WO2012008038A1

WO2012008038A1 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: WO2012008038A1
Application number: PCT/JP2010/062001
Authority: WO
Inventors: ▲吉▼岡　衛; 典昭熊谷; 高木　直也
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-01-19
Also published as: CN102985653B; JPWO2012008038A1; EP2594759A1; EP2594759A4; CN102985653A; US20120131907A1; US8863498B2; EP2594759A8; JP5120500B2; EP2594759B1

Abstract

　本発明は、内燃機関の排気系に配置される電気加熱式の排気浄化装置において、電極端子周辺に凝縮水が滞留する事態を回避することを課題とする。この課題を解決するために、本発明は、電極を備えた触媒担体と、触媒担体を収容するケースと、触媒担体とケースの間に配置されるマット部材と、触媒担体からマット部材を貫通してケースへ至る空間部と、空間部に収容され触媒担体の電極へ電力を供給するための電極端子と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、空間部に正圧を供給する圧力供給部を備えることにより、マット部材や触媒担体を介して排気や凝縮水が空間部へ浸入しないようにした。

Description

内燃機関の排気浄化装置

　本発明は、内燃機関の排気通路に配置され、通電により加熱される電気加熱式の排気浄化装置に関する。

　電気加熱式の排気浄化装置として、触媒担体と、触媒担体を収容するシェル（ケース）と、触媒担体およびシェルの間に配置されるマット部材と、触媒担体の表面に設けられた一対の電極と、各電極からマット部材を貫通してシェルの外部に至る一対の電極端子と、を備えたものが知られている（たとえば、特許文献１を参照。）。このような排気浄化装置では、一対の電極端子間に電圧が印加されたときに、触媒担体が抵抗体となって発熱する。その結果、触媒担体に担持された触媒が昇温する。

特開平０５－２６９３８７号公報

　ところで、マット部材がアルミナ繊維などの無機繊維で形成される場合や、触媒担体がセラミックなどの多孔質材で形成される場合などは、小量の排気がマット部材や触媒担体をすり抜けて電極端子の収容空間（マット部材の貫通部分）へ浸入する可能性がある。

　内燃機関の排気には水分（Ｈ_２Ｏ）が含まれているため、収容空間の温度が低いときは排気中の水分が凝縮水となって収容空間に滞留する。なお、内燃機関の始動から運転停止までの時間が短いショートトリップ運転が繰り返されると、収容空間に多量の凝縮水が蓄積される可能性がある。また、マット部材や触媒担体に滞留した凝縮水が収容空間へ浸入して堆積する可能性もある。

　収容空間に多量の凝縮水が存在する状態で収容空間の温度が上昇すると、凝縮水が気化して収容空間内の湿度が高くなる。その結果、電極と金蔵シェルとの間の絶縁抵抗が低下し、金属シェルと電極が短絡する可能性がある。

　本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気浄化装置において、電極端子周辺に凝縮水が滞留する事態を回避する技術の提供にある。

　本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気浄化装置において電極端子が収容される空間の圧力を高めることにより、排気や凝縮水が前記収容部分へ浸入しないようにした。

　詳細には、本発明は、内燃機関の排気浄化装置において、
　電極を備えた触媒担体と、
　前記触媒担体を収容するケースと、
　前記触媒担体と前記ケースの間に配置されるマット部材と、
　前記触媒担体から前記マット部材を貫通して前記ケースへ至る空間部と、
　前記空間部に収容され、前記触媒担体の電極へ電力を供給するための電極端子と、
　前記空間部に正圧を供給する圧力供給部と、
を備えるようにした。

　かかる発明によれば、圧力供給部から空間部へ正圧が印加されると、空間部の圧力がケース内を流れる排気の圧力以上に高められる。そのため、ケース内を流れる排気がマット部材や触媒担体を介して空間部へ浸入しなくなる。さらに、マット部材や触媒担体に滞留している凝縮水も空間部へ浸入しなくなる。よって、空間部に凝縮水が滞留する事態を回避することが可能になる。空間部に凝縮水が滞留しなくなると、触媒担体の電極とケースとの間における絶縁抵抗の低下が抑制される。その結果、触媒担体（電極）とケースとの短絡を回避することができる。

