JP7655802B2 - Engine System - Google Patents
Engine System Download PDFInfo
- Publication number
- JP7655802B2 JP7655802B2 JP2021108453A JP2021108453A JP7655802B2 JP 7655802 B2 JP7655802 B2 JP 7655802B2 JP 2021108453 A JP2021108453 A JP 2021108453A JP 2021108453 A JP2021108453 A JP 2021108453A JP 7655802 B2 JP7655802 B2 JP 7655802B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- temperature
- unit
- reforming
- fuel ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
本発明は、エンジンシステムに関する。 The present invention relates to an engine system.
従来のエンジンシステムとしては、例えば特許文献1に記載されているような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、機関本体と、この機関本体の各気筒の吸気ポートに接続された吸気枝管と、機関本体の各機関吸気通路に向かってアンモニアを噴射するアンモニア噴射弁と、液体のアンモニアから水素を生成する水素発生装置と、機関本体の各機関吸気通路に向かって水素を噴射する水素噴射弁とを備えている。水素発生装置は、液体のアンモニアが貯留されたタンクと、液体のアンモニアを加熱して気化させる蒸発器と、この蒸発器で生成された気体のアンモニアの一部がアンモニア噴射弁に向けて流れる供給管と、蒸発器で生成された気体のアンモニアを分解する分解器と、この分解器に供給される空気が流れる流入管と、分解器により生成された水素が水素噴射弁に向けて流れる供給管と、分解器の触媒を加熱する電気ヒータとを有している。 As a conventional engine system, for example, a technology such as that described in Patent Document 1 is known. The engine system described in Patent Document 1 includes an engine body, an intake branch pipe connected to the intake port of each cylinder of the engine body, an ammonia injector that injects ammonia toward each engine intake passage of the engine body, a hydrogen generating device that generates hydrogen from liquid ammonia, and a hydrogen injector that injects hydrogen toward each engine intake passage of the engine body. The hydrogen generating device includes a tank in which liquid ammonia is stored, an evaporator that heats and vaporizes the liquid ammonia, a supply pipe through which a portion of the gaseous ammonia generated by the evaporator flows toward the ammonia injector, a cracker that decomposes the gaseous ammonia generated by the evaporator, an inlet pipe through which air supplied to the cracker flows, a supply pipe through which hydrogen generated by the cracker flows toward the hydrogen injector, and an electric heater that heats the catalyst of the cracker.
しかしながら、上記従来技術においては、周囲環境の状態によっては、分解器(改質部)の改質率が低下し、必要量の水素が得られなくなる。具体的には、機関本体(エンジン)の始動時には、スタータを回転駆動させる。周囲環境の温度が低い状態では、スタータ内に入っている潤滑及び冷却用のオイルの粘度が高いため、スタータの回転数が低くなる。この場合には、エンジン内への空気の吸気量が少なくなるため、その分だけ改質部に供給される空気の流量が少なくなる。従って、改質部の空燃比が低くなるため、改質部の温度が低下し、改質部の改質率が低下してしまう。その結果、改質部により必要量の水素が生成されなくなる。また、改質部に供給される空気の流量が少なくなると、改質部が改質可能な反応温度に到達するまでに時間がかかるため、改質部の起動に要する時間が長くなってしまう。 However, in the above conventional technology, depending on the state of the surrounding environment, the reforming rate of the cracker (reforming section) decreases, and the required amount of hydrogen cannot be obtained. Specifically, when the engine body (engine) is started, the starter is rotated. When the temperature of the surrounding environment is low, the viscosity of the lubricating and cooling oil in the starter is high, so the starter rotation speed is low. In this case, the amount of air intake into the engine is reduced, and the flow rate of air supplied to the reforming section is reduced accordingly. Therefore, the air-fuel ratio of the reforming section is reduced, so the temperature of the reforming section is reduced, and the reforming rate of the reforming section is reduced. As a result, the required amount of hydrogen is not generated by the reforming section. In addition, when the flow rate of air supplied to the reforming section is reduced, it takes time for the reforming section to reach a reaction temperature at which reforming is possible, so the time required to start the reforming section is increased.
本発明の目的は、周囲環境の状態にかかわらず、改質部の改質性能を確保しつつ、改質部を早期に起動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。 The object of the present invention is to provide an engine system that can start the reforming section early while ensuring the reforming performance of the reforming section regardless of the state of the surrounding environment.
本発明の一態様に係るエンジンシステムは、エンジンと、エンジンを始動させるスタータと、エンジンに供給される空気が流れる吸気通路と、吸気通路を流れる空気の流量を制御する第1流量制御弁と、エンジンに燃料を供給する第1燃料供給弁と、燃料を燃焼させて発生した熱を利用して燃料を改質することにより、水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、改質部を加熱する加熱部と、改質部に供給される空気が流れる空気流路と、空気流路を流れる空気の流量を制御する第2流量制御弁と、改質部に燃料を供給する第2燃料供給弁と、改質部により生成された改質ガスがエンジンに向けて流れる改質ガス流路と、周囲環境の状態を検知する状態検知部と、状態検知部により検知された周囲環境の状態に応じた改質部の空燃比を設定する空燃比設定部と、エンジンの始動時に、スタータ、第1流量制御弁、第1燃料供給弁、第2流量制御弁及び第2燃料供給弁を制御する始動制御部とを備え、始動制御部は、空燃比設定部により設定された改質部の空燃比に応じて第2流量制御弁及び第2燃料供給弁を制御する。 An engine system according to one aspect of the present invention includes an engine, a starter for starting the engine, an intake passage through which air supplied to the engine flows, a first flow control valve for controlling the flow rate of air flowing through the intake passage, a first fuel supply valve for supplying fuel to the engine, a reforming section for generating reformed gas containing hydrogen by reforming the fuel using heat generated by burning the fuel, a heating section for heating the reforming section, an air flow path through which air supplied to the reforming section flows, a second flow control valve for controlling the flow rate of air flowing through the air flow path, and a fuel supply valve for supplying fuel to the reforming section. The engine includes a second fuel supply valve that supplies fuel, a reformed gas flow path through which the reformed gas generated by the reforming unit flows toward the engine, a state detection unit that detects the state of the surrounding environment, an air-fuel ratio setting unit that sets the air-fuel ratio of the reforming unit according to the state of the surrounding environment detected by the state detection unit, and a start control unit that controls the starter, the first flow control valve, the first fuel supply valve, the second flow control valve, and the second fuel supply valve when the engine is started. The start control unit controls the second flow control valve and the second fuel supply valve according to the air-fuel ratio of the reforming unit set by the air-fuel ratio setting unit.
このようなエンジンシステムにおいて、スタータによりエンジンが始動されるときは、加熱部により改質部が加熱されると共に、第1流量制御弁、第1燃料供給弁、第2流量制御弁及び第2燃料供給弁が開弁することで、エンジン及び改質部にそれぞれ空気及び燃料が供給される。そして、改質部の温度が所望温度に達すると、改質部において燃料の燃焼及び改質が行われ、水素を含有した改質ガスが生成される。改質ガスは、改質ガス流路を流れてエンジンに供給される。そして、エンジンにおいて、燃料が改質ガス中の水素と共に燃焼する。ここで、周囲環境の状態が検知され、周囲環境の状態に応じた改質部の空燃比(設定空燃比)が設定される。そして、設定空燃比に応じて第2流量制御弁及び第2燃料供給弁が制御されることで、設定空燃比に応じた流量の空気及び燃料が改質部に供給される。従って、改質部の温度が周囲環境の状態に適した温度となるため、改質部の改質率が周囲環境の状態に適した改質率となる。これにより、周囲環境の状態にかかわらず、改質部の改質性能が確保される。また、設定空燃比に応じた流量の空気及び燃料が改質部に供給されるため、改質部の温度が早期に所望温度に達する。これにより、周囲環境の状態にかかわらず、改質部が早期に起動される。 In such an engine system, when the engine is started by the starter, the reforming section is heated by the heating section, and the first flow control valve, the first fuel supply valve, the second flow control valve, and the second fuel supply valve are opened, so that air and fuel are supplied to the engine and the reforming section, respectively. Then, when the temperature of the reforming section reaches a desired temperature, the fuel is burned and reformed in the reforming section, and reformed gas containing hydrogen is generated. The reformed gas flows through the reformed gas flow path and is supplied to the engine. Then, in the engine, the fuel is burned together with the hydrogen in the reformed gas. Here, the state of the surrounding environment is detected, and the air-fuel ratio (set air-fuel ratio) of the reforming section according to the state of the surrounding environment is set. Then, the second flow control valve and the second fuel supply valve are controlled according to the set air-fuel ratio, so that air and fuel are supplied to the reforming section at a flow rate according to the set air-fuel ratio. Therefore, the temperature of the reforming section becomes a temperature suitable for the state of the surrounding environment, and the reforming rate of the reforming section becomes a reforming rate suitable for the state of the surrounding environment. This ensures the reforming performance of the reforming section regardless of the state of the surrounding environment. Also, because air and fuel are supplied to the reforming section at flow rates according to the set air-fuel ratio, the temperature of the reforming section quickly reaches the desired temperature. This allows the reforming section to be started up quickly regardless of the state of the surrounding environment.
