(57)【要約】【課題】電気加熱式触媒装置の効能を減じることなく凝縮水を含む排気の流入による漏電を確実に回避する。【解決手段】ハイブリッド車両１０において、ＥＣＵ１００は、ＥＨＣ漏電防止制御を実行する。当該制御において、ＥＣＵ１００は、ＥＨＣ４００が通電状態にあり、且つＥＨＣ４００の温度が１００℃未満である場合に、切り替え弁５００を駆動制御して、切り替え弁５００の弁体５２０の位置をバイパス位置に制御する。弁体位置がバイパス位置に制御されると、ＥＨＣ４００の上流側において、排気は、バイパス通路２１７に導かれる。一方、このバイパス通路２１７には、排気中の水分を吸着可能な吸着材２１８が設置されており、バイパス通路２１７に導かれた排気は、この吸着材２１８の作用により凝縮水等の水分を減じられた状態でＥＨＣ４００に供給される。【選択図】図４
2010270653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の主排気通路に設置され、通電により発熱する電気加熱式触媒装置と、
前記電気加熱式触媒装置の上流側において前記主排気通路における所定の被バイパス区間をバイパスするように設けられたバイパス通路と、
該バイパス通路に設置され、排気中の水分を捕集可能な吸着手段と、
前記バイパス通路を開放及び閉鎖可能な切り替え弁と、
前記内燃機関の始動時に前記通電がなされるように前記電気加熱式触媒装置を制御する第１制御手段と、
前記電気加熱式触媒装置の温度を特定する特定手段と、
前記特定された温度が基準値未満である場合に前記排気が前記バイパス通路に導かれるように前記切り替え弁を制御する第２制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記基準値は、１００℃以上の温度である
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記第２制御手段は、前記内燃機関の減速燃料カット期間において前記排気が前記バイパス通路に導かれるように前記切り替え弁を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記車両は、動力源として回転電機を備えたハイブリッド車両である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシステムとして電気加熱式触媒装置を備える構成において、この電気加熱式触媒装置の漏電を防止する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関の排気浄化装置によれば、ヒータ機能を有する上流触媒担体と下流触媒担体とを備え、排気ガスの一部を、上流触媒担体を迂回させつつ下流触媒担体に導くパイパス通路を設けることにより、下流触媒担体の昇温を促進する構成において、上流触媒担体におけるヒータの正電極をバイパス通路よりも上方に配置することによって、バイパス通路において結露した水分が正電極に流出することによる漏電を防止することが可能であるとされている。
【０００３】
尚、ハイブリッド車両において、ＥＶ走行時にＳＯＣ低下によりエンジン始動する際に、ＥＨＣに通電するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、電気加熱式触媒装置を有さぬ構成においては、水分を吸着可能なＨＣ吸着材を設け、冷間始動時に当該ＨＣ吸着材に排気を流入させるものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１０２１７号公報
【特許文献２】特開平１０−２８８０２８号公報
【特許文献３】特開平８−１４０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃焼済みガスは、水をその一成分として含んでおり、例えば長期間冷間状態に置かれた内燃機関では、とりわけその排気通路において凝縮水が生成され易い。従って、電気加熱式触媒装置を備える構成においては、例えば比較的長期の非稼動期間を経て内燃機関が始動されるにあたって触媒暖機を促進すべく電気加熱式触媒装置への通電を行った場合等に、電気加熱式触媒装置に対し電気加熱式触媒装置の上流側の排気通路から、この凝縮水を少なからず含む排気が流入し、漏電が発生する可能性がある。
【０００７】
漏電が生じた場合、或いは漏電が生じ得る状態であるにもかかわらず通電が行われた場合、先ず第１には、電力資源が無駄に消費される可能性がある。また第２に、車両本体（ボディやシャシ）或いは排気通路が帯電し得ることに起因して、例えばドライバが運転中にボディに接触した場合等に、程度の差はあれ一種の感電が発生する可能性がある。
【０００８】
特許文献１に開示された装置によれば、漏電の可能性を考慮して電極の設置位置に工夫がなされているものの、排気通路に生じる凝縮水を主たる要因とする漏電の発生を、この種のハードウェア上の対策のみにより防止することには自ずと限界がある。また、単に漏電を回避することを目的として、電気加熱式触媒装置への通電を頻繁に制限することとなれば、内燃機関始動時のエミッションの低減が不十分となり、電気加熱式触媒装置を設置することの意義自体が薄れてしまう。また、上記特許文献２及び３の装置には、係る漏電についての示唆すらなく、この種の漏電を防止することは先ずもって不可能と言わざるを得ない。
【０００９】