　本発明の内燃機関の排気浄化装置は、空間部の温度と相関する物理量を取得する取得部と、取得部により取得された温度が露点温度度以下であるときに圧力供給部から空間部へ圧力を印加させる制御部と、を備えるようにしてもよい。

　かかる構成によれば、空間部の温度が露点温度より高いときは、圧力供給部による正圧の印加が停止される。空間部の温度が露点温度より高いときは、排気が空間部へ浸入しても排気中の水分が凝縮しない。よって、空間部の温度が露点温度より高いときは、圧力供給部から空間部に対する正圧の印加が停止されても、空間部に凝縮水が蓄積されない。

　一方、空間部の温度が露点温度より低いときに排気が空間部へ浸入すると、排気中の水分が凝縮して空間部に滞留する。さらに、マット部材や触媒担体から空間部へ浸入した凝縮水が空間部に堆積する可能性もある。これに対し、空間部の温度が露点温度以下であるときに圧力供給部から空間部へ正圧が印加されると、排気や凝縮水が空間部へ浸入しなくなる。その結果、空間部に凝縮水が滞留する事態を回避することができる。

　したがって、圧力供給部を不要に動作させることなく、空間部に凝縮水が滞留する事態を回避することが可能になる。その際、圧力供給部としてポンプ機構が利用される場合は、ポンプ機構の作動に伴う燃料消費率の悪化やポンプ機構の耐久性低下を抑制することができる。

　本発明の内燃機関の排気浄化装置は、触媒担体より下流の排気通路に配置された酸素濃度センサ（または、空燃比センサ）と、前記酸素濃度センサの出力信号を利用して内燃機関の制御パラメータを演算する演算部と、前記圧力供給部から前記空間部へ正圧が印加されているときは前記演算部による制御パラメータの演算を禁止する禁止部と、をさらに備えるようにしてもよい。

　圧力供給部から空間部へ正圧が印加されると、空間部へ供給されたガス（空気）の一部がマット部材や触媒担体をすり抜けて排気中に混入する場合がある。その場合、触媒担体より下流における排気の酸素濃度（または空燃比）は、触媒担体より上流における排気の酸素濃度（または空燃比）より上昇（リーン側へ変化）する。そのため、前記したセンサの出力信号を利用して制御パラメータが演算されると、制御パラメータが内燃機関の運転状態に対して不適切な値になる可能性がある。

　これに対し、圧力供給部から空間部へ正圧が印加されているときに、前記センサの出力信号を利用した制御パラメータの演算処理が禁止されると、制御パラメータが内燃機関の運転状態に対して不適切な値になる事態、および不適切な制御パラメータにより内燃機関が制御される事態を回避することができる。なお、禁止部は、前記センサの出力信号を利用した制御パラメータの演算を禁止する代わりに、前記センサの出力信号をリッチ側の値に補正するようにしてもよい。

　ここでいう「制御パラメータ」は、たとえば、触媒担体より上流の排気通路に配置された酸素濃度センサ（または空燃比センサ）の出力信号に基づいて燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御（メインフィードバック制御）と、触媒担体より下流の酸素濃度センサ（または空燃比センサ）の出力信号に基づいて空燃比フィードバック制御に用いられる補正値や学習値を演算するサブフィードバック制御と、を行う内燃機関において、サブフィードバック制御により演算される補正値や学習値などである。

　なお、前記したセンサの出力信号がリーン側へずれる事態は、空間部の圧力がケース内の排気圧力より高くなったときに発生する。そのため、空間部の圧力がケース内の圧力と略同等に抑えられると、前記したセンサの出力信号がリーン側へずれる事態を回避することが可能となる。

