WO2013076868A1 - 電気加熱式触媒の制御装置及び電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置 - Google Patents

電気加熱式触媒の制御装置及び電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置 Download PDF

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典昭 熊谷
▲吉▼岡　衛
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Definitions

  • the present invention relates to a controller for an electrically heated catalyst and an apparatus for estimating the degree of deterioration of an electrode of an electrically heated catalyst.
  • an electrically heated catalyst (Electrically ⁇ Heated Catalyst: hereinafter sometimes referred to as EHC) is developed in which the catalyst is heated by a heating element that generates heat when energized. Has been.
  • a pair of electrodes for supplying electricity to the heating element is provided.
  • Each electrode has a surface electrode that extends along the surface of the heating element.
  • the surface electrodes are provided so as to face each other with the heating element interposed therebetween.
  • Patent Document 1 discloses a control system for an electrically heated honeycomb body.
  • the resistance value of the electrically heated honeycomb body is calculated from the voltage and current value.
  • the voltage and / or current to be energized is controlled based on the calculated resistance value, thereby controlling the temperature of the energization heating type honeycomb body.
  • Patent Document 2 discloses a catalyst heater power supply control device that controls power supply to a power heater.
  • the supply power value to the energizing heater is set lower as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of the internal combustion engine becomes richer.
  • Patent Document 3 discloses a catalyst deterioration degree detection device.
  • the air-fuel ratio upstream of the catalyst is either a predetermined air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or a predetermined air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Switch from one to the other.
  • the absolute amount of oxygen adsorbed and held on the catalyst is calculated from the deviation of the predetermined air-fuel ratio after switching the air-fuel ratio to the theoretical air-fuel ratio. The degree of deterioration of the catalyst is detected from this absolute amount.
  • JP 2010-229978 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-257059 JP 05-133264 A
  • An object of the present invention is to provide a technique that can contribute to suppression of deterioration of a surface electrode in EHC.
  • the first invention supplies heat to the heating element based on the number of times that the temperature between two points located at a predetermined distance on or in the surface of the surface electrode of the EHC exceeds a predetermined temperature.
  • the amount of heat input to the EHC by electric power and exhaust is controlled.
  • control device for the electrically heated catalyst is: A heating element provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and a pair of electrodes for supplying electricity to the heating element;
  • the heating element generates heat when energized, and heats the catalyst by generating heat,
  • Each of the electrodes in the pair of electrodes has a surface electrode that extends along the surface of the heating element, and the control device for the electrically heated catalyst provided so that the surface electrodes face each other with the heating element interposed therebetween Because
  • the number of times that the condition that the temperature difference between two points located at a predetermined distance on the surface of the surface electrode or in the interior thereof exceeds a predetermined temperature is increased, the heating element is more than when the number of times is small.
  • a controller that increases the amount of heat input to the electrically heated catalyst by exhaust.
  • the “predetermined distance” and the “predetermined temperature difference” mean that when the temperature difference between two points located at the predetermined distance on the surface of the surface electrode or in the interior thereof exceeds the predetermined temperature difference. It is a value at which it can be determined that a crack occurs in the surface electrode due to thermal stress.
  • the condition that the temperature difference between the two points on or inside the surface electrode exceeds the predetermined temperature difference is that the internal combustion engine is cold-started and a predetermined time has elapsed since the engine was started.
  • the integrated value of the intake air amount of the internal combustion engine or the integrated value of the heat amount input to the EHC may exceed a predetermined value.
  • the “predetermined time” and the “predetermined value” are values that can be determined to cause a temperature difference that exceeds a predetermined temperature difference between the two points on or inside the surface electrode.
  • the deterioration of the surface electrode is promoted not only by cracks caused by thermal stress but also by oxidation.
  • the progress of oxidation of the surface electrode is correlated with the progress of sintering of the catalyst. Further, the higher the degree of progress of the sintering of the catalyst, the smaller the maximum oxygen holding amount, which is the maximum amount of oxygen that can be held in the catalyst.
  • the control unit when the catalyst is supported on the heating element, the control unit reduces the power supplied to the heating element when the maximum oxygen retention amount of the catalyst is smaller than when the amount is large, The amount of heat input to the EHC by exhaust may be increased.
  • the second aspect of the invention relates to the degree of deterioration of the surface electrode based on the number of times that the condition between the two points located at a predetermined distance on or in the surface of the surface electrode of the EHC exceeds the predetermined temperature. Is estimated.
  • the estimation device for the degree of deterioration of the surface electrode of the electrically heated catalyst according to the second invention is: A heating element provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and a pair of electrodes for supplying electricity to the heating element; The heating element generates heat when energized, and heats the catalyst by generating heat, Each of the electrodes in the pair of electrodes has a surface electrode extending along the surface of the heating element, and the electrode of the electrically heated catalyst provided so that the surface electrode faces each other with the heating element interposed therebetween
  • a degradation degree estimation device When the number of times that the temperature difference between two points located at a predetermined distance on the surface of the surface electrode or in the interior thereof exceeds the predetermined temperature is increased, the surface electrode is more than when the number of times is small. An estimator that estimates that the degree of deterioration is high.
  • the “predetermined distance” and the “predetermined temperature difference” are the temperature difference between two points positioned at the predetermined distance on the surface of the surface electrode or in the interior thereof, as in the first invention.
  • the predetermined temperature difference is exceeded, it is a value at which it can be determined that a crack occurs in the surface electrode due to thermal stress.
  • the condition that the temperature difference between the two points on or inside the surface electrode exceeds the predetermined temperature difference is that the internal combustion engine is cold-started and a predetermined time has elapsed since the engine start. Until the time elapses, the integrated value of the intake air amount of the internal combustion engine or the integrated value of the amount of heat input to the EHC may exceed a predetermined value.
  • the “predetermined time” and the “predetermined value” can be determined to generate a temperature difference that exceeds a predetermined temperature difference between the two points on or inside the surface electrode, as in the first invention. Value.
  • the estimation unit estimates that the deterioration degree of the surface electrode is higher when the maximum oxygen retention amount of the catalyst is smaller than when the amount is large. Also good.
  • the degree of deterioration of the surface electrode in consideration of not only deterioration due to cracks but also deterioration due to oxidation. Therefore, the degree of deterioration of the surface electrode can be estimated with higher accuracy.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an intake / exhaust system and an EHC of an internal combustion engine according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of electrodes with respect to a catalyst carrier in the EHC according to Example 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship among an input heat amount integrated value ⁇ Qtc, an electrode temperature difference ⁇ Tep, and an EHC temperature Tcs immediately before starting the engine when the internal combustion engine according to the first embodiment is cold started. It is a flowchart which shows the flow which counts the frequency
  • 6 is a time chart showing the transition of the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the engine.
  • 3 is a flowchart illustrating a flow of surface electrode deterioration suppression control according to the first embodiment. It is a figure which shows the relationship between the frequency
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between supplied power Es and a retard amount ⁇ Rinj from a compression stroke top dead center of a fuel injection timing in the internal combustion engine 1 according to the first embodiment.
  • 6 is a flowchart showing a flow of surface electrode deterioration suppression control according to a modification of Example 1; It is a figure which shows the relationship between the frequency
  • DELTA count n
  • FIG. 1 It is a figure which shows the relationship between the maximum oxygen holding
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between the electric power Es and EHC energization start threshold value SOC-ehcon based on Example 2.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the relationship between the electric power Es and EHC energization start threshold value SOC-ehcon based on Example 2.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an intake / exhaust system and an EHC of an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the EHC 1 according to the present embodiment is provided in the exhaust pipe 2 of the internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine 10 is a gasoline engine for driving a vehicle.
  • the internal combustion engine according to the present invention is not limited to a gasoline engine, and may be a diesel engine or the like.
  • the intake pipe 11 of the internal combustion engine 10 is provided with an air flow meter 12 and a throttle valve 14.
  • a first temperature sensor 21 and a first air-fuel ratio sensor 22 are provided upstream of the EHC 1 in the exhaust pipe 2.
  • a second temperature sensor 23 and a second air-fuel ratio sensor 24 are provided downstream of the EHC 1 in the exhaust pipe 2.
  • the first and second temperature sensors 21 and 23 detect the temperature of the exhaust.
  • the first and second air-fuel ratio sensors 22 and 24 detect the air-fuel ratio of the exhaust.
  • the arrow in FIG. 1 has shown the flow direction of the exhaust_gas
  • the EHC 1 includes a catalyst carrier 3, a case 4, a mat 5, an inner tube 6, and an electrode 7.
