CN102906408B - 氨燃烧内燃机 - Google Patents

Abstract

一种氨燃烧内燃机，能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质。在向燃烧室（2）内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得供给到燃烧室内的混合气变得容易燃烧。由此，能够抑制由氨造成的辅助燃料的燃烧性的降低。

Description

氨燃烧内燃机

技术领域

本发明涉及氨燃烧内燃机。

背景技术

一直以来，内燃机主要使用化石燃料作为燃料。然而在此情况下，如果使燃料燃烧，就产生推进地球的温室化的CO₂。另一方面，即便使氨燃烧，也完全不产生CO₂。因此，使用氨作为燃料而不产生CO₂的内燃机是公知的（例如参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平5-332152号公报

发明内容

然而，氨与化石燃料相比难以燃烧，因此，在使用氨作为燃料的情况下，为了使氨容易燃烧，需要付出一些努力。因此通过在上述的内燃机中利用排气热来将氨改性，生成包含氢和氮的改性气体，并且使所生成的改性气体中的氢贮存在储氢合金内，向燃烧室内除了供给氨之外还供给被贮存在储氢合金中的氢，由此即使在使用氨作为燃料的情况下，也能容易地燃烧。

这样，通过除了氨之外，还向燃烧室内供给如氢那样的比氨容易燃烧的高燃烧性物质，能够改善氨的燃烧。然而，如果供给到燃烧室内的混合气中含有氨，则由于氨的存在，导致高燃烧性物质的燃烧性的降低。因此，在除了氨之外还向燃烧室内供给高燃烧性物质的情况下，需要用于容易燃烧高燃烧性物质且容易燃烧混合气的适合的对策。然而，专利文献1对此毫无考虑。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制由氨造成的高燃烧性物质的燃烧性的降低的氨燃烧内燃机。

作为用于解决上述课题的手段，本发明提供一种在请求保护的各方案中所记载的内燃机的控制装置。

本发明的一个方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的氨燃烧内燃机，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得供给到燃烧室内的混合气变得容易燃烧。

在本发明的另一方式中，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得活塞位于压缩上止点时的燃烧室内的进气的温度变高。

在本发明的另一方式中，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得吸入到燃烧室内的进气的温度上升。

在本发明的另一方式中，具备将排气的一部分作为EGR气体再次向燃烧室供给的EGR机构，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，EGR机构被控制使得由EGR气体带给吸入到燃烧室内的进气的热量增大。

在本发明的另一方式中，具备控制实际压缩比的实际压缩比变更机构，上述实际压缩比为活塞位于压缩上止点时的燃烧室容积相对于进气门关闭时的燃烧室容积的比，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，实际压缩比变更机构被控制使得实际压缩比变高。

在本发明的另一方式中，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得在进气门关闭时填充到燃烧室内的进气量变多。

在本发明的另一方式中，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得在进气门关闭时填充到燃烧室内的空气量变多。

在本发明的另一方式中，具备将排气的一部分作为EGR气体再次向燃烧室供给的EGR机构，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得在进气门关闭时填充到燃烧室内的EGR气体量变多。

在本发明的另一方式中，具备设置在进气支管内或进气口内的脉冲阀，该脉冲阀为了使脉冲阀的下游侧的进气口内产生负压而在进气门打开后开阀，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，使脉冲阀的开阀正时延迟。

在本发明的另一方式中，具备将排气的一部分作为EGR气体再次向燃烧室供给的EGR机构，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，EGR机构被控制使得供给到燃烧室内的进气中的EGR气体的比例减少。

在本发明的另一方式中，具备控制燃烧室的气流紊乱的气流控制装置，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，气流控制装置被控制使得燃烧室内的混合气所产生的气流紊乱变大。

在本发明的另一方式中，在向燃烧室内的氨供给量增大了时，向燃烧室内的高燃烧性物质的供给量也被增大。

在本发明的另一方式中，具备向燃烧室内直接喷射高燃烧性物质的高燃烧性物质喷射阀，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，使来自高燃烧性物质喷射阀的高燃烧性物质的喷射压力增高。

在本发明的另一方式中，在内燃机通常运行时，供给到燃烧室内的混合气的空燃比设为稀，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，供给到燃烧室内的空气量被控制使得供给到燃烧室内的混合气的空燃比接近于理论空燃比。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的压缩自着火式的氨燃烧内燃机，其具备：向燃烧室内直接喷射氨的氨喷射阀和向燃烧室内直接喷射高燃烧性物质的高燃烧性物质喷射阀，高燃烧性物质比氨先喷射，在高燃烧性物质自着火之后喷射氨。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的压缩自着火式的氨燃烧内燃机，其具备：向燃烧室内直接喷射氨的氨喷射阀；和缸内温度推定单元，该单元基于向燃烧室内供给的进气的量和温度，推定在压缩行程中变化的燃烧室内的进气的温度，来自氨喷射阀的氨的喷射正时，设定为比由缸内温度推定单元推定出的燃烧室内的进气的温度达到自着火温度的正时晚的正时。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的火花点火式的氨燃烧内燃机，其具备向燃烧室内直接喷射液态的氨的氨喷射阀，来自氨喷射阀的氨的喷射正时，设定为比供给到燃烧室内的进气的温度伴随着活塞上升而变得与燃烧室的壁面温度相等的正时早的正时。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的火花点火式的氨燃烧内燃机，其具备：向燃烧室内直接喷射氨或高燃烧性物质的燃料喷射阀；和对燃烧室内的混合气进行点火的点火装置，上述燃料喷射阀，除了进行由该燃料喷射阀或别的燃料喷射阀在压缩行程前半以前喷射燃料的主喷射以外，还进行在压缩行程后半且点火装置的点火之前喷射比主喷射的量少的氨或高燃烧性物质的副喷射。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的火花点火式的氨燃烧内燃机，其具备向燃烧室内直接喷射液态的氨或高燃烧性物质的燃料喷射阀，上述燃料喷射阀，能够以喷雾与活塞上表面碰撞的方式喷射氨或高燃烧性物质，根据内燃机运行状态进行氨或高燃烧性物质的喷射使得喷雾与活塞的上表面碰撞。

在本发明的另一方式中，还具备检测或推定活塞的温度的活塞温度推定单元，在由活塞温度推定单元检测或推定出的活塞的温度比最低基准温度高的情况下，上述燃料喷射阀进行氨或高燃烧性物质的喷射使得喷雾与活塞的上表面碰撞。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的氨燃烧内燃机，其具备以气态和液态向燃烧室内或进气口内供给氨的氨供给装置，上述氨供给装置，根据内燃机的运行状态，变更从该氨供给装置供给的液态氨和气态氨的比率。

在本发明的另一方式中，上述氨供给装置在内燃机起动时或为冷机时向燃烧室内或进气口内供给气态的氨，在内燃机预热（暖机）完成后向燃烧室内或进气口内供给液态的氨。

在本发明的另一方式中，上述燃料供给装置具备向燃烧室内喷射液态氨的液态氨喷射阀、和向进气口内喷射气态氨的气态氨喷射阀。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的氨燃烧内燃机，具备：向燃烧室内或进气口内喷射氨的氨喷射阀；和将从该氨喷射阀喷射的氨在喷射前进行加热的加热装置，在内燃机为冷机时，由上述加热装置加热氨。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的氨燃烧内燃机，在向燃烧室内的氨和高燃烧性物质的目标总供给量比预先确定的最低供给量少的情况下，禁止氨的供给。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的氨燃烧内燃机，具备进气温度推定装置，该装置推定活塞位于压缩上止点时的燃烧室内的进气的温度，在由该进气温度推定装置推定出的进气的温度比最低基准温度低时，禁止氨的供给。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的氨燃烧内燃机，在内燃机为冷机时，禁止氨的供给。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨更容易燃烧的高燃烧性物质的氨燃烧内燃机，作为高燃烧性物质，使用GTL轻油、二甲基醚、硝酸盐十六烷值增进剂、硝基化合物、丙酮、乙烯、有机氢化物、肼、乙炔之中的至少任一种。

在本发明的另一方式中，上述高燃烧性物质在燃料罐内与氨混合，在与氨混合了的状态下被供给到燃烧室内。

在本发明的另一方式中，作为高燃烧性物质使用肼，具备：贮存氨的氨罐和贮存肼的肼罐，在肼罐内收容具有羰基的聚合物，使得供给到肼罐内的肼与具有羰基的聚合物结合而以腙的形式贮存。

在本发明的另一方式中，作为高燃烧性物质使用肼，具备：贮存氨的氨罐、贮存肼的肼罐和由氨生成肼的肼生成装置，利用肼生成装置，由贮存在氨罐内的氨的一部分生成肼，所生成的肼被贮存在肼罐内。

在本发明的另一方式中，作为高燃烧性物质使用肼和氢，具备：贮存肼的肼罐、贮存氢的氢罐和由肼生成氢的氢生成装置，利用氢生成装置，由贮存在肼罐内的肼的一部分生成氢，所生成的氢被贮存在氢罐内。

在本发明的另一方式中，作为高燃烧性物质使用乙炔，具备：收容碳化钙的碳化钙收容器、从内燃机排气通路分支并与碳化钙收容器连通的连通路、和能够控制向该连通路流入的排气中的水分的控制阀，向上述燃烧室供给的乙炔，是通过使排气中的水分与碳化钙收容器内的碳化钙反应而生成的。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质的氨燃烧内燃机，作为高燃烧性物质，使用着火性比氨高的着火性提高剂、和火焰传播速度比氨高的火焰传播速度提高剂。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和不与氨掺混的非氨物质的氨燃烧内燃机，具备：使氨和非氨物质混合的燃料混合器，该燃料混合器具有设置在氨供给路径中的节流孔、和向该节流孔的收缩部供给非氨物质的通路。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和不与氨掺混的非氨物 质的氨燃烧内燃机，具备：一个燃料罐，其同时贮存氨和非氨物质；液面燃料供给装置，其向燃烧室供给贮存在燃料罐内的氨和非氨物质之中的燃料罐液面附近的液体；和底部燃料供给装置，其向燃烧室供给燃料罐的底部附近的液体，为与上述液面燃料供给装置分别开的系统。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和不与氨掺混的非氨燃料的氨燃烧内燃机，具备：一个燃料罐，其同时贮存氨和非氨燃料；使燃料混合的混合器；液面燃料运送装置，其向混合器供给贮存在燃料罐内的氨和非氨物质之中的燃料罐液面附近的液体；底部燃料运送装置，其向混合器供给燃料罐的底部附近的液体；和燃料供给装置，其向燃烧室供给由混合器混合了的燃料，上述混合器使由液面燃料运送装置所供给的液面附近的燃料和由底部燃料运送装置所供给的底部附近的燃料混合。

在本发明的另一方式中，上述燃料供给装置具备：混合状态检测装置，其检测从混合器流出的氨和非氨物质的混合体的混合状态；返回装置，其将从混合器流出的混合体再次供给到燃料混合器，在由混合状态检测装置检测出的混合体的混合状态比预先确定的基准混合状态差的情况下，利用返回装置将从燃料混合器流出的混合体的至少一部分再次供给到燃料混合器。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和不与氨掺混的非氨物质的氨燃烧内燃机，具备：一个燃料罐，其同时贮存氨和非氨物质以及表面活性剂；和向燃烧室供给燃料罐内的液体的燃料供给装置。

在本发明的另一方式中，还具备将上述燃料罐内的液体搅拌的燃料搅拌装置。

本发明的另一方式，是能够向燃烧室内供给氨和燃烧性比氨高的高燃烧性物质的火花点火式的氨燃烧内燃机，具备检测或推定爆燃强度的爆燃强度检测单元，在由爆燃强度检测单元检测或推定出的爆燃强度比预先确定的极限爆燃强度高时，使向燃烧室的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大。

以下，从附图和本发明的优选的实施方式的记载可更加充分理解本发 明。

附图说明

图1是第一实施方式的内燃机的总体图。

图2是内燃机主体的截面图。

图3是第一实施方式的内燃机的另一总体图。

图4是第一实施方式的内燃机的另一总体图。

图5是表示向燃烧室内的氨供给量和供给到燃烧室内的进气的温度的关系的图。

图6是表示与向燃烧室内的氨供给量相应的进气的温度控制的控制程序的流程图。

图7是概略地表示压缩比变更机构的图。

图8是表示向燃烧室内的氨供给量和实际压缩比的关系的图。

图9是表示与向燃烧室内的氨供给量相应的实际压缩比控制的控制程序的流程图。

图10是表示向燃烧室内的氨供给量和吸入进气量的关系的图。

图11是表示与向燃烧室内的氨供给量相应的吸入进气量的控制的控制程序的流程图。

图12是第一实施方式的第三实施例中的内燃机主体的截面图。

图13是表示脉冲阀的开阀正时和向燃烧室内供给的进气量的关系的图。

图14是表示向燃烧室内的氨供给量和脉冲阀的开阀正时的关系的图。

图15是表示与向燃烧室内的氨供给量相应的脉冲阀的开阀正时控制的控制程序的流程图。

图16是表示向燃烧室内的氨供给量和EGR率的关系的图。

图17是表示与向燃烧室内的氨供给量相应的EGR率控制的控制程序的流程图。

图18是概略地表示第一实施方式的第六实施例中的进气歧管的图。

图19是表示向燃烧室内的氨供给量和涡流控制阀的开度的关系的图。

图20是表示向燃烧室内的氨供给量与高燃烧性物质的供给量以及喷射压力的关系的图。

图21是表示与向燃烧室内的氨供给量相应的来自高燃烧性物质喷射阀的喷射控制的控制程序的流程图。

图22是表示向燃烧室内的氨供给量与进气的减量修正量的关系的图。

图23是表示与向燃烧室内的氨供给量相应的空燃比控制的控制程序的流程图。

图24是表示氨和高燃烧性物质的喷射正时的图。

图25是表示来自氨喷射阀的氨的喷射正时控制的控制程序的流程图。

图26是表示氨和高燃烧性物质的喷射正时的图。

图27是用于说明来自氨喷射阀的氨的喷射形态的图。

图28是表示来自氨喷射阀的氨喷射正时控制的控制程序的流程图。

图29是表示来自氨喷射阀的氨喷射正时控制的控制程序的流程图。

图30是表示向氨喷射阀供给的氨的燃料压力控制的控制程序的流程图。

图31是第二实施方式的第七实施例中的内燃机的总体图。

图32是表示冷却水温度、内燃机负荷、内燃机转速和液态氨比率的关系的图。

图33是表示来自氨喷射阀的液态和气态氨的喷射控制的控制程序的流程图。

图34是表示由加热装置进行的氨的加热控制的控制程序的流程图。

图35是表示氨供给禁止控制的控制程序的流程图。

图36是第四实施方式的第八实施例中的内燃机的总体图。

图37是第四实施方式的第八实施例的第一变形例中的内燃机的总体图。

图38是第四实施方式的第八实施例的第二变形例中的内燃机的总体图。

图39是第四实施方式的第九实施例中的内燃机的总体图。 

图40是表示乙炔生成控制的控制程序的流程图。

图41是第四实施方式的第十实施例中的内燃机的总体图。

图42是第五实施方式的第一实施例中的内燃机的总体图。

图43是概略地表示混合气的构成的图。

图44是第五实施方式的第二实施例中的内燃机的总体图。

图45是第五实施方式的第二实施例的变形例中的内燃机的总体图。

图46是第五实施方式的第三实施例中的内燃机的总体图。

图47是第五实施方式的第四实施例中的内燃机的总体图。

图48是表示氨供给比例修正量控制的控制程序的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对于本发明的实施方式详细地说明。并且，在以下的说明中，对同样的构成要素附带相同的附图标记。