　そこで、圧力供給部は、ケース内の排気圧力と同等の圧力を空間部へ供給するようにしてもよい。その場合、空間部の圧力がケース内の排気圧力と同等になるため、空間部へ供給されたガス（空気）の一部が排気中に混入される事態を回避することができる。その結果、圧力供給部から空間部へ正圧が印加されている場合においても、上記した演算部による制御パラメータの演算処理を実行することが可能になる。

　なお、ケース内の排気圧力は、内燃機関の吸入空気量に相関する。すなわち、内燃機関の吸入空気量が多いときは少ないときに比べ、ケース内の排気圧力が高くなる。よって、圧力供給部は、内燃機関の吸入空気量をパラメータとして、前記空間部へ供給される圧力を決定してもよい。たとえば、圧力供給部は、内燃機関の吸入空気量が多いときは少ないときに比べ、空間部へ供給される圧力を高くしてもよい。なお、内燃機関の吸入空気量はエアフローメータなどの既存のセンサにより検出可能であるため、専用のセンサを追加することなく空間部へ供給される圧力を決定することができる。

　本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置は、ケースと触媒担体との間に、マット部材と電気絶縁層とマット部材との積層体が配置される場合にも好適である。かかる構成においては、ケースと触媒担体との間にマット部材のみが配置される構成に比べ、電気絶縁層とケースとの間のマット部材、および電気絶縁層と触媒担体との間のマット部材に凝縮水が滞留しやすい。よって、電極端子が収容される空間部に多量の凝縮水が溜まりやすい。これに対し、圧力供給部から空間部へ正圧が印加されると、電気絶縁層とケースとの間のマット部材、および電気絶縁層と触媒担体との間のマット部材から空間部へ凝縮水が浸入しなくなる。したがって、ケースと触媒担体との間にマット部材と電気絶縁層とマット部材との積層体が配置される場合においても、空間部に凝縮水が滞留する事態を回避することができる。

　本発明は、電気加熱式排気浄化装置において、電極端子周辺に凝縮水が滞留する事態を回避することができる。

本発明を適用する内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。ＥＨＣの概略構成を示す横断面図である。第１の実施例における制御ルーチンを示すフローチャートである。ＥＨＣの他の構成例を示す図である。第２の実施例における制御ルーチンを示すフローチャートである。第３の実施例における制御ルーチンを示すフローチャートである。エアポンプの印加電流量Ｉｐと吸入空気量Ｇａとの関係を規定したマップを模式的に示す図である。

　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。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り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＞
　先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。

　図１に示す内燃機関１は、圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）または火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１には、吸気通路２と排気通路３が接続されている。

　吸気通路２には、エアフローメータ４と吸気絞り弁５が配置されている。エアフローメータ４は、吸気通路２を流れる新気（空気）の量に相関した電気信号を出力するセンサである。吸気絞り弁５は、吸気通路２の通路断面積を変更することにより、内燃機関１の吸入空気量を変更する弁機構である。

　排気通路３には、電気加熱式排気浄化装置（ＥＨＣ）６が配置されている。ＥＨＣ６は、バッテリ７からの電力が印加されたときに、発熱する発熱体を含む排気浄化装置である。このＥＨＣ６の詳細な構成については後述する。

　ＥＨＣ６より上流の排気通路３には、空燃比センサ１１および上流側温度センサ１２が設けられている。ＥＨＣ６より下流の排気通路３には、Ｏ_２センサ１３および下流側温度センサ１４が設けられている。空燃比センサ１１は、排気の空燃比に相関する電気信号を出力するセンサである。上流側および下流側温度センサ１２，１４は、排気の温度に相関する電気信号を出力するセンサである。Ｏ_２センサ１３は、排気中の酸素濃度に相関する電気信号を出力するセンサである。

　内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４、空燃比センサ１１、上流側温度センサ１２、Ｏ_２センサ１３、および下流側温度センサ１４などの各種センサと電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０は、吸気絞り弁５、ＥＨＣ６、燃料噴射弁（図示せず）などの各種機器と電気的に接続されている。ＥＨＣ６は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、上記した各種機器を制御する。