  • the catalyst carrier 3 is formed in a columnar shape, and is installed so that its central axis is coaxial with the central axis A of the exhaust pipe 2.
  • a three-way catalyst 13 is supported on the catalyst carrier 3.
  • the catalyst supported on the catalyst carrier 3 is not limited to a three-way catalyst, and may be an oxidation catalyst, an occlusion reduction type NOx catalyst, or a selective reduction type NOx catalyst.
  • the catalyst carrier 3 is formed of a material that generates electric resistance when heated.
  • An example of the material of the catalyst carrier 3 is SiC.
  • the catalyst carrier 3 has a plurality of passages extending in the direction in which the exhaust flows (that is, in the direction of the central axis A) and having a cross section perpendicular to the direction in which the exhaust flows in a honeycomb shape. Exhaust gas flows through this passage.
  • the cross-sectional shape of the catalyst carrier 3 in the direction orthogonal to the central axis A may be an ellipse or the like.
  • the central axis A is a central axis common to the exhaust pipe 2, the catalyst carrier 3, the inner pipe 6, and the case 4.
  • the catalyst carrier 3 is accommodated in the case 4.
  • An electrode chamber 9 is formed in the case 4. The details of the electrode chamber 9 will be described later.
  • a pair of electrodes 7 are connected to the catalyst carrier 3 from the left and right directions through the electrode chamber 9. Electricity is supplied to the electrode 7 from the battery via the supply power control unit 25. When electricity is supplied to the electrode 7, the catalyst carrier 3 is energized. When the catalyst carrier 3 generates heat by energization, the three-way catalyst 13 supported on the catalyst carrier 3 is heated, and its activation is promoted.
  • Case 4 is made of metal.
  • a stainless steel material can be exemplified.
  • the case 4 includes an accommodating portion 4a including a curved surface parallel to the central axis A, and a tapered portion 4b that connects the accommodating portion 4a and the exhaust pipe 2 on the upstream side and the downstream side of the accommodating portion 4a. 4c.
  • the passage cross-sectional area of the accommodating portion 4a is larger than the passage cross-sectional area of the exhaust pipe 2, and the catalyst carrier 3, the mat 5, and the inner pipe 6 are accommodated therein.
  • the tapered portions 4b and 4c have a tapered shape in which the passage cross-sectional area decreases as the distance from the accommodating portion 4a increases.
  • a mat 5 is sandwiched between the inner wall surface of the accommodating portion 4 a of the case 4 and the outer peripheral surface of the catalyst carrier 3. That is, the catalyst carrier 3 is supported by the mat 5 in the case 4.
  • An inner tube 6 is sandwiched between the mats 5.
  • the inner tube 6 is a tubular member centered on the central axis A.
  • the mat 5 is divided into the case 4 side and the catalyst carrier 3 side by the inner tube 6 by sandwiching the inner tube 6.
  • the mat 5 is made of an electrical insulating material. Examples of the material for forming the mat 5 include ceramic fibers mainly composed of alumina.
  • the mat 5 is wound around the outer peripheral surface of the catalyst carrier 3 and the outer peripheral surface of the inner tube 6.
  • the mat 5 is divided into an upstream portion 5a and a downstream portion 5b, and a space is formed between the upstream portion 5a and the downstream portion 5b. Since the mat 5 is sandwiched between the catalyst carrier 3 and the case 4, electricity is suppressed from flowing to the case 4 when the catalyst carrier 3 is energized.
  • the inner tube 6 is made of stainless steel.
  • an electrical insulating layer is formed on the entire surface of the inner tube 6. Examples of the material for forming the electrical insulating layer include ceramic or glass.
  • the main body of the inner tube 6 may be formed of an electrical insulating material such as alumina. Further, as shown in FIG. 1, the inner tube 6 is longer in the central axis A direction than the mat 5. Therefore, the upstream and downstream ends of the inner tube 6 protrude from the upstream and downstream end surfaces of the mat 5.
  • FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the electrodes 7 with respect to the catalyst carrier 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the catalyst carrier 3 and the electrode 7 cut along a direction perpendicular to the axial direction.
  • the electrode 7 is formed by a surface electrode 7a and a shaft electrode 7b.
  • the surface electrode 7 a extends in the circumferential direction and the axial direction along the outer peripheral surface of the catalyst carrier 3.
  • the surface electrodes 7 a are provided on the outer peripheral surface of the catalyst carrier 3 so as to face each other with the catalyst carrier 3 interposed therebetween.
  • One end of the shaft electrode 7b is connected to the surface electrode 7a.
  • the other end of the shaft electrode 7 b protrudes outside the case 4 through the electrode chamber 9.
  • the case 4 and the inner tube 6 are provided with through holes 4d and 6c for passing the shaft electrode 7b.
  • An electrode chamber 9 is formed by a space in the case 4 between the upstream portion 5 a and the downstream portion 5 b of the mat 5. That is, in this embodiment, the electrode chamber 9 is formed over the entire outer peripheral surface of the catalyst carrier 3 between the upstream portion 5a and the downstream portion 5b of the mat 5.
  • a space serving as an electrode chamber may be formed by forming a through hole only in a portion through which the electrode 7 of the mat 5 passes.
  • An electrode support member 8 that supports the shaft electrode 7b is provided in the through hole 4d opened in the case 4.
  • the electrode support member 8 is made of an electrical insulating material, and is provided between the case 4 and the electrode 7 without a gap.
  • the other end of the shaft electrode 7b is electrically connected to a battery (not shown) via the supply power control unit 25. Electricity is supplied to the electrode 7 from the battery. When electricity is supplied to the electrode 7, the catalyst carrier 3 is energized. When the catalyst carrier 3 generates heat by energization, the three-way catalyst 13 supported on the catalyst carrier 3 is heated, and its activation is promoted.
  • the supply power control unit 25 performs ON / OFF switching of supply of electricity to the electrode 7 (that is, energization to the catalyst carrier 3) and adjustment of supply power.
  • the supplied power control unit 25 is electrically connected to an electronic control unit (ECU) 20 provided in the internal combustion engine 1.
  • ECU 20 is also electrically connected to a throttle valve 14 and a fuel injection valve (not shown) of the internal combustion engine 1. These devices are controlled by the ECU 20.
  • the air flow meter 12, the first temperature sensor 21, the second temperature sensor 23, the first air-fuel ratio sensor 22, and the second air-fuel ratio sensor 24 are electrically connected to the ECU 20.
  • the output values of these sensors are input to the ECU 20.
  • the catalyst carrier 3 corresponds to the heating element according to the present invention.
  • the heating element according to the present invention is not limited to the carrier supporting the catalyst.
  • the heating element may be a structure installed on the upstream side of the catalyst.
  • the electric power supplied to the catalyst carrier 3 through the electrode 7 is controlled according to the degree of deterioration of the surface electrode 7a. That is, when the degree of deterioration of the surface electrode 7a increases, the power supplied to the catalyst carrier 3 is reduced. By reducing the power supplied to the catalyst carrier 3, it is possible to suppress an increase and an increase in cracks in the surface electrode 7a. That is, further deterioration of the surface electrode 7a can be suppressed.
  • the control for increasing the amount of heat input to the EHC 1 by exhaust is also performed.
  • the temperature of the EHC 1 can be sufficiently raised. That is, it is possible to suppress a decrease in the exhaust gas purification capacity of the EHC 1 due to a decrease in temperature. Therefore, deterioration of exhaust characteristics can be suppressed.
  • the temperature difference between two points located at a predetermined distance on the surface of the surface electrode 7a or in the interior thereof exceeds the predetermined temperature difference.
  • the maximum oxygen holding amount that is the maximum value of the oxygen amount that can be held in the three-way catalyst 13 is detected as the degree of deterioration of the surface electrode 7a.
  • the number of times that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference has a correlation with the degree of deterioration due to cracks in the surface electrode 7a. That is, the greater the number of times the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference, the larger or the number of cracks in the surface electrode 7a.
  • the “predetermined distance” and the “predetermined temperature difference” are the temperature difference between two points located at the predetermined distance on the surface of the surface electrode 7a or inside thereof. Exceeding the value, it is a value at which it can be determined that the surface electrode 7a is cracked by thermal stress.
  • the sintering of the three-way catalyst 13 supported on the catalyst carrier 3 also proceeds.
  • the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13 decreases. Therefore, the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13 has a correlation with the degree of deterioration due to oxidation in the surface electrode 7a. That is, it can be determined that the smaller the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13, the higher the degree of progress of the oxidation of the surface electrode 7a.
  • the number of times that the electrode temperature difference exceeds a predetermined temperature difference and the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13 can be used.
