JPWO2013094021A1 - 電気加熱式触媒の故障検出装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＥＨＣの絶縁故障を検出することを目的とする。本発明では、ＥＨＣの発熱体が絶縁部材によって電気的に絶縁されている。そして、絶縁部材の吸水量が所定吸水量より少なく且つ絶縁部材におけるＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ない時の絶縁部材の絶縁抵抗値、絶縁部材の吸水量が所定吸水量以上の量から所定吸水量より少ない量に減少したときの絶縁部材の絶縁抵抗値の変化、及び、絶縁部材におけるＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量以上の量から所定ＰＭ堆積量より少ない量に減少したときの絶縁部材の絶縁抵抗値の変化に基づいて、絶縁故障が発生したか否かを判定する。

Description

本発明は、電気加熱式触媒の故障検出装置に関する。

従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒として、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒（Electrically Heated Catalyst：以下、ＥＨＣと称する場合もある）が開発されている。

特許文献１には、電気的絶縁性を有すると共に触媒担体を保持する担体保持部を有する電気加熱式触媒において、担体保持部の絶縁抵抗が所定抵抗値以下に低下していると判定された場合に通電を禁止する技術が開示されている。また、特許文献１には、担体保持部の温度が所定温度以上である場合、担体保持部が吸水している水分量が所定量以上である場合、又は、担体保持部に堆積しているカーボン量が所定量以上である場合に、担体保持部の絶縁抵抗が所定抵抗値以下に低下していると判定する技術も開示されている。

特許文献２には、排気通路に設けられた、凝縮水が付着し易い第１の温度センサと、凝縮水が付着しない第２の温度センサと、のそれぞれによって検知される温度を比較することで、排気中に凝縮水が存在するか否かを判定する技術が開示されている。

特許文献３には、排気通路に設けられた酸化触媒を加熱したときの該酸化触媒の温度上昇度合いに基づいて粒子状物質の堆積量を算出する技術が開示されている。

特許文献４には、内燃機関の始動直後に排気通路において発生した凝縮水がＰＭセンサのセンサ電極部に付着することによって生じる該センサ電極部の静電容量の変化に基づいて、ＰＭセンサの故障を判定する技術が開示されている。

特許文献５には、パティキュレートフィルタより下流側の排気通路に電気絶縁材を設け、さらに該電気絶縁材に相互に離間して複数の電極を設け、該複数の電極間の電気抵抗値に相関する指標が所定基準より小さいときにパティキュレートフィルタが故障していると判定する技術が開示されている。

国際公開第２０１１／１１４４５１号 特開２０１０−１２７２６８号公報 特開２００７−３０４０６８号公報 特開２０１０−２７５９１７号公報 特開２００９−１４４５７７号公報

ＥＨＣにおいては、通電されることで発熱する発熱体を電気的に絶縁するために絶縁部材が設けられている。しかしながら、このような構成であっても、ＥＨＣにおいては、発熱体を電気的に絶縁する絶縁機能が許容範囲を超えて低下する絶縁故障が発生する場合がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、ＥＨＣの絶縁故障を検出することを目的とする。

本発明に係る電気加熱式触媒の故障検出装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を電気的に絶縁する絶縁部材と、
を有する電気加熱式触媒の故障を検出する故障検出装置であって、
前記絶縁部材の吸水量が所定吸水量より少なく且つ前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ない時の前記絶縁部材の絶縁抵抗値、前記絶縁部材の吸水量が前記所定吸水量以上の量から前記所定吸水量より少ない量に減少したときの前記絶縁部材の絶縁抵抗値の変化、及び、前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量以上の量から前記所定ＰＭ堆積量より少ない量に減少したときの前記絶縁部材の絶縁抵抗値の変化に基づいて、前記絶縁部材に吸水されている凝縮水又は前記絶縁部材に堆積している粒子状物質に起因する前記絶縁部材の絶縁抵抗値の低下と区別して、絶縁故障が発生したか否かを判定する判定部を備える。

排気通路において発生する凝縮水が絶縁部材に吸水されると、絶縁部材の吸水量が増加する。ただし、ＥＨＣの温度が上昇することで凝縮水が蒸発すれば、その量は減少する。また、排気に含まれる粒子状物質が絶縁部材に付着すると、絶縁部材における粒子状物質の堆積量が増加する。ただし、絶縁部材に堆積している粒子状物質を酸化させて除去するＰＭ除去処理が実行されることで該粒子状物質が除去されれば、その量は減少する。

ＥＨＣにおいては、絶縁故障が生じていなくても、絶縁部材の吸水量又は絶縁部材における粒子状物質の堆積量が増加すると、絶縁部材の絶縁抵抗値は低下する。しかしながら、絶縁部材に吸水されている凝縮水に起因して絶縁部材の絶縁抵抗値が低下している場合は、吸水量が減少すれば、絶縁部材の絶縁抵抗値は回復する。また、絶縁部材に堆積している粒子状物質に起因して絶縁部材の絶縁抵抗値が低下している場合は、粒子状物質の堆積量が減少すれば、絶縁部材の絶縁抵抗値は回復する。一方、絶縁故障が発生することによって絶縁部材の絶縁抵抗値が低下した場合、その値は回復しない。

ここで、所定吸水量及び所定ＰＭ堆積量は、絶縁故障が生じておらず、絶縁部材の吸水量が該所定吸水量より少なく且つ絶縁部材における粒子状物質の堆積量が該所定ＰＭ堆積量より少なければ、絶縁部材の絶縁抵抗値は正常値となる値である。

本発明によれば、凝縮水又は粒子状物質に起因する絶縁部材の絶縁抵抗値の低下と区別して、ＥＨＣの絶縁故障を検出することができる。

本発明において、判定部は、絶縁部材の吸水量が所定吸水量より少なく且つ絶縁部材における粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ない時に絶縁部材の絶縁抵抗値が所定抵抗値以下である場合は、絶縁故障が発生したと判定してもよい。ここで、所定抵抗値は、ＥＨＣの絶縁故障が生じた場合の絶縁部材の絶縁抵抗値、即ち、許容可能な絶縁抵抗値の下限値よりも低い値である。

さらに、絶縁部材の吸水量が所定吸水量以上である時は絶縁部材の絶縁抵抗値が所定抵抗値以下であるが、絶縁部材の吸水量が所定吸水量より減少すると絶縁部材の絶縁抵抗値が所定抵抗値より上昇する場合は、絶縁部材の絶縁抵抗値の低下の原因は絶縁部材に吸水された凝縮水であると判断できる。そのため、このような場合、判定部は、絶縁故障は発生していないと判定してもよい。

また、絶縁部材における粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量以上である時は絶縁部材の絶縁抵抗値が所定抵抗値以下であるが、絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量より減少すると絶縁部材の絶縁抵抗値が所定抵抗値より上昇する場合は、絶縁部材の絶縁抵抗値の低下の原因は絶縁部材に堆積している粒子状物質であると判断できる。そのため、このような場合、判定部は、絶縁故障は発生していないと判定してもよい。

また、絶縁部材の吸水量が所定吸水量以上の時は、絶縁部材の絶縁抵抗値が正常値より低くても、その原因が絶縁部材に吸水された凝縮水なのか絶縁故障なのかを区別することは困難である。また、絶縁部材における粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量以上の時は、絶縁部材の絶縁抵抗値が正常値より低くても、その原因が絶縁部材に堆積している粒子状物質なのか絶縁故障なのかを区別することは困難である。

