波発生器のアンテナから照射した電磁波（照射波）の電力と、その電磁波のうち排気浄化触媒に反射して電磁波発生器のアンテナに入射する電磁波（入射波）の電力と、の割合は触媒温度と相関している。上記電磁波吸収発熱体には、例えば強誘電体が用いられるが、一般にこの種の電磁波吸収発熱体が吸収する電磁波の電力（吸収電力）は電磁波吸収発熱体の誘電正接ｔａｎδに比例している。この電磁波吸収発熱体の誘電正接ｔａｎδは温度に依存して変化するので、電磁波吸収発熱体の吸収電力は、温度に依存して変化する。つまり、照射波の電力と入射波の電力との割合が触媒の温度と相関しているのは、電磁波吸収発熱体の誘電正接ｔａｎδが温度に依存して変化し、その結果、電磁波吸収発熱体の電磁波吸収率が温度によって変化することが、その要因の一つである。

排気浄化触媒を電磁波により加熱する場合、上記要因によって、触媒内に温度分布が生じやすいという問題が生じる。より具体的に述べると、一般に触媒内の電磁波吸収発熱体が吸収する電磁波の電力（吸収電力）は電界強度の２乗に比例しており、電界強度の分布の影響を受け易い。更に、電界強度は、電磁波を照射するアンテナとの距離が短いほど大きくなるから、触媒の吸収電力は、アンテナの形状及び配置に大きく影響を受ける。一方、電磁波吸収発熱体の吸収電力は、通常、触媒に使用される温度範囲において、温度上昇に伴い高くなる傾向を有している。換言すると、触媒の温度の高い部分は加熱され易く、触媒の温度の低い部分は加熱され難い。つまり、加熱により生じた温度分布のばらつきは触媒（電磁波吸収発熱体）の温度が上昇するほど拡大してしまう。このため、触媒内に温度分布の大きなばらつきが生じると、温度差によって触媒が破損する虞がある。その一方で、電界強度が低く、温度が上昇しない部分については十分な浄化性能を発揮できないという問題が生じる虞がある。

更に、触媒を均一且つ効率的に加熱するため、複数の電磁波発生器とこれらに対応するアンテナとを備え、複数箇所から触媒を加熱するように構成された加熱装置の場合、複数の電磁波が触媒に影響を与えるので、触媒内温度分布を精度よく推定することが難しいという問題があった。

本発明は上記課題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、複数の電磁波発生器が存在する場合であっても精度よく触媒の温度分布を推定することができ、その温度分布に基づいて温度分布のばらつきを小さくすることにより、触媒の破損を防止し、触媒内の広い範囲にわたって十分な浄化性能を発揮させることが可能な排気浄化触媒の加熱装置を提供することにある。

そこで、本発明の排気浄化触媒の加熱装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、内燃機関（１０）の排気通路（４２）に配設され、電磁波を吸収して発熱する排気浄化触媒（５２）に適用される。

この本発明装置は、電磁波を発生する少なくとも１つの電磁波発生器（６３）と、前記排気浄化触媒の第１部分（Ｐ１）に近接して配設され、前記電磁波発生器により発生された電磁波を前記第１部分に照射する第１アンテナ（６１ａ）と、前記排気浄化触媒の前記第１部分とは異なる第２部分（Ｐ２）に近接するとともに前記第１アンテナと所定の間隔をあけて配設され、前記電磁波発生器により発生された電磁波を前記第２部分に照射する第２アンテナ（６１ｂ）と、前記電磁波発生器の作動を制御する制御手段（１００）と、を備える。

前記制御手段は、前記電磁波発生器により電磁波を発生させて前記第１アンテナ及び前記第２アンテナから前記第１部分及び前記第２部分それぞれに電磁波を照射させることにより前記排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒温度上昇制御（ステップ１０２０）を行う。

ところで、本発明装置の排気浄化触媒は、例えば、強誘電体の電磁波吸収発熱体をその内部に含んでおり、電磁波が照射されると、電磁波を吸収して発熱する。アンテナから照射される電磁波の電界強度は、一般的にはアンテナに近いほど大きい。従って、排気浄化触媒（電磁波吸収発熱体）は、アンテナに近いほど電磁波の吸収量が大きく、加熱され易い。更に、前述したように、その温度が高いほど電磁波の吸収量が大きい（吸収率が高い）という特性を有する排気浄化触媒がある。

ここで、上記特性を有する排気浄化触媒において、仮に第１アンテナから照射される電磁波の強度と第２アンテナから照射される電磁波の強度が等しく、排気浄化触媒の第１部分の温度が第２部分の温度より高くなっている場合を考える。この場合、第１部分における電磁波の吸収率は第２部分における電磁波の吸収率より高くなっている。よって、この場合、第１アンテナに入射される「第１アンテナから照射された電磁波の第１部分からの反射波」の強度は、第２アンテナに入射される「第２アンテナから照射された電磁波の第２部分からの反射波」の強度よりも低くなる。

一方、第１アンテナと第１部分及び第２アンテナと第２部分とはそれぞれ近接しているのに対し、第１アンテナと第２アンテナとは所定の間隔をあけて配設されている。言い換えると、第１アンテナと第２アンテナとの距離は、第１アンテナと第１部分との距離並びに第２アンテナと第２部分との距離よりも長い。一般に、アンテナから照射される電磁波の強度は距離の２乗に反比例して減少する。よって、第１アンテナに入射される「第２アンテナから照射された電磁波及びその反射波」の強度は、第１アンテナに入射される「第１アンテナから照射された電磁波の第１部分からの反射波」の強度より小さくなる。

しかしながら、第１部分の温度が高い場合には、第１アンテナに入射される「第１アンテナから照射された電磁波の第１部分からの反射波」の強度が比較的低くなっているので、第１アンテナに入射される「第２アンテナから照射された電磁波及びその反射波」の強度を無視することができなくなる場合がある。

そこで、前記制御手段は、前記第１アンテナからの電磁波の照射状態と前記第２アンテナからの電磁波の照射状態とが異なる状態となるように前記電磁波発生器の作動を制御する特定照射制御を行い、同特定照射制御を行ったときに前記第１アンテナに入射した電磁波のうち前記第１アンテナから照射された電磁波の照射状態に対応する電磁波の強度を第１電磁波強度として取得する（ステップ９１５）とともに、前記第２アンテナに入射した電磁波のうち前記第２アンテナから照射された電磁波の照射状態に対応する電磁波の強度を第２電磁波強度として取得する（ステップ９２５）。

このように、電磁波の照射状態を異なる状態とする特定照射制御を行うことにより、例えば、第１アンテナに入射する「第１アンテナから照射された電磁波の第１部分からの反射波」と、第１アンテナに入射する「第２アンテナから照射された電磁波及びその反射波」と、が区別され得る。

更に、前記制御手段は、前記第１電磁波強度に基づいて前記第１部分の温度に相関する値である第１温度相関値（ＣＶ１）を取得する（ステップ９５０）とともに、前記第２電磁波強度に基づいて前記第２部分の温度に相関する値である第２温度相関値（ＣＶ２）を取得する（ステップ９５０）温度相関値取得制御を行う。

加えて、前記制御手段は、前記第１温度相関値と前記第２温度相関値とが異なる場合、前記触媒温度上昇制御において、前記第１温度相関値と前記第２温度相関値との偏差が小さくなるように前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方から照射される電磁波の強度及び出力デューティ比の少なくとも一つが調整されるように前記電磁波発生器の作動を制御する（図１１のルーチン）、ように構成される。

より具体的に述べると、第１温度相関値（第２温度相関値）は、例えば、第１アンテナ（第２アンテナ）から照射される電磁波（即ち、電磁波発生器により発生された電磁波）の強度と、第１アンテナ（第２アンテナ）に入射した第１電磁波強度（第２電磁波強度）との比に基づいて取得することができる。これは、前述したように触媒の温度が高いほど電磁波の吸収率が高いという関係が成り立っているからである。

第１温度相関値（第２温度相関値）は、「第１アンテナ（第２アンテナ）から照射された電磁波の強度と、第１アンテナ（第２アンテナ）から照射され、排気浄化触媒に反射した電磁波の強度との比」であってもよい。或いは、第１温度相関値（第２温度相関値）は、「第１アンテナ（第２アンテナ）から照射された電磁波の強度と、第１アンテナ（第２アンテナ）から照射され、排気浄化触媒に吸収された電磁波の強度との比」であってもよい。更には、第１温度相関値（第２温度相関値）は、温度そのものを示す値であってもよい。

従って、本発明装置は、特定照射制御を行うことにより、複数のアンテナから照射された複数の電磁波を特定し、それぞれの電磁波について電磁波強度を取得し、排気浄化触媒の特定部分（第１部分及び第２部分）の温度を推定することができる。

更に、本発明装置は、例えば、温度相関値が温度の上昇とともに増加する相関値である場合、第１温度相関値が第２温度相関値よりも小さいときは、第１アンテナから照射される電磁波の強度をより大きくすることによって第１部分の温度の上昇速度を加速させることができる。その結果、本発明装置は第１部分における電磁波の吸収率を高めることができ、第１部分の温度の上昇速度を更に加速させることができる。このようにして、第１温度相関値を第２温度相関値に近付けることができる。

更に、本発明装置は、第２アンテナから照射される電磁波の強度をより小さく（又は電磁波の照射を停止）することにより第２部分の温度の上昇速度を減速（又は温度を低下）させることができる。その結果、本発明装置は第１温度相関値を第２温度相関値により早く近付けることができる。よって、この態様によれば、排気浄化触媒の温度分布の偏りを小さくすることができる。

この場合、第１温度相関値が第２温度相関値よりも小さいときは、本発明装置は第１アンテナから照射される電磁波の出力デューティ比をより高くすることにより第１部分の温度の上昇を加速させることもできる。

従って、本発明装置によれば、複数のアンテナが存在する場合であっても精度よく排気浄化触媒の特定部分の温度及び排気浄化触媒の温度分布を推定し、温度分布のばらつきを小さくすることができる。その結果、触媒の破損を防止し、触媒内の広い範囲にわたって十分な浄化性能を発揮させることができる。

本発明の一態様に係る排気浄化触媒の加熱装置において、前記制御手段は、前記温度相関値取得制御において、前記照射状態を前記第１アンテナから前記第１部分に照射される状態とし、且つ前記第２アンテナから前記第２部分に照射されない状態とするように前記電磁波発生器の作動を制御する第１照射制御を前記特定照射制御として行い（ステップ９１０）、前記第１照射制御を行ったときに前記第１アンテナに入射する電磁波の強度を前記第１電磁波強度として取得し（ステップ９１５）、前記照射状態を前記第１アンテナから前記第１部分に照射されない状態とし、且つ前記第２アンテナから前記第２部分に照射される状態とするように前記電磁波発生器の作動を制御する第２照射制御を前記特定照射制御として行い（ステップ９２０）、前記第２照射制御を行ったときに前記第２アンテナに入射する電磁波の強度を前記第２電磁波強度として取得する（ステップ９２５）ように構成され得る。