  • the temperature of the EHC 1 is low. Therefore, when a large amount of heat is input to the EHC 1 in a short period of time when the internal combustion engine 10 is cold started, a large temperature difference is generated on or inside the surface electrode 7a. Therefore, in the present embodiment, the amount of heat input to the EHC 1 during the period from when the internal combustion engine 1 is cold-started and when a predetermined time elapses is determined under the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference.
  • the integrated value (hereinafter sometimes simply referred to as the input heat amount integrated value) exceeds a predetermined value. That is, the number of times that the internal combustion engine 1 is cold-started and the input heat amount integrated value exceeds the predetermined value is calculated as the number of times that the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is satisfied.
  • the “predetermined time” and the “predetermined value” mean that a temperature difference that exceeds a predetermined temperature difference occurs between two points located at a predetermined distance on the surface of the surface electrode 7a or in the interior thereof. It is a value that can be determined.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship among the input heat amount integrated value ⁇ Qtc, the electrode temperature difference ⁇ Tep, and the temperature Tcs of the EHC 1 immediately before starting the engine when the internal combustion engine 1 is cold started.
  • ⁇ Tep0 represents an upper limit value of an allowable electrode temperature difference, that is, a predetermined temperature difference.
  • the predetermined value ⁇ Qtcmax is calculated based on the temperature Tcs of the EHC 1 immediately before the engine start.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a flow of counting the number of times that the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is satisfied. This flow is stored in advance in the ECU 20 and is executed by the ECU 20 every time the internal combustion engine 10 is started.
  • step S101 it is determined whether or not the internal combustion engine 1 has been cold started. For example, when the internal combustion engine 1 is started, it may be determined that the internal combustion engine 1 has been cold started if the temperature of the cooling water is equal to or lower than a predetermined temperature. If a negative determination is made in step S101, the execution of this flow is temporarily terminated. In this case, at the current engine start, the counter that counts the number n ⁇ Over of the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is not increased.
  • step S102 a predetermined value ⁇ Qtcmax is calculated based on the temperature Tcs of the EHC 1 immediately before the engine is started.
  • the relationship between the temperature Tcs of the EHC 1 immediately before the engine start and the predetermined value ⁇ Qtcmax as shown in FIG. 3 is obtained in advance based on experiments or the like, and is stored in the ECU 20 as a map or a function.
  • a predetermined value ⁇ Qtcmax is calculated using this map or function.
  • the temperature Tcs of the EHC 1 can be estimated based on the detection value of the first temperature sensor 21 and / or the second temperature sensor 23.
  • step S103 it is determined whether or not a predetermined time t0 has elapsed since the engine was started.
  • the predetermined time t0 is predetermined based on experiments or the like. If a negative determination is made in step S103, the process of step S103 is executed again.
  • step S104 the input heat amount integrated value ⁇ Qtc is calculated.
  • the amount of heat input to the EHC 1 can be calculated based on the temperature and flow rate of the exhaust gas flowing into the EHC 1.
  • the input heat amount integrated value ⁇ Qtc can be calculated by integrating the calculated heat amount from when the engine is started until a predetermined time t0 elapses.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the EHC 1 can be detected by the first temperature sensor 21.
  • the flow rate of the exhaust gas flowing into the EHC 1 can be estimated based on the intake air amount detected by the air flow meter 12.
  • step S105 it is determined whether or not the input heat amount integrated value ⁇ Qtc is larger than a predetermined value ⁇ Qtcmax. If a negative determination is made in step S105, the execution of this flow is temporarily terminated. In this case, at the current engine start, the counter that counts the number n ⁇ Over of the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is not increased.
  • step S105 if a positive determination is made in step S105, the process of step S106 is then executed.
  • step S106 a counter that counts the number of times n ⁇ Tover that satisfies the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is incremented by one.
  • the number of times n ⁇ Top that the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is established is counted with the initial state of the EHC 1 (the state attached to the vehicle) being zero. Further, the number of times n ⁇ Tover that satisfies the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is stored in the ECU 20.
  • FIG. 5 shows the exhaust gas flowing into the EHC 1 when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the internal combustion engine 10 is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio and then changed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio (hereinafter referred to as “the air-fuel ratio”).
  • 4 is a time chart showing the transition of the air-fuel ratio of exhaust gas flowing out from the EHC 1 (hereinafter also simply referred to as outflow exhaust gas).
  • the solid line indicates the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas
  • the broken line indicates the air-fuel ratio of the outflowing exhaust gas.
  • the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas can be detected by the first air-fuel ratio sensor 22, and the air-fuel ratio of the outflowing exhaust gas can be detected by the second air-fuel ratio sensor 24.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the internal combustion engine 10 is switched from the lean air-fuel ratio (A / F) L to the rich air-fuel ratio (A / F) R at time t1, so that the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes lean.
  • Air-fuel ratio (A / F) L changes to rich air-fuel ratio (A / F) R.
  • the air-fuel ratio of the outflowing exhaust gas changes from a lean air-fuel ratio (A / F) L to the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S, then during the time [Delta] T R, the theoretical air-fuel ratio (A / F) S After being maintained, the air-fuel ratio changes to the rich air-fuel ratio (A / F) R.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the internal combustion engine 10 is switched from the rich air-fuel ratio (A / F) R to the lean air-fuel ratio (A / F) L , so that the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas Changes from a rich air-fuel ratio (A / F) R to a lean air-fuel ratio (A / F) L.
  • the air-fuel ratio of the outflowing exhaust gas changes from a rich air-fuel ratio (A / F) R to the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S, then during the time [Delta] T L, the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S After being maintained, the air-fuel ratio changes to the rich air-fuel ratio (A / F) R.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the internal combustion engine 1 is switched from one of the rich air-fuel ratio (A / F) R or the lean air-fuel ratio (A / F) L to the other, the air-fuel ratio of the outflow exhaust gas is changed.
  • the reason why the stoichiometric air-fuel ratio (A / F) S is maintained during the time ⁇ T R or the time ⁇ T L is because of the O 2 storage function of the three-way catalyst 13.
  • the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13 is ⁇ (A / F) R and time ⁇ T R which are the difference between the theoretical air fuel ratio (A / F) S and the rich air fuel ratio (A / F) R, and based on the intake air amount of the internal combustion engine 1 during the time [delta] T R has passed, or the difference between the lean air-fuel ratio (a / F) L and the theoretical air-fuel ratio (a / F) S ⁇ ( A / F) It can be calculated based on L and time ⁇ T L and the amount of intake air of the internal combustion engine 1 during the time ⁇ T L has elapsed.
  • the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13 can be calculated using the following formula (1) or (2).
  • Cmax ⁇ ⁇ ⁇ (A / F) R ⁇ Ga ⁇ ⁇ T R
  • Cmax ⁇ ⁇ ⁇ (A / F) L ⁇ Ga ⁇ ⁇ T L
  • ⁇ is a predetermined coefficient
  • Ga is the intake air amount of the internal combustion engine 1.
  • the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13 is calculated by the above method and stored in the ECU 20.
  • a known method other than the above-described method is employed as a method for calculating the number of times that the electrode temperature difference exceeds a predetermined temperature difference and a method for calculating the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13. can do.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a flow of surface electrode deterioration suppression control according to the present embodiment. This flow is stored in advance in the ECU 20 and is repeatedly executed by the ECU 20.
  • step S201 the number n ⁇ Over of the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference and the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13 calculated by the method described above and stored in the ECU 20 are read. It is.
  • step S202 the electric power supplied to the catalyst carrier 3 through the electrode 7 at the present time based on the number of times n ⁇ Over at which the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference and the maximum oxygen holding amount Cmax of the three-way catalyst 13 are established.
  • An upper limit value Esmax (hereinafter also simply referred to as supply power) is calculated.
  • the upper limit value Esmax of the supplied power is a threshold value of the supplied power that can be determined to suppress the increase and increase of cracks in the surface electrode 7a.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number n ⁇ Over of the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference and the upper limit value Esmax of the supplied power.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13 and the upper limit value Esmax of the supplied power. 7 and 8, a broken line represents a predetermined standard value Esn of supply power.
  • the upper limit value Esmax of the supplied power decreases as the number n ⁇ Over of the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is increased. Further, as shown in FIG. 8, when the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13 decreases to a certain level, the upper limit value Esmax of the supplied power decreases as the maximum oxygen retention amount Cmax decreases.
  • step S202 the upper limit value Esmax of the supplied power is calculated using this map or function.
