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公開番号2025043472
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023150766
出願日2023-09-19
発明の名称エンジンシステム
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F02M 21/02 20060101AFI20250325BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】システムの構成の簡素化を図りつつ、エンジンの過渡時に適切な空燃比を確保することができるエンジンシステムを提供する。
【解決手段】エンジンシステム1は、アンモニアエンジン2に供給される空気の流量を制御するメインスロットルバルブ5と、アンモニアガスを改質して改質ガスを生成する改質器12と、改質器12に供給される空気の流量を制御する改質スロットルバルブ14と、アクセルの開度を検出するアクセルセンサ30と、アンモニアエンジン2の運転中にアクセルセンサ30の検出値が変化すると、検出値に応じたメインスロットルバルブ5及び改質スロットルバルブ14の目標開度をそれぞれ設定し、メインスロットルバルブ5の開度が第1目標開度に達する時間が改質スロットルバルブ14の開度が第2目標開度に達する時間よりも遅くなるようにメインスロットルバルブ5及び改質スロットルバルブ14を制御する制御ユニット31とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料が水素と共に燃焼するエンジンと、
前記エンジンに供給される空気が流れる吸気流路と、
前記吸気流路に配設され、前記エンジンに供給される空気の流量を制御する第１流量制御弁と、
前記エンジンに向けて燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、
前記燃料を前記水素に分解する触媒を有し、前記燃料を改質して前記水素を含有した改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器に供給される空気が流れる上流側改質流路と、
前記改質器により生成された改質ガスが前記エンジンに向けて流れる下流側改質流路と、
前記上流側改質流路または前記下流側改質流路に配設され、前記改質器に供給される空気の流量を制御する第２流量制御弁と、
前記改質器に向けて燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、
前記エンジンが始動された後に前記エンジンに対する指令値を出力する指令値出力部と、
前記指令値出力部から出力された指令値に基づいて、前記第１流量制御弁、前記第１燃料噴射弁、前記第２流量制御弁及び前記第２燃料噴射弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記エンジンの運転中に前記指令値出力部から出力された指令値が変化すると、前記指令値に応じた前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁の目標開度をそれぞれ第１目標開度及び第２目標開度として設定し、前記第１流量制御弁の開度が前記第１目標開度に達する時間が前記第２流量制御弁の開度が前記第２目標開度に達する時間よりも遅くなるように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御するエンジンシステム。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記エンジンの運転中に前記指令値出力部から出力された指令値が増加方向に変化すると、前記指令値に追従して増加するような前記第１目標開度及び前記第２目標開度を設定する請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項３】
前記制御部は、前記エンジンの運転中に前記指令値出力部から出力された指令値が減少方向に変化すると、前記指令値に追従して減少するような前記第１目標開度及び前記第２目標開度を設定する請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１流量制御弁の開度の変化開始タイミングが前記第２流量制御弁の開度の変化開始タイミングよりも遅くなるように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御する請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１流量制御弁の開閉速度が前記第２流量制御弁の開閉速度よりも遅くなるように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御する請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項６】
