(57)【要約】【課題】化学蓄熱装置の故障を判定可能な排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置は、排気浄化触媒を昇温するための化学蓄熱装置を備える。化学蓄熱装置は、化学反応媒体を保持すると発熱する反応材を有する反応器と、化学反応媒体を吸着する吸着材を有する吸着器と、反応器と吸着器とを接続する接続管に配置された開閉弁とを含む。反応器または吸着器の一方にほぼ全ての化学反応媒体が保持されている状態にて開閉弁を閉止すると共に反応材の第１の温度を検出し、化学反応媒体が他方に移動する状態にて開閉弁を開放した後に反応材の第２の温度を検出し、第１の温度と第２の温度との温度差に基づいて、化学蓄熱装置の故障を判別する。【選択図】図４
2016118145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路に配置された排気浄化触媒と、
排気浄化触媒を昇温するための化学蓄熱装置とを備え、
化学蓄熱装置は、化学反応媒体を保持する反応材を有する反応器と、反応器に接続され、化学反応媒体を吸着する吸着材を有する吸着器と、反応器と吸着器とを接続する接続管に配置された開閉弁とを含み、
反応材は、低温の時には化学反応媒体を保持すると共に温度が上昇し、高温の時には化学反応媒体を放出すると共に温度が低下し、
反応器または吸着器の一方にほぼ全ての化学反応媒体が保持されている状態にて開閉弁を閉止すると共に反応材の第１の温度を検出し、化学反応媒体が他方に移動する状態にて開閉弁を開いた後に反応材の第２の温度を検出し、第１の温度と第２の温度との温度差に基づいて化学蓄熱装置の故障を判別することを特徴とする、排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関の排気ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、未燃燃料（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯX）または、粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート）などの成分が含まれている。
【０００３】
内燃機関には、これらの成分を浄化するために、排気浄化装置が取り付けられる。排気浄化装置には、一酸化炭素などを酸化するための酸化触媒、窒素酸化物を除去するためのＮＯX吸蔵還元触媒又はＮＯX選択還元触媒、粒子状物質を除去するためのパティキュレートフィルタ等が含まれる。触媒作用により排気を浄化する排気浄化触媒は、排気ガスの成分を所定の高効率にて浄化できる活性化温度を有する。内燃機関を長期間停止した後に始動した直後には、排気浄化触媒が活性化温度未満である。活性化温度未満では十分に排気ガスの所望の成分を浄化することができないために、早期に排気浄化触媒を活性化温度以上に昇温することが好ましい。
【０００４】
特開２０１４−１１８８８２号公報においては、化学媒体の反応熱を用いて加熱対象物を加熱する化学蓄熱装置が開示されている。この化学蓄熱装置は、反応器において反応材とアンモニアとの化学反応にて熱を発生させ、発生した熱によって触媒を昇温することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１１８８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
化学蓄熱装置では、反応材が化学反応媒体を保持することにより発熱する。化学蓄熱装置は、化学反応媒体を反応材と吸着材と間で往来させることができる。所望の時期に反応材に化学反応媒体を供給することにより、排気浄化触媒の温度を上昇させることができる。
【０００７】
反応材や吸着材は、長期間使用することにより劣化し、化学反応媒体の保持または放出の性能が低下する場合がある。または、化学蓄熱装置の化学反応媒体が漏れたり、化学反応媒体の通路に配置された開閉弁が故障したりする場合がある。化学蓄熱装置に故障が生じた場合には、排気浄化触媒の昇温速度が低下し、排気浄化触媒を所望の温度まで上昇させるために時間がかかってしまう場合がある。例えば、内燃機関の冷間始動時に、化学蓄熱装置の発熱能力が劣っていると、排気浄化触媒が活性化温度に到達するまでに時間がかかり、排気ガスの所望の成分が十分に浄化できずに大気に放出される虞がある。