首先，参照图1对于本发明的第一实施方式的氨燃烧内燃机进行说明。参照图1，1表示内燃机主体，2表示各个气缸的燃烧室，3表示点火装置，4表示进气歧管，5表示排气歧管。在进气歧管4的各个进气支管4a上配置有用于向各自对应的进气口内喷射液态氨的氨喷射阀6a。另外，在各气缸的燃烧室2的上面配置有用于向燃烧室2内喷射比氨容易燃烧的高燃烧性物质的高燃烧性物质喷射阀6b。作为高燃烧性物质，可以使用比氨容易燃烧的燃料或辅助氨的燃烧的助燃剂，例如汽油、轻油、液化天然气或氢等。

进气歧管4经由进气导管7与排气涡轮增压器8的压缩机8a的出口连接，压缩机8a的入口与空气滤清器9连接。在进气导管7内配置有由步进电动机驱动的节流阀10、和使用例如热射线的吸入空气量检测器11。而且，在进气导管7的周围配置有用于冷却在进气导管7内流动的吸入空气的冷却装置12。在图1所示的实施方式中，内燃机冷却水被导入到冷却装置12内，吸入空气被内燃机冷却水冷却。

另一方面，排气歧管5与排气涡轮增压器8的排气涡轮8b的入口连接，排气涡轮8b的出口经由排气管13与上游侧排气净化装置14连接。在图1所示的实施方式中，该上游侧排气净化装置14被设为能够吸附排气中的氨的氨吸附材料或能够吸附排气中的NO_X的NO_X吸附材料等。上游侧排气净化装置14经由排气管15与下游侧排气净化装置16连接。在图1所示的实施方式中，该下游侧排气净化装置16被设为能够净化排气中所含有的氨和NO_X的氧化催化剂、NO_X吸藏还原催化剂或NO_X选择还原催化剂等。

参照对于各气缸详细地表示的图2，20表示气缸体，21表示固定在气缸体20上的气缸盖，22表示在气缸体20内往复运动的活塞，2表示形成于活塞22和气缸盖21之间的燃烧室，23表示进气口，24表示进气门，25表示排气口，26表示排气门。在进气歧管4的进气支管4a上配置有氨喷射阀6a，在气缸盖21的内壁面的外周部配置有高燃烧性物质喷射阀6b。在活塞22的上表面设置有腔（cavity）27。

再次参照图1，各氨喷射阀6a与氨贮存器28连接。该氨贮存器28经由氨供给管29与氨罐30连接。在氨供给管29上配置有电子控制式的排出量可变的氨供给泵31，通过该氨供给泵31，氨罐30内的氨向氨贮存器28供给。另一方面，各高燃烧性物质喷射阀6b与高燃烧性物质贮存器32连接。该高燃烧性物质贮存器32经由高燃烧性物质供给管33与高燃烧性物质罐34连接。在高燃烧性物质供给管33上配置有电子控制式的排出量可变的高燃烧性物质供给泵35，通过该高燃烧性物质供给泵35，高燃烧性物质罐34内的高燃烧性物质向高燃烧性物质贮存器32供给。

另外，排气歧管5和进气歧管4经由排气再循环（以下，称作EGR）通路36相互连接，在EGR通路36内配置有电子控制式EGR控制阀37。另外，在EGR通路36周围配置有用于冷却在EGR通路36内流动的EGR气体的冷却装置38。在图1所示的实施方式中，内燃机冷却水被导入到冷却装置38内，EGR气体被内燃机冷却水冷却。

电子控制单元40包含数字计算机，具备由双向总线41相互连接的ROM（只读存储器）42、RAM（随机存取存储器）43、CPU（微处理器） 44、输入端口45和输出端口46。吸入空气量检测器11的输出信号经由对应的AD转换器37输入到输入端口45。而且，产生和加速踏板51的踩踏量成比例的输出电压的负荷传感器52与加速踏板51连接，负荷传感器52的输出电压经由对应的AD传感器47输入到输入端口45。而且，曲轴每旋转例如10°就产生输出脉冲的曲轴转角传感器53与输入端口45连接。另一方面，输出端口46经由对应的驱动电路，与点火装置3、氨喷射阀6a、高燃烧性物质喷射阀6b、节流阀10驱动用的促动器、氨供给泵31、高燃烧性物质供给泵35和EGR控制阀37连接。

这样构成的氨燃烧内燃机，在内燃机运行时，液态氨从氨喷射阀6a向各气缸的进气口23内喷射，并且高燃烧性物质从高燃烧性物质喷射阀6b向各气缸的燃烧室2内喷射。这样喷射到进气口23内的液态氨和喷射到燃烧室2内的高燃烧性物质，与流入到燃烧室2内的空气混合，形成混合气。

流入到燃烧室2内的混合气，在压缩行程的后半由点火装置3点火。如果氨完全燃烧，则理论上变为N₂和H₂O，完全不产生CO₂。然而，实际上，即使氨燃烧，仍残存未燃氨，并且通过在燃烧室2内的混合气的燃烧而生成NO_X。另外，由于在混合气中除了氨之外还含有高燃烧性物质，所以根据该高燃烧性物质的性状，即使在燃烧室2内进行混合气的燃烧，仍残存未燃的高燃烧性物质或生成NO_X。因此，从燃烧室2排出未燃氨、NO_X或未燃的高燃烧性物质等。因此，在内燃机排气通路内配置有下游侧排气净化装置16，所述下游侧排气净化装置16能够净化排气中所含有的未燃氨、NO_X或未燃的高燃烧性物质等。

然而，在冷起动时等，下游侧排气净化催化剂16的温度低，所以下游侧净化催化剂16未活化，因此不能够净化从内燃机主体排出的未燃氨。因此，在本实施方式中，在下游侧排气净化装置16的上游的内燃机排气通路内配置上游侧排气净化装置14，所述装置14能够吸附排气中所含有的氨、NO_X或未燃的高燃烧性物质，并在温度上升时将所吸附的氨、NO_X或未燃的高燃烧性物质释放出。

再者，在本实施方式中，氨喷射阀6a配置在进气支管4a上并被构成为向进气口23内喷射液态氨，高燃烧性物质喷射阀6b配置在气缸盖21上并被构成为向燃烧室2内喷射高燃烧性物质。然而，例如如图3所示，也可以将氨喷射阀6a和高燃烧性物质喷射阀6b一同配置在气缸盖21上，并构成为向燃烧室2内喷射液态氨和高燃烧性物质。或者，可以将氨喷射阀6a和高燃烧性物质喷射阀6b一同配置在进气支管4a上，并构成为向进气口23内喷射液态氨和高燃烧性物质，或者也可以将氨喷射阀6a配置在气缸盖21上并构成为向燃烧室2内喷射高燃烧性物质，并且将高燃烧性物质喷射阀6b配置在气缸盖21上并构成为向进气口23内喷射高燃烧性物质。

另外，在本实施方式中，作为内燃机，使用由点火装置3对混合气进行点火的火花点火式内燃机。然而，作为内燃机，也可以使用不采用点火装置3的压缩自着火式内燃机。在此情况下，氨喷射阀和高燃烧性物质喷射阀（以下，将它们统称为“燃料喷射阀”）被构成为向燃烧室2内直接喷射液态氨和高燃烧性物质，并且不设置点火装置3。

另外，在本实施方式中，向氨喷射阀6a供给液体状态的氨并喷射液态氨。然而，也可以通过在氨供给管29上配置气化器（未图示）或在氨喷射阀6a上配置加热器等，在从氨喷射阀6a喷射氨之前使液态氨气化，从氨喷射阀13a喷射气态氨。

进而，在上述实施方式中，除了氨之外，还向燃烧室2内供给高燃烧性物质。然而，未必需要供给高燃烧性物质，例如也可以如图4所示那样不设置高燃烧性物质喷射阀6b等而向燃烧室2内仅供给氨。

再者，在后述的实施方式、实施例和变形例中，除了特别必要的场合之外，对于向燃烧室2内喷射液态氨并由点火装置3对混合气进行点火的、作为燃料喷射液态氨和高燃烧性物质的内燃机进行说明。然而，在后述的实施方式、实施例和变形例中，也可以与本实施方式同样地进行各种各样的变更。

但是，氨与化石燃料相比难燃烧，因此在使用氨作为燃料的情况下， 为了使氨容易燃烧，需要付出一些努力。因此，在上述专利文献1所记载的内燃机中，通过除了氨之外，还向燃烧室内供给氢作为辅助氨的燃烧的高燃烧性物质，即使在使用氨的情况下，燃烧室内的混合气也能够容易地燃烧。

这样，通过除了氨之外还向燃烧室内供给高燃烧性物质，能够改善氨的燃烧。然而，如果供给到燃烧室内的混合气中含有氨，则由于氨的存在，导致高燃烧性物质的燃烧性的降低。特别是，如果向燃烧室内的氨供给量增大、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大，则高燃烧性物质的燃烧性的降低变大。因而，需要即使向燃烧室内的氨供给量、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大，含有氨的混合气也可适当地燃烧那样的氨燃烧内燃机。

因此，在本实施方式的氨燃烧内燃机中，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时、或向燃烧室2内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，控制内燃机的运行参数使得供给到燃烧室2的氨和高燃烧性物质（以下，将该氨和高燃烧性物质统一称为“燃料”）变得容易燃烧。以下，对于在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，供给到燃烧室2的氨和高燃烧性物质变得容易燃烧那样的内燃机的运行参数的控制的各种实施例进行说明。

首先，对于第一实施方式的第一实施例进行说明。一般而言，在活塞位于压缩上止点附近时的燃烧室2内的混合气的温度（以下，称作“压缩端温度”）越高，则燃烧室5内的混合气就越容易燃烧。另外，作为使压缩端温度上升的方法之一，可例举：使向燃烧室2内供给的进气的温度上升。因此，在本实施方式中，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，使向燃烧室2内供给的进气的温度上升。

图5表示向燃烧室2内的氨的供给量和向燃烧室2内供给的进气的温度的关系。如图5所示，在本实施例中，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，向燃烧室2内供给的进气的温度增高。通过这样控制向燃烧室2内供给的进气的温度，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，能够使压缩端温 度较高，由此，能够抑制与氨的增加相伴的高燃烧性物质的燃烧恶化，因此，能够抑制混合气的燃烧恶化。特别是，由于氨的辛烷值为110～130、极高，所以伴随着氨的增加，变得难以产生爆燃，能够不产生爆燃而提高压缩端温度。

在此，作为将向燃烧室2内供给的进气的温度升温的方法，可以例举下述方法。

作为第一种方法，可以例举下述方法：在内燃机的进气通路（例如，进气导管7、进气歧管4）内设置用于将在进气通路内流动的进气的温度升温的加热装置（加热器等），由该加热装置将进气的温度升温。在此情况下，通过适当地控制加热装置的加热量，能够容易地将向燃烧室2内供给的进气的温度控制为任意的温度。

作为第二种方法，可以例举：绕过设置在进气导管7上的冷却装置12。即，在内燃机进气系统中设置绕过冷却装置12的旁通管（未图示）、和控制向该旁通管及冷却装置12流入的进气的流量的流量控制阀（未图示），通过使向旁通管流入的进气的比率增大，能够使向燃烧室2内供给的进气的温度上升。相反地，通过使向冷却装置12流入的进气的比率增大，能够使向燃烧室2内供给的进气的温度降低。在此情况下，不需要设置上述那样的加热装置，因此在使向燃烧室2内供给的进气的温度上升时可抑制消耗电力等的能量。

作为第三种方法，可以例举：使由EGR气体带给吸入到燃烧室2内的进气的热量增大。例如，如本实施方式那样，在具有外部EGR机构（EGR通路36、EGR控制阀37、冷却装置38）的内燃机的情况下，在外部EGR机构上设置绕过冷却装置38的旁通管（未图示）、和控制向该旁通管和冷却装置38流入的EGR气体的流量的流量控制阀（未图示），通过使向旁通管流入的EGR气体的比率增大，能够使向燃烧室2内供给的进气的温度上升。

或者，在通过控制进气门24和排气门26等将从燃烧室2排出到排气口25内的排气的一部分作为EGR气体可在下一个循环中再次向燃烧室2 内供给（内部EGR），并且在具有外部EGR机构的内燃机的情况下，通过使由内部EGR向燃烧室2内供给的EGR气体相对于由外部EGR向燃烧室2内供给的EGR气体的比率上升，能够使向燃烧室2内供给的进气的温度上升。这是由内部EGR气体比外部EGR气体的温度高所造成的。

进而，在除了图1所示的外部EGR机构之外，还具有具备将排气净化装置14、16的下游侧的排气通路和排气涡轮增压器8的压缩机8a的上游侧的进气通路相互连通的EGR通路（未图示）的LPL-EGR机构的内燃机的情况下，通过使由LPL-EGR机构向燃烧室2内供给的EGR气体相对于由图1所示的外部EGR机构向燃烧室2内供给的EGR气体的比率上升，能够使向燃烧室2内供给的进气的温度上升。这是由以下原因所造成的：在图1所示外部EGR机构中，高温的EGR气体供给到由压缩机8a升温了的空气中，与此相对在LPL-EGR机构中，高温的EGR气体供给到由压缩机8a升温之前的低温的空气中，所以由LPL-EGR机构供给EGR气体时空气的温度上升率较高。 

再者，在使向燃烧室2内供给的进气的温度升温时，也可以组合使用上述第一～第三种方法。另外，在上述实施例中，根据向燃烧室2内的氨供给量而使加热装置的加热量等连续地变化，但也可以在向燃烧室2内的氨的供给量变为预先确定的基准供给量以上的情况下采用加热装置进行加热，在比基准供给量少的情况下不进行加热装置的加热。同样地，也可以在向燃烧室2内的氨的供给量变为预先确定的基准供给量以上的情况下使总量的进气和EGR气体流入到旁通管，在比基准供给量少的情况下不使其总量流入到旁通管。