この態様において、照射状態は「第１アンテナから第１部分に照射され、且つ第２アンテナから第２部分に照射されない状態」、又は「第１アンテナから第１部分に照射されず、且つ第２アンテナから第２部分に照射される状態」とされる。これは、例えば、電磁波を発振状態とするか又は停止状態とするかをアンテナ毎に時間を区切って切り替えることに相当する。言い換えれば、第１アンテナからの電磁波の強度を所定強度とし、且つ第２アンテナからの電磁波の強度をゼロとする状態と、第１アンテナからの電磁波の強度をゼロとし、且つ第２アンテナからの電磁波の強度を所定強度とする状態とを切り替えることである。

従って、この態様に係る本発明装置は、電磁波を発振状態とするか又は停止状態とするかにより第１アンテナからの電磁波と第２アンテナからの電磁波とを分離（区別）する。言い換えると、第１アンテナから電磁波が照射される期間と、第２アンテナから電磁波が照射される期間と、を異ならせることにより、照射アンテナを分離する（照射元のアンテナを特定する）。この態様によれば、電磁波の発振又は停止を照射アンテナ毎に順次切り替え、入射アンテナにて反射波を入射するという簡便な方法にて排気浄化触媒の温度分布を推定することができる。

本発明の一態様に係る排気浄化触媒の加熱装置において、前記制御手段は、前記温度相関値取得制御において、前記第１アンテナからの電磁波の照射状態を第１周波数にて発振する状態とし、且つ前記第２アンテナからの電磁波の照射状態を前記第１周波数とは異なる第２周波数にて発振する状態とするように前記電磁波発生器の作動を制御する制御を前記特定照射制御として行い（ステップ１４２０）、前記特定照射制御を行ったときに前記第１アンテナに入射する電磁波のうち前記第１周波数の電磁波の強度を前記第１電磁波強度として取得するとともに、前記第２アンテナに入射する電磁波のうち前記第２周波数の電磁波の強度を前記第２電磁波強度として取得する（ステップ１４３０、ステップ１４４０）ように構成され得る。

この態様において、照射状態は「第１アンテナからの電磁波を第１周波数とし、且つ第２アンテナからの電磁波を第１周波数とは異なる第２周波数とする状態」とされる。即ち、この態様に係る本発明装置は、第１アンテナから照射される電磁波の発振周波数と、第２アンテナから照射される電磁波の発振周波数と、を異ならせることにより第１アンテナと第２アンテナとを分離（照射元のアンテナを特定）する。この態様によれば、電磁波の発振又は停止を順次切り替える必要がないので、より短時間に排気浄化触媒の温度分布を推定することができる。

本発明の一態様に係る排気浄化触媒の加熱装置において、前記制御手段は、前記第１温度相関値が所定範囲内の値ではない場合、同第１温度相関値が同所定範囲内の値となるように前記第１アンテナから照射される電磁波の強度及び出力デューティ比の少なくとも一つが調整されるように前記電磁波発生器の作動を制御し（ステップ１１１５乃至ステップ１１６５）、前記第２温度相関値が前記所定範囲内の値ではない場合、同第２温度相関値が同所定範囲内の値となるように前記第２アンテナから照射される電磁波の強度及び出力デューティ比の少なくとも一つが調整されるように前記電磁波発生器の作動を制御する（ステップ１１７０）ように構成され得る。

この態様によれば、例えば、温度相関値が温度の上昇とともに増加する相関値である場合、第１温度相関値（第２温度相関値）が所定範囲より大きいときは第１アンテナ（第２アンテナ）から照射される電磁波の強度をより小さく（又は電磁波の照射を停止）することにより第１部分（第２部分）の温度の上昇を減速させ、更には第１部分（第２部分）の温度を低下させることができる。一方、第１温度相関値（第２温度相関値）が所定範囲より小さいときは第１アンテナ（第２アンテナ）から照射される電磁波の強度をより大きくすることにより第１部分（第２部分）の温度の上昇を加速させることができる。その結果、本発明装置は第１温度相関値（第２温度相関値）を所定範囲内の値に近付けることができる。

この場合、取得された第１温度相関値（第２温度相関値）が所定範囲より小さいときは、本発明装置は第１アンテナ（第２アンテナ）から照射される電磁波の出力デューティ比をより高くすることにより第１部分（第２部分）の温度の上昇を加速させることもできる。

更に、取得された第１温度相関値（第２温度相関値）が所定範囲より大きいときは、本発明装置は第１アンテナ（第２アンテナ）から照射される電磁波の出力デューティ比をより低くすることにより第１部分（第２部分）の温度の上昇を減速させることもできる。従って、この態様によれば、排気浄化触媒の破損（特に過昇温による溶損）を防止するとともに、触媒内の広い範囲にわたって十分な浄化性能を発揮させることが可能となる。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化触媒の加熱装置及びこの加熱装置が適用される内燃機関の概略構成図である。 図２は、図１に示した排気浄化触媒の断面図である。 図３（Ａ）は、代表的な誘電体のマイクロ波帯における比誘電率εr の温度依存性を示した図であり、図３（Ｂ）は代表的な誘電体のマイクロ波帯における誘電正接ｔａｎδの温度依存性を示した図である。 図４は、図１に示した加熱装置の動作原理を説明する簡易モデルを示した図である。 図５は、図１に示した排気浄化触媒への電磁波の照射量と吸収量の関係を示した図である。 図６（Ａ）は、図１に示した排気浄化触媒の温度と電磁波の吸収率との関係を示した図であり、図６（Ｂ）は、排気浄化触媒の温度と電磁波の反射率との関係を示した図である。 図７は、図１に示した第１加熱装置の温度相関値取得制御の作動を説明するための図である。 図８は、図１に示した第１加熱装置による温度相関値取得制御を模式的に説明するための図である。 図９は、図１に示したＥＣＵのＣＰＵが実行する「触媒温度分布推定ルーチン」を示したフローチャートである。 図１０は、図１に示したＥＣＵのＣＰＵが実行する「触媒温度上昇制御ルーチン」を示したフローチャートである。 図１１は、図１に示したＥＣＵのＣＰＵが実行する「触媒温度ばらつき補正ルーチン」を示したフローチャートである。 図１２は、第２加熱装置の温度相関値取得制御の作動を説明するための図である。 図１３は、第２加熱装置による温度相関値取得制御を模式的に説明するための図である。 図１４は、第２加熱装置のＥＣＵのＣＰＵが実行する「触媒温度分布推定ルーチン」を示したフローチャートである。＜変形例＞ 図１５は、図１に示したＥＣＵのＣＰＵが実行する「触媒温度ばらつき補正ルーチン」を示したフローチャートである。 図１６は、図１に示したＥＣＵのＣＰＵが参照する触媒温度、電磁波強度及び機関負荷の関係を規定したルックアップテーブルである。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る排気浄化触媒の加熱装置（以下、「第１加熱装置」とも称呼される。）について説明する。

（構成）
第１加熱装置は、図１に示した内燃機関（機関）１０の排気浄化装置５０（排気浄化触媒５２）に適用される。

機関１０は、４サイクル・火花点火式・多気筒（本例では４気筒）内燃機関である。機関１０は、機関本体部２０、吸気系統３０及び排気系統４０を含んでいる。機関１０は図示しない周知のエンジンアクチュエータを備えている。例えば、エンジンアクチュエータには、燃料噴射弁を含む燃料供給装置、点火プラグを含む点火装置、スロットル弁開度変更用アクチュエータ及び可変吸気弁制御装置（ＶＶＴ）等が含まれる。機関１０は、スロットル弁アクチュエータにより図示しない吸気通路に配設されたスロットル弁の開度を変更することによって吸入空気量を変更すること、及びその吸入空気量に応じて燃料噴射量を変更すること等により、機関１０の発生するトルク及び機関回転速度（即ち、機関出力）を変更することができるように構成されている。

機関本体部２０は、シリンダブロック、シリンダヘッド及びクランクケース等を含む本体２１を備える。本体２１には、４つの気筒（燃焼室）２２が形成されている。吸気系統３０は、インテークマニホールド３１及び吸気管３２を含んでいる。排気系統４０は、エキゾーストマニホールド４１、排気管４２及び排気浄化装置５０を含んでいる。

エキゾーストマニホールド４１は、各気筒２２に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。排気管４２はエキゾーストマニホールド４１の集合部に接続されている。エキゾーストマニホールド４１及び排気管４２は排気通路を構成している。排気管４２には排気浄化装置５０が配設されている。

排気浄化装置５０は、ハウジング５１、排気浄化触媒５２及び加熱装置６０を含んでいる。

ハウジング（以下、「加熱室」とも称呼される。）５１は、略円筒形状であってエキゾーストマニホールド４１と、排気管４２を介して接続する排気入口部５１ａ及びその反対側の排気出口部５１ｂにおいて、その直径が絞られた形状を有している。ハウジング５１の内径は、例えば２００ｍｍ程度であり、排気入口部５１ａ及び排気出口部５１ｂにおける内径は、例えば３０ｍｍ程度である。なお、これらの内径は例示に過ぎず、本発明を限定しない。

排気浄化触媒（以下、単に「触媒」とも称呼される。）５２は、図２に示したように、耐熱性セラミックスであるコーディエライトを、ハニカム構造を有する円柱状に成型したモノリス基材を基材５２ａとする。よって、排気浄化触媒５２は「モノリス触媒」とも称呼される。Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図に示したように、モノリス触媒５２は、基材５２ａに電磁波吸収層５２ｂ及び触媒コート層５２ｃが塗布された積層構造を有する。基材５２ａのハニカム状に形成された隔壁５２ｄは、円柱の軸方向と平行に延びており、多数の細孔が開口している。隔壁５２ｄの両端（モノリス触媒５２の排気上流側端面５２ｅ及びモノリス触媒５２の排気下流側端面５２ｆ）において、隔壁５２ｄに囲まれた通路はそれぞれ開口している。モノリス触媒５２は、その直径が２００ｍｍ程度であり、その外周面はハウジング５１の内周面と当接している。モノリス触媒５２の奥行は１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度である。なお、これらの内径は例示に過ぎず、本発明を限定しない。更に、基材５２ａはコーディエライトに限らず、炭化ケイ素、シリカ、アルミナ及びムライト等のセラミックスからなる基材、並びにクロム及びアルミニウムを含むステンレススチール等の金属からなる基材が採用されてもよい。

