JP2017036702A

JP2017036702A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2017036702A
Application number: JP2015158229A
Authority: JP
Inventors: 啓仁植田; Hiroyoshi Ueda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2035-08-10
Also published as: DE102016113082A1; US10180094B2; JP6288001B2; US20170044947A1

Abstract

【課題】化学蓄熱装置の大型化を抑制しつつ、容易に反応媒体を回収できるようにする。
【解決手段】化学蓄熱装置７０を制御する制御装置２００を備える内燃機関１００であって、化学蓄熱装置７０は、貯蔵部７１から第１接続管７３を介して供給された反応媒体を化学吸着したときに発熱し、反応媒体を化学吸着している状態で排気熱によって加熱されると反応媒体を脱離させる第１素子７２３を含む第１ヒータ７２と、貯蔵部７１から第２接続管７６を介して供給された反応媒体を化学吸着したときに発熱し、反応媒体を化学吸着している状態で排気熱によって加熱されると反応媒体を脱離させる第２素子７５３を含む第２ヒータ７５と、を備え、制御装置２００は、第２ヒータ７５に供給した反応媒体が優先的に貯蔵部７１に回収されるように、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の開度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に関する。

特許文献１には、反応媒体を貯蔵する２つのタンクと、反応媒体と化学蓄熱材との化学反応の反応熱によって加熱対象を加熱する２つのヒータと、を含む化学蓄熱装置を備えた内燃機関が開示されている。

特開２０１４−９５２９４号公報

しかしながら、この従来の化学蓄熱装置では、第１ヒータの反応温度よりも第２ヒータの反応温度を高くするために、第１ヒータ及び第２ヒータにそれぞれ種類の異なる反応媒体を供給していた。そのため、各反応媒体を貯蔵するためのタンクがそれぞれ１つずつ必要となり、化学蓄熱装置が大型化するという問題点があった。また、この従来の化学蓄熱装置では、第２ヒータから反応媒体を回収する際に必要な排気温度が、第１ヒータから反応媒体を回収する際に必要な排気温度よりも高くなる。そのため、第２ヒータから反応媒体を回収しづらいという問題点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、少なくとも２つのヒータを排気通路の上流側及び下流側に備える化学蓄熱装置において、化学蓄熱装置の大型化を抑制しつつ、排気温度が相対的に低くなるために反応媒体の回収がしづらい下流側のヒータからの反応媒体の回収を容易にすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様による内燃機関は、機関本体と、機関本体の排気通路に配置された第１加熱対象物と、第１加熱対象物よりも下流側の前記排気通路に配置された第２加熱対象物と、第１加熱対象物及び前記第２加熱対象物を加熱するための化学蓄熱装置と、化学蓄熱装置を制御する制御装置と、を備える。化学蓄熱装置は、反応媒体を貯蔵する貯蔵部と、貯蔵部から第１接続管を介して供給された反応媒体を化学吸着したときに発熱し、反応媒体を化学吸着している状態で排気熱によって加熱されると反応媒体を脱離させる第１素子を含み、第１加熱対象物よりも上流側の排気通路に配置された第１ヒータと、貯蔵部から第２接続管を介して供給された反応媒体を化学吸着したときに発熱し、反応媒体を化学吸着している状態で排気熱によって加熱されると反応媒体を脱離させる第２素子を含み、第１加熱対象物と第２加熱対象物との間の排気通路に配置された第２ヒータと、第１接続管に配置された第１バルブと、第２接続管に配置された第２バルブと、を備える。制御装置は、第１ヒータ及び第２ヒータの双方に反応媒体を供給したときは、第２ヒータに供給した反応媒体が優先的に貯蔵部に回収されるように、第１バルブ及び第２バルブの開度を制御するように構成される。

第１ヒータ及び第２ヒータの双方に反応媒体が供給されている状態のときは、その状態から第１ヒータ及び第２ヒータのいずれか一方の反応媒体を貯蔵部に回収した後の状態と比べて貯蔵部の圧力が相対的に低くなっている。そのため本発明のこの態様のように、第１ヒータ及び第２ヒータの双方に反応媒体を供給したときに第２ヒータに供給した反応媒体を優先的に貯蔵部に回収することで、第２ヒータの回収温度を第１ヒータの回収温度よりも低くすることができる。よって、排気管上流側と比べて排気温度が低くなる排気管下流側に配置された第２ヒータからの反応媒体の回収を容易に行うことができる。また、反応媒体を貯蔵する貯蔵部も１つで済むため、化学蓄熱装置が大型化するのを抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態による内燃機関及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。図２は、第１反応器の軸方向に沿う断面図である。図３は、第１反応器の径方向に沿う断面図である。図４は、反応室にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力と、当該反応室で得られる総熱量と、の関係を示す図である。図５は、本発明の一実施形態による化学蓄熱装置の制御について説明するフローチャートである。図６は、第１暖機処理について説明するフローチャートである。図７は、第２暖機処理について説明するフローチャートである。図８は、第３暖機処理について説明するフローチャートである。図９は、第４暖機処理について説明するフローチャートである。図１０は、アンモニアガス回収処理について説明するフローチャートである。図１１は、第１回収処理について説明するフローチャートである。図１２は、第２回収処理について説明するフローチャートである。図１３は、第２回収処理について説明するフローチャートである。図１４は、第４回収処理について説明するフローチャートである。図１５は、第２触媒コンバータの暖機優先フラグ設定制御について説明するフローチャートである。図１６は、第２反応器の回収優先フラグ設定制御について説明するフローチャートである。図１７は、本発明の一実施形態による化学蓄熱装置の制御の動作について説明するタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

図１は、本発明の一実施形態による内燃機関１００及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。

内燃機関１００は、内部で燃料を圧縮自己着火燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる機関本体１を備える。機関本体１は、各気筒に形成される燃焼室２と、各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式の燃料噴射弁３と、各燃焼室２内に吸入空気を導入するための吸気マニホールド４と、各燃焼室２内から排気を排出するための排気マニホールド５と、を含む。

各燃料噴射弁３は、燃料供給管１５を介してコモンレール１６に連結される。コモンレール１６は、吐出量の変更が可能な電子制御式の燃料ポンプ１７を介して燃料タンク１８に連結される。燃料タンク１８内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ１７によってコモンレール１６内に供給される。コモンレール１６内に供給された燃料は、各燃料供給管１５を介して燃料噴射弁３に供給される。

吸気マニホールド４は、吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結される。コンプレッサ７ａの入口は、エアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には、ステップモータにより駆動される電気制御式のスロットル弁１０が配置される。吸気ダクト６の周りには、吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。

排気マニホールド５は、排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結される。排気タービン７ｂの出口は、排気後処理装置２０が設けられた排気管２１に連結される。排気マニホールド５と吸気マニホールド４とは、排気再循環（Exhaust Gas Recirculation；以下「ＥＧＲ」という。）を行うためにＥＧＲ通路１２を介して互いに連結される。ＥＧＲ通路１２内には、電子制御式のＥＧＲ制御弁１３が配置される。ＥＧＲ通路１２の周りには、ＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１４が配置される。

排気後処理装置２０は、機関本体１から排出される排気中の有害物質を取り除いた上で排気を外気に排出するための装置である。排気後処理装置２０は、第１触媒コンバータ３０と、パティキュレート捕集装置４０と、第２触媒コンバータ５０と、尿素水供給装置６０と、化学蓄熱装置７０と、を備える。

第１触媒コンバータ３０は、担体３１に排気浄化触媒としての酸化触媒（二元触媒）を担持させたものであり、排気管２１に設けられる。第１触媒コンバータ３０には、酸化触媒の温度に相当する担体３１の温度（以下「第１触媒床温」という。）を検出するための第１触媒温度センサ２１１が設けられる。酸化触媒は、排気中の有害物質であるハイドロカーボン（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化し、無害な物質（水及び二酸化炭素）にする。

パティキュレート捕集装置４０は、第１触媒コンバータ３０よりも下流側の排気管２１に設けられる。パティキュレート捕集装置４０は、ウォールフロー型のパティキュレートフィルタ４１を内蔵しており、内部に導入された排気をパティキュレートフィルタ４１に通すことで排気中のパティキュレート（Particulate Matter）を捕集する。

第２触媒コンバータ５０は、担体５１に排気浄化触媒としてのＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ；Selective catalytic reduction）を担持させたものであり、パティキュレート捕集装置４０よりも下流側の排気管に設けられる。ＮＯｘ選択還元触媒は、還元剤が供給されることで排気中の有害物質であるＮＯｘを選択的に還元して無害な物質（水及び窒素）にする。本実施形態によるＮＯｘ選択還元触媒は、尿素水を加水分解することによって生成されたアンモニアを還元剤として、排気中に含まれるＮＯｘを選択的に還元する。第２触媒コンバータ５０には、ＮＯｘ選択還元触媒の温度に相当する担体５１の温度（以下「第２触媒床温」という。）を検出するための第２触媒温度センサ２１２が設けられる。