【０００８】
一般的に発熱体の故障の検出では、発熱体の温度を計測して温度の判定値と比較することにより判定することができる。ところが、化学蓄熱装置の場合には、吸熱反応や発熱反応を行う場合に化学反応媒体が反応材と吸着材との間で往来する。化学反応媒体の状態に依存して発熱量や吸熱量が変化するために故障の判定が難しいという問題がある。
【０００９】
本発明は、化学蓄熱装置を備え、化学蓄熱装置の故障を判定可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の排気浄化装置は、機関排気通路に配置された排気浄化触媒と、排気浄化触媒を昇温するための化学蓄熱装置とを備える。化学蓄熱装置は、化学反応媒体を保持する反応材を有する反応器と、反応器に接続され、化学反応媒体を吸着する吸着材を有する吸着器と、反応器と吸着器とを接続する接続管に配置された開閉弁とを含む。反応材は、低温の時には化学反応媒体を保持すると共に温度が上昇し、高温の時には化学反応媒体を放出すると共に温度が低下する。反応器または吸着器の一方にほぼ全ての化学反応媒体が保持されている状態にて開閉弁を閉止すると共に反応材の第１の温度を検出し、化学反応媒体が他方に移動する状態にて開閉弁を開いた後に反応材の第２の温度を検出し、第１の温度と第２の温度との温度差に基づいて化学蓄熱装置の故障を判別する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、化学蓄熱装置を備え、化学蓄熱装置の故障を判定可能な排気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態における内燃機関の概略全体図である。
【図２】化学蓄熱装置の故障を判定する第１の制御を実施するための化学蓄熱装置の模式図である。
【図３】アンモニアの移動の状態と反応材の温度との関係を説明するグラフである。
【図４】化学蓄熱装置の故障を判定する第１の制御のフローチャートである。
【図５】第１の制御を実施するための他の化学蓄熱装置の模式図である。
【図６】化学蓄熱装置の故障を判定する第２の制御を実施するための化学蓄熱装置の模式図である。
【図７】化学蓄熱装置の故障を判定する第２の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】
【００１３】
図１から図７を参照して、実施の形態における内燃機関の排気浄化装置について説明する。本実施の形態においては、内燃機関として圧縮着火式のディーゼルエンジンを例に取り上げて説明するが、この形態に限られず、火花点火式の内燃機関であっても構わない。
【００１４】
図１に、本実施の形態における内燃機関の全体図を示す。内燃機関は、機関本体１を備える。機関本体１は、各気筒の燃焼室２と、各燃焼室２内に燃料を噴射するための電子制御式の燃料噴射弁３と、吸気マニホールド４と、排気マニホールド５とを含む。
【００１５】
本実施の形態における内燃機関は、過給機としての排気ターボチャージャ７を備える。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の出口に連結されている。コンプレッサ７ａの入口は、吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に連結されている。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁１０が配置されている。更に、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が配置されている。
【００１６】
一方、排気マニホールド５は、排気ターボチャージャ７のタービン７ｂの入口に連結されている。タービン７ｂの出口は、排気管１２を介して排気浄化触媒１３に連結されている。排気浄化触媒１３としては、酸化触媒、ＮＯx浄化触媒等を例示することができる。ＮＯx浄化触媒としては、ＮＯx吸蔵還元触媒やＮＯx選択還元触媒等を例示することができる。
