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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-09
(45)【発行日】2024-01-17
(54)【発明の名称】制御装置
(51)【国際特許分類】
F01N 3/36 20060101AFI20240110BHJP
F02D 19/02 20060101ALI20240110BHJP
F02M 21/02 20060101ALI20240110BHJP
B60K 6/22 20071001ALI20240110BHJP
B60W 10/06 20060101ALI20240110BHJP
B60W 10/08 20060101ALI20240110BHJP
B60W 20/16 20160101ALI20240110BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
F01N3/36 B
F02D19/02 B
F01N3/36 C
F02M21/02 G
F02M21/02 301J
B60K6/22 ZHV
B60W10/06 900
B60W10/08 900
B60W20/16
B01D53/94 222
B01D53/94 ZAB
B01D53/94 245
B01D53/94 280
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020075821
(22)【出願日】2020-04-22
(65)【公開番号】P2021173182
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2023-01-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100140486
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100170058
【弁理士】
【氏名又は名称】津田 拓真
(72)【発明者】
【氏名】松井 良彦
(72)【発明者】
【氏名】藤野 友基
【審査官】鷲巣 直哉
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－０５６７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１９６６７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２６６１１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表平１１－５０１３７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｎ ３／３６
Ｆ０２Ｄ １９／０２
Ｆ０２Ｍ ２１／０２
Ｂ６０Ｋ ６／２２
Ｂ６０Ｗ １０／０６
Ｂ６０Ｗ １０／０８
Ｂ６０Ｗ ２０／１６
Ｂ０１Ｄ ５３／９４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両（ＭＶ）用の制御装置（１０）であって、前記車両は、水素を貯えるタンク（５１０）と、前記タンクから供給された水素を燃焼させることにより駆動力を発生させる内燃機関（１００）と、前記内燃機関から排出された排ガスを浄化するための触媒（３１１）と、前記タンクから供給される水素を前記内燃機関に供給するためのインジェクタ（５７０）と、前記タンクと前記インジェクタとの間を繋ぐ配管（５００）と、水素を一時的に貯えておくためのサブタンク（５９１）と、が設けられたものであり、
前記触媒の温度を調整する温度調整部（１２）を備え、
前記温度調整部は、
前記タンクから供給された水素を前記触媒に到達させ、当該水素を前記触媒の表面で燃焼させることにより、前記触媒の温度を上昇させる処理、である昇温処理を行うものであり、
前記内燃機関の停止時において、前記配管内に存在している水素の一部を前記サブタンクに移動させおき、
前記昇温処理の実行時には、前記サブタンクに貯えられている水素を前記触媒に到達させる、制御装置。
【請求項2】
前記温度調整部は、前記触媒の温度が所定の閾値を下回ると前記昇温処理を開始する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項3】
前記温度調整部は、前記車両に設けられたイグニッションスイッチ（２１）がオンとされると前記昇温処理を開始する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項4】
前記温度調整部は、前記車両に人が乗車したことが検知されると前記昇温処理を開始する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項5】
前記温度調整部は、前記昇温処理を行っているときに、前記触媒の温度が目標温度に到達すると、前記昇温処理を終了する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項6】
前記温度調整部は、前記車両に設けられた回転電機の駆動力により前記内燃機関を動作させ、これにより前記触媒に空気を到達させながら前記昇温処理を行う、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項7】
前記車両はハイブリッド車両であり、前記回転電機は、前記車両の走行用の駆動力を発生させるためのものである、請求項６に記載の制御装置。
【請求項8】
前記内燃機関は複数の気筒（１０１）を有するものであり、前記温度調整部は、
前記内燃機関の動作中において、一部の前記気筒における水素の燃焼を停止させた状態で前記昇温処理を行う、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項9】
前記温度調整部は、前記内燃機関が動作を停止しているときにおいて、
前記内燃機関が有する複数の気筒のうち、排気バルブ（１４０）が開状態となっている前記気筒に水素を供給することで前記昇温処理を行う、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項10】
前記温度調整部は、排ガスの流れる経路のうち、前記内燃機関と前記触媒との間となる位置に水素を供給することで前記昇温処理を行う、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、車両用の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、水素を燃料として内燃機関を動作させる車両、すなわち水素自動車について開発が進められている。このような水素自動車には、水素のみを燃料として用いる車両のほか、水素と液体燃料（例えばガソリン等）の両方を燃料として用いる車両や、水素と気体燃料（例えばＣＮＧ等）の両方を燃料として用いる車両、もしくは、水素と気体燃料と液体燃料のそれぞれを燃料として用いる車両も含まれる。水素自動車は、従来のようにガソリン等の炭化水素のみを燃料として用いる車両に比べて、排ガスに含まれる有害物質を低減することができる。
【0003】
車両には、排ガスから有害物質を除去するための触媒が設けられる。このような触媒としては、例えば三元触媒や、尿素を還元剤とする選択式還元触媒等が用いられる。水素自動車においても、内燃機関からは窒素酸化物を含む排ガスが排出されるので、従来の車両と同様に触媒を設ける必要がある。
