JPWO2011145435A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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燃料として第１の燃料であるアンモニアと、アンモニアより燃焼しやすい第２の燃料とを用いる。アンモニア比率は通常、機関の運転状態に応じて予め定められている基準アンモニア比率とされる。減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときにはアンモニア比率を一時的に機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率よりも低下させる。

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。
従来より内燃機関では燃料として主に化石燃料が用いられている。しかしながらこの場合、燃料を燃焼させると地球の温暖化を進行させるＣＯ２が発生する。これに対しアンモニアを燃焼させるとＣＯ２が全く発生せず、従ってＣＯ２が発生しないように燃料としてアンモニアを用いた内燃機関が公知である（特許文献１を参照）。
しかしながらアンモニアは化石燃料に比べて燃焼しずらく、従って燃料としてアンモニアを用いた場合にはアンモニアを燃焼しやすくするための何らかの工夫が必要となる。そこで上述の内燃機関では排気熱を利用してアンモニアを改質することにより水素と窒素からなる改質ガスを生成すると共に、生成された改質ガス中の水素を水素吸蔵合金に貯留させ、燃焼室内にアンモニアに加えて水素吸蔵合金に貯留されている水素を供給することにより燃料としてアンモニアを用いた場合でも容易に燃焼しうるようにしている。
特開平５−３３２１５２号公報
ところで上述したようにアンモニアを燃焼させてもＣＯ２は発生しない。ところがアンモニアを燃焼させると地球の温暖化に影響を与えるＮ２Ｏが生成される。しかしながらこの場合、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒が活性化しており、排気浄化触媒内における排気ガスの空燃比が理論空燃比或いはリッチであるときには燃焼室５内で生成されたＮ２Ｏは排気浄化触媒において還元される。従ってこのときにはＮ２Ｏが大気中に排出されることはほとんどない。
これに対し、排気浄化触媒内が酸素過剰な状態、即ちリーン状態になるとＮ２Ｏは排気浄化触媒においてほとんど還元されず、従ってＮ２Ｏが大気中に排出される危険性が生ずる。また、排気浄化触媒が活性化していないときにもＮ２Ｏは排気浄化触媒においてほとんど還元されず、従ってこの場合にもＮ２Ｏが大気中に排出される危険性がある。
本発明はＮ２Ｏが大気中に排出されるのを抑制するようにした内燃機関の制御装置を提供することにある。
１番目の発明では、燃料として第１の燃料であるアンモニアと、アンモニアより燃焼しやすい第２の燃料とを用い、これら二種類の燃料を燃焼室内に供給して燃焼させるようにした内燃機関の制御装置において、全供給燃料量に対する供給アンモニア量の割合を示す基準アンモニア比率が機関の運転状態に応じ予め設定されていてアンモニア比率は通常、機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率とされており、減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときにはアンモニア比率を一時的に機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率よりも低下させるようにしている。
２番目の発明では、燃料として第１の燃料であるアンモニアと、アンモニアより燃焼しやすい第２の燃料とを用い、これら二種類の燃料を燃焼室内に供給して燃焼させるようにした内燃機関の制御装置において、各燃料は各気筒の吸気ポート内に向けて、通常は対応する吸気弁の開弁前に噴射が完了するように噴射されており、減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときには空燃比が一時的にリッチにされると共に少くとも最初に燃焼室内に燃料を供給しうる気筒では吸気弁の開弁中に噴射が完了するように各燃料が噴射される。
３番目の発明では、燃料として第１の燃料であるアンモニアと、アンモニアより燃焼しやすい第２の燃料とを用い、これら二種類の燃料を燃焼室内に供給して燃焼させるようにした内燃機関の制御装置において、全供給燃料量に対する供給アンモニア量の割合を示す基準アンモニア比率が機関の運転状態に応じ予め設定されていてアンモニア比率は通常、機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率とされており、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒の温度が予め定められた設定温度よりも低いときにはアンモニア比率を機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率よりも低下させるようにしている。