状態検知部は、周囲環境の状態として周囲環境の温度を検出し、空燃比設定部は、周囲環境の温度が低くなるほど改質部の空燃比を高くしてもよい。このような構成では、周囲環境の温度が低くなるほど、改質部の空燃比が高くなるように設定される。従って、周囲環境の温度が低いことで、スタータの回転数が低く、エンジン内への空気の吸気量が少なくなるときでも、改質部の空燃比を高くすることにより、改質部の温度が高くなり、改質部の改質率が高くなる。 The state detection unit may detect the temperature of the surrounding environment as the state of the surrounding environment, and the air-fuel ratio setting unit may increase the air-fuel ratio of the reforming unit as the temperature of the surrounding environment decreases. In such a configuration, the air-fuel ratio of the reforming unit is set to be higher as the temperature of the surrounding environment decreases. Therefore, even when the temperature of the surrounding environment is low, the starter rotation speed is low, and the amount of air intake into the engine is small, the temperature of the reforming unit increases by increasing the air-fuel ratio of the reforming unit, and the reforming rate of the reforming unit increases.
始動制御部は、周囲環境の温度が低くなるほど改質部に供給される燃料の流量が減少するように第2燃料供給弁を制御してもよい。このような構成では、周囲環境の温度が低くなるほど、改質部に供給される燃料の流量が減少するため、改質部の空燃比が高くなる。周囲環境の温度が低くなると、スタータの回転数が低くなるため、エンジン内への空気の吸気量が少なくなり、その分だけ改質部に供給される空気の流量が少なくなる。このため、改質部に供給される空気の流量を増加させることで改質部の空燃比を高くすることは困難である。そこで、改質部に供給される燃料の流量を減少させることにより、改質部の空燃比を容易に高くすることができる。 The start control unit may control the second fuel supply valve so that the flow rate of fuel supplied to the reforming unit decreases as the temperature of the surrounding environment decreases. In this configuration, the lower the temperature of the surrounding environment, the lower the flow rate of fuel supplied to the reforming unit, and the higher the air-fuel ratio of the reforming unit. When the temperature of the surrounding environment decreases, the rotation speed of the starter decreases, so the amount of air intake into the engine decreases, and the flow rate of air supplied to the reforming unit decreases accordingly. For this reason, it is difficult to increase the air-fuel ratio of the reforming unit by increasing the flow rate of air supplied to the reforming unit. Therefore, the air-fuel ratio of the reforming unit can be easily increased by decreasing the flow rate of fuel supplied to the reforming unit.
始動制御部は、周囲環境の温度が低くなるほどエンジンに供給される燃料の流量が増加するように第1燃料供給弁を制御してもよい。このような構成では、周囲環境の温度が低くなるほど、エンジンに供給される燃料の流量が増加する。改質部の空燃比が高くなると、改質部の改質率が高くなるため、改質部により生成される改質ガスの流量が増加する。このため、エンジンに供給される改質ガスの流量が増加する。そこで、周囲環境の温度が低くなるほど、エンジンに供給される燃料の流量を増加させることにより、燃料が改質ガス中の水素と共に安定して燃焼するようになる。 The start control unit may control the first fuel supply valve so that the flow rate of fuel supplied to the engine increases as the temperature of the surrounding environment decreases. In this configuration, the flow rate of fuel supplied to the engine increases as the temperature of the surrounding environment decreases. When the air-fuel ratio of the reforming unit increases, the reforming rate of the reforming unit increases, and the flow rate of the reformed gas generated by the reforming unit increases. As a result, the flow rate of the reformed gas supplied to the engine increases. Therefore, by increasing the flow rate of fuel supplied to the engine as the temperature of the surrounding environment decreases, the fuel can be stably burned together with the hydrogen in the reformed gas.
エンジンシステムは、周囲環境の温度と改質部の空燃比との関係を表した空燃比テーブルデータを記憶する記憶部を更に備え、空燃比設定部は、記憶部に記憶された空燃比テーブルデータに基づいて、改質部の空燃比を周囲環境の温度に対応する空燃比に設定してもよい。このような構成では、周囲環境の温度に対応する改質部の空燃比のデータを多数設定することができる。従って、周囲環境の温度に最適な改質部の空燃比が得られるため、周囲環境の温度に最適な改質部の改質率が得られる。 The engine system may further include a memory unit that stores air-fuel ratio table data that indicates the relationship between the temperature of the surrounding environment and the air-fuel ratio of the reforming section, and the air-fuel ratio setting unit may set the air-fuel ratio of the reforming section to an air-fuel ratio that corresponds to the temperature of the surrounding environment based on the air-fuel ratio table data stored in the memory unit. In such a configuration, it is possible to set a large number of data for the air-fuel ratio of the reforming section that correspond to the temperature of the surrounding environment. Therefore, an air-fuel ratio of the reforming section that is optimal for the temperature of the surrounding environment is obtained, and therefore a reforming rate of the reforming section that is optimal for the temperature of the surrounding environment is obtained.
空燃比設定部は、周囲環境の温度が規定温度以上であるときは、改質部の空燃比を第1空燃比に設定し、周囲環境の温度が規定温度よりも低いときは、改質部の空燃比を第1空燃比よりも高い第2空燃比に設定してもよい。このような構成では、周囲環境の温度を規定温度と比較して、改質部の空燃比を設定するので、記憶容量が少なくて済む。従って、安価な記憶媒体を使用することができる。 The air-fuel ratio setting unit may set the air-fuel ratio of the reforming unit to a first air-fuel ratio when the temperature of the surrounding environment is equal to or higher than a specified temperature, and may set the air-fuel ratio of the reforming unit to a second air-fuel ratio higher than the first air-fuel ratio when the temperature of the surrounding environment is lower than the specified temperature. In such a configuration, the air-fuel ratio of the reforming unit is set by comparing the temperature of the surrounding environment with the specified temperature, so that a small memory capacity is required. Therefore, an inexpensive memory medium can be used.
エンジンシステムは、周囲環境の温度に応じた加熱部の温度を設定する温度設定部を更に備え、温度設定部は、周囲環境の温度が低くなるほど加熱部の温度を高くしてもよい。このような構成では、周囲環境の温度が低いことで、スタータの回転数が低く、エンジン内への空気の吸気量が少なくなり、その分だけ改質部に供給される空気の流量が少ないときでも、加熱部の温度を高くすることにより、改質部の温度が更に早期に所望温度に達する。これにより、周囲環境の温度にかかわらず、改質部が更に早期に起動される。 The engine system may further include a temperature setting unit that sets the temperature of the heating unit according to the temperature of the surrounding environment, and the temperature setting unit may increase the temperature of the heating unit as the temperature of the surrounding environment decreases. In such a configuration, even when the temperature of the surrounding environment is low, causing the starter rotation speed to be low and the amount of air intake into the engine to be small, and the flow rate of air supplied to the reforming unit to be small accordingly, the temperature of the heating unit is increased, so that the temperature of the reforming unit reaches the desired temperature more quickly. This allows the reforming unit to be started up more quickly, regardless of the temperature of the surrounding environment.