そこで、本発明において、判定部は、絶縁部材の吸水量が所定吸水量以上の時に絶縁部材の絶縁抵抗値が所定抵抗値以下である場合は、絶縁部材の吸水量が所定吸水量より減少するまで、絶縁故障が発生したか否かの判定を保留してもよい。また、判定部は、絶縁部材における粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量以上の時に絶縁部材の絶縁抵抗値が所定抵抗値以下である場合は、絶縁部材における粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量より減少するまで、絶縁故障が発生したか否かの判定を保留してもよい。

また、ＥＨＣの温度が上昇すると絶縁部材の温度も上昇する。そして、絶縁部材の温度が上昇すると、正常時であっても、絶縁部材の絶縁抵抗値は低下する。

そこで、本発明に係る電気加熱式触媒の故障検出装置は、ＥＨＣの温度が高いときは、その温度が低いときに比べて、所定抵抗値を小さい値に設定する設定部をさらに備えてもよい。これによれば、ＥＨＣの絶縁故障をより高い精度で検出することができる。

ここで、内燃機関が冷間始動した場合、即ち、絶縁部材を含むＥＨＣ全体の温度が低い状態で内燃機関が始動した場合、ＥＨＣの温度は時間の経過とともに上昇する。しかしながら、絶縁部材は、ある程度の熱容量を有するため、その温度上昇が遅れる。そのため、内燃機関が冷間始動してから、ある程度の期間が経過するまでの間は、絶縁部材の温度は低いままに維持される。そのため、その期間は、絶縁部材の絶縁抵抗値は低下せずに維持される。

そこで、設定部は、内燃機関が冷間始動してから所定期間が経過するまでの間は、ＥＨＣの温度が上昇しても、所定抵抗値を一定の値に維持してもよい。ここで、所定期間は、絶縁部材の温度が低いままに維持される期間である。

また、内燃機関の機関負荷が変化すれば、排気の温度が変化するため、ＥＨＣの温度も変化する。その結果、絶縁部材の温度も変化するため、ＥＨＣが正常であれば、絶縁部材の絶縁抵抗値が変化する。しかしながら、絶縁故障が発生していると、絶縁部材の温度が変化しても、絶縁部材の絶縁抵抗値はそれに応じて変化しない。

そこで、本発明において、判定部は、絶縁部材の吸水量が所定吸水量より少なく且つ前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ない時の絶縁部材の絶縁抵抗値が内燃機関の機関負荷の変化に応じて変化する場合は、絶縁故障は発生していないと判定し、該絶縁抵抗値が内燃機関の機関負荷の変化に応じて変化しない場合は、絶縁故障が発生したと判定してもよい。

本発明によれば、ＥＨＣの絶縁故障を検出することができる。

実施例１に係る内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの概略構成を示す図である。 実施例１に係る触媒担体に対する電極の配置を示す図である。 実施例１に係る測定装置の概略構成を示す図である。 実施例１に係る、機関回転速度Ｎｅ、ＥＨＣの温度Ｔｅｈｃ、マットの吸水量ｃｗａｔｅｒ、マットの端面及び内管の突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍ、及び絶縁抵抗値Ｒｅｈｃの推移の第一の例を示すタイムチャートである。 実施例１に係る、機関回転速度Ｎｅ、ＥＨＣの温度Ｔｅｈｃ、マットの吸水量ｃｗａｔｅｒ、マットの端面及び内管の突出部におけるＰＭ堆積量ｃｐｍ、及び絶縁抵抗値Ｒｅｈｃの推移の第二の例を示すタイムチャートである。 実施例１に係る、マットの吸水量の算出フローを示すフローチャートである。 実施例１に係る、排気温度Ｔｇ及び混合気の空燃比Ａ／Ｆと、排気管における凝縮水の発生量ｋｗａｔｅｒ１との関係を示す図である。 実施例１に係る、ＥＨＣの温度Ｔｅｈｃと、マットからの凝縮水の蒸発量ｋｗａｔｅｒ２との関係を示す図である。 実施例１に係る、マットの端面及び内管の突出部におけるＰＭ堆積量の算出フローを示すフローチャートである。 実施例１に係る、冷却水温Ｔｗ及び混合気の空燃比Ａ／Ｆと、内燃機関からのＰＭの排出量ｋｐｍ１との関係を示す図である。 実施例１に係る、ＰＭを酸化するための酸素が十分に存在している状態下での、ＥＨＣの温度Ｔｅｈｃと、マットの端面又は内管の突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２との関係を示す図である。 実施例１に係る絶縁故障の検出フローの一部を示すフローチャートである。 実施例１に係る絶縁故障の検出フローの他の一部を示すフローチャートである。 実施例１に係る絶縁故障の検出フローの他の一部を示すフローチャートである。 実施例１の第一の変形例に係る所定抵抗値の設定フローを示すフローチャートである。 実施例１の変形例に係るＥＨＣの温度Ｔｅｈｃと所定抵抗値Ｒｅｈｃ０との関係を示す図である。 実施例１の第二の変形例に係る所定抵抗値の設定フローを示すフローチャートである。 実施例２に係る絶縁故障の検出フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
［内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの概略構成を示す図である。

本実施例に係るＥＨＣ１は、内燃機関１０の排気管２に設けられている。内燃機関１０は、車両駆動用のガソリンエンジンである。ただし、本発明に係る内燃機関はガソリンエンジンに限られるものではなく、ディーゼルエンジン等であってもよい。内燃機関１０には、冷却水の温度を検出する水温センサ２２が設けられている。内燃機関１０の吸気管１１には、エアフローメータ１２及びスロットル弁１４が設けられている。

排気管２におけるＥＨＣ１より上流側には第１温度センサ２３が設けられている。排気管２におけるＥＨＣ１より下流側には第２温度センサ２４が設けられている。第１及び第２温度センサ２３，２４は、排気の温度を検出するセンサである。尚、図１における矢印は、排気管２における排気の流れ方向を示している。

ＥＨＣ１は、触媒担体３、ケース４、マット５、内管６、及び電極７を備えている。触媒担体３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気管２の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。触媒担体３には三元触媒１３が担持されている。尚、触媒担体３に担持される触媒は、三元触媒に限られるものではなく、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、又は選択還元型ＮＯｘ触媒であってもよい。

触媒担体３は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。尚、中心軸Ａと直交する方向の触媒担体３の断面形状は楕円形等であっても良い。中心軸Ａは、排気管２、触媒担体３、内管６、及びケース４で共通の中心軸である。

触媒担体３はケース４に収容されている。ケース４内には電極室９が形成されている。尚、電極室９の詳細については後述する。触媒担体３には、該電極室９を通して左右方向から一対の電極７が接続されている。電極７にはバッテリから供給電力制御部２５を介して電気が供給される。電極７に電気が供給されると、触媒担体３に通電される。通電によって触媒担体３が発熱すると、触媒担体３に担持された三元触媒１３が加熱され、その活性化が促進される。