減速運転時において燃料の供給が停止された後、燃料の供給が再開されるときには排気浄化触媒内はリーン状態となっており、従ってこのとき燃焼室内でＮ２Ｏが生成されるとＮ２Ｏが大気中に排出される。従って１番目の発明ではこのときアンモニア比率を低下させることによってＮ２Ｏの生成量が抑制され、２番目の発明では排気浄化触媒内における排気ガスの空燃比を早期に理論空燃比或いはリッチにすることによってＮ２Ｏの大気中への排出量が抑制される。また、３番目の発明では排気浄化触媒が活性化していないときにはアンモニア比率を低下させることによってＮ２Ｏの生成量が抑制される。
図１は内燃機関の全体図である。
図２は基本アンモニア比率ＲＡのマップを示す図である。
図３は減速運転時におけるアンモニア比率等の変化を示すタイムチャートである。
図４はフラグを制御するためのフローチャートである。
図５は燃料噴射制御を行うためのフローチャートである。
図６は内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
図７は減速運転時におけるアンモニア比率等の変化を示すタイムチャートである。
図８は噴射時期を説明するための図である。
図９は燃料噴射制御を行うためのフローチャートである。
図１０は燃料噴射制御を行うためのフローチャートである。
図１１はアンモニア比率の低下量ΔＲを示す図である。
図１２は燃料噴射制御を行うためのフローチャートである。
図１を参照すると、１は内燃機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６はプラズマジェットを放出するプラズマジェット点火栓、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。図１に示される内燃機関では燃料として第１の燃料であるアンモニアと、アンモニアより燃焼しやすい第２の燃料とが用いられており、これら二種類の燃料は燃焼室５内に供給されてプラズマジェット点火栓６により点火される。
この第２の燃料としては、ガソリン、液化天然ガス、或いはアンモニアを改質することによって得られた水素を含む改質ガスを用いることができる。図１は、これら第２の燃料のうちで、アンモニアを改質することにより得られた水素を含む改質ガスを用いた場合を示している。
さて、図１を参照すると、吸気ポート８は吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、各吸気枝管１１には夫々対応する吸気ポート８内に向けてガス状アンモニアを噴射するためのアンモニア噴射弁１３が配置される。サージタンク１２は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結され、吸気ダクト１４内にはアクチュエータによって駆動されるスロットル弁１６と例えば熱線を用いた吸入空気量検出器１７とが配置される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１８を介して排気ガス中に含まれるＮ２Ｏを還元しうる排気浄化触媒１９に連結される。図１に示される実施例ではこの排気浄化触媒１９下流の排気通路内に改質器２０および気化器２１が配置されている。
気化器２１はアンモニア流入管２２を介して燃料タンク２３に連結されており、このアンモニア流入管２２内には機関運転時には開弁しており、機関が停止すると閉弁せしめられる遮断弁２４および調圧弁２５が配置されている。燃料タンク２３内は０．８ＭＰａから１．０ＭＰａ程度の高圧の液状アンモニアで満たされており、燃料タンク２３内の液状アンモニアはアンモニア流入管２２を介して気化器２１内に供給される。図１に示される実施例では気化器２１は排気ガスにより加熱されるように形成されており、従って気化器２１内に供給された液状アンモニアは気化器２１内において気化せしめられる。
気化器２１内で気化せしめられたガス状のアンモニアはアンモニア流出管２６を介してアンモニアガスタンク２７に供給される。アンモニアガスタンク２７内のガス状アンモニアはガス状アンモニア供給管２８を介してアンモニア噴射弁１３に供給され、アンモニア噴射弁１３からはガス状アンモニアが対応する吸気ポート８内に向けて噴射される。
一方、気化器２１はアンモニア流出管２９を介して改質器２０に連結されており、このアンモニア流出管２９内には改質器２０が改質作用を行っているときに開弁する改質器制御弁３０と、気化器２１から改質器２０に向けてのみ流通可能な逆止弁３１とが直列に配置されている。改質器制御弁３０が開弁しておりかつ改質器２０内の圧力が気化器２１内の圧力よりも低くなると気化器２１内のガス状アンモニアがアンモニア流出管２９を介して改質器２０内に供給される。
