内燃机的控制装置及方法与流程

本发明涉及内燃机的控制装置及方法。

背景技术：

在内燃机的排气通路设有用于净化排气的催化剂。关于该催化剂，专利文献1指出了如下问题：在内燃机刚冷启动后的加速时，电加热式催化剂的载体的侧壁面与侧壁附近部之间的温度差变大，有可能在载体上产生裂纹。因此，在专利文献1中记载的装置为了抑制这样的温度差的扩大，在刚冷启动后的加速时，使排气空燃比向浓侧移动，使排气所具有的能量降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/108379号

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，本发明者等潜心研究，结果得到了这一新的见解：在具有电加热式催化剂的内燃机中，在其加速时和减速时，尤其是在吸入空气量急剧地增大的吸入空气量骤增时、和吸入空气量急剧地减少的吸入空气量骤减时(以下，将“骤增”和“骤减”总称为“骤变”)中的任一时，载体的预定部位间的温度差也扩大，有可能在载体上产生裂纹。并且，也同时发现了用于抑制该温度差扩大、裂纹产生的新的对策。

因此，本发明是鉴于上述情况而发明的，其目的在于提供一种能够抑制具有电加热式催化剂的内燃机中的，因吸入空气量骤变时催化剂载体的预定部位间的温度差的扩大引起的裂纹产生的内燃机的控制装置及方法。

用于解决问题的手段

根据本发明的一个方案，

提供一种在排气通路设有具有通过通电而发热的载体的电加热式催化剂的内燃机的控制装置，其特征在于，

具备构成为在基于所述内燃机的吸入空气量或其相关值而检测到所述吸入空气量的骤变的情况下向所述载体通电的控制单元。

优选，所述控制单元基于所述吸入空气量或其相关值的变化速度来检测所述吸入空气量的骤变。

优选，所述控制单元，在从所述吸入空气量或其相关值的变化速度的绝对值超过了预定的速度阈值时起的预定执行时间的期间向所述载体通电。在该情况下，优选所述控制单元根据所述吸入空气量或其相关值的变化速度的绝对值的最大值使所述执行时间变化。

优选，所述控制单元基于所述吸入空气量或其相关值与该吸入空气量或其相关值的平均化处理后的值的差分(差量)来检测所述吸入空气量的骤变。在该情况下，优选所述控制单元在所述差分的绝对值比预定的差分阈值大时向所述载体通电。

优选，所述控制单元执行下述至少一方的控制，

检测所述吸入空气量的骤增，在所述载体的温度的上升速度为预定值以上、并且所述载体的温度为预定的上限温度以下时，向所述载体通电的控制，和

检测所述吸入空气量的骤减，在所述载体的温度的降低速度为预定值以上、并且所述载体的温度为预定的下限温度以上时，向所述载体通电的控制。

根据本发明的其他方案，提供一种在排气通路设有具有通过通电而发热的载体的电加热式催化剂的内燃机的控制方法。该方法的特征在于：基于所述内燃机的吸入空气量或其相关值来判定所述吸入空气量是否发生了骤变，在判定为所述吸入空气量发生了骤变的情况下向所述载体通电。

优选，在本发明的内燃机的控制方法中，在所述吸入空气量或其相关值的变化速度的绝对值超过了预定的速度阈值的情况下，判定为所述吸入空气量发生了骤变，在从该判定时起的预定执行时间的期间，向所述载体通电。在该情况下，优选使所述执行时间根据所述吸入空气量或其相关值的变化速度的绝对值的最大值而不同。

优选，基于所述吸入空气量或其相关值与该吸入空气量或其相关值的平均化处理后的值的差分来判定所述吸入空气量是否发生了骤变。优选，在所述差分的绝对值比预定的差分阈值大的情况下，判定为所述吸入空气量发生了骤变。

可以在所述吸入空气量的骤变为吸入空气量的骤增，所述载体的温度的上升速度为预定值以上，并且所述载体的温度为预定的上限温度以下的情况下，向所述载体通电。或，可以在所述吸入空气量的骤变为吸入空气量的骤减，所述载体的温度的降低速度为预定值以上，并且所述载体的温度为预定的下限温度以上的情况下，向所述载体通电。

发明的效果

根据本发明，能够发挥如下优异的技术效果：在具有电加热式催化剂的内燃机中，抑制起因于吸入空气量骤变时催化剂载体的预定部位间的温度差扩大的裂纹产生。

附图说明

图1是示出了本发明的实施方式所涉及的内燃机的控制装置的构成的概略图。

图2是电加热式催化剂的侧视截面图。

图3是图2的III-III截面图。

图4是电加热式催化剂的正视截面图。

图5是示出了催化剂载体、第1部位以及第2部位的概略图。

图6是示出了催化剂载体、第1部位以及第2部位的概略图。

图7是示出了催化剂载体、第1部位以及第2部位的概略图。

图8是示出了催化剂载体、第1部位以及第2部位的概略图。

图9是示出了与催化剂载体有关的等价的电路的概略图。

图10是本实施方式的控制的第1实施例所涉及的时序图。

图11是本实施方式的控制的第1实施例所涉及的流程图。

图12是本实施方式的控制的第2实施例所涉及的时序图。

图13是示出了温度差与微分值的关系的图表。

图14是本实施方式的控制的第2实施例所涉及的流程图。

图15示出了第2实施例的变形例所涉及的映射。

图16是本实施方式的控制的第3实施例所涉及的时序图。

图17是本实施方式的控制的第3实施例所涉及的流程图。

图18是本实施方式的控制的第4实施例所涉及的时序图。

图19是本实施方式的控制的第4实施例所涉及的流程图。

图20示出了第4实施例的变形例所涉及的映射。

图21是本实施方式的控制的第5实施例所涉及的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施方式。

图1示出了本发明的实施方式所涉及的内燃机(发动机)和其控制装置、以及搭载有它们的车辆。发动机10构成为多汽缸(例如直列四汽缸)的火花点火式内燃机(汽油发动机)。车辆100构成为具备发动机10和电动发电机这两个车辆动力源的混合动力车辆。在车辆100中设有作为为控制车辆100和发动机10而构成的控制单元的电子控制单元(以下称为“ECU”)20。