このように、上記先行技術を含む各種従来の装置には、電気加熱式触媒装置に要求される排気浄化性能を十分に担保しつつ、凝縮水を含む排気の流入による漏電を回避することが困難であるという技術的問題点がある。本発明は、係る問題点に鑑みてなされたものであり、電気加熱式触媒装置の効能を減じることなく凝縮水を含む排気の流入による漏電を確実に回避し得る内燃機関の排気浄化システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、車両に搭載される内燃機関の排気浄化システムであって、前記内燃機関の主排気通路に設置され、通電により発熱する電気加熱式触媒装置と、前記電気加熱式触媒装置の上流側において前記主排気通路における所定の被バイパス区間をバイパスするように設けられたバイパス通路と、該バイパス通路に設置され、排気中の水分を捕集可能な吸着手段と、前記バイパス通路を開放及び閉鎖可能な切り替え弁と、前記内燃機関の始動時に前記通電がなされるように前記電気加熱式触媒装置を制御する第１制御手段と、前記電気加熱式触媒装置の温度を特定する特定手段と、前記特定された温度が基準値未満である場合に前記排気が前記バイパス通路に導かれるように前記切り替え弁を制御する第２制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る内燃機関は、燃料の燃焼を機械的動力に変換可能な機関を意味するものであって、例えば燃料種別（例えばガソリン、軽油、アルコール、アルコール混合燃料或いは天然ガス等）、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、物理的、機械的又は電気的な構成は特に限定されない。本発明に係る車両は、少なくとも一の動力源として係る内燃機関を備え得る車両であり、その限りにおいて、その実践的態様は多岐にわってよい。
【００１２】
本発明に係る電気加熱式触媒装置は、この内燃機関の主排気通路に設置された、内燃機関の排気を浄化する触媒装置としての機能と、通電に伴う発熱作用により当該触媒装置を暖機するヒータとしての機能とを少なくとも有する排気浄化装置を包括する概念であり、係る概念の範囲において、その物理的、機械的、電気的、磁気的及び化学的構成は何ら限定されない趣旨である。
【００１３】
例えば電気加熱式触媒装置は、触媒担体が電気抵抗の比較的高い電気抵抗体で構成されること等により触媒装置自体がヒータ機能を併有する構成を有していてもよいし、ヒータが触媒担体の外周部或いは上下流部に近接配置され、伝導熱又は輻射熱により触媒担体を暖機する構成を有していてもよい。尚、電気加熱式触媒装置は、その実践的態様として、バッテリ等の電力源や、電力供給回路、電力供給配線及び供給電力を制御する各種コントローラや制御装置等を適宜含み得るが、無論、それらは、必ずしも主排気通路に設置されている必要はない。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、電気加熱式触媒装置の上流側における主排気通路（好適には、更に排気マニホールドの下流側である）の一部の区間に相当する被バイパス区間は、内部においてこの主排気通路に連通するバイパス通路によってバイパスされる構成となっている。このバイパス通路には、バイパス通路に導かれた排気中の水分を捕集可能な（尚、「捕集」とは、吸着、濾過、捕捉或いは脱離等多様な実践的態様を伴う包括概念である）吸着手段が設置されている。
【００１５】
一方、このバイパス通路は、切り替え弁の作用により、適宜開放又は閉鎖される構成となっている。切り替え弁は、好適には、バイパス通路が開放されるのに伴って主排気通路の被バイパス区間が閉鎖されるように構成されるが、例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて実践上問題ない（後述するように、排気中の凝縮水が電気加熱式触媒装置の漏電を少なくとも顕著には促進しない）旨が確定した許容範囲内で、バイパス通路の開放時に排気の一部を被バイパス区間に導いてもよい。
【００１６】
ここで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、その動作時には、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１制御手段により、内燃機関の始動時に、好適には冷間始動時に通電がなされるように電気加熱式触媒装置が制御される。電気加熱式触媒装置は、通電により生じるジュール熱により触媒装置を暖機し得る構成であり、このように通電がなされることにより、触媒装置の暖機を促進することが可能となる。
【００１７】
尚、この際、第１制御手段は、内燃機関の始動時に必ずしも常にこのような通電を行わしめる必要はなく、例えば、触媒温度が顕著に低下しない十分に短いインタバルを経て内燃機関が再始動される場合等を含む温間始動時には、係る通電を停止又は禁止してもよい。
【００１８】
一方、内燃機関が始動前の停止状態にある場合、とりわけ物理的に完全に停止している場合（即ち、燃料供給が停止された状況下で惰性或いは慣性等により生じる物理的な運動すら生じていない場合）、排気通路内に滞留する排気は、内燃機関が自然に冷却される過程において排気通路の管壁に熱を奪われる等して凝縮水を生じ易い。この際、電気加熱式触媒装置の上流側で生成された凝縮水は、内燃機関の始動時に排気通路に排気流が形成された場合に、下流側の電気加熱式触媒装置に到達する。その結果、電気加熱式触媒装置は湿潤な雰囲気に晒され、漏電を生じる可能性が相対的に高くなる。
【００１９】
そこで、このような問題を回避するため、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、例えば、一又は複数のＣＰＵ、ＭＰＵ、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ、ＲＡＭ、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段によって、電気加熱式触媒装置の温度が特定される。尚、本発明に係る「特定」とは、検出、算出、導出、選択、取得及び同定等を含み、制御上の参照情報として確定することを広く包括する概念であり、その実践的態様は、如何様にも限定されない趣旨である。
【００２０】