尿素水供給装置６０は、尿素水タンク６１と、尿素水噴射弁６２と、尿素水供給管６３と、電動ポンプ６４と、を備える。

尿素水タンク６１は、尿素水を貯蔵する。

尿素水噴射弁６２は、後述する化学蓄熱装置７０の第２反応器よりも下流側、かつ、第２触媒コンバータ５０よりも上流側の排気管２１に設けられ、排気管２１の内部に尿素水を噴射する。尿素水噴射弁６２は、例えばニードル弁であり、電子制御ユニット２００によって開閉制御される。尿素水噴射弁６２の開弁期間を制御することで、尿素水噴射弁６２から噴射される尿素水の流量が制御される。排気管２１の内部に噴射された尿素水は、排気熱を受けて所定の加水分解温度（例えば１８０℃）まで加熱されると加水分解される。

尿素水供給管６３は、尿素水タンク６１に貯蔵された尿素水を尿素水噴射弁６２に供給するための通路である。尿素水供給管６３は、一端が尿素水タンク６１に接続され、他端が尿素水噴射弁６２に接続される。

電動ポンプ６４は、尿素水供給管６３に設けられ、電子制御ユニット２００によって駆動制御される。電動ポンプ６４を駆動することによって、尿素水タンク６１に貯蔵された尿素水が尿素水噴射弁６２に向けて圧送される。

第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０の各担体３１，５１に担持された排気浄化触媒が所望の排気浄化性能を発揮するには、各排気浄化触媒を所定の活性温度（例えば２００℃）まで昇温させて、各排気浄化触媒を活性させる必要がある。したがって、排気エミッションの悪化を抑制するには、各排気浄化触媒を早期に活性させることが有効である。

また第２触媒コンバータ５０の担体５１に担持されたＮＯｘ選択還元触媒でＮＯｘを選択に還元するには、尿素水噴射弁６２から噴射された尿素水を加水分解してアンモニアにする必要があるが、尿素水を加水分解するには尿素水を所定の加水分解温度以上まで加熱する必要がある。

そこで本実施形態では、必要に応じて第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０を暖機すると共に、尿素水の加水分解を促進させるための装置として化学蓄熱装置７０を備えている。

本実施形態による化学蓄熱装置７０は、タンク７１と、第１反応器７２と、第１接続管７３と、第１バルブ７４と、第２反応器７５と、第２接続管７６と、第２バルブ７７と、を備える。化学蓄熱装置７０は、タンク７１に貯蔵された反応媒体と、第１反応器７２及び第２反応器７５の内部にそれぞれ設けられた化学蓄熱材と、の可逆熱化学反応に伴う反応熱を利用して加熱対象物となる第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０を暖機する。以下、化学蓄熱装置７０の各構成部品について説明する。

タンク７１は、反応媒体としてのアンモニアガスを貯蔵する。タンク７１は、その内部にアンモニアガスを物理吸着する物理吸着材を有しており、アンモニアガスを物理吸着材に吸着した状態で貯蔵する。物理吸着材としては、例えば活性炭やゼオライトなどを用いることができる。またタンク７１には、タンク７１内のアンモニアガス貯蔵量を把握するために、タンク７１内の圧力（以下「タンク圧力」という。）を検出するタンク圧力センサ２１３が取り付けられている。

第１反応器７２は、ケーシング７２１と、伝熱体７２２と、第１化学蓄熱材７２３と、を備え、第１触媒コンバータ３０よりも上流側の排気管２１に設けられる。第１反応器７２よりも上流側の排気管２１には、第１反応器７２に流入して伝熱体７２２の内部を流れる排気の温度（以下「上流側排気温度」という。）を検出するための上流側排気温度センサ２１４が設けられる。

第１反応器７２については、図２に示す第１反応器７２の軸方向（排気流れ方向）に沿う断面図と、図３に示す第１反応器７２の径方向に沿う断面図と、をさらに参照して説明する。

図２に示すように、ケーシング７２１は、伝熱体７２２の両端部外周を保持する保持部７２１ａと、ケーシング７２１と伝熱体７２２との間に第１反応室７２４としての円環状の空間が生じるように、保持部７２１ａから径方向外側に延設された第１反応室形成部７２１ｂと、を備える。

伝熱体７２２は、その径方向断面がハニカム形状をしており、熱伝導性に優れる金属材料によって形成されている。第１反応室７２４内に位置する伝熱体７２２の外周面には、外周面を覆うように第１化学蓄熱材７２３が設けられており、伝熱体７２２を介して伝熱体７２２の内部を流れる排気と、伝熱体７２２の外周面に設けられた第１化学蓄熱材７２３と、の間で熱交換が行われる。

第１化学蓄熱材７２３は、反応媒体であるアンモニアガスを化学吸着（例えば配位結合）したときに発熱（放熱）し、化学吸着したアンモニアガスが脱離したときに吸熱（蓄熱）する材料からなる。このような化学蓄熱材としては、２価の塩化物や２価の臭化物、２価のヨウ化物などを挙げることができる。本実施形態では、第１化学蓄熱材７２３として２価の塩化物である塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）を用いている。

図１に戻り、第１接続管７３は、一端がタンク７１に接続され、他端がケーシング７２１の反応室形成部７２１ｂに接続される通路である。第１接続管７３を介してタンク７１と第１反応室７２４との間でアンモニアガスの授受が行われる。

第１バルブ７４は、第１接続管７３に設けられる。第１バルブ７４が開かれると、タンク７１と第１反応室７２４との間でアンモニアガスの授受が可能となる。第１バルブ７４の開閉制御は、電子制御ユニット２００によって行われる。

第１圧力センサ２１５は、第１バルブ７４と第１反応器７２との間の第１接続管７３に設けられる。本実施形態では、第１圧力センサ２１５の検出値を、第１反応器７２の第１反応室７２４内の圧力（以下「第１ヒータ圧力」という。）として使用する。

第２反応器７５は、第１反応器７２と同様の構成をしており、ケーシング７５１と、伝熱体７５２と、第２化学蓄熱材７５３と、を備え、パティキュレート捕集装置４０と第２触媒コンバータ５０との間の排気管２１に設けられる。ケーシング７５１と伝熱体７５２との間には、第２反応室７５４としての円環状の空間が形成されている。第２反応室７５４の容積は、第１反応室７２４の容積と同じである。第２反応器７５よりも上流側の排気管２１には、第２反応器７５に流入して伝熱体の内部を流れる排気の温度（以下「下流側排気温度」という。）を検出するための下流側排気温度センサ２１６が設けられる。本実施形態では、第２化学蓄熱材７５３として２価の塩化物である塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）を用いている。

第２接続管７６は、一端がタンク７１に接続され、他端がケーシング７５１の反応室形成部に接続される通路である。第２接続管７６を介してタンク７１と第２反応室７５４との間でアンモニアガスの授受が行われる。第２接続管７６の流路抵抗は、第１接続管７３の流路抵抗と同じである。

第２バルブ７７は、第２接続管７６に設けられる。第２バルブ７７が開かれると、タンク７１と第２反応室７５４との間でアンモニアガスの授受が可能となる。第２バルブ７７の開閉制御は、電子制御ユニット２００によって行われる。

第２圧力センサ２１７は、第２バルブ７７と第２反応器７５との間の第２接続管７６に設けられる。本実施形態では、第２圧力センサ２１７の検出値を、第２反応器７５の第２反応室７５４内の圧力（以下「第２ヒータ圧力」という。）として使用する。

このように本実施形態による化学蓄熱装置７０は、１つのタンク７１に貯蔵したアンモニアガスを、第１反応器７２及び第２反応器７５にそれぞれ供給することができるように構成されている。

なお、本実施形態による化学蓄熱装置７０は、上記の通り、排気を加熱して間接的に第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０を暖機するように構成されているが、このような構成に限られるものではない。例えば、触媒コンバータの外周に反応室を設けると共に、触媒コンバータの外周面に化学蓄熱材を設けて排気浄化触媒を直接加熱し、触媒コンバータを暖機できるように構成しても良い。また反応器と触媒コンバータとを一体化させ、ハニカム型の伝熱体の内表面に排気浄化触媒を担持させて排気浄化触媒を直接加熱し、触媒コンバータを暖機できるように構成しても良い。

電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス２０１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０４、入力ポート２０５及び出力ポート２０６を備える。

入力ポート２０５には、前述したエアフローメータ８などの出力信号が、対応する各ＡＤ変換器２０７を介して入力される。また、入力ポート２０５には、アクセルペダル２２０の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１８の出力電圧が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。さらに入力ポート２０５には、機関回転速度を算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１９の出力信号が入力される。