電磁波吸収層５２ｂには、例えば、強誘電体材料であるペロブスカイト系セラミック材料が用いられる。より好ましくは、Ｌａ₂ＮｉＭｎＯ₆（ＬＮＭＯ）、Ｌａ₂ＣｏＭｎＯ₆（ＬＣＭＯ）及び炭化ケイ素ＳｉＣ等の材料が用いられる。このような材料が、基材５２ａの表面に積層（塗布）される。電磁波吸収層５２ｂに含まれる強誘電体材料（以下、「電磁波吸収発熱体」とも称呼される。）は、電磁波を吸収して熱エネルギーを発生するようになっている。

このような電磁波吸収発熱体が吸収する電磁波の電力（以下、「吸収電力」とも称呼される。）Ｐａｂは以下の式で与えられる。

Ｐａｂ＝Ｋ・εr・ｔａｎδ・ｆ・Ｅ² ［Ｗ／ｍ³］ …（１）

上式において、Ｋは係数（５．５６×１０^-11）、εr は誘電体の比誘電率、ｔａｎδは誘電体の誘電正接、ｆは電磁波の周波数［Ｈｚ］、Ｅは電界強度［Ｖ／ｍ］を表す。

（１）式から理解されるように、電磁波吸収発熱体の吸収電力Ｐａｂは電界強度Ｅの２乗に比例しており、電界強度の分布の影響を受け易い。更に（１）式から理解されるように、吸収電力Ｐａｂは比誘電率εr 及び誘電正接ｔａｎδに比例する。例えば、常誘電体の一種であるアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）のマイクロ波帯における比誘電率εr 及び誘電正接ｔａｎδは、図３（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示したように、温度の上昇とともに増加することが知られている（非特許文献１を参照。）。一般的に比誘電率εr 及び誘電正接ｔａｎδ等の誘電体の特性は強誘電体である電磁波吸収発熱体及び常誘電体に共通の特性である。従って、電磁波吸収発熱体の比誘電率εr 及び誘電正接ｔａｎδの温度依存性は常誘電体であるアルミナと同様の傾向を示す。つまり、電磁波吸収発熱体の比誘電率εr 及び誘電正接ｔａｎδは温度の上昇とともに増加すると言える。従って、電磁波吸収発熱体の吸収電力Ｐａｂは、温度の上昇とともに高くなる。もし、加熱により温度分布のばらつきが生じると、そのばらつきの程度は、電磁波吸収発熱体の温度が上昇するほど拡大してしまう。このように、第１加熱装置の排気浄化触媒５２は、その温度が高いほど電磁波の吸収量が大きい（吸収率が高い）という特性を有する。以降、この特性を前提に第１加熱装置の作動を説明する。

触媒コート層５２ｃは、多孔質酸化物に触媒金属が担持されている。多孔質酸化物は、アルミナ、セリア、ジルコニア及びチタニア等の酸化物又はこれらの複数種からなる複合酸化物が用いられる。触媒金属は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ及びＲｕ等の白金族の貴金属から選択された一種又は複数種が用いられる。この触媒５２は所謂三元触媒であり、通過する排気中から炭化水素、一酸化窒素及び窒素酸化物を酸化・還元反応により窒素、水及び二酸化炭素に変換して除去することができるようになっている。

なお、触媒５２は、基材５２ａに電磁波吸収層５２ｂ及び触媒コート層５２ｃを積層する構成だけでなく、基材５２ａに電磁波吸収発熱体を含有する触媒コート層５２ｃを積層する方法であってもよい。更には、触媒５２は、電磁波吸収発熱体及び触媒材料を基材５２ａの焼結前に基材５２ａと混合し、この混合材料を焼結させて製造されてもよい。

加熱装置６０はアンテナ６１、マイクロ波送受信装置６２及びマイクロ波ケーブル６６を含んでいる。

マイクロ波とは、広義には波長が１ｍ〜１ｍｍ（発振周波数は３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚ）の電磁波を指すが、第１加熱装置は、２．４５ＧＨｚ帯（所謂ＩＳＭバンド）の電磁波を利用する。この周波数帯の電磁波の波長は、１２ｃｍ程度となる（例えば、２．４５ＧＨｚにおいて１２．２ｃｍ）。上記波長はあくまでも例示に過ぎず、本発明に係る加熱装置において使用される波長は、上記波長に限定されるものではない。

アンテナ６１は、本実施形態において、４つの個別のアンテナ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ及び６１ｄにより構成されており、各個別のアンテナ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ及び６１ｄはそれぞれ略円筒形状を有している。アンテナ６１は、触媒５２より排気入口側（排気上流側）であってハウジング５１の外周面５１ｃから外周面５１ｃ中心方向（径方向内側）に向かって配設される。４つのアンテナ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ及び６１ｄは外周面５１ｃの中心軸に垂直な平面上に外周を４分周するようにして配置される。この平面は仮想面６１ｅとして破線にて示される。つまり、４つのアンテナは仮想面６１ｅ上において９０°毎に外周面５１ｃの中心軸に対称に配置される。対向するアンテナ（例えば、６１ａと６１ｃ）の先端間の距離は、好ましくは５０〜１５０ｍｍ程度であり、より好ましくは１００ｍｍ程度である。

触媒５２の排気上流側端面５２ｅとアンテナ６１（又は仮想面６１ｅ）とは適当な距離（数十ｍｍ程度）をおいて離間している。なぜなら、例えば、触媒５２の排気上流側端面５２ｅとアンテナ６１との間の距離が短過ぎると、アンテナ６１から出力するマイクロ波が排気上流側端面５２ｅに到達するまでに拡散せず、触媒５２上の電界分布が大きくなってしまう。一方、この距離が長過ぎると、アンテナ６１から照射されるマイクロ波が排気上流側端面５２ｅに到達するまでにその強度が低下してしまうので、電磁波吸収層５２ｂの発熱効率が低下してしまう。排気上流側端面５２ｅとアンテナ６１との距離は、好ましくは５〜２０ｍｍ程度であり、より好ましくは１０ｍｍ程度である。

なお、アンテナ６１の配設される位置は、触媒５２より排気出口部５１ｂ側（排気下流側）であってもよい。しかし、触媒５２のうち排気出口部５１ｂ側をマイクロ波により加熱しても、発生した熱は排気の流れによって下流側に伝播していくので、発生した熱は触媒全体の加熱に寄与しない。これに対し、本実施形態のようにアンテナ６１を触媒５２より排気入口部５１ａ側に配設した場合、触媒５２のうち排気入口部５１ａ側をマイクロ波により加熱すると、発生した熱が触媒全体の加熱に寄与し得る。従って、アンテナ６１の配設される位置は、触媒５２より排気入口部５１ａ側であることがより好ましい。

各アンテナ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ及び６１ｄにはそれぞれマイクロ波ケーブル６６ａ、６６ｂ、６６ｃ及び６６ｄの一端が電気的に接続されている。各マイクロ波ケーブル６６の他端はそれぞれ対応するマイクロ波送受信装置６２に電気的に接続される。即ち、各アンテナ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ及び６１ｄにマイクロ波送受信装置６２ａ、６２ｂ、６２ｃ及び６２ｄがそれぞれ接続される。

マイクロ波送受信装置６２（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ及び６２ｄ）は、マイクロ波発生器６３（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ及び６３ｄ）、マイクロ波検出器６４（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ及び６４ｄ）及びサーキュレータ６５（６５ａ、６５ｂ、６５ｃ及び６５ｄ）を含んでいる。

マイクロ波発生器６３は、少なくとも４種類以上の発振周波数のマイクロ波が発振可能となっている。各発振周波数のマイクロ波毎に発振の強度及び位相が変更可能となっている。マイクロ波発生器６３は、異なる発振周波数の発振器を少なくとも４つ以上備えていてもよいし、周波数可変に構成された発振器を４つ以上備えていてもよい。本例においては、４つのマイクロ波発生器６３ａ、６３ｂ、６３ｃ及び６３ｄが同一の発振周波数のマイクロ波を発振することも、それぞれ異なる発振周波数のマイクロ波を発振することも可能なように、それぞれ周波数可変に構成された発振器を備えている。なお、これらの発振器は、図１に示したようにそれぞれ分離して配設されてもよいし、一つの装置に集積されて配置されてもよい。

マイクロ波検出器６４は、受信（入力）したマイクロ波の強度（電界強度、磁界強度又は電力密度）を、アンプにより増幅して検出することができるようになっている。更に、マイクロ波検出器６４は、発振周波数の異なる電磁波を分離するため、それぞれの発振周波数に対応する（少なくとも４種類の）バンドパスフィルタを備えている。なお、これらのマイクロ波検出器６４は、図１に示したようにそれぞれ分離して配設されてもよいし、一つの装置に集積されて配置されてもよい。

サーキュレータ６５は、マイクロ波発生器６３が接続されたポートからアンテナ６１が接続されたポートへの信号の出力を許容するとともに、アンテナ６１が接続されたポートからマイクロ波検出器６４が接続されたポートへの信号の出力を許容する。従って、マイクロ波送受信装置６２は、マイクロ波発生器６３が発振したマイクロ波をアンテナ６１から照射するとともに、アンテナ６１が受信（入射）したマイクロ波（反射波等）の強度をマイクロ波検出器６４にて計測することができるようになっている。

マイクロ波ケーブル６６には、マイクロ波用同軸ケーブルが用いられる。マイクロ波用同軸ケーブルは、例えば、断面が円形の内部導体の外周に絶縁体が被覆され、絶縁体の外周に絶縁体と同軸に外部導体が被覆され、更に外部導体周囲に保護被覆がなされたケーブルである。例えば、内部導体及び外部導体には銅線が用いられ、絶縁体にはポリエチレンが用いられる。

マイクロ波発生器６３は、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）１００からの指令により、マイクロ波の発振及び停止、マイクロ波の強度（振幅）の変更、マイクロ波の発振周波数の変更、位相の変更及び出力デューティ比の変更等を行うことができるようになっている。なお、マイクロ波発生器６３は広義に「電磁波発生器６３」とも称呼される。

なお、アンテナ６１の形状は略円筒形状に限らず、板状であってもよい。更には、アンテナ６１の形状は必ずしも直線状である必要はなく、排気浄化触媒５２の温度分布を均一にするために工夫された形状であってもよい。更に、アンテナ６１の本数は４本に限ることはなく、少なくとも２本の送受兼用のアンテナが設けられればよい。アンテナ６１を配置する際においては、何れの場合であっても、アンテナ６１が排ガスの流れを大きく妨げないように考慮されることが望ましい。