图6是表示与向燃烧室2内的氨供给量相应的向燃烧室2内供给的进气的温度控制的控制程序的流程图。在图6所示的流程图中，作为将向燃烧室2内供给的进气的温度升温的方法，表示了采用由加热装置将进气的温度升温的方法（上述第一种方法）的情况。

如图6所示，首先，在步骤S11中，检测向燃烧室2内的氨供给量Qa、即来自氨喷射阀6a的氨喷射量、以及向燃烧室2内流入的进气的温 度Tin。进气温度Tin可以由设置在进气口23内的温度传感器（未图示）检测，也可以基于环境温度和排气涡轮增压器8的转速等来推定。接着，在步骤S12中，基于在步骤S11检测到的向燃烧室2内的氨供给量Qa，使用图5所示那样的映射图，算出目标进气温度Tintg。再者，图5所示那样的映射图也可以按内燃机运行状态（例如，按内燃机负荷、内燃机转速）来准备。在此情况下，在步骤S12中，除了氨供给量Qa之外，还基于内燃机负荷和内燃机转速，算出目标进气温度Tintg。

接着，在步骤S13和S14中，判定在步骤S11中检测到的进气温度Tin是否与在步骤S12中算出的目标进气温度Tintg大致相同、以及是否比目标进气温度Tintg低，在判定为大致相同的情况下，结束控制程序。另一方面，在步骤S13和S14中，在判定为进气温度Tin比目标进气温度Tintg低的情况下，使加热装置的加热量增大，由此，使供给到燃烧室5内的进气的温度上升。另外，在步骤S13和S14中，在判定为进气温度Tin比目标进气温度Tintg高的情况下，使加热装置的加热量减少，由此使向燃烧室5内供给的进气的温度降低。

接着，对于第一实施方式的第二实施例进行说明。第二实施例的氨燃烧内燃机，具备能够变更机械压缩比的压缩比变更机构。该压缩比变更机构，如图7所示，能够在活塞22往复运动的方向上变更气缸体20相对于曲轴箱60的相对位置。在图7（A）所示的状态下，被移动使得气缸体20相对于曲轴箱60接近。在此情况下，活塞22位于压缩上止点时的燃烧室2的容积小。另一方面，在图7（B）所示状态下，被移动使得气缸体20相对于曲轴箱60离开。在此情况下，活塞22位于压缩上止点时的燃烧室2的容积大。另一方面，活塞22从进气下止点到压缩上止点所通过的部分的容积（行程容积），与曲轴箱60和气缸体20的相对位置无关而为一定。因而，在图7（A）所示的状态下的机械压缩比，比图7（B）所示的状态下的机械压缩比高。这样，压缩比变更机构通过使气缸体20相对于曲轴箱6的相对位置变化，能够使机械压缩比变化。再者，图7所示的压缩比变更机构是一例，也可以采用其他各种的压缩比变更机构。

另外，在第二实施例的氨燃烧内燃机中，能够由可变气门正时机构变更进气门24的关闭正时，通过变更该进气门24的关闭正时能够变更事实上的压缩比。即，在进气门24的关闭正时为进气下止点附近的情况下，活塞位于压缩上止点时的燃烧室容积相对于进气门24关闭时的燃烧室容积的比大，相反，在进气门24的关闭正时为从进气下止点离开了的正时的情况下，活塞位于压缩上止点时的燃烧室容积相对于进气门24关闭时的燃烧室容积的比小。

在此，当将活塞位于压缩上止点时的燃烧室容积相对于进气门24关闭正时中的燃烧室容积作为实际压缩比时，机械压缩比越高且进气门24的关闭正时越接近进气下止点，则实际压缩比就越高。另一方面，在此，如果实际压缩比高，则向燃烧室2内供给的进气被压缩的程度大，因此，压缩端温度也上升。因此，在本实施例中，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，控制可变压缩比机构和可变气门正时机构使得实际压缩比变大。

图8是表示向燃烧室2内的氨供给量和实际压缩比的关系的图。如图8所示，在本实施例中，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，实际压缩比成为高的实际压缩比。通过这样控制实际压缩比，能够抑制与氨的增加相伴的混合气的燃烧恶化。

图9是表示与向燃烧室2内的氨供给量相应的实际压缩比的控制的控制程序的流程图。如图9所示，首先，在步骤S21中，检测向燃烧室2内的氨供给量Qa。接着，在步骤S22中，基于在步骤S21中检测出的氨供给量Qa，使用图8所示的那样的映射图，算出目标实际压缩比εtg。再者，图8所示的那样的映射图按内燃机运行状态（例如，按内燃机负荷、内燃机转速）来准备。接着，在步骤S23中，控制压缩比变更机构或可变气门正时机构使得实际压缩比变为目标实际压缩比εtg。

接着，对于第一实施方式的第三实施例进行说明。如上所述，压缩端温度越高，则燃烧室5内的混合气就越容易燃烧。作为这样的使压缩端温度上升的方法之一，可以例举：使在进气门24关闭时填充到燃烧室2内的进气量（以下，称作“吸入空气量”）增大。因此，在本实施方式中，在向 燃烧室2内的氨供给量增大了时、或向燃烧室2内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，使吸入进气量增多。

图10表示向燃烧室2内的氨供给量和吸入进气量的关系。如图10所示，在本实施例中，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，使吸入进气量增多。通过这样控制吸入进气量，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，能够使压缩端温度为高的温度，由此，能够抑制与氨的增加相伴的混合气的燃烧恶化。

作为使吸入进气量增大的方法，除了增大节流阀10的开度之外，还可以例举以下方法。

作为第一种方法，例举：提高排气涡轮增压器8的增压。如果提高排气涡轮增压器8的增压，则向燃烧室2内供给的进气的压力被提高，由此使吸入进气量增大。

作为第二种方法，例举：将进气门24的关闭正时向进气下止点侧变更。由于在进气下止点，活塞22位于最下方位置，所以在进气下止点时的燃烧室2内的容积变为最大。因此，如果使进气门24的关闭正时在进气下止点附近，则在进气门24关闭时，大量的进气被填充到燃烧室2内。另一方面，对于从进气下止点离开了的正时而言，燃烧室2内的容积变得比在进气下止点时的燃烧室2内的容积小。因此，如果将进气门24的关闭正时设定为从进气下止点离开了的正时，则使吸入进气量减少。

再者，在上述第一和第二种方法中，通过使进气门24关闭时填充到燃烧室2内的空气量增大，来使吸入进气量增大。如果这样地增大填充到燃烧室2内的空气量，则燃烧室2内的混合气的空燃比发生变化。因此，上述第一和第二种方法优选应用于在内燃机通常运行时混合气的空燃比变为稀的内燃机。作为这样的内燃机，可以例举压缩自着火式的内燃机和进行分层燃烧的火花点火式内燃机。在这些内燃机中，即使空燃比变动一些，即，即使在进气门24关闭时填充到燃烧室2内的空气量变化，也难以产生大的转矩变动。

作为第三种方法，例举：通过使在进气门24关闭时使填充到燃烧室2 内的EGR气体量增大，来使吸入进气量增大的方法。即，节流阀10和EGR控制阀37被控制使得向燃烧室2内的空气填充量不变化，只有向燃烧室2内的EGR气体的填充量增大。通过这样仅使EGR气体的填充量增大，能够基本上不改变被填充到燃烧室2内的混合气的空燃比且使吸入进气量增大。

再者，使在进气门24关闭时填充到燃烧室2内的进气量增大时，也可以组合使用上述第一至第三种方法。

图11是表示与向燃烧室2内的氨供给量相应的吸入进气量的控制的控制程序的流程图。在图11所示的流程图中，作为使吸入进气量增大的方法，示出了采用使增压上升的方法的情况。

如图11所示，首先，在步骤S31中，检测向燃烧室2内的氨供给量Qa和目前的吸入进气量Mc。吸入进气量Mc基于例如吸入进气量检测器11的输出来算出。接着，在步骤S32中，基于在步骤S31中检测出的向燃烧室2内的氨供给量Qa，使用图10所示那样的映射图，算出目标吸入进气量Mctg。再者，图10所示那样的映射图按内燃机运行状态（例如，按内燃机负荷、内燃机转速）来准备。

接着，在步骤S33、34中，判定目前的吸入进气量Mc和目标吸入进气量Mctg的大小关系，在判定为目前的吸入进气量Mc和目标吸入进气量Mctg大致相同的情况下，结束控制程序。另一方面，在判定为目前的吸入进气量Mc比目标吸入进气量Mctg少的情况下，进入到步骤S35，使增压上升，相反，在判定为目前的吸入空气量Mc比目标吸入空气量Mctg多的情况下，进入到步骤S36，使增压降低。

接着，对于第一实施方式的第四实施例进行说明。在第四实施例的氨燃烧内燃机中，如图12所示，设置有用于进行脉冲增压的脉冲阀61。在本实施例中，脉冲阀61设置在进气口23内，但也可以配置在进气支管4a内。脉冲阀61在进行脉冲增压时，在进气门24打开后开阀。在进气门24打开后至脉冲阀61开阀的期间，伴随着活塞22的下降，在燃烧室2内和脉冲阀61下游侧的进气口23内产生大的负压。其后，如果在活塞22位于 进气下止点附近时脉冲阀61开阀，则在进气口23等内产生压力波，由此获得增压效果。另一方面，脉冲阀61在不进行脉冲增压时，维持全开的状态。

图13表示在使进气门24的开阀正时和关闭正时以及内燃机转速等为一定的情况下，脉冲阀61的开阀正时和向燃烧室2内供给的进气量的关系。由图13可知，在某个一定的正时的提前角侧的区域（图13中的区域A）中，越延迟脉冲阀61的开阀正时，向燃烧室2内供给的进气量就越增大。

另外，伴随着进气量的增大，在燃烧室2内产生的进气的紊乱变大。这样在燃烧室2内产生的进气的紊乱越大，则向燃烧室2内供给的氨和高燃烧性物质与进气的混合、以及氨和高燃烧性物质的混合就越被促进，因此混合气变得容易燃烧。另外，进气的紊乱越大，则氨和高燃烧性物质的边界面积就越增大，因此火焰传播速度上升，因此热效率和燃烧效率提高。

因此，在本实施例的氨燃烧内燃机中，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，在图13中的区域A的范围内，脉冲阀61的开阀正时被延迟。图14表示向燃烧室2内的氨的供给量和脉冲阀61的开阀正时的关系。如图14所示，在本实施例中，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，脉冲阀61的开阀正时被延迟。通过这样控制脉冲阀61，即使是向燃烧室2内的氨供给量增大了时，也能够通过使向燃烧室2内供给的进气量增大来提高压缩端温度并且能够增大进气的紊乱，由此，能够抑制与氨的增加相伴的混合气的燃烧恶化。

图15是表示与向燃烧室2内的氨供给量相应的脉冲阀61的开阀正时控制的控制程序的流程图。如图15所示，首先，在步骤S41中，检测向燃烧室2内的氨供给量Qa。接着，在步骤S42中，基于在步骤S41检测出的氨供给量Qa，使用图14所示那样的映射图，算出脉冲阀61的目标开阀正时Tminop。再者，图14所示那样的映射图按内燃机运行状态（例如，按内燃机负荷、内燃机转速）来准备。接着，在步骤S43中，脉冲阀61被控制使得脉冲阀61在目标开阀正时Tminop开阀。

接着，对于第一实施方式的第五实施例进行说明。可是，由于EGR 气体是惰性气体，所以如果向燃烧室2内供给的进气中的EGR气体的比例（也就是EGR率）变小，则混合气变得容易燃烧。另外，由于空气与EGR气体相比比热高，所以如果向燃烧室2内供给的进气的温度以及压缩比相同，则向燃烧室2内供给的EGR气体越少，压缩端温度就越高。如上所述，由于压缩端温度越高，燃烧室2内的混合气就越容易燃烧，所以从这种观点出发，如果向燃烧室2内供给的进气中的EGR气体的比例变少，则混合气就变得容易燃烧。

因此，在本实施例的氨燃烧内燃机中，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，控制节流阀10和EGR控制阀37使得EGR率减少。

图16表示向燃烧室2内的氨供给量和EGR率的关系。如图16所示，在本实施例中，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，EGR率减小。通过这样控制EGR率，即使在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，也能够抑制与氨的增加相伴的混合气的燃烧恶化。

图17是表示与向燃烧室2内的氨的供给量相应的EGR率的控制的控制程序的流程图。如图17所示，首先，在步骤S51中，检测向燃烧室2内的氨供给量Qa和目前的EGR率Regr。目前的EGR率Regr基于例如内燃机转速、节流阀10的开度和EGR控制阀37的开度等被算出。接着，在步骤S52中，基于向燃烧室2内的氨供给量Qa，使用图16所示那样的映射图来算出目标EGR率Regrtg。再者，图16所示那样的映射图按内燃机运行状态（例如，按内燃机负荷、内燃机转速）来准备。

接着，在步骤S53和S54中，判定在步骤S51中检测出的目前的EGR率Regr和目标EGR率Regrtg是否大致相同，以及是否比目标EGR率Regrtg低，在判定为大致相同的情况下，结束控制程序。另一方面，在步骤S53和S54中，判定为目前的EGR率Regr比目标EGR率Regrtg低的情况下，进入到步骤S55，节流阀10的开度和EGR控制阀37的开度被控制使得EGR率增大。另一方面，在步骤S53和S54中，在判定为目前的EGR率Regr比目标EGR率Regrtg高的情况下，进入到步骤S56，节流阀10的开度和EGR控制阀37的开度被控制使得EGR率减少。

接着，对于第一实施方式的第六实施例进行说明。在第六实施例的氨燃烧内燃机中，如图18所示，在与各气缸连通的两个进气支管4a中的一个进气支管内，设置有涡流控制阀62。涡流控制阀62根据其开度使燃烧室2内产生涡流（混合气的紊乱）。即，如果涡流控制阀62完全关闭，则在燃烧室2内产生大的涡流，伴随着减小涡流控制阀62的开度，在燃烧室2内产生的涡流变小，如果涡流控制阀62完全打开，则在燃烧室2内基本不产生涡流。如上所述，向燃烧室2内供给的涡流越大，则混合气就越容易燃烧，并且热效率和燃烧效率提高。

因此，在本实施例的氨燃烧内燃机中，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，减小涡流控制阀62的开度，增大在燃烧室2内产生的混合气的紊乱（涡流）。