出力ポート２０６には、対応する駆動回路２０８を介して燃料噴射弁３や尿素水噴射弁６２、化学蓄熱装置７０の第１バルブ７４及び第２バルブ７７などの各制御部品が電気的に接続される。

電子制御ユニット２００は、入力ポート２０５に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート２０６から出力して内燃機関１００を制御する。

ここで反応媒体としてアンモニアガスを用い、第１化学蓄熱材７２３及び第２化学蓄熱材７５３として塩化マグネシウムを用いた場合は、各反応室７２４，７２５内で下記の反応式（１）に示す可逆熱化学反応が生じる。
ＭｇＣｌ_２（ＮＨ_３）_２＋４ＮＨ_３ ⇔ Ｍｇ（ＮＨ_３）_６Ｃｌ_２＋ｑ［ｋＪ］…（１）

具体的には、各反応器７２，７５に流入する排気温度が後述する回収温度よりも低いときに、タンク７１から各反応室７２４，７５４内にアンモニアガスが供給されると、各反応室７２４，７５４内で各化学蓄熱材７２３，７５３にアンモニアガスが化学吸着される反応、すなわち反応式（１）において反応が右方向に進む発熱反応が起こる（放熱動作）。

このとき、各反応室７２４，７５４において、反応式（１）の可逆熱化学反応が化学平衡に達するまでに発熱反応で得られる総熱量は、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力によって変化する。具体的には、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力が高いときほど、アンモニアガス供給中における各反応室７２４，７５４内の圧力も高くなり、各反応室７２４，７５４内で発熱反応に使用されるアンモニアガス量が増えるため（各化学蓄熱材７２３，７５３に化学吸着されるアンモニアガス量が増えるため）、反応式（１）の可逆熱化学反応で得られる総熱量は多くなる。

したがって、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力が高いときほど、各反応室７２４，７５４において反応式（１）の可逆熱化学反応が化学平衡に達したときの各化学蓄熱材７２３，７５３の温度も高くなる。なお以下の説明では、各反応室７２４，７５４において反応式（１）の可逆熱化学反応が化学平衡に達したときの各化学蓄熱材７２３，７５３の温度のことを、必要に応じて各反応器７２，７５の反応温度ともいう。

タンク圧力は、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスを供給することで低下する。したがって、例えば各反応室７２４，７５４にアンモニアガスが供給されていない状態から、第１バルブ７４だけを開いてタンク７１から第１反応室７２４にアンモニアガスを供給し、化学平衡に達した後に第１バルブ７４を閉じると共に第２バルブ７７を開いてタンク７１から第２反応室７５４にアンモニアガスを供給したとする。

この場合、第１反応室７２４にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力の方が、第２反応室７５４にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力よりも高くなるので、第１化学蓄熱材７２３の温度の方が第２化学蓄熱材７５３の温度よりも高くなる。すなわち、第１反応器７２の反応温度の方が第２反応器７５の反応温度よりも高くなる。

逆に、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスが供給されていない状態から、第２バルブ７７だけを開いてタンク７１から第２反応室７５４にアンモニアガスを供給し、化学平衡に達した後に第２バルブ７７を閉じると共に第１バルブ７４を開いてタンク７１から第１反応室７２４にアンモニアガスを供給したとする。

この場合、第２反応室７５４にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力の方が、第１反応室７２４にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力よりも高くなるので、第２化学蓄熱材７５３の温度の方が第１化学蓄熱材７２３の温度よりも高くなる。すなわち、第２反応器７５の反応温度の方が第１反応器７２の反応温度よりも高くなる。

図４は、反応室にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力と、当該反応室で得られる総熱量と、の関係を示す図である。

図４には一例として、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスが供給されていない状態から、第１バルブ７４だけを開いてタンク７１から第１反応室７２４にアンモニアガスを供給し、その後に第１バルブ７４を閉じると共に第２バルブ７７を開いてタンク７１から第２反応室７５４にアンモニアガスを供給した場合に、第１反応室７２４で得られる総熱量Ｑ１と第２反応室７５４で得られる総熱量Ｑ２との関係を破線で示している。

図４に示すように、反応室にアンモニアガスを供給する前のタンク圧力が低くなるにつれて、当該反応室で得られる総熱量も低くなることが分かる。

そのため、図４に破線で示すように、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスが供給されていない状態から、例えば第１バルブ７４だけを開いてタンク７１から第１反応室７２４にアンモニアガスを供給し、その後に第１バルブ７４を閉じると共に第２バルブ７７を開いてタンク７１から第２反応室７５４にアンモニアガスを供給した場合に第１反応室７２４で得られる総熱量Ｑ１は、第２反応室７５４で得られる総熱量Ｑ２よりも大きくなる。

なお、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスが供給されていない状態から、第１バルブ７４及び第２バルブ７７を同時に開いて各反応室７２４，７５４にアンモニアガスを供給した場合は、図４に一点鎖線で示すように、各反応室７２４，７５４で得られる総熱量Ｑ３は同じとなる。この場合に各反応室７２４，７５４でそれぞれ得られる総熱量Ｑ３は、総熱量Ｑ１よりも小さく、総熱量Ｑ２よりも大きくなる。

一方、各反応室７２４，７５４に供給されて、各化学蓄熱材７２３，７５３に化学吸着されたアンモニアガスを各反応室７２４，７５４内からタンク７１に回収するには、各化学蓄熱材７２３，７５３に対してアンモニアガスを脱離させるために必要な熱量を加えて、反応式（１）の可逆熱化学反応が左方向に進む吸熱反応を起こす必要がある（蓄熱動作）。そのためには、各反応器７２，７５に流入する排気の温度が、各化学蓄熱材７２３，７５３に対してアンモニアガスを脱離させるために必要な熱量を加えることのできる温度（以下「回収温度」という。）以上になる必要がある。

そしてこの回収温度は、各反応室７２４，７５４からアンモニアガスを回収する前のタンク圧力によって変化する。具体的には、各反応室７２４，７５４からアンモニアガスを回収する前のタンク圧力が低くなるほど、アンモニアガス回収中における各反応室７２４，７５４の圧力も低くなり、各反応室７２４，７５４内で各化学蓄熱材７２３，７５３からアンモニアガスが脱離しやすくなるので、各化学蓄熱材７２３，７５３からアンモニアガスを脱離させるために必要な熱量も少なくて済む。したがって、各反応室７２４，７５４からアンモニアガスを回収する前のタンク圧力が低いときほど、回収温度は低下する。

タンク圧力は、各反応室７２４，７５４からアンモニアガスを回収することで増加する。したがって、例えば各反応室７２４，７５４にアンモニアガスが供給されている状態から、第１バルブ７４だけを開いて第１反応室７２４からタンク７１にアンモニアガスを回収し、その後に第１バルブ７４を閉じると共に第２バルブ７７を開いて第２反応室７５４からタンク７１にアンモニアガスを回収したとする。

この場合、第１反応室７２４からアンモニアガスを回収する前のタンク圧力の方が、第２反応室７５４からアンモニアガスを回収する前のタンク圧力よりも低くなる。よって、第１反応室７２４からアンモニアガスを回収するために必要な回収温度を、第２反応室７５４からアンモニアガスを回収するために必要な回収温度よりも低くすることができる。

逆に、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスが供給されている状態から、第２バルブ７７だけを開いて第２反応室７５４からタンク７１にアンモニアガスを回収し、その後に第２バルブ７７を閉じると共に第１バルブ７４を開いて第１反応室７２４からタンク７１にアンモニアガスを回収したとする。

この場合、第２反応室７５４からアンモニアガスを回収する前のタンク圧力の方が、第１反応室７２４からアンモニアガスを回収する前のタンク圧力よりも低くなる。よって、第２反応室７５４からアンモニアガスを回収するために必要な回収温度を、第１反応室７２４からアンモニアガスを回収するために必要な回収温度よりも低くすることができる。

以下の説明では、各反応器７２，７５にアンモニアガスが供給されている場合に、一方の反応器からアンモニアガスを回収するために必要な回収温度のことを、必要に応じて「低温側回収温度」という。そして、一方の反応器からアンモニアガスを回収した後、他方の反応器からアンモニアガスを回収するために必要な回収温度のことを、必要に応じて「高温側回収温度」という。なお、各反応室７２４，７５４にアンモニアガスが供給されている場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７を同時に開いて各反応室７２４，７５４からアンモニアガスを回収するために必要な回収温度は、それぞれ同じなる。そしてこのときの回収温度は、低温側回収温度と高温側回収温度との間の温度（以下「中間回収温度」という。）となる。