【００１７】
排気マニホールド５と吸気マニホールド４との間には、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を行うためにＥＧＲ通路１８が配置されている。ＥＧＲ通路１８には電子制御式のＥＧＲ制御弁１９が配置されている。また、ＥＧＲ通路１８の周りにはＥＧＲ通路１８を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置４０が配置されている。
【００１８】
それぞれの燃料噴射弁３は、燃料供給管４１を介してコモンレール４２に連結されている。コモンレール４２は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ４３を介して燃料タンク４４に連結されている。燃料タンク４４に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ４３によってコモンレール４２内に供給される。コモンレール４２に供給された燃料は、それぞれの燃料供給管４１を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１９】
本実施の形態における内燃機関は、制御装置としての電子制御ユニット５０を含む。電子制御ユニット５０は、デジタルコンピュータから構成されている。電子制御ユニット５０は、内燃機関に取り付けられているセンサの出力信号を受信する。また、電子制御ユニット５０は、燃料噴射弁３、スロットル弁１０の駆動用ステップモータ、ＥＧＲ制御弁１９および燃料ポンプ４３等を制御している。
【００２０】
図２に、本実施の形態における化学蓄熱装置の模式図を示す。図２は、化学蓄熱装置の故障を検出する第１の制御を行うための構成を示している。図１および図２を参照して、本実施の形態の内燃機関は、化学蓄熱装置を備える。化学蓄熱装置は、電子制御ユニット５０により制御されている。
【００２１】
化学蓄熱装置は、反応器２１、吸着器２５、および反応器２１と吸着器２５とを接続する接続管３０を含む。化学蓄熱装置は、反応器２１と吸着器２５との間で化学反応媒体を往来させることができる。本実施の形態では化学反応媒体としてはアンモニアを用いている。本実施の形態の反応器２１は、排気浄化触媒１３より上流の機関排気通路に配置されている。反応器２１は、排気ガスを加熱する機能を有する。
【００２２】
反応器２１は、伝熱部材２２と、外周管２３とを含む。本実施の形態の伝熱部材２２は、ハニカム構造を有し、排気ガスとの間で熱交換する。伝熱部材としては、この形態に限られず、排気ガスとの熱交換が可能なように形成することができる。外周管２３は、伝熱部材２２の周方向の表面に沿って配置されている。外周管２３は、伝熱部材２２の周方向の外周面に接触している。
【００２３】
反応器２１は、外周管２３の内部に配置された反応材２４を含む。反応材２４は、外周管２３の内部において、伝熱部材２２に対向する側の表面に配置されている。反応材２４としては、温度が低い時には化学反応媒体を保持すると共に発熱し、温度が高い時には化学反応媒体を放出する任意の材質から形成することができる。反応材２４としては、例えばＭｇＣｌ2を採用することができる。
【００２４】
反応材２４は、低温の時にアンモニアを化学吸着により保持する。化学吸着としては、例えば、配位結合を例示することができる。アンモニアが吸着されるときには熱が発生する。一方で、反応材２４の温度が上昇すると、反応材２４からアンモニアが放出される。アンモニアが放出されるときには吸熱反応が生じる。
【００２５】
外周管２３は、接続管３０を介して吸着器２５に接続されている。吸着器２５は、吸着材２７と、吸着材２７を内部に配置する容器２６とを含む。吸着材２７は、化学反応媒体を吸着可能な材質で形成することができる。吸着材２７としては、例えば活性炭を例示することができる。そして、反応器２１と吸着器２５とを接続する接続管３０の途中には開閉弁２９が配置されている。開閉弁２９は、電子制御ユニット５０により制御される。
【００２６】