  • step S203 it is determined whether or not the standard value Esn of the supplied power is equal to or lower than the upper limit value Esmax of the supplied power calculated in step S203. If an affirmative determination is made in step S203, the process of step S204 is executed next. If a negative determination is made, the process of step S205 is executed next.
  • step S204 the supply power control unit 25 controls the supply power Es to the standard value Esn.
  • step S205 the supply power control unit 25 controls the supply power Es to the upper limit value Esmax. Following step S204 or S205, the process of step S206 is executed.
  • step S206 based on the supply power Es controlled in step S204 or S205, the retard amount ⁇ Rinj from the compression stroke top dead center of the fuel injection timing in the internal combustion engine 1 is calculated.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the supplied power Es and the retardation amount ⁇ Rinj of the fuel injection timing.
  • the retard amount ⁇ Rinj of the fuel injection timing increases as the supplied power Es decreases.
  • the relationship between the supplied power Es and the retard amount ⁇ Rinj of the fuel injection timing as shown in FIG. 9 is determined in advance by experiments or the like and stored in the ECU 20 as a map or a function.
  • the retard amount ⁇ Rinj of the fuel injection timing is calculated using this map or function.
  • step S207 the fuel injection timing in the internal combustion engine 1 is controlled based on the retard amount ⁇ Rinj calculated in step S206. That is, the fuel injection timing in the internal combustion engine 1 is controlled to a timing delayed by the retardation amount ⁇ Rinj from the compression stroke top dead center.
  • the supplied power Es is decreased as the number n ⁇ Over of the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is increased. Further, the smaller the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13 is, the smaller the supplied power Es is. That is, the higher the degree of deterioration of the surface electrode 7a, the smaller the supplied power Es. Thereby, the increase and increase of the crack in the surface electrode 7a can be suppressed.
  • the retard amount ⁇ Rinj is increased from the top dead center of the compression stroke of the fuel injection timing in the internal combustion engine 1 as the supplied power Es decreases.
  • the exhaust gas temperature increases as the retard amount ⁇ Rinj of the fuel injection timing increases. That is, as the supply power Es decreases, the amount of heat input to the EHC 1 by the exhaust increases. As a result, even if the supplied power Es is reduced, the EHC 1 can be sufficiently heated.
  • the amount of heat input to the EHC 1 by exhaust When the amount of heat input to the EHC 1 by exhaust is increased, the amount of delay from the top dead center of the compression stroke of the fuel injection timing in the internal combustion engine 1 is constant, and the period during which the delay of the fuel injection timing is implemented.
  • the length may be increased as the supply power Es decreases. Also by this, the amount of heat input to the EHC 1 by the exhaust can be increased as the supply power Es decreases.
  • a method of retarding the fuel injection timing in the internal combustion engine 1 is adopted as a method of increasing the amount of heat input to the EHC 1 by exhaust.
  • the amount of heat input to the EHC 1 by exhaust may be increased by other known methods.
  • the supplied power was controlled based on both the number of times that the electrode temperature difference exceeded the predetermined temperature difference and the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13.
  • the supplied power may be controlled based only on the number of times that the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference, which has a correlation with the degree of deterioration due to the crack of the surface electrode 7a, is established.
  • the deterioration of the surface electrode 7a is further suppressed by controlling the supply power based on both the number of times that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference and the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13. be able to.
  • Modification 1 A first modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the degree of deterioration of the surface electrode 7a is calculated based on the number of times that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference and the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13. Then, the supplied power is controlled based on the calculated degree of deterioration of the surface electrode 7a.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow of surface electrode deterioration suppression control according to this modification. This flow is stored in advance in the ECU 20 and is repeatedly executed by the ECU 20. This flow is obtained by replacing step S202 of the flow shown in FIG. 6 with steps S302 and S303. Therefore, the description of the processing in steps other than steps S302 and S303 is omitted.
  • step S302 the deterioration degree Lde of the surface electrode 7a at the present time is calculated based on the number n ⁇ Over of the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference and the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13. Is done.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the number of times n ⁇ Over at which the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference and the degree of deterioration Lde of the surface electrode 7a.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13 and the deterioration degree Lde of the surface electrode 7a.
  • the degree of deterioration Lde of the surface electrode 7a increases as the number n ⁇ Over of the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is increased. Further, as shown in FIG. 12, the deterioration degree Lde of the surface electrode 7a is larger as the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13 is smaller.
  • the ECU 20 includes the number of times that the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference, n ⁇ Over, the maximum oxygen retention amount Cmax of the three-way catalyst 13, and the deterioration degree Lde of the surface electrode 7a.
  • the relationship is determined in advance by experiments or the like, and is stored in the ECU 20 as a map or a function.
  • the deterioration degree Lde of the surface electrode 7a is calculated using this map or function.
  • step S303 the upper limit value Esmax of the supplied power is calculated based on the current deterioration degree Lde of the surface electrode 7a calculated in step S302.
  • the upper limit value Esmax of the supplied power is calculated as a smaller value.
  • Such a relationship between the degree of deterioration Lde of the surface electrode 7a and the upper limit value Esmax of the supplied power is determined in advance by experiments or the like and stored in the ECU 20 as a map or a function.
  • the upper limit value Esmax of the supplied power is calculated using this map or function.
  • the degree of deterioration of the surface electrode 7a is estimated based on both the number of times that the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is satisfied and the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13.
  • the degree of deterioration of the surface electrode 7a may be estimated based only on the number of times that the condition that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference, which is correlated with the degree of deterioration due to the crack of the surface electrode 7a, is established.
  • the deterioration degree of the surface electrode 7a can be estimated with higher accuracy by using both the number of times that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference and the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13. it can.
  • Example 2 The schematic configuration of the intake / exhaust system and the EHC of the internal combustion engine according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the internal combustion engine 1 is employed in a hybrid system having a motor as a drive source of the vehicle in addition to the internal combustion engine 1. Then, electricity is supplied to the motor from the same battery as the Badeli that supplies electricity to the EHC 1.
  • the vehicle travel mode changes from the EV travel mode, which is a travel mode using only the motor as a drive source, to the motor and the internal combustion engine.
  • the mode is switched to the hybrid running which is a running mode using the engine 1 as a drive source.
  • energization of the EHC 1 is started before the amount of electricity stored in the battery reaches the mode switching threshold, that is, when the amount of electricity stored in the battery reaches an EHC energization start threshold value that is larger than the mode switching threshold.
  • the exhaust purification ability of the EHC 1 is exhibited from the time when the vehicle travel mode is switched to hybrid travel. That is, it is necessary to raise the temperature of the EHC 1 in advance and activate the three-way catalyst 13 before the vehicle travel mode is switched to hybrid travel.
  • the larger the degree of deterioration of the surface electrode 7a the smaller the supplied power. That is, the more the number of times that the electrode temperature difference exceeds the predetermined temperature difference is established, and the smaller the maximum oxygen retention amount of the three-way catalyst 13 is, the smaller the supplied power is.
  • the temperature of the EHC 1 is raised by energization, the smaller the supply power, the longer it takes for the temperature of the EHC 1 to rise sufficiently.
  • the supply power for energizing the EHC 1 is calculated in advance. . Then, the EHC energization start threshold is changed according to the calculated supply power.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the supplied power Es and the EHC energization start threshold SOC-ehcon. As shown in FIG. 12, in this embodiment, the EHC energization start threshold is increased as the supplied power is smaller.
  • Electric heating catalyst (EHC) 2 ... exhaust pipe 3 ... catalyst carrier 4 ... case 5 ... mat 6 ; inner pipe 7 ... electrode 7a ... surface electrode 7b ... shaft electrode 10 ... internal combustion engine 11 ⁇ Intake pipe 12 ⁇ ⁇ Air flow meter 13 ⁇ ⁇ Three-way catalyst 20 ⁇ ⁇ ECU 21 .. First temperature sensor 22 .. First air fuel ratio sensor 23.. Second temperature sensor 24... Second air fuel ratio sensor 25.