　次に、本実施例にかかるＥＨＣ６の構成について図２に基づいて説明する。図２は、ＥＨＣ６の概略構成を示す横断面図である。ＥＨＣ６は、触媒担体６１、ケース６２、およびマット部材６３を備えている。これら触媒担体６１、ケース６２、およびマット部材６３は、同軸に配置されている。

　触媒担体６１は、円柱状に成形されたハニカム構造体であり、該ハニカム構造体は多孔質のセラミック（たとえば、ＳｉＣ）により形成されている。触媒担体６１には、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯ_Ｘ触媒、または選択還元型ＮＯ_Ｘ触媒などの触媒が担持されている。また、触媒担体６１の外周面には、一対の電極６１ａ，６１ｂが設けられている。それら電極６１ａ，６１ｂは、触媒担体６１の外周面において相互に対向する位置に配置されている。

　ケース６２は、触媒担体６１を収容する金属製（たとえば、ステンレス鋼材）の筐体であり、触媒担体６１の外径より大きな内径を有する円筒状に成形されている。なお、ケース６２の上流側端部と下流側端部は、触媒担体６１から離間するほど径小になるテーパ状に成形されている。

　マット部材６３は、触媒担体６１の外周面とケース６２の内周面との間に圧入される環状の部材である。マット部材６３は、電気伝導率が低い材質（たとえば、アルミナ繊維などの無機繊維）により形成され、ケース６２と触媒担体６１（電極６１ａ，６１ｂ）の短絡を抑制しつつ触媒担体６１を支持（保持）する。

　マット部材６３において、電極６１ａ，６１ｂに臨む部位には、電極６１ａ，６１ｂからケース６２へ至る貫通孔６３ａ，６３ｂが形成されている。これら貫通孔６３ａ，６３ｂには、電極６１ａ，６１ｂへ電力を供給するための電極端子６４ａ，６４ｂが収容されている。電極６１ａ，６１ｂの基端は、電極６１ａ，６１ｂに接続されている。電極６１ａ，６１ｂの終端は、ケース６２を貫通して該ケース６２の外部へ突出している。なお、貫通孔６３ａ，６３ｂは、本発明に係わる空間部に相当する。

　なお、電極端子６４ａ，６４ｂがケース６２を貫通する部分において、電極端子６４ａ，６４ｂとケース６２との間には、支持部材６５が介在している。支持部材６５は、電気伝導率が低い絶縁体により形成され、電極端子６４ａ，６４ｂとケース６２とが短絡しないようになっている。さらに、支持部材６５と電極端子６４ａ，６４ｂは気密に接合されるとともに、支持部材６５とケース６２も気密に接合されている。

　このように構成されたＥＨＣ６において、電極６１ａ，６１ｂ間にバッテリ７から電圧が印加されると、触媒担体６１が抵抗体となって発熱する。その結果、触媒の温度（床温）が上昇することになる。たとえば、内燃機関１が冷間始動された場合に、電極６１ａ，６１ｂへバッテリ電圧が印加されると、触媒担体６１に担持された触媒を早期に活性させることが可能となる。また、内燃機関１が減速フューエルカット運転状態にあるときに電極６１ａ，６１ｂへバッテリ電圧が印加されると、触媒担体６１に担持された触媒の温度低下を抑制することもできる。

　ところで、ＥＨＣ６においては、触媒担体６１よりも上流で凝縮した水が、マット部材６３や触媒担体６１に染みこむ場合がある。また、ＥＨＣ６の温度が低いときは、マット部材６３や触媒担体６１において排気中の水分が凝集する可能性もある。これらの凝縮水は、マット部材６３における繊維間の隙間や触媒担体６１の細孔を通って貫通孔６３ａ，６３ｂに浸入する。さらに、ＥＨＣ６の温度が低いときにケース６２内の排気がマット部材６３および触媒担体６１を介して貫通孔６３ａ，６３ｂへ浸入すると、貫通孔６３ａ，６３ｂの内部において排気中の水分が凝集する可能性もある。