ケース４は、金属によって形成されている。ケース４を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース４は、中心軸Ａと平行な曲面を含んで構成される収容部４ａと、該収容部４ａよりも上流側及び下流側で該収容部４ａと排気管２とを接続するテーパ部４ｂ，４ｃと、を有している。収容部４ａの通路断面積は排気管２の通路断面積よりも大きくなっており、その内側に、触媒担体３、マット５、及び内管６が収容されている。テーパ部４ｂ，４ｃは、収容部４ａから離れるに従って通路断面積が縮小するテーパ形状をしている。

ケース４の収容部４ａの内壁面と触媒担体３の外周面との間にはマット５が挟み込まれている。つまり、ケース４内において、触媒担体３がマット５によって支持されている。また、マット５には内管６が挟み込まれている。内管６は、中心軸Ａを中心とした管状の部材である。マット５が、内管６を挟み込むことで、該内管６によってケース４側と触媒担体３側とに分割されている。

マット５は、電気絶縁材によって形成されている。マット５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット５は、触媒担体３の外周面及び内管６の外周面に巻きつけられている。マット５が、触媒担体３とケース４との間に挟み込まれていることで、触媒担体３に通電したときに、ケース４へ電気が流れることが抑制される。

内管６はステンレス鋼材によって形成されている。また、内管６の表面全体には電気絶縁層が形成されている。電気絶縁層を形成する材料としては、セラミック又はガラスを例示することができる。内管６の表面全体に電気絶縁層が形成されていることで、内管６は絶縁部材として機能する。尚、内管６の本体をアルミナ等の電気絶縁材によって形成してもよい。また、図１に示すように、内管６は、中心軸Ａ方向の長さがマット５より長い。そのため、内管６の上流側及び下流側の端部は、マット５の上流側及び下流側の端面から突出している。以下、内管６におけるマット５の上流側又は下流側の端面から突出している部分を突出部と称する。

触媒担体３の外周面には一対の電極７が接続されている。図２は、触媒担体３に対する電極７の配置を示す図である。図２は、触媒担体３及び電極７を軸方向と垂直に交わる方向で切断した場合の断面図である。電極７は、表面電極７ａ及び軸電極７ｂによって形成されている。表面電極７ａは、触媒担体３の外周面に沿って周方向及び軸方向に延びている。また、表面電極７ａは、触媒担体３の外周面に該触媒担体３を挟んで互いに対向するように設けられている。軸電極７ｂの一端は表面電極７ａに接続されている。そして、電極室９を通って軸電極７ｂの他端がケース４の外側に突出している。

ケース４、マット５、及び内管６には、軸電極７ｂを通すために、貫通孔４ｄ，５ａ，６ｃが開けられている。そして、ケース４内において、マット５の貫通孔５ａの周面によって囲まれる空間によって、電極室９が形成されている。尚、マット５を上流側部分と下流側部分とに分割し、互いに間隔を空けてそれらを配置することで、触媒担体３の外周面全周にわたって電極室９を形成してもよい。

ケース４に開けられている貫通孔４ｄには、軸電極７ｂを支持する電極支持部材８が設けられている。この電極支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース４と電極７との間に隙間なく設けられている。

軸電極７ｂの他端は、供給電力制御部２５を介してバッテリ（図示せず）に電気的に接続されている。電極７には該バッテリから電気が供給される。電極７に電気が供給されると、触媒担体３に通電される。通電によって触媒担体３が発熱すると、触媒担体３に担持された三元触媒１３が加熱され、その活性化が促進される。供給電力制御部２５は、電極７への電気の供給（即ち、ＥＨＣ１への通電）のＯＮ／ＯＦＦの切り換えや供給電力の調整を行う。

また、ＥＨＣ１には、マット５及び内管６の絶縁抵抗値を測定する測定装置２１が設けられている。尚、以下においては、マット５及び内管６を総じて絶縁部材３０と称する。

図３は、測定装置２１の概略構成を示す図である。測定装置２１は、基準電源２１１、基準抵抗２１２、電圧計２１３、及び抵抗値算出回路２１４を備えている。図３に示すように、基準抵抗２１２と絶縁部材３０とは直列に接続されている。そして、基準電源２１１は、バッテリから供給される電圧を増幅させた基準電圧を、基準抵抗２１２及び絶縁部材３０に印加する。電圧計２１３は、基準電源２１１から基準抵抗２１２及び絶縁部材３０に基準電圧が印加された時の、基準抵抗２１２と絶縁部材３０との間における電圧を計測する。抵抗値算出回路２１４は、電圧計２１３によって計測される電圧に基づいて、絶縁部材３０の絶縁抵抗値を算出する。

尚、基準電圧をＶｒｅｆとし、基準抵抗２１２の抵抗値（基準抵抗値）をＲｅｆとし、基準抵抗２１２及び絶縁部材３０に流れる電流をＩｄとし、電圧計２１３によって計測される電圧をＶｅｈｃとすると、絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃは下記式（１）及び（２）によって表される。抵抗値算出回路２１４は、これらの式（１）及び（２）を用いて、絶縁部材３０の絶縁抵抗値を算出する。
Ｉｄ＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｅｈｃ）／Ｒｒｅｆ・・・（１）
Ｒｅｈｃ＝Ｖｅｈｃ／Ｉｄ
＝Ｖｅｈｃ／（Ｖｒｅｆ−Ｖｅｈｃ）＊Ｒｒｅｆ・・・（２）

供給電力制御部２５は、内燃機関１０に併設された電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ２０には、スロットル弁１４及び内燃機関１０の燃料噴射弁（図示せず）も電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によって、これらの装置が制御される。

また、ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１２、水温センサ２２、第１温度センサ２３、第２温度センサ２４、及び測定装置２１が電気的に接続されている。そして、各センサの出力値及び測定装置２１の測定値がＥＣＵ２０に入力される。

尚、本実施例においては、触媒担体３が本発明に係る発熱体に相当する。ただし、本発明に係る発熱体は触媒を担持する担体に限られるものではない。例えば、発熱体は触媒の上流側に設置された構造体であってもよい。また、本実施例においては、絶縁部材３０が、本発明に係る絶縁部材に相当する。ただし、本発明に係る絶縁部材は、必ずしもマット５及び内管６によって構成されていなくてもよく、触媒担体３を電気的に絶縁できる部材であればよい。例えば、絶縁部材は、マット５のみで構成することもできる。

［絶縁故障の検出方法］
上述したように、本実施例においては、通電により発熱する触媒担体３が絶縁部材３０によって電気的に絶縁されている。しかしながら、このような構成であっても、絶縁部材３０の劣化等により、触媒担体３を電気的に絶縁する絶縁機能が許容範囲を超えて低下する絶縁故障が発生する場合がある。そのため、本実施例においては、測定装置２１によって測定される絶縁部材３０の絶縁抵抗値に基づいて絶縁故障を検出する。

ただし、絶縁故障が生じていなくとも、マット５に吸水されている凝縮水又はマット５の端面及び内管６の突出部に堆積している粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）に起因して、絶縁部材３０の絶縁抵抗値が低下する場合がある。

より詳しくは、排気管２内又はケース４内においては排気に含まれる水分が凝縮することで凝縮水が発生する場合がある。この凝縮水がケース４の内壁面を伝ってマット５に到達すると、その一部がマット５に吸水される。そして、マット５に吸水された凝縮水量が増加すると、電極室９内にも凝縮水が侵入する。その結果、ケース４と電極７及び触媒担体３とが凝縮水によって電気的に導通し、絶縁部材３０の絶縁抵抗値が低下する。尚、内管６が設けられていない構成では、マット５に吸水された凝縮水自体によっても、ケース４と電極７及び触媒担体３とが電気的に導通する虞がある。