このように電気加熱式触媒装置の温度が特定されると、例えば、一又は複数のＣＰＵ、ＭＰＵ、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ、ＲＡＭ、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２制御手段によって切り替え弁が適宜制御される。即ち、第２制御手段は、特定された温度が基準値未満である場合に、排気が先に述べたバイパス通路に導かれるように切り替え弁を制御する。
【００２１】
バイパス通路には、先に述べたように吸着手段が設置されており、バイパス通路に導かれた排気中の凝縮水は、少なくとも吸着後の排気に含まれる凝縮水が電気加熱式触媒装置の電気的絶縁状態に顕著な影響を与えない程度に、或いは理想的には全量又はほぼ全量が吸着される。その結果、バイパス通路を経由して電気加熱式触媒装置に導かれた排気は、電気加熱式触媒装置の電気的絶縁状態に実践上不利益となり得る程度の悪影響を与えることなく下流側に排出される。従って、本発明によれば、凝縮水を含む湿潤な排気が電気加熱式触媒装置に流入することによる漏電の可能性に配慮して、電気加熱式触媒装置への通電が制限又は禁止される必要がなくなる。即ち、電気加熱式触媒装置の効能を減じることなく凝縮水による漏電を回避することが可能となるのである。
【００２２】
尚、第２制御手段は、排気をバイパス通路に導くにあたって、必ずしも主排気通路の被バイパス区間を閉鎖する必要はない。即ち、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、電気加熱式触媒装置の電気的絶縁状態にさしたる影響を与えない分配比率や被バイパス区間の許容流量等が確定されている場合等には、当該分配比率や許容流量に基づいて、排気の一部を被バイパス区間に導いてもよい。バイパス通路に吸着材が配置される構成に鑑みれば、バイパス通路よりも主排気通路の被バイパス区間の方が、流路抵抗が低くなり得るから、このように排気の一部を被パイパス区間に導き得る構成においては、内燃機関の背圧の過度な上昇を回避することが可能となり、内燃機関の動力性能に影響を与えることなく電気加熱式触媒装置の漏電を確実に回避することができる。
【００２３】
尚、本発明に係る「未満」とは、基準値の設定如何により容易に「以下」と置換し得る概念であり、基準値がいずれの領域に含まれるかは、本発明の本質に影響を与えない。
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの一の態様では、前記基準値は、１００℃以上の温度である。
【００２５】
水の沸点は通常の大気圧下では概ね１００℃であり、電気加熱式触媒装置の温度が１００℃以上であれば、凝縮水を含む排気が電気加熱式触媒装置へ導かれたとしても、電気加熱式触媒装置においてその蒸発が促進されるため、漏電の可能性は著しく減じられる。即ち、この態様によれば、効率的に電気加熱式触媒装置の漏電を回避することが可能となる。
【００２６】
尚、特定される電気加熱式触媒装置の温度は、必ずしも電気加熱式触媒装置の最低温度ではないから、より漏電の可能性を排除する観点からは、ある程度安全側にマージンを与えてもよく、例えば基準値は、１００℃＋αとされてもよい。
【００２７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの他の態様では、前記第２制御手段は、前記内燃機関の減速燃料カット期間において前記排気が前記バイパス通路に導かれるように前記切り替え弁を制御する。
【００２８】
車両の減速期間において燃料供給が停止される減速燃料カット期間においては、内燃機関は惰性で物理的に稼動している状態となり、凝縮水の生成源となる燃焼済みの排気が生じることがない。即ち、内燃機関の排気は、外界から吸入される吸入空気に略等しい状態となる。この態様によれば、この清浄な排気により形成される排気流を利用する形で、バイパス通路の掃気を行うことが可能となるため、吸着材の水分吸着能力を常に一定以上に維持することが可能となる。また、吸着材が飽和を超えること等によって吸着された凝縮水が望ましくないタイミングで放出されること等を防止することができる。尚、吸着材の物理的な寿命を考えた場合、吸着量の変動幅は大きくない方が望ましい。その点から言っても本態様は有利である。
【００２９】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの他の態様では、前記車両は、動力源として回転電機を備えたハイブリッド車両である。
【００３０】
この種のハイブリッド車両においては、回転電機の動力によりＥＶ（Electric Vehicle）走行を行うことが可能であり、内燃機関の稼動頻度は、内燃機関のみを動力源として備える構成の車両と較べて低下する。このため、内燃機関の始動時に、排気中に凝縮水が存在する可能性は相対的に高くなる。特に、回転電機との間で電力の入出力が行われ得るバッテリ等の蓄電手段が、外部電源により適宜充電可能に構成される、所謂ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）の場合には、更にその傾向は顕著となり得る。このような点に鑑みれば、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、この種のハイブリッド車両に好適に適用され得る。
【００３１】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。
【図２】図１のハイブリッド車両に備わるエンジンの一平面構成を概念的に且つ模式的に例示する模式断面図である。
【図３】図２のエンジンにおいて排気管の伸長方向に沿ったＥＨＣの一断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。