このように本実施形態による化学蓄熱装置７０は、１つのタンク７１に貯蔵したアンモニアガスを、各反応器７２，７５に供給することができるように構成されているので、各反応器７２，７５の反応温度を可変にすることができる。すなわち本実施形態による化学蓄熱装置７０によれば、タンク７１から各反応器７２，７５にアンモニアガスを供給する際の順序を変更することで、第１反応器７２の反応温度を第２反応器７５の反応温度よりも高くすることもできるし、逆に第２反応器７５の反応温度を第１反応器７２の反応温度よりも高くすることもできる。

また本実施形態による化学蓄熱装置７０は、各反応器７２，７５に供給したアンモニアガスを１つのタンク７１に回収できるように構成されているので、各反応器７２，７５の回収温度を可変にすることができる。すなわち本実施形態による化学蓄熱装置７０によれば、各反応器７２，７５からタンク７１にアンモニアガスを回収する際の順序を変更することで、第１反応器７２の回収温度を第２反応器７５の回収温度よりも低くすることもできるし、逆に第２反応器７５の回収温度を第１反応器７２の回収温度よりも低くすることもできる。

ここで本実施形態では、排気管２１の上流側に第１反応器７２を設け、排気管２１の下流側に第２反応器７５を設けている。そのため、第２反応器７５に流入する排気の温度は、基本的に第１反応器７２に流入する排気の温度よりも低くなる。したがって、第２反応器７５に供給したアンモニアガスは、基本的に第１反応器７２に供給したアンモニアガスよりも回収が難しくなる。

そこで本実施形態では、各反応器７２，７５にアンモニアガスを供給した場合、機関本体の運転状態に応じて各反応器７２，７５からタンク７１にアンモニアガスを回収する際の優先順位を決め、基本的に第２反応器７５に供給したアンモニアガスを優先的に回収することとした。これにより、第２反応器７５の回収温度を第１反応器７２の回収温度よりも低くすることができるので、第１反応器７２よりもアンモニアガスの回収が難しい第２反応器７５からも、アンモニアガスを容易に回収できるようにした。

以下、電子制御ユニット２００が実施するこの本実施形態による化学蓄熱装置７０の制御について説明する。

図５は、本実施形態による化学蓄熱装置７０の制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを内燃機関の運転中に繰り返し実行する。

ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、タンク７１から第１反応器７２及び第２反応器７５にアンモニアガスを供給できる状態であるか否か、すなわち第１反応器７２及び第２反応器７５に供給するためのアンモニアガスがタンク７１に貯蔵されているか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、タンク圧力が予め設定された下限圧力Ｐ１よりも高いか否かを判定する。下限圧力Ｐ１は、例えば第１反応器７２及び第２反応器７５に概ね最大限のアンモニアガスを供給したと判定できるタンク圧力である。本実施形態では、タンク７１内のアンモニアガス貯蔵量が満貯蔵量になっているときの基準温度（例えば常温）でのタンク圧力（以下「最大タンク圧力」という。）の５％に相当する圧力値を下限圧力Ｐ１としている。

電子制御ユニット２００は、タンク圧力が下限圧力Ｐ１よりも高ければ、タンク７１から第１反応器７２及び第２反応器７５にアンモニアガスを供給できる状態と判定してステップＳ２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、タンク圧力が下限圧力Ｐ１以下であれば、タンク７１から第１反応器７２及び第２反応器７５にアンモニアガスを供給できない状態と判定してステップＳ１０の処理に進む。

ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、第１触媒コンバータ３０の暖機要求、すなわち酸化触媒の活性要求があるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、第１触媒床温が予め設定された第１閾値未満であるか否かを判定する。本実施形態では、酸化触媒を十分に活性させることができる温度を第１閾値としている。したがって第１閾値は、少なくとも酸化触媒の活性温度以上の値となる。電子制御ユニット２００は、第１触媒床温が第１閾値未満であれば、第１触媒コンバータ３０の暖機要求があると判定してステップＳ３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１触媒床温が第１閾値以上であれば、第１触媒コンバータ３０の暖機要求がないと判定してステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、第２触媒コンバータ５０の暖機要求、すなわちＮＯｘ選択還元触媒の活性要求があるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、第２触媒床温が予め設定された第２閾値未満であるか否かを判定する。本実施形態では、ＮＯｘ選択還元触媒を十分に活性させることができ、また、尿素水を十分に加水分解できる温度を第２閾値としている。したがって第２閾値は、ＮＯｘ選択還元触媒の活性温度及び尿素水の加水分解温度の高い方の温度以上の値となる。本実施形態では、第２閾値を第１閾値よりも小さい値としているが、第２閾値と第１閾値の大小関係は特に限られるものではない。電子制御ユニット２００は、第２触媒床温が第２閾値未満であれば、第２触媒コンバータ５０の暖機要求があると判定してステップＳ４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２触媒床温が第２閾値以上であれば、第２触媒コンバータ５０の暖機要求がないと判定してステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、第１暖機処理を実施する。第１暖機処理は、第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０の双方に対して暖機要求がある場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７をどのように開閉するかを定めた処理である。第１暖機処理の詳細については、図６を参照して後述する。

ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、第２暖機処理を実施する。第２暖機処理は、第１触媒コンバータ３０に対する暖機要求だけがある場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７をどのように開閉するかを定めた処理である。第２暖機処理の詳細については、図７を参照して後述する。

ステップＳ６において、電子制御ユニット２００は、第１触媒コンバータ３０の暖機要求がない場合に、第２触媒コンバータ５０の暖機要求があるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、ステップＳ３で実施した処理と同様に、第２触媒床温が予め設定された第２閾値未満であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、第２触媒床温が第２閾値未満であれば、第２触媒コンバータ５０の暖機要求があると判定してステップＳ７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２触媒床温が第２閾値以上であれば、第２触媒コンバータ５０の暖機要求がないと判定してステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ７において、電子制御ユニット２００は、第３暖機処理を実施する。第３暖機処理は、第２触媒コンバータ５０に対する暖機要求だけがある場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７をどのように開閉するかを定めた処理である。第３暖機処理の詳細については、図８を参照して後述する。

ステップＳ８において、電子制御ユニット２００は、第４暖機処理を実施する。第４暖機処理は、第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０のいずれに対しても暖機要求がない場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７をどのように開閉するかを定めた処理である。第４暖機処理の詳細については、図９を参照して後述する。

ステップＳ９において、電子制御ユニット２００は、各暖機処理を実施した結果、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方が閉じられているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方が閉じられているとき、すなわち第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０の暖機を実施しないときは、必要に応じて各反応器７２，７５に供給したアンモニアガスを回収できるようにするためにステップＳ１０の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、各暖機処理を実施した結果、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の少なくとも一方が開かれていれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ１０において、電子制御ユニット２００は、アンモニアガス回収処理を実施する。アンモニアガス回収処理は、第１反応器７２及び第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収するための処理である。アンモニアガス回収処理の詳細については、図１０を参照して後述する。

図６は、第１暖機処理について説明するフローチャートである。

ステップＳ１１において、電子制御ユニット２００は、第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグが１に設定されているか否かを判定する。第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグは、第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０の双方に対して暖機要求がある場合において、第２触媒コンバータ５０の暖機を優先する場合に１に設定されるフラグであり、初期値は０に設定されている。第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグの設定は、本ルーチンとは別途に実施されている暖機優先フラグ設定制御によって行われている。この暖機優先フラグ設定制御については図１５を参照して後述する。

電子制御ユニット２００は、第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグが１に設定されていれば、第２触媒コンバータ５０の暖機を優先するためにステップＳ１２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグが０に設定されていれば、ステップＳ１７の処理に進む。

ステップＳ１２において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給するか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かを判定すると共に、下流側排気温度が第２閾値以下か否かを判定する。

第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かを判定するのは、アンモニアガス吸着量が上限に達していれば、それ以上アンモニアガスを供給しても加熱できないためである。なお、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量は、タンク７１から第２反応器７５に供給されたアンモニアガス量に比例する。したがって、例えば第２反応器７５にアンモニアガスを供給したときのタンク圧力の低下量と、第２反応器７５からアンモニアガスを回収したときのタンク圧力の増加量とに基づいて、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量を随時算出しておけば、当該アンモニアガス吸着量が所定量以上のときに第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が上限に達していると判定することができる。また、下流側排気温度が第２閾値以下か否かを判定するのは、下流側排気温度が第２閾値よりも高ければ、排気熱によって第２触媒コンバータ５０の暖機が可能であり、第２反応器７５にアンモニアガスを供給して第２反応器７５で発熱反応を起こす必要がないためである。

電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給すると判定した場合は、ステップＳ１３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給しないと判定した場合は、ステップＳ１４の処理に進む。

ステップＳ１３において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に対して優先的にアンモニアガスを供給するために、第１バルブ７４を閉じ、第２バルブ７７を開く。