また、排気に含まれるＰＭの一部は、排気に晒されているマット５の端面及び内管６の突出部に付着する。ＰＭは導電性を有している。そのため、マット５の端面及び内管６の突出部に堆積したＰＭが増加すると、ケース４と触媒担体３とが該ＰＭによって電気的に導通し、絶縁部材３０の絶縁抵抗値が低下する。尚、内管６が設けられていない構成でも、マット５の端面に堆積したＰＭによって、ケース４と触媒担体３とが電気的に導通する虞がある。

そこで、本実施例においては、このような凝縮水又はＰＭに起因する絶縁抵抗値の低下と区別して、絶縁故障を検出する。ここで、図４及び５に基づいて、機関回転速度Ｎｅ、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃ、マット５に吸水された凝縮水量（以下、単に吸水量と称する場合もある）ｃｗａｔｅｒ、マット５の端面及び内管６に堆積したＰＭ量（以下、単にＰＭ堆積量と称する場合もある）ｃｐｍ、及び絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃの推移について説明する。図４は、これらの値の推移の第一の例を示すタイムチャートであり、図５は、これらの値の推移の第二の例を示すタイムチャートである。

尚、図４及び５において、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃは、該ＥＨＣ１への通電が行われていない状態での温度の推移を示している。また、絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃの推移を示す図において、実線は、絶縁故障が生じていない場合、即ちＥＨＣ１が正常な場合の推移を示しており、破線は、絶縁故障が生じている場合の推移を示している。

図４は、内燃機関１０の始動後に短時間でその運転が停止される所謂ショートトリップが繰り返し行われた後、内燃機関１０の運転が継続された場合の各値の推移を示している。図４においては、時間ｔ２までショートトリップが繰り返し行われている。そして、時間ｔ２以降においては、内燃機関１０の始動後、その運転が継続されている。ショートトリップが繰り返し行われる期間（ショートトリップ期間）においては、内燃機関１０の始動後、排気によってＥＨＣ１が十分に昇温される以前にその運転が停止される。そのため、ＥＨＣ１の温度は低い温度に維持される。

ここで、排気管２内においては、排気温度が低い時、即ち内燃機関１０の始動直後に凝縮水が発生し易い。また、内燃機関１０の始動直後においては、気筒内の温度が低いため、該内燃機関１０からＰＭが排出され易い。そのため、ショートトリップ期間においては、吸水量ｃｗａｔｅｒ及びＰＭ堆積量ｃｐｍがいずれも時間の経過と共に増加する。

そして、時間ｔ２以降、内燃機関１０の運転が継続されることでＥＨＣ１の温度が十分に上昇すると、マット５に吸水された凝縮水は蒸発する。そのため、吸水量ｃｗａｔｅｒが時間の経過と共に減少する。また、内燃機関１０からＰＭが排出され難くなるため、ＰＭ堆積量ｃｐｍは維持される。

このとき、絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃは、ＥＨＣ１が正常な状態であっても、ショートトリップ期間における吸水量ｃｗａｔｅｒ及びＰＭ堆積量ｃｐｍの増加に応じて低下する。そして、時間ｔ３以降では、絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが、絶縁故障が発生したと判定できる閾値である所定抵抗値Ｒｅｈｃ０以下となる。しかしながら、その後、蒸発による吸水量ｃｗａｔｅｒの減少に応じて絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃは回復する（上昇する）。そして、時間ｔ４以降では絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０より高くなる。

これに対し、絶縁故障が生じることで絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０以下に低下した場合、吸水量ｃｗａｔｅｒが減少しても、絶縁抵抗値Ｒｅｈｃは回復しない（所定抵抗値Ｒｅｈｃ０以下に維持される）。

図５は、ショートトリップ期間の経過後における内燃機関１０の運転継続中に、所謂減速フューエルカット制御（減速Ｆ／Ｃ制御）が断続的に実行され、さらに減速フューエルカット制御が断続的に実行されている時にＰＭ除去処理が実行された場合の各値の推移を示している。図５においても、時間ｔ２までショートトリップが繰り返し行われ、時間ｔ２以降においては、内燃機関１０の運転が継続されている。

図５では、時間ｔ２以降において、ＥＨＣ１の温度上昇に伴って凝縮水が蒸発することで吸水量ｃｗａｔｅｒが略０まで減少している。また、ショートトリップ期間中において、ＰＭ堆積量ｃｐｍが、マット５の端面及び内管６に堆積したＰＭを酸化させて除去するＰＭ除去処理の実行要求の閾値ｃｐｍ１以上にまで増加している。

そして、時間ｔ３から時間ｔ６の間、内燃機関１０の運転状態が減速運転である時に燃料噴射を停止させる減速Ｆ／Ｃ制御が断続的に実行されている。ここで、マット５の端面及び内管６の突出部に堆積したＰＭを酸化させるためには、十分な酸素が存在する状態の下で、排気の温度（マット５の端面及び内管６の突出部の温度）をＰＭの酸化が可能となる温度まで上昇させる必要がある。減速Ｆ／Ｃ制御の終了直後はＥＨＣ１の周囲に酸素が十分に存在する。そのため、ＰＭ除去処理は、減速Ｆ／Ｃ制御からの復帰直後に、点火時期の遅角等によって排気温度を上昇させることで実現される。

図５においては、時間ｔ３の時点で断続的な減速Ｆ／Ｃ制御の実行が開始されると、ＰＭ除去処理の実行も開始される。これにより、時間ｔ３以降、マット５の端面及び内管６の突出部に堆積したＰＭが酸化されることで、ＰＭ堆積量ｃｐｍが時間の経過と共に減少する。そして、ＰＭ堆積量ｃｐｍが、ＰＭ除去処理の実行要求の閾値ｃｐｍ１よりも小さい所定ＰＭ堆積量より減少する時間ｔ５の時点で、ＰＭ除去処理の実行が停止される。

このとき、絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃは、ＥＨＣ１が正常な状態であっても、吸水量ｃｗａｔｅｒ及びＰＭ堆積量ｃｐｍが共に多いショートトリップ期間中及び内燃機関１０の運転が継続される時間ｔ２以降におけるＰＭ除去処理の実行が開始される時間ｔ３以前の期間は、所定抵抗値Ｒｅｈｃ０よりも低い値に維持される。しかしながら、その後、ＰＭ除去処理が実行されることによるＰＭ堆積量ｃｐｍの減少に応じて絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃは回復する（上昇する）。そして、時間ｔ４以降では絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０より高くなる。

これに対し、絶縁故障が生じることで絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０以下に低下した場合、ＰＭ堆積量ｃｐｍが減少しても、絶縁抵抗値Ｒｅｈｃは回復しない（所定抵抗値Ｒｅｈｃ０以下に維持される）。

そこで、本実施例では、吸水量が所定吸水量（図４，５におけるｃｗａｔｅｒ０）より少なく且つＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量（図４，５におけるｃｐｍ０）より少ない時の絶縁部材３０の絶縁抵抗値が所定抵抗値（図４，５におけるＲｃｅｈｃ）以下である場合は、絶縁故障が発生したと判定する。ここで、所定吸水量及び所定ＰＭ堆積量は、絶縁故障が生じておらず、吸水量が該所定吸水量より少なく且つＰＭ堆積量が該所定ＰＭ堆積量より少なければ、絶縁部材３０の絶縁抵抗値は正常値（即ち所定抵抗値Ｒｅｈｃ０より大きい値）となる値であって、実験等に基づいて予め定められた値である。