【0004】
触媒は、その温度が所定の活性温度以上となっているときでなければ、窒素酸化物等の有害物質を安全な物質に変化させることができない。このため、例えば冷間始動時のように、触媒の温度が低くなっているときには、触媒の温度を活性温度まで迅速に上昇させる必要がある。
【0005】
下記特許文献１には、水素エンジンの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように制御を行い、通常時よりも高温の排ガスを触媒に到達させることで、触媒の温度を上昇させることが記載されている。また、下記特許文献２には、エンジンから排出された排ガスを、水素バーナーにより加熱してから触媒に到達させることで、触媒の温度を上昇させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００７－０５６７００号公報
【文献】特開２０２０－００８００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記特許文献１、２に記載された制御はいずれも、排ガスの流れに沿って触媒よりも上流側となる位置において排ガスを加熱し、当該排ガスを触媒に到達させることにより触媒の温度を上昇させるというものである。しかしながら、このような方法では、加熱された排ガスが触媒に到達する前に、排ガスの熱が配管等への伝熱により奪われてしまう。また、高温となった排ガスの一部は、触媒の加熱に供されることなく外部に排出されてしまう。上記制御はいずれも、発生させた熱エネルギーを、触媒の加熱のために効率的に利用することができないものであるから、触媒の温度を短時間のうちに上昇させることは難しいと考えられる。
【0008】
本開示は、触媒の温度を短時間のうちに上昇させることのできる制御装置、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】
【0009】
本開示に係る制御装置は、車両（ＭＶ）用の制御装置（１０）である。制御対象である車両は、水素を貯えるタンク（５１０）と、タンクから供給された水素を燃焼させることにより駆動力を発生させる内燃機関（１００）と、内燃機関から排出された排ガスを浄化するための触媒（３１１）と、が設けられたものである。この制御装置は、触媒の温度を調整する温度調整部（１２）を備える。温度調整部は、タンクから供給された水素を触媒に到達させ、当該水素を触媒の表面で燃焼させることにより、触媒の温度を上昇させる処理、である昇温処理を行う。
【0010】
このような構成の制御装置では、温度調整部が昇温処理を行うことによって触媒の温度を上昇させる。「昇温処理」とは、タンクから供給された水素を触媒に到達させ、当該水素を触媒の表面で燃焼させることにより、触媒の温度を上昇させる処理である。昇温処理によれば、水素の燃焼に伴う燃焼熱を、加熱対象である触媒の表面上において発生させるので、燃焼熱による触媒の加熱が従来よりも効率的に行われることとなる。これにより、触媒の温度を短時間のうちに上昇させることが可能となる。
【0011】
また、昇温処理のために触媒に供給される水素は、予めタンクに貯えられていたものである。このため、例えば水蒸気改質装置により生成した水素を触媒に供給する場合に比べると、水蒸気改質装置の起動に時間を要することなく、直ちに水素を供給して触媒の温度を上昇させることができる。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、触媒の温度を短時間のうちに上昇させることのできる制御装置、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【0015】
第１実施形態について説明する。本実施形態に係る制御装置１０は、車両ＭＶに搭載され、車両ＭＶの制御を行うための装置として構成されている。制御装置１０の説明に先立ち、制御対象である車両ＭＶの構成について先ず説明する。
【0016】
図１には、車両ＭＶの構成が模式的に示されている。車両ＭＶは、水素を燃料として内燃機関を動作させる車両、すなわち、所謂「水素自動車」として構成されている。車両ＭＶは、内燃機関１００と、吸気配管２００と、排気配管３００と、ＥＧＲ配管４００と、タンク５１０と、を備えている。
【0017】
内燃機関１００は、車両ＭＶの走行用の駆動力を発生させるための装置である。内燃機関１００は、上記のように水素を燃料として動作する「水素エンジン」として構成されている。内燃機関１００は、後述のタンク５１０から供給された水素を燃焼させることにより駆動力を発生させる。内燃機関１００は、所謂４サイクルレシプロエンジンとして構成されているのであるが、２サイクルのエンジンやロータリーエンジン等であってもよい。内燃機関１００は、複数の気筒１０１を有しているのであるが、図１においてはそのうちの１つの気筒１０１のみが図示されている。それぞれの気筒１０１は、燃焼室１１０において燃料である水素を燃焼させ、燃焼により生じた力でピストン１２０を上下に運動させる。このようなピストン１２０の上下運動は、不図示のクランクシャフトの回転運動に変換される。
【0018】
内燃機関１００は、吸気バルブ１３０と、排気バルブ１４０と、点火プラグ１５０と、インジェクタ５７０と、を有している。尚、内燃機関１００には、これらの他に、始動時においてクランクシャフトを回転させるための回転電機、であるセルモータが設けられているのであるが、図１においてはセルモータの図示が省略されている。
【0019】
吸気バルブ１３０は、後述の吸気配管２００と燃焼室１１０とを繋ぐ吸気ポート１３１、の開閉を切り換えるバルブである。排気バルブ１４０は、後述の排気配管３００と燃焼室１１０とを繋ぐ排気ポート１４１、の開閉を切り換えるバルブである。吸気バルブ１３０及び排気バルブ１４０は、ピストン１２０や不図示のクランクシャフトの動作に連動し、それぞれが所定のタイミングで開閉動作を行うように構成されている。
【0020】
点火プラグ１５０は、燃焼室１１０において火花放電を生じさせ、これにより燃焼室１１０内の水素に点火するための装置である。点火プラグ１５０の動作は制御装置１０により制御される。よく知られているように、点火プラグ１５０による燃料への点火は、圧縮工程から燃焼行程へと移行するタイミングにおいて行われる。
【0021】
インジェクタ５７０は、燃料である水素を燃焼室１１０内に噴射するための開閉弁である。インジェクタ５７０の開閉動作は制御装置１０により制御される。インジェクタ５７０から燃焼室１１０内に噴射される水素は、後述のタンク５１０に気体の状態で貯えられていたものである。
【0022】
尚、本実施形態における内燃機関１００は、水素のみを燃料として動作するものとして構成されている。このような態様に替えて、内燃機関１００が、水素とガソリン（若しくは軽油）の両方を燃料として動作するものとして構成されている態様であってもよい。
【0023】
吸気配管２００は、燃焼用の空気を内燃機関１００の各気筒１０１へと供給するための配管である。図示は省略するが、吸気配管２００のうち、空気の流れ方向に沿って下流側の部分は複数に分岐しており、分岐したそれぞれの吸気配管２００が、それぞれの気筒１０１の吸気ポート１３１へと接続されている。
【0024】
吸気配管２００の途中となる位置には、スロットルバルブ２１０が設けられている。スロットルバルブ２１０は、吸気配管２００から各気筒１０１へと供給される空気の流量を調整するためのバルブである。スロットルバルブ２１０の開度は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量等に応じて、制御装置１０により制御される。