但是，发动机的种类、汽缸数、汽缸配置形式(直列、V型、水平对置等)、点火方式、以及用途等没有特别限定，例如发动机也可以是压缩点火式内燃机(柴油发动机)。另外发动机也可以不是车辆用的，也可以不搭载于车辆。同样地，也不特别地限定车辆的种类、用途等，例如车辆也可以是以发动机为唯一的动力源的通常的车辆。

在本实施方式的情况下，具备第1电动发电机(以下称为“第1马达”)21a和第2电动发电机(以下称为“第2马达”)21b这两个电动发电机。第1马达21a主要为了发动机启动和电池充电而使用，第2马达21b主要用作车辆动力用的马达。但也可以使第1马达21a具有车辆动力的功能，也可以使第2马达21b具有发动机启动和电池充电的功能。

首先，对包括发动机10、第1马达21a以及第2马达21b的混合动力系统进行说明。发动机10的曲轴连结于输出轴23，输出轴23连结于动力分配机构22。动力分配机构22经由动力传递轴24而连结于第1马达21a，并且，还经由动力传递轴25而与第2马达21b连结。在此，动力分配机构22通过行星齿轮机构来切换发动机10、第1马达21a以及第2马达21b的输出等的传递。另外，在连结于第2马达21b的动力传递轴25连结有减速器26，减速器26经由传动轴27而连结有驱动轮28。减速器26是组合多个齿轮而构成的，使动力传递轴25的旋转减速，将来自发动机10、第1马达21a以及第2马达21b的输出向传动轴27传递。

第1马达21a和第2马达21b与包含未图示的逆变器的电力控制单元(PCU：Power Control Unit)29电连接，PCU29还与电池30电连接。PCU29构成为：将从电池30取出的直流电力变换为交流电力，向第1马达21a和第2马达21b供给，并且，将由第1马达21a和第2马达21b所发出的交流电力变换为直流电力，向电池30供给。详细而言，第1马达21a和第2马达21b由交流同步型的电动机构成，在外加有励磁电流时产生转矩，并且在从外部施加有转矩时(例如在从发动机10经由动力分配机构22而输入动能时)，通过将其动能变换为电能来产生电力。所产生的电力经由PCU29而向电池30供给。另外，第2马达21b能够在车辆减速时作为发电机而发挥功能，能够将从驱动轮28经由传动轴27和减速器26而向动力传递轴25传递的动能变换为电能，进行所谓的再生发电，由此而产生的电力也经由PCU29而向电池30供给。另外，图1所示出的混合动力车辆100是所谓的插电式混合动力车辆，设有充电插头31，从而能够进行来自外部电源32的电力供给。

发动机1在每个汽缸都具有进行燃料喷射的燃料喷射阀18和火花塞19。在发动机1的进气通路12设有用于检测每单位时间的吸入空气量(进气流量)的空气流量计13，在其下游侧设有用于调整吸入空气量的电子控制式节气门14。另外，在发动机1的排气通路2设有用于进行排气净化的催化剂，尤其是电加热式催化剂(以下称为“EHC”)1。EHC1具备通过通电或电力的供给来发热的载体，关于其具体的构成在后详述。

ECU20构成为对前述的PCU29、燃料喷射阀18、火花塞19、节气门14以及EHC1进行控制。另外ECU20除了前述的空气流量计13和节气门14之外，还电连接有用于检测发动机10的曲轴角的曲轴角传感器11、用于检测加速器开度的加速器开度传感器15、以及用于检测发动机10的冷却水温度的水温传感器16。ECU20还经由PCU29来进行电池30的蓄电量的监视等。另外ECU20电连接有在排气通路2中的EHC1的上游侧设置的排气温度传感器6a和空燃比传感器6b。

接下来，参照图2和图3来说明EHC1的构成。图2是沿排气通路2的中心轴A的方向切断的EHC1的截面图，图2中的白底箭头表示排气通路2中的排气的流动方向。另外图3是沿垂直于中心轴A的方向而切断的EHC1的截面图，是图2的III-III截面图。EHC1具备基体材料或载体(以下称为“催化剂载体”)3、壳体4、垫5、以及电极7。将催化剂载体3收容于壳体4。催化剂载体3形成为圆柱状，以使其中心轴与排气通路2的中心轴A同轴的方式进行设置。中心轴A是排气通路2、催化剂载体3、以及壳体4的共通的中心轴。但是也可以将它们以非同轴的关系来进行设置或配置。在催化剂载体3上担载有实现三元催化剂的功能的催化剂成分13。此外，催化剂成分13不限于实现三元催化剂的功能的催化剂成分，也可以是实现氧化催化剂、吸藏还原型NOx催化剂，以及选择还原型NOx催化剂中的任一功能的催化剂成分，可适当地选择与应净化的排气成分(CO、HC、NOX等)相适应的催化剂成分。

催化剂载体3含有通过通电或电力的供给而发热的导电性的发热体，换言之，由在通电时成为电阻而发热的材料形成。作为催化剂载体3的材料，可例示出SiC。催化剂载体3具有向排气的流动方向(即，中心轴A的方向)延伸并且与排气的流动方向垂直的剖面成蜂窝状的多条通路。排气在该通路流通。在本实施方式的情况下，催化剂载体3是圆柱状，具有在中心轴A(它也是催化剂载体3的中心轴)的方向上的预定的长度和以中心轴A为基点的预定并且恒定的半径，垂直于中心轴A的方向的剖面形状是圆形。但是所述剖面形状是任意的，例如也可以是椭圆形等。