電子制御装置（ＥＣＵ）１００は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びインタフェース等を含む。ＥＣＵはエレクトロニック・コントロール・ユニットの略称である。電子制御装置１００は、エンジンアクチュエータ及びマイクロ波発生器６３等と電気的に接続されていて、ＣＰＵからの指示に応じて、エンジンアクチュエータ及びマイクロ波発生器６３に指示（駆動）信号を送出するようになっている。更に、電子制御装置１００は、マイクロ波検出器６４と電気的に接続されていて、マイクロ波検出器６４からの信号を受信（入射）するようになっている。更に、ＣＰＵは、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたインストラクション（ルーチン）を実行することにより各種機能を実現する。

（作動の概要）
＜反射波による温度分布推定の原理＞
次に、図４を参照しながら、反射波による温度分布推定の原理について説明する。ここで、原理を容易に理解するために、図４に示したように、２本のアンテナＡ１及びＡ２が触媒５２の表面５２ｈに近接し、且つ互いに対向しているモデルを用いて説明する。各アンテナと触媒５２の表面５２ｈとの間の距離Ｌ１は１０ｍｍ、アンテナＡ１の先端Ａ１ａとアンテナＡ２の先端Ａ２ａとの間の距離Ｌ２は１００ｍｍ、とする。

前述したように、図１に示した構成により、各アンテナは電磁波を照射するとともに入射することができるようになっている。例えば、アンテナＡ１が強度１００の電磁波を照射し、アンテナＡ１直下の部分Ｐ１に照射される電磁波の強度が９９（減衰率が１％）であるとする。前述したように、触媒５２の吸収電力Ｐａｂは温度が高いほど高くなる。例えば、図３に示したように、絶対温度３００Ｋから５７０Ｋの間において、周波数１ＭＨｚにおけるＬＣＭＯの比誘電率εr は約４倍増加し、同じく誘電正接ｔａｎδは約２０倍変化する。従って、周波数ｆ及び電界強度Ｅが一定の条件において、触媒５２の吸収電力Ｐａｂは上記温度範囲（３００Ｋ〜５７０Ｋ）において約８０倍変化する。

上記モデルにおいて、触媒５２のマイクロ波吸収率が、低温時に５％、高温時に９５％であると仮定して、以下、アンテナＡ１の入射するマイクロ波の強度を試算する。

（１）触媒低温時
アンテナＡ１から強度１００のマイクロ波が照射されると、前述の仮定により部分Ｐ１に照射されるマイクロ波の強度は９９（１００の１％減）であり、触媒５２に吸収されるマイクロ波の強度は５（９９の９５％減）である。よって、触媒５２によって反射されるマイクロ波の強度は９４（＝９９−５）である。更に、反射波のうち３０％がアンテナＡ１に入射する（戻る）と仮定すると、アンテナＡ１に入射する（戻る）マイクロ波の強度は、９４から７０％減衰した値２８である。

（２）触媒高温時
アンテナＡ１から強度１００のマイクロ波が照射されると、前述の仮定により部分Ｐ１に照射されるマイクロ波の強度は９９（１００の１％減）であり、触媒５２に吸収されるマイクロ波の強度は９４（９９の５％減）である。よって、触媒５２によって反射されるマイクロ波の強度は５（＝９９−９４）である。更に、アンテナＡ１に入射する（戻る）マイクロ波の強度は５から７０％減衰した値１．５である。

このように、低温時の反射波入射強度と高温時の反射波入射強度との間には大きな差が生じることがわかる。一方、アンテナＡ２が強度１００のマイクロ波を照射して、アンテナＡ２から１０ｍｍ離れたアンテナＡ２直下の部分Ｐ２に照射されるマイクロ波の強度が９９（減衰率が１％）であるとする。マイクロ波の強度は距離の２乗に反比例することから、アンテナＡ２から１００ｍｍ離れたアンテナＡ１が入射するマイクロ波の強度は１（減衰率が９９％）である。

以上より、アンテナＡ１に入射するマイクロ波の強度を合算すると、
（１）触媒低温時
アンテナＡ１から照射されたマイクロ波の反射波強度が９３、アンテナＡ２から照射されたマイクロ波の入射強度が１であり、アンテナＡ１が入射するマイクロ波強度のうち約１．１％がアンテナＡ２由来である。
（２）触媒高温時
アンテナＡ１から照射されたマイクロ波の反射波強度が５、アンテナＡ２から照射されたマイクロ波の入射強度が１であり、アンテナＡ１が入射するマイクロ波強度のうち約２０％がアンテナＡ２由来である。

以上のように、触媒高温時においては、隣接するアンテナから照射されるマイクロ波の影響を無視することができない。

＜温度相関値＞
ところで、排気浄化触媒５２の温度が一定であるとき、図５に示したように、マイクロ波照射量Ｓｉｒとマイクロ波吸収量Ｓａｂは比例関係にある。従って、排気浄化触媒５２の温度が一定の条件下においてマイクロ波照射量Ｓｉｒが変化してもマイクロ波照射量Ｓｉｒとマイクロ波吸収量Ｓａｂとの比Ｓａｂ／Ｓｉｒ、即ち、マイクロ波吸収率は一定である。つまり、マイクロ波吸収率Ｓａｂ／Ｓｉｒが変化するならば、排気浄化触媒５２の温度が変化していると言うことができる。

一方、アンテナＡ１から照射され、排気浄化触媒５２において吸収されずに反射してアンテナＡ１に入力されるマイクロ波の強度をＳｒｅとすると、アンテナＡ１から照射されたマイクロ波の反射の割合であるマイクロ波反射率Ｒｒｅは、以下の（２）式にて与えられる。更に、マイクロ波吸収率Ｒａｂは以下の（３）式によっても与えられる。

マイクロ波反射率Ｒｒｅ＝Ｓｒｅ／Ｓｉｒ …（２）

マイクロ波吸収率Ｒａｂ＝（Ｓｉｒ−Ｓｒｅ）／Ｓｉｒ …（３）

前述したように、排気浄化触媒５２の温度が高いほど、排気浄化触媒５２のマイクロ波吸収率Ｒａｂは高くなる。従って、図６（Ａ）に示したように、マイクロ波吸収率Ｒａｂが高いほど、排気浄化触媒５２の温度が高いという関係が成立する。よって、マイクロ波吸収率Ｒａｂから排気浄化触媒５２の温度を推定することができる。このように、マイクロ波吸収率Ｒａｂは、排気浄化触媒５２の温度と相関する値である「温度相関値」の一つと言える。

更に、図６（Ｂ）に示したように、マイクロ波反射率Ｒｒｅが高いほど、排気浄化触媒５２の温度が低いという関係が成立する。よって、マイクロ波反射率Ｒｒｅからも排気浄化触媒５２の温度を推定することができる。このように、マイクロ波反射率Ｒｒｅは、排気浄化触媒５２の温度と相関する値である「温度相関値」の一つと言える。

＜反射波による温度分布推定の原理＞
図７に示したように、アンテナ６１及び排気浄化触媒５２を、排気入口部５１ａ側から見た透視図（断面図）において、４つのアンテナ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ及び６１ｄは、便宜上、それぞれＡ１、Ａ３、Ａ２及びＡ４の符号により称呼される。４つのマイクロ波発生器６３ａ、６３ｂ、６３ｃ及び６３ｄは、便宜上、それぞれＯＳＣ１、ＯＳＣ３、ＯＳＣ２及びＯＳＣ４の符号により称呼される。４つのマイクロ波検出器６４ａ、６４ｂ、６４ｃ及び６４ｄは、便宜上、それぞれＤ１、Ｄ３、Ｄ２及びＤ４の符号により称呼される。４つのサーキュレータ６５ａ、６５ｂ、６５ｃ及び６５ｄは、便宜上、それぞれＣ１、Ｃ３、Ｃ２及びＣ４の符号により称呼される。

アンテナＡ１乃至Ａ４には、サーキュレータＣ１乃至Ｃ４を介してマイクロ波発生器ＯＳＣ１乃至ＯＳＣ４及びマイクロ波検出器Ｄ１乃至Ｄ４がそれぞれ接続されている。マイクロ波発生器ＯＳＣ１、マイクロ波検出器Ｄ１及びサーキュレータＣ１は、１つのマイクロ波送受信装置６２ａに含まれている。

アンテナＡ１は排気浄化触媒５２の第１部分Ｐ１に、アンテナＡ２は排気浄化触媒５２の第２部分Ｐ２に、アンテナＡ３は排気浄化触媒５２の第３部分Ｐ３に、アンテナＡ４は排気浄化触媒５２の第４部分Ｐ４に、それぞれ近接して配設されている。アンテナＡ１乃至Ａ４は、外周面５１ｃからそれぞれ排気浄化触媒５２の中心Ｃ０に向かって配置される。本例において、アンテナＡｎ（ｎ＝１、２、３及び４）と第ｎ部分Ｐｎとの間の距離は１０ｍｍとし、対向するアンテナＡｎの先端間の距離は１００ｍｍとする。

＜第１加熱装置による温度相関値取得方法＞
前述した原理を用いて、第１加熱装置による排気浄化触媒５２の、各アンテナ６１に近接した部分（第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２等）の温度を推定する方法、つまり、各アンテナ６１に近接した部分についての温度相関値を取得する方法について、より具体的に説明する。

以下、４つのアンテナＡ１乃至Ａ４それぞれに近接した第１部分Ｐ１乃至第４部分Ｐ４のうち、第１部分Ｐ１の温度が他の部分の温度より低い場合を例にして説明する。

先ず、第１加熱装置（ＥＣＵ１００のＣＰＵ）は、「特定照射制御」としてアンテナＡ１のみからマイクロ波を照射する「第１照射制御」を実行する。このとき、マイクロ波を照射しないアンテナＡ２、Ａ３及びＡ４を全反射とすることにより、アンテナＡ１からの電磁波のアンテナＡ２、Ａ３及びＡ４への漏れを防止することができる。以降の特定照射制御においても同様である。このとき、第１部分Ｐ１の温度は他の部分の温度より低いので、第１部分Ｐ１におけるマイクロ波の吸収率は、他の部分（第２部分Ｐ２乃至第４部分Ｐ４）に比べて低い。

ＣＰＵは、アンテナＡ１に入射するマイクロ波の強度をマイクロ波検出器Ｄ１を用いて「第１電磁波強度」として取得する。第１部分Ｐ１におけるマイクロ波の吸収率は他の部分より低くなっているので、「第１電磁波強度」は、比較的大きい値となる。

ＣＰＵは、第１電磁波強度に基づいて第１部分Ｐ１の温度に相関する値である「第１温度相関値」を取得する。この場合、ＣＰＵは第１温度相関値として、（２）式に基づいてマイクロ波吸収率を取得する。更に、ＣＰＵは、図６（Ａ）に示した相関マップ（ルックアップテーブル）を用いて、第１部分Ｐ１の温度そのものを取得してもよい。