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Abstract

　本発明は、電気加熱式触媒における表面電極の劣化の抑制に貢献可能な技術を提供することを目的とする。本発明に係る電気加熱式触媒は、触媒を加熱する発熱体と、発熱体に電気を供給する一対の電極と、を備えている。一対の電極における各電極は、発熱体の表面に沿って拡がる表面電極を有し、該表面電極が発熱体を挟んで互いに対向するように設けられている。そして、表面電極の表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間の温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数が多くなると、その回数が少ないときよりも、発熱体に供給する電力を低下させると共に、排気によってＥＨＣに投入される熱量を増加させる。

Description

電気加熱式触媒の制御装置及び電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置
　本発明は、電気加熱式触媒の制御装置及び電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置に関する。
　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。
　ＥＨＣにおいては、発熱体に、電気を供給するための一対の電極が設けられる。各電極は、発熱体の表面に沿って拡がる表面電極を有している。表面電極は、発熱体を挟んで互いに対向するように設けられる。表面電極がこのように設けられることで、発熱体において広範囲に電気が供給される。その結果、発熱体が高範囲に渡って可及的に均一に発熱する。
　特許文献１には、通電加熱型ハニカム体の制御システムが開示されている。この通電加熱型ハニカム体の制御システムでは、通電加熱型ハニカム体の抵抗値を電圧及び電流値から算出する。そして、通電する電圧及び／又は電流を算出された抵抗値に基づいて制御し、それによって、通電加熱型ハニカム体の温度制御を行う。
　特許文献２には、通電ヒータへの給電を制御する触媒ヒータ給電制御装置が開示されている。この触媒ヒータ給電制御装置では、内燃機関の混合気の空燃比がリッチになるほど通電ヒータへの供給電力値を低く設定する。
　特許文献３には、触媒劣化度検出装置が開示されている。この触媒劣化度検出装置では、触媒の上流における空燃比を、理論空燃比に対してリーン側の予め定められた空燃比又は理論空燃比に対してリッチ側の予め定められた空燃比のいずれか一方から他方に切り換える。そして、空燃比の切換え後において、触媒の下流に設けられた空燃比センサの検出値が空燃比切換え後の上記予め定められた空燃比に達するまでの間に触媒を流通する触媒流通ガス量と、理論空燃比に対する空燃比切換え後の上記予め定められた空燃比の偏差と、から触媒に吸着保持される酸素の絶対量を算出する。この絶対量から触媒の劣化度を検出する。
特開２０１０－２２９９７８号公報 特開平１１－２５７０５９号公報 特開平０５－１３３２６４号公報
　本発明は、ＥＨＣにおける表面電極の劣化の抑制に貢献可能な技術を提供することを目的とする。
　第一の発明は、ＥＨＣの表面電極の表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間の温度が所定温度を超える条件が成立した回数に基づいて、発熱体に供給する電力、及び、排気によってＥＨＣに投入される熱量を制御するものである。
　より詳しくは、第一の発明に係る電気加熱式触媒の制御装置は、
　内燃機関の排気通路に設けられ、発熱体と、該発熱体に電気を供給する一対の電極と、を備え、
　前記発熱体が、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱し、
　前記一対の電極における各電極が、前記発熱体の表面に沿って拡がる表面電極を有し、該表面電極が前記発熱体を挟んで互いに対向するように設けられている電気加熱式触媒の制御装置であって、
　前記表面電極の表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間の温度差が所定温度を超える条件が成立した回数が多くなると、その回数が少ないときよりも、前記発熱体に供給する電力を低下させると共に、排気によって電気加熱式触媒に投入される熱量を増加させる制御部を備える。
　ＥＨＣの急激な温度変化に伴い、表面電極の表面上又はその内部に温度差が生じると、該表面電極に熱応力がかかる。その結果、表面電極に微細なクラックが生じる場合がある。ここで、「所定の距離」及び「所定温度差」とは、表面電極の表面上又はその内部における互いに該所定の距離をおいて位置する二点間の温度差が該所定温度差を超えると、熱応力によって表面電極にクラックが生じると判断できる値である。
　表面電極の表面上又はその内部における前記二点間の温度差が所定温度差を超えた回数が多いほど、表面電極におけるクラックが大きくなる、又は、その数が増加する。つまり、表面電極の劣化が促進される。そこで、本発明では、その回数が多くなると、その回数が少ないときよりも、発熱体に供給する電力を低下させると共に、排気によってＥＨＣに投入される熱量を増加させる。
　発熱体に供給する電力を低下させることで、表面電極におけるクラックの増大及び増加を抑制することができる。即ち、表面電極の劣化を抑制することができる。また、発熱体に供給する電力を低下させても、排気によってＥＨＣに投入される熱量を増加させることで、ＥＨＣを十分に昇温させることができる。そのため、排気特性の悪化を抑制することができる。
　内燃機関が冷間始動する時は、ＥＨＣの温度は低くなっている。そのため、内燃機関の冷間始動時に、短期間に多量の熱量がＥＨＣに投入されると、表面電極の表面上又はその内部に大きな温度差が発生する。
　そこで、本発明において、表面電極の表面上又はその内部における前記二点間の温度差が所定温度差を超える条件とは、内燃機関が冷間始動し、且つ、機関始動時から所定時間が経過するまでの間における、内燃機関の吸入空気量の積算値又はＥＨＣに投入される熱量の積算値が所定値を超えることであってもよい。ここで、「所定時間」及び「所定値」とは、表面電極の表面上又はその内部における前記二点間に所定温度差を超えるほどの温度差が発生すると判断できる値である。
　また、表面電極の劣化は、熱応力に起因するクラックのみならず、酸化されることによっても促進される。そして、発熱体に触媒が担持されている場合、表面電極の酸化の進行度合いは、該触媒のシンタリングの進行度合いと相関がある。また、触媒のシンタリングの進行度合いが高いほど、該触媒において保持可能な酸素量の最大値である最大酸素保持量は少なくなる。
　そこで、本発明では、発熱体に触媒が担持されている場合、制御部は、触媒の最大酸素保持量が少なくなると、その量が多いときよりも、発熱体に供給する電力を低下させると共に、排気によってＥＨＣに投入される熱量を増加させてもよい。
　これによれば、表面電極の酸化による劣化が進んだ状態で、さらにクラックによる劣化が進行することを抑制することができる。
　第二の発明は、ＥＨＣの表面電極の表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間の温度が所定温度を超える条件が成立した回数に基づいて、表面電極の劣化度合いを推定する。
　より詳しくは、第二の発明に係る電気加熱式触媒の表面電極の劣化度合いの推定装置は、
　内燃機関の排気通路に設けられ、発熱体と、該発熱体に電気を供給する一対の電極と、を備え、
　前記発熱体が、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱し、
　前記一対の電極における各電極が、前記発熱体の表面に沿って拡がる表面電極を有し、該表面電極が前記発熱体を挟んで互いに対向するように設けられている電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置であって、
　前記表面電極の表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間の温度差が所定温度を超える条件が成立した回数が多くなると、その回数が少ないときよりも、前記表面電極の劣化度合いが高いと推定する推定部を備える。
　ここで、「所定の距離」及び「所定温度差」とは、第一の発明と同様、表面電極の表面上又はその内部における互いに該所定の距離をおいて位置する二点間の温度差が該所定温度差を超えると、熱応力によって表面電極にクラックが生じると判断できる値である。
　上述したように、表面電極の表面上又はその内部における前記二点間の温度差が所定温度差を超えた回数が多いほど、表面電極におけるクラックが大きくなる、又は、その数が増加する。つまり、表面電極の劣化が促進される。そのため、その回数が多くなると、その回数が少ないときよりも、表面電極の劣化度合いが高いと推定することができる。
　また、本発明においても、表面電極の表面上又はその内部における前記二点間の温度差が所定温度差を超える条件とは、内燃機関が冷間始動し、且つ、機関始動時から所定時間が経過するまでの間における、内燃機関の吸入空気量の積算値又はＥＨＣに投入される熱量の積算値が所定値を超えることであってもよい。ここで、「所定時間」及び「所定値」とは、第一の発明と同様、表面電極の表面上又はその内部における前記二点間に所定温度差を超えるほどの温度差が発生すると判断できる値である。
　また、本発明において、発熱体に触媒が担持されている場合、推定部は、触媒の最大酸素保持量が少なくなると、その量が多いときよりも、表面電極の劣化度合いが高いと推定してもよい。
　これによれば、クラックによる劣化のみならず、酸化による劣化をも考慮して、表面電極の劣化度合いを推定することができる。そのため、表面電極の劣化度合いをより高精度で推定することができる。
　本発明によれば、ＥＨＣにおける表面電極の劣化の抑制に貢献することができる。
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ＥＨＣにおける、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、内燃機関が冷間始動したときにおける、投入熱量積算値ΣＱｔｃと、電極温度差ΔＴｅｐと、機関始動直前のＥＨＣの温度Ｔｃｓと、の関係を示す図である。 実施例１に係る、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数をカウントするフローを示すフローチャートである。 実施例１に係る、内燃機関における混合気の空燃比を、リーン空燃比からリッチ空燃比に変化させ、その後、リッチ空燃比からリーン空燃比に変化させたときの、ＥＨＣに流入する排気及びＥＨＣから流出する排気の空燃比の推移を示すタイムチャートである。 実施例１に係る表面電極の劣化抑制制御のフローを示すフローチャートである。 実施例１に係る、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒと供給電力の上限値Ｅｓｍａｘとの関係を示す図である。 実施例１に係る、三元触媒の最大酸素保持量Ｃｍａｘと供給電力の上限値Ｅｓｍａｘとの関係を示す図である。 実施例１に係る、供給電力Ｅｓと内燃機関１における燃料噴射時期の圧縮行程上死点からの遅角量ΔＲｉｎｊとの関係を示す図である。 実施例１の変形例に係る表面電極の劣化抑制制御の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、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒと表面電極の劣化度合いＬｄｅとの関係を示す図である。 実施例１の変形例に係る、三元触媒の最大酸素保持量Ｃｍａｘと表面電極の劣化度合いＬｄｅとの関係を示す図である。 実施例２に係る、供給電力ＥｓとＥＨＣ通電開始閾値ＳＯＣ－ｅｈｃｏｎとの関係を示す図である。