　上記したように貫通孔６３ａ，６３ｂの内部に比較的多量の凝縮水が蓄積すると、ＥＨＣ６が昇温したときに凝縮水が気化（蒸発）して貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の絶縁抵抗が下がる可能性がある。貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の絶縁抵抗が低下すると、電極６１ａ，６１ｂとケース６２とが短絡する可能性もある。

　これに対し、本実施例のＥＨＣ６は、貫通孔６３ａ，６３ｂの内部に正圧を印加する圧力供給部を備えるようにした。本実施例の圧力供給部は、高圧エア（正圧の空気）を吐出するエアポンプ６７と、該エアポンプ６７から吐出される高圧エアを貫通孔６３ａ，６３ｂへ導く圧力パイプ６６ａ，６６ｂと、を備えている。エアポンプ６７は、バッテリ７の電力を利用して動作する電動式のポンプであり、ＥＣＵ１０により制御される。なお、図２に示す例では、２つのエアポンプ６７が図示されているが、１つのエアポンプ６７から吐出された高圧エアが２本の圧力パイプ６６ａ，６６ｂへ分配されてもよい。

　このように構成されたＥＨＣ６によれば、エアポンプ６７から貫通孔６３ａ，６３ｂへ高圧エアが供給されることになる。その際、エアポンプ６７の吐出圧力は、内燃機関１の運転中にケース６２内の排気圧力が取り得る最大値より大きくされるものとする。このようにエアポンプ６７が作動させられると、貫通孔６３ａ，６３ｂの内部圧力がケース６２内の排気圧力より高くなる。そのため、マット部材６３や触媒担体６１に滞留している凝縮水が貫通孔６３ａ，６３ｂへ浸入する事態、およびケース６２内の排気がマット部材６３や触媒担体６１を介して貫通孔６３ａ，６３ｂへ浸入する事態を回避することができる。

　その結果、貫通孔６３ａ，６３ｂの内部で排気中の水分が凝集する現象や、貫通孔６３ａ，６３ｂの内部へ凝縮水が侵入する現象が発生しなくなる。したがって、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の絶縁抵抗が低下して電極６１ａ，６１ｂとケース６２とが短絡することがなくなる。

　なお、エアポンプ６７が内燃機関１の運転時に常に作動させられると、バッテリ電力の消費量増加に伴う燃料消費率の悪化を招く可能性があるとともに、エアポンプ６７の耐久性低下を招く可能性がある。そこで、ＥＣＵ１０は、貫通孔６３ａ，６３ｂの内部に凝縮水が滞留または発生する可能性がある場合のみ、エアポンプ６７を作動させるようにしてもよい。

　貫通孔６３ａ，６３ｂの内部に凝縮水が滞留または発生する場合としては、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の温度が露点温度以下となる場合が考えられる。よって、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の温度が露点温度以下となる場合に限り、エアポンプ６７が作動させられるようにしてもよい。

　ここで、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の温度は、専用の温度センサを取り付けることにより検出されてもよく、または下流側温度センサ１４の出力信号を代替値として利用してもよい。露点温度は、高分子膜露点計、鏡面冷却式露点計、水晶振動子露点計、塩化リチウム露点計などの露点計により計測されてもよく、排気流量（吸入空気量）や燃料噴射量などを引数として演算されてもよい。

　ＥＣＵ１０は、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の温度が露点温度以下である場合はバッテリ７からエアポンプ６７へ電力を供給させる。一方、ＥＣＵ１０は、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の温度が露点温度より高い場合はバッテリ７からエアポンプ６７への電力供給を停止させる。

　このようにエアポンプ６７の作動時期が制限されると、貫通孔６３ａ，６３ｂに凝縮水が滞留または発生する事態を回避しつつ、エアポンプ６７の作動時間を短縮することができる。その結果、燃料消費率の悪化やエアポンプ６７の耐久性低下を抑制することができる。

　ここで、エアポンプ６７の制御手順について図３に沿って説明する。図３は、エアポンプ６７を作動させる際にＥＣＵ１０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、ＥＣＵ１０のＲＯＭなどに予め記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１０によって周期的に実行される。