反応器２１には、反応材２４の温度を検出する温度センサ３２が取り付けられている。反応材２４の温度を検出する温度センサは、反応材２４の温度を測定可能な位置に配置することができる。例えば、温度センサは、外周管２３の内部の空間の温度を検出するように配置されていても構わない。接続管３０には、吸着器２５の内部の圧力を検出する圧力センサ３１が取り付けられている。本実施の形態の圧力センサ３１は、容器２６の内部の圧力を測定するように配置されている。温度センサ３２の出力および圧力センサ３１の出力は、電子制御ユニット５０に入力される。また、開閉弁２９は、電子制御ユニット５０により制御されている。
【００２７】
図３に、反応材の温度とアンモニアの移動の状態とを説明するグラフを示す。縦軸は、反応材２４の温度を示し、横軸は、反応材２４のアンモニアの保持量を示す。例えば、反応材２４のアンモニアの保持量が０％の時には、全てのアンモニアが吸着材２７に保持されている。図３には、基準となる温度Ｔｒｅｆが破線にて示されている。そして、温度Ｔｒｅｆからの温度変化が矢印１０１，１０２にて示されている。
【００２８】
図２および図３を参照して、内燃機関の冷間始動時等においては、排気浄化触媒１３が活性化温度未満の低温の状態である。排気浄化触媒１３が低温の場合には、開閉弁２９を開く制御を実施する。反応器２１の反応材２４の温度が低いために、反応材２４はアンモニアを保持すると共に発熱する。そして、外周管２３の内部の圧力が低下して、吸着器２５からアンモニアが流入する。吸着器２５においては、アンモニアが吸着材２７から脱離する。アンモニアは、矢印１０１に示すように吸着器２５から反応器２１に移動し、反応材２４の発熱を継続することができる。この結果、反応材２４の温度は上昇する。
【００２９】
反応材２４の熱は、伝熱部材２２を介して排気ガスに伝達される。このために、排気ガスを昇温することができる。昇温された排気ガスが排気浄化触媒１３に流入するために排気浄化触媒１３の温度上昇を促進することができる。反応材２４が発熱することにより、排気浄化触媒１３の温度を早期に活性化温度以上にすることができる。
【００３０】
内燃機関の暖機運転が完了して通常の運転状態に移行したときには、排気ガスの温度が高くなっている。排気ガスの熱が反応材２４に伝達されると、反応材２４の温度が高温になる。この場合に、反応材２４は、保持していたアンモニアを放出する。開閉弁２９を開くことにより、反応材２４から放出されたアンモニアが、矢印１０２に示すように吸着器２５に流入する。反応材２４のアンモニアの放出では吸熱反応が生じ、反応材２４の温度が低下する。吸着器２５では、吸着材２７がアンモニアを吸着する。
【００３１】
アンモニアが十分に吸着器２５に移動した後に、開閉弁２９を閉止することにより、吸着器２５と反応器２１との接続が遮断される。次回に排気浄化触媒１３の昇温が必要な時までアンモニアを吸着器２５に保持しておくことができる。
【００３２】
ところで、化学蓄熱装置は、経年劣化等により故障する場合がある。本実施の形態の化学蓄熱装置は、故障を検出する故障検知装置を含む。次に、このような故障を検出する制御について説明する。化学蓄熱装置の故障としては、反応器２１の故障、開閉弁２９の故障およびアンモニアの漏れ等が考えられる。
【００３３】
故障検知装置は、電子制御ユニット５０を含む。化学蓄熱装置の故障を判定する制御は、電子制御ユニット５０にて実施することができる。始めに化学蓄熱装置の故障を判定する第１の制御について説明する。
【００３４】
第１の制御においては、化学蓄熱装置に密閉されているほぼ全てのアンモニアを吸着材２７に移動させる制御を行う。例えば、反応材２４が高温になる状態にて開閉弁２９を開く。反応材２４の温度が高い状態を所定の時間維持することにより、矢印１０２に示すように、ほぼ全てのアンモニアを吸着材２７に移動させることができる。ほぼ全てのアンモニアは、吸着材２７にて保持される。
【００３５】