次に、ＣＰＵは、「特定照射制御」としてアンテナＡ２のみからマイクロ波を照射する「第２照射制御」を実行する。このとき、第２部分Ｐ２におけるマイクロ波の吸収率は、第１部分Ｐ１よりも大きく、第３部分Ｐ３及び第４部分Ｐ４と同程度（平均的な値）である。

ＣＰＵは、アンテナＡ２に入射するマイクロ波の強度をマイクロ波検出器Ｄ２を用いて「第２電磁波強度」として取得する。第２部分Ｐ２におけるマイクロ波の吸収率は第１部分Ｐ１よりも大きく、第３部分Ｐ３及び第４部分Ｐ４と同程度（平均的な値）であるので、「第２電磁波強度」は、「第１電磁波強度」よりも小さい（中程度の）値となる。

ＣＰＵは、第２電磁波強度に基づいて第２部分Ｐ２の温度に相関する値である「第２温度相関値」を取得する。この場合、ＣＰＵは第２温度相関値として、（２）式に基づいてマイクロ波吸収率を取得する。更に、ＣＰＵは、図６（Ａ）に示した相関マップを用いて、第２部分Ｐ２の温度そのものを取得してもよい。

更に、ＣＰＵは、「特定照射制御」としてアンテナＡ３のみからマイクロ波を照射する「第３照射制御」を実行する。このとき、第３部分Ｐ３におけるマイクロ波の吸収率は、第１部分Ｐ１よりも大きく、第２部分Ｐ２及び第４部分Ｐ４と同程度（平均的な値）である。

ＣＰＵは、アンテナＡ３に入射するマイクロ波の強度をマイクロ波検出器Ｄ３を用いて「第３電磁波強度」として取得する。第３部分Ｐ３におけるマイクロ波の吸収率は第１部分Ｐ１よりも大きく、第２部分Ｐ２及び第４部分Ｐ４と同程度（平均的な値）であるので、「第３電磁波強度」は、「第２電磁波強度」と同程度の値となる。

ＣＰＵは、第３電磁波強度に基づいて第３部分Ｐ３の温度に相関する値である「第３温度相関値」を取得する。この場合、ＣＰＵは第３温度相関値として、（２）式に基づいてマイクロ波吸収率を取得する。更に、ＣＰＵは、図６（Ａ）に示した相関マップを用いて、第３部分Ｐ３の温度そのものを取得してもよい。

更に、ＣＰＵは、「特定照射制御」としてアンテナＡ４のみからマイクロ波を照射する「第４照射制御」を実行する。このとき、第４部分Ｐ４におけるマイクロ波の吸収率は、第１部分Ｐ１よりも大きく、第２部分Ｐ２及び第３部分Ｐ３と同程度（平均的な値）である。

ＣＰＵは、アンテナＡ４に入射するマイクロ波の強度をマイクロ波検出器Ｄ４を用いて「第４電磁波強度」として取得する。第４部分Ｐ４におけるマイクロ波の吸収率は第１部分Ｐ１よりも大きく、第２部分Ｐ２及び第３部分Ｐ３と同程度（平均的な値）であるので、「第４電磁波強度」は、「第２電磁波強度」及び「第３電磁波強度」と同程度の値となる。

ＣＰＵは、第４電磁波強度に基づいて第４部分Ｐ４の温度に相関する値である「第４温度相関値」を取得する。この場合、ＣＰＵは第４温度相関値として、（２）式に基づいてマイクロ波吸収率を取得する。更に、ＣＰＵは、図５（Ａ）に示した相関マップを用いて、第４部分Ｐ４の温度そのものを取得してもよい。

これらの反射波の強度について整理すると、表１に示したように、第１照射制御（アンテナＡ１のみからマイクロ波を照射する制御）を実行した場合、第１電磁波強度が比較的大きい値となる。これに対し、他の照射制御を実行した場合、第２電磁波強度、第３電磁波強度及び第４電磁波強度は中程度である。

一方、４つのアンテナＡ１乃至Ａ４が近接する第１部分Ｐ１乃至第４部分Ｐ４のうち、第１部分Ｐ１の温度が他の部分の温度より高い場合について、反射波の強度について整理した結果が表２に示される。第１照射制御（アンテナＡ１のみからマイクロ波を照射する制御）を実行した場合、第１電磁波強度が比較的小さい値となる。これに対し、他の照射制御を実行した場合、第２電磁波強度、第３電磁波強度及び第４電磁波強度は中程度である。

この方法によれば、図８（Ａ）に示したように、期間Ｔ１にアンテナＡ１から第１所定強度のマイクロ波が照射され、期間Ｔ２にアンテナＡ２から第２所定強度のマイクロ波が照射され、期間Ｔ３にアンテナＡ３から第３所定強度のマイクロ波が照射され、期間Ｔ４にアンテナＡ４から第４所定強度のマイクロ波が照射される。第１所定強度乃至第４所定強度は同一の強度とされる。これらの照射時間（照射期間）は、例えば、それぞれ１ｍｓｅｃである。従って、アンテナＡ４には、所定期間毎に異なるアンテナからのマイクロ波が順番に入射される。このように、第１加熱装置は、それぞれの照射されるマイクロ波の順番とアンテナの位置とを関連付けることにより、何れのアンテナから照射されたマイクロ波であるかを特定することができる。

（具体的作動）
ＥＣＵ１００のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図９にフローチャートにより示した触媒温度分布推定ルーチンを実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図９のステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔの値が「１」であるか否かを判定する。

触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔは、別途実行されるルーチンにおいてその値が「１」に設定される。例えば、触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔは、図示しないイグニッションキースイッチ又はスタートスイッチがオフからオンに切り替えられた場合に「１」に設定される。

ＣＰＵが触媒５２を加熱して昇温させる触媒温度上昇制御を実行中には数秒毎に「１」に設定される。これによれば、触媒温度上昇制御中に触媒５２が過昇温とならないように高い頻度にて触媒温度分布を監視することができる。更に、アイドリング時には、１分間に数回ずつ「１」に設定される。加えて、触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔは定常運転時においては予め定められた時間間隔（例えば、５分おき）にて「１」に設定される。

触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔが「１」に設定されている場合、ＣＰＵはステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定して、以下に述べるステップ９１０乃至ステップ９５０の処理を順に行い、ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ９１０：ＣＰＵは、アンテナＡ１（６１ａ）のみから所定強度のマイクロ波を照射させる。即ち、ＣＰＵは、マイクロ波発生器ＯＳＣ１（６３ａ）にマイクロ波を発振させる一方、マイクロ波発生器ＯＳＣ２（６３ｃ）、ＯＳＣ３（６３ｂ）及びＯＳＣ４（６３ｄ）の発振を停止させる。

ステップ９１５：ＣＰＵは、アンテナＡ１（６１ａ）が入力した反射波の強度をマイクロ波検出器Ｄ１（６４ａ）にて計測し、第１電磁波強度として取得する。

ステップ９２０：ＣＰＵは、アンテナＡ２（６１ｃ）のみから所定強度のマイクロ波を照射させる。即ち、ＣＰＵは、マイクロ波発生器ＯＳＣ２（６３ｃ）にマイクロ波を発振させる一方、マイクロ波発生器ＯＳＣ１（６３ａ）、ＯＳＣ３（６３ｂ）及びＯＳＣ４（６３ｄ）の発振を停止させる。

ステップ９２５：ＣＰＵは、アンテナＡ２（６１ｃ）が入力した反射波の強度をマイクロ波検出器Ｄ２（６４ｃ）にて計測し、第２電磁波強度として取得する。

ステップ９３０：ＣＰＵは、アンテナＡ３（６１ｂ）のみから所定強度のマイクロ波を照射させる。即ち、ＣＰＵは、マイクロ波発生器ＯＳＣ３（６３ｂ）にマイクロ波を発振させる一方、マイクロ波発生器ＯＳＣ１（６３ａ）、ＯＳＣ２（６３ｃ）及びＯＳＣ４（６３ｄ）の発振を停止させる。

ステップ９３５：ＣＰＵは、アンテナＡ３（６１ｂ）が入力した反射波の強度をマイクロ波検出器Ｄ３（６４ｂ）にて計測し、第３電磁波強度として取得する。

ステップ９４０：ＣＰＵは、アンテナＡ４（６１ｄ）のみから所定強度のマイクロ波を照射させる。即ち、ＣＰＵは、マイクロ波発生器ＯＳＣ４（６３ｄ）にマイクロ波を発振させる一方、マイクロ波発生器ＯＳＣ１（６３ａ）、ＯＳＣ２（６３ｃ）及びＯＳＣ３（６３ｂ）の発振を停止させる。

ステップ９４５：ＣＰＵは、アンテナＡ４（６１ｄ）が入力した反射波の強度をマイクロ波検出器Ｄ４（６４ｄ）にて計測し、第４電磁波強度として取得する。

ステップ９５０：ＣＰＵは、取得した第１電磁波強度、第２電磁波強度、第３電磁波強度及び第４電磁波強度に基づいて、それぞれ第１温度相関値、第２温度相関値、第３温度相関値及び第４温度相関値を取得してステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

なお、触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔが「０」である場合、ＣＰＵはステップ９０５にて「Ｎｏ」と判定すると、ステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

このように、温度相関値取得制御において、ＣＰＵは、照射状態を第１アンテナＡ１から第１部分Ｐ１に照射される状態とし、且つ第２アンテナＡ２、第３アンテナＡ３及び第４アンテナＡ４から第２部分Ｐ２、第３部分Ｐ３及び第４部分Ｐ４にそれぞれ照射されない状態とするようにマイクロ波発生器ＯＳＣ１乃至ＯＳＣ４の作動を制御する第１照射制御を特定照射制御として行う。ＣＰＵは、第１照射制御を行ったときに第１アンテナＡ１に入射する電磁波の強度を第１電磁波強度として取得する。

次いで、ＣＰＵは、照射状態を第２アンテナＡ２から第２部分Ｐ２に照射される状態とし、且つ第１アンテナＡ１、第３アンテナＡ３及び第４アンテナＡ４から第１部分Ｐ１、第３部分Ｐ３及び第４部分Ｐ４にそれぞれ照射されない状態とするようにマイクロ波発生器ＯＳＣ１乃至ＯＳＣ４の作動を制御する第２照射制御を特定照射制御として行う。ＣＰＵは、第２照射制御を行ったときに第２アンテナＡ２に入射する電磁波の強度を第２電磁波強度として取得する。

次いで、ＣＰＵは、照射状態を第３アンテナＡ３から第３部分Ｐ３に照射される状態とし、且つ第１アンテナＡ１、第２アンテナＡ２及び第４アンテナＡ４から第１部分Ｐ１、第２部分Ｐ２及び第４部分Ｐ４にそれぞれ照射されない状態とするようにマイクロ波発生器ＯＳＣ１乃至ＯＳＣ４の作動を制御する第３照射制御を特定照射制御として行う。ＣＰＵは、第３照射制御を行ったときに第３アンテナＡ３に入射する電磁波の強度を第３電磁波強度として取得する。