　図３の制御ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の温度Ｔｅを読み込む。ここでは、下流側温度センサ１４の出力信号を貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の温度Ｔｅとして用いるものとする。

　Ｓ１０２では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０１で読み込まれた温度Ｔｅが露点温度Ａより高いか否かを判別する。Ｓ１０２において肯定判定された場合（Ｔｅ＞Ａ）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ１０は、エアポンプ６７の作動を停止させる。すなわち、ＥＣＵ１０は、バッテリ７からエアポンプ６７に対する電力供給を停止させる。その場合、ケース６２内の排気の一部がマット部材６３や触媒担体６１を介して貫通孔６３ａ，６３ｂ内部へ浸入することになる。ただし、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の温度Ｔｅが露点温度Ａより高いため、排気中の水分が凝集することがない。

　一方、前記Ｓ１０２において否定判定された場合（Ｔｅ≦Ａ）は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では、ＥＣＵ１０は、エアポンプ６７を作動させる。すなわち、ＥＣＵ１０は、バッテリ７からエアポンプ６７へ電力を供給させる。その際の電力供給量は、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の圧力がケース６２内の排気圧力より高くなるように定められる。このようにエアポンプ６７が作動させられると、ケース６２内の排気の一部がマット部材６３や触媒担体６１を介して貫通孔６３ａ，６３ｂ内部へ浸入しなくなる。さらに、マット部材６３や触媒担体６１に滞留している凝縮水が貫通孔６３ａ，６３ｂ内部へ浸入することも防止される。その結果、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部に多量の凝縮水が滞留する事態が回避される。

　このようにＥＣＵ１０が図３に示す制御ルーチンを実行することにより、エアポンプ６７を不要に動作させることなく、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部に凝縮水が滞留する事態を回避することが可能になる。

　なお、本実施例では、触媒担体６１の外周面とケース６２の内周面との間にマット部材６３のみが設けられる例について述べたが、触媒担体６１の外周面とケース６２の内周面との間にマット部材と電気絶縁層との積層体が設けられていてもよい。

　たとえば、図４に示すＥＨＣ６は、ケース６２と触媒担体６１との間に円筒状の内筒（電気絶縁層）６８が配置されている。内筒６８は、アルミナなどの絶縁部材により形成されている。ケース６２の内周面と内筒６８の外周面との隙間、並びに内筒６８の内周面と触媒担体６１の外周面との隙間には、マット部材６３が圧入されている。このように構成されたＥＨＣ６によると、マット部材６３に凝縮水が蓄積した場合に該凝縮水を介して電極６１ａ，６１ｂとケース６２とが短絡する事態を回避することができる。

　しかしながら、前述した図２に示した構成に比べ、内筒６８とケース６２との間のマット部材６３に多量の凝縮水が溜まり易い。そのため、内筒６８とケース６２との間のマット部材６３から貫通孔６３ａ，６３ｂへ多量の凝縮水が浸入する可能性がある。これに対し、エアポンプ６７から貫通孔６３ａ，６３ｂへ高圧エアが供給されると、マット部材６３に蓄積した凝縮水が貫通孔６３ａ，６３ｂへ浸入する事態を回避することができる。

　＜実施例２＞
　次に、本発明の第２の実施例について図５に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

　前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、空燃比センサ１１の出力信号に基づく空燃比フィードバック制御とＯ_２センサ１３の出力信号に基づくサブフィードバック制御とが行われるシステムに本発明を適用する点にある。

　本実施例では、ＥＣＵ１０は、空燃比センサ１１の出力信号が目標値に収束するように燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御（メインフィードバック制御）を実行する。さらに、ＥＣＵ１０は、空燃比フィードバック制御で用いられる補正値および学習値をＯ_２センサ１３の出力信号を引数として演算するサブフィードバック制御を実行する。