【0025】
排気配管３００は、内燃機関１００の燃焼室１１０で生じた排ガスを、車両ＭＶの外部へと導き排出するための配管である。図示は省略するが、排気配管３００のうち、排ガスの流れ方向に沿って上流側の部分は複数に分岐しており、分岐したそれぞれの排気配管３００が、それぞれの気筒１０１の排気ポート１４１へと接続されている。排気配管３００には、触媒装置３１０、３２０がそれぞれ接続されている。
【0026】
触媒装置３１０は、排ガスに含まれる窒素酸化物等の有害物質を浄化するための装置である。触媒装置３１０の内部には触媒３１１が収容されている。触媒３１１は所謂三元触媒であり、触媒物質である白金やロジウム等の貴金属を、セラミックからなる担体に保持させたものである。内燃機関１００から排出された排ガスは、触媒３１１の表面で生じる酸化反応又は還元反応により浄化される。
【0027】
触媒装置３２０は、排ガスの流れる方向に沿って、排気配管３００のうち触媒装置３１０よりも下流側となる位置に設けられている。触媒装置３２０は、触媒装置３１０と同様に、排ガスに含まれる窒素酸化物等の有害物質を浄化するための装置である。触媒装置３２０の内部には、触媒３１１と同様の触媒３２１が収容されている。触媒装置３１０で浄化されなかった微量の有害物質は、下流側の触媒装置３２０において完全に浄化される。
【0028】
尚、触媒３１１、３２１としては、三元触媒以外の触媒を用いることができる。例えば、触媒３１１、３２１のいずれか一方として、尿素を還元剤とする選択式還元触媒が用いられることとしてもよい。また、上流側の触媒装置３１０のみにより排ガスを十分に浄化することができる場合には、下流側の触媒装置３２０が設けられていない態様としてもよい。後に説明する制御装置１０による制御を行うにあたっては、排気配管３００に設けられる触媒装置の数や種類については特に限定されない。
【0029】
排気配管３００のうち、排ガスの流れる方向に沿って触媒装置３１０よりも上流側となる位置には、温度センサ３３０とＡ／Ｆセンサ３４０とが設けられている。温度センサ３３０は、排気配管３００を通る排ガスの温度を測定するためのセンサである。温度センサ３３０により測定された排ガスの温度を示す信号は、制御装置１０へと入力される。後に説明するように、制御装置１０は、温度センサ３３０により測定された排ガスの温度に基づいて、触媒３１１の温度を推定し取得する。
【0030】
Ａ／Ｆセンサ３４０は、排ガスの酸素濃度を測定し、これにより所謂空燃比を取得するためのセンサである。Ａ／Ｆセンサ３４０により測定された酸素濃度を示す信号は、制御装置１０へと入力される。
【0031】
排気配管３００のうち、排ガスの流れる方向に沿って触媒装置３２０よりも下流側となる位置には、ＮＯＸセンサ３５０と水素センサ３６０とが設けられている。ＮＯＸセンサ３５０は、排気配管３００を通る排ガスの窒素酸化物濃度を測定するためのセンサである。ＮＯＸセンサ３５０により測定された窒素酸化物濃度を示す信号は、制御装置１０へと入力される。水素センサ３６０は、排気配管３００を通る排ガスの水素濃度を測定するためのセンサである。水素センサ３６０により測定された水素濃度を示す信号は、制御装置１０へと入力される。制御装置１０は、窒素酸化物濃度及び水素濃度のいずれもが０に近づくように、インジェクタ５７０等の動作を調整する。
【0032】
ＥＧＲ配管４００は、所謂「排ガス再循環」を実現するための配管である。ＥＧＲ配管４００の一端は、吸気配管２００のうち、空気の流れる方向に沿ってスロットルバルブ２１０よりも上流側となる位置に接続されている。ＥＧＲ配管４００の他端は、排気配管３００のうち、排ガスの流れる方向に沿って触媒装置３１０よりも上流側となる位置に接続されている。ＥＧＲ配管４００には、ＥＧＲクーラ４１０とＥＧＲバルブ４２０とが設けられている。
【0033】
ＥＧＲクーラ４１０は、ＥＧＲ配管４００を通る排ガスを、冷却水との熱交換によって冷却するための熱交換器である。ＥＧＲバルブ４２０は、ＥＧＲ配管４００を通る排ガスの流量を調整し、これによりＥＧＲ率を調整するためのバルブである。ＥＧＲバルブ４２０の開度は制御装置１０によって制御される。
【0034】
ＥＧＲ配管４００を介して排ガス再循環が行われることで、排ガスに含まれる残余の燃料（つまり水素）が、再び吸気配管２００から気筒１０１へと供給され、燃料として利用される。これにより、燃料の利用効率を高めることができる。尚、燃料の利用効率を高める必要性が小さい場合には、ＥＧＲ配管４００は無くてもよい。
【0035】
タンク５１０は、内燃機関１００の燃料である水素を貯えておくための容器である。タンク５１０の内部には、高圧の水素ガスが蓄えられている。タンク５１０とインジェクタ５７０との間は、配管５００によって接続されている。
【0036】
配管５００には、水素の流れる方向に沿って上流側から順に、主止弁５２０、減圧弁５３０、安全弁５４０、燃料遮断弁５５０、圧力センサ５６０、が設けられている。
【0037】
主止弁５２０は、タンク５１０からの水素の供給を遮断するための弁である。通常時においては、主止弁５２０は開状態とされる。タンク５１０を交換する際等においては、主止弁５２０が一時的に閉状態とされる。
【0038】
減圧弁５３０は、タンク５１０から供給される高圧の水素の圧力を減圧し、下流側へと供給するための弁である。
【0039】
安全弁５４０及び燃料遮断弁５５０は、いずれも、水素の漏出が生じた場合等の緊急時において、閉状態となり水素の流れを遮断するための弁である。通常時においては、安全弁５４０及び燃料遮断弁５５０はいずれも開状態とされる。
【0040】
圧力センサ５６０は、配管５００における水素の圧力を測定するためのセンサである。圧力センサ５６０によって測定された水素の圧力を示す信号は、制御装置１０へと送信される。制御装置１０は、インジェクタ５７０から噴射される燃料が所定量となるように、圧力センサ５６０によって測定された圧力に基づいてインジェクタ５７０の動作を調整する。
【0041】
車両ＭＶのその他の構成について説明する。車両ＭＶには、イグニッションスイッチ２１と、乗員センサ２２と、が設けられている。イグニッションスイッチ２１は、車両ＭＶを始動させるために乗員により操作されるスイッチである。乗員がイグニッションスイッチ２１をオンにする操作を行うと、制御装置１０は内燃機関１００を始動させる。尚、制御装置１０は、内燃機関１００を始動させるのに先立ち昇温処理を行うのであるが、これについては後述する。
【0042】
乗員センサ２２は、車両ＭＶに人が乗車したことを検知するセンサである。乗員センサ２２は、例えば、車両ＭＶの各座席に設けられた重量センサである。乗員センサ２２は、車両ＭＶの車室内を撮影するカメラであってもよい。乗員センサ２２が人の乗車を検知したことを示す信号は、制御装置１０へと送信される。尚、乗員センサ２２は、車両ＭＶに設けられたそれぞれの座席に乗車する人を個別に検知するのであるが、運転席に乗車する運転者のみを検知するものであってもよい。
【0043】
引き続き図１を参照しながら、制御装置１０の構成について説明する。制御装置１０は、点火プラグ１５０、インジェクタ５７０、及びスロットルバルブ２１０等、内燃機関１００及びその周辺に設けられた各種機器の動作を制御するための装置として構成されている。制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムである。尚、制御装置１０は、単一の装置として構成されていてもよいが、双方向の通信を行いながら互いに連携動作する複数の装置として構成されていてもよい。制御装置１０は、その機能を表すブロック要素として、触媒温度取得部１１と、温度調整部１２と、を備えている。