ステップＳ１４において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に対して優先的にアンモニアガスを供給できなかった場合に、第１反応器７２にアンモニアガスを供給するか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かを判定すると共に、上流側排気温度が第１閾値以下か否かを判定する。

第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かは、前述した第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かと同様の方法で判定することができる。また、上流側排気温度が第１閾値以下か否かを判定するのは、上流側排気温度が第１閾値よりも高ければ、排気熱によって第１触媒コンバータ３０の暖機が可能であり、第１反応器７２にアンモニアガスを供給して第１反応器７２で発熱反応を起こす必要がないためである。

電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給すると判定した場合は、ステップＳ１５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給しないと判定した場合は、ステップＳ１６の処理に進む。

ステップＳ１５において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給するために、第１バルブ７４を開き、第２バルブ７７を閉じる。

ステップＳ１６において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方にアンモニアガスを供給しないので、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

ステップＳ１７において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給するか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、ステップＳ１４と同様の処理を実施する。すなわち、第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かを判定すると共に、上流側排気温度が第１閾値以下か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給すると判定した場合は、ステップＳ１８の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給しないと判定した場合は、ステップＳ１９の処理に進む。

ステップＳ１８において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給するために、第１バルブ７４を開き、第２バルブ７７を閉じる。

ステップＳ１９において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に対してアンモニアガスを供給しなかった場合に、第２反応器７５にアンモニアガスを供給するか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、ステップＳ１２と同様の処理を実施する。すなわち、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かを判定すると共に、下流側排気温度が第２閾値以下か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給すると判定した場合は、ステップＳ２０の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給しないと判定した場合は、ステップＳ２１の処理に進む。

ステップＳ２０において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給するために、第１バルブ７４を閉じ、第２バルブ７７を開く。

ステップＳ２１において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方にアンモニアガスを供給しないので、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

なお本実施形態では、第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０の双方に対して暖機要求がある場合において、上記のようにステップＳ１１で第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグが０に設定されているときは、ステップＳ１７、Ｓ１８で第１触媒コンバータ３０の暖機を先に行っている。

これに対し、例えばステップＳ１１で第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグが０に設定されているときは、ステップＳ１７で第１反応器７２及び第２反応器７５の双方にアンモニアガスを供給するか否かを判定し、判定結果に応じて第１バルブ７４及び第２バルブ７７を同時に開いて第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０を同時に暖機できるようにしても良い。また、例えば第１バルブ７４だけを開いて第１触媒コンバータ３０の暖機をしている最中に第２バルブ７７を開き、途中から第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０を同時に暖機するようにしても良い。

図７は、第２暖機処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ３１において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給するか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かを判定すると共に、上流側排気温度が第１閾値以下か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給すると判定した場合は、ステップＳ３２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給しないと判定した場合は、ステップＳ３３の処理に進む。

ステップＳ３２において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２にアンモニアガスを供給するために、第１バルブ７４を開き、第２バルブ７７を閉じる。

ステップＳ３３において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に対してはアンモニアガスを供給せず、また、第２触媒コンバータ５０に対しては暖機要求がないので、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

図８は、第３暖機処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ４１において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給するか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が上限に達しているか否かを判定すると共に、下流側排気温度が第２閾値以下か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給すると判定した場合は、ステップＳ４２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給しないと判定した場合は、ステップＳ４３の処理に進む。

ステップＳ４２において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５にアンモニアガスを供給するために、第１バルブ７４を閉じ、第２バルブ７７を開く。

ステップＳ４３において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に対してはアンモニアガスを供給せず、また、第１触媒コンバータ３０に対しては暖機要求がないので、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

図９は、第４暖機処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ５１において、電子制御ユニット２００は、第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０のいずれに対しても暖機要求がないので、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

図１０は、アンモニアガス回収処理について説明するフローチャートである。

ステップＳ６１において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２及び第２反応器７５の一方又は双方に供給したアンモニアガスの回収が完了しているか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、タンク圧力が予め定められた上限圧力Ｐ２以上か否かを判定する。上限圧力Ｐ２は、タンク７１内のアンモニアガス貯蔵量が概ね満貯蔵量であると判定できるタンク圧力である。本実施形態では、最大タンク圧力の９５％に相当する圧力値を上限圧力Ｐ２としている。

電子制御ユニット２００は、タンク圧力が上限圧力Ｐ２以上であれば、アンモニアガスの回収が完了していると判定してアンモニアガス回収処理を終了する。一方で電子制御ユニット２００は、タンク圧力が上限圧力Ｐ２未満であれば、アンモニアガスの回収が完了していないと判定してステップＳ６２の処理に進む。

ステップＳ６２において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に対するアンモニアガスの回収要求があるか否か、すなわち第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収が未完了か否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量が０より多いか否かを判定する。第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量が０より多いか否かは、前述したように、例えば第１反応器７２にアンモニアガスを供給したときのタンク圧力の低下量と、第１反応器７２からアンモニアガスを回収したときのタンク圧力の増加量とに基づいて、第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量を随時算出しておくことで判定することができる。電子制御ユニット２００は、第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量が０より多ければ第１反応器７２に対するアンモニアガスの回収要求があると判定してステップＳ６３の処理に進む。一方で、電子制御ユニット２００は、第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量が０であれば、第１反応器７２に対するアンモニアガスの回収要求がないと判定してステップＳ６６の処理に進む。

ステップＳ６３において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に対するアンモニアガスの回収要求があるか否か、すなわち第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が未完了か否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が０より多ければ第２反応器７５に対するアンモニアガスの回収要求があると判定してステップＳ６４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が０であれば、第２反応器７５に対するアンモニアガスの回収要求がないと判定してステップＳ６５の処理に進む。

ステップＳ６４において、電子制御ユニット２００は、第１回収処理を実施する。第１回収処理は、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に対してアンモニアガスの回収要求がある場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７をどのように開閉するかを定めた処理である。第１回収処理の詳細については、図１１を参照して後述する。

ステップＳ６５において、電子制御ユニット２００は、第２回収処理を実施する。第２回収処理は、第１反応器７２に対してだけアンモニアガスの回収要求がある場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７をどのように開閉するかを定めた処理である。第２回収処理の詳細については、図１２を参照して後述する。

ステップＳ６６において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に対するアンモニアガスの回収要求がない場合に、第２反応器７５に対するアンモニアガスの回収要求があるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、ステップＳ６３と同様の処理を実施し、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が０より多ければ、第２反応器７５に対するアンモニアガスの回収要求があると判定してステップＳ６７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量が０であれば、第２反応器７５に対するアンモニアガスの回収要求がないと判定してステップＳ６８の処理に進む。

ステップＳ６７において、電子制御ユニット２００は、第３回収処理を実施する。第３回収処理は、第２反応器７５に対してだけアンモニアガスの回収要求がある場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７をどのように開閉するかを定めた処理である。第３回収処理の詳細については、図１３を参照して後述する。

ステップＳ６８において、電子制御ユニット２００は、第４回収処理を実施する。第４回収処理は、第１反応器７２及び第２反応器７５のいずれに対してもアンモニアガスの回収要求がない場合に、第１バルブ７４及び第２バルブ７７をどのように開閉するかを定めた処理である。第４回収処理の詳細については、図１４を参照して後述する。

図１１は、第１回収処理について説明するフローチャートである。

ステップＳ７１において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５の回収優先フラグが１に設定されているか否かを判定する。第２反応器７５の回収優先フラグは、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に対してアンモニアガスの回収要求がある場合において、第２反応器７５に供給されたアンモニアガスの回収を優先するときに１に設定されるフラグであり、初期値は０に設定されている。第２反応器７５の回収優先フラグの設定は、本ルーチンとは別途に実施されている回収優先フラグ設定制御によって行われている。この回収優先フラグ設定制御については図１６を参照して後述する。

電子制御ユニット２００は、第２反応器７５の回収優先フラグが１に設定されていればステップＳ７２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、第２反応器７５の回収優先フラグが０に設定されていればステップＳ７６の処理に進む。

ステップＳ７２において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が、低温側回収温度以上になっているか否かを判定する。これは、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に対してアンモニアガスの回収要求がある場合は、両反応器にアンモニアガスが供給されていてタンク圧力が低くなっている状態なので、下流側排気温度が低温側回収温度以上になっていれば第２反応室７５４内で第２化学蓄熱材７５３からアンモニアガスが脱離する反応（吸熱反応）が起こるためである。

電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が低温側回収温度以上であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であると判定してステップＳ７３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が低温側回収温度未満であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態ではないと判定してステップＳ７５の処理に進む。

ステップＳ７３において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４を閉じ、第２バルブ７７を開く。これにより、第２反応室７５４内で第２化学蓄熱材７５３からアンモニアガスが脱離する反応が起こって第２反応室７５４内のアンモニアガスがタンク７１に移動し、基本的にタンク圧力と第２ヒータ圧力とが一致するまでタンク圧力が徐々に上昇していく。