　ところで、エアポンプ６７から貫通孔６３ａ，６３ｂへ高圧エアが供給されると、高圧エアの一部がマット部材６３や触媒担体６１をすり抜けてケース６２内の排気に混入する。その結果、ＥＨＣ６から流出する排気の酸素濃度は、ＥＨＣ６へ流入する排気の酸素濃度より高くなる。その結果、Ｏ_２センサ１３の出力信号は、ＥＨＣ６へ流入する排気の酸素濃度より高くなる（リーン側へずれる）。

　よって、エアポンプ６７の作動時にＯ_２センサ１３の出力信号に基づくサブフィードバック制御が実行されると、空燃比フィードバック制御に用いられる補正値や学習値が不適切な値になる。その結果、燃料噴射量が適量より多くなり、ＥＨＣ６へ流入する排気の空燃比が目標値よりリッチ側へずれてしまう可能性がある。ＥＨＣ６へ流入する排気の空燃比が目標値よりリッチになると、触媒担体６１に担持された触媒の浄化能力を十分に発揮させることができなくなる可能性もある。

　そこで、本実施例においては、ＥＣＵ１０は、エアポンプ６７の作動中は、サブフィードバック制御の実行を禁止するようにした。エアポンプ６７の作動中においてサブフィードバック制御の実行が禁止されると、空燃比フィードバック制御に用いられる補正値や学習値が不適切な値となる事態を回避することができる。その結果、ＥＨＣ６へ流入する排気の空燃比が目標値よりリッチになる事態を回避することができる。

　以下、本実施例においてＥＣＵ１０が実行する制御について図５に沿って説明する。図５は、エアポンプ６７を作動させる際にＥＣＵ１０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。図５において、前述した第１の実施例の制御ルーチン（図３を参照）と同様の処理については同一の符号が付されている。

　図５の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２で肯定判定された場合（Ｔｅ＞Ａ）に、Ｓ１０３の処理とＳ２０１の処理を順次実行する。Ｓ２０１では、ＥＣＵ１０は、Ｏ_２センサ１３の出力信号に基づくサブフィードバック制御の実行を許可する。

　一方、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２において否定判定された場合（Ｔｅ≦Ａ）に、Ｓ１０４の処理とＳ２０２の処理を実行する。Ｓ２０２では、ＥＣＵ１０は、Ｏ_２センサ１３の出力信号に基づくサブフィードバック制御の実行を禁止する。このようにＥＣＵ１０がＳ２０２の処理を実行することにより、本発明に係わる禁止部が実現される。

　以上述べた実施例によれば、エアポンプ６７の作動中はＯ_２センサ１３の出力信号に基づくサブフィードバック制御の実行が禁止されることになる。その結果、メインフィードバック制御に用いられる補正値や学習値が不適切な値となる事態を回避することができる。

　なお、本実施例では、エアポンプ６７の作動中はＯ_２センサ１３の出力信号に基づくサブフィードバック制御の実行が禁止される例について述べたが、エアポンプ６７の作動中はＯ_２センサ１３の出力信号をリッチ側の値へ補正した上でサブフィードバック制御の実行が許可されてもよい。

　＜実施例３＞
　次に、本発明の第３の実施例について図６，７に基づいて説明する。ここでは、前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

　前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、エアポンプ６７を作動させる際に、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の圧力がケース６２内の排気圧力と同等となるようにエアポンプ６７の印加電流量を制御する点にある。

　エアポンプ６７が作動されたときに貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の圧力がケース６２内の排気圧力より高くなると、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部へ導入された空気の一部が排気中に混入することになる。これに対し、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の圧力がケース６２内の排気圧力と同等になると、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部へ導入された空気がマット部材６３や触媒担体６１をすり抜けて排気中に混入しなくなる。その結果、Ｏ_２センサ１３の出力信号がリーン側へずれる事態を回避することができる。

　以下、本実施例においてＥＣＵ１０が実行する制御について図６に沿って説明する。図６は、ＥＣＵ１０がエアポンプ６７を作動させる際に実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。図６において、前述した第１の実施例の制御ルーチン（図３を参照）と同様の処理については同一の符号が付されている。