図１に示される実施例では改質器２０は排気ガスにより加熱されるように形成されており、この改質器２０内にはアンモニアの改質作用を促進するための触媒が配置されている。改質器２０内の温度がアンモニアの改質作用が行われる温度以上、例えば数百度になると気化器２１から改質器２０内に供給されたアンモニアは水素と窒素に分解される（２ＮＨ３→Ｎ２＋３Ｈ２）、即ち改質される、その結果、改質器２０内には水素を含む改質ガスが生成される。アンモニアが水素と窒素に分解されるとモル数が２倍となり、更に加熱作用による改質ガスの熱膨張も加わって改質器２０内の圧力は上昇する。この圧力上昇した改質ガスは改質ガス供給管３２を介して改質ガス貯蔵タンク３３内に送り込まれる。
図１に示されるように各吸気枝管１１には夫々対応する吸気ポート８内に向けて改質ガスを噴射するための第２の燃料用燃料噴射弁３４が配置されており、改質ガス貯蔵タンク３３内に貯蔵されている改質ガスは燃料噴射弁３４に供給される。各燃料噴射弁３４からは改質ガスが夫々対応する吸気ポート８内に向けて噴射される。
第２の燃料としてガソリンを用いた場合には改質器２０を設ける必要がなく、ガソリンタンク内に貯蔵されているガソリンが燃料噴射弁３４から噴射される。一方、第２の燃料として液化天然ガスを用いた場合にも改質器２０を設ける必要がなく、液化天然ガスタンク内に貯蔵されている液化天然ガスが燃料噴射弁３４から噴射される。
一方、図１に示されるように排気マニホルド１８には排気マニホルド１８内に２次空気を供給するための２次空気供給弁４０が取付けられている。また、排気浄化触媒１９には排気浄化触媒１９の触媒温度を検出するための温度センサ４１が取付けられている。また、排気浄化触媒１９の下流には排気浄化触媒１９から流出した排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ４２が配置されている。
図１に示されるように電子制御ユニット５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５および出力ポート５６を具備する。吸入空気量検出器１７、温度センサ４１および空燃比センサ４２の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。また、アクセルペダル６０にはアクセルペダル６０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ６１が接続され、負荷センサ６１の出力電圧は対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。更に入力ポート５５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ６２が接続される。一方、出力ポート５６はプラズマジェット点火栓６の点火回路６３に接続されており、更に出力ポート５６は対応する駆動回路５８を介してアンモニア噴射弁１３、スロットル弁１６の駆動用アクチュエータ、遮断弁２４、調圧弁２５、改質器制御弁３０、燃料噴射弁３４および２次空気供給弁４０に接続されている。
図２に、全供給燃料量に対する供給アンモニア量の割合を示す基本アンモニア比率ＲＡ（％）を示す。図２における各実線ＲＡ１，ＲＡ２，…ＲＡｉは等アンモニア比率線を表しており、ＲＡ１からＲＡｉに向かうに従ってアンモニア比率が大きくなる。なお、図２において縦軸Ｌは機関負荷を示しており、横軸Ｎは機関回転数を示している。
アンモニアは第２の燃料に比べて燃焼しずらく、従って燃焼室５内においてアンモニアと第２の燃料との混合ガスを良好に着火して燃焼させるには点火時における混合ガス温が低いほどアンモニア比率を小さくする必要がある。従って本発明による実施例では図２に示されるように機関負荷Ｌが低下するほど基本アンモニア比率ＲＡが低下せしめられ、機関回転数Ｎが高くなるほど基本アンモニア比率ＲＡが低下せしめられる。
即ち、機関負荷Ｌが低下するほどスロットル弁１６の開度が小さくされるので燃焼室５内の圧縮端圧力は機関負荷Ｌが低下するほど低くなる。従って点火の行われる圧縮行程末期における燃焼室５内の混合ガスの温度は機関負荷Ｌが低下するほど低くなり、斯くして図２に示されるように基本アンモニア比率ＲＡは機関負荷Ｌが低下すると低下せしめられる。
一方、点火時期は機関回転数Ｎが高くなるほど早められ、従って点火が行われるときの燃焼室５内の圧力は機関回転数Ｎが高くなるほど低くなる。従って点火が行われるときの燃焼室５内の混合ガスの温度は機関回転数Ｎが高くなるほど低くなり、斯くして図２に示されるように基本アンモニア比率ＲＡは機関回転数Ｎが高くなると低下せしめられる。
図２に示される基本アンモニア比率ＲＡは実験により求められた良好な燃焼の得られるアンモニア比率を表わしている。本発明による実施例ではこの図２に示される基本アンモニア比率ＲＡは予めＲＯＭ５２内に記憶されており、通常はアンモニア比率としてこの記憶されている基本アンモニア比率ＲＡが用いられる。