图19表示向燃烧室2内的氨供给量和涡流控制阀62的开度的关系。如图19所示，在本实施例中，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，涡流控制阀62的开度被减小，因此，向燃烧室2内供给的混合气的紊乱（涡流）变大。这样，通过控制向燃烧室2内供给的混合气的紊乱，即使是向燃烧室2内的氨供给量增大了时，也能够抑制与氨的增加相伴的混合气的燃烧恶化。

再者，在上述实施例中，作为在向燃烧室2内供给的混合气中产生紊乱的方法，使用了涡流控制阀62，但只要能够控制燃烧室2内的气流紊乱，则也可以使用使向燃烧室2内供给的混合气产生翻转（tumble）的翻转控制阀等的其他气流控制装置。因此，如果对它们进行归纳来表达，可以说在本实施例中，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室2内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，控制气流控制装置使得在燃烧室2内的混合气中产生的气流紊乱变大。

接着，对于第一实施方式的第七实施例进行说明。可是，如上述那样作为高燃烧性物质使用比氨容易燃烧的物质，因此如果使向燃烧室2内的高燃烧性物质的供给量增加，则能够改善混合气的燃烧性。因此，在第七实施例中，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，与其相应地也使向燃烧 室2内的高燃烧性物质的供给量增大。由此，能够抑制由氨供给量的增大所导致的混合气的燃烧性恶化。

另外，在混合气燃烧时，高燃烧性物质比氨先着火，以其作为着火源从而氨燃烧。因此，通过增大高燃烧性物质的供给量，能够使着火源的能量增大，由此，氨的燃烧效率提高并且燃烧时间缩短，从而热效率提高。

另外，在本实施例中，在作为内燃机使用压缩自着火式内燃机的情况下，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，提高来自高燃烧性物质喷射阀6b的高燃烧性物质的喷射压力。如果这样地提高来自高燃烧性物质喷射阀6b的高燃烧性物质的喷射压力，则喷射率提高，并且贯穿力提高。如果高燃烧性物质的喷射率提高，则可在短时间内进行大量的高燃烧性物质的喷射，因此在短时间内，高燃烧性物质的燃烧在燃烧室2内扩大，由此能够使瞬间的着火源的能量较大，因此氨的燃烧被促进。另外，如果贯穿力提高，则高燃烧性物质在燃烧室2内广泛分布，因此着火源在燃烧室2内变得分散，由此氨的燃烧被促进。

图20是表示向燃烧室2内的氨供给量与高燃烧性物质的供给量以及高燃烧性物质的喷射压力的关系的图。如图20（A）所示，在本实施例中，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，使向燃烧室2内的高燃烧性物质的供给量增大。而且，如图20（B）所示，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，使来自高燃烧性物质喷射阀6b的高燃烧性物质的喷射压力上升。通过这样控制高燃烧性物质的供给量和喷射压力，能够抑制与氨供给量的增大相伴的混合气的燃烧性恶化。

图21是表示与向燃烧室2内的氨供给量相应的来自高燃烧性物质喷射阀6b的喷射控制的控制程序的流程图。如图21所示，首先，在步骤S61中，算出在内燃机运行状态（内燃机负荷、内燃机转速等）向燃烧室2内的基本燃料供给量Qf。该基本燃料供给量Qf是在向燃烧室2内仅供给氨的情况下的燃料供给量，是根据内燃机运行状态而确定的。接着，在步骤S62中，基于基本燃料供给量Qf，使用图20（A）所示那样的映射图（将图20（A）的映射图的氨供给量变为基本燃料供给量的映射图），算出向 燃烧室2内的高燃烧性物质的目标供给量Qbtg。

接着，在步骤S63中，从基本燃料供给量Qf减去氨与高燃烧性物质的发热量比Rh乘以高燃烧性物质的目标供给量Qbtg所得的数值，算出氨的目标供给量Qa（Qa＝Qf-Qbtg·Rh）。接着，在步骤S64中，基于向燃烧室2内的氨供给量Qa，使用图20（B）所示那样的映射图，算出高燃烧性物质喷射阀6b的目标喷射压力Pbtg。接着，在步骤S65中，高燃烧性物质喷射阀6b被控制使得高燃烧性物质的供给量变成目标供给量Qbtg，并且高燃烧性物质供给泵35被控制使得来自高燃烧性物质喷射阀6b的喷射压力变为目标喷射压力Pbtg。

接着，对于第一实施方式的第八实施例进行说明。可是，虽然通过供给高燃烧性物质，对混合气的点火适当地进行，但有时即使一旦混合气着火，由于存在燃烧性低的氨，燃烧也不在整个燃烧室2内适当地扩展。混合气的空燃比的稀程度越高，这样的倾向就越强。这是因为，如果混合气的空燃比的稀程度变高，则在燃烧室2内对燃烧未起作用的过剩的空气变多，由此，燃烧室2内的混合气温度变得难以上升的缘故。

因此，在本实施例中，在通常时以稀空燃比进行运行的氨燃烧内燃机中，在与氨的供给量无关而通过高燃烧性物质的供给等切实进行混合气的着火的运行区域，在向燃烧室2内的氨供给量增大了时，控制向燃烧室2内供给的空气量使得向燃烧室2内供给的混合气的空燃比接近于理论空燃比。

图22是表示向燃烧室2内的氨供给量与向燃烧室2内供给的进气的减量修正量的关系的图。如图22所示，在本实施例中，随着向燃烧室2内的氨供给量增大，增大进气的减量修正量，从而使向燃烧室2内供给的进气量减少。其结果，向燃烧室2内供给的混合气的空燃比接近于理论空燃比。由此，在混合气着火后，混合气的温度变得容易上升，从而燃烧变得容易在整个燃烧室中扩展。

再者，在本实施例中，内燃机转速越高，进气的减量修正量就越增大。因此，在内燃机转速低时，变成如图22中用实线所示那样设定进气的减量 修正量的情况，在内燃机转速高时，变成如图22中用虚线所示那样设定进气的减量修正量。一般地如果内燃机转速高，则需要以短时间进行混合气的燃烧，但通过这样地内燃机转速越高就越增大进气的减量修正量，在内燃机转速高时能够缩短燃烧正时。

同样地，在本实施例中，内燃机负荷越低、进气的温度越低并且内燃机冷却水温度越低，就越增大进气的减量修正量。一般地如果内燃机负荷低，则燃烧速度容易降低，但通过内燃机负荷越低就越增大进气的减量修正量，在内燃机负荷低时也能够提高燃烧速度。另外，在进气的温度和内燃机冷却水的温度低时，燃烧速度也容易降低，但通过内燃机负荷越低，就越增大进气的减量修正量，在进气的温度和/或内燃机冷却水的温度低时也能够提高燃烧速度。

图23是表示与向燃烧室2内的氨供给量相应的空燃比控制的控制程序的流程图。如图23所示，首先，在步骤S71中，检测氨供给量Qa、内燃机转速Ne、内燃机负荷L、吸入空气温度Tair、内燃机冷却水温度Tw。接着，在步骤S72中，基于内燃机转速Ne、内燃机负荷L等，算出不考虑氨供给量Qa的基本吸入空气量Mcbase。接着，在步骤S73中，除了氨供给量Qa之外，还基于内燃机转速Ne、内燃机负荷L、吸入空气温度Tair和内燃机冷却水温度Tw，使用图22所示那样的映射图，算出减量修正量ΔMc。接着，在步骤S74中，从基本吸入空气量Mcbase减去减量修正量ΔMc，算出目标吸入空气量Mctg（Mctg＝Mcbase-ΔMc）。

接着，在步骤S75中，基于氨供给量Qa和高燃烧性物质的供给量，算出使混合气的空燃比变为理论空燃比所需的吸入空气量Mcst。接着，在步骤S76中，判定目标吸入空气量Mctg是否为Mcst以上。在判定为Mctg为Mcst以上的情况下，即混合气的空燃比变为理论空燃比或变为稀的情况下，进入到步骤S77。另一方面，在判定为Mctg比Mcst少的情况下，即混合气的空燃比变为浓的情况下，进入到步骤S78。在步骤S78中，使目标吸入空气量Mctg为Mcst，进入到步骤S77。在步骤S77中，节流阀10的开度等被控制使得变为目标吸入空气量Mctg。

接着，对于本发明第二实施方式的氨燃烧内燃机进行说明。本实施方式的氨燃烧内燃机的构成，基本上与第一实施方式的氨燃烧内燃机的构成同样。但是，本实施方式与第一实施方式不同，通过适当地控制氨和高燃烧性物质的喷射形态，抑制因氨的存在所导致的高燃烧性物质的燃烧性的降低，使含有氨的混合气适宜地燃烧。以下，对氨和高燃烧性物质的喷射形态的控制的各种例子进行说明。

首先，对于第二实施方式的第一实施例进行说明。在第一实施例中，氨燃烧内燃机为压缩自着火式，并且，氨喷射阀6a和高燃烧性物质喷射阀6b均构成为向燃烧室2内直接喷射氨和高燃烧性物质。并且，在第一实施例中，如图24所示，在压缩上止点附近，首先从高燃烧性物质喷射阀6b向燃烧室2内喷射高燃烧性物质，并且其后，在已喷射的高燃烧性物质自着火后，从氨喷射阀6a向燃烧室2内喷射氨。

通过这样地最初向燃烧室2内喷射高燃烧性物质，最初高燃烧性物质着火。此时，未向燃烧室2内喷射氨。由于氨的气化潜热高，所以如果进行氨的喷射，则燃烧室2内的混合气的温度会降低，但在最初仅喷射高燃烧性物质的情况下，不产生与氨的气化相伴的混合气温度的降低，从而高燃烧性物质容易自着火。另外，如果如上述那样存在大量的氨，则使高燃烧性物质的燃烧性、着火性恶化，但在最初仅喷射高燃烧性物质的情况下，在高燃烧性物质喷射时，在燃烧室2内不存在氨，从而，高燃烧性物质容易自着火。由此能够促进高燃烧性物质的自着火。

其后，如果从氨喷射阀6a喷射氨，则由于在燃烧室2内高燃烧性物质已经自着火，所以氨以其作为着火源而容易地燃烧。这样在本实施例的氨燃烧内燃机中，能够使高燃烧性物质切实地自着火，并且能够使氨切实地燃烧。

再者，在本实施例中，在通过例如检测燃烧室2内的压力的压力传感器（未图示）等检测出在燃烧室2内高燃烧性物质自着火后，进行氨的喷射。或者，也可以预先通过实验等算出高燃烧性物质的着火延迟期间，在喷射高燃烧性物质后经过了与该着火延迟期间相当的延迟期间后，进行氨 的喷射。

接着，对于第二实施方式的第二实施例进行说明。在第二实施例中，氨燃烧内燃机为压缩自着火式，并且，氨喷射阀6a和高燃烧性物质喷射阀6b被构成为分别向燃烧室2内直接喷射氨以及高燃烧性物质。

另外，一般地，在压缩自着火式的内燃机中，考虑着火延迟期间和预混合燃烧期间等，在比压缩上止点早某种程度的正时开始燃料喷射，使得由燃料的燃烧而获得的输出功率变为最大。但是，在使用了化石燃料等燃烧性高的燃料的情况下，即使在燃烧室内的进气的温度达到高温之前的早某种程度的正时开始燃料喷射，混合气也自着火，但在使用了燃烧性低的氨的情况下，如果在比压缩上止点早某种程度的正时开始燃料喷射，则有时燃烧室内的混合气的温度低于自着火温度，在此情况下，不能够使混合气良好地自着火。

因此，在第二实施例中，推定燃烧室2内的进气的温度达到自着火温度的正时，在比燃烧室2内的进气的温度达到自着火温度的正时晚的正时，进行来自氨喷射阀6a的氨的喷射。由此，能够使氨切实地自着火。

图25是表示来自氨喷射阀6a的氨的喷射正时控制的控制程序的流程图。如图25所示，首先，在步骤S81中，基于内燃机负荷、内燃机转速等来算出基本氨喷射正时Tmbase。该基本氨喷射正时，不考虑进气的自着火温度，而考虑着火延迟期间和预混合燃烧期间等来设定，使得内燃机输出功率、燃油经济性、排气排放变为最佳。接着，在步骤S82中，算出燃烧室2内的进气的温度达到自着火温度的正时（可自着火的喷射正时）Tmig。检测或算出例如向燃烧室2内供给的进气量、温度和组成、燃烧室2的壁温以及实际压缩比等，基于这些参数的值算出该可自着火的喷射正时Tmig。

接着，在步骤S83中，判定基本氨喷射正时Tmbase是否在可自着火的喷射正时Tmig以后。在基本氨喷射正时Tmbase在可自着火的喷射正时Tmig以后的情况下，进入到步骤S84，将来自氨喷射阀6a的氨喷射正时设定为基本氨喷射正时Tmbase。另一方面，当基本氨喷射正时Tmbase 比可自着火的喷射正时Tmig早时，进入到步骤S85，将来自氨喷射阀6a的氨喷射正时设定为可自着火的喷射正时Tmig。

接着，对于第二实施方式的第三实施例进行说明。在第三实施例中，氨燃烧内燃机为火花点火式，并且氨喷射阀6a构成为向燃烧室2内直接喷射氨。

另外，如果向燃烧室2内喷射液态氨，则所喷射的氨夺取气化潜热而气化。此时，在燃烧室2内的进气的温度比燃烧室2的壁面温度（气缸的壁面温度）高的情况下，即使由于氨的气化潜热，燃烧室2内的进气的温度降低，热也不从燃烧室2的壁面向进气转移。与此相对，在燃烧室2内的进气的温度比燃烧室2的壁面温度低的情况下，当由于氨的气化潜热，燃烧室2内的进气的温度降低时，从燃烧室2的壁面向进气的热转移被促进。因此，能够抑制与氨的喷射相伴的燃烧室2内的进气的温度的降低。

因此，在第三实施例中，在进行均质燃烧时，将来自氨喷射阀6a的氨的喷射正时设定为：比向燃烧室2内供给的进气的温度伴随着活塞22的上升而变得与燃烧室2的壁面温度相等的正时早的正时、例如进气行程中或压缩行程前半。该喷射正时可以设为预先确定的恒定正时，也可以设定为根据内燃机运行状态而变化。