【図４】ＥＣＵにより実行されるＥＨＣ漏電防止制御のフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係るＥＨＣ漏電防止制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる模式的なブロック図である。
【００３４】
図１において、ハイブリッド車両１０は、減速機構１１、駆動輪１２、アクセル開度センサ１３及び車速センサ１４並びにＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、動力分割機構３００、ＥＨＣ４００、切り替え弁５００、ＰＣＵ６００及びバッテリ７００を備えた、本発明に係る「車両」の一例たるハイブリッド車両である。
【００３５】
減速機構１１は、デファレンシャルギア（不図示）及びプラネタリギアを含んでなるギア機構であり、動力分割機構３００の動力出力軸である駆動軸（符号省略）の回転速度を所定の減速比に従って駆動輪１２に連結された車軸に伝達可能に構成されている。尚、減速機構の構成は、減速機構１１のものに限定されず、各種態様を採ることが可能である。例えば、減速機構は、複数のクラッチ及びブレーキ並びに遊星歯車機構により複数の変速段を実現可能な変速機構としての機能を有していてもよい。
【００３６】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「第１制御手段」、「特定手段」及び「第２制御手段」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するＥＨＣ漏電防止制御を実行可能に構成されている。
【００３７】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１制御手段」、「特定手段」及び「第２制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００３８】
エンジン２００は、ハイブリッド車両１０の一動力源として機能し得る、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の一平面構成を概念的に且つ模式的に例示する模式断面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００３９】
エンジン２００は、ガソリンを燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本のシリンダ２０２が並列配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料を含む混合気が点火装置（不図示）の点火動作により着火した際に生じる力が、不図示のピストンを紙面と垂直な方向に往復運動させ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフト（いずれも不図示）の回転運動に変換される構成となっている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。
【００４０】
尚、本実施形態に係るエンジン２００は、シリンダ２０２が図１において紙面と垂直な方向に４本並列してなる直列４気筒ガソリンエンジンであるが、個々のシリンダ２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一のシリンダ２０２についてのみ説明することとする。また、本実施形態におけるエンジン２００は、ガソリンエンジンであるが、本発明に係る「内燃機関」とは、好適な一形態として軽油を燃料とするディーゼルエンジンであってもよいし、アルコールやアルコール混合燃料を燃料とするエンジンであってもよい。
【００４１】
シリンダ２０２内における混合気の燃焼に際し、エアフィルタを介して外部から吸入された空気たる吸入空気は、吸気管２０３に導かれる。吸気管２０３には、吸入空気の量を調節可能なスロットルバルブ２０４が配設されている。このスロットルバルブ２０４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により上位に制御されるスロットルバルブモータ（不図示）から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、スロットルバルブ２０４を境にした吸気管２０３の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。
【００４２】
吸気管２０３は、吸気マニホールド２０５と連通しており、この吸気マニホールド２０５を介して更に、シリンダブロック２０１に各シリンダに対応して形成された吸気ポート２０６に連通している。一方、吸気管２０３に導かれる吸入空気は、吸気マニホールド２０５上流側の合流位置において、後述するＥＧＲガスと混合され、吸気ポート２０６とシリンダ内部とを連通させることが可能に構成された不図示の吸気バルブの開弁時にシリンダ２０２内に吸気として吸入される。
【００４３】
シリンダ２０２内には、筒内直噴型のユニットインジェクタ２０７から燃料たるガソリンが噴射される構成となっており、噴射された燃料が各シリンダ内部で、当該吸気と混合され、上述した混合気となる。尚、詳細は省略するが、燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されており、不図示のフィードポンプの作用により燃料タンクから汲み出され、不図示の低圧配管を介して公知の各種態様を採り得高圧ポンプ（不図示）に圧送される構成となっている。この高圧ポンプは、コモンレール２０８に対し、燃料を供給可能に構成されている。
【００４４】