反応材２４が高温になる状態としては、排気管１２を流れる排気ガスが高温の状態を例示することができる。例えば、内燃機関が継続的に高負荷で運転している状態を例示することができる。また、排気浄化装置にパティキュレートフィルタが含まれる場合には、パティキュレートフィルタの再生のために排気ガスの温度を上昇させる場合がある。この場合には反応材２４も高温になる。または、意図的に反応材２４の温度を高くしても構わない。例えば、吸着器に加熱器を取り付けたり、燃焼室２における点火時期を調整して排気ガスを高温にしたりすることにより、反応材２４を高温にすることができる。
【００３６】
次に、ほぼ全てのアンモニアが吸着材２７に保持されている状態において、開閉弁２９を閉止する。そして、反応材２４の温度が低くなるまでこの状態を維持する。
【００３７】
反応材２４の温度が予め定められた低温度判定値よりも低くなった場合に反応材２４の温度Ｔａを検出する。そして、開閉弁２９を開放する。反応材２４が低温であるために、反応材２４は、アンモニアを保持するとともに温度が上昇する。開閉弁２９を開いた後の予め定められた時間の経過後に反応材の温度Ｔｂを検出する。このときの予め定められた時間としては、ほぼ全てのアンモニアが反応材２４に保持される時間に設定することができる。
【００３８】
開閉弁２９を開く前の温度Ｔａと、開閉弁２９を開いた後の反応材２４の温度Ｔｂに基づいて、反応材２４の温度上昇幅（Ｔｂ−Ｔａ）を算出することができる。この温度上昇幅が予め定められた温度上昇判定値よりも小さい場合には、反応材２４の発熱が不十分であると判別することができる。すなわち、化学蓄熱装置のいずれかの部分が故障していると判別することができる。このように、第１の制御では、全てのアンモニアを吸着材２７に一度に保持させたときの反応材２４の発熱量が所望の発熱量よりも小さい場合に、化学蓄熱装置が故障していると判別する。
【００３９】
図４に、化学蓄熱装置の故障を判別するための第１の制御のフローチャートを示す。ステップ６１においては、開閉弁２９を開く。ステップ６２においては、反応器２１を通過する排気ガスのエネルギーが、予め定められた高エネルギー判定値よりも大きくなっているか否かを判別する。すなわち、反応材２４がアンモニアを放出するために高温になり、更に高温の状態を十分に維持したか否かを判別する。ステップ６２においては、反応材２４に保持されているほぼ全てのアンモニアを吸着材２７に移動させる制御を実施する。
【００４０】
ステップ６２においては、例えば、温度センサ３２により反応材２４の温度を検出する。反応材２４の温度が予め定められた温度判定値よりも高い状態を予め定められた時間以上継続した場合に、排気ガスのエネルギー量が高エネルギー判定値よりも大きいと判別することができる。ここでの温度判定値としては、反応材２４がほぼ全てのアンモニアを放出する温度を採用することができる。ステップ６２において、排気ガスのエネルギー量が高エネルギー判定値以下である場合には、ステップ６２を繰り返す。そして、排気ガスのエネルギー量が高エネルギー判定値よりも大きくなった場合にはステップ６３に移行する。
【００４１】
ステップ６３においては、開閉弁２９を閉止する。この状態では、ほぼ全てのアンモニアが吸着材２７に保持されている。ステップ６４において、圧力センサ３１により、吸着器２５の内部の圧力Ｐａを検出する。この圧力Ｐａは、化学蓄熱装置が故障であると判定された後の故障部位の特定のために用いられる。この後に、開閉弁２９を閉止した状態を維持して反応材２４の温度が十分に低くなるまで待機する。
【００４２】
ステップ６５においては、反応材２４の温度が予め定められた低温度判定値未満であるか否かを判別する。低温度判定値としては、例えば、開閉弁２９を開いて所定の時間維持することにより、ほぼ全てのアンモニアが反応材２４に移動する温度を採用することができる。ステップ６５において、反応材２４の温度が低温度判定値以上である場合には、この制御を繰り返す。すなわち、反応材２４の温度が十分に低い温度になるまで待機する。ステップ６５において、反応材２４の温度が低温度判定値未満である場合には、ステップ６６に移行する。
【００４３】
ステップ６６においては、このときの反応材２４の温度Ｔａを検出する。そして、ステップ６７において、開閉弁２９を開く。矢印１０１に示すように、アンモニアを吸着材２７から反応材２４に向かって移動させる。反応材２４がアンモニアを保持すると共に発熱する。ステップ６８において、開閉弁２９を開いた後の予め定められた時間の経過後に、反応材２４の温度Ｔｂを検出する。温度Ｔｂは、反応材２４がほぼ全てのアンモニアを保持した時の温度である。