接着，对于第二实施方式的第四实施例进行说明。在第四实施例中，氨燃烧内燃机也为火花点火式，并且氨喷射阀6a构成为向燃烧室2内直接喷射氨。

另外，一般地，在火花点火式内燃机中进行均质燃烧的情况下，需要预先使空气和燃料混合，所以如图26（A）所示，来自燃料喷射阀的燃料喷射在进气行程中或压缩行程前半进行。在此，如果向燃烧室2内直接喷射燃料，则由于以高压喷射的燃料，在燃烧室2内产生混合气的紊乱。但是，如果在进气行程中或压缩行程前半进行来自燃料喷射阀的燃料喷射，则在由点火装置3对混合气进行点火时，在燃烧室2内产生的混合气的紊乱收敛。因此，如果在进气行程中或压缩行程前半进行来自燃料喷射阀的燃料喷射，就不能够获得与燃烧室2内的混合气的紊乱相伴的燃烧速度提 高的效果。

如果是作为燃料使用化石燃料等燃烧性高的燃料的情况，则即使不能获得与燃烧室2内的混合气的紊乱相伴的燃烧速度提高的效果，也能够获得充分的燃烧速度。但是，在燃料中含有燃烧性低的氨的情况下，如果燃烧室2内的混合气的紊乱收敛，则存在得不到足以进行良好的混合气的燃烧的燃烧速度的情况。

因此，在本第四实施例的氨燃烧内燃机中，在进行均质燃烧时，如图26（B）所示，在进气行程中或压缩行程前半，作为主喷射，从氨喷射阀6a喷射氨，并且在即将点火正时之前，作为副喷射，从氨喷射阀6a喷射与主喷射相比少量的氨。由此，通过在进气行程中或压缩行程前半进行主喷射，能够保证氨和进气的均质性，并且通过在即将点火正时之前进行副喷射，即使在点火正时时也能够在燃烧室2内的混合气中生成大的紊乱，能够获得足以进行良好的混合气燃烧的燃烧速度。

再者，在上述第四实施例中，作为副喷射，进行了来自氨喷射阀6a的氨的喷射，但也可以在燃烧室2内配置高燃烧性物质喷射阀6b以使得直接喷射高燃烧性物质，并且作为副喷射进行来自高燃烧性物质喷射阀6a的高燃烧性物质的喷射。另外，在此情况下，也可以在进气口23内配置氨喷射阀6b以使得喷射氨，作为主喷射向进气口23内喷射氨。因此，如果对它们进行归纳来表达，则在本第三实施例中，可以说燃料喷射阀被构成为，除了由该燃料喷射阀或别的燃料喷射阀在压缩行程前半以前喷射燃料的主喷射之外，还在压缩行程后半且点火装置点火前，进行喷射与主喷射相比少量的氨或高燃烧性物质的副喷射。

接着，对于第二实施方式的第五实施例进行说明。在第五实施例中，氨燃烧内燃机也为火花点火式，并且，氨喷射阀6a构成为向燃烧室2内直接喷射氨。特别是，在本实施例的氨燃烧内燃机中，如图27所示，氨喷射阀6a被配置为，在活塞22位于比较接近上止点的近处时从氨喷射阀6a喷射的氨的喷雾碰撞活塞22的上表面（在图示的例子中，为腔27内）。在这样构成的氨燃烧内燃机中，如果将来自氨喷射阀6a的氨喷射正时设定 为相比于临界正时靠进气上止点侧的正时，则氨的喷雾的大部分碰撞活塞22的上表面，并且，如果将来自氨喷射阀6a的氨喷射正时设定为相比于临界正时靠进气下止点侧的正时，则氨的喷雾的大部分不碰撞活塞22的上表面。

另外，如上所述，氨的气化潜热非常高，所以如果向燃烧室2内喷射氨，就导致燃烧室2内的混合气的温度降低。另一方面，一般地活塞22由于上次的在燃烧室2内的混合气的燃烧而受热，从而即使在进气行程中和压缩行程中，与流入燃烧室2内的进气相比，也变为比较高的温度。在此，如果使从氨喷射阀6a喷射的氨的喷雾碰撞活塞22的上表面，则与活塞22的上表面碰撞了的氨主要从活塞22接受热而气化。因此，在本第五实施例中，基本上将来自氨喷射阀6a的氨喷射正时设定为相比于临界正时靠进气上止点侧的正时，使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞。由此，能够抑制与氨的气化相伴的混合气的温度的降低，从而能够使含有氨的混合气适当地燃烧。

但是，如果在例如内燃机冷起动时等的、活塞22的温度低时使氨的喷雾与活塞22碰撞，则存在与活塞22碰撞了的氨不气化而附着在活塞22上且不燃烧的情况。因此，在本第五实施例中，检测或推定活塞22的温度，并且，在检测或推定出的活塞的温度比预先确定的最低基准温度低的情况下，将来自氨喷射阀6a的氨喷射正时设定为相比于临界正时靠进气下止点侧的正时，使氨的喷雾的大部分不与活塞22的上表面碰撞，在检测或推定出的活塞22的温度为预先确定的最低基准温度以上的情况下，将来自氨喷射阀6a的氨喷射正时设定为相比于临界正时靠进气上止点侧的正时，使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞。

图28是表示来自氨喷射阀6a的氨喷射正时控制的控制程序的流程图。如图28所示，首先，在步骤S91中，基于内燃机冷却水温度和多个循环间的氨和高燃烧性物质的喷射量的累积值等，推定活塞22的温度Tps。接着，在步骤S92中，判定活塞22的温度Tps是否为最低基准温度Tpsref以上，在判定为在最低基准温度以上的情况下，进入到步骤S93，氨的喷射正时 被设定为相比于临界正时靠提前角侧的正时，使得氨的喷雾的大部分与活塞22的上表面碰撞。另一方面，在步骤S92中，判定为活塞22的温度Tps比最低基准温度Tpsref低的情况下，进入到步骤S94，氨的喷射正时被设定为相比于临界正时靠延迟角侧的正时，使得氨的喷雾的大部分与活塞22的上表面碰撞。

再者，在上述第五实施例中，最低基准温度被设定为预先确定的一定温度，但也可以设定使得例如根据氨喷射量等而变化。在此情况下，氨喷射量越多，则越提高最低基准温度。另外，在上述实施方式中，使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞，但也可以使高燃烧性物质的喷雾与活塞22的上表面碰撞。通常，由于在高燃烧性物质以液态喷射并气化时，从周围气氛中夺取气化潜热，所以通过使高燃烧性物质与活塞22的上表面碰撞，也能抑制燃烧室2内的混合气的温度的降低。

接着，对于上述第二实施方式的第五实施例的变形例进行说明。在上述第五实施例中，以活塞22的温度为最低基准温度以上为条件，使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞，但在本变形例中，在与此不同的条件下，特别是在需要从活塞22向氨的热转移的条件下，使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞。

具体而言，在本变形例中，在内燃机负荷低的情况、环境温度低的情况等的、燃烧室2内的进气的温度难以上升的情况下，使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞。

另外，在使用外部EGR机构的情况下，在使EGR气体减少的方向处于过渡状态时也使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞。即，驱动EGR控制阀37后直到实际向燃烧室2内供给的进气中的EGR率发生变化为止产生延迟。因此，在使向燃烧室2内供给的EGR气体减少的情况下，有时与减小EGR控制阀37的开度无关，向燃烧室2内供给的EGR气体量不减少。在此情况下，实际向燃烧室2内供给的EGR气体量变得比目标EGR气体量多，从而会导致混合气的燃烧性的恶化。因此，在本变形例中，在使EGR气体减少的方向处于过渡状态时，使氨的喷雾与活塞22的上表面 碰撞。

而且，在本变形例中，在内燃机负荷高且内燃机转速高的情况下，也使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞。即，一般地，在内燃机高负荷·高旋转运行区域，为了防止活塞22的过度升温，向活塞22喷射活塞22冷却用润滑油。但是，在本变形例中，由于在内燃机高负荷·高旋转运行区域，氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞，所以，氨从活塞22夺取气化热，从而抑制活塞22的温度上升。因此，变得不需要为活塞22冷却用而向活塞22喷射润滑油的油喷射系统。

图29是表示来自氨喷射阀6的氨喷射正时控制的控制程序的流程图。如图29所示，首先，在步骤S101中，检测内燃机负荷L、内燃机转速Ne、环境温度（外部气温）Tout，并且检测在使EGR气体减少的方向是否处于过渡状态。

接着，在步骤S102～105中，判定内燃机负荷L是否比预先确定的最低基准负荷Llaw大、环境温度Tout是否比最低基准环境温度Toutlow高、内燃机运行状态是否在使EGR气体减少的方向处于过渡状态、内燃机负荷L是否比最高基准负荷Lhigh小且内燃机转速Ne是否比最高基准转速Nehigh小。在这些步骤S102～S105中，判定为内燃机负荷比预先确定的最低基准负荷Llaw大、环境温度Tout比最低基准环境温度Toutlow高、内燃机运行状态在使EGR气体减少的方向不处于过渡状态、且内燃机负荷L为最高基准负荷Lhigh以上或内燃机转速Ne为最高基准转速Nehigh以上的情况下，进入到步骤S106，来自氨喷射阀6a的喷射正时被设定为相比于临界正时靠延迟角侧，从而氨的喷雾不与活塞22的上表面碰撞。另一方面，在除此之外的情况下，进入到步骤S107，来自氨喷射阀6a的喷射正时被设定为相比于临界正时靠提前角侧，使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞。

再者，也可以将第五实施例与上述变形例组合，除了上述变形例中的条件之外，还以活塞22的温度为最低基准温度以上为条件，使氨的喷雾与活塞22的上表面碰撞。

接着，对于第二实施方式的第六实施例进行说明。在本第六实施例的氨燃烧内燃机中，能够将从同一氨喷射阀6a喷射的氨在液体和气体之间切换。即，如果由氨供给泵31将氨的压力加压到氨蒸气压以上，则气态的氨被供给到氨喷射阀6a，从而，从氨喷射阀6a喷射气态的氨。另一方面，如果由氨供给泵31将氨的压力仅加压到比氨蒸气压低的压力，则液态氨被供给到氨喷射阀6a，从而，从氨喷射阀6a喷射液态的氨。

然而，由于在内燃机起动时或为冷机时，供给到燃烧室2的进气的温度低，所以如果向燃烧室2内供给液态氨，由于氨的气化潜热而夺取进气的热，则存在压缩端温度未充分上升的情况。另外，存在附着在燃烧室2的壁面上的液态氨不气化从而不燃烧的情况。因此，在内燃机起动时或为冷机时，如果向燃烧室2内供给液体的氨，则存在混合气的燃烧恶化的情况。因此，在内燃机为冷机时，优选向燃烧室2内供给气态氨。

另一方面，在内燃机的预热完成后，向燃烧室2内供给的进气的温度也较高，从而即使向燃烧室2内供给液态氨，压缩端温度也充分地上升。另外，燃烧室2的壁面温度也充分地高，从而附着在燃烧室2壁面上的液态氨也容易气化，所以即使氨附着在燃烧室2的壁面上，混合气的燃烧也几乎不恶化。通过索性在内燃机预热完成后以液体状态供给氨，能够向燃烧室2内大量供给氨，从而能够提高内燃机的输出功率。

因此，在本第六实施例中，在内燃机起动时或为冷机时，将向氨喷射阀6供给的氨的压力仅加压到比氨蒸气压低的压力，由此向燃烧室2内供给气态氨，并且，在内燃机预热完成后，将向氨喷射阀6供给的氨的压力加压到氨蒸气压以上，由此向燃烧室2内供给液态氨。由此，能够根据内燃机的预热状态以适当的状态向燃烧室2内供给氨，能够良好地燃烧混合气并获得高的输出功率。特别是，在本第六实施例中，由于仅通过变更氨供给泵31的输出功率而将氨的喷射在液体状态和气体状态之间切换，所以能够以低成本进行喷射状态的切换。

图30是表示向氨喷射阀6a供给的氨的燃料压力控制的控制程序的流程图。如图30所示，首先，在步骤S111中，由安装在例如氨供给管29 上的温度传感器（未图示）检测向氨喷射阀6a供给的氨的温度Ta，并且检测内燃机冷却水温度Tw。接着，在步骤S112中，使用表示氨的温度和氨蒸气压Pvam的关系的映射图，基于在步骤S111中检测出的氨的温度Ta，算出氨蒸气压Pvam。

接着，在步骤S113中，判定内燃机冷却水温度Tw是否比预先确定的基准温度Twref低，即内燃机是否处于冷机状态。在判定为内燃机冷却水温度Tw比预先确定的基准温度Twref低的情况下，即判定为内燃机处于冷机状态的情况下，进入到步骤S114。在步骤S114中，由氨供给泵31加压的氨的目标燃料压力Ptg被设定为比氨蒸气压Pvam低的值，特别是在本第六实施例中，被设定为从氨蒸气压Pvam减去规定值ΔP后的值。由此，会从氨喷射阀6a供给气态氨。

另一方面，在步骤S113中，判定为内燃机冷却水温度Tw为预先确定的基准温度Twref以上的情况下，即判定为内燃机处于预热完成状态的情况下，进入到步骤S115。在步骤S115中，由氨供给泵31加压的氨的目标燃料压力Ptg被设定为比氨蒸气压Pvam高的值，特别是在本第六实施例中，被设定为氨蒸气压Pvam加上规定值ΔP后的值。由此，会从氨喷射阀6a供给液态氨。

接着，对于第二实施方式的第七实施例进行说明。在本第七实施例的氨燃烧内燃机中，如图31所示，每个气缸有两个氨喷射阀，一个氨喷射阀6a向进气口23内喷射气态氨，并且，另一个氨喷射阀6a’向燃烧室2内喷射液态氨。这些气态氨喷射阀6a和液态氨喷射阀6a’全都与同一氨罐30连接，分别经由各自的氨贮存器28、28’、氨供给管29、29’和氨供给泵31、31’向气态氨喷射阀6a和液态氨喷射阀6a’供给氨。

在此，在上述第六实施例的氨燃烧内燃机中，仅能够向燃烧室2内选择性地供给液态氨、气态氨中的任一方，但在这样构成的第七实施例的氨燃烧内燃机中，能够同时地向燃烧室2内供给液态氨和气态氨两者，另外，通过调整来自气态氨喷射阀6a和液态氨喷射阀6a’的氨的喷射量，能够变更向燃烧室2内供给的液态氨和气态氨的比率。

因此，在第七实施例的氨燃烧内燃机中，在内燃机为冷机时提高气态氨的供给比率，在内燃机的预热完成后提高液态氨的供给比率。更具体地说，如图32（A）所示，内燃机的冷却水的温度越高，就越增大液态氨的供给比率。