次に図３に示される減速運転時におけるタイムチャートを参照しつつ本発明による第１実施例について説明する。なお、図３には機関回転数Ｎ、燃焼室５内における燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）ｇ、排気浄化触媒１９内における排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃおよびアンモニア比率の変化が示されている。
図３においてＮｃは供給停止下限回転数を示しており、アクセルペダル６０が開放されて減速運転が開始されたときに機関回転数Ｎがこの供給停止下限回転数Ｎｃよりも高いときには燃料の供給が停止される。一方、図３においてＮｓは復帰回転数を示しており、燃料の供給が停止された後、機関回転数Ｎがこの復帰回転数Ｎｓ以下になると燃料の供給が再開される。従って図３に示されるように減速開始後、機関回転数Ｎが復帰回転数Ｎｓまで低下する間、燃料の供給が停止されることになる。
一方、図３に示されるように減速開始前は、即ち通常は燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）ｇは理論空燃比となっており、排気浄化触媒１９内における排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃも理論空燃比となっている。また、図３のアンモニア比率において破線は基準アンモニア比率ＲＡを示しており、実線は実際のアンモニア比率を示している。図３からわかるように減速開始前は、即ち通常は実際のアンモニア比率は基準アンモニア比率ＲＡとされている。このとき燃焼室５内ではアンモニアが燃焼されるのでＮ２Ｏが生成される。しかしながらこのとき排気浄化触媒１９内における排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃは理論空燃比であるので生成されたＮ２Ｏは排気浄化触媒１９において還元される。
一方、減速運転が開始されて燃料の供給が停止されると排気浄化触媒１９内における排気ガスの空燃比はリーンとなる。次いで燃料の噴射が再開され、燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）ｇが理論空燃比とされる。しかしながら燃料の供給が停止されている間、排気浄化触媒１９は酸素過剰な雰囲気に晒されており、従ってこの間に排気浄化触媒１９の基体の表面や細孔内は酸素で埋め尽くされることになる。即ち、排気浄化触媒１９内は酸素過剰なリーン状態となっている。
ところがこのように排気浄化触媒１９内がリーン状態になっていると燃料の噴射が再開されて燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）ｇが理論空燃比にされても暫くの間、排気浄化触媒１９内はリーン状態に維持される。従ってこのときアンモニアの燃焼によりＮ２Ｏが生成されるとこの生成されたＮ２Ｏを排気浄化触媒１９で還元しえなくなる。その結果、Ｎ２Ｏが大気中に排出されることになる。
この場合、Ｎ２Ｏが大気中に排出されるのを抑制するには燃焼せしめられるアンモニア量を減少させればよいことになる。そこでこの第１実施例では、減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときには図３において実線Ｘで示されるようにアンモニア比率を一時的に機関の運転状態に応じた破線Ｙで示す基準アンモニア比率ＲＡよりも低下させるようにしている。このようにアンモニア比率を低下させると燃焼せしめられるアンモニア量が減少し、斯くして生成されるＮ２Ｏが減少する。従って大気中に排出されるＮ２Ｏの量が減少することになる。
なお、排気浄化触媒１９内がリーン状態にあると排気浄化触媒１９内における排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃは図３に示されるようにリーンとなり、このとき排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比もリーンとなる。従って第１実施例では、減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときには燃料の供給の再開後、排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比がリーンである間、アンモニア比率を機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率ＲＡよりも低下せしめるようにしている。