コモンレール２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される目標レール圧まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。尚、コモンレール２０８には、レール圧を検出することが可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。前述したユニットインジェクタ２０７は、シリンダ２０２毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリ２０９を介してコモンレール２０８に接続されている。
【００４５】
上述した混合気は、圧縮工程において点火装置の点火動作により着火して燃焼し、燃焼済みガス或いは一部未燃のＨＣ及び不完全燃焼によるＣＯ等を含む排気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブ（不図示）の開弁時に、シリンダブロック２０１に形成された排気ポート２１０を介して排気マニホールド２１１に導かれる構成となっている。この排気マニホールド２１１は、排気管２１２に連通している。排気管２１２は、本発明に係る「主排気通路」の一例である。
【００４６】
排気マニホールド２１１には、排気管２１２とは別にＥＧＲ通路２１３が連通している。ＥＧＲ通路２１３は、排気マニホールド２１１と吸気管２０３とを連通させる金属製且つ中空の管状部材である。ＥＧＲ通路２１３は、上述した合流位置において吸気管２０３と連通する構成となっており、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気管２０３に還流可能に構成されている。ＥＧＲ通路２１３には、ＥＧＲクーラ２１４が設置されている。ＥＧＲクーラ２１４は、ＥＧＲ通路２１３に設けられた冷却装置である。ＥＧＲクーラ２１３は、外周部にエンジン２００の冷却水配管が張り巡らされた金属製且つ中空の管状部材であり、ＥＧＲクーラ２１４を通過する排気を冷却可能に構成されている。
【００４７】
ＥＧＲバルブ２１５は、ＥＧＲ通路２１３に設置された開閉可能な弁体と、当該弁体を駆動する駆動装置を含むバルブ機構である。ＥＧＲバルブ２１５の弁体は、当該駆動装置により開閉状態が連続的に変化するように構成されており、当該開閉状態に応じて、ＥＧＲ通路２１３を流れるＥＧＲガスの流量、即ち、ＥＧＲ量を制御可能に構成されている。ＥＧＲバルブ２１５の駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＧＲバルブ２１５の弁体の開閉状態は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００４８】
排気管２１２には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、アルミナ等の塩基性担体に白金等の貴金属を担持すると共に排気管２１２の径方向に沿った断面がハニカム状をなし、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）の還元反応と、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）の酸化反応とを略同時に進行させることにより排気を浄化可能に構成された排気浄化装置である。
【００４９】
エンジン２００は、排気管２１２における三元触媒２１６の上流側に、本発明に係る「電気加熱式触媒装置」の一例たるＥＨＣ４００を備える。尚、ＥＨＣ４００については後述する。
【００５０】
ここで、排気管２１２におけるＥＨＣ４００の上流側の一部の区間は、バイパス通路２１７によってバイパスされる被バイパス区間となっている。このバイパス通路２１７には、水分を吸着可能に構成された、本発明に係る「吸着手段」の一例たる吸着材２１８が設置されている。
【００５１】
吸着材２１８の下流側（尚、「下流側」とは、排気の流れる方向を基準とする方向概念であって、即ち、ＥＨＣ４００側である）における、バイパス通路２１７と排気管２１２との合流部位には、切り替え弁５００が設置されている。切り替え弁５００は、排気マニホールド２１１側の排気管２１２と連通する第１ポート、バイパス通路２１７と連通する第２ポート及びＥＨＣ４００側の排気管２１２と連通する第３ポートからなる三個のポート（即ち、連通口）を備えたケース５１０と、このケース５１０の内部において、回動可能に設置された弁体５２０と、この弁体５２０を駆動する不図示の駆動系を備えた、本発明に係る「切り替え弁」の一例である。
【００５２】
切り替え弁５００において、弁体５２０は、第１ポートを閉鎖して被パイパス区間をバイパスさせつつ排気をＥＨＣ４００へ導くことが可能なバイパス位置と、第２ポートを閉鎖してバイパス通路２１７を経由させることなく排気をＥＣＵ４００へ導く非バイパス位置との間がその回動範囲となっており、弁体５２０の位置は、この回動範囲内において可変に制御される構成となっている。尚、弁体５２０は、バイパス位置と非バイパス位置との間で二値的にその弁体位置が制御される構成とされてもよい。尚、切り替え弁５００の駆動系（主として当該モータを駆動する駆動系）は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、切り替え弁５００の動作状態は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００５３】
ここで、図３を参照し、ＥＨＣ４００について説明する。ここに、図３は、排気管２１２の伸長方向に沿ったＥＨＣ４００の一断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５４】
図３において、ＥＨＣ４００は、ケース４１０、断熱部材４２０、ＥＨＣ担体４３０、温度センサ４４０、正電極４５０、正電極皮膜部４６０、負電極４７０及び負電極皮膜部４８０を含んで構成された、本発明に係る「ＥＨＣ」の一例たる電気加熱式触媒装置である。
【００５５】
ケース４１０は、金属材料で構成されたＥＨＣ４００の筐体であり、その上下流側の夫々の端部において、不図示の連結部材を介して排気管２１２と接続されている。