另外，在第七实施例的氨燃烧内燃机中，根据内燃机负荷、内燃机转速和向气态氨喷射阀6a供给的氨的压力，变更液态氨和气态氨的供给比率。具体而言，如图32（B）所示，内燃机负荷越高，就越增大液态氨的供给比率。这是因为在内燃机低负荷运行时，通过提高向进气口23内喷射的气态氨的比率，能够提高进气口23内的混合气的压力，由此能够使泵送损失降低，并且不夺取与氨的气化相伴的气化潜热而能够将混合气维持高温状态，从而，能够抑制混合气的燃烧性的恶化。另一方面，在内燃机高负荷运行时，通过提高向燃烧室2内喷射的液态氨的比率，能够使向燃烧室2内供给的空气量增大，并且能够使内燃机负荷较高而容易变为高温的混合气的温度由于氨的气化潜热而降低。

另外，在本第七实施例中，如图32（C）所示，内燃机转速越高，就越增大液态氨的供给比率。一般地，与内燃机转速高的情况相比，在内燃机转速低的情况下，燃烧室2内的温度变低，但在内燃机转速低的情况下，通过提高气态氨的供给比率，能够抑制燃烧室2内的温度由于与氨的气化相伴的气化潜热而降低。另外，在内燃机转速高的情况下，能够喷射氨的时间变短，但在第七实施例中，通过在内燃机转速高的情况下进行在短时间内能够大量地喷射的液态氨的供给，即使能够喷射氨的时间变短，也能够进行充分量的氨的供给。

而且，在本第七实施例中，在向气态氨喷射阀6a供给的氨的压力低的情况下，仅从液态氨喷射阀6a’进行氨的喷射。这是因为，在向气态氨喷射阀6a供给的氨的压力低的情况下，在向气态氨喷射阀6a供给的时刻，氨不气化的缘故。

图33是表示来自氨喷射阀6a、6a’的液态和气态氨的喷射控制的控制程序的流程图。如图33所示，首先，在步骤S121中，检测内燃机负荷L、 内燃机转速Ne、内燃机冷却水温度Tw、向氨喷射阀6a供给的氨的压力Pa。接着，在步骤S122中，判定向气态氨喷射阀6a供给的氨的压力Pa是否为基准氨压力Paref以上，即气态氨的喷射压力是否充分，在判定为氨的压力Pa比基准氨压力Paref低的情况下，进入到步骤S123。在步骤S123中，气态氨的供给比率Rgas被设定为0。

另一方面，在步骤S122中，判定为氨的压力Pa为基准氨压力Paref以上的情况下，进入到步骤S124。在步骤S124中，基于内燃机负荷L、内燃机转速Ne、内燃机冷却水的温度Tw，使用图32（A）～（C）所示那样的映射图，算出气态氨的供给比率Rgas。

再者，归纳上述第六实施例和第七实施例，可以说以气态和液态向燃烧室内或进气口内供给氨的氨供给装置，根据内燃机运行状态变更了由氨供给装置供给的液态氨和气态氨的比率。

接着，对于第二实施方式的第八实施例进行说明。在第八实施例的氨燃烧内燃机中，在氨喷射阀6a上设置有加热氨的加热装置（未图示）。能够由该加热装置将从氨喷射阀6a喷射的氨在喷射前进行加热。

可是，如上所示，由于在内燃机为冷机时，供给到燃烧室2的进气的温度低，所以如果向燃烧室2内供给液态氨，则存在压缩端温度由于氨的气化潜热而未充分升高的情况。特别是，如果向燃烧室2内供给的液态氨的温度低，则要使液态氨的温度上升到沸点，进气的热量会被夺取，所以压缩端温度变为更低的温度。

因此，在第八实施例的氨燃烧内燃机中，在内燃机为冷机时，为了提高向燃烧室2内供给的液态氨的温度，由加热装置加热从氨喷射阀6a喷射的氨。由此，会从氨喷射阀6a喷射较高温的氨，即使进气的热由于氨的气化潜热而被夺取，也能够使压缩端温度为某种程度的较高的温度，从而能够抑制混合气的燃烧性恶化。

再者，在上述第八实施例中，仅在内燃机为冷机时，采用加热装置进行氨的加热，但在向氨喷射阀6a供给的氨的温度低的情况下，也可以进行氨的加热。另外，在上述第八实施例中，表示了向燃烧室2内供给液态氨 的情况，但在供给气态氨的情况下，也可以同样地在内燃机为冷机时由加热装置加热氨。即使是供给气态氨的情况，在冷机时压缩端温度也容易变低，所以通过供给高温的气态氨，能够提高压缩端温度，从而，能够抑制混合气的燃烧性恶化。

图34是表示采用加热装置的氨的加热控制的控制程序的流程图。如图34所示，首先，在步骤S131中，由检测例如氨贮存器28内的氨的温度的温度传感器（未图示）检测氨的温度Ta，并且由检测内燃机冷却水的温度的温度传感器（未图示）检测内燃机冷却水的温度Tw。接着，在步骤S132中，判定内燃机冷却水的温度Tw是否为基准冷却水温Twref以上，即内燃机是否处于冷机时。在判定为内燃机冷却水的温度Tw比基准冷却水温低的情况下，进入到步骤S133，由加热装置加热氨。

另一方面，在步骤S132中判定为内燃机冷却水的温度Tw为基准冷却水温Tw以上的情况下，进入到步骤S134。在步骤S134中，判定向氨喷射阀6a供给的氨的温度Ta是否为基准氨温度Taref以上，即液态氨的温度是否在沸点附近。在判定为向氨喷射阀6a供给的氨的温度Ta比基准氨温度Taref低的情况下，进入到步骤S133，由加热装置加热氨。另一方面，在步骤S134中判定为向氨喷射阀6a供给的氨的温度Ta为基准氨温度Taref以上的情况下，进入到步骤S135，停止采用加热装置对氨的加热。

接着，对于本发明第三实施方式的氨燃烧内燃机进行说明。本实施方式的氨燃烧内燃机的构成，基本上与第一实施方式和第二实施方式的氨燃烧内燃机的构成同样。但是，本实施方式与第一实施方式和第二实施方式不同，在由于氨的存在而产生高燃烧性物质的燃烧性的降低的情况下，限制氨的供给量。

另外，向燃烧室2内的总燃料供给量根据内燃机负荷而变化，在内燃机负荷低时，总燃料供给量少，随着内燃机负荷变高，总燃料供给量变多。在此，在向燃烧室2内的总燃料供给量少的情况下，由燃料的燃烧所获得的热量小。因此，在总燃料供给量少的情况下，如果减少高燃烧性物质的比率并且增大氨的比率，则通过比氨先着火的高燃烧性物质的燃烧而获得 的热量极小，其结果，氨不能着火。因此，在本实施例中，在向燃烧室2内的目标总燃料供给量比预先确定的最低燃料供给量少的情况下，禁止氨的供给。

另外，在氨燃烧内燃机为压缩自着火式内燃机的情况下，在进行排气净化装置14、16的升温等的、需要从燃烧室2排出的排气升温时，有时通过使高燃烧性物质和氨的喷射正时比通常延迟而将从燃烧室2排出的排气升温。在此情况下，会在相比于压缩上止点靠延迟角侧进行燃料喷射，但在进行燃料喷射时，燃烧室2内的温度相比于压缩端温度下降，从而混合气难以着火。因此，在本实施方式中，在燃料喷射正时比预先确定的压缩上止点的延迟角侧的临界正时晚的情况下，禁止氨的供给。

另外，在向燃烧室2内的吸入空气量少的情况和向燃烧室2内供给的进气的温度低的情况下，压缩端温度降低，所以如果向燃烧室2内供给氨，则高燃烧性物质和混合气的燃烧性恶化。因此，在本实施方式中，在向燃烧室2内的吸入空气量比预先确定的最低基准吸入空气量少的情况或向燃烧室2内的进气的温度比预先确定的最低基准温度低的情况下，禁止氨的供给。换言之可以说，在本实施方式中，在基于向燃烧室2内的吸入空气量和向燃烧室2内的进气的温度推定出的压缩端温度比最低基准压缩端温度低的情况下，禁止氨的供给。

而且，在内燃机为冷机时等的、燃烧室2周围的壁面的温度低的情况下，燃烧室2内的进气的热被燃烧室2周围的壁面夺取，压缩端温度降低，在混合气的燃烧中燃烧气体的热被燃烧室2周围的壁面夺取，燃烧气体的温度降低，所以如果向燃烧室2内供给氨，则高燃烧性物质的燃烧性恶化，从而混合气的燃烧性恶化。因此，在本实施方式中，在内燃机为冷机时等的、燃烧室2周围的壁面的温度低的情况下，禁止氨的供给。

图35是表示氨的供给禁止控制的控制程序的流程图。如图35所示，首先，在步骤S141中，检测目标总燃料供给量Qf、目标燃料喷射正时Tinj、吸入空气量Mc、进气温度Tin、内燃机冷却水温度Tw。接着，在步骤S142中，判定目标总燃料供给量Qf是否为最低基准燃料供给量Qflaw以上， 在目标总燃料供给量Qf为最低基准燃料供给量Qflaw以上的情况下，进入到步骤S143。在步骤S143中，判定目标燃料喷射正时Tinj是否相比于临界正时Tinjlim靠提前角侧，在判定为目标燃料喷射正时Tinj相比于临界正时Tinjlim靠提前角侧的情况下，进入到步骤S144。

在步骤S144中，判定吸入空气量Mc是否为最低基准吸入空气量Mclaw以上，在判定为吸入空气量Mc为最低基准吸入空气量Mclaw以上的情况下，进入到步骤S145。在步骤S145中，判定进气温度Tin是否为最低基准温度Tinlaw以上，在判定为进气温度Tin为最低基准温度Tinlaw以上的情况下，进入到步骤S146。在步骤S146中，判定内燃机冷却水温度Tw是否为最低基准温度Twlaw以上，即燃烧室2周围的壁面的温度是否为预先确定的最低温度以上，在判定为内燃机冷却水温度Tw为最低基准温度Twlaw以上的情况下，进入到步骤S147。在步骤S147中，氨供给禁止标志被设定为关（OFF）。在此，如果氨供给禁止标志变为开（ON），则在计算氨和高燃烧性物质的供给比率时，氨的供给比率被设定为0，在变为关的情况下，氨的供给比率根据内燃机运行状态被适当地算出。

另一方面，在步骤S142中判定为目标总燃料供给量Qf比最低基准燃料供给量Qflaw少、在步骤S143中判定为目标燃料喷射正时Tinj在临界正时Tinjlim的延迟角侧、在步骤S144中判定为吸入空气量Mc比最低基准吸入空气量Mclaw少、在步骤S145中判定为进气温度Tin比最低基准温度Tinlaw低、或在步骤S146中判定为内燃机冷却水温度Tw比最低基准温度Twlaw低的情况下，进入到步骤S148，氨供给禁止标志设定为开。

接着，对于本发明的第四实施方式的氨燃烧内燃机进行说明。本实施方式的氨燃烧内燃机的构成，基本上与第一实施方式～第三实施方式的氨燃烧内燃机的构成同样。但是，在上述实施方式中，作为高燃烧性物质，可使用例如汽油、轻油、液化天然气或氢等，与此相对，在本实施方式中，作为高燃烧物质，可使用与这些物质不同的物质。以下，对于作为高燃烧性物质使用了与上述物质不同的物质的情况的各种例子进行说明。

首先，对于第四实施方式的第一实施例进行说明。在第一实施例中， 氨燃烧内燃机为压缩自着火式，作为高燃烧性物质，使用GTL轻油（采用天然气合成油（gas-to-liquid）技术由烃气体合成的轻油）。GTL轻油的十六烷值为75～80，比十六烷值为40～52左右的普通的轻油高。因此，GTL轻油比普通的轻油容易自着火。因此，如果向燃烧室2内供给GTL轻油，则即使燃烧室2内存在氨，GTL轻油也在氨之前比较良好地自着火。由此，能够抑制由氨的存在所造成的高燃烧性物质的燃烧性的降低，从而能够抑制混合气的燃烧性的降低。

再者，在本第一实施例中，GTL轻油，如第一实施方式～第三实施方式的氨燃烧内燃机那样贮存在与氨分别开的罐内，由与氨分别开的供给系统向燃烧室2内供给。但是，也可以如后述的第四实施方式那样，将GTL轻油与氨贮存在同一罐内，或通过将贮存在别的罐中的GTL轻油和氨预先混合，由同一燃料喷射阀向燃烧室2内或进气口23内喷射将GTL轻油和氨混合后的物质。

接着，对于第四实施方式的第二实施例进行说明。在第二实施例中，氨燃烧内燃机为压缩自着火式，作为高燃烧性物质，使用二甲基醚。二甲基醚的十六烷值为55～60，比十六烷值为40～52左右的普通的轻油高。因此，与上述GTL轻油同样地比普通的轻油容易自着火，从而能够抑制混合气的燃烧性的降低。

再者，在本第二实施例中，二甲基醚也贮存在与氨分别开的罐中，并由与氨分别开的供给系统向燃烧室2内供给。但是，也可以如后述的第四实施方式那样，将二甲基醚与氨贮存在同一罐内，由同一燃料喷射阀喷射将二甲基醚和氨混合后的物质。特别是，二甲基醚的沸点为-23.6℃、较低，接近于氨的沸点。因此，在喷射混合了液态二甲基醚和液态氨的物质的情况下，液态二甲基醚也与液态氨同时地较早期地发生气化和扩散，所以与仅液态氨先气化和扩散的情况相比，与氨的混合变得良好并且二甲基醚的着火性变得良好，因此能够抑制高燃烧性物质的燃烧性的恶化。

接着，对于第四实施方式的第三实施例进行说明。在第三实施例中，氨燃烧内燃机为压缩自着火式，作为高燃烧性物质，使用硝酸盐十六烷值 增进剂。作为硝酸盐十六烷值增进剂，例如可以例举硝酸乙酯、硝酸丁酯、硝酸戊酯等。与普通的轻油相比，硝酸盐十六烷值增进剂也容易自着火，因此能够抑制混合气的燃烧性的降低。硝酸盐十六烷值增进剂，可以由与氨分别开的系统供给，也可以在与氨混合了的状态下供给。

接着，对于第四实施方式的第四实施例进行说明。在第四实施例中，氨燃烧内燃机为压缩自点火式，作为高燃烧性物质，使用有机氢化物。作为有机氢化物，例如可以例举甲基环己烷、环己烷、萘烷等。与普通的轻油相比，有机氢化物也容易自着火，因此能够抑制混合气的燃烧性的降低。另外，有机氢化物可以由与氨分别开的系统供给，也可以在与氨混合了的状态下供给。