なお、減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときに図３において鎖線Ｚで示されるようにアンモニア比率を零とすることもできる。この場合には第２の燃料のみが供給されることになる。第２の燃料のみが供給されると、即ちアンモニアの供給が停止されると燃焼室５内においてほとんどＮ２Ｏは生成されなくなり、斯くして大気中にＮ２Ｏが排出されるのを更に抑制できることになる。
次に図４を参照しつつ燃料噴射制御に用いる各フラグの制御ルーチンについて説明する。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図４を参照すると、まず初めに燃料の供給を停止すべきことを示す供給停止フラグがセットされているか否かが判別される。この供給停止フラグは通常リセットされているのでステップ７１に進み、機関回転数Ｎが供給停止下限回転数Ｎｃよりも高いか否かが判別される。Ｎ＞Ｎｃのときにはステップ７２に進んで機関負荷Ｌが零であるか否か、即ちアクセルペダル６０が開放されているか否かが判別される。Ｌ＝０でないときには処理サイクルを完了する。
一方、ステップ７１においてＮ＞Ｎｃであると判断され、ステップ７２においてＬ＝０であると判断されたときには燃料の供給を停止すべき減速運転時であると判断され、このときにはステップ７３に進んで供給停止フラグがセットされる。次いでステップ７４では燃料の供給再開時の処理が完了していないことを示す復帰処理フラグがセットされる。
供給停止フラグがセットされるとステップ７０からステップ７５に進んで機関回転数Ｎが復帰回転数Ｎｓよりも低下したか否かが判別される。Ｎ＜Ｎｓになるとステップ７７に進んで供給停止フラグがリセットされる。一方、ステップ７５においてＮ≧Ｎｓであると判別されたときにはステップ７６に進んで機関負荷Ｌが零であるか否かが判別され、Ｌ＝０でなくなったとき、即ちアクセルペダル６０が踏込まれたときにはステップ７７に進んで供給停止フラグがリセットされる。
図５に第１実施例を実行するための燃料噴射制御ルーチンを示す。このルーチンは各気筒に対し噴射を行う毎に順次実行される。
図５を参照すると、まず初めにステップ８０において供給停止フラグがセットされているか否かが判別される。供給停止フラグがセットされているときには処理サイクルを完了する。このときには燃料の供給が停止される。これに対し、供給停止フラグがリセットされているときにはステップ８１に進んで燃料の噴射制御が行われる。
即ち、ステップ８１では図２に示すマップから基本アンモニア比率ＲＡが算出される。次いでステップ８２では目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔが算出される。この実施例ではこの目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔは理論空燃比とされる。次いでステップ８３では復帰処理フラグがセットされているか否かが判別され、復帰処理フラグがセットされていないときにはステップ８８にジャンプして吸入空気量検出器１７により検出された吸入空気量が読込まれる。次いでステップ８９では基本アンモニア比率ＲＡ、目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔおよび吸入空気量に基づいてアンモニア噴射弁１３から噴射すべきアンモニア量と燃料噴射弁３４から噴射すべき第２の燃料量が算出され、これら算出値に基づいてアンモニア噴射弁１３および燃料噴射弁３４から夫々アンモニアおよび第２の燃料が噴射される。
一方、ステップ８３において復帰処理フラグがセットされていると判断されたときにはステップ８４に進んで基準アンモニア比率ＲＡから一定値ΔＲＡが減算される。即ち、目標とすべきアンモニア比率ＲＡが低下せしめられる。この場合、目標とすべきアンモニア比率ＲＡを零とすることもできる。次いでステップ８５では空燃比センサ４２により検出された排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃが読込まれる。次いでステップ８６ではこの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃが理論空燃比（Ａ／Ｆ）ｏよりも小さくなったか否かが判別される。
ステップ８６において（Ａ／Ｆ）ｃ＞（Ａ／Ｆ）ｏであると判別されたとき、即ち排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃがリーンであるときにはステップ８８にジャンプする。このときにはステップ８４において算出されたアンモニア比率ＲＡに基づいて燃料噴射量が算出される。一方、ステップ８６において（Ａ／Ｆ）ｃ≦（Ａ／Ｆ）ｏになったと判断されたとき、即ち排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃが理論空燃比又はリッチになったときにはステップ８７に進んで復帰処理フラグがリセットされる。次いでステップ８８に進む。