【００４４】
次に、ステップ６９において、反応材２４の温度上昇幅（Ｔｂ−Ｔａ）が、予め定められた温度上昇判定値よりも小さいか否かを判別する。温度上昇幅（Ｔｂ−Ｔａ）が温度上昇判定値以上である場合には、反応材２４が十分に発熱しており、化学蓄熱装置は正常であると判別することができる。この場合には、この制御を終了する。
【００４５】
ステップ６９において、温度上昇幅（Ｔｂ−Ｔａ）が温度上昇判定値未満である場合には、反応材２４の発熱が不十分であり、化学蓄熱装置のいずれかの部分が故障していると判別することができる。温度上昇幅（Ｔｂ−Ｔａ）が温度上昇判定値未満である場合には、ステップ７０に移行する。次に、化学蓄熱装置の故障している部分を特定する制御を実施する。
【００４６】
ステップ７０においては、アンモニアのほぼ全てを吸着材２７に移動して開閉弁２９を閉止したときの吸着器２５の圧力Ｐａを読み込む。圧力Ｐａが予め定められた吸着器圧力判定値よりも大きいか否かを判別する。圧力Ｐａが吸着器圧力判定値以下である場合には、ステップ７１に移行してアンモニアが漏れていると判別する。すなわち、ほぼ全てのアンモニアが吸着器２５に移動した状態で吸着器２５の内部の圧力が所望の圧力よりも低い場合には、アンモニアがいずれかの部分から漏れており、密閉されているアンモニアの量が少ないと判別することができる。ステップ７０において、圧力Ｐａが吸着器圧力判定値よりも大きい場合には、ステップ７２に移行する。
【００４７】
ステップ７２においては、圧力センサ３１により吸着器２５の内部の圧力Ｐｂを検出する。ほぼ全てのアンモニアが吸着器２５から流出した後の吸着器２５の内部の圧力Ｐｂを検出する。
【００４８】
ステップ７３においては、吸着器の圧力降下幅（Ｐａ−Ｐｂ）を算出する。圧力降下幅（Ｐａ−Ｐｂ）が吸着器の圧力降下判定値以下である場合には、ステップ７４に移行して、開閉弁２９が故障していると判定する。すなわち、開閉弁２９を解放する前と開閉弁２９を解放した後の圧力差を算出し、圧力差が小さい場合に開閉弁２９が故障していると判定している。
【００４９】
ステップ７３において、圧力降下幅（Ｐａ−Ｐｂ）が圧力降下判定値よりも大きい場合には、ステップ７５に移行する。この場合には、ガス漏れや開閉弁２９の故障は生じておらずに、反応器２１が故障していると判定している。たとえば、反応材２４が劣化していると判定することができる。なお、ステップ７５においては、ガス漏れおよび開閉弁２９の故障以外の故障が生じていると判別しても構わない。たとえば、反応材２４または吸着材２７が故障していると判定しても構わない。
【００５０】
このように、本実施の形態の排気浄化装置は、化学蓄熱装置が故障を検知することができる。また、故障の箇所を判別することができる。
【００５１】
上記の形態においては、温度センサ３２により直接的に反応材２４の温度を検出しているが、この形態に限られず、反応材２４の温度を推定可能に形成されていれば構わない。
【００５２】
図５に、本実施の形態における第１の制御を実施するための他の化学蓄熱装置の概略図を示す。他の化学蓄熱装置は、温度センサ３３，３４を備える。温度センサ３３は、反応器２１に流入する排気ガスの温度を検出する。温度センサ３４は、反応器２１から流出する排気ガスの温度を検出する。
【００５３】
図４のステップ６２において、排気ガスのエネルギー量が高エネルギー判定値により大きくなったか否かは、反応器２１よりも下流側の温度センサ３４にて検出される温度に基づいて判定することができる。また、ステップ６６における反応材の温度Ｔａの検出についても下流側の温度センサ３４にて検出される温度に基づいて推定することができる。なお、反応器２１に流入する排気ガスの温度が変化する場合があるために、反応器２１よりも上流側に配置されている温度センサ３３の出力を用いて、排気ガスのエネルギー量や反応材２４の温度を補正しても構わない。
【００５４】