【0044】
触媒温度取得部１１は、触媒３１１の温度を取得する処理を行う部分である。触媒温度取得部１１は、温度センサ３３０により測定された排ガスの温度に基づいて、触媒３１１の温度を推定し取得する。具体的には、触媒温度取得部１１は、温度センサ３３０により測定された排ガスの温度を、そのまま触媒３１１の温度の推定値として取得する。このような態様に替えて、触媒温度取得部１１が、温度センサ３３０により測定された排ガスの温度に対し、所定の変換を施すことにより得られた温度を、触媒３１１の温度として取得する態様としてもよい。また、触媒装置３１０に対し、触媒３１１の温度を直接取得するセンサを設けた上で、当該センサからの信号に基づいて触媒温度取得部１１が触媒３１１の温度を取得することとしてもよい。
【0045】
尚、本実施形態のように、排気配管３００に複数の触媒３１１、３２１が設けられる場合において、触媒温度取得部１１によって温度が取得されるのは、複数の触媒のうち、排ガスの流れる方向に沿って最も上流側となる位置に設けられた触媒の温度である。
【0046】
温度調整部１２は、触媒３１１の温度を調整する処理を行う部分である。尚、本実施形態のように、排気配管３００に複数の触媒３１１、３２１が設けられる場合において、温度調整部１２によって温度が調整されるのは、複数の触媒のうち、排ガスの流れに沿って最も上流側となる位置に設けられた触媒の温度である。温度調整部１２によって行われる温度調整のための具体的な処理内容については後に説明する。
【0047】
通常の走行時において、車両ＭＶは、タンク５１０から供給された水素を燃焼させることにより内燃機関１００で駆動力を発生させ、当該駆動力により走行する。内燃機関１００においては、空気中の酸素及び窒素、及び水素から成る混合気体が高圧の状態で燃焼することで、有害な窒素酸化物が生じる。窒素酸化物を含む排ガスは、排気配管３００を通って触媒装置３１０に到達する。触媒装置３１０では、触媒３１１に触れることによって排ガス中の窒素酸化物が浄化される。これにより、窒素酸化物を含む有害な排ガスが外部に排出されてしまうことが防止される。
【0048】
触媒３１１は、その温度が所定の活性温度以上となっているときでなければ、窒素酸化物等の有害物質を安全な物質に変化させることができない。車両ＭＶが走行を開始してから十分な時間が経過した後においては、触媒３１１は高温の排ガスによって加熱され、その温度は活性温度以上となっている。このため、触媒３１１による排ガスの浄化性能は十分に発揮される。
【0049】
しかしながら、例えば車両ＭＶの冷間始動時のように、触媒３１１の温度が活性温度よりも低くなっているときには、触媒３１１による排ガスの浄化性能は十分に発揮されず、窒素酸化物を含む排ガスが外部に排出されてしまう可能性がある。従って、触媒３１１の温度を活性温度まで迅速に上昇させる必要がある。そこで、制御装置１０では、以下に説明する処理を行うことにより、冷間始動時等において触媒３１１の温度を迅速に上昇させることとしている。
【0050】
制御装置１０により実行される処理の内容について説明する。図２に示される一連の処理は、イグニッションスイッチ２１がオフとされており、車両ＭＶが待機状態となっている際において、所定の制御周期が経過する毎に制御装置１０により繰り返し実行されるものである。図２に示される一連の処理のうち、ステップＳ０１からステップＳ０３までの処理は、温度調整部１２によって実行される。
【0051】
最初のステップＳ０１では、乗員の操作により、イグニッションスイッチ２１がオンとされたか否かが判定される。イグニッションスイッチ２１がオフのままであるときには、図２に示される一連の処理を終了する。イグニッションスイッチ２１がオンとされた場合には、ステップＳ０２に移行する。
【0052】
ステップＳ０２では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の閾値未満であるか否かが判定される。この「閾値」は、触媒３１１が浄化性能を発揮し得る最低限の温度として予め設定されたものである。閾値としては、触媒３１１の活性温度もしくはそれよりも高い温度が設定される。本実施形態では、閾値として２００℃が設定されている。
【0053】
触媒３１１の温度が閾値以上である場合には、後述のステップＳ０４へと移行する。触媒３１１の温度が閾値未満である場合には、ステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３では、温度調整部１２によって昇温処理が行われる。「昇温処理」とは、タンク５１０から供給された水素を触媒３１１に到達させ、当該水素を触媒３１１の表面で燃焼させることにより、触媒３１１の温度を上昇させる処理である。
【0054】
昇温処理の具体的な内容について説明する。図３に示されるフローチャートは、図２のステップＳ０３において実行される昇温処理の具体的な流れを示すものである。当該処理の最初のステップＳ１１では、各気筒１０１が備える排気バルブ１４０の状態を取得する処理が行われる。これにより、内燃機関１００が有する複数の気筒１０１のうち、排気バルブ１４０が開状態となっている気筒１０１が特定される。それぞれの排気バルブ１４０の状態は、例えば、車両ＭＶが停止する直前において取得しておいたクランク角度（つまり、現在のクランク角度）に基づいて取得することができる。また、各排気バルブ１４０の状態を取得するための専用のセンサを設けておき、当該センサからの信号に基づいて、排気バルブ１４０が開状態となっている気筒１０１を特定してもよい。
【0055】
ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、ステップＳ１１で特定された気筒１０１、すなわち、排気バルブ１４０が開状態となっている気筒１０１に設けられたインジェクタ５７０を動作させ、当該気筒１０１に水素を供給する処理が行われる。つまり、排気バルブ１４０が開状態となっている気筒１０１に水素を供給する処理が行われる。
【0056】
水素が供給された気筒１０１では、排気バルブ１４０が開状態となっている。このため、供給された水素は、燃焼室１１０から排気ポート１４１を通って排気配管３００に流入し、下流側の触媒装置３１０へと到達する。
【0057】
触媒３１１の表面では、上記のように到達した水素と、排気配管３００内に当初から存在していた空気に含まれる酸素と、が触媒３１１の作用によって反応し、下の式（１）で示されるような水素の燃焼が生じることとなる。当該反応は発熱反応であるから、触媒３１１は燃焼熱によって直接加熱され、迅速にその温度を上昇させる。
２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋（熱）・・・・（１）
２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋（熱）・・・・（１）
【0058】
ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の目標温度に到達したか否かが判定される。この「目標温度」は、昇温処理を終了させる温度として予め設定されたものである。本実施形態では、先の閾値と同じ温度が目標温度として設定されている。ただし、目標温度は閾値と異なる温度であってもよい。