ステップＳ７４において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了したか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力未満であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了していないと判定し、ステップＳ７２の処理に戻る。これにより、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であれば、電子制御ユニット２００は引き続き第１バルブ７４を閉じたまま第２バルブ７７を開いた状態としてアンモニアガスの回収を継続する。一方で電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力以上であれば第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了したと判定し、ステップＳ７５の処理に進む。

ステップＳ７５において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

ステップＳ７６において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に供給したアンモニアガスを同時にタンク７１に回収できる状態であるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、上流側排気温度及び下流側排気温度が、それぞれ中間回収温度以上か否かを判定する。これは、両反応器にアンモニアガスが供給されていてタンク圧力が低くなっている状態のときは、上流側排気温度及び下流側排気温度がそれぞれ中間回収温度以上になっていれば、各反応室７２４，７５４内で各化学蓄熱材７２３，７５３からアンモニアガスが脱離する反応が起こるためである。

電子制御ユニット２００は、上流側排気温度及び下流側排気温度がそれぞれ中間回収温度以上であれば、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に供給したアンモニアガスを同時にタンク７１に回収できる状態であると判定してステップＳ７７の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、上流側排気温度及び下流側排気温度の少なくとも一方が中間回収温度未満であれば、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に供給したアンモニアガスを同時にタンク７１に回収できる状態ではないと判定してステップＳ７９の処理に進む。

ステップＳ７７において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を開く。これにより、各反応室７２４，７５４内で各化学蓄熱材７２３，７５３からアンモニアガスが脱離する反応が起こって各反応室７２４，７５４内のアンモニアガスがタンク７１に移動し、基本的にタンク圧力、第１ヒータ圧力及び第２ヒータ圧力が等圧になるまでタンク圧力が徐々に上昇していく。

ステップＳ７８において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に供給したアンモニアガスの回収が完了したか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力以上、かつ、第２ヒータ圧力以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力未満、又は、第２ヒータ圧力未満であれば、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に供給したアンモニアガスの回収が完了していないと判定し、ステップＳ７６の処理に戻る。これにより、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に供給したアンモニアガスを同時にタンク７１に回収できる状態であれば、電子制御ユニット２００は引き続き第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を開いた状態としてアンモニアガスの回収を継続する。一方で電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力以上、かつ、第２ヒータ圧力以上であれば第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に供給したアンモニアガスの回収が完了したと判定し、ステップＳ７５の処理に進む。

ステップＳ７９において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、上流側排気温度が低温側回収温度以上になっているか否かを判定する。これは、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に対してアンモニアガスの回収要求がある場合は、両反応器にアンモニアガスが供給されていてタンク圧力が低くなっている状態なので、上流側排気温度が低温側回収温度以上になっていれば第１反応室７２４内で化学蓄熱材からアンモニアガスが脱離する反応が起こるためである。

電子制御ユニット２００は、上流側排気温度が低温側回収温度以上であれば、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であると判定してステップＳ８０の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、上流側排気温度が低温側回収温度未満であれば、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態ではないと判定してステップＳ８２の処理に進む。

ステップＳ８０において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４を開き、第２バルブ７７を閉じる。これにより、第１反応室７２４内で第１化学蓄熱材７２３からアンモニアガスが脱離する反応が起こって第１反応室７２４内のアンモニアガスがタンク７１に移動し、基本的にタンク圧力と第１ヒータ圧力とが一致するまでタンク圧力が徐々に上昇していく。

ステップＳ８１において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収が完了したか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力未満であれば、第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収が完了していないと判定し、ステップＳ７９の処理に戻る。これにより、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であれば、電子制御ユニット２００は引き続き第２バルブ７７を閉じたまま第１バルブ７４を開いた状態としてアンモニアガスの回収を継続する。一方で電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力以上であれば第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収が完了したと判定し、ステップＳ７５の処理に進む。

ステップＳ８２において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できないときに、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、ステップＳ７２の処理と同様に、下流側排気温度が低温側回収温度以上になっているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が低温側回収温度以上であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であると判定してステップＳ８３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が低温側回収温度未満であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態ではないと判定してステップＳ７５の処理に進む。

ステップＳ８３において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４を閉じ、第２バルブ７７を開く。これにより、第２反応室７５４内で第２化学蓄熱材７５３からアンモニアガスが脱離する反応が起こって第２反応室７５４内のアンモニアガスがタンク７１に移動し、基本的にタンク圧力と第２ヒータ圧力とが一致するまでタンク圧力が徐々に上昇していく。

ステップＳ８４において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了したか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力未満であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了していないと判定し、ステップＳ８２の処理に戻る。これにより、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であれば、電子制御ユニット２００は引き続き第１バルブ７４を閉じたまま第２バルブ７７を開いた状態としてアンモニアガスの回収を継続する。一方で電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力以上であれば第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了したと判定し、ステップＳ７５の処理に進む。

図１２は、第２回収処理について説明するフローチャートである。

ステップＳ９１において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、上流側排気温度が高温側回収温度以上か否かを判定する。これは、第１反応器７２に対してだけアンモニアガスの回収要求がある場合は、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に対してアンモニアガスの回収要求がある場合よりもタンク圧力が高くなっている状態なので、上流側排気温度が低温側排気温度よりも高い高温側排気温度以上になっていないと、第１反応室７２４内で化学蓄熱材からアンモニアガスが脱離する反応が起こらないためである。

電子制御ユニット２００は、上流側排気温度が高温側回収温度以上であれば、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であると判定してステップＳ９２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、上流側排気温度が高温側回収温度未満であれば、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態ではないと判定してステップＳ９４の処理に進む。

ステップＳ９２において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４を開き、第２バルブ７７を閉じる。これにより、第１反応室７２４内で第１化学蓄熱材７２３からアンモニアガスが脱離する反応が起こって第１反応室７２４内のアンモニアガスがタンク７１に移動し、基本的にタンク圧力と第１ヒータ圧力とが一致するまでタンク圧力が徐々に上昇していく。

ステップＳ９３において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収が完了したか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力未満であれば、第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収が完了していないと判定し、ステップＳ９１の処理に戻る。これにより、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であれば、電子制御ユニット２００は引き続き第２バルブ７７を閉じたまま第１バルブ７４を開いた状態としてアンモニアガスの回収を継続する。一方で電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第１ヒータ圧力以上であれば第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収が完了したと判定し、ステップＳ９４の処理に進む。

ステップＳ９４において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

図１３は、第３回収処理について説明するフローチャートである。

ステップＳ１０１において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が高温側回収温度以上か否かを判定する。これは、第２反応器７５に対してだけアンモニアガスの回収要求がある場合は、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に対してアンモニアガスの回収要求がある場合よりもタンク圧力が高くなっている状態なので、下流側排気温度が高温側排気温度以上になっていないと、第２反応室７５４内で第２化学蓄熱材７５３からアンモニアガスが脱離する反応が起こらないためである。

電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が高温側回収温度以上であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であると判定してステップＳ１０２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が高温側回収温度未満であれば、第１反応器７２に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態ではないと判定してステップＳ１０４の処理に進む。

ステップＳ１０２において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４を閉じ、第２バルブ７７を開く。これにより、第２反応室７５４内で第２化学蓄熱材７５３からアンモニアガスが脱離する反応が起こって第２反応室７５４内のアンモニアガスがタンク７１に移動し、基本的にタンク圧力と第２ヒータ圧力とが一致するまでタンク圧力が徐々に上昇していく。

ステップＳ１０３において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了したか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力未満であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了していないと判定し、ステップＳ１０１の処理に戻る。これにより、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であれば、電子制御ユニット２００は引き続き第１バルブ７４を閉じたまま第２バルブ７７を開いた状態としてアンモニアガスの回収を継続する。一方で電子制御ユニット２００は、タンク圧力が第２ヒータ圧力以上であれば第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了したと判定し、ステップＳ１０４の処理に進む。

ステップＳ１０４において、電子制御ユニット２００は、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

図１４は、第４回収処理について説明するフローチャートである。

ステップＳ１１１において、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２及び第２反応器７５のいずれに対してもアンモニアガスの回収要求がないので、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方を閉じる。

図１５は、第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグ設定制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを内燃機関の運転中に繰り返し実行する。

ステップＳ１２１において、電子制御ユニット２００は、機関始動後に一度でも第２触媒床温が第２閾値以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、機関始動後に一度も第２触媒床温が第２閾値以上になっていなければステップＳ１２２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、機関始動後に一度でも第２触媒床温が第２閾値以上になったことがあればステップＳ１２３の処理に進む。