さらに、吸水量が所定吸水量以上の時に絶縁部材３０の絶縁抵抗値が所定抵抗値以下である場合は、吸水量が所定吸水量より減少するまで（図４における時間ｔ３から時間ｔ５までの間の期間）、絶縁故障が発生したか否かの判定を保留する。そして、吸水量が所定吸水量より減少すると絶縁部材３０の絶縁抵抗値が所定抵抗値より上昇した場合は、絶縁部材３０の絶縁抵抗値の低下の原因はマット５に吸水された凝縮水（電極室９に侵入した凝縮水）であると判定する。つまり、この場合、絶縁故障は発生しておらず、ＥＨＣ１は正常であると判定する。

また、ＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量以上の時に絶縁部材３０の絶縁抵抗値が所定抵抗値以下である場合は、ＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より減少するまで（図５における時間ｔ１から時間ｔ５までの間の期間）、絶縁故障が発生したか否かの判定を保留する。そして、ＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より減少すると絶縁部材３０の絶縁抵抗値が所定抵抗値より上昇した場合は、絶縁部材３０の絶縁抵抗値の低下の原因はマット５の端面及び内管６の突出部に堆積したＰＭであると判定する。つまり、この場合も、絶縁故障は発生しておらず、ＥＨＣ１は正常であると判定する。

［吸水量の算出方法］
ここで、本実施例に係る吸水量の算出方法について図６から８に基づいて説明する。図６は、本実施例に係る吸水量の算出フローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。図７は、排気温度Ｔｇ及び混合気の空燃比Ａ／Ｆと、排気管２における凝縮水の発生量ｋｗａｔｅｒ１との関係を示す図である。図８は、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃと、マット５からの凝縮水の蒸発量ｋｗａｔｅｒ２との関係を示す図である。

図６に示すフローにおいては、先ずステップＳ１０１において、第１温度センサ２３によって検出される排気温度Ｔｇ、混合気の空燃比Ａ／Ｆ、及びエアフローメータ１２によって検出される吸入空気量Ｇａに基づいて排気管２における凝縮水の発生量ｋｗａｔｅｒ１が算出される。

図７に示すように、排気温度Ｔｇが低いほど、また、混合気の空燃比Ａ／Ｆが低いほど、凝縮水の発生量ｋｗａｔｅｒ１は多くなる。また、吸入空気量が多いほど、排気の流量も多くなるため、凝縮水の発生量ｋｗａｔｅｒ１は多くなる。このような、排気温度Ｔｇ、混合気の空燃比Ａ／Ｆ、及び吸入空気量Ｇａと、排気管２における凝縮水の発生量ｋｗａｔｅｒ１との関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ２０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ１０１では、このマップ又は関数を用いて、排気管２における凝縮水の発生量ｋｗａｔｅｒ１が算出される。

次に、ステップＳ１０２において、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃに基づいてマット５からの凝縮水の蒸発量ｋｗａｔｅｒ２が算出される。図８に示すように、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃが１００℃以上となると、凝縮水の蒸発量ｋｗａｔｅｒ２は急増する。このような、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃと、マット５からの凝縮水の蒸発量ｋｗａｔｅｒ２との関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ２０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ１０２では、このマップ又は関数を用いて、マット５からの凝縮水の蒸発量ｋｗａｔｅｒ２が算出される。尚。ＥＨＣ１の温度は、第１温度センサ２３によって検出される排気温度又は第２温度センサ２４によって検出される排気温度の少なくともいずれかに基づいて推定することができる。

次に、ステップＳ１０３において、下記式（１）を用いて吸水量ｃｗａｔｅｒが算出される。
ｃｗａｔｅｒ（ｉ）＝ｃｗａｔｅｒ（ｉ−１）＋ｋｗａｔｅｒ１＊ａ−ｋｗａｔｅｒ２・・・式（１）
ｃｗａｔｅｒ（ｉ）：今回の吸水量
ｃｗａｔｅｒ（ｉ−１）：前回の本フローの実行により算出された吸水量
ｋｗａｔｅｒ１：ステップＳ１０１で算出された凝縮水の発生量
ａ：排気管２における凝縮水の発生量に対するマット５に吸水される凝縮水の量の割合を示す係数
ｋｗａｔｅｒ２：ステップＳ１０２で算出された凝縮水の蒸発量

次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３で算出された値ｃｗａｔｅｒがマット５における飽和吸水量Ｗｓ以下であるか否かが判定される。ステップＳ１０４において否定判定された場合、次にステップＳ１０６において、吸水量ｃｗａｔｅｒの算出値として飽和吸水量Ｗｓが算出される。

一方、ステップＳ１０４において肯定判定された場合、次にステップＳ１０５において、ステップＳ１０３で算出された値ｃｗａｔｅｒが零以上であるか否かが判定される。ステップＳ１０５において否定判定された場合、次にステップＳ１０８において、吸水量ｃｗａｔｅｒの算出値として零が算出される。一方、ステップＳ１０５において肯定判定された場合、次にステップＳ１０７において、吸水量ｃｗａｔｅｒの算出値として、ステップＳ１０３で算出された吸水量ｃｗａｔｅｒが算出される。

［ＰＭ堆積量の算出方法］
次に、本実施例に係るＰＭ堆積量の算出方法について図９から１１に基づいて説明する。図９は、本実施例に係るＰＭ堆積量の算出フローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。図１０は、冷却水温Ｔｗ及び混合気の空燃比Ａ／Ｆと、内燃機関１からのＰＭの排出量ｋｐｍ１との関係を示す図である。図１１は、ＰＭを酸化するための酸素が十分に存在している状態下での、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃと、マット５の端面又は内管６の突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２との関係を示す図である。

図９に示すフローにおいては、先ずステップＳ２０１において、水温センサ２２によって検出される冷却水温Ｔｗ、混合気の空燃比Ａ／Ｆ、及びエアフローメータ１２によって検出される吸入空気量Ｇａに基づいて、内燃機関１からのＰＭの排出量ｋｐｍ１が算出される。

図１０に示すように、冷却水温Ｔｗが低いほど、また、混合気の空燃比Ａ／Ｆが低いほど、ＰＭの排出量ｋｐｍ１は多くなる。また、吸入空気量が多いほど、排気の流量も多くなるため、ＰＭの排出量ｋｐｍ１は多くなる。このような、冷却水温Ｔｗ、混合気の空燃比Ａ／Ｆ、及び吸入空気量Ｇａと、内燃機関１からのＰＭの排出量ｋｐｍ１との関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ２０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ２０１では、このマップ又は関数を用いて、内燃機関１からのＰＭの排出量ｋｐｍ１が算出される。

次に、ステップＳ２０２において、上述したＰＭ除去処理の実行中であるか否かが判定される。ステップＳ２０２において肯定判定された場合は、次にステップＳ２０３の処理が実行される。ステップＳ２０３においては、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃに基づいて、マット５の端面又は内管６の突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２が算出される。図１１に示すように、ＰＭを酸化するための酸素が十分に存在している状態下においては、ＥＨＣ１の温度ＴｅｈｃがＰＭの酸化が可能な温度Ｔｕ以上となると、その温度が高いほどＰＭの酸化量は多くなる。このような、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃと、マット５の端面又は内管６の突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２との関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ＥＣＵ２０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ２０３では、このマップ又は関数を用いて、マット５の端面又は内管６の突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２が算出される。