　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より上流側には第一温度センサ２１及び第一空燃比センサ２２が設けられている。排気管２におけるＥＨＣ１より下流側には第二温度センサ２３及び第二空燃比センサ２４が設けられている。第一及び第二温度センサ２１，２３は、排気の温度を検出する。第一及び第二空燃比センサ２２，２４は、排気の空燃比を検出する。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。また、マット５は、上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割されており、該上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間には空間が形成されている。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。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。
　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及び内管６には、軸電極７ｂを通すために、貫通孔４ｄ，６ｃが開けられている。そして、ケース４内における、マット５の上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間の空間によって、電極室９が形成されている。つまり、本実施例においては、マット５の上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間における触媒担体３の外周面全周にわたって電極室９が形成される。尚、マット５を上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割することなく、マット５の電極７が通る部分にのみ貫通孔を空けることで、電極室となる空間を形成してもよい。
　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、触媒担体３への通電）のＯＮ／ＯＦＦの切り換えや供給電力の調整を行う。
　供給電力制御部２５は、内燃機関１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１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、第一温度センサ２１、第二温度センサ２３、第一空燃比センサ２２、及び第二空燃比センサ２４が電気的に接続されている。これらのセンサの出力値が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く、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。
　［電極の劣化抑制］
　ＥＨＣ１の急激な温度変化に伴い、表面電極７ａの表面上又はその内部に温度差が生じると、該表面電極７ａに熱応力がかかる。その結果、表面電極７ａに微細なクラックが生じる場合がある。また、表面電極７ａは、その温度が高温となることで、酸化が促進される。その結果、局所的に周囲よりも酸化度合いが高い部分が生じる場合がある。
　このようなクラックや酸化による劣化が進み、表面電極７ａにおいて局所的に劣化度合いの高い部分生じると、その部分では電気抵抗値が増加する。そうすると、触媒担体３における、供給される電力の分布が不均一となる。その結果、触媒担体３における温度分布が不均一となる。触媒担体３における温度分布が不均一となると、該触媒担体３に担持された三元触媒１３においても温度差が生じる。そのため、ＥＨＣ１の排気浄化能力が低下する虞がある。また、触媒担体３での温度差に起因して生じる熱応力によって、該触媒担体３の劣化が促進される虞もある。
　そこで、本実施例では、表面電極７ａの劣化を抑制するために、該表面電極７ａの劣化度合いに応じて、電極７を通して触媒担体３に供給する電力を制御する。即ち、表面電極７ａの劣化度合いが高くなった場合は、触媒担体３に供給する電力を低下させる。触媒担体３に供給する電力を低下させることで、表面電極７ａにおけるクラックの増大及び増加を抑制することができる。即ち表面電極７ａのそれ以上の劣化を抑制することができる。
　また、触媒担体３に供給する電力を低下させた場合は、排気によってＥＨＣ１に投入される熱量を増加させる制御を合わせて実施する。これにより、触媒担体３に供給する電力を低下させても、ＥＨＣ１を十分に昇温させることができる。つまり、温度の低下によるＥＨＣ１の排気浄化能力の低下を抑制することができる。そのため、排気特性の悪化を抑制することができる。
　本実施例では、表面電極７ａの表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間の温度差（以下、単に電極温度差と称する場合もある）が所定温度差を超える条件が成立した回数、及び、三元触媒１３において保持可能な酸素量の最大値である最大酸素保持量を、表面電極７ａの劣化度合いとして検出する。
　電極温度差が所定温度差を超えた回数は、表面電極７ａにおけるクラックによる劣化度合いと相関がある。つまり、電極温度差が所定温度差を超えた回数が多いほど、表面電極７ａにおけるクラックが大きくなる、又は、その数が増加する。尚、ここでの「所定の距離」及び「所定温度差」とは、表面電極７ａの表面上又はその内部における互いに該所定の距離をおいて位置する二点間の温度差が該所定温度差を超えると、熱応力によって表面電極７ａにクラックが生じると判断できる値である。
　また、表面電極７ａの酸化が進行する条件下においては、触媒担体３に担持された三元触媒１３のシンタリングも進行する。そして、三元触媒１３のシンタリングの進行度合いが高いほど、該三元触媒１３の最大酸素保持量は少なくなる。そのため、三元触媒１３の最大酸素保持量は、表面電極７ａにおける酸化による劣化度合いと相関がある。つまり、三元触媒１３の最大酸素保持量が少ないほど、表面電極７ａの酸化の進行度合いは高いと判断できる。
　従って、表面電極７ａの劣化度合いを示すパラメータとして、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数、及び、三元触媒１３の最大酸素保持量を用いることができる。
　ここで、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数の算出方法について説明する。内燃機関１０が冷間始動する時は、ＥＨＣ１の温度は低くなっている。そのため、内燃機関１０の冷間始動時に、短期間に多量の熱量がＥＨＣ１に投入されると、表面電極７ａの表面上又はその内部に大きな温度差が発生する。そこで、本実施例では、電極温度差が所定温度差を超える条件を、内燃機関１が冷間始動し、且つ、機関始動時から所定時間が経過するまでの間におけるＥＨＣ１に投入される熱量の積算値（以下、単に投入熱量積算値と称する場合もある）が所定値を超えることとする。即ち、内燃機関１が冷間始動し、且つ、投入熱量積算値が所定値を超えた回数を、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数として算出する。
　ここで、「所定時間」及び「所定値」とは、表面電極７ａの表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間に所定温度差を超えるほどの温度差が発生すると判断できる値である。図３は、内燃機関１が冷間始動したときにおける、投入熱量積算値ΣＱｔｃと、電極温度差ΔＴｅｐと、機関始動直前のＥＨＣ１の温度Ｔｃｓと、の関係を示す図である。図３において、ΔＴｅｐ０は、許容可能な電極温度差の上限値、即ち所定温度差を表している。
　図３に示すように、機関始動直前のＥＨＣ１の温度Ｔｃｓが低いほど、電極温度差ΔＴｅｐが所定温度差ΔＴｅｐ０を超える投入熱量積算値ΣＱｔｃは小さくなる。そこで、本実施例では、内燃機関１が冷間始動した時に、機関始動直前のＥＨＣ１の温度Ｔｃｓに基づいて所定値ΣＱｔｃｍａｘを算出する。そして、投入熱量積算値ΣＱｔｃが該所定値ΣＱｔｃｍａｘを超えた場合、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立したと判断し、その回数をカウントするカウンタを１増加させる。
　図４は、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数をカウントする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によって内燃機関１０の始動毎に実行される。
　本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１が冷間始動したか否かが判別される。例えば、内燃機関１の始動時に、冷却水の温度が所定温度以下の場合に、内燃機関１が冷間始動したと判断してもよい。ステップＳ１０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。この場合、今回の機関始動において、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒをカウントするカウンタは増加されない。
　一方、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。ステップＳ１０２においては、機関始動直前のＥＨＣ１の温度Ｔｃｓに基づいて所定値ΣＱｔｃｍａｘが算出される。本実施例では、図３に示すような機関始動直前のＥＨＣ１の温度Ｔｃｓと所定値ΣＱｔｃｍａｘとの関係が、実験等に基づいて予め求められおり、マップ又は関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ１０２では、このマップ又は関数を用いて所定値ΣＱｔｃｍａｘが算出される。尚、ＥＨＣ１の温度Ｔｃｓは、第一温度センサ２１および／または第二温度センサ２３の検出値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、機関始動時から所定時間ｔ０が経過したか否かが判別される。所定時間ｔ０は実験等に基づいて予め定められている。ステップＳ１０３において否定判定された場合、該ステップＳ１０３の処理が再度実行される。
　一方、ステップＳ１０３において肯定判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行される。ステップＳ１０４においては、投入熱量積算値ΣＱｔｃが算出される。ＥＨＣ１に投入される熱量は、ＥＨＣ１に流入する排気の温度及び流量に基づいて算出することができる。そして、算出された熱量を、機関始動時から所定時間ｔ０が経過までの間積算することで、投入熱量積算値ΣＱｔｃを算出することができる。尚、ＥＨＣ１に流入する排気の温度は第一温度センサ２１によって検出することができる。また、ＥＨＣ１に流入する排気の流量は、エアフローメータ１２によって検出される吸入空気量に基づいて推定することができる。
　次に、ステップＳ１０５において、投入熱量積算値ΣＱｔｃが所定値ΣＱｔｃｍａｘをより大きいか否かが判別される。ステップＳ１０５において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。この場合、今回の機関始動において、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒをカウントするカウンタは増加されない。