加熱部は、電気ヒータであり、温度設定部は、周囲環境の温度が低くなるほど電気ヒータの通電時間を長くしてもよい。このような構成では、電気ヒータへの投入電力が一定であっても、電気ヒータの通電時間を長くすることにより、電気ヒータの温度が高くなる。 The heating unit may be an electric heater, and the temperature setting unit may lengthen the time the electric heater is energized as the temperature of the surrounding environment decreases. In this configuration, even if the power input to the electric heater is constant, the temperature of the electric heater increases by lengthening the time the electric heater is energized.
加熱部は、電気ヒータであり、温度設定部は、周囲環境の温度が低くなるほど電気ヒータへの投入電力を大きくしてもよい。このような構成では、電気ヒータの通電時間が一定であっても、電気ヒータへの投入電力を大きくすることにより、電気ヒータの温度が高くなる。 The heating unit may be an electric heater, and the temperature setting unit may increase the power input to the electric heater as the temperature of the surrounding environment decreases. In this configuration, even if the time the electric heater is energized is constant, the temperature of the electric heater increases by increasing the power input to the electric heater.
本発明によれば、周囲環境の状態にかかわらず、改質部の改質性能を確保しつつ、改質部を早期に起動することができる。 According to the present invention, the reforming section can be started early while ensuring the reforming performance of the reforming section regardless of the state of the surrounding environment.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the drawings, identical or equivalent elements are given the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted.
図1は、本発明の第1実施形態に係るエンジンシステムを示す概略構成図である。図1において、本実施形態のエンジンシステム1は、例えば車両に搭載されている。エンジンシステム1は、アンモニアエンジン2と、吸気通路3と、排気通路4と、メインインジェクタ5と、メインスロットルバルブ6と、スタータ7とを備えている。
Figure 1 is a schematic diagram showing an engine system according to a first embodiment of the present invention. In Figure 1, the engine system 1 of this embodiment is mounted on, for example, a vehicle. The engine system 1 includes an ammonia engine 2, an
アンモニアエンジン2は、アンモニアガス(NH3ガス)を燃料として使用するエンジンである。アンモニアエンジン2では、難燃性のアンモニアガスを燃焼しやすくするため、アンモニアガスに水素(H2)が混合される。アンモニアエンジン2は、アンモニアガスが水素と共に燃焼して排気ガスが発生する燃焼室8を有している。
The ammonia engine 2 is an engine that uses ammonia gas ( NH3 gas) as fuel. In the ammonia engine 2, hydrogen ( H2 ) is mixed into the ammonia gas in order to make the flame-retardant ammonia gas easier to combust. The ammonia engine 2 has a
吸気通路3及び排気通路4は、アンモニアエンジン2の燃焼室8と接続されている。吸気通路3は、燃焼室8に供給される空気が流れる通路である。排気通路4は、燃焼室8で発生した排気ガスが流れる通路である。
The
メインインジェクタ5は、アンモニアエンジン2の燃焼室8に向けてアンモニアガスを噴射する電磁式の燃料噴射弁である。メインインジェクタ5は、アンモニアエンジン2にアンモニアガスを供給する第1燃料供給弁を構成している。
The
メインスロットルバルブ6は、吸気通路3に配設されている。メインスロットルバルブ6は、アンモニアエンジン2の燃焼室8に供給される空気の流量を制御する電磁式の第1流量制御弁である。なお、吸気通路3におけるメインスロットルバルブ6よりも上流側には、空気に含まれる塵や埃等の異物を除去するエアクリーナ9が配設されている。
The
スタータ7は、アンモニアエンジン2を始動させる。スタータ7は、特に図示はしないが、モータ及び複数のギヤ等を有している。スタータ7内には、潤滑及び冷却用のオイルが入っている。
The
また、エンジンシステム1は、改質システム10を備えている。改質システム10は、改質器11と、空気流路12と、サブスロットルバルブ13と、サブインジェクタ14と、改質ガス流路15と、クーラ16とを備えている。
The engine system 1 also includes a reforming
改質器11は、円筒状の筐体17と、この筐体17内に収容された改質部18及び電気ヒータ19とを有している。筐体17は、アンモニアガスに対して耐腐食性を有するステンレス鋼等の金属材料で形成されている。
The
改質部18は、アンモニアガスを燃焼させて発生した熱を利用してアンモニアガスを改質することにより、水素を含有した改質ガスを生成する。改質部18は、例えばハニカム構造の改質触媒18aを有している。改質触媒18aは、アンモニアガスを燃焼させると共に、アンモニアガスを水素に分解する触媒である。改質触媒18aは、例えばATR(Autothermal Reformer)式アンモニア改質触媒である。改質触媒18aとしては、例えばコバルト系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒またはパラジウム系触媒等が使用される。
The reforming
電気ヒータ19は、筐体17内における改質部18よりも上流側に配置されている。電気ヒータ19は、改質部18を加熱する加熱部である。電気ヒータ19は、電力が与えられると発熱し、その熱によって改質部18を加熱する。具体的には、電気ヒータ19で発生した熱は、筐体17を通じて改質部18に伝わると共に、筐体17内を流れるアンモニアガス及び空気を通じて改質部18に伝わる。
The
空気流路12は、吸気通路3と改質器11とを接続している。空気流路12の一端は、吸気通路3におけるエアクリーナ9とメインスロットルバルブ6との間に接続されている。空気流路12の他端は、改質器11の筐体17の入口部17aに接続されている。空気流路12は、改質部18に供給される空気が流れる流路である。
The
サブスロットルバルブ13は、空気流路12に配設されている。サブスロットルバルブ13は、改質部18に供給される空気の流量を制御する電磁式の第2流量制御弁である。
The
サブインジェクタ14は、空気流路12にアンモニアガスを噴射する電磁式の燃料噴射弁である。サブインジェクタ14は、空気流路12におけるサブスロットルバルブ13と改質器11との間にアンモニアガスを噴射する。サブインジェクタ14は、改質部18にアンモニアガスを供給する第2燃料供給弁を構成している。
The sub-injector 14 is an electromagnetic fuel injection valve that injects ammonia gas into the
改質ガス流路15は、改質器11と吸気通路3とを接続している。改質ガス流路15の一端は、改質器11の筐体17の出口部17bに接続されている。改質ガス流路15の他端は、吸気通路3におけるメインスロットルバルブ6とアンモニアエンジン2との間に接続されている。改質ガス流路15は、改質部18により生成された改質ガスがアンモニアエンジン2に向けて流れる流路である。
The reformed
クーラ16は、改質ガス流路15に配設されている。クーラ16は、例えばアンモニアエンジン2を冷却するエンジン冷却水を用いて、改質ガス流路15を流れる改質ガスを冷却する。
The cooler 16 is disposed in the reformed
また、エンジンシステム1は、温度センサ20と、温度センサ21と、記憶部22と、コントローラ23とを備えている。
The engine system 1 also includes a
温度センサ20は、アンモニアエンジン2及び改質器11を含むエンジンシステム1の周囲環境(以下、単に周囲環境という)の温度を検出するセンサである。温度センサ20は、周囲環境の状態を検知する状態検知部を構成している。温度センサ20は、周囲環境の状態として周囲環境の外気温等を検出する。
The
温度センサ21は、改質部18の温度を検出するセンサである。温度センサ21は、改質触媒18aの温度を検出してもよいし、改質部18に供給されるガスの温度を検出してもよい。
The
記憶部22は、図2に示されるように、周囲環境の温度と改質部18の空燃比(AFR)との関係を表した空燃比テーブルデータD1を含む各種データを記憶する。改質部18の空燃比は、改質部18に供給されるアンモニアガス及び空気の流量の比率(空気流量/アンモニアガス流量)である。
As shown in FIG. 2, the
空燃比テーブルデータD1は、周囲環境の温度が低くなるほど改質部18の空燃比が高くなるように設定されている。このとき、改質部18の空燃比は、例えば周囲環境の温度が低くなるに従って段階的に高くなってもよいし、或いは周囲環境の温度が低くなるに従って連続的(例えば線形的)に高くなってもよい。