一方、ステップＳ２０２において否定判定された場合は、ＰＭ除去処理が実行されていないため、ＰＭは酸化されない。この場合、次にステップＳ２０４において、マット５の端面又は内管６の突出部に堆積したＰＭの酸化量ｋｐｍ２として零が算出される。

ステップＳ２０３又はＳ２０４の処理の次には、ステップＳ２０５の処理が実行される。ステップＳ２０５においては、下記式（２）を用いてＰＭ堆積量ｃｐｍが算出される。
ｃｐｍ（ｉ）＝ｃｐｍ（ｉ−１）＋ｋｐｍ１＊ｂ−ｋｐｍ２・・・式（１）
ｃｐｍ（ｉ）：今回のＰＭ堆積量
ｃｐｍ（ｉ−１）：前回の本フローの実行により算出されたＰＭ堆積量
ｋｐｍ１：ステップＳ２０１で算出されたＰＭの排出量
ｂ：内燃機関１からのＰＭの排出量に対するマット５の端面又は内管６の突出部に付着するＰＭの量の割合を示す係数
ｋｐｍ２：ステップＳ２０３又はＳ２０４で算出されたＰＭの酸化量

次に、ステップＳ２０６において、ステップＳ２０５で算出された値ｃｐｍが零以上であるか否かが判定される。ステップＳ２０６において否定判定された場合、次にステップＳ２０８において、ＰＭ堆積量ｃｐｍの算出値として零が算出される。一方、ステップＳ２０６において肯定判定された場合、次にステップＳ２０７において、ＰＭ堆積量ｃｐｍの算出値として、ステップＳ２０５で算出されたＰＭ堆積量ｃｐｍが算出される。

［絶縁故障の検出フロー］
次に、本実施例に係る絶縁故障の検出フローについて図１２から１４に基づいて説明する。図１２から１４は、本実施例に係る絶縁故障の検出フローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＨＣ１への通電が行われていない時に、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。

本フローでは、先ずステップＳ３０１において、上述した吸水量の算出フローが実行されることで算出された現時点の吸水量ｃｗａｔｅｒが読み込まれる。次に、ステップＳ３０２において、上述したＰＭ堆積量の算出フローが実行されることで算出された現時点のＰＭ堆積量ｃｐｍが読み込まれる。次に、ステップＳ３０３において、測定装置２１によって測定された現時点の絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが読み込まれる。

次に、ステップＳ３０４において、ステップＳ３０１で読み込まれた吸水量ｃｗａｔｅｒが所定吸水量ｃｗａｔｅｒ０より少ないか否かが判定される。ステップＳ３０４において否定判定された場合、次にステップＳ３０８の処理が実行される。

一方、ステップＳ３０４において肯定判定された場合、次にステップＳ３０５において、ステップＳ３０２で読み込まれたＰＭ堆積量ｃｐｍが所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０より少ないか否かが判定される。ステップＳ３０５において否定判定された場合、次にステップＳ３１７の処理が実行される。

一方、ステップＳ３０５において肯定判定された場合、次に、ステップＳ３０６において、ステップＳ３０３で読み込まれた絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０以下であるか否かが判定される。

ステップＳ３０６において肯定判定された場合、即ち、吸水量ｃｗａｔｅｒが所定吸水量ｃｗａｔｅｒ０より少なく且つＰＭ堆積量ｃｐｍが所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０より少ない時の絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０以下である場合は、次にステップＳ３０７において、絶縁故障が発生していると判定される。一方、ステップＳ３０６において否定判定された場合、次にステップＳ３０９において、絶縁故障は発生しておらず、ＥＨＣ１は正常であると判定される。

また、ステップＳ３０８においては、ステップＳ３０３で読み込まれた絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０より大きいか否かが判定される。ステップＳ３０８において肯定判定された場合、次にステップＳ３０９において、絶縁故障は発生しておらず、ＥＨＣ１は正常であると判定される。一方、ステップＳ３０８において否定判定された場合、次にステップＳ３１０の処理が実行される。ステップＳ３１０においては、絶縁故障が発生したか否かの判定が保留される。

次に、ステップＳ３１１において、吸水量ｃｗａｔｅｒが再度読み込まれる。そして、次に、ステップＳ３１２において、ステップＳ３１１で読み込まれた吸水量ｃｗａｔｅｒが所定吸水量ｃｗａｔｅｒ０より少ないか否かが判定される。ステップＳ３１２において肯定判定された場合、つまり、吸水量が、蒸発によって、所定吸水量ｃｗａｔｅｒ０以上の量から所定吸水量ｃｗａｔｅｒ０より少ない量に減少した場合、次にステップＳ３１３の処理が実行される。一方、ステップＳ３１２において否定判定された場合、再度、ステップＳ３１０からＳ３１２の処理が実行される。つまり、吸水量が所定吸水量ｃｗａｔｅｒ０より減少するまでは、絶縁故障が発生したか否かの判定は保留される。

ステップＳ３１３においては、測定装置２１によって測定された現時点の絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃ（吸水量が所定吸水量ｃｗａｔｅｒ０より少ない状態下での絶縁抵抗値）が読み込まれる。次に、ステップＳ３１４において、ステップＳ３１３で読み込まれた絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０より大きいか否かが判定される。ステップＳ３１４において肯定判定された場合、つまり、吸水量が所定吸水量ｃｗａｔｅｒ０より減少することで絶縁抵抗値が回復した場合は、次にステップＳ３１５の処理が実行される。

ステップＳ３１５においては、絶縁抵抗値が低下した原因は、マット５に吸水された凝縮水であると判定される。そして、次にステップＳ３０９において、絶縁故障は発生しておらず、ＥＨＣ１は正常であると判定される。

一方、ステップＳ３１４において否定判定された場合は、次にステップＳ３１６の処理が実行される。ステップＳ３１６においては、ステップＳ３０２で読み込まれたＰＭ堆積量ｃｐｍが所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０より少ないか否かが判定される。ステップＳ３１６において肯定判定された場合は、次にステップＳ３０７において絶縁故障が発生していると判定される。一方、ステップＳ３１６において否定判定された場合は、次にステップＳ３１８の処理が実行される。

また、ステップＳ３１７においては、ステップＳ３０３で読み込まれた絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０より大きいか否かが判定される。ステップＳ３１７において肯定判定された場合、次にステップＳ３０９において、絶縁故障は発生しておらず、ＥＨＣ１は正常であると判定される。一方、ステップＳ３１７において否定判定された場合、次にステップＳ３１８において絶縁故障が発生したか否かの判定が保留される。

次に、ステップＳ３１９において、ＰＭ除去処理の実行条件が成立しているか否か、即ち、減速Ｆ／Ｃ制御が断続的に実行されているか否かが判定される。ステップＳ３１９において肯定判定された場合、次にステップＳ３２０において、ＰＭ除去処理が実行される。一方、ステップＳ３１９において否定判定された場合、再度、ステップＳ３１８及びＳ３１９の処理が実行される。