　図６の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２において否定判定された場合（Ｔｅ≦Ａ）に、Ｓ３０１およびＳ３０２の処理を実行する。先ずＳ３０１では、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４の出力信号（吸入空気量）Ｇａを読み込む。

　次に、Ｓ３０２では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ３０１で読み込まれた吸入空気量Ｇａをパラメータとしてエアポンプ６７の印加電流量Ｉｐ（＝ｆ（Ｇａ））を決定し、決定された印加電流量Ｉｐをバッテリ７からエアポンプ６７に供給させる。

　ここで、ケース６２内の排気圧力は、内燃機関１の吸入空気量Ｇａに相関する。すなわち、吸入空気量Ｇａが多いときは少ないときに比べ、ケース６２内の排気圧力が高くなる。そこで、ＥＣＵ１０は、図７に示すようなマップと吸入空気量Ｇａとに基づいてエアポンプ６７の印加電流量Ｉｐを演算する。図７に示すマップは、吸入空気量Ｇａと印加電流量Ｉｐとの関係を規定したマップであり、予め実験などの利用した適合処理によって求められたものである。

　上記した方法によりエアポンプ６７の印加電流量Ｉｐが決定されると、貫通孔６３ａ，６３ｂ内部の圧力をケース６２内の排気圧力と同等にすることができる。その結果、Ｏ_２センサ１３の出力信号がリーン側へずれる事態を回避しつつ、エアポンプ６７を作動させることができる。よって、エアポンプ６７が作動させられる場合においても、Ｏ_２センサ１３の出力信号に基づくサブフィードバック制御を実行することができる。

　なお、本実施例では、内燃機関１の吸入空気量Ｇａをパラメータとしてエアポンプ６７の吐出圧力（印加電流量Ｉｐ）を決定する例について述べたが、ケース６２内の圧力を検出する圧力センサをＥＨＣ６に取り付け、該圧力センサの出力信号をパラメータとしてエアポンプ６７の吐出圧力（印加電流量Ｉｐ）を決定してもよい。

１     内燃機関
２     吸気通路
３     排気通路
４     エアフローメータ
５     吸気絞り弁
６     ＥＨＣ
７     バッテリ
１０   ＥＣＵ
１１   空燃比センサ
１２   上流側温度センサ
１３   Ｏ_２センサ
１４   下流側温度センサ
６１   触媒担体
６１ａ，６１ｂ       電極
６２   ケース
６３   マット部材
６３ａ，６３ｂ       貫通孔
６４ａ，６４ｂ       電極端子
６５   支持部材
６６ａ，６６ｂ       圧力パイプ
６７   エアポンプ
６８   内筒

Claims

　電極を備えた触媒担体と、
　前記触媒担体を収容するケースと、
　前記触媒担体と前記ケースの間に配置されるマット部材と、
　前記触媒担体から前記マット部材を貫通して前記ケースへ至る空間部と、
　前記空間部に収容され、前記電極へ電力を供給する電極端子と、
　前記空間部に正圧を供給する圧力供給部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
　請求項１において、前記空間部の温度に相関する物理量を取得する取得部をさらに備え、
　前記圧力供給部は、前記取得部により取得された温度が露点温度以下であるときに、前記空間部へ正圧を供給させる内燃機関の排気浄化装置。
　請求項１または２において、前記触媒担体より下流の排気通路に配置された酸素濃度センサと、
　前記酸素濃度センサの出力信号を利用して内燃機関の制御パラメータを演算する演算部と、
　前記圧力供給部から前記空間部へ正圧が印加されているときに、前記演算部による制御パラメータの演算を禁止する禁止部と、
をさらに備える内燃機関の排気浄化装置。
　請求項１または２において、前記圧力供給部は、排気圧力と同等の圧力を前記空間部へ供給する内燃機関の排気浄化装置。
　請求項４において、前記圧力供給部は、内燃機関の吸入空気量が多いときは少ないときに比べ、前記空間部へ供給される圧力を高くする内燃機関の排気浄化装置。