WO2021240189A1 - 内燃機関の制御方法および制御装置 - Google Patents

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WO2021240189A1
WO2021240189A1 PCT/IB2020/000511 IB2020000511W WO2021240189A1 WO 2021240189 A1 WO2021240189 A1 WO 2021240189A1 IB 2020000511 W IB2020000511 W IB 2020000511W WO 2021240189 A1 WO2021240189 A1 WO 2021240189A1
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electric heating
heating catalyst
internal combustion
combustion engine
temperature
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村上浩一
横山仁
酒井亮和
高橋秀明
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日産自動車株式会社
ルノー エス． ア． エス．
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a control method and a control device for an internal combustion engine provided with an electric heating catalyst in the exhaust system.
  • an electric heating catalyst capable of forced heating by energization is used for the exhaust system in order to improve the exhaust performance immediately after the cold start of the internal combustion engine.
  • By energizing the electric heating catalyst and preheating it before starting the internal combustion engine it is possible to obtain an exhaust gas purification action at an early stage after starting.
  • Patent Document 1 discloses that the electric heating catalyst is energized until the total energization amount reaches the target energization amount. Further, when the energization is interrupted due to the start request of the internal combustion engine, the energization amount after the resumption of preheating is increased in consideration of the cooling amount during the preheating interruption.
  • the electric heating catalyst when the estimated temperature information is lost during preheating due to the loss of power of the engine controller, the electric heating catalyst is used until the cooling period for lowering the temperature of the electric heating catalyst elapses after the power of the engine controller is restored. Prohibit energization.
  • An explanatory diagram schematically showing a system configuration of an internal combustion engine according to the present invention The flowchart which shows the flow of the process of 1st Embodiment.
  • the flowchart which shows the flow of the process of 2nd Embodiment. A time chart showing changes in the temperature and SOC of the electric heating catalyst over time during preheating.
  • the characteristic diagram which shows the state of the temperature drop after the energization of an electric heating catalyst is stopped.
  • the characteristic figure which shows the relationship between the change amount ⁇ SOC of SOC and the time tc2 which becomes a cooling period.
  • Explanatory drawing which shows the system configuration of the internal combustion engine corresponding to 3rd Embodiment.
  • the flowchart which shows the flow of the process of 4th Embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a system configuration of an internal combustion engine 1 according to the present invention.
  • the internal combustion engine 1 is, for example, a spark-ignition type internal combustion engine that uses gasoline as fuel.
  • the internal combustion engine 1 is mounted on the vehicle together with the transmission, and the vehicle is directly driven by the output of the internal combustion engine 1.
  • a so-called parallel hybrid vehicle an internal combustion engine 1 is mounted on the vehicle together with an electric motor, and both the electric motor and the internal combustion engine 1 are used as a traveling drive source.
  • the internal combustion engine 1 is used to drive a generator, and the generated electric power is used to drive an electric motor.
  • the internal combustion engine 1 includes an intake system (not shown) and an exhaust system.
  • the exhaust passage 2 constituting the exhaust system extends from the internal combustion engine 1 to the rear end of the vehicle.
  • a catalyst device is provided in the exhaust system in order to purify the exhaust gas emitted by the internal combustion engine 1.
  • the catalyst device in the illustrated example, the pre-catalyst 3 provided near the outlet of the exhaust manifold 2a in the exhaust passage 2 and the main catalyst located downstream of the pre-catalyst 3 and arranged under the floor of the vehicle. 4 and are included.
  • the pre-catalyst 3 further includes an electric heating catalyst 5 constituting the upstream portion of the pre-catalyst 3 and a catalyst 6 constituting the downstream portion, both of which are housed in one casing. ..
  • the electric heating catalyst 5 has, for example, a configuration in which a heating element that generates heat by energization is used as a catalyst carrier, and the surface thereof is coated with an appropriate catalyst metal serving as a three-way catalyst or an oxidation catalyst as a slurry. Alternatively, an independent heater may be combined with the catalyst carrier.
  • the catalyst 6 is, for example, a surface of a monolithic ceramic carrier having a fine passage coated with an appropriate catalyst metal serving as a three-way catalyst or an oxidation catalyst as a slurry.
  • the main catalyst 4 has a configuration in which, for example, the surface of a monolithic ceramic carrier having fine passages is coated with an appropriate catalyst metal serving as a three-way catalyst or an oxidation catalyst as a slurry.
  • the energization of the electric heating catalyst 5 is controlled by the engine controller 8.
  • the engine controller 8 uses a 12-volt battery (not shown) that supplies electric power to general electrical components of the vehicle as a power source, whereas the electric heating catalyst 5 can supply electric power to a larger extent. It is powered by a 48 volt battery (not shown).
  • the electric heating catalyst 5 receives electric power from a 48 volt battery via a relay, a switching element, or the like.
  • a 12 volt battery may be used as a power source for the electric heating catalyst 5.
  • the engine controller 8 is an internal combustion engine represented by control of fuel injection amount and injection timing by a fuel injection valve (not shown) of the internal combustion engine 1, control of ignition timing by an ignition plug (not shown), opening control of a throttle valve (not shown), and the like. It executes various controls of 1. As one of the controls of these internal combustion engines 1, the energization for preheating of the electric heating catalyst 5 at the time of cold start is controlled. A large number of detection signals are input to the engine controller 8 from various sensors and other controllers.
  • an air flow meter 11 for detecting the intake air amount of the internal combustion engine 1 for detecting the intake air amount of the internal combustion engine 1
  • a crank angle sensor 12 for detecting the rotation speed of the internal combustion engine 1 for detecting the rotation speed of the internal combustion engine 1
  • a water temperature sensor 13 for detecting the cooling water temperature
  • a lubricating oil temperature for detecting the lubricating oil temperature.
  • Detection signals such as the oil temperature sensor 14 to be used, the air-fuel ratio sensor 15 to detect the exhaust air-fuel ratio in the exhaust passage 2 for air-fuel ratio feedback control, and the like are input to the engine controller 8.
  • the battery controller 16 that monitors the state of the 48-volt battery that supplies electric power to the electric heating catalyst 5 supplies the engine controller 8 with a signal indicating the charge amount of the 48-volt battery, that is, the SOC.
  • a door switch 17 for detecting the opening operation of the driver's door of the vehicle is connected to the engine controller 8 as a trigger for starting the preheating before the start of
  • the temperature of the electric heating catalyst 5 is sequentially estimated by integrating the amount of electricity supplied to the electric heating catalyst 5. When the estimated temperature reaches a predetermined temperature, it is determined that the preheating is completed, and the energization of the electric heating catalyst 5 is completed.
  • the power supply of the engine controller 8 is temporarily lost due to some unexpected cause before the normal preheating is completed, the estimated temperature information will be lost. In such a case, if the normal preheating is restarted when the power source is restored, the electric heating catalyst 5 may become excessively hot, which is not preferable. Examples of the loss of the power supply of the engine controller 8 include replacement of the 12-volt battery that is the power supply of the engine controller 8, disconnection of the power supply line, momentary voltage drop, and the like.
  • the temperature of the electric heating catalyst 5 is once lowered, and then the start of preheating is permitted.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the processing flow of the first embodiment. It should be noted that this flowchart does not represent the computer program itself, but is an explanatory flowchart showing the flow of processing in chronological order.
  • energization that is, preheating of the electric heating catalyst 5 (abbreviated as EHC in the flowchart or the like) is started (step 1). After that, it is determined whether or not an event has occurred in which the power supply of the engine controller 8 (abbreviated as ECM in the flowchart or the like) is lost (disconnected) (step 2). If the power supply of the engine controller 8 is not lost until the preheating is completed, the energization ends when the estimated temperature of the electric heating catalyst 5 reaches a predetermined temperature as described above.
  • EHC electric heating catalyst 5
  • step 3 When the power of the engine controller 8 is turned off, the energization of the electric heating catalyst 5 is stopped accordingly (step 3). After that, when the power supply of the engine controller 8 is restored (step 4), the engine controller 8 starts measuring the timer t for measuring the elapsed time from the time when the power supply is restored (step 5). Then, the value of this timer t is compared with a predetermined threshold value tc1 set in advance (step 6). As shown in step 9, energization (preheating) of the electric heating catalyst 5 is prohibited while the value of the timer t, that is, the elapsed time from the power recovery is equal to or less than the threshold value tc1. If there is a request to start the internal combustion engine 1 during this period, the internal combustion engine 1 is started without preheating the electric heating catalyst 5, as shown in step 10.
  • the electric heating catalyst 5 is energized, that is, preheated as usual, as shown in step 7. That is, the preheating from the initial stage assuming that the electric heating catalyst 5 is in the cold state is executed again. Then, the internal combustion engine 1 is started in response to the start request of the internal combustion engine 1 (step 8).
  • the time required for preheating is, for example, about several seconds.
  • the threshold value ct1 corresponds to a cooling period due to natural heat dissipation, and it is assumed that the temperature of the electric heating catalyst 5 has risen to the preheating completion temperature before the power loss of the engine controller 8, and the electric heating catalyst 5 (particularly its heater). Part) is set as a sufficient time for the temperature to drop to a certain temperature (a temperature that does not hinder the resumption of preheating). For example, it takes about several tens of seconds to several minutes. That is, since the time from the loss of power to the recovery of power cannot be measured, the cooling period is fixedly set to the required time in consideration of the possibility that the electric heating catalyst 5 is near the preheating completion temperature at the time of recovery of power. NS.
  • the electric heating catalyst 5 when the information on the estimated temperature is lost during preheating due to the loss of power of the engine controller 8, after the power of the engine controller 8 is restored, the electric heating catalyst 5 is cooled to lower the temperature. Until the period elapses, energization of the electric heating catalyst 5 is prohibited. Therefore, an excessive temperature rise of the electric heating catalyst 5 due to repreheating (energization) is avoided.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the processing flow of the second embodiment.
  • Steps 11 to 15 are the same as steps 1 to 5 of the first embodiment, and when it is detected that the driver's seat door is opened, energization, that is, preheating of the electric heating catalyst 5 is started (step 11). After that, it is determined whether or not an event has occurred in which the power supply of the engine controller 8 is lost (disconnected) (step 12).
  • step 13 When the power of the engine controller 8 is turned off, the energization of the electric heating catalyst 5 is stopped accordingly (step 13). After that, when the power supply of the engine controller 8 is restored (step 14), the engine controller 8 starts measuring the timer t for measuring the elapsed time from the time when the power supply is restored (step 15).
  • the change amount ⁇ SOC of the SOC of the 48-volt battery is used as a parameter indicating the amount of energization from the start of energization of the electric heating catalyst 5 to the interruption of energization (loss of power of the engine controller 8).
  • the threshold value tc2 corresponding to the cooling period is determined based on this ⁇ SOC (step 16).
  • step 17 the value of the timer t is compared with the above threshold value ct2. As shown in step 20, energization (preheating) of the electric heating catalyst 5 is prohibited while the value of the timer t, that is, the elapsed time from the power recovery is equal to or less than the threshold value tc2. If there is a request to start the internal combustion engine 1 during this period, the internal combustion engine 1 is started without preheating the electric heating catalyst 5, as shown in step 21.
  • energization that is, preheating of the electric heating catalyst 5 is executed as usual, as shown in step 18. That is, the preheating from the initial stage assuming that the electric heating catalyst 5 is in the cold state is executed again. Then, the internal combustion engine 1 is started in response to the start request of the internal combustion engine 1 (step 19).
  • FIG. 4 shows changes in the SOC and the electric heating catalyst 5 (particularly the heater portion thereof) according to the elapsed time from the start of energization before the loss of power.
  • preheating is started with the opening operation of the driver's door, the temperature of the electric heating catalyst 5 gradually rises, and the charge amount of the 48-volt battery, that is, the SOC gradually decreases. If the power supply of the engine controller 8 is lost, the temperature (estimated temperature) of the electric heating catalyst 5 thereafter becomes unknown.
  • FIG. 5 shows the temperature at the time of power recovery of the electric heating catalyst 5 and the temperature change with the passage of time of the subsequent natural cooling, and the temperature drops to a certain temperature (a temperature at which preheating is not hindered even if the preheating is restarted). The time required for this is longer as the estimated temperature at the time of power recovery is higher.
  • the values in the figure are examples.
  • the time at which the threshold value ct2 is reached can be set according to the change amount ⁇ SOC of the SOC, and the larger the change amount ⁇ SOC is, the larger the threshold value ct2 is set.
  • the threshold value ct2 which is the cooling period by estimating the temperature of the electric heating catalyst 5 at the time of power loss is set, so that the cooling period which is the waiting time until the preheating is restarted is the preheating. It is shorter than that of the first embodiment on the premise of the completion temperature, and the preheating can be restarted at an early stage.
  • FIG. 8 shows a flowchart of the third embodiment
  • FIG. 7 shows the system configuration of the internal combustion engine 1 corresponding to the third embodiment.
  • the third embodiment is applied to the internal combustion engine 1 that drives the generator 21 as a so-called series hybrid vehicle.
  • the drive wheels are driven by a traveling motor (not shown), and the internal combustion engine 1 is used for power generation.
  • the internal combustion engine 1 is motorized using the generator 21 including the motor generator as the drive source during the cooling period of the electric heating catalyst 5. Since the gas flows from the intake system to the exhaust system of the internal combustion engine 1 by this motoring, the electric heating catalyst 5 is forcibly cooled.
  • a temperature sensor 22 for detecting the temperature of the gas passing through the electric heating catalyst 5 is arranged on the downstream side (outlet side) of the electric heating catalyst 5.
  • the temperature sensor 22 is arranged in the casing of the pre-catalyst 3 near the boundary between the electric heating catalyst 5 on the upstream side and the catalyst 6 on the downstream side.
  • steps 31 to 35 are the same as steps 1 to 5 of the first embodiment, and when it is detected that the driver's seat door is opened, energization, that is, preheating of the electric heating catalyst 5 is started. (Step 31). After that, it is determined whether or not an event has occurred in which the power supply of the engine controller 8 is lost (disconnected) (step 32).
  • step 33 When the power of the engine controller 8 is turned off, the energization of the electric heating catalyst 5 is stopped accordingly (step 33). After that, when the power supply of the engine controller 8 is restored (step 34), the engine controller 8 starts measuring the timer t for measuring the elapsed time from the time when the power supply is restored (step 35).
  • the internal combustion engine 1 is motorized using the generator 21 (step 36). By this motoring, gas flows through the electric heating catalyst 5 as described above, and forced cooling is performed.
  • the value of the timer t is compared with the threshold value ct3.
  • the threshold value ct3 is appropriately set on the premise of forced cooling by motoring.
  • energization (preheating) of the electric heating catalyst 5 is prohibited while the value of the timer t, that is, the elapsed time from the power recovery is equal to or less than the threshold value tc3. If there is a request to start the internal combustion engine 1 during this period, the internal combustion engine 1 is started without preheating the electric heating catalyst 5, as shown in step 42.
  • step 38 When the elapsed time t from the power recovery exceeds the threshold value tc3, energization, that is, preheating of the electric heating catalyst 5 is executed as usual, as shown in step 38. That is, the preheating from the initial stage assuming that the electric heating catalyst 5 is in the cold state is executed again. Then, the internal combustion engine 1 is started in response to the start request of the internal combustion engine 1 (step 39).
  • the temperature Tec of the electric heating catalyst 5 detected by the temperature sensor 22 in step 40 is further compared with the threshold temperature T1, and the electric heating catalyst is used while the elapsed time t is equal to or less than the threshold value tc3.
  • the temperature Tec of 5 becomes equal to or less than the threshold temperature T1
  • the resumption of preheating is permitted.
  • the electric heating catalyst 5 can be forcibly cooled by motorizing the internal combustion engine 1. Therefore, the cooling period, which is the waiting time until the resumption of preheating, can be shortened as compared with the case of natural cooling.
  • the temperature of the electric heating catalyst 5 can be detected by the downstream temperature sensor 22. Therefore, it is possible to restart the preheating by actually detecting that the electric heating catalyst 5 has dropped to the threshold temperature T1.
  • the threshold value tc3 of the elapsed time t is fixedly set as in the first embodiment, but the threshold value tc3 is variable based on the change amount ⁇ SOC of the SOC as in the second embodiment. It may be set as a target.
  • this third embodiment is not limited to the series hybrid vehicle, and can be applied as long as the internal combustion engine 1 can be driven by some external drive source.
  • FIG. 10 shows a flowchart of the fourth embodiment
  • FIG. 9 shows the system configuration of the internal combustion engine 1 corresponding to the fourth embodiment.
  • the fourth embodiment is configured to include a secondary air pump 31 capable of supplying secondary air to the electric heating catalyst 5 of the exhaust passage 2.
  • the secondary air pump 31 is connected to the exhaust passage 2 on the upstream side of the electric heating catalyst 5 via the secondary air passage 31a.
  • the secondary air pump 31 is driven during the cooling period of the electric heating catalyst 5, and the electric heating catalyst 5 is forcibly cooled by the flow of the secondary air.
  • a temperature sensor 22 for detecting the temperature of the gas passing through the electric heating catalyst 5 is arranged on the downstream side (outlet side) of the electric heating catalyst 5.
  • the temperature sensor 22 is arranged in the casing of the pre-catalyst 3 near the boundary between the electric heating catalyst 5 on the upstream side and the catalyst 6 on the downstream side.
  • step 56 The flowchart of FIG. 10 is the same as the flowchart of the third embodiment of FIG. 8 except for step 56. That is, when it is detected that the driver's door has opened, energization, that is, preheating of the electric heating catalyst 5 is started (step 51). After that, it is determined whether or not an event has occurred in which the power supply of the engine controller 8 is lost (disconnected) (step 52).
  • step 53 When the power of the engine controller 8 is turned off, the energization of the electric heating catalyst 5 is stopped accordingly (step 53). After that, when the power supply of the engine controller 8 is restored (step 54), the engine controller 8 starts measuring the timer t for measuring the elapsed time from the time when the power supply is restored (step 55).
  • the secondary air pump 31 is operated instead of the motoring of the third embodiment (step 56). By the supply of this secondary air, gas flows through the electric heating catalyst 5, and forced cooling is performed.
  • the value of the timer t is compared with the threshold value tc4.
  • the threshold value ct4 is appropriately set on the premise of forced cooling by secondary air supply.
  • energization (preheating) of the electric heating catalyst 5 is prohibited while the value of the timer t, that is, the elapsed time from the power recovery is equal to or less than the threshold value tc4. If there is a request to start the internal combustion engine 1 during this period, the internal combustion engine 1 is started without preheating the electric heating catalyst 5, as shown in step 62.
  • energization that is, preheating of the electric heating catalyst 5 is executed as usual, as shown in step 58. That is, the preheating from the initial stage assuming that the electric heating catalyst 5 is in the cold state is executed again. Then, the internal combustion engine 1 is started in response to the start request of the internal combustion engine 1 (step 59).
  • the temperature Tec of the electric heating catalyst 5 detected by the temperature sensor 22 in step 40 is compared with the threshold temperature T1, and the temperature Tec of the electric heating catalyst 5 becomes the threshold temperature T1 or less while the elapsed time t is the threshold tc4 or less. If this happens, allow resumption of preheating.
  • the electric heating catalyst 5 can be forcibly cooled by the secondary air supply. Therefore, the cooling period, which is the waiting time until the resumption of preheating, can be shortened as compared with the case of natural cooling.
  • the temperature of the electric heating catalyst 5 can be detected by the downstream temperature sensor 22 by generating the gas flow in the exhaust passage 2. Therefore, it is possible to restart the preheating by actually detecting that the electric heating catalyst 5 has dropped to the threshold temperature T1.
  • the threshold value tc4 of the elapsed time t is fixedly set as in the first embodiment, but the threshold value tc3 is variable based on the change amount ⁇ SOC of the SOC as in the second embodiment. It may be set as a target.

Abstract

内燃機関（1）は、排気通路（2）に電気加熱触媒（5）を備える。ドア開が検出されたら、電気加熱触媒（5）が予熱される。予熱中にエンジンコントローラ（8）の電源が喪失すると、エンジンコントローラ（8）が有する推定温度の情報が失われる。エンジンコントローラ（8）は、電源回復後に、鼋気加熱触媒（5）の温度低下のための冷却期間が経過するまでは、電気加熱触媒（5）への通電を禁止する。冷却期間経過後に、再度、予熱が開始する。

Description

内燃機関の制御方法および制御装置
　この発明は、排気系に電気加熱触媒を備えた内燃機関の制御方法および制御装置に関する。
　内燃機関の冷間始動直後の排気性能向上のために、通電により強制的な加熱が可能な電気加熱触媒を排気系に用いることが知られている。内燃機関の始動前に電気加熱触媒に通電して予熱しておくことで、始動後、早期に排気浄化作用を得ることができる。
　特許文献１には、通電量の総和が目標通電量に達するまで電気加熱触媒の通電を行うことが開示されている。また、内燃機関の始動要求によって通電が中断された場合には、予熱中断中の冷却分を考慮して予熱再開後の通電量を大きくする構成となっている。
　電気加熱触媒の温度を直接に検出することは一般に困難であり、例えば通電開始からの通電量の積算などによって予熱中の電気加熱触媒の温度が逐次推定される。しかし、予熱中に何らかの予期せぬ原因でエンジンコントローラの電源が一時的に喪失すると、推定温度の情報が失われてしまう。そのため、電源が回復したときに、通常の冷間時と同様の予熱が初期状態から行われることとなり、仮に電気加熱触媒が高温のまま予熱が再開されると、電気加熱触媒が過度に加熱され、電気加熱触媒の故障を招来する可能性がある。特許文献１には、このような課題に関する開示はない。
特開２０１５−０７５０６８号公報
　この発明は、エンジンコントローラの電源喪失により推定温度の情報が予熱中に喪失したときに、エンジンコントローラの電源回復後、電気加熱触媒の温度低下のための冷却期間が経過するまでは、電気加熱触媒の通電を禁止する。
　このように冷却期間を与えることで、通常の予熱を行っても過度の温度上昇を招来しない程度の温度に電気加熱触媒が温度低下するまで通電が禁止され、電気加熱触媒が確実に保護される。
この発明に係る内燃機関のシステム構成を概略的に示す説明図。 第１実施例の処理の流れを示すフローチャート。 第２実施例の処理の流れを示すフローチャート。 予熱中の時間経過に伴う電気加熱触媒の温度およびＳＯＣの変化を示すタイムチャート。 電気加熱触媒の通電停止後の温度低下の状態を示す特性図。 ＳＯＣの変化量ΔＳＯＣと冷却期間となる時間ｔｃ２との関係を示す特性図。 第３実施例に対応した内燃機関のシステム構成を示す説明図。 第３実施例の処理の流れを示すフローチャート。 第４実施例に対応した内燃機関のシステム構成を示す説明図。 第４実施例の処理の流れを示すフローチャート。
　図１は、この発明に係る内燃機関１のシステム構成を概略的に示す説明図である。内燃機関１は、例えばガソリンを燃料とする火花点火式内燃機関である。ハイブリッド車両ではない車両では、変速機とともに内燃機関１が車両に搭載され、内燃機関１の出力でもって車両が直接に駆動される。いわゆるパラレルハイブリッド車両では、電動モータとともに内燃機関１が車両に搭載され、電動モータと内燃機関１との双方が走行駆動源として利用される。いわゆるシリーズハイブリッド車両では、内燃機関１は発電機を駆動するために用いられ、発電した電力でもって電動モータによる走行が行われる。
　内燃機関１は、吸気系（図示せず）と排気系とを備えている。排気系を構成する排気通路２は、内燃機関１から車両後端へと延びている。内燃機関１が排出する排気を浄化するために、触媒装置が排気系に設けられている。触媒装置として、図示例では、排気通路２の中で排気マニホルド２ａの出口付近に設けられるプリ触媒３と、このプリ触媒３よりも下流側に位置し、かつ車両の床下に配置されるメイン触媒４と、を含んでいる。
　プリ触媒３は、さらに、当該プリ触媒３の上流側部分を構成する電気加熱触媒５と、下流側部分を構成する触媒６と、を含んでおり、両者が１つのケーシング内に収容されている。電気加熱触媒５は、例えば、通電により発熱する発熱体を触媒担体として、その表面に三元触媒や酸化触媒となる適宜な触媒金属をスラリとしてコーティングした構成となっている。あるいは独立したヒータを触媒担体に組み合わせた構成であってもよい。触媒６は、例えば、微細な通路を形成したモノリスセラミックス担体の表面に三元触媒や酸化触媒となる適宜な触媒金属をスラリとしてコーティングしたものである。
　メイン触媒４は、触媒６と同様に、例えば、微細な通路を形成したモノリスセラミックス担体の表面に三元触媒や酸化触媒となる適宜な触媒金属をスラリとしてコーティングした構成となっている。
　なお、プリ触媒３やメイン触媒４の一部に、排気微粒子を捕集する微粒子フィルタを組み合わせた構成も可能である。
　電気加熱触媒５の通電は、エンジンコントローラ８によって制御される。なお、図示例では、エンジンコントローラ８が車両の一般的な電装品に電力供給を行う１２ボルトバッテリ（図示せず）を電源としているのに対し、電気加熱触媒５は、より大きな電力供給が可能な４８ボルトバッテリ（図示せず）を電源としている。電気加熱触媒５は、リレーやスイッチング素子等を介して４８ボルトバッテリから電力供給を受ける。なお、１２ボルトバッテリを電気加熱触媒５の電源としてもよい。
　エンジンコントローラ８は、内燃機関１の図示しない燃料噴射弁による燃料噴射量や噴射時期の制御、図示しない点火プラグによる点火時期の制御、図示しないスロットル弁の開度制御、などに代表される内燃機関１の種々の制御を実行するものである。これらの内燃機関１の制御の一つとして、冷間始動時における電気加熱触媒５の予熱のための通電が制御される。エンジンコントローラ８には、種々のセンサや他のコントローラから多数の検出信号が入力される。例えば、代表的なセンサとして、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフロメータ１１、内燃機関１の回転速度を検出するクランク角センサ１２、冷却水温を検出する水温センサ１３、潤滑油温を検出する油温センサ１４、空燃比フィードバック制御のために排気通路２において排気空燃比を検出する空燃比センサ１５、等の検出信号がエンジンコントローラ８に入力されている。また、電気加熱触媒５に電力供給を行う４８ボルトバッテリの状態を監視するバッテリコントローラ１６が、当該４８ボルトバッテリの充電量つまりＳＯＣを示す信号をエンジンコントローラ８に供給している。さらに、内燃機関１の始動前に予熱を開始するためのトリガーとして、車両の運転席ドアの開動作を検出するドアスイッチ１７がエンジンコントローラ８に接続されている。
　この実施例では、基本的に車両の運転席ドアが開いたときに、電気加熱触媒５への通電が開始され、つまり、電気加熱触媒５の予熱が開始される。なお、冷却水温などから暖機状態にあることが示された場合には予熱は行わない。予熱開始後は、電気加熱触媒５への通電量の積算などによって電気加熱触媒５の温度が逐次推定される。この推定温度が所定温度に達したら、予熱完了と判断して、電気加熱触媒５の通電が終了する。
　このような予熱を行っている中で、正常な予熱完了の前に、何らかの予期せぬ原因によってエンジンコントローラ８の電源が一時的に喪失すると、推定温度の情報が失われてしまう。このような場合に、電源が回復したときに通常の予熱を再開してしまうと、電気加熱触媒５が過度に高温となってしまうことがあり、好ましくない。エンジンコントローラ８の電源の喪失の例としては、エンジンコントローラ８の電源となる１２ボルトバッテリの交換、電源ラインの断線、瞬間的な電圧低下、等が挙げられる。
　本発明では、このような一時的な電源の喪失に対して電気加熱触媒５を保護するために、電気加熱触媒５を一旦温度低下させた後に、予熱の開始を許可する。
　図２は、第１実施例の処理の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、コンピュータプログラムそのものを表したものではなく、処理の流れを時系列に沿って示した説明的なフローチャートである。まず、運転席ドアが開いたことを検出すると、電気加熱触媒５（フローチャート等ではＥＨＣと略記する）への通電つまり予熱が開始される（ステップ１）。その後、エンジンコントローラ８（フローチャート等ではＥＣＭと略記する）の電源が喪失（切断）される事象が生じたかどうかを判定する（ステップ２）。予熱完了までエンジンコントローラ８の電源喪失がなければ、前述したように電気加熱触媒５の推定温度が所定温度に達することで通電が終了する。
　エンジンコントローラ８の電源が切断されたときには、これに伴って電気加熱触媒５への通電が停止する（ステップ３）。その後、エンジンコントローラ８の電源が回復（ステップ４）したら、エンジンコントローラ８は、この電源回復した時点からの経過時間を計測するタイマｔの計測を開始する（ステップ５）。そして、このタイマｔの値を、予め設定した所定の閾値ｔｃ１と比較する（ステップ６）。タイマｔの値つまり電源回復からの経過時間が閾値ｔｃ１以下である間は、ステップ９として示すように、電気加熱触媒５への通電（予熱）が禁止される。また、この間に内燃機関１の始動要求があれば、ステップ１０として示すように、電気加熱触媒５の予熱を経ずに内燃機関１が始動される。
　電源回復からの経過時間ｔが閾値ｔｃ１を越えたら、ステップ７として示すように、電気加熱触媒５への通電つまり予熱が通常通りに実行される。つまり、電気加熱触媒５が冷機状態にあるものとみなした初期からの予熱が再度実行される。そして、内燃機関１の始動要求に応じて内燃機関１が始動される（ステップ８）。なお、予熱に要する時間は、例えば数秒程度である。
　閾値ｔｃ１は、自然放熱による冷却期間に相当し、エンジンコントローラ８の電源喪失までの間に電気加熱触媒５が仮に予熱完了温度まで温度上昇していたと仮定して、電気加熱触媒５（とりわけそのヒータ部分）がある温度（予熱を再開しても支障がない温度）にまで低下するのに十分な時間、として設定されている。例えば、数十秒~数分程度となる。つまり、電源喪失から電源回復までの時間は計測し得ないため、電源回復時に電気加熱触媒５が予熱完了温度付近にある可能性も考慮して、必要な時間に冷却期間が固定的に設定される。
　このように、上記第１実施例では、エンジンコントローラ８の電源喪失により推定温度の情報が予熱中に喪失したときに、エンジンコントローラ８の電源回復後、電気加熱触媒５の温度低下のための冷却期間が経過するまでは、電気加熱触媒５の通電が禁止される。そのため、再度の予熱（通電）による電気加熱触媒５の過度の温度上昇が回避される。
　次に、図３は、第２実施例の処理の流れを示すフローチャートである。ステップ１１~１５は、第１実施例のステップ１~５と同様であり、運転席ドアが開いたことを検出すると、電気加熱触媒５への通電つまり予熱が開始される（ステップ１１）。その後、エンジンコントローラ８の電源が喪失（切断）される事象が生じたかどうかを判定する（ステップ１２）。
　エンジンコントローラ８の電源が切断されたときには、これに伴って電気加熱触媒５への通電が停止する（ステップ１３）。その後、エンジンコントローラ８の電源が回復（ステップ１４）したら、エンジンコントローラ８は、この電源回復した時点からの経過時間を計測するタイマｔの計測を開始する（ステップ１５）。
　ここで、第２実施例では、電気加熱触媒５への通電開始から通電の中断（エンジンコントローラ８の電源喪失）までの間の通電量を示すパラメータとして、４８ボルトバッテリのＳＯＣの変化量ΔＳＯＣを求め、このΔＳＯＣに基づいて冷却期間に相当する閾値ｔｃ２を決定する（ステップ１６）。
　以降の流れは第１実施例と同様であり、ステップ１７において、タイマｔの値を上記の閾値ｔｃ２と比較する。タイマｔの値つまり電源回復からの経過時間が閾値ｔｃ２以下である間は、ステップ２０として示すように、電気加熱触媒５への通電（予熱）が禁止される。また、この間に内燃機関１の始動要求があれば、ステップ２１として示すように、電気加熱触媒５の予熱を経ずに内燃機関１が始動される。
　電源回復からの経過時間ｔが閾値ｔｃ２を越えたら、ステップ１８として示すように、電気加熱触媒５への通電つまり予熱が通常通りに実行される。つまり、電気加熱触媒５が冷機状態にあるものとみなした初期からの予熱が再度実行される。そして、内燃機関１の始動要求に応じて内燃機関１が始動される（ステップ１９）。
　この第２実施例では、予熱再開までの待ち時間となる冷却期間が第１実施例に比較して短く与えられる。すなわち、図４は、電源喪失前の通電開始からの経過時間に応じたＳＯＣと電気加熱触媒５（とりわけそのヒータ部分）の変化を示している。図示するように、運転席ドアの開動作等に伴って予熱が開始され、電気加熱触媒５の温度が徐々に上昇するとともに、４８ボルトバッテリの充電量つまりＳＯＣが徐々に低下していく。エンジンコントローラ８の電源喪失があると、その後の電気加熱触媒５の温度（推定温度）は不明となる。一方、ＳＯＣについては、通電開始時点のＳＯＣの値ＳＯＣ１がエンジンコントローラ８もしくはバッテリコントローラ１６の不揮発性メモリに格納されている。そして、電源回復時点のＳＯＣの値ＳＯＣ２は、バッテリコントローラ１６によって例えば４８ボルトバッテリの電圧に基づいて推定される。従って、両者の差ΔＳＯＣ（＝ＳＯＣ１−ＳＯＣ２）を求めることができ、このＳＯＣの変化量ΔＳＯＣは、基本的に、予熱開始から電源喪失までの期間において電気加熱触媒５に与えられた熱量ひいては電源喪失時点の電気加熱触媒５の温度に相関する。
　電源回復時点の電気加熱触媒５の温度は正しく知ることができないが、少なくとも電源喪失時点の温度を上回ることはない。図５は、電気加熱触媒５の電源回復時点の温度とその後の自然冷却の時間経過に伴う温度変化を示したもので、ある温度（予熱を再開しても支障がない温度）にまで低下するのに必要な時間は、電源回復時点の推定温度が高いほど長くなる。なお、図中の数値は一例である。
　従って、このような関係から、図６に示すように、ＳＯＣの変化量ΔＳＯＣに応じて閾値ｔｃ２となる時間を設定することができ、変化量ΔＳＯＣが大きいほど閾値ｔｃ２が大きく設定される。
　このように、上記第２実施例では、電源喪失時点の電気加熱触媒５の温度を推定して冷却期間となる閾値ｔｃ２が設定されるので、予熱再開までの待ち時間となる冷却期間が、予熱完了温度を前提とした第１実施例よりも短くなり、早期に予熱を再開することができる。
　次に、図８は、第３実施例のフローチャートを示しており、また図７は、この第３実施例に対応した内燃機関１のシステム構成を示している。
　第３実施例は、図７に示すように、いわゆるシリーズハイブリッド車両として発電機２１を駆動する内燃機関１に適用される。シリーズハイブリッド車両では、駆動輪は図示しない走行用モータによって駆動され、内燃機関１は発電用に用いられる。
　第３実施例では、後述するように、電気加熱触媒５の冷却期間の間、モータ・ジェネレータからなる発電機２１を駆動源として内燃機関１のモータリングが行われる。このモータリングによって内燃機関１の吸気系から排気系へとガスが流れるので、電気加熱触媒５が強制的に冷却される。
　また、この実施例では、電気加熱触媒５の下流側（出口側）に、電気加熱触媒５を通過したガスの温度を検出する温度センサ２２が配置されている。好ましい一実施例では、温度センサ２２は、プリ触媒３のケーシングの中で、上流側の電気加熱触媒５と下流側の触媒６との境界付近に配置されている。モータリングによってプリ触媒３をガスが通流すると、電気加熱触媒５の温度に応じた検出値が温度センサ２２によって測定される。従って、ガスが通流している間は、温度センサ２２によって実質的に電気加熱触媒５の温度を検出することができる。
　図８のフローチャートにおいて、ステップ３１~３５は、第１実施例のステップ１~５と同様であり、運転席ドアが開いたことを検出すると、電気加熱触媒５への通電つまり予熱が開始される（ステップ３１）。その後、エンジンコントローラ８の電源が喪失（切断）される事象が生じたかどうかを判定する（ステップ３２）。
　エンジンコントローラ８の電源が切断されたときには、これに伴って電気加熱触媒５への通電が停止する（ステップ３３）。その後、エンジンコントローラ８の電源が回復（ステップ３４）したら、エンジンコントローラ８は、この電源回復した時点からの経過時間を計測するタイマｔの計測を開始する（ステップ３５）。
　ここで、第３実施例では、発電機２１を用いて内燃機関１をモータリングする（ステップ３６）。このモータリングによって上述したように電気加熱触媒５をガスが流れ、強制的な冷却がなされる。
　次のステップ３７において、タイマｔの値を閾値ｔｃ３と比較する。閾値ｔｃ３は、モータリングによる強制的な冷却を前提として適宜に設定される。タイマｔの値つまり電源回復からの経過時間が閾値ｔｃ３以下である間は、ステップ４１として示すように、電気加熱触媒５への通電（予熱）が禁止される。また、この間に内燃機関１の始動要求があれば、ステップ４２として示すように、電気加熱触媒５の予熱を経ずに内燃機関１が始動される。
　電源回復からの経過時間ｔが閾値ｔｃ３を越えたら、ステップ３８として示すように、電気加熱触媒５への通電つまり予熱が通常通りに実行される。つまり、電気加熱触媒５が冷機状態にあるものとみなした初期からの予熱が再度実行される。そして、内燃機関１の始動要求に応じて内燃機関１が始動される（ステップ３９）。
　ここで、この第３実施例では、さらにステップ４０において温度センサ２２により検出される電気加熱触媒５の温度Ｔｅｃを閾値温度Ｔ１と比較し、経過時間ｔが閾値ｔｃ３以下である間に電気加熱触媒５の温度Ｔｅｃが閾値温度Ｔ１以下となった場合には、予熱の再開を許可する。
　このように、第３実施例では、内燃機関１をモータリングすることで電気加熱触媒５の強制的な冷却を行うことができる。従って、予熱の再開までの待ち時間となる冷却期間を自然冷却の場合よりも短くすることができる。
　また、モータリングにより排気通路２内でのガス流動を生成することで下流の温度センサ２２による電気加熱触媒５の温度検出が可能となる。従って、実際に電気加熱触媒５が閾値温度Ｔ１に低下したことを検出して予熱の再開を行うことができる。
　なお、第３実施例では、経過時間ｔの閾値ｔｃ３が第１実施例と同様に固定的に設定されているが、第２実施例と同様にＳＯＣの変化量ΔＳＯＣに基づいて閾値ｔｃ３を可変的に設定するようにしてもよい。
　また、この第３実施例は、シリーズハイブリッド車両に限らず、内燃機関１を何らかの外部駆動源で駆動し得る構成であれば適用が可能である。
　次に、図１０は、第４実施例のフローチャートを示しており、また図９は、この第４実施例に対応した内燃機関１のシステム構成を示している。
　第４実施例は、図９に示すように、排気通路２の電気加熱触媒５に二次空気を供給可能な二次空気ポンプ３１を備えた構成となっている。二次空気ポンプ３１は、二次空気通路３１ａを介して電気加熱触媒５上流側の排気通路２に接続されている。
　第４実施例では、後述するように、電気加熱触媒５の冷却期間の間、二次空気ポンプ３１を駆動し、二次空気の通流による電気加熱触媒５の強制的な冷却を行う。
　また、この実施例では、第３実施例と同様に、電気加熱触媒５の下流側（出口側）に、電気加熱触媒５を通過したガスの温度を検出する温度センサ２２が配置されている。好ましい一実施例では、温度センサ２２は、プリ触媒３のケーシングの中で、上流側の電気加熱触媒５と下流側の触媒６との境界付近に配置されている。二次空気がプリ触媒３を通流することで、第３実施例と同様に、温度センサ２２によって実質的に電気加熱触媒５の温度を検出することができる。
　図１０のフローチャートは、ステップ５６を除いて、図８の第３実施例のフローチャートと同様である。すなわち、運転席ドアが開いたことを検出すると、電気加熱触媒５への通電つまり予熱が開始される（ステップ５１）。その後、エンジンコントローラ８の電源が喪失（切断）される事象が生じたかどうかを判定する（ステップ５２）。
　エンジンコントローラ８の電源が切断されたときには、これに伴って電気加熱触媒５への通電が停止する（ステップ５３）。その後、エンジンコントローラ８の電源が回復（ステップ５４）したら、エンジンコントローラ８は、この電源回復した時点からの経過時間を計測するタイマｔの計測を開始する（ステップ５５）。
　ここで、第４実施例では、第３実施例のモータリングに代えて、二次空気ポンプ３１を作動させる（ステップ５６）。この二次空気の供給によって電気加熱触媒５をガスが流れ、強制的な冷却がなされる。
　次のステップ５７において、タイマｔの値を閾値ｔｃ４と比較する。閾値ｔｃ４は、二次空気供給による強制的な冷却を前提として適宜に設定される。タイマｔの値つまり電源回復からの経過時間が閾値ｔｃ４以下である間は、ステップ６１として示すように、電気加熱触媒５への通電（予熱）が禁止される。また、この間に内燃機関１の始動要求があれば、ステップ６２として示すように、電気加熱触媒５の予熱を経ずに内燃機関１が始動される。
　電源回復からの経過時間ｔが閾値ｔｃ４を越えたら、ステップ５８として示すように、電気加熱触媒５への通電つまり予熱が通常通りに実行される。つまり、電気加熱触媒５が冷機状態にあるものとみなした初期からの予熱が再度実行される。そして、内燃機関１の始動要求に応じて内燃機関１が始動される（ステップ５９）。
　またステップ４０において温度センサ２２により検出される電気加熱触媒５の温度Ｔｅｃを閾値温度Ｔ１と比較し、経過時間ｔが閾値ｔｃ４以下である間に電気加熱触媒５の温度Ｔｅｃが閾値温度Ｔ１以下となった場合には、予熱の再開を許可する。
　このように、第４実施例では、二次空気供給によって電気加熱触媒５の強制的な冷却を行うことができる。従って、予熱の再開までの待ち時間となる冷却期間を自然冷却の場合よりも短くすることができる。
　また、第３実施例と同様に、排気通路２内でのガス流動を生成することで下流の温度センサ２２による電気加熱触媒５の温度検出が可能となる。従って、実際に電気加熱触媒５が閾値温度Ｔ１に低下したことを検出して予熱の再開を行うことができる。
　なお、第４実施例では、経過時間ｔの閾値ｔｃ４が第１実施例と同様に固定的に設定されているが、第２実施例と同様にＳＯＣの変化量ΔＳＯＣに基づいて閾値ｔｃ３を可変的に設定するようにしてもよい。

Claims (7)

  1. 　電気加熱触媒を排気系に備え、内燃機関の始動前に電気加熱触媒に通電して予熱を開始し、逐次推定される電気加熱触媒の推定温度が所定温度に達するまで予熱を行う内燃機関の制御方法であって、
    　エンジンコントローラの電源喪失により推定温度の情報が予熱中に喪失したときに、
    　エンジンコントローラの電源回復後、電気加熱触媒の温度低下のための冷却期間が経過するまでは、電気加熱触媒の通電を禁止する、内燃機関の制御方法。
  2. 　上記冷却期間を、電源回復時に電気加熱触媒が上記所定温度にあるとみなした場合に必要な所定の時間に固定的に設定する、請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
  3. 　予熱開始時点におけるバッテリの充電量と電源回復時のバッテリの充電量とから電源喪失までの電気加熱触媒の通電量を求め、上記冷却期間を、上記通電量が大であるほど長い時間となるように可変的に設定する、請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
  4. 　上記冷却期間の間、内燃機関を外部駆動源によりモータリングして電気加熱触媒に空気を通流させる、請求項１~３のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  5. 　上記冷却期間の間、上記排気系の電気加熱触媒上流側から二次空気ポンプにより二次空気の供給を行う、請求項１~３のいずれかに記載の内燃機関の制御方法。
  6. 　上記電気加熱触媒の下流側に温度センサを設け、この温度センサの検出温度に基づいて電気加熱触媒が温度低下したと判定したときに冷却期間を終了する、請求項４または５に記載の内燃機関の制御方法。
  7. 　排気系に電気加熱触媒を備えた内燃機関と、
    　内燃機関の始動前に電気加熱触媒に通電して予熱を開始し、逐次推定される電気加熱触媒の推定温度が所定温度に達するまで予熱を行うエンジンコントローラと、
    　を備えてなる内燃機関の制御装置であって、
    　上記エンジンコントローラは、当該エンジンコントローラの電源喪失により推定温度の情報が予熱中に喪失したときに、電源回復後、電気加熱触媒の温度低下のための冷却期間が経過するまでは、電気加熱触媒の通電を禁止するように構成されている、内燃機関の制御装置。
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