図６は第１実施例の変形例を実施するための内燃機関の別の実施例を示している。図６に示されるようにこの変形例では燃料噴射弁３４が燃焼室５内に配置されている。この変形例では、燃料の供給が再開されるときにアンモニア比率を零にして第２の燃料のみを供給するようにした場合、第２の燃料が排気行程時に燃焼室５内に供給される。この変形例では第２の燃料を排気行程時に燃焼室５内に供給することによって排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃが理論空燃比になった後、燃焼室５内へ燃焼しうる時期に燃料が供給され始める。
図７に第２実施例のタイムチャートを示す。この図７には図３と同様に機関回転数Ｎ、燃焼室５内における燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）ｇ、排気浄化触媒１９内における排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃおよびアンモニア比率の変化が示されている。
図７からわかるようにこの第２実施例では減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときには燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）ｇが一時的にリッチにされる。即ち、この第２実施例では図７に示されるように燃料の供給の再開後、排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃがリーンである間、空燃比がリッチにされる。このように空燃比をリッチにすると排気浄化触媒１９がリーン状態となっている時間を短かくすることができ、斯くして大気中にＮ２Ｏが排出されるのを抑制することができる。
更に、この第２実施例では燃料噴射を再開すべきときに排気浄化触媒１９内における空燃比をできる限り早く理論空燃比にするために、燃料噴射を再開すべきときには少くとも最初に燃料を供給すべき気筒については燃料の噴射完了時期が吸気弁７の開弁中になっても燃料の噴射作用が行われる。このことについて図８を参照しつつ説明する。
図８は吸気弁７および排気弁９のリフト量Ｗと、燃料噴射期間とを示している。この第２実施例では通常、点火順序に従って各気筒毎に順次燃料が噴射される同期噴射が行われている。この同期噴射が行われているときの噴射期間が図８に噴射期間Ｉとして示されている。同期噴射が行われる場合には全噴射燃料が燃焼室５内に供給されるように吸気弁７が開弁する少し手前のクランク角θＸにおいて燃料噴射が完了するように噴射期間Ｉが設定される。
しかしながら、このような同期噴射を常時行っていると減速運転時において燃料噴射を再開すべきときに最初に燃料を供給すべき気筒について噴射期間Ｉの開始時期を既に通り過ぎている場合には、この気筒については燃料噴射は行われない。しかしながらこのように最初に燃料を供給すべき気筒について燃料噴射が停止されると排気浄化触媒１９内における空燃比を理論空燃比にするまで時間を要することになる。
この場合、図８において噴射時期ＩＩで示されるように吸気弁７が閉弁する少し手前のクランク角θＹまで燃料噴射の完了時期を遅らせれば、即ち噴射時期を遅らせた非同期噴射を行えば最初に燃料を供給すべき気筒に対して燃料を供給することができる場合がある。このような場合、燃料噴射を行うと排気浄化触媒１９内における空燃比（Ａ／Ｆ）ｃが早期に理論空燃比となり、斯くしてアンモニア比率の高い燃料の燃焼を早期に開始させることができるようになる。そこでこの第２実施例では少くとも最初に燃料を供給すべき気筒については燃料の噴射完了時期が図８の噴射期間ＩＩで示されるように吸気弁７の開弁中になっても燃料の非同期噴射を行なうようにしている。
図９に第２実施例を実行するための燃料噴射制御ルーチンを示す。このルーチンは一部を除いて図５に示すルーチンと全く同じである。
即ち、図９を参照すると、まず初めにステップ９０において供給停止フラグがセットされているか否かが判別される。供給停止フラグがセットされていないときにはステップ９１に進んで図２に示すマップから基本アンモニア比率ＲＡが算出される。次いでステップ９２では目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔが算出される。この実施例でもこの目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔは理論空燃比とされる。
次いでステップ９３では復帰処理フラグがセットされているか否かが判別され、復帰処理フラグがセットされていないときにはステップ９８にジャンプして吸入空気量検出器１７により検出された吸入空気量が読込まれる。次いでステップ９９では基本アンモニア比率ＲＡ、目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔおよび吸入空気量に基づいてアンモニア噴射弁１３から噴射すべきアンモニア量と燃料噴射弁３４から噴射すべき第２の燃料量が算出され、これら算出値に基づいてアンモニア噴射弁１３および燃料噴射弁３４から夫々アンモニアおよび第２の燃料が噴射される。このときには図８において噴射期間Ｉで示される同期噴射が行われる。