The air-fuel ratio table data D1 is set so that the lower the temperature of the surrounding environment, the higher the air-fuel ratio of the reforming
コントローラ23は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ23は、空燃比設定部24と、始動制御部25とを有している。
The
空燃比設定部24は、温度センサ20により検出された周囲環境の温度に応じた改質部18の空燃比を設定する。空燃比設定部24は、記憶部22に記憶された空燃比テーブルデータD1に基づいて、改質部18の空燃比を周囲環境の温度に対応する空燃比に設定する。
The air-fuel
図3は、空燃比設定部24により実行される空燃比設定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、イグニッションスイッチ(図示せず)がON操作されると、実行される。
Figure 3 is a flowchart showing the details of the procedure for the air-fuel ratio setting process executed by the air-fuel
図3において、空燃比設定部24は、まず温度センサ20の検出値を取得する(手順S101)。続いて、空燃比設定部24は、記憶部22に記憶された空燃比テーブルデータD1を読み込む(手順S102)。そして、空燃比設定部24は、空燃比テーブルデータD1における周囲環境の温度に対応する空燃比の値を選択する(手順S103)。そして、空燃比設定部24は、選択された空燃比の値を始動制御部25の制御処理で使用される改質部18の空燃比に設定する(手順S104)。
In FIG. 3, the air-fuel
始動制御部25は、アンモニアエンジン2の始動時に、温度センサ21の検出値に基づいて、メインインジェクタ5、メインスロットルバルブ6、スタータ7、サブスロットルバルブ13、サブインジェクタ14及び電気ヒータ19を制御する。始動制御部25は、空燃比設定部24により設定された改質部18の空燃比に応じて、サブスロットルバルブ13及びサブインジェクタ14を制御する。
When the ammonia engine 2 is started, the
図4は、始動制御部25により実行される始動制御処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理も、イグニッションスイッチ(前述)がON操作されると、実行される。なお、本処理の実行前は、メインインジェクタ5、メインスロットルバルブ6、サブスロットルバルブ13及びサブインジェクタ14は、何れも閉状態となっている。
Figure 4 is a flowchart showing the details of the procedure for the start control process executed by the
図4において、始動制御部25は、まず電気ヒータ19をONにするように制御する(手順S111)。すると、電気ヒータ19に電力が投入されて、電気ヒータ19が通電されるため、電気ヒータ19の温度が上昇する。このとき、電気ヒータ19に投入される電力は、予め決められた一定値である。
In FIG. 4, the start-up
続いて、始動制御部25は、電気ヒータ19の通電時間が規定時間に達したかどうかを判断する(手順S112)。規定時間は、電気ヒータ19により改質部18が加熱されることで、改質部18の温度が活性化温度以上となるような時間である。ここでは、規定時間は、予め決められた一定値である。活性化温度は、改質触媒18aによりアンモニアガスの燃焼が可能となる温度である。
The start-up
始動制御部25は、電気ヒータ19の通電時間が規定時間に達したと判断したときは、電気ヒータ19をOFFにするように制御する(手順S113)。すると、電気ヒータ19の通電が停止するため、電気ヒータ19の温度が下がる。
When the start-up
続いて、始動制御部25は、スタータ7を回転駆動させるように制御する(手順S114)。そして、始動制御部25は、メインスロットルバルブ6を開くように制御する(手順S115)。すると、アンモニアエンジン2の燃焼室8内に空気が供給される。
Then, the
続いて、始動制御部25は、サブインジェクタ14及びサブスロットルバルブ13を開くように制御する(手順S116)。すると、改質部18にアンモニアガス及び空気が供給される。このとき、始動制御部25は、改質部18の空燃比が空燃比設定部24で設定された空燃比になるようにサブインジェクタ14及びサブスロットルバルブ13の開度を制御する。
Then, the
続いて、始動制御部25は、温度センサ21の検出値を取得する(手順S117)。そして、始動制御部25は、温度センサ21の検出値に基づいて、改質部18の温度が反応温度以上であるかどうかを判断する(手順S118)。反応温度は、改質触媒18aによりアンモニアガスの改質が可能となる温度である。反応温度は、活性化温度よりも高い。
Then, the start-up
始動制御部25は、改質部18の温度が反応温度以上でないと判断したときは、手順S117を再度実行する。始動制御部25は、改質部18の温度が反応温度以上であると判断したときは、サブインジェクタ14の開度を制御する(手順S119)。このとき、始動制御部25は、改質部18の空燃比がアンモニアガスの改質動作に適した空燃比となるようにサブインジェクタ14の開度を制御する。なお、始動制御部25は、サブインジェクタ14の開度と共に、サブスロットルバルブ13の開度を制御してもよい。
When the
そして、始動制御部25は、メインインジェクタ5の開度を制御する(手順S120)。すると、アンモニアエンジン2の燃焼室8内にアンモニアガスが供給されるため、燃焼室8においてアンモニアガスが改質ガス中の水素と共に燃焼する。
Then, the
以上のようなエンジンシステム1において、イグニッションスイッチ(図示せず)がON操作されると、電気ヒータ19が通電されることで、電気ヒータ19の温度が上昇する。すると、電気ヒータ19により改質部18が加熱されるため、改質部18の温度が上昇する。
In the engine system 1 described above, when the ignition switch (not shown) is turned on, the
そして、スタータ7が回転駆動されると共に、メインスロットルバルブ6が開弁することで、アンモニアエンジン2の燃焼室8に空気が供給される。また、サブインジェクタ14及びサブスロットルバルブ13が開弁することで、改質部18にアンモニアガス及び空気が供給される。
The
そして、改質部18の温度が活性化温度に達すると、改質触媒18aによりアンモニアガスが燃焼する。具体的には、下記式のように、アンモニアと空気中の酸素とが化学反応する(発熱反応)。
NH3+3/4O2→1/2N2+3/2H2O …(A)
When the temperature of the reforming
NH3 +3/ 4O2 →1/ 2N2 +3/ 2H2O ...(A)
すると、アンモニアガスの燃焼熱によって改質部18の温度が更に上昇する。そして、改質部18の温度が反応温度に達すると、改質触媒18aによりアンモニアガスが改質される。具体的には、下記式のように、アンモニアの分解反応が起こり(吸熱反応)、水素を含む改質ガスが生成される。
NH3→3/2H2+1/2N2 …(B)
Then, the temperature of the reforming
NH 3 → 3/2H 2 + 1/2N 2 …(B)
改質ガスは、改質ガス流路15及び吸気通路3を流れてアンモニアエンジン2の燃焼室8に供給される。そして、燃焼室8において、アンモニアガスが改質ガス中の水素と共に燃焼する定常状態に移行する。
The reformed gas flows through the reformed
ところで、改質部18は、図5に示されるような改質特性を有している。改質特性は、改質部18の空燃比(AFR)と改質部18の温度及び改質率との関係を表している。改質部18の改質率は、改質部18に供給されるアンモニアガスの流量に対する改質部18で生成される水素の流量の比率である。改質部18の空燃比が高くなるほど、改質部18の温度及び改質率が高くなる。改質部18の起動時においては、改質部18は、基本的には所望の改質率が得られる制御ポイントPで動作する。このため、改質部18の空燃比が制御ポイントPに対応した空燃比となるようにサブインジェクタ14及びサブスロットルバルブ13の開度が制御される。ここで、周囲環境の温度が常温であるときは、改質部18が制御ポイントPで動作するため、改質部18により適切な水素量が生成される。
The reforming
しかし、周囲環境の温度が低い状態では、以下の問題が発生する。即ち、エンジンシステム1の始動時には、スタータ7内に入っている潤滑及び冷却用のオイルの粘度が高いため、スタータ7を回転駆動させた際のスタータ7の回転数が低くなる。この場合には、アンモニアエンジン2の燃焼室8への空気の吸気量が少なくなるため、その分だけ改質部18に供給される空気の流量が少なくなる。従って、図6(a)に示されるように、改質部18の空燃比が低くなるため、改質部18の改質率が低下する(制御ポイントQ*参照)。その結果、改質部18により生成される水素量が減少してしまう。
However, when the temperature of the surrounding environment is low, the following problem occurs. That is, when the engine system 1 is started, the viscosity of the lubricating and cooling oil contained in the
そこで、コントローラ23の始動制御部25は、上記の手順S116(図4参照)において、周囲環境の温度が低いときは、図6(b)に示されるように、常温時よりも改質部の空燃比が高くなるようにサブインジェクタ14の開度を制御する(制御ポイントQ参照)。
Therefore, in step S116 (see FIG. 4) above, when the temperature of the surrounding environment is low, the start-up
具体的には、始動制御部25は、周囲環境の温度が低いときは、常温時よりもサブインジェクタ14の開度を小さくする。つまり、始動制御部25は、改質部18に供給されるアンモニアガスの流量が減少するようにサブインジェクタ14を制御する。このとき、始動制御部25は、周囲環境の温度が低くなるほど改質部18に供給されるアンモニアガスの流量が減少するようにサブインジェクタ14を制御する。従って、改質部18の空燃比が高くなるため、改質部18の改質率が高くなる。これにより、改質部18が制御ポイントQ*で動作する場合に比べて、改質部18により生成される水素量が増加する。