ステップＳ３２０の次には、ステップＳ３２１において、ＰＭ堆積量ｃｐｍが再度読み込まれる。次に、ステップＳ３２２において、ステップＳ３２１で読み込まれたＰＭ堆積量ｃｐｍが所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０より少ないか否かが判定される。ステップＳ３１２において肯定判定された場合、つまり、ＰＭ堆積量が、ＰＭ除去処理が実行されることで、所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０以上の量から所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０より少ない量に減少した場合は、次にステップＳ３２３の処理が実行される。一方、ステップＳ３２２において否定判定された場合、再度、ステップＳ３１８からＳ３２２の処理が実行される。つまり、ＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０より減少するまでは、絶縁故障が発生したか否かの判定は保留される。

ステップＳ３２３においては、ＰＭ除去処理の実行が停止される。次に、ステップＳ３２４において、測定装置２１によって測定された現時点の絶縁部材３０の絶縁抵抗値Ｒｅｈｃ（ＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０より少ない状態下での絶縁抵抗値）が読み込まれる。次に、ステップＳ３２５において、ステップＳ３２４で読み込まれた絶縁抵抗値Ｒｅｈｃが所定抵抗値Ｒｅｈｃ０より大きいか否かが判定される。ステップＳ３２５において肯定判定された場合、つまり、ＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量ｃｐｍ０より減少することで絶縁抵抗値が回復した場合は、次にステップＳ３２６の処理が実行される。

ステップＳ３２６においては、絶縁抵抗値が低下した原因は、マット５の端面及び内管６の突出部に堆積したＰＭであると判定される。そして、次にステップＳ３０９において、絶縁故障は発生しておらず、ＥＨＣ１は正常であると判定される。

一方、ステップＳ３２５において否定判定された場合は、次にステップＳ３０７において絶縁故障が発生していると判定される。

上記フローによれば、マット５に吸水されている凝縮水、又はマット５の端面及び内管６の突出部に堆積しているＰＭに起因する絶縁部材３０の絶縁抵抗値の低下と区別して、絶縁故障が発生したか否かを判定することができる。

尚、ＥＨＣ１の温度が活性領域（ＥＨＣ１の排気浄化能力が最も高くなる温度領域）の上限値に達していれば、ＥＨＣ１への通電は行われない。従って、絶縁故障を検出する必要はない。そのため、ＥＨＣ１の温度が活性領域の上限値以上のときは、上述したような、絶縁故障が発生したか否かの判定を行わないようにしてもよい。

［変形例］
以下、本実施例の第一及び第二の変形例について説明する。絶縁部材３０は、正常な状態であっても、絶縁部材３０の温度が上昇すると、その絶縁抵抗値が低下する特性を有している。そこで、第一及び第二変形例では、上記絶縁故障の検出フローにおいて絶縁故障が発生したか否かを判定するための閾値となる絶縁抵抗値である所定抵抗値を、ＥＨＣ１の温度に応じて変更する。つまり、ＥＨＣ１の温度が高いほど、絶縁部材３０の温度は高いため、所定抵抗値をより小さい値に設定する。

ここで、第一の変形例に係る所定抵抗値の設定フローについて図１５に基づいて説明する。図１５は、第一の変形例に係る所定抵抗値の設定フローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。

本フローでは、先ずステップＳ４０１において、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃが読み込まれる。尚、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃは、第１温度センサ２３によって検出される排気温度又は第２温度センサ２４によって検出される排気温度の少なくともいずれかに基づいて推定される。

次に、ステップＳ４０２において、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃに基づいて、所定抵抗値Ｒｅｈｃ０が算出される。図１６は、ＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃと所定抵抗値Ｒｅｈｃ０との関係を示す図である。図１６においては、ＥＨＣ１の温度が低いほど、所定抵抗値Ｒｅｈｃ０は小さくなっている。このようなＥＨＣ１の温度Ｔｅｈｃと所定抵抗値Ｒｅｈｃ０との関係は、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ２０に予めマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ４０２では、該マップ又は関数を用いて所定抵抗値Ｒｅｈｃ０が算出される。

次に、ステップＳ４０３において、所定抵抗値が、ステップＳ４０２で算出された所定抵抗値Ｒｅｈｃ０に設定される。これにより、上記絶縁故障の検出フローが次回実行される際には、ステップＳ４０３において設定された所定抵抗値Ｒｅｈｃ０が、絶縁故障が発生したか否かを判定するための閾値として用いられる。

次に、第二の変形例に係る所定抵抗値の設定フローについて図１７に基づいて説明する。図１７は、第二の変形例に係る所定抵抗値の設定フローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。尚、本フローは、図１５に示すフローにステップＳ５０１からＳ５０３を追加したものである。そのため、ステップＳ５０１からステップＳ５０３での処理についてのみ説明し、その他のステップでの処理についての説明は省略する。

上述したように、ＥＨＣ１の温度が上昇すると、それに伴って絶縁部材３０の温度は上昇する。しかしながら、絶縁部材３０はある程度の熱容量を有しているため、その温度上昇が遅れる。また、内管６はマット５に挟み込まれているため、触媒担体３において発生した熱が内管６には伝達され難い。そのため、内管６の温度上昇は特に遅れ易い。

そのため、内燃機関１０が冷間始動した場合は、機関始動後、ある程度の期間が経過するまでの間は、ＥＨＣ１の温度が上昇しても、絶縁部材３０の温度は低いままに維持される。そのため、その期間は、絶縁部材３０の絶縁抵抗値は低下せずに維持される。

そこで、第二の変形例では、内燃機関１０が冷間始動してから所定期間が経過するまでの間は、ＥＨＣ１の温度が上昇しても、所定抵抗値を基準抵抗値（図１６におけるＲｅｈｃ＿ｂａｓｅ）に維持する。ここで、所定期間は、絶縁部材３０の温度が低いままに維持される期間である。

図１７に示すフローでは、先ずステップＳ５０１において、内燃機関１０が冷間始動したか否かが判定される。ここでは、例えば、内燃機関１が始動した時の水温センサ２２の検出値が閾値以下の場合、内燃機関１０が冷間始動したと判定してもよい。ステップＳ５０１において否定判定された場合、次にステップＳ４０１の処理が実行される。

一方、ステップＳ５０１において肯定判定された場合、次にステップＳ５０２において、内燃機関１０の冷間始動後、所定期間Δｔｓが経過したか否かが判定される。ステップＳ５０２において肯定判定された場合、次にステップＳ４０１の処理が実行される。

一方、ステップＳ５０２において否定判定された場合、次にステップＳ５０３において、所定抵抗値が基準抵抗値Ｒｅｈｃ０＿ｂａｓｅに設定される。これにより、上記絶縁故障の検出フローが次回実行される際には、基準抵抗値Ｒｅｈｃ０＿ｂａｓｅが、絶縁故障が発生したか否かを判定するための閾値として用いられる。

上記変形例によれば、絶縁故障をより高い精度で検出することができる。

＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びＥＨＣの概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様の方法によって絶縁故障の検出が行われるが、本実施例においては、さらに以下のような方法によっても絶縁故障の検出が行われる。