接着，对于第四实施方式的第五实施例进行说明。在第五实施例中，作为高燃烧性物质使用硝基甲烷。硝基甲烷，与氨相比着火性和引火性都较高。另外，硝基甲烷的燃烧速度为0.5m/s、较快，并且燃烧温度为2400℃、较高。因此，在作为氨燃烧内燃机使用压缩自着火式内燃机的情况下，如果向燃烧室2内供给硝基甲烷，则即使燃烧室2内存在氨，硝基甲烷也先于氨比较良好地自着火并迅速燃烧扩散，并且由于燃烧温度高，所以成为氨的着火源。另一方面，在作为氨燃烧内燃机使用火花点火式内燃机的情况下，如果向燃烧室2内供给硝基甲烷，即使燃烧室2内存在氨，硝基甲烷也先于氨比较良好地引火并迅速燃烧扩散，并且由于燃烧温度高，所以成为氨的引火源（着火源）。由此，能够抑制由氨的存在所造成的高燃烧性物质的燃烧性的降低，因此能够抑制混合气的燃烧性的降低。

另外，硝基甲烷在分子内含有氧。因此，硝基甲烷即使在基本上无氧的环境下也能够燃烧。例如，如果从缸内直喷型喷射阀进行燃料喷射，则在点火正时或着火正时之前混合气未变得均质，混合气的空燃比产生偏差。因此，例如即使混合气的目标空燃比为理论空燃比，在燃烧室2内也会局部地形成浓气氛的部位、稀气氛的部位。在此，由于硝基甲烷即使在基本上无氧的环境下也能够燃烧，所以在浓气氛的部位也能够进行良好的燃烧。

再者，在本第五实施例中，硝基甲烷也贮存在与氨分别开的罐内，并 由与氨分别开的供给系统向燃烧室2内供给。但是，也可以如后述的第四实施方式那样，将硝基甲烷与氨贮存在同一罐内，由同一燃料喷射阀喷射将硝基甲烷和氨混合后的物质。特别是，硝基甲烷为极性高的液体，所以能与氨良好地混合，因此能够将硝基甲烷和氨容易地贮存在同一罐内，并从同一喷射阀喷射。另外，作为高燃烧性物质，也可以使用硝基甲烷之外的硝基化合物，例如2,2-二硝基丙烷等。

接着，对于第四实施方式的第六实施例进行说明。在第六实施例中，氨燃烧内燃机为火花点火式内燃机，作为高燃烧性物质使用丙酮。由于丙酮的引火性极高，所以如果向燃烧室2内供给丙酮，则即使燃烧室2内存在氨，通过点火装置3的点火，丙酮也先于氨比较容易地引火。由此，能够抑制由氨的存在所造成的高燃烧性物质的燃烧性的降低，从而能够抑制混合气的燃烧性的降低。

再者，在本第六实施例中，丙酮也贮存在与氨分别开的罐内，并由与氨分别开的供给系统向燃烧室2内供给。但是，也可以将丙酮与氨贮存在同一罐内，由同一燃料喷射阀喷射将丙酮和氨混合后的物质。特别是，由于丙酮是双亲媒性的液体，所以能够与氨良好地混合，因此能够将丙酮和氨容易地贮存在同一罐内并从同一喷射阀喷射。

进而，对于第四实施方式的第七实施例进行说明。在第七实施例中，氨燃烧内燃机为火花点火式内燃机，作为高燃烧性物质使用乙烯。乙烯与丙酮同样具有很强的引火性，所以与丙酮同样地能够抑制混合气的燃烧性的降低。特别是，乙烯的沸点为-104℃，比氨的沸点低。因此，在喷射乙烯和液态氨的情况下，由于乙烯比液态氨快地气化和扩散，所以与仅液态氨先气化和扩散的情况相比，与氨的混合变得良好。

接着，对于第四实施方式的第八实施例进行说明。在第八实施例中，氨燃烧内燃机为压缩自着火式，作为高燃烧性物质，使用肼、特别是水合肼。肼是着火性高的物质，同时引火性也高，燃烧范围也大。因此，如果向燃烧室2内供给肼，则即使燃烧室2内存在氨，肼也先于氨比较良好地自着火，并且一旦自着火，燃烧就迅速地在燃烧室2内扩展。因此，能够 抑制由氨的存在所造成的高燃烧性物质的燃烧性的降低，从而能够抑制混合气的燃烧性的降低。而且，由于肼是不含碳的物质，因此即使使肼燃烧，也不会排出作为温室效应气体的二氧化碳。

但是，由于肼是燃烧性高的物质且燃烧范围广，所以需要针对其安全性的措施。因此，在本第八实施例中，如图36所示，在高燃烧性物质罐（肼罐）34内收容具有羰基的聚合物65，同时设置有加热肼罐34的加热装置66。作为加热装置66，可以使用由电加热器加热肼罐34的加热装置，也可以使用利用排气的热来加热肼罐34的加热装置。

在此，肼在常温下与具有羰基的聚合物反应而分离成水和腙（脱水缩合）。腙是固体的物质，与肼相比燃烧性较低，因此与肼相比安全性较高。在本第八实施例中，由于在肼罐34内收容了具有羰基的聚合物65，所以供给到肼罐34内的肼，与该聚合物65反应而变成腙。由此，能够以安全的形态保存肼。

另外，腙通过加水和热，变化为肼（水解）。因此，在本第八实施例中，在需要向燃烧室2内供给肼时，通过由加热装置66加热肼罐34内的腙来生成肼。再者，此时所需要的水，利用在将肼脱水缩合时产生并贮存在肼罐34内的水。

再者，也可以与上述第八实施例不同，如后述的第四实施方式那样，将肼和氨贮存在同一罐内，由同一喷射阀来喷射混合了肼和氨的物质。另外，如上所述，肼具有高的引火性，所以也可以在火花点火式内燃机中使用。

接着，对于第四实施方式的第八实施例的第一变形例进行说明。但是，肼可以通过用次氯酸盐、例如次氯酸钠氧化氨来生成。因此，在本第一变形例中，利用该氧化反应由氨生成肼。

图37是概略地表示本第一变形例的氨燃烧内燃机的图。如图37所示，肼罐34和氨罐30由连通路68连通。在该连通路68中，设置有用于将氨罐30内的氨向肼罐34供给的氨供给泵69、和由氨生成肼的肼生成装置70。在肼生成装置70中收容有次氯酸盐，当氨在肼生成装置70内流通时被氧 化而生成肼。再者，在肼生成装置70中由氨生成肼时需要加热的情况下，利用电加热器或利用排气的热加热肼生成装置70。

在这样构成的本第一变形例中，与从肼罐34内向燃烧室2内供给相应，由氨供给泵69向肼生成装置70内供给氨，与其相伴，使肼从肼生成装置70流入肼罐34内。由此，无需从外部供给肼，并且无需在肼罐34内大量地贮存肼，从而能够比较安全地保存肼。

再者，在上述第一变形例中，肼生成装置70配置在氨罐30和肼罐34的外部，但其也可以设置在这些氨罐30或肼罐34内。另外，在上述第一变形例中，利用次氯酸盐由氨生成肼，但也可以通过使用氯来氧化氨从而生成肼。

接着，对于第四实施方式的第八实施例的第二变形例进行说明。但是，如果比较肼和氢，肼的着火性良好，另一方面，氢的燃烧速度快。因此，在内燃机低负荷运行时，通过大量供给肼作为高燃烧性物质，能够使氨的燃烧性提高，在内燃机高旋转运行时，通过大量供给氢作为高燃烧性物质，能够使氨的燃烧性提高。因此，在本第二变形例中，由供给到肼罐34内的肼生成氢，根据内燃机运行状态，使向燃烧室2内供给的肼和氢的供给比例变化。具体而言，内燃机负荷越低，越增多肼相对于氢的供给比例，内燃机转速越高，越增多氢相对于肼的供给比例。

图38是概略地表示本第二变形例的氨燃烧内燃机的图。如图38所示，在本变形例中，除了肼罐34之外，还设置有用于贮存氢的氢罐34’。该氢罐34’经由氢供给管33’与氢贮存器32’连接，氢贮存器32’与氢喷射阀6b连接。在氢供给管33’上配置有氢供给泵35’，利用该氢供给泵35’将氢罐34’内的氢供给到氢贮存器32’。

另外，如图38所示，肼罐34和氢罐34’由连通路71连通。在该连通路71中设置有用于将肼罐30内的肼向氢罐34’内供给的肼供给泵72、和由肼生成氢的氢生成装置73。在氢生成装置73中收容有用于由氨生成氢的催化剂，当肼在氢生成装置70内流通时，由肼生成氢。再者，在氢生成装置73中由肼生成氢时需要加热的情况下，利用电加热器或利用排气的热 加热氢生成装置73。

在这样构成的本第二变形例中，与从氢罐34’内向燃烧室2内供给相应，由肼供给泵72向氢生成装置73内供给肼，与此相伴，使氢从氢生成装置73流入氢罐34’内。由此，能够不从外部供给氢而向燃烧室2内供给氢，并且能够根据内燃机运行状态向燃烧室2内供给肼和氢，所以能够切实地抑制由氨存在所造成的混合气的燃烧性的恶化。

接着，对于第四实施方式的第九实施例进行说明。在第九实施例中，氨燃烧内燃机为火花点火式，作为高燃烧性物质使用乙炔。乙炔是引火性高的物质，并且燃烧范围极广。因此，如果向燃烧室2内供给乙炔，则即使燃烧室2内存在氨，当由点火装置3进行点火时乙炔也先于氨比较容易地引火。由此，能够抑制由氨的存在所造成的高燃烧性物质的燃烧性的降低，从而能够抑制混合气的燃烧性的降低。

在作为高燃烧性物质使用乙炔时，也与上述实施例同样地，可以利用与氨分别开的系统供给乙炔，也可以以与氨混合了的状态供给。但是，乙炔也是燃烧性高的物质且燃烧范围极广，所以需要针对安全性的对策。因此，在本第九实施例中，通过在碳化钙收容器中收容安全性高的碳化钙，并向该碳化钙供给水分，来生成乙炔。

图39是概略地表示第九实施例的氨燃烧内燃机的图。第九实施例的氨燃烧内燃机，如图39所示，具备：从排气管13分支的支管80、和设置在从排气管13向支管80的分支部的流量调节阀81。流量调节阀81能够控制流入支管80的排气的流量。在支管80上配置有乙炔生成装置82。该支管80在上游侧排气净化装置14的上游侧与排气管13合流。

乙炔生成装置82经由乙炔供给管33与乙炔贮存器32连接。在乙炔供给管33上配置有：乙炔罐83，其用于贮存由乙炔生成装置82所生成的乙炔；和乙炔供给泵35，其用于向乙炔贮存器32供给被贮存在乙炔罐83内的乙炔。

乙炔生成装置82具备收容碳化钙的碳化钙收容器，因此当使水分在乙炔生成装置82中流通时，会生成乙炔。另一方面，在从燃烧室2排出的排 气中含有水分。因此，如果使从燃烧室2排出的排气在乙炔生成装置82中流通，则生成乙炔。特别是，由乙炔生成装置82生成的乙炔的量，与流入乙炔生成装置82的水分的量成比例。因此，如果由流量调节阀81使流入支管80的排气的流量增大，则由乙炔生成装置82所生成的乙炔量增大，相反，如果由流量调节阀81使流入支管80的排气的流量减少，则由乙炔生成装置82所生成的乙炔量减少。

再者，在上述第九实施例中，使排气直接在乙炔生成装置中流通，但也可以在内燃机排气通路内设置用于使排气中的水分冷凝的冷凝器，并且将在冷凝器中所获得的水向乙炔生成装置供给。另外，在上述第九实施例中，向乙炔生成装置供给排气中的水分，但也可以进一步设置贮存水的水罐，并从该水罐向乙炔生成装置供水。

图40是表示乙炔生成控制的控制程序的流程图。如图40所示，首先，在步骤S151中，由检测乙炔罐83内的乙炔的贮存量的传感器（未图示）来检测乙炔罐83内的乙炔贮存量Reas。接着，在步骤S152中，判定乙炔罐83内的乙炔量是否为预先确定的基准量Reasref以上。在步骤S152中，判定为乙炔罐83内的乙炔贮存量Reas为预先确定的基准量Reasref以上的情况下，进入到步骤S153。在步骤S153中，减少流入支管80的排气的流量，由此，减少由乙炔生成装置82所生成的乙炔的生成量。另一方面，在步骤S152中，判定为乙炔罐83内的乙炔贮存量Reas比预先确定的基准量Reasref少的情况下，进入到步骤S154。在步骤S154中，使流入支管80的排气的流量增大，由此增大由乙炔生成装置82所生成的乙炔的生成量。

接着，参照图41，对于第四实施方式的第十实施例进行说明。在第十实施例的氨燃烧内燃机中，如图41所示，设置有两个高燃烧性物质罐34、34’和高燃烧性物质喷射阀6b、6b’，并分别设置有高燃烧性物质供给管33、33’和高燃烧性物质供给泵35、35’。作为高燃烧性物质，向燃烧室2内供给两种物质。具体而言，在第十实施例中，作为高燃烧性物质，使用着火性比氨高的着火性提高剂（例如可以例举轻油、GTL轻油、二甲基醚、硝 酸盐十六烷值增进剂、硝基化合物、乙炔等）、和火焰传播速度比氨快的火焰传播速度提高剂（例如可以例举汽油、氢、丙酮、乙烯、硝基化合物等）。因此，着火性提高剂由高燃烧性物质罐34供给并从高燃烧性物质喷射阀6b喷射，火焰传播速度提高剂由高燃烧性物质罐34’供给并从高燃烧性物质喷射阀6b’喷射。

通过除了氨之外，还向燃烧室2内供给着火性提高剂和火焰传播速度提高剂，由于着火性提高剂的存在，混合气容易着火，并且一旦混合气着火后，由于火焰传播速度提高剂的存在，混合气的燃烧以高速在燃烧室2内扩展。因此，能够抑制由氨的存在所造成的高燃烧性物质的燃烧性的降低，从而能够抑制混合气的燃烧性的降低。

再者，在上述第十实施例中，作为高燃烧性物质，向燃烧室2内供给了两种物质，但也可以向燃烧室2内供给三种以上的物质。另外，在上述第十实施例中，多种高燃烧性物质和氨不混合而分别经由分别开的供给系统进行燃料供给，但也可以在混合了多种高燃烧性物质和氨的状态下进行燃料供给。