【0059】
触媒３１１の温度が目標温度に到達していない場合には、ステップＳ１２以降の処理が再度実行される。触媒３１１の温度が目標温度以上となっている場合には、図３に示される一連の処理を終了する。
【0060】
図２に戻って説明を続ける。ステップＳ０３の昇温処理が完了した後、もしくは、ステップＳ０２において触媒３１１の温度が閾値以上であった場合には、ステップＳ０４に移行する。ステップＳ０４では、内燃機関１００を始動させる処理が行われる。これにより、内燃機関１００からは、窒素酸化物を含む排ガスが排出される。しかしながら、この時の触媒３１１の温度は既に活性温度以上となっており、触媒３１１の浄化性能が充分に発揮し得る状態となっているので、排ガス中の窒素酸化物は触媒３１１の作用によって浄化される。
【0061】
以上のように、本実施形態の温度調整部１２は、タンク５１０から供給された水素を触媒３１１に到達させ、当該水素を触媒３１１の表面で燃焼させることにより、触媒３１１の温度を上昇させる処理、である昇温処理を行うように構成されている。このような昇温処理によれば、水素の燃焼に伴う燃焼熱を、加熱対象である触媒３１１の表面上において発生させるので、燃焼熱による触媒３１１の加熱が従来よりも効率的に行われることとなる。これにより、触媒３１１の温度を短時間のうちに上昇させることが可能となる。
【0062】
また、昇温処理のために触媒３１１に供給される水素は、予めタンク５１０に貯えられていたものである。このため、例えば水蒸気改質装置により生成した水素を触媒に供給する場合に比べると、水蒸気改質装置の起動に時間を要することなく、直ちに水素を供給して触媒３１１の温度を上昇させることができる。
【0063】
水素の酸化は常温でも十分に進行する。このため、触媒３１１の温度が常温まで低下しているときであっても、昇温処理を行うことで、触媒３１１の温度を活性温度まで迅速に昇温させることが可能である。本発明者らが行った実験によれば、上記のような昇温処理を行うと、触媒３１１の温度を、最長でも約２０秒以内で、５０℃から２００℃まで迅速に上昇させ得ることが確認されている。
【0064】
図３のステップＳ１２において、昇温処理のためにインジェクタ５７０から噴射される燃料の量は、触媒３１１の表面における水素と酸素とのモル比（Ｈ２／Ｏ２）が、１．０未満となる程度の量とすることが好ましい。これにより、触媒３１１に到達した水素の全てを燃焼させ切ることができる。先に述べた実験では、排ガス中に含まれる水素の濃度が１０％以下でも、触媒３１１の温度が十分な速度で上昇することが確認されている。
【0065】
触媒３１１を通過する水素の空間速度を、「１／通過時間（単位：Ｈｏｕｒ）」の単位で表した場合において、当該空間速度が１０００から５００００の範囲に収まるように、触媒３１１に対する水素の供給量を設定することが好ましい。
【0066】
尚、昇温処理のためにインジェクタ５７０から噴射される燃料の量は、常に一定の量であってもよいが、触媒３１１の温度等に基づいて都度設定される量であってもよい。例えば、触媒３１１の温度と、目標温度との乖離度合いが大きくなる程、インジェクタ５７０が開状態とされる時間を長く設定し、噴射される燃料の量を増加させることとしてもよい。
【0067】
温度調整部１２は、車両ＭＶに設けられたイグニッションスイッチ２１がオンとされると昇温処理を開始する。車両ＭＶが走行を開始する直前のタイミングにおいて昇温処理が開始されるので、触媒３１１を活性温度に維持するために必要なエネルギーを節約することができる。
【0068】
温度調整部１２は、内燃機関１００が動作を停止しているときにおいて、内燃機関１００が有する複数の気筒１０１のうち、排気バルブ１４０が開状態となっている気筒１０１に水素を供給することで昇温処理を行う。これにより、当該気筒１０１の排気ポート１４１を通じて、下流側の触媒３１１へと粋を確実に到達させることが可能となる。
【0069】
尚、内燃機関１００を停止させる際には、常に、特定気筒１０１の排気バルブ１４０が開状態となるように、停止時のクランク角度を調整する処理が行われることとしてもよい。この場合、図３のステップＳ１１の処理を省略し、続くステップＳ１２では、上記の特定気筒１０１に設けられたインジェクタ５７０を動作させることとすればよい。
【0070】
温度調整部１２は、昇温処理を行っているときに触媒３１１の温度が目標温度に到達すると、昇温処理を終了する。昇温処理の実行が必要最低限に抑えられるので、燃料である水素が無駄に消費されてしまうことを防止することができる。
【0071】
昇温処理は、イグニッションスイッチ２１がオンとされたタイミングで実行されるだけでなく、車両ＭＶの走行中においても実行されることがある。例えば、渋滞等により車両ＭＶが長時間に亘りアイドリング状態となっているときには、排ガスの温度が低下することに伴い、触媒３１１の温度が活性温度を下回ってしまうことがある。このような場合に昇温処理を行えば、触媒３１１の温度を活性温度以上まで上昇させることができる。
【0072】
図４に示される一連の処理は、車両ＭＶの内燃機関１００が始動された以降において、所定の制御周期が経過する毎に制御装置１０により繰り返し実行されるものである。
【0073】
最初のステップＳ２１では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の閾値未満であるか否かが判定される。この「閾値」は、図２のステップＳ０２の判定で用いられる閾値と同じものである。触媒３１１の温度が閾値以上である場合には、図４に示される一連の処理を終了する。触媒３１１の温度が閾値未満である場合には、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では、温度調整部１２によって昇温処理が行われる。
【0074】
ステップＳ２２で実行される昇温処理は、図２のステップＳ０３で実行される昇温処理とは異なっている。図５に示されるフローチャートは、図４のステップＳ２２において実行される昇温処理の具体的な流れを示すものである。図５に示される一連の処理は温度調整部１２によって実行される。
【0075】
最初のステップＳ３１では、内燃機関１００が有する複数の気筒１０１のうち一部の気筒１０１において、点火プラグ１５０による燃料への点火を停止させる処理が行われる。他の気筒１０１については、点火プラグ１５０による燃料への点火が継続して行われる。
【0076】
ステップＳ３１に続くステップＳ３２では、ステップＳ３１において点火を停止させた気筒１０１において、インジェクタ５７０から水素を噴射させる処理が行われる。当該気筒１０１では点火が行われないので、燃焼室１１０に供給された水素は、燃焼することなくそのまま排気ポート１４１を通過し、排気配管３００を通って下流側の触媒装置３１０へと到達する。また、吸気配管２００から当該気筒１０１に流入した空気も、水素と共に触媒装置３１０へと到達する。
【0077】
触媒３１１の表面では、上記のように到達した水素と酸素とが触媒３１１の作用によって反応し、水素の燃焼が生じることとなる。これにより、触媒３１１は迅速にその温度を上昇させる。
【0078】
ステップＳ３２に続くステップＳ３３では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の目標温度に到達したか否かが判定される。ここで行われる判定は、図３のステップＳ１３で行われる判定と同じである。
【0079】