ステップＳ１２２において、電子制御ユニット２００は、機関始動後に早期に第２触媒床温を加水分解温度以上にするために、第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグを１に設定する。

ステップＳ１２３において、電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が加水分解温度以下になっているか否かを判定する。このような判定をするのは以下の理由による。すなわち、ステップＳ１２３に進んだときは、機関始動後にいったん第２触媒床温が第２閾値以上になった後なので、基本的に第２触媒コンバータ５０内で尿素水の加水分解が可能である。しかしながら、下流側排気温度が加水分解温度まで低下してしまうと、第２触媒床温も徐々に低下して尿素水の加水分解を十分に行うことができなくなる可能性があるためである。電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が加水分解温度以下であれば、ステップＳ１２４の処理に進み、下流側排気温度が加水分解温度よりも高ければ、ステップＳ１２５の処理に進む。

ステップＳ１２４において、電子制御ユニット２００は、第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグを１に設定する。

ステップＳ１２５において、電子制御ユニット２００は、第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグを０に戻す。

図１６は、第２反応器７５の回収優先フラグ設定制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを内燃機関の運転中に繰り返し実行する。

ステップＳ１３１において、電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であるか否かを判定する。具体的には電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が、低温側回収温度以上になっているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が低温側回収温度以上であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態であると判定してステップＳ１３２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が低温側回収温度未満であれば、第２反応器７５に供給したアンモニアガスをタンク７１に回収できる状態ではないと判定してステップＳ１３５の処理に進む。

ステップＳ１３２において、電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が一定時間継続して低下しているか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が一定時間継続して低下していればステップＳ１３３の処理に進み、第２反応器７５の回収優先フラグを０に設定する。一方で電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が一定時間継続して低下していなければステップＳ１３４の処理に進み、第２反応器７５の回収優先フラグを１に設定する。

このように、下流側排気温度が一定時間継続して低下しているときに第２反応器７５の回収優先フラグを０に設定するのは以下の理由による。すなわち、下流側排気温度が一定時間継続して低下しているときは、基本的に機関本体１から排出される排気の温度が継続して低下しているときであり、今後も機関本体１から排出される排気の温度が低下していくことが予想される。そのため、下流側排気温度が一定時間継続して低下しているときに第２反応器７５に供給したアンモニアガスを優先的に回収してしまうと、第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収完了時の排気温度が低下し過ぎるおそれがある。その結果、第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収しようとしても、排気温度が低すぎて第１反応器７２に供給したアンモニアガスを回収できなくなるおそれがあるためである。

ステップＳ１３５において、電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が一定時間継続して上昇しているか否かを判定する。これは、下流側排気温度が一定時間継続して上昇している場合には、少し待てば下流側排気温度が低温側回収温度を上回る可能性が高いためである。したがって電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が一定時間継続して上昇していればステップＳ１３６に進み、第２反応器７５の回収優先フラグを１に設定する。一方で電子制御ユニット２００は、下流側排気温度が一定時間継続して上昇していなければ、ステップＳ１３７に進み、第２反応器７５の回収優先フラグを０に戻す。

図１７は、本実施形態による化学蓄熱装置７０の制御の動作について説明するタイムチャートである。

時刻ｔ１で機関本体が始動されると、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２及び第２反応器７５に供給するためのアンモニアガスがタンク７１に貯蔵されているか否かを判定するために、タンク圧力が下限圧力Ｐ１以上であるか否かを判定する（図５；Ｓ１）。時刻ｔ１において、タンク圧力は下限圧力Ｐ１以上なので、電子制御ユニット２００は、第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０の暖機要求があるか否かを判定する（図５；Ｓ２，Ｓ３，Ｓ６）。時刻ｔ１において、第１触媒床温は第１閾値以下であり、また、第２触媒床温も第２閾値以下なので、電子制御ユニット２００は、第１暖機処理を実施する（図５；Ｓ４）。

時刻ｔ１の時点では、機関始動後に一度も第２触媒床温が第２閾値以上にはなっていないので、第２触媒コンバータ５０の暖機優先フラグは１に設定される。そのため電子制御ユニット２００は、第２反応器７５に対して優先的にアンモニアガスを供給するべく、第２反応器７５で発熱反応を起こすことができるか否かを判定する（図６；Ｓ１２）。時刻ｔ１では、タンク７１のアンモニアガスは各反応器７２，７５に供給されておらず、第２化学蓄熱材７５３のアンモニアガス吸着量は上限に達していないなので、電子制御ユニット２００は第２反応器７５で発熱反応を起こすことができると判定し、第２バルブ７７だけを開く（図６；Ｓ１２）。

これにより、タンク７１から第２反応器７５の第２反応室７５４内にアンモニアガスが供給されるので、時刻ｔ１以降はタンク圧力が低下する一方で、第２ヒータ圧力が増加する。また、第２反応器７５でアンモニアガスが第２化学蓄熱材７５３に化学吸着される発熱反応が起きるため、時刻ｔ１以降は、第２反応器７５によって排気が加熱され、第２反応器７５から流出する排気の温度（すなわち下流側排気温度）が上昇していく。

第２反応器７５によって排気が加熱されることにより、時刻ｔ２で第２触媒床温が第２閾値よりも高くなると、第２触媒コンバータ５０の暖機要求はないと判定されるが、時刻ｔ２では第１触媒床温は第１閾値以下であり、第１触媒コンバータ３０の暖機要求はあるので、電子制御ユニット２００は第２暖機処理を実施する（図５；Ｓ５）。

第２暖機処理が実施されると、電子制御ユニット２００は、第１反応器７２で発熱反応を起こすことができるか否かを判定する（図７；Ｓ３１）。時刻ｔ２の時点では、タンク７１のアンモニアガスは第１反応器７２に供給されておらず、第１化学蓄熱材７２３のアンモニアガス吸着量は上限に達していないので、電子制御ユニット２００は第１反応器７２で発熱反応を起こすことができると判定し、第１バルブ７４だけを開き、第２バルブ７７を閉じる（図７；Ｓ３２）。

これにより、タンク７１から第１反応器７２の第１反応室７２４内にアンモニアガスが供給されるので、時刻ｔ２以降もタンク圧力は低下し、その一方で第１ヒータ圧力が増加する。なお、第２バルブ７７が閉じられることで、第２反応器７５の第２反応室７５４内にはアンモニアガスは供給されなくなるが、第２反応室７５４内には未反応のアンモニアガスが一部残存しているので、排気温度の上昇に応じて時刻ｔ２以降も第２ヒータ圧力は増加していく。

タンク７１から第１反応器７２の第１反応室７２４内にアンモニアガスが供給されることで、第１反応器７２でアンモニアガスが第１化学蓄熱材７２３に化学吸着される発熱反応が起きるため、時刻ｔ２以降は、第１反応器７２によって排気が加熱され、第１反応器７２から流出する排気の温度（すなわち上流側排気温度）が上昇していく。

第１反応器７２によって排気が加熱されることにより、時刻ｔ３で第１触媒床温が第１閾値よりも高くなると、第１触媒コンバータ３０の暖機要求もないと判定される。そして時刻ｔ３の時点ではタンク圧力が下限圧力Ｐ１よりも高いので、第４暖機処理が実施される（図６；Ｓ８）。その結果、第１バルブ７４も閉じられ（図９；Ｓ５１）、時刻ｔ３以降は第１バルブ７４及び第２バルブ７７の双方が閉じられた状態となり、アンモニアガス回収処理が実施される（図５；Ｓ１０）。

アンモニアガス回収処理において、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は、タンク圧力が上限圧力Ｐ２よりも低く、また、第１反応器７２及び第２反応器７５にはアンモニアガスが供給されているために、両反応器７２，７５に対する回収要求はありと判定され、第１回収処理が実施される（図１０；Ｓ６１〜Ｓ６４）。

そして時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は、下流側排気温度が低温側回収温度よりも低いが、下流側排気温度が継続して上昇しているので、第２反応器７５の回収優先フラグは１に設定されている。そのため、第１回収処理において、第２反応器７５に供給したアンモニアガスを回収できるか否かが判定される（図１１；Ｓ７１、Ｓ７２）。その結果、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は下流側排気温度が低温側回収温度よりも低いので、第１バルブ７４及び第２バルブ７７はそれぞれ閉じられたままとなる（図１１；Ｓ７５）。

そして、時刻ｔ４で下流側排気温度が低温側回収温度以上になると、第２バルブ７７だけが開かれる（図１１；Ｓ７３）。これにより、第２反応室７５４内で第２化学蓄熱材７５３からアンモニアガスが脱離する反応が起こって第２反応室７５４内のアンモニアガスがタンク７１に移動するので、時刻ｔ４以降は、タンク圧力が増加し、その一方で第２ヒータ圧力が低下する。