Specifically, when the temperature of the surrounding environment is low, the
また、始動制御部25は、上記の手順S120(図4参照)において、周囲環境の温度が低いときは、常温時よりもメインインジェクタ5の開度を大きくする。つまり、始動制御部25は、アンモニアエンジン2の燃焼室8に供給されるアンモニアガスの流量が増加するようにメインインジェクタ5を制御する。このとき、始動制御部25は、周囲環境の温度が低くなるほどアンモニアエンジン2に供給されるアンモニアガスの流量が増加するようにメインインジェクタ5を制御する。このため、改質部18に供給されるアンモニアガスの流量が減少する分だけ、アンモニアエンジン2に供給されるアンモニアガスの流量が増加することとなる。
In addition, in the above step S120 (see FIG. 4), when the temperature of the surrounding environment is low, the
以上のように本実施形態にあっては、スタータ7によりアンモニアエンジン2が始動されるときは、電気ヒータ19により改質部18が加熱されると共に、メインスロットルバルブ6、メインインジェクタ5、サブスロットルバルブ13及びサブインジェクタ14が開弁することで、アンモニアエンジン2及び改質部18にそれぞれ空気及びアンモニアガスが供給される。そして、改質部18の温度が所望温度に達すると、改質部18においてアンモニアガスの燃焼及び改質が行われ、水素を含有した改質ガスが生成される。改質ガスは、改質ガス流路15を流れてアンモニアエンジン2に供給される。そして、アンモニアエンジン2において、アンモニアガスが改質ガス中の水素と共に燃焼する。ここで、周囲環境の温度が検知され、周囲環境の温度に応じた改質部18の空燃比(設定空燃比)が設定される。そして、設定空燃比に応じてサブスロットルバルブ13及びサブインジェクタ14が制御されることで、設定空燃比に応じた流量の空気及びアンモニアガスが改質部18に供給される。従って、改質部18の温度が周囲環境の温度に適した温度となるため、改質部18の改質率が周囲環境の温度に適した改質率となる。これにより、周囲環境の温度にかかわらず、改質部18の改質性能が確保される。また、設定空燃比に応じた流量の空気及びアンモニアガスが改質部18に供給されるため、改質部18の温度が早期に所望温度に達する。これにより、周囲環境の温度にかかわらず、改質部18が早期に起動される。
As described above, in this embodiment, when the ammonia engine 2 is started by the
また、本実施形態では、周囲環境の温度が低くなるほど改質部18の空燃比が高くなるように設定される。従って、周囲環境の温度が低いことで、スタータ7の回転数が低く、アンモニアエンジン2内への空気の吸気量が少なくなるときでも、改質部18の空燃比を高くすることにより、改質部18の温度が高くなり、改質部18の改質率が高くなる。
In addition, in this embodiment, the air-fuel ratio of the reforming
また、本実施形態では、周囲環境の温度が低くなるほど、改質部18に供給されるアンモニアガスの流量が減少するため、改質部18の空燃比が高くなる。周囲環境の温度が低くなると、スタータ7の回転数が低くなるため、アンモニアエンジン2内への空気の吸気量が少なくなり、その分だけ改質部18に供給される空気の流量が少なくなる。このため、改質部18に供給される空気の流量を増加させることで改質部18の空燃比を高くすることは困難である。そこで、改質部18に供給されるアンモニアガスの流量を減少させることにより、改質部18の空燃比を容易に高くすることができる。
In addition, in this embodiment, the lower the temperature of the surrounding environment, the lower the flow rate of ammonia gas supplied to the reforming
また、本実施形態では、周囲環境の温度が低くなるほど、アンモニアエンジン2に供給されるアンモニアガスの流量が増加する。改質部18の空燃比が高くなると、改質部18の改質率が高くなるため、改質部18により生成される改質ガスの流量が増加する。このため、アンモニアエンジン2に供給される改質ガスの流量が増加する。そこで、周囲環境の温度が低くなるほど、アンモニアエンジン2に供給されるアンモニアガスの流量を増加させることにより、アンモニアガスが改質ガス中の水素と共に安定して燃焼するようになる。
In addition, in this embodiment, the lower the temperature of the surrounding environment, the higher the flow rate of ammonia gas supplied to the ammonia engine 2. When the air-fuel ratio of the reforming
また、本実施形態では、周囲環境の温度と改質部18の空燃比との関係を表した空燃比テーブルデータD1に基づいて、改質部18の空燃比が周囲環境の温度に対応する空燃比に設定される。このため、周囲環境の温度に対応する改質部18の空燃比のデータを多数設定することができる。従って、周囲環境の温度に最適な改質部18の空燃比が得られるため、周囲環境の温度に最適な改質部18の改質率が得られる。
In addition, in this embodiment, the air-fuel ratio of the reforming
図7は、図3に示された空燃比設定処理の手順の変形例を示すフローチャートである。図7において、空燃比設定部24は、上記の手順S101を実行した後、周囲環境の温度が予め決められた規定温度以上であるかどうかを判断する(手順S106)。
Figure 7 is a flowchart showing a modified example of the procedure for the air-fuel ratio setting process shown in Figure 3. In Figure 7, after executing the above-mentioned step S101, the air-fuel
空燃比設定部24は、周囲環境の温度が規定温度以上であると判断したときは、改質部18の空燃比を予め決められた第1空燃比に設定する(手順S107)。空燃比設定部24は、周囲環境の温度が規定温度以上でないと判断したときは、改質部18の空燃比を予め決められた第2空燃比に設定する(手順S108)。第2空燃比は、第1空燃比よりも高い値である。
When the air-fuel
このような変形例では、周囲環境の温度を規定温度と比較して、改質部18の空燃比を設定するので、記憶部22の記憶容量が少なくて済む。従って、記憶部22として安価な記憶媒体を使用することができる。
In this modified example, the air-fuel ratio of the reforming
図8は、本発明の第2実施形態に係るエンジンシステムを示す概略構成図である。図8において、本実施形態のエンジンシステム1では、コントローラ23は、上記の空燃比設定部24と、通電時間設定部26と、上記の始動制御部25とを有している。
Figure 8 is a schematic diagram showing an engine system according to a second embodiment of the present invention. In Figure 8, in the engine system 1 of this embodiment, the
通電時間設定部26は、温度センサ20により検出された周囲環境の温度に応じた電気ヒータ19の通電時間を設定する。電気ヒータ19の通電時間が長くなるほど、電気ヒータ19の温度が高くなる。従って、通電時間設定部26は、周囲環境の温度に応じた電気ヒータ19の温度を設定する温度設定部を構成している。
The power supply
通電時間設定部26は、図9に示されるような通電時間テーブルデータD2に基づいて、電気ヒータ19の通電時間を周囲環境の温度に対応する通電時間に設定する。通電時間テーブルデータD2は、上記の空燃比テーブルデータD1と共に記憶部22に記憶されている。
The current supply
通電時間テーブルデータD2は、周囲環境の温度と電気ヒータ19の通電時間との関係を表したテーブルデータである。通電時間テーブルデータD2は、周囲環境の温度が低くなるほど電気ヒータ19の通電時間が長くなるように設定されている。従って、通電時間設定部26は、周囲環境の温度が低くなるほど電気ヒータ19の温度を高くすることとなる。
The power supply time table data D2 is table data that represents the relationship between the temperature of the surrounding environment and the power supply time of the
図10は、通電時間設定部26により実行される通電時間設定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、イグニッションスイッチ(図示せず)がON操作されると、実行される。
Figure 10 is a flowchart showing the details of the procedure for the power supply time setting process executed by the power supply
図10において、通電時間設定部26は、まず温度センサ20の検出値を取得する(手順S121)。続いて、通電時間設定部26は、記憶部22に記憶された通電時間テーブルデータD2を読み込む(手順S122)。そして、通電時間設定部26は、通電時間テーブルデータD2における周囲環境の温度に対応する通電時間の値を選択する(手順S123)。そして、通電時間設定部26は、選択された通電時間の値を始動制御部25の制御処理で使用される電気ヒータ19の通電時間(判定用の規定時間)に設定する(手順S124)。
In FIG. 10, the current conduction
始動制御部25は、上記の手順S112(図4参照)において、電気ヒータ19の通電時間が通電時間設定部26により設定された規定時間に達したかどうかを判断する。始動制御部25の他の処理については、上記の第1実施形態と同様である。