触媒３１１の温度が目標温度に到達していない場合には、ステップＳ３２以降の処理が再度実行される。触媒３１１の温度が目標温度以上となっている場合には、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４では、ステップＳ３１において停止させていた点火プラグ１５０による燃料への点火を、再開させる処理が行われる。以降は、通常時と同様に、全ての気筒１０１において水素が燃焼するようになる。
【0080】
以上のように、温度調整部１２は、図４のステップＳ２１において、触媒３１１の温度が所定の閾値を下回ると昇温処理を開始するように構成されている。アイドリング中等において触媒３１１の温度が一時的に低下しても、昇温処理によって直ちに触媒３１１が加熱されるので、触媒３１１が浄化性能を発揮できる状態に維持されることとなる。
【0081】
更に温度調整部１２は、内燃機関１００の動作中において、一部の気筒１０１における水素の燃焼を停止させた状態で昇温処理を行う。これにより、内燃機関１００の他の気筒１０１では水素の燃焼を継続させながらも、下流側の触媒３１１に燃焼前の水素を到達させ、触媒３１１の表面で燃焼させることが可能となる。
【0082】
第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【0083】
本実施形態では、制御装置１０により行われる処理の内容においてのみ第１実施形態と異なっている。図６に示される一連の処理は、図２に示される一連の処理に替えて、本実施形態に係る制御装置１０により実行されるものである。つまり、図６の処理は、車両ＭＶが待機状態となっている際において実行されるものである。
【0084】
当該処理の最初のステップＳ４１では、乗員センサ２２からの信号に基づいて、車両ＭＶに人が乗車したか否かが判定される。具体的には、車両ＭＶの運転席に人（つまり運転者）が乗車したか否かが判定される。尚、車両ＭＶが自動運転車両である場合には、ステップＳ４１では、車両ＭＶが備える何れかの座席に、人が乗車したか否かが判定されることしてもよい。
【0085】
車両ＭＶに人が乗車していない場合には、図２に示される一連の処理を終了する。車両ＭＶに人が乗車した場合には、ステップＳ０２に移行する。図６のステップＳ０２、及びそれに続くステップＳ０３は、それぞれ、図２のステップＳ０２、Ｓ０３と同じである。
【0086】
図６に示される一連の処理は、乗員によりイグニッションスイッチ２１がＯＮとされ、内燃機関１００が始動されるまでの間、所定の制御周期が経過する毎に繰り返し実行される。このため、内燃機関１００が始動されるまでの間は、触媒３１１の温度が昇温処理によって活性温度以上に維持されることとなる。
【0087】
以上のように、本実施形態に係る温度調整部１２は、車両ＭＶに人が乗車したことが検知されると昇温処理を開始するように構成されている。このような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。
【0088】
第３実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【0089】
本実施形態では、制御装置１０により行われる処理の内容においてのみ第１実施形態と異なっている。図７に示される一連の処理は、図３に示される一連の処理に替えて、本実施形態に係る制御装置１０により実行されるものである。つまり、図７の処理は、車両ＭＶが待機状態となっている際において実行される、昇温処理の具体的な内容である。
【0090】
当該処理の最初のステップＳ５１では、インジェクタ５７０から水素を噴射させる処理が行われる。水素を噴射させるインジェクタ５７０は、各気筒１０１に設けられたインジェクタ５７０の全てであってもよく、一部のみであってもよい。
【0091】
ステップＳ５１に続くステップＳ５２では、内燃機関１００を不図示のセルモータで動作させる処理が行われる。当該処理により、内燃機関１００の各気筒１０１では、ピストン１２０が上下方向に往復運動すると共に、吸気バルブ１３０及び排気バルブ１４０のそれぞれが開閉動作を繰り返す。その結果、ステップＳ５１で供給された水素は、吸気配管２００から供給される空気と共に排気配管３００に流入し、下流側の触媒装置３１０へと到達する。つまり、上記のように内燃機関１００が動作することで、水素及び酸素が気筒１０１から触媒３１１に向けて送り出される。尚、ステップＳ５１及びステップＳ５２が実行される順序は、上記とは逆であってもよい。
【0092】
触媒３１１の表面では、上記のように到達した水素と酸素とが触媒３１１の作用によって反応し、水素の燃焼が生じることとなる。これにより、触媒３１１は迅速にその温度を上昇させる。
【0093】
ステップＳ５２に続くステップＳ５３では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の目標温度に到達したか否かが判定される。ここで行われる判定は、図３のステップＳ１３で行われる判定と同じである。
【0094】
触媒３１１の温度が目標温度に到達していない場合には、ステップＳ５１以降の処理が再度実行される。触媒３１１の温度が目標温度以上となっている場合には、図７に示される一連の処理を終了する。
【0095】
このように、本実施形態の温度調整部１２は、車両ＭＶに設けられた回転電機（セルモータ）の駆動力により内燃機関１００を動作させ、これにより触媒３１１に空気を到達させながら昇温処理を行うように構成されている。排気配管３００内に当初から存在していた空気に含まれる酸素だけでは、昇温処理を十分に行うことが難しい場合には、本実施形態のようにセルモータを動作させ、積極的に空気を触媒３１１に送り込むこととすればよい。
【0096】
内燃機関１００が停止しているときにおける触媒３１１への空気の送り込みは、例えば、排気配管３００の途中となる位置や、ＥＧＲ配管４００の途中となる位置等に、電動のファンを設けておき、当該ファンを回転させることによって行うこととしてもよい。
【0097】
【0098】
図７に示される一連の処理は、内燃機関１００を始動する際に、点火プラグ１５０による初期の点火動作を一時的に停止させること、により行われることとしてもよい。つまり、通常の始動時と同様にセルモータを動作させ（ステップＳ５２）、インジェクタ５７０からの各気筒への燃料の噴射を開始（ステップＳ５１）しながらも、最初の点火タイミングにおいては点火プラグ１５０の点火動作を行わせないことで、水素を触媒３１１に到達させることとしてもよい。これにより、前回の停止時において、インジェクタ５７０から漏出した水素が気筒１０１内に残留していた場合であっても、内燃機関１００を安全に始動させることができ、且つ、触媒３１１に水素を無駄なく到達させることができる。
【0099】
この場合、点火プラグ１５０の点火動作は、例えば、図７の処理が終了し、図２のステップＳ０４に移行したタイミングで開始されることとすればよい。また、図７のステップＳ５３の判定を行わず、例えば、図７の処理の開始時から所定期間が経過したタイミングで、図２のステップＳ０４に移行し、点火プラグ１５０の点火動作を開始することとしてもよい。また、図７の処理の実行時には、セルモータによってピストン１２０を動作させるのではなく、第４実施形態で説明する回転電機６００（図８を参照）によってピストン１２０を動作させることとしてもよい。
【0100】
第４実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【0101】