次いで、ＣＰＵは、照射状態を第４アンテナＡ４から第４部分Ｐ４に照射される状態とし、且つ第１アンテナＡ１、第２アンテナＡ２及び第３アンテナＡ３から第１部分Ｐ１、第２部分Ｐ２及び第３部分Ｐ３にそれぞれ照射されない状態とするようにマイクロ波発生器ＯＳＣ１乃至ＯＳＣ４の作動を制御する第４照射制御を特定照射制御として行う。ＣＰＵは、第４照射制御を行ったときに第４アンテナＡ４に入射する電磁波の強度を第４電磁波強度として取得する。

このようにして、第１加熱装置は、他のアンテナからの電磁波の影響を受けることなく、各アンテナの照射する電磁波の強度を取得することができる。よって、第１加熱装置は精度よく触媒５２の特定部分の温度（温度相関値）を取得して、温度分布を推定することができる。

＜触媒温度上昇制御＞
第１加熱装置は、以下の方法により排気浄化触媒５２の温度上昇制御を実行する。ＥＣＵ１００のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図１０にフローチャートにより示した触媒温度上昇制御ルーチンを実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１０のステップ１０００から処理を開始してステップ１０１０に進み、触媒昇温フラグＸｓｓの値が「１」であるか否かを判定する。

触媒昇温フラグＸｓｓは、例えば、以下の２つの条件の何れかが成立したときに、その値が「０」から「１」に変化する。第１の条件は、図示しないイグニッションキースイッチ又はスタートスイッチがオフからオンに切り替えられる場合である。ところで、排気浄化触媒５２には、排気浄化触媒５２が正常に機能するための所定の温度範囲（所定範囲）が定められている。その下限は、排気浄化触媒５２が排ガスを浄化する性能を十分に発揮することができる温度（活性温度）により規制されている。一方、その上限は、排気浄化触媒５２の溶損リスクを考慮した温度により規制されている。そこで、第２の条件は、温度相関値ＣＶｎが、排気浄化触媒５２の温度（以下、「触媒温度」とも称呼される。）が所定の温度範囲未満である（温度下限を下回った）場合に対応する温度相関値ＣＶｎになる場合である。

温度相関値ＣＶｎが、触媒温度が温度下限を下回ったか否かを判定するに際し、例えば、第１加熱装置は、第１温度相関値ＣＶ１、第２温度相関値ＣＶ２、第３温度相関値ＣＶ３及び第４温度相関値ＣＶ４の平均値ＣＶａｖｇに基づいて判定を行う。この平均値ＣＶａｖｇは次式により表される。

ＣＶａｖｇ＝（ＣＶ１＋ＣＶ２＋ＣＶ３＋ＣＶ４）／４ …（４）

上記２つの条件の何れかが成立したとき、即ち、触媒昇温フラグＸｓｓが「１」である場合、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進み、各アンテナから触媒昇温のための所定強度の電磁波を照射して、ステップ１０９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。

一方、触媒昇温フラグＸｓｓは、例えば、以下の２つの条件の何れかが成立したときに、その値が「１」から「０」に変化する。第１の条件は、イグニッションキースイッチ又はスタートスイッチがオンからオフに切り替えられた場合である。第２の条件は、例えば、温度相関値ＣＶｎ（の平均値ＣＶａｖｇ）が、触媒温度が所定の温度範囲を上回った（温度上限を超えた）場合に対応する温度相関値ＣＶｎ（の平均値ＣＶａｖｇ）になった場合である。

触媒昇温フラグＸｓｓが「０」である場合、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０３０に進み、電磁波の照射を停止してステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

なお、第１加熱装置において、温度相関値ＣＶｎの平均値ＣＶａｖｇが所定の温度範囲を下回ったか、又は上回ったかによって、触媒温度上昇制御の実行又は停止の判定を行っていたが、本発明に係る加熱装置においては、各温度相関値ＣＶｎについて個別に判定し、各アンテナから照射されるマイクロ波の強度を個別に制御するように構成されてもよい。

次に、第１加熱装置により、温度ばらつきを低減する方法について説明する。

＜触媒温度ばらつき補正方法１＞
第１加熱装置は、各部分（第１部分Ｐ１乃至第４部分Ｐ４）についての温度相関値をそれぞれ取得した後、それらのばらつき（偏差）の大きさに応じて、ばらつきを低減する制御を行うことができる。例えば、第１加熱装置が、各アンテナからマイクロ波を照射させる触媒温度上昇制御を実行している状態を前提にして説明する。

第１加熱装置は、温度相関値が、（１）温度の上昇とともに増加する相関値（例えば、マイクロ波吸収率）である場合、各温度相関値ＣＶｎ（ｎは１，２，３，４）と温度相関値の平均値ＣＶａｖｇとの差分が正の値（ＣＶｎ−ＣＶａｖｇ ＞ ０）となるときは、温度相関値に対応する「第ｎ部分Ｐｎ」について温度が高いと判定する。このとき、第１加熱装置は、該当する第ｎ部分Ｐｎの温度を低下させるべく、アンテナＡｎから照射させるマイクロ波の強度を所定量だけ小さくする。第１加熱装置は、或いは、マイクロ波の照射を停止させてもよい。

一方、第１加熱装置は、各温度相関値ＣＶｎと温度相関値平均値ＣＶａｖｇとの差分が負の値（ＣＶｎ−ＣＶａｖｇ ＜ ０）となるときは、温度相関値に対応する「第ｎ部分Ｐｎ」について温度が低いと判定する。このとき、第１加熱装置は、該当する第ｎ部分Ｐｎの温度を上昇させるべく、第ｎアンテナＡｎから照射させるマイクロ波の強度を所定量だけ大きくする。

温度相関値が、（２）温度の上昇とともに減少する相関値（例えば、マイクロ波反射率）である場合、各温度相関値ＣＶｎと温度相関値の平均値ＣＶａｖｇとの差分が負の値（ＣＶｎ−ＣＶａｖｇ ＜ ０）となるときは、温度相関値に対応する「第ｎ部分Ｐｎ」について温度が高いと判定する。このとき、第１加熱装置は、該当する第ｎ部分Ｐｎの温度を低下させるべく、第ｎアンテナＡｎから照射させるマイクロ波の強度を所定量だけ小さくする。第１加熱装置は、或いは、マイクロ波の照射を停止させてもよい。

一方、第１加熱装置は、各温度相関値ＣＶｎと温度相関値平均値ＣＶａｖｇとの差分を計算し、その値が正の値（ＣＶｎ−ＣＶａｖｇ ＞ ０）となる温度相関値に対応する「部分」について温度が低いと判定する。このとき、第１加熱装置は、該当する第ｎ部分Ｐｎの温度を上昇させるべく、第ｎアンテナＡｎから照射させるマイクロ波の強度を所定量だけ大きくする。

上記方法を繰り返すことにより、第１加熱装置は、各温度相関値を平均値ＣＶａｖｇに近付けることできる。これによれば、各部分の温度相関値の偏差、即ち、各第ｎ部分Ｐｎの温度の偏差を小さくすることができるので、排気浄化触媒５２の温度差によって生じるクラック等の破損のリスクを低減することができる。

＜温度ばらつき補正方法２＞
第１加熱装置は、前述したように、各第ｎ部分Ｐｎについての温度相関値をそれぞれ取得した後、それらのばらつき（偏差）を低減させることができるが、触媒５２には、触媒５２が正常に機能するための所定の温度範囲（所定範囲）が定められている。

第１加熱装置は、温度相関値が、（１）温度の上昇とともに増加する相関値（例えば、マイクロ波吸収率）である場合、所定の温度範囲の下限に対応する温度相関値の下限をＣＶｍａｘ、所定の温度範囲の上限に対応する温度範囲の上限をＣＶｍａｘと定義する。各温度相関値ＣＶｎが温度相関値上限ＣＶｍａｘよりも大きい場合、第１加熱装置は、温度相関値に対応する第ｎ部分Ｐｎについて温度が上限を超えていると判定する。このとき、第１加熱装置は、該当する第ｎ部分Ｐｎの温度を低下させるべく、アンテナＡｎから照射させるマイクロ波の強度を所定量だけ小さくする。第１加熱装置は、或いは、マイクロ波の照射を停止させてもよい。

一方、各温度相関値ＣＶｎが温度相関値下限ＣＶｍｉｎよりも小さい場合、第１加熱装置は、温度相関値に対応する第ｎ部分Ｐｎについて温度が下限を下回っていると判定する。このとき、第１加熱装置は、該当する第ｎ部分Ｐｎの温度を上昇させるべく、アンテナＡｎから照射させるマイクロ波の強度を所定量だけ大きくする。

第１加熱装置は、（２）温度の上昇とともに減少する相関値（例えば、マイクロ波反射率）である場合、所定の温度範囲の下限に対応する温度相関値の上限をＣＶｍａｘ、所定の温度範囲の上限に対応する温度範囲の下限をＣＶｍｉｎと定義する。各温度相関値ＣＶｎが温度相関値下限ＣＶｍｉｎよりも小さい場合、第１加熱装置は、温度相関値に対応する第ｎ部分Ｐｎについて温度が上限を超えていると判定する。このとき、第１加熱装置は、該当する第ｎ部分Ｐｎの温度を低下させるべく、アンテナＡｎから照射させるマイクロ波の強度を所定量だけ小さくする。第１加熱装置は、或いは、マイクロ波の照射を停止させてもよい。

一方、各温度相関値ＣＶｎが温度相関値上限ＣＶｍａｘよりも大きい場合、第１加熱装置は、温度相関値に対応する第ｎ部分Ｐｎについて温度が下限を下回っていると判定する。このとき、第１加熱装置は、該当する第ｎ部分Ｐｎの温度を上昇させるべく、アンテナＡｎから照射されるマイクロ波の強度を所定量だけ大きくする。

このような温度の所定範囲に収めようとする制御（逸脱防止制御）は、上述した偏差を小さくする制御（偏差低減制御）と組み合わされて行われてもよい。その場合、逸脱防止制御が上述の偏差低減制御に優先して実行される。以下、図１１を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、温度相関値は、温度の上昇とともに増加する相関値である。

（具体的作動）
ＥＣＵ１００のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図１１にフローチャートにより示した触媒温度ばらつき補正ルーチンを実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１１のステップ１１００から処理を開始してステップ１１０５に進み、前述した触媒温度分布推定（温度相関値取得）ルーチンを実行する。即ち、ＣＰＵはステップ９００に進んで、触媒温度分布推定ルーチンを実行し、各温度相関値ＣＶｎを取得して、触媒温度分布推定ルーチンが一旦終了すると、ステップ１１１０に進む。