そして、時刻ｔ５でタンク圧力が第２ヒータ圧力以上になると（タンク圧力と第２ヒータ圧力とが等圧になると）、電子制御ユニット２００は第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了したと判定し、第２バルブ７７を閉じる（図１１；Ｓ７５）。なお本実施形態では、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間、すなわち第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収を優先的に回収している期間において、第１バルブ７４の開度よりも第２バルブ７７の開度が大きくなるように、第２バルブ７７だけを開いて第１バルブ７４を閉じているが、この期間において、第１バルブ７４の開度が第２バルブ７７の開度がよりも大きくならない範囲で、第１バルブ７４を開いても良い。

時刻ｔ５以降は、第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収が完了したことにより、第２反応器７５の回収要求が無くなるので、第２回収処理が実施される。その結果、時刻ｔ６までは上流側排気温度が高温側回収温度よりも低いので、第１バルブ７４及び第２バルブ７７はそれぞれ閉じられたままとなる（図１２；Ｓ９４）。

そして、時刻ｔ６で上流側排気温度が高温側回収温度以上になると、第１バルブ７４が開かれる。これにより、第１反応室７２４内で第１化学蓄熱材７２３からアンモニアガスが脱離する反応が起こって第１反応室７２４内のアンモニアガスがタンク７１に移動するので、時刻ｔ６以降は、タンク圧力が増加し、その一方で第１ヒータ圧力が低下する。

そして、時刻ｔ７でタンク圧力が第１ヒータ圧力以上になると（タンク圧力と第１ヒータ圧力とが等圧になると）、電子制御ユニット２００は第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収が完了したと判定し、第１バルブ７４を閉じる（図１２；Ｓ９４）。なお本実施形態では、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間、すなわち第２反応器７５に供給したアンモニアガスの回収を優先的に回収した後、第１反応器７２に供給したアンモニアガスの回収している期間において、第２バルブ７７の開度よりも第１バルブ７４の開度が大きくなるように、第１バルブ７４だけを開いて第２バルブ７７を閉じているが、この期間において、第２バルブ７７の開度が第１バルブ７４の開度がよりも大きくならない範囲で、第２バルブ７７を開いても良い。

以上説明した本実施形態による内燃機関１００は、機関本体１と、機関本体１の排気管２１（排気通路）に配置された第１触媒コンバータ３０（第１加熱対象物）と、第１触媒コンバータ３０よりも下流側の排気管２１に配置された第２触媒コンバータ５０（第２加熱対象物）と、第１触媒コンバータ３０及び第２触媒コンバータ５０を加熱するための化学蓄熱装置７０と、化学蓄熱装置７０を制御する電子制御ユニット２００（制御装置）と、を備える。

そして化学蓄熱装置７０は、反応媒体としてのアンモニアガスを貯蔵するタンク７１（貯蔵部）と、タンク７１から第１接続管７３を介して供給された反応媒体を化学吸着したときに発熱し、反応媒体を化学吸着している状態で排気熱によって加熱されると反応媒体を脱離させる第１化学蓄熱材７２３（第１素子）を含んで第１触媒コンバータ３０よりも上流側の排気管２１に配置された第１反応器７２（第１ヒータ）と、タンク７１から第２接続管７６を介して供給された反応媒体を化学吸着したときに発熱し、反応媒体を化学吸着している状態で排気熱によって加熱されると反応媒体を脱離させる第２化学蓄熱材７５３（第２素子）を含んで第１触媒コンバータ３０と第２触媒コンバータ５０との間の排気管２１に配置された第２反応器７５（第２ヒータ）と、第１接続管７３に配置された第１バルブ７４と、第２接続管７６に配置された第２バルブ７７と、を備える。

そして電子制御ユニット２００は、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に反応媒体を供給したときは、第２反応器７５に供給した反応媒体が優先的にタンク７１に回収されるように、第１バルブ７４及び第２バルブ７７の開度を制御するように構成されている。具体的には、第２反応器７５に供給した反応媒体を優先的にタンク７１に回収する場合には、第２反応器７５に流入する排気の温度が低温側回収温度（第１回収温度）以上となったときに第１バルブ７４の開度よりも第２バルブ７７の開度を大きくして第２化学蓄熱材７５３から脱離させた反応媒体をタンク７１に回収し、回収完了後、第１反応器７２に流入する排気の温度が低温側回収温度よりも高い高温側回収温度（第２回収温度）以上となったときに、第２バルブ７７の開度よりも第１バルブ７４の開度を大きくして第１化学蓄熱材７２３から脱離させた反応媒体をタンク７１に回収するように構成されている。

このように本実施形態では、タンク７１に貯蔵したアンモニアガスを、第１反応器７２及び第２反応器７５にそれぞれ供給することができるように化学蓄熱装置７０を構成している。そのため、第１反応器７２及び第２反応器７５の双方に反応媒体を供給したときは、タンク圧力が相対的に低くなっている。したがって、第２反応器７５に供給した反応媒体が優先的にタンク７１に回収されるように第１バルブ７４及び第２バルブ７７の開度を制御することで、第２反応器７５の回収温度を、第１反応器７２の回収温度よりも低くすることができる。

よって、排気管上流側と比べて排気温度が低くなる排気管下流側に配置された第２反応器７５からの反応媒体の回収を容易に行うことができる。また、反応媒体を貯蔵するタンク７１も１つで済むため、化学蓄熱装置７０が大型化するのを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば上記の実施形態では、燃料を圧縮自己着火燃焼させるように機関本体１を構成していたが、火花点火燃焼させるように構成しても良い。

また上記の実施形態では、反応媒体及び化学蓄熱材の組み合わせの一例としてアンモニアガス及び塩化マグネシウムを例示したが、この組み合わせに限られるものではない。

また上記の実施形態では、タンク７１に貯蔵されたアンモニアガスを第１反応器７２及び第２反応器７５の２つの反応器に供給するように化学蓄熱装置７０を構成していたが、３つ以上の反応器に供給するように化学蓄熱装置７０を構成しても良い。

また上記の実施形態では、反応器によって触媒コンバータを暖機するようにしていたが、反応器によって暖機（又は加熱）する対象は触媒コンバータに限らず、例えばパティキュレート捕集装置４０などの排気管２１に配置された各種の部品を対象とすることができる。

１機関本体
２１排気管（排気通路）
３０第１触媒コンバータ（第１加熱対象物）
５０第２触媒コンバータ（第２加熱対象物）
７０化学蓄熱装置
７１タンク（貯蔵部）
７２第１反応器（第１ヒータ）
７２３第１化学蓄熱材（第１素子）
７３第１接続管
７４第１バルブ
７５第２反応器（第２ヒータ）
７５３第２化学蓄熱材（第２素子）
７７第２バルブ
１００内燃機関
２００電子制御ユニット（制御装置）

Claims

機関本体と、
前記機関本体の排気通路に配置された第１加熱対象物と、
前記第１加熱対象物よりも下流側の前記排気通路に配置された第２加熱対象物と、
前記第１加熱対象物及び前記第２加熱対象物を加熱するための化学蓄熱装置と、
前記化学蓄熱装置を制御する制御装置と、
を備える内燃機関であって、
前記化学蓄熱装置は、
反応媒体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部から第１接続管を介して供給された反応媒体を化学吸着したときに発熱し、反応媒体を化学吸着している状態で排気熱によって加熱されると反応媒体を脱離させる第１素子を含み、前記第１加熱対象物よりも上流側の前記排気通路に配置された第１ヒータと、
前記貯蔵部から第２接続管を介して供給された反応媒体を化学吸着したときに発熱し、反応媒体を化学吸着している状態で排気熱によって加熱されると反応媒体を脱離させる第２素子を含み、前記第１加熱対象物と前記第２加熱対象物との間の前記排気通路に配置された第２ヒータと、
前記第１接続管に配置された第１バルブと、
前記第２接続管に配置された第２バルブと、
を備え、
前記制御装置は、
前記第１ヒータ及び前記第２ヒータの双方に反応媒体を供給したときは、前記第２ヒータに供給した反応媒体が優先的に前記貯蔵部に回収されるように、前記第１バルブ及び第２バルブの開度を制御する、
内燃機関。
前記制御装置は、
前記第２ヒータに供給した反応媒体を優先的に前記貯蔵部に回収する場合には、前記第２ヒータに流入する排気の温度が第１回収温度以上となったときに、前記第１バルブの開度よりも前記第２バルブの開度を大きくして前記第２素子から脱離させた反応媒体を前記貯蔵部に回収し、
回収完了後、前記第１ヒータに流入する排気の温度が前記第１回収温度よりも高い第２回収温度以上となったときに、前記第２バルブの開度よりも前記第１バルブの開度を大きくして前記第１素子から脱離させた反応媒体を前記貯蔵部に回収する、
請求項１に記載の内燃機関。