　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Ｓ１０６の処理が実行される。ステップＳ１０６においては、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒをカウントするカウンタが１増加される。
　尚、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒは、ＥＨＣ１の状態が初期状態（車両に取り付けられた状態）を零としてカウントされる。また、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒはＥＣＵ２０に記憶される。
　次に、三元触媒１３の最大酸素保持量の算出方法について説明する。図５は、内燃機関１０における混合気の空燃比を、リーン空燃比からリッチ空燃比に変化させ、その後、リッチ空燃比からリーン空燃比に変化させたときの、ＥＨＣ１に流入する排気（以下、単に流入排気と称する場合もある）及びＥＨＣ１から流出する排気（以下、単に流出排気と称する場合もある）の空燃比の推移を示すタイムチャートである。図５において、実線は、流入排気の空燃比を示しており、破線は流出排気の空燃比を示している。尚、流入排気の空燃比は第一空燃比センサ２２によって検出することができ、流出排気の空燃比は第二空燃比センサ２４によって検出することができる。
　図５では、時刻ｔ１において、内燃機関１０における混合気の空燃比がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌからリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）R に切り換えられることで、流入排気の空燃比がリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌからリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）R に変化する。この時、流出排気の空燃比は、リーン空燃比（Ａ／Ｆ）L から理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓまで変化し、次いで時間ΔＴR の間、理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓに維持された後にリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）R まで変化する。
　また、図５では、時刻ｔ２において、内燃機関１０における混合気の空燃比がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Rからリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌに切り換えられることで、流入排気の空燃比がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Rからリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌに変化する。この時、流出排気の空燃比は、リッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Rから理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓまで変化し、次いで時間ΔＴL の間、理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓに維持された後にリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）R まで変化する。
　このように、内燃機関１における混合気の空燃比がリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Rまたはリーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌの一方から他方に切り換えられたときに、流出排気の空燃比が、時間ΔＴR又は時間ΔＴL の間、理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓに維持されるのは、三元触媒１３が有するＯ2ストレージ機能のためである。そのため、三元触媒１３の最大酸素保持量は、理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとリッチ空燃比（Ａ／Ｆ）Rとの差であるΔ（Ａ／Ｆ）R 及び時間ΔＴRと、時間ΔＴRが経過している間における内燃機関１の吸入空気量とに基づいて、又は、リーン空燃比（Ａ／Ｆ）Ｌと理論空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓとの差であるΔ（Ａ／Ｆ）L 及び時間ΔＴLと、時間ΔＴLが経過している間における内燃機関１の吸入空気量とに基づいて、算出することができる。
　つまり、三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘは、下記式（１）又は（２）を用いて算出することができる。
　Ｃｍａｘ＝α・Δ（Ａ／Ｆ）R ・Ｇａ・ΔＴR・・・式（１）
　Ｃｍａｘ＝α・Δ（Ａ／Ｆ）L ・Ｇａ・ΔＴL・・・式（２）
　尚、上記式（１）及び（２）において、αは所定の係数であり、Ｇａは内燃機関１の吸入空気量である。
　本実施例においては、内燃機関１の運転中において、上記の方法によって、三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘが算出され、ＥＣＵ２０に記憶される。
　尚、本実施例においては、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数の算出方法及び三元触媒１３の最大酸素保持量の算出方法として、上述した方法以外の周知の方法を採用することができる。
　次に、本実施例に係る表面電極の劣化抑制制御のフローについて、図６に基づいて説明する。図６は、本実施例に係る表面電極の劣化抑制制御の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Ｓ２０１において、上述した方法によって算出されＥＣＵ２０に記憶されている、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒ及び三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘが読み込まれる。
　次に、ステップＳ２０２において、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒ及び三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘに基づいて、現時点における、電極７を通して触媒担体３に供給する電力（以下、単に供給電力と称する場合もある）の上限値Ｅｓｍａｘが算出される。供給電力の上限値Ｅｓｍａｘは、表面電極７ａにおけるクラックの増大及び増加を抑制することができると判断できる供給電力の閾値である。
　図７は、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒと供給電力の上限値Ｅｓｍａｘとの関係を示す図である。また、図８は、三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘと供給電力の上限値Ｅｓｍａｘとの関係を示す図である。尚、図７及び８において、破線は、予め定められた供給電力の標準値Ｅｓｎを表している。
　図７に示すように、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒが増加するほど供給電力の上限値Ｅｓｍａｘは低下する。また、図８に示すように、三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘがある程度の量まで少なくなると、該最大酸素保持量Ｃｍａｘが減少するほど供給電力の上限値Ｅｓｍａｘは低下する。
　ＥＣＵ２０には、図７及び８に示すような、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒ及び三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘと、供給電力の上限値Ｅｓｍａｘとの関係が、実験等によって予め定められ、マップ又は関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ２０２では、このマップ又は関数を用いて供給電力の上限値Ｅｓｍａｘが算出される。
　次に、ステップＳ２０３において、供給電力の標準値Ｅｓｎが、ステップＳ２０３において算出された現時点における供給電力の上限値Ｅｓｍａｘ以下であるか否かが判別される。ステップＳ２０３において、肯定判定された場合、次にステップＳ２０４の処理が実行され、否定判定された場合、次にステップＳ２０５の処理が実行される。
　ステップＳ２０４では、供給電力制御部２５によって、供給電力Ｅｓがその標準値Ｅｓｎに制御される。一方、ステップＳ２０５では、供給電力制御部２５によって、供給電力Ｅｓがその上限値Ｅｓｍａｘに制御される。ステップＳ２０４又はＳ２０５の次には、ステップＳ２０６の処理が実行される。
　ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４又はＳ２０５おいて制御された供給電力Ｅｓに基づいて、内燃機関１における燃料噴射時期の圧縮行程上死点からの遅角量ΔＲｉｎｊが算出される。
　図９は、供給電力Ｅｓと燃料噴射時期の遅角量ΔＲｉｎｊとの関係を示す図である。図９に示すように、供給電力Ｅｓが小さいほど、燃料噴射時期の遅角量ΔＲｉｎｊは大きくなる。図９に示すような、供給電力Ｅｓと燃料噴射時期の遅角量ΔＲｉｎｊとの関係が、実験等によって予め定められ、マップ又は関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ２０６では、このマップ又は関数を用いて燃料噴射時期の遅角量ΔＲｉｎｊが算出される。
　次に、ステップＳ２０７において、内燃機関１における燃料噴射時期が、ステップＳ２０６において算出された遅角量ΔＲｉｎｊに基づいて制御される。つまり、内燃機関１における燃料噴射時期が、圧縮行程上死点から遅角量ΔＲｉｎｊ分遅角された時期に制御される。
　上記フローによれば、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒが多いほど、供給電力Ｅｓが小さくされる。また、三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘが少ないほど、供給電力Ｅｓが小さくされる。つまり、表面電極７ａの劣化度合いが高くなるほど、供給電力Ｅｓが小さくされる。
これにより、表面電極７ａにおけるクラックの増大及び増加を抑制することができる。
　また、上記フローによれば、供給電力Ｅｓが低下するほど、内燃機関１における燃料噴射時期の圧縮行程上死点から遅角量ΔＲｉｎｊが大きくされる。燃料噴射時期の遅角量ΔＲｉｎｊが大きいほど排気の温度は高くなる。つまり、供給電力Ｅｓが低下するほど、排気によってＥＨＣ１に投入される熱量が増加される。これにより、供給電力Ｅｓを低下させても、ＥＨＣ１を十分に昇温させることができる。
　尚、排気によってＥＨＣ１に投入される熱量を増加させる場合、内燃機関１における燃料噴射時期の圧縮行程上死点から遅角量は一定とし、該燃料噴射時期の遅角を実施している期間を、供給電力Ｅｓが低下するほど長くしてもよい。これによっても、供給電力Ｅｓが低下するほど、排気によってＥＨＣ１に投入される熱量を増加させることができる。