本実施形態では、制御装置１０の制御対象である車両ＭＶがハイブリッド車両として構成されている。図８には、当該車両ＭＶの構成が模式的に示されている。車両ＭＶは、内燃機関１００に加えて回転電機６００を備えている。回転電機６００は、車両ＭＶの走行用の駆動力を発生させるためのものであり、所謂「モータジェネレータ」と称されるものである。本実施形態に係る制御装置１０は、内燃機関１００で生じる駆動力と、モータジェネレータで生じる駆動力と、の両方を調整する。
【0102】
車両ＭＶが待機状態となっている際において行われる処理は、これまでに説明した第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態のいずれかで行われる処理と同じである。また、車両ＭＶの内燃機関１００が始動された以降においては、本実施形態でも、図４に示される処理が行われる。ただし、図４のステップＳ２２で行われる昇温処理として、本実施形態では、図５ではなく図９に示される一連の処理が実行される。図９に示される一連の処理は温度調整部１２によって実行される。
【0103】
当該処理の最初のステップＳ６１では、内燃機関１００が停止中であるか否かが判定される。内燃機関１００が動作中である場合、すなわち、内燃機関１００において水素の燃焼が行われており、内燃機関１００で走行用の駆動力が生じている場合には、ステップＳ３１に移行する。図９のステップＳ３１からステップＳ３４までに行われる処理は、図５のステップＳ３１からステップＳ３４までに行われる処理と同一である。つまり、内燃機関１００の駆動力により車両ＭＶが走行しているときには、第１実施形態で説明したものと同じ方法により昇温処理が行われる。
【0104】
ステップＳ６１において、内燃機関１００が停止中であった場合には、ステップＳ６２に移行する。「内燃機関１００が停止中であった場合」とは、内燃機関１００における水素の燃焼が行われておらず、内燃機関１００では駆動力が生じていない場合である。
【0105】
ステップＳ６２では、回転電機６００の駆動力によりクランクシャフトを回転させ、これにより内燃機関１００を動作させる処理が行われる。ただし、このときの内燃機関１００の各気筒１０１では、点火プラグ１５０による点火動作は行われない。尚、回転電機６００の駆動力によりクランクシャフトを回転させるための具体的な構造としては、公知の構造を採用し得るので、その具体的な図示や説明については省略する。
【0106】
ステップＳ６２に続くステップＳ６３では、インジェクタ５７０から水素を噴射させる処理が行われる。水素を噴射させるインジェクタ５７０は、各気筒１０１に設けられたインジェクタ５７０の全てであってもよく、一部のみであってもよい。
【0107】
このとき、内燃機関１００は回転電機６００により駆動されているので、内燃機関１００の各気筒１０１では、ピストン１２０が上下方向に往復運動しており、吸気バルブ１３０及び排気バルブ１４０のそれぞれが開閉動作を繰り返している。その結果、ステップＳ６３で供給された水素は、吸気配管２００から供給される空気と共に排気配管３００に流入し、下流側の触媒装置３１０へと到達する。つまり、上記のように内燃機関１００が動作することで、水素及び酸素が気筒１０１から触媒３１１に向けて送り出される。尚、ステップＳ６２及びステップＳ６３が実行される順序は、上記とは逆であってもよい。
【0108】
触媒３１１の表面では、上記のように到達した水素と酸素とが触媒３１１の作用によって反応し、水素の燃焼が生じることとなる。これにより、触媒３１１は迅速にその温度を上昇させる。
【0109】
ステップＳ６３に続くステップＳ６４では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の目標温度に到達したか否かが判定される。ここで行われる判定は、図３のステップＳ１３で行われる判定と同じである。
【0110】
触媒３１１の温度が目標温度に到達していない場合には、ステップＳ６２以降の処理が再度実行される。触媒３１１の温度が目標温度以上となっている場合には、図７に示される一連の処理を終了する。
【0111】
このように、本実施形態の温度調整部１２は、車両ＭＶに設けられた回転電機６００の駆動力により内燃機関１００を動作させ、これにより触媒３１１に空気を到達させながら昇温処理を行うように構成されている。排気配管３００内に当初から存在していた空気(又は排ガス）に含まれる酸素だけでは、昇温処理を十分に行うことが難しい場合には、本実施形態のように回転電機６００を動作させ、積極的に空気を触媒３１１に送り込むこととすればよい。
【0112】
第５実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【0113】
図１０には、本実施形態に係る車両ＭＶの構成が示されている。本実施形態では、排気配管３００のうち、排ガスの流れる方向に沿って触媒装置３１０よりも上流側となる位置に、インジェクタ５７１が設けられている。インジェクタ５７１は、インジェクタ５７０と同様に構成された開閉弁である。インジェクタ５７１が設けられている位置は、排気配管３００に沿って排ガスの流れる経路のうち、内燃機関１００と触媒３１１との間となる位置である。インジェクタ５７１には、配管５０１の一端が接続されている。配管５０１の他端は、配管５００のうち、燃料遮断弁５５０とインジェクタ５７０との間となる位置に接続されている。
【0114】
インジェクタ５７１が開状態になると、タンク５１０からの水素が排気配管３００内に直接供給される。インジェクタ５７１の開閉動作は制御装置１０により制御される。このようなインジェクタ５７１は、タンク５１０から供給される水素を、触媒３１１に供給するための専用のインジェクタとして、インジェクタ５７０とは別に設けられたものである。
【0115】
イグニッションスイッチ２１がオフとされており、車両ＭＶが待機状態となっている際においては、本実施形態でも図２に示される処理が繰り返し実行される。ただし、図２のステップＳ０３で行われる昇温処理として、本実施形態では、図３ではなく図１１に示される一連の処理が実行される。図１１に示される一連の処理は温度調整部１２によって実行される。
【0116】
当該処理の最初のステップＳ７１では、インジェクタ５７１を動作させ、排気配管３００内に水素を噴射させる処理が行われる。当該水素は、下流側の触媒装置３１０へと到達する。触媒３１１の表面では、上記のように到達した水素と、排気配管３００内に当初から存在していた空気に含まれる酸素と、が触媒３１１の作用によって反応し、水素の燃焼が生じることとなる。これにより、触媒３１１は迅速にその温度を上昇させる。
【0117】
ステップＳ７１に続くステップＳ７２では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の目標温度に到達したか否かが判定される。ここで行われる判定は、図３のステップＳ１３で行われる判定と同じである。
【0118】
触媒３１１の温度が目標温度に到達していない場合には、ステップＳ７１以降の処理が再度実行される。触媒３１１の温度が目標温度以上となっている場合には、図１１に示される一連の処理を終了する。
【0119】
このように、本実施形態の温度調整部１２は、排ガスの流れる経路のうち、内燃機関１００と触媒３１１との間となる位置に水素を供給することで昇温処理を行うように構成されている。内燃機関１００を通過しない経路で、排気配管３００の内部に直接水素が供給されるので、例えば、図３のステップＳ１１のような処理を省略することができる。
【0120】