一方、ステップ９３において復帰処理フラグがセットされていると判断されたときにはステップ９４に進んで目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔから一定値Δ（Ａ／Ｆ）が減算される。即ち、目標とする空燃比がリッチ空燃比とされる。次いでステップ９５では空燃比センサ４２により検出された排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃが読込まれる。次いでステップ９６ではこの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃが理論空燃比（Ａ／Ｆ）ｏよりも小さくなったか否かが判別される。
ステップ９６において（Ａ／Ｆ）ｃ＞（Ａ／Ｆ）ｏであると判別されたとき、即ち排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃがリーンであるときにはステップ９８にジャンプし、ステップ９９に進む。このときには少なくとも最初に燃料を供給すべき気筒については燃料の噴射完了時期が吸気弁７の開弁中になっても燃料の噴射作用が行われる。一方、ステップ９６において（Ａ／Ｆ）ｃ≦（Ａ／Ｆ）ｏになったと判断されたとき、即ち排気浄化触媒１９からの流出排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）ｃが理論空燃比又はリッチになったときにはステップ９７に進んで復帰処理フラグがリセットされる。次いでステップ９８に進む。
ところでこの第２実施例におけるように燃料の供給再開時に燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）ｇがリッチにされると燃焼室５から排出される未燃アンモニアの量が増大する。従って第２実施例の変形例では燃焼室５から排出される未燃アンモニアを酸化するために燃焼空燃比（Ａ／Ｆ）ｇがリッチにされたときには２次空気供給弁４０から排気マニホルド１８内に２次空気を供給するようにしている。
図１０はこの第２実施例の変形例を実行するための燃料噴射制御ルーチンを示している。図１０に示されるルーチンと図９に示されるルーチンとの異なるところは、図１０に示されるルーチンではステップ９４の後にステップ９４ａが追加されていることだけである。即ち、図１０に示されるルーチンでは、ステップ９３において復帰処理フラグがセットされていると判断されてステップ９４に進み、目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔがリッチ空燃比とされたときにはステップ９４ａに進んで２次空気供給弁４０から２次空気が供給される。
次に図１１を参照しつつ第３実施例について説明する。前述したように排気浄化触媒１９が活性化していないときには排気浄化触媒１９においてＮ２Ｏの還元作用が良好に行われない。このとき大気中にＮ２Ｏが排出されるのを抑制するには燃焼せしめられるアンモニア量を減少させること、即ちアンモニア比率を低下させることが必要である。従ってこの第３実施例では図１１に示されるように排気浄化触媒１９の温度ＴＣが予め定められた設定温度Ｔ０よりも低いときにはアンモニア比率の低下量ΔＲを増大させ、アンモニア比率を機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率ＲＡよりも低下させるようにしている。
なお、図１１に示される例では設定温度Ｔ０は排気浄化触媒１９の活性化温度とされている。従って図１１に示される例では排気浄化触媒１９の温度ＴＣが活性化温度Ｔ０以下になるとアンモニア比率は急激に低下せしめられ、ＴＣ＜Ｔ０の温度領域では触媒温度ＴＣが低下するほどアンモニア比率が徐々に低下せしめられる。
図１２に第３実施例を実行するための燃料噴射制御ルーチンを示す。
図１２を参照すると、まず初めにステップ１００において図２に示すマップから基本アンモニア比率ＲＡが算出される。次いでステップ１０１では目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔが算出される。この実施例でもこの目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔは理論空燃比とされる。次いでステップ１０２では温度センサ４１により検出された排気浄化触媒１９の温度ＴＣが読込まれる。次いでステップ１０３では図１１に示される関係からアンモニア比率の低下量ΔＲが算出される。