前記第２流量制御弁は、前記下流側改質流路に配設され、前記改質器に供給される空気の流量と共に前記エンジンに供給される改質ガスの流量を制御する請求項１記載のエンジンシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンシステムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のエンジンシステムとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載のエンジンシステムは、内燃機関の排気管に装着され燃料を改質触媒により改質するメイン改質器と、このメイン改質器により生成された改質ガスを供給する改質ガス供給管と、吸気管内に改質ガスを噴射供給するガス噴射弁と、吸気管のブランチ部に気筒毎に設けられた複数のサブ改質器付き燃料噴射弁とを備えている。メイン改質器及びガス噴射弁からの改質ガスの供給が不足したときは、その不足分がサブ改質器付き燃料噴射弁により補われる。これにより、急加速時等の過渡状態においても、十分な改質ガスを内燃機関に供給することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－１２３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、メイン改質器及びガス噴射弁に加えて、エンジン（内燃機関）の気筒毎にサブ改質器付き燃料噴射弁が必要となる。また、サブ改質器付き燃料噴射弁の追加に伴い、サブ改質器内の改質触媒の温度を検出する温度センサ及びサブ改質器内の改質ガスの圧力を検出する圧力センサ等も必要となる。このため、エンジンシステムの構成が複雑になってしまう。そこで、エンジンシステムの構成の簡素化を図りつつ、エンジンの過渡時に適切な空燃比を確保することが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、システムの構成の簡素化を図りつつ、エンジンの過渡時に適切な空燃比を確保することができるエンジンシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様に係るエンジンシステムは、燃料が水素と共に燃焼するエンジンと、エンジンに供給される空気が流れる吸気流路と、吸気流路に配設され、エンジンに供給される空気の流量を制御する第１流量制御弁と、エンジンに向けて燃料を噴射する第１燃料噴射弁と、燃料を水素に分解する触媒を有し、燃料を改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質器と、改質器に供給される空気が流れる上流側改質流路と、改質器により生成されたガスがエンジンに向けて流れる下流側改質流路と、上流側改質流路または下流側改質流路に配設され、改質器に供給される空気の流量を制御する第２流量制御弁と、改質器に向けて燃料を噴射する第２燃料噴射弁と、エンジンが始動された後にエンジンに対する指令値を出力する指令値出力部と、指令値出力部から出力された指令値に基づいて、第１流量制御弁、第１燃料噴射弁、第２流量制御弁及び第２燃料噴射弁を制御する制御部とを備え、制御部は、エンジンの運転中に指令値出力部から出力された指令値が変化すると、指令値に応じた第１流量制御弁及び第２流量制御弁の目標開度をそれぞれ第１目標開度及び第２目標開度として設定し、第１流量制御弁の開度が第１目標開度に達する時間が第２流量制御弁の開度が第２目標開度に達する時間よりも遅くなるように第１流量制御弁及び第２流量制御弁を制御する。
【０００７】
このようなエンジンシステムにおいては、改質器に燃料及び空気が供給されることで、改質器の触媒により水素を含む改質ガスが生成され、改質ガスがエンジンに供給される。また、エンジンに燃料及び空気が供給されることで、エンジンにおいて燃料が水素と混合して燃焼する。このとき、空気が吸気流路を流れてエンジンに供給されると共に、第１燃料噴射弁より燃料がエンジンに向けて噴射される。一方、空気が上流側改質流路を流れて改質器に供給されると共に、第２燃料噴射弁より燃料が改質器に向けて噴射されることで、改質器において改質ガスが生成され、その改質ガスが下流側改質流路を流れてエンジンに供給される。このため、吸気流路を流れる空気はエンジンに速やかに供給されるが、改質ガスは空気に対して遅れてエンジンに供給される。従って、エンジンの運転中にエンジンに対する指令値が変化したときには、エンジンに供給される改質ガスの流量はエンジンに供給される空気の流量よりも遅れて変化することになる。この場合には、エンジンにおいて、適切な空燃比が確保されなくなる。
【０００８】
そこで、エンジンの運転中にエンジンに対する指令値が変化すると、その指令値に応じた第１流量制御弁及び第２流量制御弁の目標開度がそれぞれ第１目標開度及び第２目標開度として設定される。そして、第１流量制御弁の開度が第１目標開度に達する時間が第２流量制御弁の開度が第２目標開度に達する時間よりも遅くなるように第１流量制御弁及び第２流量制御弁が制御される。このため、第１流量制御弁の開度が第１目標開度に達する時間は、第２流量制御弁の開度が第２目標開度に達する時間よりも遅くなる。これにより、エンジンの運転条件が変化する過渡時にも、改質ガス及び空気がエンジンに適切に供給されるため、適切な空燃比が確保される。また、エンジンの気筒毎にサブ改質器を設けなくて済むため、サブ改質器に向けて燃料を噴射するバルブ等も不要となる。従って、エンジンシステムの構成の簡素化が図られる。
【０００９】
（２）上記の（１）において、制御部は、エンジンの運転中に指令値出力部から出力された指令値が増加方向に変化すると、指令値に追従して増加するような第１目標開度及び第２目標開度を設定してもよい。
【００１０】
このような構成では、エンジンの運転中にエンジンに対する指令値が増加方向に変化すると、その指令値に追従して増加するような第１目標開度及び第２目標開度が設定される。このため、第１流量制御弁の開度が第１目標開度まで増加する時間は、第２流量制御弁の開度が第２目標開度まで増加する時間よりも遅くなる。従って、適切な空燃比が確保されるため、改質ガスに含まれる水素の流量が空気の流量に対して少ない状態となることに起因する失火が抑制される。
（【００１１】以降は省略されています）

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