尚、排気配管３００内に当初から存在していた空気に含まれる酸素だけでは、昇温処理を十分に行うことが難しい場合には、第３実施形態のようにセルモータを動作させ、積極的に空気を触媒３１１に送り込むこととすればよい。
【0121】
【0122】
車両ＭＶの内燃機関１００が始動された以降においては、本実施形態でも図４に示される処理が繰り返し実行される。ただし、図４のステップＳ２２で行われる昇温処理として、本実施形態では、図５ではなく図１１に示される一連の処理が温度調整部１２によって実行される。つまり、本実施形態では、車両ＭＶの内燃機関１００が始動される前、及び始動された後のいずれにおいても、昇温処理として図１１に示される処理が実行される。
【0123】
車両ＭＶの内燃機関１００が始動された以降において実行される昇温処理を、図１１を参照しながら改めて説明する。最初のステップＳ７１では、インジェクタ５７１を動作させ、排気配管３００内に水素を噴射させる処理が行われる。当該水素は、下流側の触媒装置３１０へと到達する。触媒３１１の表面では、上記のように到達した水素と、内燃機関１００からの排ガスに含まれる酸素と、が触媒３１１の作用によって反応し、水素の燃焼が生じることとなる。これにより、触媒３１１は迅速にその温度を上昇させる。
【0124】
ステップＳ７１に続くステップＳ７２では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の目標温度に到達したか否かが判定される。ここで行われる判定は、図３のステップＳ１３で行われる判定と同じである。
【0125】
本実施形態では、内燃機関１００を通過しない経路で、排気配管３００の内部に直接水素が供給されるので、例えば、図５のステップＳ３１やステップＳ３４のような処理を省略することができる。尚、昇温処理の実行時において、触媒３１１に到達する酸素の量が不足するような場合には、図５の処理と同様に、一部の気筒１０１における点火プラグ１５０の点火動作を一時的に停止させることとしてもよい。
【0126】
第６実施形態について説明する。以下では、上記の第５実施形態と異なる点について主に説明し、第５実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【0127】
図１２には、本実施形態に係る車両ＭＶの構成が示されている。本実施形態では、配管５０１に、開放弁５８１と、サブタンク５９１と、圧力センサ５６１と、が設けられている。
【0128】
開放弁５８１は、外部からの信号に応じて開閉を切り換える電磁弁である。開放弁５８１は、配管５０１のうち、配管５００との接続部分の近傍となる位置に設けられている。開放弁５８１の開閉動作は制御装置１０により制御される。開放弁５８１は、通常時には基本的に閉状態とされている。
【0129】
サブタンク５９１は、水素を一時的に貯えておくための空間が内部に形成された容器である。サブタンク５９１は、配管５０１のうち、開放弁５８１とインジェクタ５７１との間となる位置に設けられている。
【0130】
圧力センサ５６１は、配管５０１における水素の圧力を測定するためのセンサである。圧力センサ５６１によって測定された水素の圧力を示す信号は、制御装置１０へと送信される。圧力センサ５６１は、配管５０１のうち、サブタンク５９１の近傍となる位置に設けられている。
【0131】
図１３に示される一連の処理は、イグニッションスイッチ２１がオフとされた際に、温度調整部１２により実行されるものである。当該処理の最初のステップＳ８１では、内燃機関１００の動作を停止させる処理が行われる。具体的には、各気筒１０１におけるインジェクタ５７０及び点火プラグ１５０の動作をいずれも停止させる処理が行われる。
【0132】
ステップＳ８１に続くステップＳ８２では、開放弁５８１を開状態に切り換える処理が行われる。これにより、配管５００の中に閉じ込められていた高圧の水素は、開放弁５８１を通って配管５０１へと流入し、その一部がサブタンク５９１の中へと移動する。このように、温度調整部１２は、内燃機関１００の停止時において開放弁５８１を動作させることにより、配管５００内に存在している水素の一部をサブタンク５９１へと移動させる。その結果、サブタンク５９１の内部は、比較的高圧の水素で満たされた状態となる。
【0133】
ステップＳ８２に続くステップＳ８３では、開放弁５８１を閉状態に切り換える処理が行われる。
【0134】
その後、車両ＭＶは待機状態となり、図２に示される一連の処理が繰り返し実行される。ただし、図２のステップＳ０３において行われる昇温処理として、本実施形態では、図３ではなく図１４に示される一連の処理が実行される。図１４に示される一連の処理は温度調整部１２によって実行される。
【0135】
当該処理の最初のステップＳ９１では、インジェクタ５７１を動作させ、排気配管３００内に水素を噴射させる処理が行われる。このとき、開放弁５８１は閉状態となっているのであるが、サブタンク５９１の内部には比較的高圧の水素が貯えられているので、インジェクタ５７１が開状態になると排気配管３００には水素が噴射される。
【0136】
ステップＳ９１に続くステップＳ９２では、触媒温度取得部１１により取得された触媒３１１の温度が、所定の目標温度に到達したか否かが判定される。ここで行われる判定は、図３のステップＳ１３で行われる判定と同じである。
【0137】
触媒３１１の温度が目標温度に到達していない場合には、ステップＳ９１以降の処理が再度実行される。触媒３１１の温度が目標温度以上となっている場合には、図１４に示される一連の処理を終了する。
【0138】
このように、本実施形態の温度調整部１２は、昇温処理の実行時に、サブタンク５９１に貯えられている水素を触媒３１１に到達させる。図１４のステップＳ９１において、インジェクタ５７１を開状態とする時間は、圧力センサ５６１で測定された水素の圧力に基づいて適宜設定すればよい。
【0139】
一般に、水素自動車では、インジェクタ５７０や配管５００等の保護のため、停止時においては内部の水素を外部へと排出する「ガス抜き」が行われることが多い。本実施形態では、車両ＭＶの停止時において配管５００からガス抜きされた水素を、次回の始動時における昇温処理のために有効に活用することができる。
【0140】
尚、車両ＭＶの始動が行われた後は、第５実施形態について説明したものと同様の制御が行われる。昇温処理のために、インジェクタ５７１から水素を噴射する際においては、インジェクタ５７１と共に開放弁５８１を開状態とすればよい。
【0141】
また、インジェクタ５７１からの水素の噴射は、車両ＭＶの始動前に昇温処理が行われる際にのみ行われることとし、車両ＭＶの始動後に昇温処理が行われる際には、例えば第１実施形態（図５）と同様の方法により、インジェクタ５７１ではなくインジェクタ５７０から水素が噴射されることとしてもよい。この場合、開放弁５８１は、図１３のステップＳ８２で開状態とされる場合を除き、常に閉状態に維持されることとなる。
【0142】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【0143】
本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。
【符号の説明】
【0144】
１０：制御装置
１２：温度調整部
ＭＶ：車両
１００：内燃機関
３１１：触媒
５１０：タンク
１２：温度調整部
ＭＶ：車両
１００：内燃機関
３１１：触媒
５１０：タンク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】