In step S112 (see FIG. 4) above, the
このような本実施形態においては、周囲環境の温度が低いことで、スタータ7の回転数が低く、アンモニアエンジン2内への空気の吸気量が少なくなり、その分だけ改質部18に供給される空気の流量が少ないときでも、電気ヒータ19の温度を高くすることにより、改質部18の温度が更に早期に所望温度に達する。これにより、周囲環境の温度にかかわらず、改質部18が更に早期に起動される。
In this embodiment, when the temperature of the surrounding environment is low, the rotation speed of the
また、本実施形態では、電気ヒータ19への投入電力が一定であっても、電気ヒータ19の通電時間を長くすることにより、電気ヒータ19の温度が高くなる。
In addition, in this embodiment, even if the power input to the
また、本実施形態では、周囲環境の温度と電気ヒータ19の通電時間との関係を表した通電時間テーブルデータD2に基づいて、電気ヒータ19の通電時間が周囲環境の温度に対応する通電時間に設定される。このため、周囲環境の温度に対応する電気ヒータ19の通電時間のデータを多数設定することができる。従って、周囲環境の温度に適した電気ヒータ19の温度が得られる。
In addition, in this embodiment, the energization time of the
図11は、図10に示された通電時間設定処理の手順の変形例を示すフローチャートである。図11において、通電時間設定部26は、上記の手順S121を実行した後、周囲環境の温度が予め決められた規定温度以上であるかどうかを判断する(手順S126)。
Figure 11 is a flowchart showing a modified example of the procedure for the power supply time setting process shown in Figure 10. In Figure 11, after executing the above-mentioned step S121, the power supply
通電時間設定部26は、周囲環境の温度が規定温度以上であると判断したときは、電気ヒータ19の通電時間を予め決められた第1時間に設定する(手順S127)。通電時間設定部26は、周囲環境の温度が規定温度以上でないと判断したときは、電気ヒータ19の通電時間を予め決められた第2時間に設定する(手順S128)。第2時間は、第1時間よりも長い時間である。
When the power-on
このような変形例では、周囲環境の温度を規定温度と比較して、電気ヒータ19の通電時間を設定するので、記憶部22の記憶容量が少なくて済む。従って、記憶部22として安価な記憶媒体を使用することができる。
In this modified example, the temperature of the surrounding environment is compared with a specified temperature to set the time for which the
図12は、本発明の第3実施形態に係るエンジンシステムを示す概略構成図である。図12において、本実施形態のエンジンシステム1では、コントローラ23は、上記の空燃比設定部24と、投入電力設定部27と、上記の始動制御部25とを有している。
Figure 12 is a schematic diagram showing an engine system according to a third embodiment of the present invention. In Figure 12, in the engine system 1 of this embodiment, the
投入電力設定部27は、温度センサ20により検出された周囲環境の温度に応じた電気ヒータ19への投入電力を設定する。電気ヒータ19への投入電力が大きくなるほど、電気ヒータ19の温度が高くなる。従って、投入電力設定部27は、周囲環境の温度に応じた電気ヒータ19の温度を設定する温度設定部を構成している。
The input
投入電力設定部27は、図13に示されるような投入電力テーブルデータD3に基づいて、電気ヒータ19への投入電力を周囲環境の温度に対応する投入電力に設定する。投入電力テーブルデータD3は、上記の空燃比テーブルデータD1と共に記憶部22に記憶されている。
The input
投入電力テーブルデータD3は、周囲環境の温度と電気ヒータ19への投入電力との関係を表したテーブルデータである。投入電力テーブルデータD3は、周囲環境の温度が低くなるほど電気ヒータ19への投入電力が大きくなるように設定されている。従って、投入電力設定部27は、周囲環境の温度が低くなるほど電気ヒータ19の温度を高くすることとなる。
The input power table data D3 is table data that represents the relationship between the temperature of the surrounding environment and the power input to the
図14は、投入電力設定部27により実行される投入電力設定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、イグニッションスイッチ(図示せず)がON操作されると、実行される。
Figure 14 is a flowchart showing the details of the procedure for the input power setting process executed by the input
図14において、投入電力設定部27は、まず温度センサ20の検出値を取得する(手順S131)。続いて、投入電力設定部27は、記憶部22に記憶された投入電力テーブルデータD3を読み込む(手順S132)。そして、投入電力設定部27は、投入電力テーブルデータD3における周囲環境の温度に対応する投入電力の値を選択する(手順S133)。そして、投入電力設定部27は、選択された投入電力の値を始動制御部25の制御処理で使用される電気ヒータ19への投入電力に設定する(手順S134)。
In FIG. 14, the input
始動制御部25は、上記の手順S111(図4参照)において、投入電力設定部27により設定された投入電力を電気ヒータ19に投入する。始動制御部25の他の処理については、上記の第1実施形態と同様である。
In step S111 (see FIG. 4 ), the
このような本実施形態でも、周囲環境の温度が低いことで、スタータ7の回転数が低く、アンモニアエンジン2内への空気の吸気量が少なくなり、その分だけ改質部18に供給される空気の流量が少ないときでも、電気ヒータ19の温度を高くすることにより、改質部18の温度が更に早期に所望温度に達する。これにより、周囲環境の温度にかかわらず、改質部18が更に早期に起動される。
Even in this embodiment, when the ambient temperature is low, the rotation speed of the
また、本実施形態では、電気ヒータ19の通電時間が一定であっても、電気ヒータ19への投入電力を大きくすることにより、電気ヒータ19の温度が高くなる。
In addition, in this embodiment, even if the time that the
また、本実施形態では、周囲環境の温度と電気ヒータ19への投入電力との関係を表した投入電力テーブルデータD3に基づいて、電気ヒータ19への投入電力が周囲環境の温度に対応する投入電力に設定される。このため、周囲環境の温度に対応する電気ヒータ19への投入電力のデータを多数設定することができる。従って、周囲環境の温度に適した電気ヒータ19の温度が得られる。
In addition, in this embodiment, the power input to the
図15は、図14に示された投入電力設定処理の手順の変形例を示すフローチャートである。図15において、投入電力設定部27は、上記の手順S131を実行した後、周囲環境の温度が予め決められた規定温度以上であるかどうかを判断する(手順S136)。
Figure 15 is a flowchart showing a modified example of the procedure for the input power setting process shown in Figure 14. In Figure 15, after executing the above-mentioned step S131, the input
投入電力設定部27は、周囲環境の温度が規定温度以上であると判断したときは、電気ヒータ19への投入電力を予め決められた第1電力に設定する(手順S137)。投入電力設定部27は、周囲環境の温度が規定温度以上でないと判断したときは、電気ヒータ19への投入電力を予め決められた第2電力に設定する(手順S138)。第2電力は、第1電力よりも大きい電力である。
When the input
このような変形例では、周囲環境の温度を規定温度と比較して、電気ヒータ19への投入電力を設定するので、記憶部22の記憶容量が少なくて済む。従って、記憶部22として安価な記憶媒体を使用することができる。
In this modified example, the temperature of the surrounding environment is compared with a specified temperature to set the input power to the
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、電気ヒータ19の通電時間が規定時間に達すると、電気ヒータ19がOFFされているが、特にその形態には限られず、改質部18の温度が所定温度(例えば活性化温度)まで上昇すると、電気ヒータ19をOFFしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, when the time that the
また、上記実施形態では、電気ヒータ19により改質部18が加熱されているが、改質部18を加熱する加熱部としては、特に電気ヒータ19には限られず、燃焼式ヒータ等を使用してもよい。この場合、上記の第2及び第3実施形態では、周囲環境の温度が低くなるほど燃焼式ヒータ等の温度を高くすればよい。
In addition, in the above embodiment, the reforming
また、上記実施形態では、温度センサ20により周囲環境の外気温等の温度が直接検出されているが、周囲環境の温度を検出するセンサとしては、特にその形態には限られず、例えばアンモニアエンジン2を潤滑するエンジンオイルの温度またはアンモニアエンジン2を冷却するエンジン冷却水の温度等を計測することで、周囲環境の温度を検出してもよい。