次に、化学蓄熱装置の故障を判定するための第２の制御について説明する。図６に、第２の制御を実施するための化学蓄熱装置の模式図を示す。反応器２１には、反応材２４の温度を検出するための温度センサ３２が取り付けられている。開閉弁２９と反応器２１との間には、反応器２１の内部の圧力を検出するための圧力センサ３５が配置されている。
【００５５】
第２の制御においては、ほぼ全てのアンモニアを反応器２１に保持させる。反応器２１に保持させるためには、排気ガスの温度が十分に低い時に開閉弁２９を開く。そして、予め定められた時間の間この状態を維持する。アンモニアは、矢印１０１に示す様に反応器２１に移動する。ほぼ全てのアンモニアが反応材２４に保持されている状態において開閉弁２９を閉止する。
【００５６】
次に、反応材２４の温度が予め定められた高温度判定値よりも大きくなる状態になった時に、反応材２４の温度Ｔｃを検出すると共に開閉弁２９を開く。高温度判定値としては、反応材２４がほぼ全てのアンモニアを放出可能な温度に設定することができる。開閉弁２９を開くことにより、反応材２４に保持されていたアンモニアを吸着材２７に移動させることができる。ほぼ全てのアンモニアを吸着材２７に保持させることができる。
【００５７】
反応材２４がアンモニアを放出する時には、吸熱反応が生じて反応材２４の温度が低下する。アンモニアの吸着材２７への移動が完了したときに、反応材２４の温度Ｔｄを検出する。そして、反応材２４の温度低下幅（Ｔｃ−Ｔｄ）が予め定められた温度降下判定値よりも小さい場合に、化学蓄熱装置が故障していると判別する。
【００５８】
図７に、本実施の形態の第２の制御のフローチャートを示す。ステップ８１においては、開閉弁２９を開く。ステップ８２においては、反応器２１を通過する排気ガスのエネルギー量が、予め定められた低エネルギー判定値よりも低いか否かを判別する。ステップ８２においては、吸着材２７に保持されているアンモニアを反応材２４に移動させる制御を実施する。反応材２４の温度が十分に低くなり、ほぼ全てのアンモニアが反応材２４に保持されているか否かを判別する。例えば、温度センサ３２により反応材２４の温度を検出し、予め定められた温度判定値よりも低い温度の状態が予め定められた時間以上継続しているか否かを判別する。ここでの温度判定値としては、ほぼ全てのアンモニアが反応材２４に保持される温度を採用することができる。
【００５９】
ステップ８２において、排気ガスのエネルギー量が予め定められた低エネルギー判定値以上である場合には、この制御を繰り返す。ステップ８２において、排気ガスのエネルギー量が予め定められた低エネルギー判定値未満である場合にステップ８３に移行する。この場合には、ほぼ全てのアンモニアが反応材２４に保持されていると判別することができる。
【００６０】
ステップ８３においては、開閉弁２９を閉止する。アンモニアを反応器２１の内部に密閉する。ステップ８４においては、圧力センサ３５により反応器２１の内部の圧力Ｐｃを検出する。開閉弁２９を閉止した状態を維持して反応材２４の温度が十分に高くなるまで待機する。
【００６１】
次に、ステップ８５においては、反応材２４の温度が予め定められた高温度判定値よりも大きいか否かを判別する。温度センサ３２により検出される温度が高温度判定値よりも高いか否かを判別する。高温度判定値としては、反応材２４からほぼ全てのアンモニアを放出する温度を採用することができる。ステップ８５において、反応材２４の温度が高温度判定値以下である場合には、この制御を繰り返す。ステップ８５において、反応材２４の温度が高温度判定値よりも高い場合には、ステップ８６に移行する。ステップ８６においては、このときの反応材の温度Ｔｃを温度センサ３２により検出する。
【００６２】
次に、ステップ８７において、開閉弁２９を開く。アンモニアは、矢印１０２に示すように、反応材２４から吸着材２７に移動する。反応材２４は、アンモニアを放出すると共に温度が低下する。ステップ８８においては、開閉弁２９を開いた後の予め定められた時間の経過後に温度が低下した反応材２４の温度Ｔｄを検出する。
【００６３】