【００５６】
断熱部材４２０は、ケース４１０の内周面を覆うように設置されており、断熱性と共に電気的絶縁性を有している。
【００５７】
ＥＨＣ担体４３０は、図３と直交する断面がハニカム状をなす導電性の触媒担体である。ＥＨＣ担体４３０には、不図示の酸化触媒が担持されており、ＥＨＣ４００を通過する排気を適宜浄化可能に構成されている。尚、ＥＨＣ担体４３０に担持される触媒は、三元触媒であってもよく、その場合、下流側の三元触媒２１６と貴金属の配分が異なっていてもよい。また、エンジン２００は、三元触媒２１６に加えて或いは代えて、ＮＳＲ（Nox Storage Reduction：ＮＯｘ吸蔵還元）触媒等、他の触媒装置を有していてもよい。
【００５８】
正電極４５０は、一端部がＥＨＣ担体４３０の排気上流側の端部近傍に固定された正電圧印加用の電極である。正電極４５０の他端部は、後述するＰＣＵ６００に接続されている。尚、正電極４５０は、一部が電気的絶縁性を有する樹脂製の正電極皮膜部４６０に覆われており、ケース４１０と正電極４５０とが電気的絶縁状態に維持されている。
【００５９】
上流側温度センサ４４０は、ＥＨＣ担体４３０における正電極４５０近傍部位に付設され、当該部位の温度たる上流側ＥＨＣ温度を検出可能に構成されたセンサである。上流側温度センサ４４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された上流側ＥＨＣ温度は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００６０】
負電極４７０は、一端部がＥＨＣ担体４３０の排気下流側の端部近傍に固定された基準電位供給用の電極である。負電極４７０の他端部は、後述するＰＣＵ６００に接続されている。尚、負電極４７０は、一部が電気的絶縁性を有する樹脂製の負電極皮膜部４８０に覆われており、ケース４１０と負電極４７０とが電気的絶縁状態に維持されている。
【００６１】
下流側温度センサ４９０は、ＥＨＣ担体４３０における負電極４７０近傍部位に付設され、当該部位の温度たる下流側ＥＨＣ温度を検出可能に構成されたセンサである。下流側温度センサ４９０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された下流側ＥＨＣ温度は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００６２】
このような構成を有するＥＨＣ４００では、負電極４７０の電位を基準として正電極４５０に正の印加電圧たる駆動電圧Ｖｄが印加された場合に、導電性のＥＨＣ担体４３０に電流が流れ、ＥＨＣ担体４３０が発熱する。この発熱によりＥＨＣ担体４３０に担持された酸化触媒の昇温が促され、ＥＨＣ４００は速やかに触媒活性状態に移行する構成となっている。
【００６３】
尚、このようなＥＨＣ４００の構成は、一例に過ぎず、例えばＥＨＣ担体の構成及び各電極の付設態様及び制御態様等は公知の各種態様を採り得る。
【００６４】
ここで、ＥＨＣ４００では、その熱容量を十分に担保する目的から、ＥＨＣ担体４３０として、電気抵抗が比較的大きい導電材料が使用されている。このヒートマスの大きいＥＨＣ担体４３０を十分に発熱させるために、ＥＨＣ４００では、後述するバッテリ７００を電力源とするＰＣＵ６００からの電力供給により、触媒暖機を目的とした通常の駆動時における駆動電圧Ｖｄが、約２００Ｖの比較的高電圧に設定されている。
【００６５】
図１に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ７００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン２００の動力をアシストする電動機として機能するように構成された、本発明に係る「回転電機」の一例たる電動発電機である。
【００６６】
モータジェネレータＭＧ２は、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ７００を充電するための発電機として機能するように構成された、本発明に係る「回転電機」の他の一例たる電動発電機である。
【００６７】
尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。
【００６８】
動力分割機構３００は、エンジン２００の出力動力たるエンジントルクＴｅを、ＭＧ１及び駆動軸へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構である。尚、動力分割機構３００の構成は公知の各種態様を採り得るため、ここではその詳細な説明を省略するが、簡略的に説明すると、動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアと、サンギアの外周に同心円状に設けられたリングギアと、サンギアとリングギアとの間に配置されてサンギアの外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアと、クランクシャフト２０５の端部に結合され、各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアとを備える。
【００６９】
このサンギアは、サンギア軸を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合され、リングギアは、駆動軸及び減速機構１１を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されている。駆動軸は、先述したように車軸と連結されており、ＭＧ２から供給されるモータトルクは、駆動軸及び減速機構１１を介して車軸へと伝達され、同様に車軸を介して伝達される車輪１２からの駆動力は、減速機構１１及び駆動軸を介してこのＭＧ２に入力される。係る構成の下、動力分割機構３００により、エンジントルクＴｅは、プラネタリキャリアとピニオンギアとによってサンギア及びリングギアに伝達され、エンジントルクＴｅが２系統に分割される。