ＣＰＵはステップ１１１０に進むと、上述の（４）式に基づいて各温度相関値の平均値ＣＶａｖｇを取得して、ステップ１１１５に進み、第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値の上限ＣＶｍａｘより大きいか否かを判定する。第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値の上限ＣＶｍａｘよりも大きい場合、ＣＰＵはステップ１１１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１２０に進み、ＣＰＵが「触媒温度上昇制御」を別途実行中であるか否かを判定する。

ＣＰＵが触媒温度上昇制御を実行中である場合は、ＣＰＵはステップ１１２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１２５に進み、アンテナＡ１の電磁波照射を停止して、ステップ１１７０に進む。一方、ＣＰＵが触媒温度上昇制御を実行していない場合、ＣＰＵはステップ１１２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１７０に直接進む。

第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値の上限ＣＶｍａｘ以下である場合、ＣＰＵはステップ１１１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１３０に進み、第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値の下限ＣＶｍｉｎ未満であるか否かを判定する。

第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値の下限ＣＶｍｉｎ未満である場合、ＣＰＵはステップ１１３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１３５に進み、アンテナＡ１の電磁波強度を所定量だけ上昇させてステップ１１７０に進む。一方、第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値の下限ＣＶｍｉｎ以上である場合、ＣＰＵはステップ１１３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１４０に進み、温度相関値ＣＶ１が温度相関値ＣＶｎの平均値ＣＶａｖｇより大きいか否かを判定する。

温度相関値ＣＶ１が温度相関値ＣＶｎの平均値ＣＶａｖｇよりも大きい場合、ＣＰＵはステップ１１４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１４５に進み、ＣＰＵが触媒温度上昇制御を実行中であるか否かを判定する。ＣＰＵが触媒温度上昇制御を実行中である場合、ＣＰＵはステップ１１４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１５０に進み、アンテナＡ１の電磁波強度を所定量だけ低下させてステップ１１７０に進む。一方、ＣＰＵが触媒温度上昇制御を実行していない場合、ＣＰＵはステップ１１４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１７０に直接進む。

第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値ＣＶｎの平均値ＣＶａｖｇ以下である場合、ＣＰＵはステップ１１４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１５５に進み、第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値ＣＶｎの平均値ＣＶａｖｇ未満であるか否かを判定する。第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値ＣＶｎの平均値ＣＶａｖｇ未満である場合、ＣＰＵはステップ１１５５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１６０に進み、アンテナＡ１の電磁波強度を所定量だけ上昇させてステップ１１７０に進む。一方、第１温度相関値ＣＶ１が温度相関値ＣＶｎの平均値ＣＶａｖｇ未満でない場合、即ち、第１温度相関値ＣＶ１と温度相関値ＣＶｎの平均値ＣＶａｖｇとが等しい場合、ＣＰＵはステップ１１５５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１６５に進む。この場合、ＣＰＵはアンテナＡ１の電磁波強度を維持してステップ１１７０に進む。

ＣＰＵはステップ１１７０に進むと、第２温度相関値ＣＶ２について、ステップ１１１５乃至ステップ１１６５において第１温度相関値ＣＶ１について実行された制御と同様の制御を実行する。

更に、ＣＰＵはステップ１１７５及びステップ１１８０において、それぞれ第３温度相関値ＣＶ３及び第４温度相関値ＣＶ４について、ステップ１１７０において第２温度相関値ＣＶ２について実行された制御と同様の制御を実行し、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

このように、第１加熱装置において、第ｎ温度相関値が所定範囲内の値ではない場合、第ｎ温度相関値が所定範囲内の値となるように第ｎアンテナから照射される電磁波の強度が調整されるように電磁波発生器の作動を制御するように構成される。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る排気浄化触媒の加熱装置（以下、「第２加熱装置」とも称呼する。）について説明する。第２加熱装置は、第１加熱装置と温度相関値取得方法が異なっている点のみにおいて異なっている。従って、以下、第２加熱装置による温度相関値取得方法について説明する。

＜第２加熱装置による温度相関値取得方法＞
以下、図１２を参照しながら説明する。
（１）アンテナＡｎからそれぞれ発振周波数の異なるマイクロ波（発振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆ４）を所定強度（同一強度）にて同時に照射する。マイクロ波発生器ＯＳＣ１乃至ＯＳＣ４の発振周波数ｆ１乃至ｆ４は、例えば、２．４２０ＧＨｚ、２．４５０ＧＨｚ、２．４８０ＧＨｚ及び２．５１０ＧＨｚ（３０ＭＨｚ間隔）に設定される。以下、発振周波数ｆ１乃至ｆ４は第１周波数ｆ１乃至第４周波数ｆ４とも称呼される。なお、これらの周波数はあくまで例示に過ぎず、本発明を限定する意図ではない。
（２）各アンテナＡｎに入力した反射波は、各マイクロ波検出器Ｄ１乃至Ｄ４にて周波数分離される。周波数分離には、各周波数帯に対応したバンドバスフィルタ（帯域通過フィルタ）が用いられる。
（３）周波数分離された反射波のそれぞれについて各マイクロ波検出器Ｄ１乃至Ｄ４にてマイクロ波の強度が計測される。
（４）各周波数の反射波強度について、対応するアンテナＡｎに近接する触媒５２の部分の温度が低いと推定する。

これらの反射波の強度について整理した結果が表３に示される。第１部分Ｐ１の温度が低いとき、アンテナＡ１から第１部分Ｐ１に第１周波数ｆ１の電磁波が照射され、アンテナＡ２から第２部分Ｐ２に第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の電磁波が照射され、アンテナＡ３から第３部分Ｐ３に第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２とは異なる第３周波数ｆ３の電磁波が照射され、且つアンテナＡ４から第４部分Ｐ４に第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２及び第３周波数ｆ３とは異なる第４周波数ｆ４の電磁波が照射されるように電磁波発生器の作動を制御する「特定照射制御」が実行されると、反射波強度の合計である第１電磁波強度は大きい値となり、第２電磁波強度、第３電磁波強度及び第４電磁波強度は中程度の値となる。

これに対し、第１部分Ｐ１の温度が高いとき、「特定照射制御」が実行されると、表４に示したように、第１電磁波強度は小さい値となり、第２電磁波強度、第３電磁波強度及び第４電磁波強度は中程度の値となる。

図１３に示したように、例えば、アンテナＡ４には発振周波数ｆ１のマイクロ波がアンテナＡ１から、発振周波数ｆ２のマイクロ波がアンテナＡ２から、発振周波数ｆ３のマイクロ波がアンテナＡ３から及び発振周波数ｆ４のマイクロ波がアンテナＡ４から、それぞれ照射される。従って、アンテナＡ４には、異なるアンテナからのマイクロ波が同時に入射される。しかし、上記の方法によれば、第２加熱装置は、それぞれ照射されるマイクロ波の発振周波数とアンテナの位置とを関連付けることにより、何れのアンテナから照射されたマイクロ波であるかを特定することができる。

（具体的作動）
ＥＣＵ１００のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図１４にフローチャートにより示した触媒温度分布推定ルーチンを実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１４のステップ１４００から処理を開始してステップ１４１０に進み、触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔの値が「１」であるか否かを判定する。

触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔの値が「１」である場合、ＣＰＵはステップ１４１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、以下に述べるステップ１４２０乃至ステップ１４５０の処理を順に行い、ステップ１４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ１４２０：ＣＰＵは、アンテナＡ１（６１ａ）、Ａ２（６１ｃ）、Ａ３（６１ｂ）及びＡ４（６１ｄ）からそれぞれ異なる発振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆ４にて所定強度（同一強度）のマイクロ波を同時に照射させる。

ステップ１４３０：ＣＰＵは、アンテナＡ１（６１ａ）、Ａ２（６１ｃ）、Ａ３（６１ｂ）及びＡ４（６１ｄ）が入射した反射波を各マイクロ波検出器Ｄ１（６４ａ）、Ｄ２（６４ｃ）、Ｄ３（６４ｂ）及びＤ４（６４ｄ）にて発振周波数毎に分離する。

ステップ１４４０：ＣＰＵは、発振周波数毎に分離された反射波の強度をそれぞれ取得する。ＣＰＵは、発振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆ４についての反射波の強度をそれぞれ第１電磁波強度、第２電磁波強度、第３電磁波強度及び第４電磁波強度として取得する。

ステップ１４５０：ＣＰＵは、第１電磁波強度に基づいて第１部分Ｐ１の温度に相関する値である第１温度相関値を取得する。同様に、ＣＰＵは、第２電磁波強度に基づいて第２部分Ｐ２の温度に相関する値である第２温度相関値を、第３電磁波強度に基づいて第３部分Ｐ３の温度に相関する値である第３温度相関値を、第４電磁波強度に基づいて第４部分Ｐ４の温度に相関する値である第４温度相関値を、それぞれ取得する。

なお、触媒温度分布推定実行フラグＸｅｓｔの値が「０」である場合、ＣＰＵはステップ１４１０にて「Ｎｏ」と判定すると、ステップ１４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

このように、温度相関値取得制御において、ＣＰＵは、第１アンテナＡ１からの電磁波の照射状態を第１周波数ｆ１にて発振する状態とし、第２アンテナＡ２からの電磁波の照射状態を第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２にて発振する状態とし、第３アンテナＡ３からの電磁波の照射状態を第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２とは異なる第３周波数ｆ３にて発振する状態とし、第４アンテナＡ４からの電磁波の照射状態を第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２及び第３周波数ｆ３とは異なる第４周波数ｆ４にて発振する状態とするように、マイクロ波発生器ＯＳＣ１乃至ＯＳＣ４の作動を制御する制御を特定照射制御として行う。

以上、第２加熱装置は、他のアンテナから照射される電磁波の影響を受けることなく各アンテナの照射する電磁波の強度を取得することができる。よって、第２加熱装置は精度よく触媒５２の特定部分の温度（温度相関値）を取得して、温度分布を推定することができる。

＜変形例＞
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、以下に述べるように、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

＜触媒温度ばらつき補正の変形例＞
上記実施形態において、触媒温度ばらつきを補正する場合、各アンテナから照射されるマイクロ波の強度を変化させることにより温度相関値の補正を行っていたが、マイクロ波の発振周波数を変化させることにより温度相関値の補正を行ってもよい。更に、加熱装置は、マイクロ波の強度を変化させることに代えて、マイクロ波を一定周期のパルス状態にして照射している場合、パルス幅のデューティ比を変更することにより温度相関値の補正を行ってもよい。加えて、各アンテナから照射されるマイクロ波の位相をそれぞれ変更させると、各アンテナから照射されるマイクロ波が干渉し合い、排気浄化触媒５２の各部分Ｐ１乃至Ｐ４における温度相関値が変化し得る。従って、加熱装置は、各アンテナから照射されるマイクロ波の位相をそれぞれ変更することにより、温度相関値の補正を行い得る。以下、温度相関値の補正をマイクロ波の発振周波数を変化させることによって行う作動を具体的に説明する。