ステップ８９においては、反応材２４の温度下降幅（Ｔｃ−Ｔｄ）が予め定められた温度降下判定値よりも小さいか否かを判別する。すなわち、アンモニアを放出することにより、反応材２４の温度が十分に低下しているか否かを判別する。ステップ８９において、温度下降幅（Ｔｃ−Ｔｄ）が、予め定められた温度降下判定値以上である場合には化学蓄熱装置は正常であると判別し、この制御を終了することができる。すなわち、アンモニアの放出により反応材２４の温度が十分に低下している場合には、化学蓄熱装置は正常であると判別する。
【００６４】
ステップ８９において、温度下降幅（Ｔｃ−Ｔｄ）が温度降下判定値よりも小さい場合には、化学蓄熱装置が故障していると判別することができる。すなわち、全てのアンモニアを放出したと想定される場合に、反応材２４の温度が十分に低下していない場合には化学蓄熱装置のいずれかの部分が故障していると判別することができる。
【００６５】
次に、ステップ９０においては、開閉弁を閉止したときの反応器２１の圧力Ｐｃが、予め定められた反応器圧力判定値よりも大きいか否かを判別する。圧力Ｐｃが反応器圧力判定値以下の場合には、ステップ９１に移行し、ガス漏れが発生していると判定する。ステップ９０において、圧力Ｐｃが反応器圧力判定値よりも大きい場合には、ステップ９２に移行する。
【００６６】
ステップ９２においては、圧力センサ３５により反応器２１の内部の圧力Ｐｄを検出する。ステップ９３においては、反応器の圧力降下幅（Ｐｃ−Ｐｄ）が、予め定められた反応器の圧力降下判定値よりも大きいか否かを判別する。圧力降下幅（Ｐｃ−Ｐｄ）が、圧力降下判定値以下である場合には、ステップ９４に移行して開閉弁２９の故障と判別する。すなわち、圧力降下幅が所望の値よりも小さい場合には、開閉弁２９が故障していると判定する。
【００６７】
ステップ９３において、圧力降下幅（Ｐｃ−Ｐｄ）が、圧力降下判定値よりも大きい場合には、ステップ９５に移行する。ステップ９５においては、反応器２１が故障していると判定している。たとえば、反応材２４が劣化していると判定することができる。なお、ステップ９５においては、ガス漏れおよび開閉弁の故障以外の故障が生じていると判定しても構わない。たとえば、反応材２４または吸着材２７が故障していると判定しても構わない。
【００６８】
本実施の形態の制御において化学蓄熱装置が故障していると判別された場合には、例えば、化学蓄熱装置が故障している警告灯を点灯し、使用者に化学蓄熱装置の故障を知らせる制御等を実施することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態の故障検知装置は、反応器または吸着器の一方にほぼ全ての化学反応媒体が保持されている状態にて開閉弁を閉止すると共に反応材の第１の温度を検出し、化学反応媒体が他方に移動する状態にて開閉弁を開いた後に反応材の第２の温度を検出し、第１の温度と第２の温度との温度差に基づいて化学蓄熱装置の故障を判別することができる。
【００７０】
本実施の形態の反応器は、機関排気通路を流れる排気ガスを昇温するように形成されているが、この形態に限られず、排気浄化触媒を昇温な任意の構造を採用することができる。たとえば、反応器は、排気浄化触媒の周方向の表面に排気浄化触媒を取り囲むように形成され、排気浄化触媒を直接加熱するように形成されていても構わない。
【００７１】
上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。上述の実施の形態体は適宜組み合わせることができる。それぞれの図においては、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。
【符号の説明】
【００７２】
１    機関本体
２１    反応器
２３    外周管
２４    反応材
２５    吸着器
２６    容器
２７    吸着材
２９    開閉弁
３０    接続管
３２〜３４    温度センサ
５０    電子制御ユニット
【図１】
2016118145.tif 000003
【図２】
2016118145.tif 000004
【図３】
2016118145.tif 000005
【図４】
2016118145.tif 000006
【図５】
2016118145.tif 000007
【図６】
2016118145.tif 000008
【図７】
2016118145.tif 000009