次いでステップ１０４では基準アンモニア比率ＲＡから低下量ΔＲが減算される。即ち、このときΔＲ＞０であれば目標とすべきアンモニア比率ＲＡが低下せしめられる。次いでステップ１０５では吸入空気量検出器１７により検出された吸入空気量が読込まれる。次いでステップ１０６ではステップ１０４において算出されたアンモニア比率ＲＡ、目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｔおよび吸入空気量に基づいてアンモニア噴射弁１３から噴射すべきアンモニア量と燃料噴射弁３４から噴射すべき第２の燃料量が算出され、これら算出値に基づいてアンモニア噴射弁１３および燃料噴射３４から夫々アンモニアおよび第２の燃料が噴射される。
５ 燃焼室
７ 吸気弁
８ 吸気ポート
１３ アンモニア噴射弁
２０ 改質器
２１ 気化器
２３ 燃料タンク
２７ アンモニアガスタンク
３３ 改質ガス貯蔵タンク
３４ 燃料噴射弁

Claims (8)

  1. 燃料として第１の燃料であるアンモニアと、アンモニアより燃焼しやすい第２の燃料とを用い、これら二種類の燃料を燃焼室内に供給して燃焼させるようにした内燃機関の制御装置において、全供給燃料量に対する供給アンモニア量の割合を示す基準アンモニア比率が機関の運転状態に応じ予め設定されていてアンモニア比率は通常、該機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率とされており、減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときにはアンモニア比率を一時的に機関の運転状態に応じた上記基準アンモニア比率よりも低下させるようにした内燃機関の制御装置。
  2. 減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときにはアンモニア比率が零とされ、第２の燃料のみが供給される請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 上記第２の燃料は排気行程時に燃焼室内に供給される請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときには燃料の供給の再開後、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒からの流出排気ガスの空燃比がリーンである間、アンモニア比率が機関の運転状態に応じた上記基準アンモニア比率よりも低下せしめられる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 燃料として第１の燃料であるアンモニアと、アンモニアより燃焼しやすい第２の燃料とを用い、これら二種類の燃料を燃焼室内に供給して燃焼させるようにした内燃機関の制御装置において、各燃料は各気筒の吸気ポート内に向けて、通常は対応する吸気弁の開弁前に噴射が完了するように噴射されており、減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときには空燃比が一時的にリッチにされると共に少くとも最初に燃料を供給すべき気筒については燃料の噴射完了時期が吸気弁の開弁中になっても燃料の噴射作用が行われる内燃機関の制御装置。
  6. 空燃比が一時的にリッチにされたときには機関排気通路内に２次空気を供給するようにした請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 減速運転時に燃料の供給が停止された後に燃料の供給が再開されるときには燃料の供給の再開後、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒からの流出排気ガスの空燃比がリーンである間、空燃比がリッチにされると共に少くとも最初に燃料を供給すべき気筒については燃料の噴射完了時期が吸気弁の開弁中になっても燃料の噴射作用が行われる請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 燃料として第１の燃料であるアンモニアと、アンモニアより燃焼しやすい第２の燃料とを用い、これら二種類の燃料を燃焼室内に供給して燃焼させるようにした内燃機関の制御装置において、全供給燃料量に対する供給アンモニア量の割合を示す基準アンモニア比率が機関の運転状態に応じ予め設定されていてアンモニア比率は通常、該機関の運転状態に応じた基準アンモニア比率とされており、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒の温度が予め定められた設定温度よりも低いときにはアンモニア比率を機関の運転状態に応じた上記基準アンモニア比率よりも低下させるようにした内燃機関の制御装置。
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