接着，对于本发明第五实施方式的氨燃烧内燃机进行说明。本实施方式的氨燃烧内燃机的构成，基本上与第一实施方式～第四实施方式的氨燃烧内燃机的构成同样。

但是，氨是具有极性的物质，根据高燃烧性物质的种类而不溶解于高燃烧性物质。因此，在上述的各种实施方式中，将氨和高燃烧性物质贮存在分别开的罐中，并且经由分别开的供给路径从分别开的喷射阀喷射。但是，如果这样将氨和高燃烧性物质通过分别开的罐、供给路径和喷射阀供给，则各构成要素分别需要两个，制造成本变高。因此，在本实施方式中，即使是作为高燃烧性物质使用不溶解于氨中的物质的情况，也将罐、供给路径和喷射阀的至少任一个共同化，使制造成本降低。以下，对于在使用了不掺混（不溶解）于氨中的物质的情况下，将罐、供给路径和喷射阀共同化时的各种例子进行说明。

首先，对于第五实施方式的第一实施例进行说明。在第一实施例中， 如图42所示，在各气缸的燃烧室2的上面配置有向燃烧室2内喷射氨和高燃烧性物质（特别是，不与氨掺混的非氨物质）混合后的混合燃料的燃料喷射阀6。各燃料喷射阀6与燃料贮存器90连接，该燃料贮存器90经由燃料供给管91与混合器92连接。混合器92经由氨供给管29与氨罐30连接，并且经由高燃烧性物质供给管33与高燃烧性物质罐34连接。另外，在氨供给管29上配置有氨供给泵31，在高燃烧性物质供给管33上配置有高燃烧性物质泵35。

图43是概略地表示混合器92的构成的图。如图43所示，混合器92具备：与氨供给管29和燃料供给管91连通的氨流通路94；和与高燃烧性物质供给管33连通的高燃烧性物质流通路95。氨流通路94具有构成氨流通路94的收缩部的节流孔96，高燃烧性物质流通路95与节流孔96连接。在这样构成的混合器92中，在氨流通路94中流通的氨的流速在节流孔96中变快，由此，从高燃烧性物质通路95吸引高燃烧性物质，并放出到在节流孔96中流动的氨内。被放出到节流孔96的高燃烧性物质，在节流孔96内分散到氨内，由此，氨和高燃烧性物质被混合。由此，氨和高燃烧性物质被良好地混合。这样在本第一实施例中，燃料喷射阀和燃料供给路径的一部分共同化，所以能够降低制造成本。

另外，氨和高燃烧性物质的混合比率，通过变更高燃烧性物质供给泵35的输出功率与氨供给泵31的输出功率之比，即变更向高燃烧性物质流通路95流入的高燃烧性物质的压力与向氨流通路94流入的氨的压力之比来调节。具体而言，如果提高高燃烧性物质供给泵35的输出功率与氨供给泵31的输出功率之比，则高燃烧性物质的混合比率增大，相反，如果降低高燃烧性物质供给泵35的输出功率与氨供给泵31的输出功率之比，则高燃烧性物质的混合比率减少。

接着，对于第五实施方式的第二实施例进行说明。在第二实施例中，向燃烧室2内供给氨和高燃烧性物质，但仅设置有一个贮存这些氨和高燃烧性物质的罐。因此，氨和高燃烧性物质共同贮存在一个燃料罐100内。

图44是第二实施例的氨燃烧内燃机的概略图。如图44所示，在第二 实施例的氨燃烧内燃机中仅设置有一个燃料罐100。在燃料罐100的底部设置有从燃料罐100向下方突出了的燃料积存部101，高燃烧性物质供给管33与该燃料积存部101连接。另一方面，在燃料罐100内设置有浮在贮存于燃料罐100内的燃料上的浮子102。氨供给管29与浮子102连接。

在燃料罐100中贮存有氨和不与氨掺混的高燃烧性物质。由于氨和高燃烧性物质相互不混合，所以在燃料罐100内分离。在此，在使高燃烧性物质为轻油的情况下，由于轻油的比重比氨的比重高，所以氨贮存在燃料罐100的上方（图44中的上层103），高燃烧性物质贮存在燃料罐100的下方（图中的下层104）。由于贮存在燃料罐100内的氨和高燃烧性物质这样地上下分离，所以氨存在于浮在燃料上的浮子102周围，高燃烧性物质存在于燃料积存部101内。因此，与浮子102连接的氨供给管29抽吸贮存在燃料罐100的液面附近的氨，与燃料积存部101连接的高燃烧性物质供给管33抽吸贮存在燃料罐100的底部附近的高燃烧性物质。

通过这样地构成氨燃烧内燃机，可将燃料罐设为一个，所以能够降低制造成本，并且无需按燃料的种类区别地进行燃料的补给，能够提高用户的便利性。

接着，参照图45，对于上述第二实施例的变形例进行说明。在本变形例中，除了燃料罐100之外，还设置了用于贮存高燃烧性物质的高燃烧性物质罐103。高燃烧性物质罐103通过高燃烧性物质移送管104与燃料罐100的燃料积存部101连接。在高燃烧性物质移送管104上设置有移送泵105，向高燃烧性物质罐103移送存在于燃料积存部101内的高燃烧性物质。高燃烧性物质供给管33不与燃料积存部101连接，而是与高燃烧性物质罐103连接。

在这样构成的本变形例的氨燃烧内燃机中，在燃料罐100内贮存在下方并存在于燃料积存部101内的高燃烧性物质由移送泵105移送至高燃烧性物质罐103内。因此，高燃烧性物质贮存在高燃烧性物质罐103内。

对上述的第一实施例和变形例进行归纳，在本第一实施例和变形例中，可以说氨燃烧内燃机被构成为：具备：液面燃料供给装置，其向燃烧室2 供给被贮存在燃料罐100内的燃料之中的燃料罐100的液面附近的燃料；和底部燃料供给装置，其是与上述液面燃料供给装置分别开的系统，其向燃烧室2供给燃料罐100的底部附近的燃料。

接着，参照图46，对于第五实施方式的第三实施例进行说明。在第三实施例中，与图42所示的例子同样地，设置有燃料喷射阀6、燃料贮存器90、燃料供给管91、混合器92。另外，在混合器92上连接有氨供给管29和高燃烧性物质供给管33。氨供给管29与浮在贮存于燃料罐100内的燃料上的浮子102连接，高燃烧性物质供给管33与燃料罐100的燃料积存部101连接。

而且，在本第三实施例中，在混合器92的下游侧的燃料供给管91上，设置有检测在燃料供给管91内流动的混合燃料的混合状态的混合状态检测传感器106。混合状态检测传感器106，通过例如光的衰减量来检测混合燃料的混合状态。而且，在混合状态检测传感器106的下游侧，返回管107从燃料供给管91分支，该返回管107与混合器92连接。另外，在从燃料供给管91向返回管107的分支部上设置有返回阀108，该返回阀108控制经由返回管107向混合器92返回的混合燃料的流量。

在这样构成的氨燃烧内燃机中，在由混合状态检测传感器106检测出的混合燃料的混合状态比预先确定的基准混合状态差的情况下，例如在光衰减量比预先确定的基准衰减量低的情况下，返回阀108被控制使得在燃料供给管91中流动的混合燃料的一部分经由返回管107返回到混合器92。返回到混合器92的混合燃料在混合器92中再次混合。或者，也可以控制返回阀108使得由混合状态检测传感器106检测出的混合燃料的混合状态越差，则返回到混合器92的混合燃料的量越多。

通过这样地构成氨燃烧内燃机，能够将燃料罐设为一个，所以能够降低制造成本，并且无需按燃料的种类区别地进行燃料的补给，能够提高用户的便利性。而且，能够通过混合器使氨和高燃烧性物质良好地混合。

接着，参照图47，对于第五实施方式的第四实施例进行说明。在第四实施例中，燃料罐、供给路径和燃料喷射阀的全部被共同化，燃料罐和供 给路径仅设置有一个，燃料喷射阀是每个气缸仅设置有一个燃料喷射阀。即在第四实施例中，如图47所示，向燃烧室2内供给燃料的燃料喷射阀6在每个气缸中配置一个。各燃料喷射阀6与燃料贮存器90连接，该燃料贮存器90经由燃料供给管91与燃料罐110连接。在燃料供给管91上设置有燃料泵111。

向燃料罐110供给氨和不与氨掺混的高燃烧性物质。此外，还向燃料罐110供给使极性物质和非极性物质混合的表面活性剂（乳化剂）。因此，在燃料罐110中贮存有氨、高燃烧性物质和表面活性剂。这样，通过向燃料罐110内供给表面活性剂，能够使作为极性物质的氨和作为非极性物质的高燃烧性物质混合。

这样，在本第四实施例中，通过向燃料罐110内供给表面活性剂来使氨和高燃烧性物质良好地混合，并且将燃料罐、供给路径和燃料喷射阀的全部共同化，从而能够降低制造成本。

再者，即使是向燃料罐110内混入表面活性剂的情况下，也有时不能长时间地维持氨和高燃烧性物质的混合。在此情况下，也可以在燃料罐110内设置将燃料罐110内的燃料搅拌的搅拌装置112，并且，每当燃料罐110内的氨和高燃烧性物质某种程度地分离了的时间，由搅拌装置112搅拌燃料罐110内的燃料。或者，也可以在燃料罐110内设置检测燃料罐110内的燃料的混合状态的混合状态检测装置（未图示），在燃料的混合状态相比于预先确定的基准混合状态恶化的情况下，由搅拌装置112搅拌燃料罐110内的燃料。

接着，对于本发明的第五实施方式的氨燃烧内燃机进行说明。本实施方式的氨燃烧内燃机的构成基本上与第一实施方式～第五实施方式的氨燃烧内燃机的构成同样。

但是，在火花点火式的内燃机中，根据内燃机的运行状态有时产生爆燃。在此情况下，一般通过延迟点火装置3的点火正时来消除爆燃。然而，在很多的情况下，如果延迟点火正时，则在燃烧室2内的混合气的燃烧被推迟，不能够将由燃烧而获得的热能向活塞充分传递，导致输出功率的降 低。

在此，氨是辛烷值极高的物质，因此耐爆燃性高。因此，如果使相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨的供给比例增大，则耐爆燃性提高。因此，在本实施方式中，在产生爆燃的情况或产生爆燃的可能性高的情况下，提高向燃烧室2内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨的供给比例。

具体而言，在本实施方式中，由检测爆燃强度的爆燃传感器（未图示）检测爆燃强度，并且在爆燃强度比预先确定的极限爆燃强度高时，提高向燃烧室2内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨的供给比例。由此，能够不使点火装置3的点火正时延迟并且消除爆燃。

图48是表示本实施方式的氨供给比例修正量控制的控制程序的流程图。再者，在本实施方式中，通过与图48所示的控制程序分别开的控制程序，基于内燃机运行状态，算出向燃烧室2的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨的供给比例，由该分别开的控制程序算出的氨的供给比例，根据由图48所示的控制程序算出的氨供给比例修正量而被修正。

如图48所示，首先，在步骤S161中，由爆燃传感器检测爆燃强度Pk，并且由公知的方法来检测混合气不发火的可能性。接着，在步骤S162中，判定爆燃强度Pk是否比极限爆燃强度Pko大，在判定为爆燃强度Pk比极限爆燃强度Pko大的情况下，进入到步骤S163。在步骤S163中，氨供给比例修正量ΔR增加规定量Rx。由此，氨供给比例增大，能够切实地消除爆燃。

另一方面，在步骤S162中判定为爆燃强度Pk为极限爆燃强度Pko以下的情况下，进入到步骤S164。在步骤S164中，判定是否检测出了不发火的可能性，在检测出不发火的可能性的情况下，进入到步骤S165。在步骤S165中，氨供给比例修正量ΔR减少规定量Rx。由此，燃烧性低的氨的供给比例减少，可避免不发火的危险性。另一方面，在步骤S164中，在判定为未检测出不发火的可能性的情况下，不增减氨供给比例修正量ΔR，并结束控制程序。

再者，可以使上述各实施方式的实施例、变形例彼此相互组合，另外，也可以使别的实施方式的实施例彼此组合。例如，也可以将第一实施方式的第一实施例和第四实施方式的第一实施例组合，作为高燃烧性物质使用GTL轻油，并且，在向燃烧室2内的氨的供给量增大了时，使向燃烧室2内供给的进气的温度上升。

再者，虽然对于本发明基于特定的实施方式进行了详述，但本领域技术人员能够在不脱离本发明的请求保护的范围和思想的情况下进行各种各样的变更、修正等。

附图标记说明

Claims (13)

1.一种氨燃烧内燃机，能够向燃烧室内供给氨和比氨容易燃烧的高燃烧性物质，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得活塞位于压缩上止点时的燃烧室内的进气的温度变高。

2.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得吸入到燃烧室内的进气的温度上升。

3.根据权利要求2所述的氨燃烧内燃机，

具备将排气的一部分作为EGR气体再次向燃烧室供给的EGR机构，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，EGR机构被控制使得由EGR气体带给吸入到燃烧室内的进气的热量增大。

4.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，

具备控制实际压缩比的实际压缩比变更机构，所述实际压缩比为活塞位于压缩上止点时的燃烧室容积相对于进气门关闭时的燃烧室容积的比，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，实际压缩比变更机构被控制使得实际压缩比变高。

5.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得在进气门关闭时填充到燃烧室内的进气量变多。

6.根据权利要求5所述的氨燃烧内燃机，在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得在进气门关闭时填充到燃烧室内的空气量变多。

7.根据权利要求5所述的氨燃烧内燃机，

具备将排气的一部分作为EGR气体再次向燃烧室供给的EGR机构，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，内燃机的运行参数被控制使得在进气门关闭时填充到燃烧室内的EGR气体量变多。

8.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，

具备设置在进气歧管内或进气口内的脉冲阀，该脉冲阀为了使脉冲阀的下游侧的进气口内产生负压而在进气门打开后开阀，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，使脉冲阀的开阀正时延迟。

9.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，

具备将排气的一部分作为EGR气体再次向燃烧室供给的EGR机构，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，EGR机构被控制使得供给到燃烧室内的进气中的EGR气体的比例减少。

10.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，

具备控制燃烧室的气流紊乱的气流控制装置，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，气流控制装置被控制使得燃烧室内的混合气所产生的气流紊乱变大。

11.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，在向燃烧室内的氨供给量增大了时，向燃烧室内的高燃烧性物质的供给量也被增大。

12.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，

具备向燃烧室内直接喷射高燃烧性物质的高燃烧性物质喷射阀，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，使来自高燃烧性物质喷射阀的高燃烧性物质的喷射压力增高。

13.根据权利要求1所述的氨燃烧内燃机，

在内燃机通常运行时，供给到燃烧室内的混合气的空燃比设为稀，

在向燃烧室内的氨供给量增大了时、或向燃烧室内的相对于氨和高燃烧性物质的总供给量的氨供给比例增大了时，供给到燃烧室内的空气量被控制使得供给到燃烧室内的混合气的空燃比接近于理论空燃比。