【００７０】
この際、ＭＧ１は、例えばサンギアに伝達されるエンジントルクＴｅと釣り合うようにその出力トルクが制御されることにより、反力要素として機能し得る。このため、動力分割機構３００によれば、ＭＧ１の回転速度を制御することにより、エンジン２００の回転速度を自由に制御することが可能となる。この特性を利用して、ハイブリッド車両１０では、ＭＧ１がエンジン２００の回転速度制御装置として利用され、エンジン２００の動作点が、例えば最適燃費動作点に維持され、またエンジン２００の始動時におけるクランキングなどが実行される。
【００７１】
バッテリ７００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。
【００７２】
ＰＣＵ６００は、バッテリ７００から取り出した直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ７００に供給することが可能に構成された不図示のインバータ等を含み、バッテリ７００と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ７００を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御することが可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ６００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００７３】
一方、ＰＣＵ６００は、ＥＨＣ４００の正負電極と電気的に接続されており、正電極４５０に対して、直流駆動電圧Ｖｄを供給可能に構成されている。ＥＨＣ担体４３０には、この直流駆動電圧Ｖｄに応じた駆動電流Ｉｄが生じ、この駆動電流ＩｄとＥＨＣ担体４３０の電気抵抗Ｒにより生じるジュール熱に応じて、ＥＨＣ担体４３０が発熱する構成となっている。
【００７４】
他方、ＰＣＵ６００は、切り替え弁５００とも電気的に接続されており、切り替え弁５００の駆動源たるモータに対し、適宜駆動電圧を供給可能である。
【００７５】
アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１０における不図示のアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能なセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。車速センサ１４は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００７６】
＜実施形態の動作＞
エンジン２００の排気中には、一成分として水分が含まれている。この水分は、排気管２１２の温度が低いと、排気管２１２の管壁に熱を奪われ、排気管２１２内で凝縮することがある。この凝縮により生じた凝縮水は、排気管２１２の管壁に付着し、排気管２１２の結露を招来する。一方、排気管２１２には、ＥＨＣ４００が設置されており、ＥＨＣ４００の上流側で生成された凝縮水は、エンジン２００の稼動期間において、このＥＨＣ４００に導かれる。
【００７７】
ところで、ＥＨＣ４００は、既に説明したように、正負電極間に駆動電圧Ｖｄを印加することにより通電状態となるが、例えば、ＥＨＣ４００に到達した凝縮水が正電極４５０とケース４１０とを覆う程にＥＨＣ４００が被水するような場合には、正電極４５０とケース４１０とは電気的導通状態となり漏電が生じる可能性がある。
【００７８】
ＥＨＣ４００の通常時の駆動電圧Ｖｄは、先に述べたように、ヒートマスの大きいＥＨＣ担体４３０の早期昇温を図るため、約２００Ｖの高電圧に設定されており、このような漏電の発生は、確実に回避される必要がある。一方で、ＥＨＣ４００は、エンジン２００の冷間始動時におけるエミッション低減の役割を担っており、この種の漏電回避を優先すべく、然るべき通電要求時に通電が禁止され続けては、エミッションの悪化が避け難い問題となる。即ち、ハイブリッド車両１０を含め、車両にＥＨＣ４００等の電気加熱式触媒装置を搭載するにあたっては、電気加熱式触媒装置の効能を減じることなく漏電を確実に回避する必要がある。
【００７９】
ハイブリッド車両１０では、ＥＣＵ１００により実行されるＥＨＣ漏電防止制御により、係る課題が好適に解決される。ここで、図４を参照し、ＥＨＣ漏電防止制御の詳細について説明する。ここに、図４は、ＥＵＣ漏電防止制御のフローチャートである。
【００８０】
図４において、ＥＣＵ１００は、ＥＨＣ４００が通電状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。ＥＣＵ１００は、エンジン２００の始動時にＥＨＣ４００に通電が行われるようにＰＣＵ６００を制御する構成となっており、このＥＨＣ４００への通電は、ＥＨＣ担体４３０の温度が、担持される酸化触媒の活性温度に達するか、或いはＥＨＣ４００下流の三元触媒２１６の温度が触媒活性温度に達するまで継続される構成となっている。尚、ＥＨＣ４００への通電の実践的態様は、このようなものに限定されず、例えば公知の各種制御態様を適用可能である。
【００８１】
ＥＨＣ４００が通電状態にない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、切り替え弁５００の弁体位置を、非パイパス位置に制御し、バイパス通路２１７を閉鎖する（ステップＳ１０４）。一方、ＥＨＣ４００が通電状態にある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＥＨＣ４００の温度が１００℃未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ここで、ＥＨＣ４００の温度としては、先に述べた上流側ＥＨＣ温度と下流側ＥＨＣ温度のうち低い方の温度が採用される。このように低い方の温度が採用されることにより、ＥＨＣ４００内の温度分布の影響を極力排除することができる。