（具体的作動）
ＥＣＵ１００のＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図１５にフローチャートにより示した触媒温度ばらつき補正ルーチンを実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１５のステップ１５００から処理を開始してステップ１５１０に進み、前述した触媒温度分布推定（温度相関値取得）ルーチンを実行する。即ち、ＣＰＵはステップ９００に進んで触媒温度分布推定ルーチンを実行し、各温度相関値ＣＶｎを取得して、触媒温度分布推定ルーチンが一旦終了すると、ステップ１５２０に進む。

ＣＰＵはステップ１５２０に進むと、図示しないスロットル弁開度センサの取得するスロットル弁開度に基づいて機関負荷ＫＬを取得する。

次いで、ＣＰＵはステップ１５３０に進み、各アンテナから照射するマイクロ波の発振周波数をＲＯＭに格納された「機関負荷ＫＬ、温度相関値ＣＶ及びマイクロ波の発振周波数ｆ」との関係を規定したルックアップテーブル（図１６を参照。）に、取得した機関負荷ＫＬ及び取得した温度相関値ＣＶを適用することにより取得する。

次いで、ＣＰＵはステップ１５４０に進み、各アンテナから照射されるマイクロ波の発振周波数ｆを、ステップ１５３０にて取得した発振周波数にそれぞれ変更して照射を行い、ステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

温度相関値の補正はマイクロ波の出力デューティ比を変えることにより行われてもよい。この場合、マイクロ波の出力デューティ比ＤＲは、ＲＯＭに格納された「機関負荷ＫＬ、温度相関値ＣＶ及びマイクロ波の出力デューティ比ＤＲ」との関係を規定したルックアップテーブルに、取得した機関負荷ＫＬ及び取得した温度相関値ＣＶを適用することにより取得される。

更に、温度相関値の補正はマイクロ波の位相Ｐｈを変えることにより行われてもよい。この場合、マイクロ波の位相Ｐｈは、ＲＯＭに格納された「機関負荷ＫＬ、温度相関値ＣＶ及びマイクロ波の位相Ｐｈ」との関係を規定したルックアップテーブルに、取得した機関負荷ＫＬ及び取得した温度相関値ＣＶを適用することにより取得される。

なお、マイクロ波の強度Ｓについても、予め定められ、ＲＯＭに格納された「機関負荷ＫＬ、温度相関値ＣＶ及びマイクロ波の強度Ｓ」との関係を規定したルックアップテーブルに、取得した機関負荷ＫＬ及び取得した温度相関値ＣＶを適用することにより取得されてもよい。

これらのルックアップテーブルは、温度相関値ＣＶに代えて触媒温度との関係が規定されていてもよい。この場合、図１５に示したフローチャートには、温度相関値ＣＶから触媒温度を取得するステップが追加されればよい。

このように、本発明に係る排気浄化触媒の加熱装置において、第ｎ温度相関値が所定範囲内の値ではない場合、第ｎ温度相関値が同所定範囲内の値となるように第ｎアンテナから照射される電磁波の強度及び出力デューティ比の少なくとも一つが調整されるように電磁波発生器の作動を制御するように構成される。

上記実施形態において、加熱装置６０は、４つのアンテナ（Ａ１乃至Ａ４）を備えていたが、少なくとも、触媒５２の第１部分Ｐ１に近接して配設され、マイクロ波発生器ＯＳＣ１により発生された電磁波を第１部分に照射する第１アンテナＡ１と、第１部分Ｐ１とは異なる第２部分Ｐ２に近接して配設され、マイクロ波発生器ＯＳＣ２により発生された電磁波を第２部分Ｐ２に照射する第２アンテナＡ２を備えていればよい。つまり、加熱装置６０は、少なくとも２つ以上のアンテナを備えていればよい。

上記実施形態において、各アンテナの照射するマイクロ波の照射タイミングを異ならせて行う温度相関値取得制御を実行する場合、ＣＰＵは、第１照射制御から第４照射制御までを第１アンテナＡ１、第２アンテナＡ２、第３アンテナＡ３、第４アンテナＡ４の順に行っていたが、第１照射制御から第４照射制御までの照射順序は、特に限定されない。更に、第１照射制御乃至第４照射制御の実行される時間は同一であったが、その長さは同一である必要はなく、マイクロ波検出器６４により検出可能な時間を確保可能な範囲において適宜調整されてもよい。

上記実施形態において、各アンテナの照射するマイクロ波の発振周波数を異ならせて行う温度相関値取得制御を実行する場合、各アンテナの照射するマイクロ波の発振周波数の大小関係を、第１周波数ｆ１＜第２周波数ｆ２＜第３周波数ｆ３＜第４周波数ｆ４、の関係となるようにしていたが、これらの大小関係は、特に限定されない。更に、各発振周波数の間隔は均等にされていたが、その間隔は均等である必要はなく、バンドパスフィルタにより分離可能な範囲において適宜調整されてもよい。

上記実施形態においては、マイクロ波発振器６３からアンテナ６１に送出されるマイクロ波と、アンテナ６１からマイクロ波検出器６４に送られるマイクロ波と、がサーキュレータ６５によって分離される構成となっていた。これに代えて、マイクロ波発振器６３とのみ接続する照射アンテナと、照射アンテナに隣接しマイクロ波検出器６４とのみ接続する入射アンテナとが備えられる構成としてもよい。この場合、入射アンテナには隣接する照射アンテナからのマイクロ波が直接入射しないようにマイクロ波吸収部材が設けられればよい。

上記実施形態において、ガソリンエンジンに用いられる排気浄化触媒（三元触媒）に適用される加熱装置として説明してきたが、排気浄化触媒は、ディーゼルエンジン用の触媒、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）等に適用されてもよい。

１０…内燃機関、２０…機関本体部、２１…内燃機関アクチュエータ、２２…気筒（燃焼室）、３０…吸気系統、４０…排気系統、４１…エキゾーストマニホールド、４２…排気管、５０…排気浄化装置、５１…ハウジング（加熱室）、５２…排気浄化触媒（触媒）、６０…加熱装置、６１…アンテナ、６２…マイクロ波送受信装置、６３…マイクロ波発生器、６４…マイクロ波検出器、６５…マイクロ波ケーブル、１００…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に配設され、電磁波を吸収して発熱する排気浄化触媒に適用され、
   電磁波を発生する少なくとも１つの電磁波発生器と、
   前記排気浄化触媒の第１部分に近接して配設され、前記電磁波発生器により発生された電磁波を前記第１部分に照射する第１アンテナと、
   前記排気浄化触媒の前記第１部分とは異なる第２部分に近接するとともに前記第１アンテナと所定の間隔をあけて配設され、前記電磁波発生器により発生された電磁波を前記第２部分に照射する第２アンテナと、
   前記電磁波発生器の作動を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記電磁波発生器により電磁波を発生させて前記第１アンテナ及び前記第２アンテナから前記第１部分及び前記第２部分それぞれに電磁波を照射させることにより前記排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒温度上昇制御を行う、
   排気浄化触媒の加熱装置において、
   前記制御手段は、
   前記第１アンテナからの電磁波の照射状態と前記第２アンテナからの電磁波の照射状態とが異なる状態となるように前記電磁波発生器の作動を制御する特定照射制御を行い、同特定照射制御を行ったときに前記第１アンテナに入射した電磁波のうち前記第１アンテナから照射された電磁波の照射状態に対応する電磁波の強度を第１電磁波強度として取得するとともに、前記第２アンテナに入射した電磁波のうち前記第２アンテナから照射された電磁波の照射状態に対応する電磁波の強度を第２電磁波強度として取得し、
   前記第１電磁波強度に基づいて前記第１部分の温度に相関する値である第１温度相関値を取得するとともに、前記第２電磁波強度に基づいて前記第２部分の温度に相関する値である第２温度相関値を取得する温度相関値取得制御を行い、
   前記第１温度相関値と前記第２温度相関値とが異なる場合、前記触媒温度上昇制御において、前記第１温度相関値と前記第２温度相関値との偏差が小さくなるように前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方から照射される電磁波の強度及び出力デューティ比の少なくとも一つが調整されるように前記電磁波発生器の作動を制御する、ように構成される、
   排気浄化触媒の加熱装置。
2. 請求項１に記載の排気浄化触媒の加熱装置において、
   前記制御手段は、前記温度相関値取得制御において、
   前記照射状態を前記第１アンテナから前記第１部分に照射される状態とし、且つ前記第２アンテナから前記第２部分に照射されない状態とするように前記電磁波発生器の作動を制御する第１照射制御を前記特定照射制御として行い、前記第１照射制御を行ったときに前記第１アンテナに入射する電磁波の強度を前記第１電磁波強度として取得し、
   前記照射状態を前記第１アンテナから前記第１部分に照射されない状態とし、且つ前記第２アンテナから前記第２部分に照射される状態とするように前記電磁波発生器の作動を制御する第２照射制御を前記特定照射制御として行い、前記第２照射制御を行ったときに前記第２アンテナに入射する電磁波の強度を前記第２電磁波強度として取得する、
   ように構成される、
   排気浄化触媒の加熱装置。
3. 請求項１に記載の排気浄化触媒の加熱装置において、
   前記制御手段は、前記温度相関値取得制御において、
   前記第１アンテナからの電磁波の照射状態を第１周波数にて発振する状態とし、且つ前記第２アンテナからの電磁波の照射状態を前記第１周波数とは異なる第２周波数にて発振する状態とするように前記電磁波発生器の作動を制御する制御を前記特定照射制御として行い、前記特定照射制御を行ったときに前記第１アンテナに入射する電磁波のうち前記第１周波数の電磁波の強度を前記第１電磁波強度として取得するとともに、前記第２アンテナに入射する電磁波のうち前記第２周波数の電磁波の強度を前記第２電磁波強度として取得する、
   ように構成される、
   排気浄化触媒の加熱装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の排気浄化触媒の加熱装置において、
   前記制御手段は、
   前記第１温度相関値が所定範囲内の値ではない場合、同第１温度相関値が同所定範囲内の値となるように前記第１アンテナから照射される電磁波の強度及び出力デューティ比の少なくとも一つが調整されるように前記電磁波発生器の作動を制御し、
   前記第２温度相関値が前記所定範囲内の値ではない場合、同第２温度相関値が同所定範囲内の値となるように前記第２アンテナから照射される電磁波の強度及び出力デューティ比の少なくとも一つが調整されるように前記電磁波発生器の作動を制御する、
   ように構成される、
   排気浄化触媒の加熱装置。
   
   

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