　また、本実施例においては、排気によってＥＨＣ１に投入される熱量を増加させる方法として、内燃機関１における燃料噴射時期を遅角する方法を採用した。しかしながら、その他の周知の方法によって、排気によってＥＨＣ１に投入される熱量を増加させてもよい。
　また、本実施例では、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数、及び、三元触媒１３の最大酸素保持量の両者に基づいて、供給電力を制御した。しかしながら、表面電極７ａのクラックによる劣化の度合いと相関のある、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数のみに基づいて、供給電力を制御してもよい。ただし、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数、及び、三元触媒１３の最大酸素保持量の両者に基づいて供給電力を制御することで、表面電極７ａの劣化をより抑制することができる。
　［変形例１］
　本実施例の第一の変形例について図１０～１２に基づいて説明する。本変形例では、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数及び三元触媒１３の最大酸素保持量に基づいて、表面電極７ａの劣化度合いを算出する。そして、算出された表面電極７ａの劣化度合いに基づいて、供給電力を制御する。
　図１０は、本変形例に係る表面電極の劣化抑制制御の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６に示すフローのステップＳ２０２をステップＳ３０２及びＳ３０３に置き換えたものである。そのため、ステップＳ３０２及びＳ３０３以外のステップにおける処理についての説明は省略する。
　本フローでは、ステップＳ３０２において、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒ及び三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘに基づいて、現時点における、表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅが算出される。
　図１１は、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒと表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅとの関係を示す図である。また、図１２は、三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘと表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅとの関係を示す図である。
　図１１に示すように、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒが増加するほど表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅは大きくなる。また、図１２に示すように、三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘが少ないほど、表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅは大きい。
　ＥＣＵ２０には、図１１及び１２に示すような、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数ｎΔＴｏｖｅｒ及び三元触媒１３の最大酸素保持量Ｃｍａｘと、表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅとの関係が、実験等によって予め定められ、マップ又は関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ３０２では、このマップ又は関数を用いて表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅが算出される。
　次に、ステップＳ３０３において、ステップＳ３０２で算出された、現時点における表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅに基づいて、供給電力の上限値Ｅｓｍａｘが算出される。ここでは、表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅが高いほど、供給電力の上限値Ｅｓｍａｘが小さい値として算出される。このような表面電極７ａの劣化度合いＬｄｅと供給電力の上限値Ｅｓｍａｘとの関係は、実験等によって予め定められ、マップ又は関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ３０３では、このマップ又は関数を用いて供給電力の上限値Ｅｓｍａｘが算出される。
　尚、本変形施例では、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数、及び、三元触媒１３の最大酸素保持量の両者に基づいて、表面電極７ａの劣化度合いを推定した。しかしながら、表面電極７ａのクラックによる劣化の度合いと相関のある、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数のみに基づいて、表面電極７ａの劣化度合いを推定してもよい。ただし、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数、及び、三元触媒１３の最大酸素保持量の両者を用いることで、表面電極７ａの劣化度合いをより高精度で推定することができる。
　＜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。ただし、本実施例では、内燃機関１が、該内燃機関１の他にモータを車両の駆動源として有するハイブリッドシステムに採用されている。そして、ＥＨＣ１に電気を供給するバッデリと同一のバッテリからモータに電気が供給される。
　また、本実施例に係るハイブリッドシステムでは、バッテリにおける蓄電量が所定のモード切換閾値まで減少すると、車両の走行モードが、モータのみを駆動源とする走行モードであるＥＶ走行モードから、モータ及び内燃機関１を駆動源とする走行モードであるハイブリッド走行に切り換えられる。このとき、バッテリにおける蓄電量がモード切換閾値に達する以前、即ち、バッテリにおける蓄電量が該モード切換閾値よりも大きいＥＨＣ通電開始閾値に達した時点で、ＥＨＣ１への通電が開始される。これは、車両の走行モードがハイブリッド走行に切り換わった時点から、ＥＨＣ１における排気浄化能力を発揮させるためである。つまり、車両の走行モードがハイブリッド走行に切り換わるまでに、ＥＨＣ１を予め十分に昇温させ、三元触媒１３を活性化させておく必要があるためである。
　ここで、本実施例においても、ＥＨＣ１へ通電する際には、実施例１と同様、表面電極７ａの劣化度合いが大きいほど、供給電力が小さくされる。即ち、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数が多いほど、また、三元触媒１３の最大酸素保持量が少ないほど、供給電力が小さくされる。ただし、ＥＨＣ１を通電によって昇温させる場合、供給電力が小さいほど、該ＥＨＣ１の温度が十分に上昇するまでにかかる時間は長くなる。
　そこで、本実施例では、電極温度差が所定温度差を超える条件が成立した回数、及び、三元触媒１３の最大酸素保持量に基づいて、前もって、ＥＨＣ１へ通電する際の供給電力を算出する。そして、算出された供給電力に応じて、ＥＨＣ通電開始閾値を変更する。
　図１２は、供給電力ＥｓとＥＨＣ通電開始閾値ＳＯＣ－ｅｈｃｏｎとの関係を示す図である。図１２に示すように、本実施例では、供給電力が小さいほど、ＥＨＣ通電開始閾値を大きくする。
　これによれば、供給電力が小さいほど、より早期にＥＨＣ１への通電が開始される。そのため、供給電力が減少した場合であっても、車両の走行モードがハイブリッド走行に切り換わるまでに、ＥＨＣ１の温度を十分に上昇させることが可能となる。
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・・第一温度センサ
２２・・第一空燃比センサ
２３・・第二温度センサ
２４・・第二空燃比センサ
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、発熱体と、該発熱体に電気を供給する一対の電極と、を備え、
    　前記発熱体が、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱し、
    　前記一対の電極における各電極が、前記発熱体の表面に沿って拡がる表面電極を有し、該表面電極が前記発熱体を挟んで互いに対向するように設けられている電気加熱式触媒の制御装置であって、
    　前記表面電極の表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間の温度差が所定温度を超える条件が成立した回数が多くなると、その回数が少ないときよりも、前記発熱体に供給する電力を低下させると共に、排気によって電気加熱式触媒に投入される熱量を増加させる制御部を備えた電気加熱式触媒の制御装置。
  2. 　前記表面電極の表面上又はその内部における前記二点間の温度差が前記所定温度差を超える条件が、内燃機関が冷間始動し、且つ、機関始動時から所定時間が経過するまでの間における、内燃機関の吸入空気量の積算値又は電気加熱式触媒に投入される熱量の積算値が所定値を超えることである請求項１に記載の電気加熱式触媒の制御装置。
  3. 　前記発熱体に触媒が担持されており、
    　前記制御部が、触媒の最大酸素保持量が少なくなると、その量が多いときよりも、前記発熱体に供給する電力を低下させると共に、排気によって電気加熱式触媒に投入される熱量を増加させる電気加熱式触媒の制御装置。
  4. 　内燃機関の排気通路に設けられ、発熱体と、該発熱体に電気を供給する一対の電極と、を備え、
    　前記発熱体が、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱し、
    　前記一対の電極における各電極が、前記発熱体の表面に沿って拡がる表面電極を有し、該表面電極が前記発熱体を挟んで互いに対向するように設けられている電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置であって、
    　前記表面電極の表面上又はその内部における互いに所定の距離をおいて位置する二点間の温度差が所定温度を超える条件が成立した回数が多くなると、その回数が少ないときよりも、前記表面電極の劣化度合いが高いと推定する推定部を備えた電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置。
  5. 　前記表面電極の表面上又はその内部における前記二点間の温度差が前記所定温度差を超える条件が、内燃機関が冷間始動し、且つ、機関始動時から所定時間が経過するまでの間における、内燃機関の吸入空気量の積算値又は電気加熱式触媒に投入される熱量の積算値が所定値を超えることである請求項４に記載の電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置。
  6. 　前記発熱体に触媒が担持されており、
    　前記推定部が、触媒の最大酸素保持量が少なくなると、その量が多いときよりも、前記表面電極の劣化度合いが高いと推定する請求項４又は５に記載の電気加熱式触媒の電極の劣化度合い推定装置。
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