In the above embodiment, the temperature of the surrounding environment, such as the outside air temperature, is directly detected by the
また、上記実施形態では、周囲環境の状態として周囲環境の温度が検出され、周囲環境の温度が低くなるほど改質部18の空燃比が高くなるように設定されているが、検知される周囲環境の状態としては、特に周囲環境の温度には限られない。例えば、周囲環境の酸素状態を検知し、周囲環境の酸素状態に応じた改質部18の空燃比を設定してもよい。この場合、周囲環境が低酸素になるほど、改質部18の空燃比を高くする。
In addition, in the above embodiment, the temperature of the surrounding environment is detected as the state of the surrounding environment, and the air-fuel ratio of the reforming
また、上記実施形態では、改質部18は、アンモニアガスを燃焼させる機能とアンモニアガスを水素に分解する機能とを併せ持った改質触媒18aを有しているが、特にそのような形態には限られない。改質部18は、アンモニアガスを燃焼させる燃焼触媒と、アンモニアガスを水素に分解する改質触媒とを別々に有していてもよい。
In the above embodiment, the reforming
また、上記実施形態では、燃料としてアンモニアが使用されているが、本発明は、燃料として炭化水素等を使用するエンジンシステムにも適用可能である。 In addition, in the above embodiment, ammonia is used as the fuel, but the present invention can also be applied to engine systems that use hydrocarbons or the like as fuel.
1…エンジンシステム、2…アンモニアエンジン(エンジン)、3…吸気通路、5…メインインジェクタ(第1燃料供給弁)、6…メインスロットルバルブ(第1流量制御弁)、7…スタータ、12…空気流路、13…サブスロットルバルブ(第2流量制御弁)、14…サブインジェクタ(第2燃料供給弁)、15…改質ガス流路、18…改質部、19…電気ヒータ(加熱部)、20…温度センサ(状態検知部)、22…記憶部、24…空燃比設定部、25…始動制御部、26…通電時間設定部(温度設定部)、27…投入電力設定部(温度設定部)、D1…空燃比テーブルデータ、D2…通電時間テーブルデータ、D3…投入電力テーブルデータ。 1...engine system, 2...ammonia engine (engine), 3...intake passage, 5...main injector (first fuel supply valve), 6...main throttle valve (first flow control valve), 7...starter, 12...air flow path, 13...sub throttle valve (second flow control valve), 14...sub injector (second fuel supply valve), 15...reformed gas flow path, 18...reforming section, 19...electric heater (heating section), 20...temperature sensor (state detection section), 22...storage section, 24...air-fuel ratio setting section, 25...start control section, 26...power supply time setting section (temperature setting section), 27...input power setting section (temperature setting section), D1...air-fuel ratio table data, D2...power supply time table data, D3...input power table data.
Claims (7)
前記エンジンを始動させるスタータと、
前記エンジンに供給される空気が流れる吸気通路と、
前記吸気通路を流れる空気の流量を制御する第1流量制御弁と、
前記エンジンに燃料を供給する第1燃料供給弁と、
燃料を燃焼させて発生した熱を利用して燃料を改質することにより、水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部を加熱する加熱部と、
前記改質部に供給される空気が流れる空気流路と、
前記空気流路を流れる空気の流量を制御する第2流量制御弁と、
前記改質部に燃料を供給する第2燃料供給弁と、
前記改質部により生成された前記改質ガスが前記エンジンに向けて流れる改質ガス流路と、
周囲環境の外気温を検知する状態検知部と、
前記状態検知部により検知された前記周囲環境の外気温に応じた前記改質部の空燃比を設定する空燃比設定部と、
前記スタータによる前記エンジンの始動時に、前記第1流量制御弁、前記第1燃料供給弁、前記第2流量制御弁及び前記第2燃料供給弁を制御する始動制御部と、
前記周囲環境の外気温と前記改質部の空燃比との関係を表した空燃比テーブルデータを記憶する記憶部とを備え、
前記空燃比テーブルデータは、前記周囲環境の外気温が低くなるほど前記改質部の空燃比が高くなるように設定されており、
前記空燃比設定部は、前記記憶部に記憶された前記空燃比テーブルデータに基づいて、前記改質部の空燃比を前記周囲環境の外気温に対応する空燃比に設定し、
前記始動制御部は、前記空燃比設定部により設定された前記改質部の空燃比に応じて前記第2流量制御弁及び前記第2燃料供給弁を制御するエンジンシステム。 The engine,
A starter for starting the engine;
an intake passage through which air supplied to the engine flows;
a first flow control valve that controls a flow rate of air flowing through the intake passage;
a first fuel supply valve for supplying fuel to the engine;
a reforming unit that generates a reformed gas containing hydrogen by reforming the fuel using heat generated by burning the fuel;
A heating unit that heats the reforming unit;
an air flow path through which air supplied to the reforming unit flows;
a second flow control valve that controls a flow rate of air flowing through the air flow path;
a second fuel supply valve that supplies fuel to the reforming section;
a reformed gas flow path through which the reformed gas generated by the reforming unit flows toward the engine;
A state detection unit that detects an outside air temperature of the surrounding environment;
an air-fuel ratio setting unit that sets an air-fuel ratio of the reforming unit according to an outside air temperature of the surrounding environment detected by the state detection unit;
a start control unit that controls the first flow control valve, the first fuel supply valve, the second flow control valve, and the second fuel supply valve when the engine is started by the starter ;
a storage unit that stores air-fuel ratio table data that represents a relationship between an outside temperature of the surrounding environment and an air-fuel ratio of the reformer ,
the air-fuel ratio table data is set so that the lower the outside temperature of the surrounding environment, the higher the air-fuel ratio of the reforming section;
the air-fuel ratio setting unit sets the air-fuel ratio of the reforming unit to an air-fuel ratio corresponding to an outside air temperature of the surrounding environment based on the air-fuel ratio table data stored in the memory unit;
The starting control unit controls the second flow control valve and the second fuel supply valve in accordance with the air-fuel ratio of the reformer unit that is set by the air-fuel ratio setting unit.