在催化剂载体3的外周面3a连接有一对电极7。电极7由表面电极7a和轴电极7b形成。表面电极7a是沿催化剂载体3的外周面3a向周方向和轴方向延伸，即以覆盖催化剂载体3的外周面3a的一部分的方式延伸。另外，以将催化剂载体3夹于一对表面电极7a间的方式将一对表面电极7a配置于在催化剂载体3的直径方向上的彼此为相反侧的位置。轴电极7b的一端连接于表面电极7a。并且轴电极7b的另一端穿过形成于壳体4内的电极室9而向壳体4的外侧突出。对这样构成的电极7，从电池30供给电力，进行向催化剂载体3的通电。在催化剂载体3通过该通电而发热时，将担载于催化剂载体3的催化剂成分13加热，促进其活性化。通过ECU20来控制这样的向EHC1的电力供给。

壳体4由金属形成，作为其材料，可例示出不锈钢材料。在壳体4的内壁面与催化剂载体3的外周面3a之间夹有比较柔软的垫5。也就是说，催化剂载体3经由垫5而被壳体4支撑。该垫5由电绝缘材料形成。作为形成垫5的材料，可以例示出以氧化铝为主要成分的陶瓷纤维。这样，通过将垫5夹在催化剂载体3与壳体4之间，抑制了在向催化剂载体3通电时向壳体4的漏电。另外本实施方式的垫5被分割成上游侧部分5a和下游侧部分5b，在上游侧部分5a与下游侧部分5b之间形成有空间，该空间划定了用于使电极7的轴电极7b穿过的电极室9。此外，也可以是，不将垫5分割成上游侧部分5a和下游侧部分5b，通过仅在垫5的电极7所穿过的部分开出贯通孔来划定成为电极室的空间。

另外，在为了使轴电极7b穿过而在壳体4开出的贯通孔设有支撑轴电极7b的电极支撑部件8。该电极支撑部件8由电绝缘材料形成，使壳体4与轴电极7b之间电绝缘。

于是，如上所述，本发明者等潜心研究，结果得到了这一新的见解：在发动机加速时和减速时，尤其是在吸入空气量骤增时和骤减时的任一时，催化剂载体的预定部位间的温度差扩大，也有可能在催化剂载体上产生裂纹。首先对该情况进行说明。

图4示出了垂直于中心轴A的方向的EHC1的截面图(但是，是与图3不同的轴方向位置)。作为催化剂载体3的预定的部位(或位置)，设定位于催化剂载体3的外周面3a上的第1部位P1、和相对于第1部位P1靠载体半径方向内侧并且位于其附近的第2部位P2这两个部位。第1部位P1与第2部位P2之间的间隔例如是5mm的程度。将该第1部位P1与第2部位P2之间的温度差设为ΔT。此外，将催化剂载体3的中心轴A上的部位设为中心部位或第3部位P3。

在EHC1中，催化剂载体3的外周面3a经由垫5而连接于壳体4，至少位于催化剂载体3中的最靠近壳体4的位置。另外，壳体4暴露于外部气体。因此，外部气体夺走壳体4的热，壳体4从催化剂载体3的外周面3a夺取催化剂载体3的热。因此，在第1部位P1与第2部位P2之间产生了温度差ΔT。在将第1部位P1的温度设为T1、将第2部位P2的温度设为T2时，T2>T1，ΔT＝T2-T1。

图5是示出了催化剂载体3、第1部位P1以及第2部位P2的概略图。图5示出了发动机在稳定运转时的状态，此时，催化剂载体3在其剖面中具有几乎均等的温度。因此温度差ΔT比较小。

但是，在从该状态开始发动机加速运转，尤其是吸入空气量急剧地增大时，从排气向催化剂载体3供给的能量、具体而言热量增大，从排气向催化剂载体3供给的热量变得大大超出从催化剂载体3的外周面3a散出的热量。于是，如图6所示，产生了催化剂载体3的温度从催化剂载体3的中心部向半径方向外侧逐渐上升的现象。加速越急则该现象越显著。因此，第2部位P2的温度T2与第1部位P1的温度T1相比相对较大地上升，如图所示，温度差ΔT变大。起因于该温度差ΔT的扩大，对催化剂载体3的热应力增大，由于热应力超过了载体强度，所以担心会在催化剂载体3产生裂纹。不至于使催化剂载体3产生裂纹的所容许的温度差的上限值ΔTlim例如是120℃，在温度差ΔT超过了该上限值ΔTlim时，恐会在催化剂载体3产生裂纹。

尤其是，本实施方式这样的EHC1的催化剂载体3与通常的不是电加热式的催化剂的载体相比，载体强度弱，有容易产生裂纹的倾向。另外，在EHC1中，当在催化剂载体3产生了裂纹时，裂纹部分的电阻值变得比其他的部分高。因此，在向EHC1通电时，催化剂载体3中的通电量的分布变得不均等，在催化剂载体3中会产生更大的温度差，恐会导致裂纹的进一步的增大、增加。因此，即使是微小的裂纹也必须避免其产生。

另一方面，图7示出了与图5同样的状态。这次从该状态开始发动机减速运转，尤其是吸入空气量急剧地减少时，从排气向催化剂载体3供给的能量、具体而言热量减少，或实质上停止。因此，从排气向催化剂载体3供给的热量变得大大低于从催化剂载体3的外周面3a散出的热量。于是，如图8所示，产生了催化剂载体3的温度从催化剂载体3的外周面3a向半径方向内侧逐渐降低的现象。减速越急则该现象越显著。因此，第1部位P1的温度T1与第2部位P2的温度T2相比相对较大地降低，如图所示，温度差ΔT变大。起因于该温度差ΔT的扩大，也恐会在催化剂载体3产生裂纹。

因此，在本实施方式中，在基于发动机的吸入空气量或其相关值而检测出(判定到)吸入空气量的骤变的情况下，通过ECU20来执行向催化剂载体3通电的控制。向该催化剂载体3的通电是本发明者等潜心研究而发现的、用于抑制温度差扩大和裂纹产生的新的对策。

在执行该通电时，能够抑制温度差ΔT的扩大、或使温度差ΔT缩小。这是因为以下的理由。首先，在执行通电时，催化剂载体3(在此以垂直于中心轴A的剖面来进行考虑)被均等地加热。另一方面，在催化剂载体3中有排气的流动，催化剂载体3的半径方向中心侧的排气流速有比半径方向外周侧的排气流速更高的倾向。因此，催化剂载体3的半径方向中心侧通过排气带走的热量(带走量)也有比半径方向外周侧的通过排气带走的热量更多的倾向，在催化剂载体3通过通电而被均等地加热时，半径方向外周侧的温度有比半径方向中心侧的温度更容易上升的倾向。对这一点若以第1部位P1和第2部位P2的温度T1、T2来比较，则第1部位P1的温度T1比第2部位P2的温度T2更容易上升。因此，能够抑制温度差ΔT的扩大，或使温度差ΔT缩小。

另外，作为温度差ΔT的扩大抑制或缩小能够实现的理由，也考虑以下的理由。如图9所示，考虑关于催化剂载体3的等价电路。为了方便，在催化剂载体3中，将相对于第2部位P2位于半径方向中心侧的区域设为中心侧区域A1，相对于第2部位P2位于半径方向外周侧的区域设为外周侧区域A2。将中心侧区域A1和外周侧区域A2的催化剂载体3的电阻分别设为R1、R2。在该电路中，阻抗R2、R1、R2串联连接，在开关SW(相当于ECU20)接通时(也就是说催化剂载体3通电时)，对这些阻抗外加有电池30的电压Vb。

例如，如图6所示，在中心侧区域A1相对地成为高温、外周侧区域A2相对地成为低温的状态下，通电前，阻抗R1、R2具有R1a、R2a的值。在催化剂载体3具有温度越低则具有越高的电阻这一特性的情况下，与如图5所示那样的均等温度的状态相比较，虽然外周侧区域A2的阻抗值R2a几乎不变，但中心侧区域A1的阻抗值R1a变低。

于是，中心侧区域A1与外周侧区域A2的阻抗值的均衡变化为，外周侧区域A2的阻抗值比中心侧区域A1的阻抗值更大。阻抗值越大则进行通电时的阻抗两端的电位差变得越大，更多的电力被供给阻抗。因此，在进行通电时，外周侧区域A2比中心侧区域A1更快地被加热，升温速度变大，结果，能够抑制温度差ΔT的扩大，或使温度差ΔT缩小。该情况在图7、图8的情况下也同样地适用。

除此之外，作为温度差ΔT的扩大抑制或缩小能够实现的理由，也考虑以下的理由。在此，作为与通过通电来均等地加热催化剂载体3等价的例子，考虑将充分加热了的加热部件压到催化剂载体3的剖面来均等地加热催化剂载体3的情况。例如，在图6所示出的状态下压有加热部件的情况下(但是使加热部件的温度比中心侧区域A1的温度高)，因为加热部件与外周侧区域A2的温度差比加热部件与中心侧区域A1的温度差大，所以更多的热量从加热部件向外周侧区域A2传递。因此外周侧区域A2比中心侧区域A1更快地被加热，结果，能够抑制温度差ΔT的扩大，或使温度差ΔT减少。

这样，通过在检测出(判定到)吸入空气量的骤变的情况下向催化剂载体3通电，能够抑制起因于温度差ΔT的扩大的裂纹产生。

以下，具体地说明本实施方式的控制的内容。

图10是用于说明本实施方式的控制的第1实施例的时序图。该第1实施例与吸入空气量骤增时相关联。

载体温度是催化剂载体3的温度，T1表示第1部位P1的温度，T2表示第2部位P2的温度，T3表示中心部位或第3部位P3的温度(参照图4)。关于吸入空气量，Ga是由空气流量计13检测出的检测值，Gama表示作为对所述检测值实施了平均化处理后的值的处理后检测值。

在所图示的例子中，在时刻t1发动机的加速开始，与此相伴地载体温度和吸入空气量增大。升温标志是在载体温度的上升速度为预定值以上、并且载体温度为预定的上限温度TH以下时激活(ON)，在除此以外的时候为非激活(OFF)的标志。在此，作为载体温度，使用催化剂载体3的中心部位的温度T3，该值是通过ECU20例如基于排气温度传感器6a的检测值而推定的。此外，对于载体温度的推定方法，可以是包含公知方法的各种各样的方法。也可以代替推定方法而通过温度传感器来直接检测载体温度，涵盖这些推定和检测而称为取得。这样，在本实施方式中设置用于取得载体温度的载体温度取得单元。

在本实施例中，仅在升温标志激活时使EHC1接通(ON)，即向催化剂载体3通电。其理由是为了不执行不需要的通电。即，在载体温度的上升速度小于预定值时，原本就不容易产生温度差ΔT的扩大。另外，在载体温度比上限温度TH高时，载体温度相当高，即使因加速而从排气向催化剂载体3供给的热量增大，温度差ΔT也不会超过容许上限值ΔTlim，或超过的可能性非常低。以容易理解的例子来进行说明，在载体温度为900℃这一高温条件下，即使产生了加速，温度差ΔT超过容许上限值ΔTlim的可能性也极低。在这样的条件下没有必要进行通电，所以停止通电。由此实现了控制的适当化。虽然如此，这样的条件的附加是任意的，也可以是省略了该条件的实施例。

通过实机试验等来将载体温度的上升速度的预定值和载体温度的上限温度TH设定(调整)为最适当，并预先存储于ECU20的存储器。在图示的例子中，在时刻t2使升温标志激活，在时刻t5使升温标志为非激活。此外载体温度的上升速度例如可通过算出载体温度的微分值来得到。

吸入空气量在本实施方式的情况下通过空气流量计13和ECU20来检测，但也可以通过ECU20来推定。这样，在本实施方式中设置用于取得吸入空气量的吸入空气量取得单元。

吸入空气量的处理后检测值Gama是对吸入空气量的检测值Ga实施了平均化处理(所谓的平缓化处理(缓和处理、なまし処理))后的值(所谓的平缓值(缓和值、なまし値))。在本实施方式中，作为平均化处理，采用移动平均值算法处理，将处理后检测值Gama设为检测值Ga的移动平均值。然而，也可以采用其他的平均化处理。总之，对检测值Ga进行平均化处理，以使得处理后检测值Gama比检测值Ga延迟并且更缓慢地变化。

具体而言，ECU20基于从本次(n)的运算时期到(N-1)次前的运算时期的检测值Ga的数据，通过下式来算出本次的运算时期的处理后检测值Gaman。N是预先设定的样本数。

Gaman＝{Gan+Gan-1+Gan-2+···+Gan-(N-1)}/N···(1)

通过在每个运算周期每次都更新该处理后检测值Gaman，能够在各运算时期中算出基于从当前到过去的N个样本的数据的最新的处理后检测值Gama。

如图10所示，在发动机加速开始后，吸入空气量的检测值Ga大大增大，吸入空气量的处理后检测值Gama也跟随着它延迟并缓慢地增大。

在本实施例中，基于吸入空气量与其平均化处理后的值的差分(差量)来检测(判定)吸入空气量的骤增。具体而言，在检测值Ga与处理后检测值Gama的差分ΔGa变得比预定的差分阈值ΔGasa大时，检测(判定)出吸入空气量的骤增。并且在差分ΔGa比差分阈值ΔGasa大时，在该期间向催化剂载体3通电。在此，在发动机加速时，如图所示，检测值Ga变得比处理后检测值Gama大。因此，为了方便，将差分定义为ΔGa＝Ga-Gama。但也可以是其他的定义方法。吸入空气量骤增时的差分的绝对值与差分ΔGa相等。差分阈值以ΔGasa来表示，其具有正的值。在吸入空气量骤增时，本发明所说的“差分的绝对值”是ΔGa(＝|ΔGa|)，本发明所说的差分阈值是ΔGasa(＝|ΔGasa|)。

发动机的加速越急则有温度差ΔT越大，差分ΔGa也越变大的倾向。因此在差分ΔGa比差分阈值ΔGasa大时，作为温度差ΔT有超过容许上限值ΔTlim的可能性、或加速急到使所述可能性产生的程度的情况，在该期间执行通电。考虑容许上限值ΔTlim、或与其相对应地，通过实机试验等将差分阈值ΔGasa设定(调整)为最适当，并预先存储于ECU20的存储器。本实施方式的控制尤其在温度差ΔT容易变大的急加速时有效。

在图示的例子中，在时刻t3差分ΔGa变得比差分阈值ΔGasa大，在时刻t4差分ΔGa变为差分阈值ΔGasa以下。t3～t4的期间包含于升温标志激活了的期间t2～t5内。

因此，如图10所示，在t3～t4的期间EHC1接通(ON)，催化剂载体3通电。由此能够抑制温度差ΔT的扩大、乃至在催化剂载体3的裂纹产生。尤其是在吸入空气量骤增了的情况下，检测值Ga从处理后检测值Gama背离的期间变长，所以能够使执行通电的期间也变长，能够与温度差ΔT的扩大期间的长期化相适地有效地执行通电控制。

在本实施例中，基于吸入空气量来检测(判定)吸入空气量的骤增，但也可以基于吸入空气量的相关值来检测(判定)吸入空气量的骤增。作为这种相关值，例如可以列举加速器开度、节气门开度、排气流量等。此外，加速器开度能够通过加速器开度传感器15，节气门开度能够通过组装于节气门14的节气门开度传感器，排气流量能够通过附加设置的排气流量传感器来分别检测。

本实施方式的通电控制在发动机冷机时、热机时都能够执行。这是因为不仅在发动机冷机时，在热机的情况下，在吸入空气量骤增时温度差ΔT也有可能超过容许上限值ΔTlim。尤其是，与专利文献1不同，在不是发动机刚冷机启动后的加速时也能够执行。

接下来，参照图11来说明本实施例的控制例程。该例程是通过ECU20而按每一预定的运算周期反复执行的。

在步骤S101中，判断发动机10是否处于运转期间。在不处于运转期间(处于停止期间)的情况下结束例程，在处于运转期间的情况下前进至步骤S102。

在步骤S102中，判断升温标志是否为激活。在为激活的情况下，前进至步骤S103，判断差分ΔGa是否比差分阈值ΔGasa大。在差分ΔGa比差分阈值ΔGasa大的情况下，前进至步骤S104，使EHC1接通，即，使催化剂载体3通电。

另一方面，在步骤S102中升温标志没有激活(非激活)的情况下，和在步骤S103中差分ΔGa为差分阈值ΔGasa以下的情况下，都前进至步骤S105，使EHC1断开(OFF)，即，使催化剂载体3的通电停止。

接下来，说明本实施方式的控制的第2实施例。图12是第2实施例所涉及的时序图。该第2实施例也与吸入空气量骤增时相关。图12的载体温度和升温标志与图10中相同。在图12中，吸入空气量的检测值Ga的变化方式与图10相同。

图12示出了吸入空气量的检测值Ga的微分值Gad。微分值Gad是根据下式通过ECU20逐次算出的。

Gad_n＝Gan-Gan-1···(2)

Gad_n是本次(n)的运算时期的微分值，Ga_n是本次的运算时期的吸入空气量检测值，Ga_n-1是前次(n-1)的运算时期的吸入空气量检测值。尤其是，具有正的值的微分值Gad表示吸入空气量的增大速度，微分值Gad在正方向上越大，则吸入空气量的增大速度越快。

在本实施例中，基于吸入空气量的增大速度来检测(判定)吸入空气量的骤增。尤其是，在吸入空气量的增大速度的绝对值超过了预定的速度阈值时检测(判定)出吸入空气量的骤增。并且，在从吸入空气量的增大速度的绝对值超过了预定的速度阈值时起的预定执行时间的期间，向催化剂载体3通电。在此，在产生吸入空气量的骤增时，如图所示，微分值Gad变得比具有正的值的预定的微分阈值Gadsa大。因此，在本实施例中，在微分值Gad变得比微分阈值Gadsa大时，作为吸入空气量的增大速度的绝对值超过了预定的速度阈值的情况，执行通电。但是，也可以由其他的值来表示吸入空气量的增大速度和速度阈值。在吸入空气量骤增时，本发明所说的“吸入空气量的变化速度”对应于吸入空气量的增大速度，“吸入空气量的变化速度的绝对值”对应于Gad(＝|Gad|)，本发明所说的“速度阈值”对应于Gadsa(＝|Gadsa|)。

发动机的加速越急，则有温度差ΔT越大，另外越出现大的正微分值Gad的倾向。在图13中示意地示出了温度差ΔT与微分值Gad的关系。因此，在微分值Gad变得比微分阈值Gadsa大时，作为温度差ΔT有超过容许上限值ΔTlim的可能性、或吸入空气量的增大急到使所述可能性产生的程度的情况，在执行时间Δts的期间执行通电。考虑温度差ΔT的容许上限值ΔTlim、或与其相对应地，通过实机试验等将微分阈值Gadsa设定(调整)为最适当，并预先存储于ECU20的存储器(参照图13)。另外，通电的执行时间Δts也同样，考虑温度差ΔT的容许上限值ΔTlim，通过实机试验等来设定(调整)为最适当，并预先存储于ECU20的存储器。

在图12所示出的例子中，在时刻t3微分值Gad变得比微分阈值Gadsa大，从该时刻t3到经过了预定的执行时间Δts的时刻t4为止，EHC1接通。所述t3～t4的期间包含于升温标志激活的期间t2～t5内。通过执行这样的通电控制也能够抑制温度差ΔT的扩大乃至在催化剂载体3的裂纹产生。

在本实施例中，基于吸入空气量来检测(判定)吸入空气量的骤增，但是与前述同样，也可以基于吸入空气量的相关值来检测(判定)吸入空气量的骤增。

参照图14来说明本实施例的控制例程。步骤S201、S202与第1实施例(图11)的步骤S101、S102相同。在步骤S202中升温标志为激活的情况下，前进至步骤S203，判断通电标志是否为激活。通电标志的初期状态是非激活。在非激活的情况下，前进至步骤S204，判断微分值Gad是否比微分阈值Gadsa大。在为是的情况下，前进至步骤S205，使通电标志激活(ON)。

接下来，在步骤S206中，判断自微分值Gad初次大于微分阈值Gadsa的时刻起的经过时间Δt是否为预定的执行时间Δts以下。在为是的情况下，前进至步骤S207，使EHC1接通。

另一方面，在步骤S203中判断为通电标志激活的情况下，跳过步骤S204、S205，前进至步骤S206。在步骤S206中判断为经过时间Δt超过了执行时间Δts的情况下，前进至步骤S208，使通电标志为非激活(OFF)，在步骤S209中，使EHC1断开。在步骤S202的判定为否的情况下也前进至步骤S209。

根据该例程，假定步骤S201为是、步骤S202为是，在微分值Gad初次大于微分阈值Gadsa时(S204：是)，通电标志激活(S205)，因为经过时间Δt没有超过执行时间Δts(S206：是)，所以执行通电(S207)。之后，因为通电标志激活，所以从步骤S203直接前进至步骤S206，直到经过时间Δt超过执行时间Δts为止(S206：是)，执行通电(S207)。之后，在经过时间Δt超过执行时间Δts时(S206：否)，使通电标志为非激活(S208)，使通电停止(S209)。

关于本实施例的变形例，在吸入空气量骤增时的通电的执行时间Δts可以是恒定的，也可以是可变的。尤其是，优选根据吸入空气量(或其相关值)的增大速度的绝对值的最大值来使执行时间Δts变化。

如图12所示，正微分值Gad表示吸入空气量的检测值Ga的增大速度。并且正微分值Gad在变得大于微分阈值Gadsa后，达到最大值Gadpa，之后降低。该最大值Gadpa表示吸入空气量的增大速度的绝对值的最大值。最大值Gadpa越大，则吸入空气量的增大速度的绝对值的最大值越大。

在该优选的例子中，使执行时间Δts根据最大值Gadpa的值而变化。具体而言，例如，按照如图15所示的预定的映射，最大值Gadpa(具有正的值)越大，即吸入空气量的增大速度的绝对值的最大值越大，则使执行时间Δts越长。

可以认为，吸入空气量的增大速度的绝对值的最大值越大，则吸入空气量的增大越急，温度差ΔT变得越大。因此，吸入空气量的增大速度的绝对值的最大值越大则使执行时间Δts越长，由此能够有效地抑制温度差ΔT的扩大。

在将该变形例应用于图14的例程的情况下，在步骤S206中，一并执行最大值Gadpa的取得、和与所取得的最大值Gadpa对应的执行时间Δts的算出以及设定。此外，也可以在最大值Gadpa的取得前设定作为预定的恒定值的执行时间Δts。

接下来，说明本实施方式的控制的第3实施例。图16是第3实施例的时序图。该第3实施例与吸入空气量骤减时相关。

在时刻t1发动机的减速开始，与此相伴地载体温度和吸入空气量降低。降温标志是在载体温度T3的降低速度为预定值以上、且载体温度为预定的下限温度TL以上时激活(ON)，在除此以外的时候为非激活(OFF)的标志。此外，下限温度TL是比所述上限温度TH相当低的温度。

在本实施例中，仅在降温标志激活时执行通电。其理由与前述同样，是为了不执行不需要的通电。即，在载体温度的降低速度小于预定值时，原本就难以产生温度差ΔT的扩大。另外，在载体温度小于下限温度TL时，载体温度本来就低，温度差ΔT不会超过容许上限值ΔTlim(例如120℃)，或超过的可能性非常低。以容易理解的例子来进行说明，在外界气体温度为25℃、载体温度为100℃这一条件下，即使产生了减速，温度差ΔT理论上也只扩大至75℃。在这样的条件下不需要进行通电，所以停止通电。由此，能够避免执行明显不需要的通电，实现了控制的适当化。虽然如此，这样的条件的附加是任意的，也可以是省略了该条件的实施例。

通过实机试验等来将载体温度的降低速度的预定值和载体温度的下限温度TL设定(调整)为最适当，并预先存储于ECU20的存储器。在所图示的例子中，在时刻t2使降温标志激活，在时刻t5使降温标志为非激活。此外载体温度的降低速度例如也可以通过算出载体温度的微分值来得到。

在该例中，与第1实施例(图10)同样，使用吸入空气量的处理后检测值Gama。如图16所示，在发动机的减速开始后，吸入空气量的检测值Ga大大减少，吸入空气量的处理后检测值Gama也随着它而延迟并缓慢地减少。

在本实施例中也在检测值Ga与处理后检测值Gama的差分的绝对值比预定的差分阈值大时，执行向催化剂载体3的通电。在此，差分与前述同样，以ΔGa＝Ga-Gama来定义，减速时差分ΔGa具有负的值。因此，为了方便，将差分ΔGa与具有负的值的差分阈值ΔGas来进行比较，在ΔGa<ΔGas的时候执行通电。在减速时，本发明所说的“差分的绝对值”是|ΔGa|，本发明所说的差分阈值是|ΔGas|。

发动机的减速越急则有温度差ΔT越大，差分ΔGa也越向负方向变大的倾向。因此，在差分ΔGa比差分阈值ΔGas小时，作为温度差ΔT有超过容许上限值ΔTlim的可能性、或吸入空气量的减少急到使所述可能性产生的程度的情况，在该期间执行通电。考虑容许上限值ΔTlim，通过实机试验等来将差分阈值ΔGas设定(调整)为最适当，并预先存储于ECU20的存储器。本实施方式的控制尤其在温度差ΔT容易变大的发动机的骤减速时有效。

在所图示的例子中，在时刻t3差分ΔGa变得比差分阈值ΔGas小，在时刻t4差分ΔGa变为差分阈值ΔGas以上。t3～t4的期间包含于降温标志激活的期间t2～t5内。

因此，如图16所示，在t3～t4的期间EHC1接通，由此能够抑制温度差ΔT的扩大、乃至在催化剂载体3的裂纹产生。尤其是在产生了吸入空气量骤减的情况下，检测值Ga从处理后检测值Gama背离的期间变长，所以能够使执行通电的期间也变长，能够与温度差ΔT的扩大期间的长期化相适地有效地执行通电。

可以代替吸入空气量而基于其相关值来检测(判定)吸入空气量的骤减这一点、以及通电控制在发动机冷机时、热机时都能执行这一点，是与前述同样的。

参照图17来说明本实施例的控制例程。在步骤S301中，判断发动机10是否处于运转期间，在不处于运转期间(处于停止期间)的情况下结束例程，在处于运转期间的情况下前进至步骤S302。

在步骤S302中，判断降温标志是否激活。在为激活的情况下，前进至步骤S303，判断差分ΔGa是否比差分阈值ΔGas小。在差分ΔGa比差分阈值ΔGas小的情况下，前进至步骤S304，使EHC1接通(通电)。

另一方面，在步骤S302中降温标志没有激活的情况下，以及在步骤S303中差分ΔGa为差分阈值ΔGas以上的情况下，都前进至步骤S305，使EHC1断开(通电停止)。

此外，在该第3实施例中使用的减速时的差分阈值的绝对值|ΔGas|，可以是与在第1实施例中使用的加速时的差分阈值的绝对值|ΔGasa|相等的值，也可以是不同的值。

接下来，说明本实施方式的控制的第4实施例。图18是第4实施例的时序图。该第4实施例也与发动机减速时相关。图18的载体温度和降温标志与图16中相同。吸入空气量的检测值Ga的变化的方式与图16相同。

图18示出了吸入空气量的检测值Ga的微分值Gad。微分值Gad以与第2实施例同样的方法来算出。尤其是，具有负的值的微分值Gad表示吸入空气量的减少速度，微分值Gad在负方向上越大，则吸入空气量的减少速度越快。

在本实施例中，与第2实施例类似，基于吸入空气量的减少速度来检测(判定)吸入空气量的骤减。尤其是，在吸入空气量的减少速度的绝对值超过了预定的速度阈值时检测(判定)出吸入空气量的骤减。并且，在从吸入空气量的减少速度的绝对值超过了预定的速度阈值时起的预定执行时间Δts的期间，执行通电。在此，在产生了吸入空气量的骤减时，如图所示，微分值Gad变得比具有负的值的预定的微分阈值Gads小。因此，在本实施例中，在微分值Gad变得比微分阈值Gads小时，作为吸入空气量的减少速度的绝对值超过了预定的速度阈值的情况，执行通电。但是，也可以由其他的值来表示吸入空气量的减少速度和速度阈值。在吸入空气量骤减时，本发明所说的“吸入空气量的变化速度”对应于吸入空气量的减少速度，“吸入空气量的变化速度的绝对值”对应于|Gad|，本发明所说的“速度阈值”对应于|Gads|。

发动机的减速越急，则有温度差ΔT越大，另外越出现小的负微分值Gad的倾向(参照图18)。因此，在微分值Gad变得比微分阈值Gads小时，作为温度差ΔT有超过容许上限值ΔTlim的可能性、或吸入空气量的减少急到使所述可能性产生的程度的情况，在执行时间Δts的期间执行通电。如图13所示，考虑温度差ΔT的容许上限值ΔTlim、或与容许上限值ΔTlim对应地，通过实机试验等将微分阈值Gads设定(调整)为最适当，并预先存储于ECU20的存储器。另外通电的执行时间Δts也同样，考虑温度差ΔT的容许上限值ΔTlim，通过实机试验等而设定(调整)为最适当，并预先存储于ECU20的存储器。

在图18所示出的例子中，在时刻t3微分值Gad变得比微分阈值Gads小，从该时刻t3到经过了预定的执行时间Δts的时刻t4为止，执行通电。所述t3～t4的期间包含于降温标志激活的期间t2～t5内。通过执行这样的通电也能够抑制温度差ΔT的扩大乃至在催化剂载体3的裂纹产生。

在本实施例中，基于吸入空气量来检测(判定)吸入空气量的骤减，但与所述同样，也可以基于吸入空气量的相关值来检测(判定)吸入空气量的骤减。

参照图19来说明本实施例的控制例程。步骤S401、S402与第3实施例(图17)的步骤S301、S302同样。在步骤S402中降温标志为激活的情况下，前进至步骤S403，判断通电标志是否激活。在没有激活(非激活)的情况下，前进至步骤S404，判断微分值Gad是否比微分阈值Gads小。在为是的情况下，前进至步骤S405，使通电标志激活。

接下来，在步骤S406中，判断自微分值Gad初次小于微分阈值Gads的时刻起的经过时间Δt是否为预定的执行时间Δts以下。在为是的情况下，前进至步骤S407，使EHC1接通，执行通电。

另一方面，在步骤S403中判断为通电标志为激活的情况下，跳过步骤S404、S405而前进至步骤S406。在步骤S406中判断为经过时间Δt超过了执行时间Δts的情况下，前进至步骤S408，使通电标志为非激活，在步骤S409中使EHC1断开，使通电停止。在步骤S402的判定为否的情况下也前进至步骤S409。

根据该例程，假定步骤S401、S402为是，在微分值Gad初次小于微分阈值Gads时(S404：是)，使通电标志激活(S405)，因为经过时间Δt没有超过执行时间Δts(S406：是)，所以执行通电(S407)。之后，因为通电标志激活，所以从步骤S403直接前进至步骤S406，直到经过时间Δt超过执行时间Δts为止(S406：是)，执行通电(S407)。之后，在经过时间Δt超过执行时间Δts时(S406：否)，使通电标志为非激活(S408)，使通电停止(S409)。

此外，在该第4实施例中使用的减速时的微分阈值的绝对值|Gads|，可以是与在第2实施例中使用的加速时的微分阈值的绝对值|Gadsa|相等的值，也可以是不同的值。同样，在该第4实施例中使用的减速时的执行时间Δts，可以是与在第2实施例中使用的加速时的执行时间Δts相等的值，也可以是不同的值。

关于本实施例的变形例，在吸入空气量骤减时的通电的执行时间Δts可以是恒定的，也可以是可变的。尤其是，优选根据吸入空气量(或其相关值)的减少速度的绝对值的最大值来使执行时间Δts变化。

如图18所示，负微分值Gad表示吸入空气量的检测值Ga的减少速度。并且负微分值Gad在小于微分阈值Gads后，达到最小值Gadp，之后上升。该最小值Gadp表示吸入空气量的减少速度的绝对值的最大值。最小值Gadp越小，则吸入空气量的减少速度的绝对值的最大值越大。

在该优选的例子中，使执行时间Δts根据最小值Gadp的值而变化。具体而言，例如，按照如图20所示的预定的映射，最小值Gadp(具有负的值)越小，即吸入空气量的减少速度的绝对值的最大值越大，则使执行时间Δts越长。

可以认为，吸入空气量的减少速度的绝对值的最大值越大，则吸入空气量的减少越急，温度差ΔT变得越大。因此，吸入空气量的减少速度的绝对值的最大值越大则使执行时间Δts越长，由此能够有效地抑制温度差ΔT的扩大。

在将该变形例应用于图19的例程的情况下，在步骤S406中，一并执行最小值Gadp的取得、和与所取得的最小值Gadp对应的执行时间Δts的算出以及设定。此外，也可以在最小值Gadp的取得前设定作为预定的恒定值的执行时间Δts。

以上，说明了与吸入空气量的骤增时有关的第1、第2实施例、和与吸入空气量的骤减时有关的第3、第4实施例。对于第1、第2实施例中的任一方和第3、第4实施例中的任一方，可以仅实施一方，也可以实施两方。以下，作为一例，简单地说明组合有第1实施例和第3实施例的第5实施例，其他组合的实施例当然也是可以的，并且那样的实施例属于本领域技术人员能够想到的范畴。

参照图21来说明第5实施例的控制例程。步骤S501～S505与第1实施例(图11)的步骤S101～S105相同。在步骤S502中升温标志没有激活的情况下，前进至步骤S506。步骤S506～S509与第3实施例(图17)的步骤S302～S305相同。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，本发明也可以采用其他的实施方式。

(1)在上述实施方式中，将第1部位P1设为位于催化剂载体3的外周面3a上的部位，将第2部位P2设为相对于第1部位P1靠载体半径方向内侧并且位于其附近的部位。这是因为这些部位间的温度差最容易变大。然而，也可将该第1部位P1、第2部位P2设定为不同的部位。例如，也可以是将第1部位P1设为相对于催化剂载体3的外周面3a靠载体半径方向内侧并且位于该外周面3a附近的部位，将第2部位P2设为相对于第1部位P1更靠载体半径方向内侧并且位于该第1部位P1附近的部位。

(2)在上述中所叙述的数值只是例示，可以根据实际情况来进行适宜的变更。

上述的各实施方式、各实施例以及各构成，只要不产生矛盾就可以进行任意的组合。本发明的实施形态包括由权利要求书所规定的本发明的思想所涵盖的所有的变形例和/或应用例、等同构成。因此，对本发明不应该进行限定性的解释，本发明也能够应用于属于本发明的思想范围内的其他任意的技术。

附图标记说明

1：电加热式催化剂(EHC)

2：排气通路

3：载体(催化剂载体)

4：壳体

5：垫

7：电极

10：内燃机(发动机)

12：进气通路

13：空气流量计

14：节气门

20：电子控制单元(ECU)

30：电池

100：车辆