［絶縁故障の検出方法］
内燃機関１０の機関負荷が変化すれば、排気の温度が変化するため、ＥＨＣ１の温度も変化する。その結果、絶縁部材３０の温度も変化すると、ＥＨＣ１が正常であれば（即ち、絶縁故障が発生していなければ）、絶縁部材３０の絶縁抵抗値が変化する。つまり、絶縁部材３０の温度が上昇すれば、その絶縁抵抗値は低下し、絶縁部材３０の温度が低下すれば、その絶縁抵抗値は上昇する。

しかしながら、絶縁故障が発生していると、絶縁部材３０の温度が変化しても、絶縁部材３０の絶縁抵抗値はそれに応じて変化しない。つまり、測定装置２１によって測定される絶縁部材３０の絶縁抵抗値の変化量は、正常時の比べて非常に小さくなる。そこで、本実施例では、内燃機関１０の機関負荷の変化に応じた絶縁部材３０の絶縁抵抗値の変化に基づいて、絶縁故障が発生したか否かを判定する。

［絶縁故障の検出フロー］
ここで、本実施例に係る絶縁故障の検出フローについて図１８に基づいて説明する。図１８は、本実施例に係る絶縁故障の検出フローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＨＣ１への通電が行われていない時に、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。

本フローでは、先ずステップＳ６０１において、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが第１所定負荷Ｑｅ１以下であるか否かが判定される。ステップＳ６０１において、肯定判定された場合、次にステップＳ６０２の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。

ステップＳ６０２においては、吸水量が所定吸水量より少なく且つＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ない時に測定装置２１によって測定された絶縁部材３０の絶縁抵抗値（以下、この絶縁抵抗値を低負荷時絶縁抵抗値と称する）Ｒｅｈｃ１が読み込まれる。

次に、ステップＳ６０３において、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが、第１所定負荷Ｑｅ１よりも高い第２所定負荷Ｑｅ２以上であるか否かが判定される。ステップＳ６０３において、肯定判定された場合、次にステップＳ６０４の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。

ステップＳ６０４においては、吸水量が所定吸水量より少なく且つＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ない時に測定装置２１によって測定された絶縁部材３０の絶縁抵抗値（以下、この絶縁抵抗値を高負荷時絶縁抵抗値と称する）Ｒｅｈｃ２が読み込まれる。

次に、ステップＳ６０５において、ステップＳ６０２で読み込まれた低負荷時絶縁抵抗値Ｒｅｈｃ１とステップＳ６０４で読み込まれた高負荷時絶縁抵抗値Ｒｅｈｃ２との差ΔＲｅｈｃが、所定抵抗差ΔＲｅｈｃ０より小さいか否かが判定される。ここで、所定抵抗差ΔＲｅｈｃ０は、ＥＨＣ１は正常であると判定できる閾値である。所定抵抗差ΔＲｅｈｃ０は、実験等に基づいて予め求めることができる。

ステップＳ６０５において肯定判定された場合は、次にステップＳ６０６において、絶縁故障が発生していると判定される。一方、ステップＳ６０５において否定判定された場合、次にステップＳ６０７において、絶縁故障は発生しておらず、ＥＨＣ１は正常であると判定される。

尚、本実施例においては、内燃機関１０の機関負荷が第２所定負荷Ｑｅ２以上の値から第１所定負荷Ｑｅ１以下の値に低下したときの絶縁部材３０の絶縁抵抗値の変化量に基づいて、絶縁故障が発生したか否かを判定してもよい。

１・・・電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
２・・・排気管
３・・・触媒担体
４・・・ケース
５・・・マット
６・・・内管
７・・・電極
７ａ・・表面電極
７ｂ・・軸電極
１０・・内燃機関
１１・・吸気管
１２・・エアフローメータ
１３・・三元触媒
２０・・ＥＣＵ
２１・・測定装置
２２・・水温センサ
２３・・第１温度センサ
２４・・第２温度センサ
２５・・供給電力制御部

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、
   通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
   前記発熱体を電気的に絶縁する絶縁部材と、
   を有する電気加熱式触媒の故障を検出する故障検出装置であって、
   前記絶縁部材の吸水量が所定吸水量より少なく且つ前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ない時の前記絶縁部材の絶縁抵抗値、前記絶縁部材の吸水量が前記所定吸水量以上の量から前記所定吸水量より少ない量に減少したときの前記絶縁部材の絶縁抵抗値の変化、及び、前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量以上の量から前記所定ＰＭ堆積量より少ない量に減少したときの前記絶縁部材の絶縁抵抗値の変化に基づいて、前記絶縁部材に吸水されている凝縮水又は前記絶縁部材に堆積している粒子状物質に起因する前記絶縁部材の絶縁抵抗値の低下と区別して、絶縁故障が発生したか否かを判定する判定部を備える電気加熱式触媒の故障検出装置。
2. 前記判定部が、
   前記絶縁部材の吸水量が前記所定吸水量より少なく且つ前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量より少ない時に前記絶縁部材の絶縁抵抗値が所定抵抗値以下である場合は、絶縁故障が発生したと判定し、
   前記絶縁部材の吸水量が前記所定吸水量以上である時は前記絶縁部材の絶縁抵抗値が前記所定抵抗値以下であり、前記絶縁部材の吸水量が前記所定吸水量より減少すると前記絶縁部材の絶縁抵抗値が前記所定抵抗値より上昇する場合は、前記絶縁部材の絶縁抵抗値の低下の原因は前記絶縁部材に吸水された凝縮水であって絶縁故障は発生していないと判定し、
   前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量以上である時は前記絶縁部材の絶縁抵抗値が前記所定抵抗値以下であり、前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量より減少すると前記絶縁部材の絶縁抵抗値が前記所定抵抗値より上昇する場合は、前記絶縁部材の絶縁抵抗値の低下の原因は前記絶縁部材に堆積している粒子状物質であって絶縁故障は発生していないと判定する請求項１に記載の電気加熱式触媒の故障検出装置。
3. 前記判定部が、
   前記絶縁部材の吸水量が前記所定吸水量以上の時に前記絶縁部材の絶縁抵抗値が前記所定抵抗値以下である場合は、前記絶縁部材の吸水量が前記所定吸水量より減少するまで、絶縁故障が発生したか否かの判定を保留し、
   前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量以上の時に前記絶縁部材の絶縁抵抗値が前記所定抵抗値以下である場合は、前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量より減少するまで、絶縁故障が発生したか否かの判定を保留する請求項１又は２に記載の電気加熱式触媒の故障検出装置。
4. 前記電気加熱式触媒の温度が高いときは、その温度が低いときに比べて、前記所定抵抗値を小さい値に設定する設定部をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の電気加熱式触媒の故障検出装置。
5. 前記設定部が、内燃機関が冷間始動してから所定期間が経過するまでの間は、前記電気加熱式触媒の温度が上昇しても、前記所定抵抗値を一定の値に維持する請求項４に記載の電気加熱式触媒の故障検出装置。
6. 前記判定部が、前記絶縁部材の吸水量が前記所定吸水量より少なく且つ前記絶縁部材における粒子状物質の堆積量が前記所定ＰＭ堆積量より少ない時の前記絶縁部材の絶縁抵抗値が内燃機関の機関負荷の変化に応じて変化する場合は、絶縁故障は発生していないと判定し、該絶縁抵抗値が内燃機関の機関負荷の変化に応じて変化しない場合は、絶縁故障が発生したと判定する請求項１から５のいずれか一項に記載の電気加熱式触媒の故障検出装置。

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