【００８２】
ＥＨＣ４００の温度が１００℃以上であれば（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０４に進め、先に述べたように、切り替え弁５００の弁体位置を非パイパス位置に制御する。一方、ＥＨＣ４００の温度が１００℃未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、切り替え弁５００の弁体位置をバイパス位置に制御し、排気管２１２の被パイパス区間への排気の流入を遮断する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３又はステップＳ１０４が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。ＥＨＣ漏電防止制御は以上のように実行される。
【００８３】
このように、本実施形態に係るＥＨＣ漏電防止制御によれば、ＥＨＣ４００が通電状態にある場合、ＥＨＣ４００の温度が１００℃（即ち、本発明に係る「基準値」の一例であり、１００℃よりも高い値であってもよい）未満である期間については、排気がバイパス通路２１７に導かれ、排気中の水分が吸着材２１８に吸着される。その結果、凝縮水を含まない排気又は凝縮水量が減じられた排気が、或いは、凝縮水生成以前の湿潤な排気であれば湿度が減じられた乾燥した排気がＥＣＨ４００に流入する。
【００８４】
従って、通電状態にあるＥＨＣ４００に漏電が生じる可能性が著しく減じられ、理想的にはそのような可能性が排除される。即ち、エンジン始動時の排気浄化といったＥＨＣ４００の効能を減じることなく、ＥＣＨ４００の漏電を確実に防止することが可能となるのである。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るＥＨＣ漏電防止制御について説明する。ここに、図５は、第２実施形態に係るＥＨＣ漏電防止制御のフローチャートである。尚、同図において、図４と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８５】
図５において、ＥＨＣ４００が非通電状態にあるか（ステップＳ１０１：ＮＯ）、又はＥＨＣ４００が通電状態にあってもＥＨＣ４００の温度が１００℃以上である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が減速フューエルカット状態にあるか否かを判別する（ステップＳ２０１）。尚、ＥＣＵ１００は、ＥＣＨ漏電防止制御とは異なる制御として、エンジン２００の稼動期間において車両の減速状態が一定期間継続した場合に、燃料の供給を停止する減速フューエルカット制御を実行するように構成されている。
【００８６】
エンジン２００が減速フューエルカット状態になければ（ステップＳ２０１：ＮＯ）、即ち、エンジン２００が通常稼働中であれば、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０４に進ませる。一方、エンジン２００が減速フューエルカット状態にある場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０３に進め、切り替え弁５００の弁体位置をバイパス位置に制御する。
【００８７】
本実施形態に係るＥＨＣ漏電防止制御によれば、ＥＨＣ４００が非通電状態にある場合、又は通電状態であってもＥＨＣ４００の温度が１００℃以上である場合、即ち、本来的な趣旨から言えば排気中の水分を吸着材２１８に吸着させる必要の生じない場合に、エンジン２００が減速フューエルカット状態にあることを条件に、即ち、排気が単なる吸入空気又はそれに近い乾燥した空気であることを条件に、排気をバイパス通路２１７へ導入することが可能である。
【００８８】
このようにバイパス通路２１７に吸入空気に類する乾燥したガスが導入されると、吸着材２１８を含めバイパス通路２１７全体が乾燥した空気により掃気され、水分を少なからず含んだ状態でＥＨＣ４００へ供給される。一方、この際、ＥＨＣ４００は、非通電状態にあるか、又は通電状態にあっても水分の蒸発が十分に促進される状態にあるから、いずれにせよこの湿潤な空気によりＥＨＣ４００が漏電する可能性は著しく低い。即ち、ＥＨＣ４００に漏電を生じさせることなく、バイパス通路２１７及び吸着材２１８を掃気し、有限な吸着限界を有する吸着材２１８の吸着容量を、常時好適な範囲に維持することが可能となって、吸着材２１８が飽和を超えて予期せぬタイミングで吸着水分を放出する等の事態を未然に防ぐことが可能となるのである。
【００８９】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の排気浄化装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、車両用の内燃機関の排気浄化装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０２…シリンダ、２０３…吸気管、２１１…排気マニホールド、２１２…排気管、２１７…掃気通路、３００…動力分割機構、４００…ＥＨＣ、４１０…ケース、４２０…断熱部材、４３０…ＥＨＣ担体、４４０…上流側温度センサ、４５０…正電極、４７０…負電極、４９０…下流側温度センサ、５００…切り替え弁、５１０…ケース、５２０…弁体、６００…ＰＣＵ、７００…バッテリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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