前記エンジンを始動させるスタータと、A starter for starting the engine;
前記エンジンに供給される空気が流れる吸気通路と、an intake passage through which air supplied to the engine flows;
前記吸気通路を流れる空気の流量を制御する第1流量制御弁と、a first flow control valve that controls a flow rate of air flowing through the intake passage;
前記エンジンに燃料を供給する第1燃料供給弁と、a first fuel supply valve for supplying fuel to the engine;
燃料を燃焼させて発生した熱を利用して燃料を改質することにより、水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、a reforming unit that generates a reformed gas containing hydrogen by reforming the fuel using heat generated by burning the fuel;
前記改質部を加熱する加熱部と、A heating unit that heats the reforming unit;
前記改質部に供給される空気が流れる空気流路と、an air flow path through which air supplied to the reforming unit flows;
前記空気流路を流れる空気の流量を制御する第2流量制御弁と、a second flow control valve that controls a flow rate of air flowing through the air flow path;
前記改質部に燃料を供給する第2燃料供給弁と、a second fuel supply valve that supplies fuel to the reforming section;
前記改質部により生成された前記改質ガスが前記エンジンに向けて流れる改質ガス流路と、a reformed gas flow path through which the reformed gas generated by the reforming unit flows toward the engine;
周囲環境の外気温を検知する状態検知部と、A state detection unit that detects an outside air temperature of the surrounding environment;
前記状態検知部により検知された前記周囲環境の外気温に応じた前記改質部の空燃比を設定する空燃比設定部と、an air-fuel ratio setting unit that sets an air-fuel ratio of the reforming unit according to an outside air temperature of the surrounding environment detected by the state detection unit;
前記スタータによる前記エンジンの始動時に、前記第1流量制御弁、前記第1燃料供給弁、前記第2流量制御弁及び前記第2燃料供給弁を制御する始動制御部とを備え、a start control unit that controls the first flow control valve, the first fuel supply valve, the second flow control valve, and the second fuel supply valve when the engine is started by the starter,
前記空燃比設定部は、前記周囲環境の外気温が規定温度以上であるときは、前記改質部の空燃比を第1空燃比に設定し、前記周囲環境の外気温が前記規定温度よりも低いときは、前記改質部の空燃比を前記第1空燃比よりも高い第2空燃比に設定し、the air-fuel ratio setting unit sets the air-fuel ratio of the reforming unit to a first air-fuel ratio when the outside air temperature of the surrounding environment is equal to or higher than a specified temperature, and sets the air-fuel ratio of the reforming unit to a second air-fuel ratio higher than the first air-fuel ratio when the outside air temperature of the surrounding environment is lower than the specified temperature;
前記始動制御部は、前記空燃比設定部により設定された前記改質部の空燃比に応じて前記第2流量制御弁及び前記第2燃料供給弁を制御するエンジンシステム。The starting control unit controls the second flow control valve and the second fuel supply valve in accordance with the air-fuel ratio of the reformer unit that is set by the air-fuel ratio setting unit.
前記温度設定部は、前記周囲環境の外気温が低くなるほど前記加熱部の温度を高くする請求項1~4の何れか一項記載のエンジンシステム。 A temperature setting unit that sets a temperature of the heating unit according to an outside air temperature of the surrounding environment,
The engine system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the temperature setting unit increases the temperature of the heating unit as the outside air temperature of the surrounding environment decreases.
前記温度設定部は、前記周囲環境の外気温が低くなるほど前記電気ヒータの通電時間を長くする請求項5記載のエンジンシステム。 The heating unit is an electric heater,
6. The engine system according to claim 5 , wherein the temperature setting unit extends a power supply time of the electric heater as the outside air temperature of the surrounding environment decreases.
前記温度設定部は、前記周囲環境の外気温が低くなるほど前記電気ヒータへの投入電力を大きくする請求項5記載のエンジンシステム。 The heating unit is an electric heater,
6. The engine system according to claim 5 , wherein the temperature setting unit increases the electric power supplied to the electric heater as the outside air temperature of the surrounding environment decreases.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021108453A JP7655802B2 (en) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | Engine System |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021108453A JP7655802B2 (en) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | Engine System |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023006061A JP2023006061A (en) | 2023-01-18 |
| JP7655802B2 true JP7655802B2 (en) | 2025-04-02 |
Family
ID=85107440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021108453A Active JP7655802B2 (en) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | Engine System |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7655802B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12358787B2 (en) | 2022-08-06 | 2025-07-15 | First Ammonia Motors, Inc. | Systems and methods for an internal combustion engine utilizing ammonia as a fuel source and as a heat-exchange medium for engine cooling |
| US12435686B2 (en) | 2022-08-06 | 2025-10-07 | First Ammonia Motors, Inc. | Systems and methods for the on-board production of hydrogen from ammonia for fueling an internal combustion engine that requires no fossil fuel promotor |
| US12371319B2 (en) | 2022-08-06 | 2025-07-29 | First Ammonia Motors, Inc. | Systems and methods for cooling hydrogen fuel generated on-board prior to injection into an internal combustion engine |
| US12442324B1 (en) | 2023-09-01 | 2025-10-14 | First Ammonia Motors, Inc. | Systems and methods for supplementing an ammonia heat-exchange unit for engine cooling with a radiator |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012090739A1 (en) | 2010-12-30 | 2012-07-05 | 株式会社豊田中央研究所 | Hydrogen generator and internal combustion engine provided with hydrogen generator |
| JP2020183337A (en) | 2019-05-09 | 2020-11-12 | 株式会社豊田中央研究所 | Hydrogen generator, internal combustion engine, control method of hydrogen generator, and computer program |
-
2021
- 2021-06-30 JP JP2021108453A patent/JP7655802B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012090739A1 (en) | 2010-12-30 | 2012-07-05 | 株式会社豊田中央研究所 | Hydrogen generator and internal combustion engine provided with hydrogen generator |
| JP2020183337A (en) | 2019-05-09 | 2020-11-12 | 株式会社豊田中央研究所 | Hydrogen generator, internal combustion engine, control method of hydrogen generator, and computer program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023006061A (en) | 2023-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7655802B2 (en) | Engine System | |
| JP7298535B2 (en) | engine system | |
| US8048577B2 (en) | Hydrogen generator with a combustor with a control unit | |
| EP1581334B1 (en) | Fuel vaporizing device | |
| JP7624384B2 (en) | Engine System | |
| EP1516381B1 (en) | Control for catalytic combustor | |
| JP7247798B2 (en) | reforming system | |
| JP7351270B2 (en) | engine system | |
| US12258917B2 (en) | Engine system | |
| JP7655803B2 (en) | Engine System | |
| JP2022029148A (en) | Air-fuel mixture supplying device, reforming system, and engine system | |
| JP7447741B2 (en) | reforming system | |
| US10833339B2 (en) | Fuel cell system and method of running fuel cell system | |
| JP2021038121A (en) | Hydrogen utilization system | |
| JP2008108546A (en) | Fuel cell system | |
| JP7663474B2 (en) | Engine System | |
| JP2022181933A (en) | reforming system | |
| JP2020180021A (en) | Reforming system | |
| JP2025142740A (en) | fuel cell system | |
| JP6650582B2 (en) | Hydrogen generation system and operation method thereof | |
| JP2025043472A (en) | Engine System | |
| JP2021070612A (en) | Combustion system | |
| JP2003238108A (en) | Fuel reforming apparatus and fuel reforming method | |
| JP2020138876A (en) | Reforming system | |
| JP2004315304A (en) | Fuel reformer and method of operating fuel reformer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240229 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20241205 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241224 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250221 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250318 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250321 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7655802 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |