(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023067499
(43)【公開日】2023-05-16
(54)【発明の名称】エンジンの吸排気システム
(51)【国際特許分類】
F02M 25/00 20060101AFI20230509BHJP
【ＦＩ】
F02M25/00 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021178800
(22)【出願日】2021-11-01
(71)【出願人】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】増田 裕
(72)【発明者】
【氏名】宮内 健太
(57)【要約】
【課題】未燃アンモニアの排出を抑制する。
【解決手段】エンジン１００の吸排気システム１は、複数の気筒を有するエンジン１００と、エンジン１００の各気筒の燃焼室１０８と連通する吸気流路２００と、気筒ごとに設けられるアンモニア噴射弁と、複数の気筒のうちの一部の気筒（第６気筒＃６）の排気ポート１０４ｂと、一部の気筒以外の他の気筒（第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５）の吸気ポート１０４ａとを連通する供給流路５００と、一部の気筒における空気量に対するアンモニア量の比であるアンモニア当量比を、他の気筒におけるアンモニア当量比よりも小さくする制御装置６００と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】エンジン１００の吸排気システム１は、複数の気筒を有するエンジン１００と、エンジン１００の各気筒の燃焼室１０８と連通する吸気流路２００と、気筒ごとに設けられるアンモニア噴射弁と、複数の気筒のうちの一部の気筒（第６気筒＃６）の排気ポート１０４ｂと、一部の気筒以外の他の気筒（第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５）の吸気ポート１０４ａとを連通する供給流路５００と、一部の気筒における空気量に対するアンモニア量の比であるアンモニア当量比を、他の気筒におけるアンモニア当量比よりも小さくする制御装置６００と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の気筒を有するエンジンと、
前記エンジンの各気筒の燃焼室と連通する吸気流路と、
前記気筒ごとに設けられるアンモニア噴射弁と、
前記複数の気筒のうちの一部の気筒の排気ポートと、前記一部の気筒以外の他の気筒の吸気ポートとを連通する供給流路と、
前記一部の気筒における空気量に対するアンモニア量の比であるアンモニア当量比を、前記他の気筒における前記アンモニア当量比よりも小さくする制御装置と、
を備える、
エンジンの吸排気システム。
前記エンジンの各気筒の燃焼室と連通する吸気流路と、
前記気筒ごとに設けられるアンモニア噴射弁と、
前記複数の気筒のうちの一部の気筒の排気ポートと、前記一部の気筒以外の他の気筒の吸気ポートとを連通する供給流路と、
前記一部の気筒における空気量に対するアンモニア量の比であるアンモニア当量比を、前記他の気筒における前記アンモニア当量比よりも小さくする制御装置と、
を備える、
エンジンの吸排気システム。
【請求項2】
前記他の気筒の燃焼室と連通する排気流路と、
前記排気流路と前記供給流路とを連通する接続流路と、
前記一部の気筒の排気ポートと前記排気流路とが前記接続流路を介して連通し、かつ、前記一部の気筒の排気ポートと前記他の気筒の吸気ポートとが前記供給流路を介して連通しない第１状態と、前記一部の気筒の排気ポートと前記排気流路とが前記接続流路を介して連通せず、かつ、前記一部の気筒の排気ポートと前記他の気筒の吸気ポートとが前記供給流路を介して連通する第２状態とを切り替える切替弁と、
を備える、
請求項１に記載のエンジンの吸排気システム。
前記排気流路と前記供給流路とを連通する接続流路と、
前記一部の気筒の排気ポートと前記排気流路とが前記接続流路を介して連通し、かつ、前記一部の気筒の排気ポートと前記他の気筒の吸気ポートとが前記供給流路を介して連通しない第１状態と、前記一部の気筒の排気ポートと前記排気流路とが前記接続流路を介して連通せず、かつ、前記一部の気筒の排気ポートと前記他の気筒の吸気ポートとが前記供給流路を介して連通する第２状態とを切り替える切替弁と、
を備える、
請求項１に記載のエンジンの吸排気システム。
【請求項3】
前記制御装置は、前記エンジンの負荷が基準負荷より低い場合に、前記第２状態への切り替えを前記切替弁に行わせ、前記一部の気筒における前記アンモニア当量比を、前記他の気筒における前記アンモニア当量比よりも小さくする、
請求項２に記載のエンジンの吸排気システム。
請求項２に記載のエンジンの吸排気システム。
【請求項4】
前記制御装置は、吸気温度が基準温度より低い場合に、前記第２状態への切り替えを前記切替弁に行わせ、前記一部の気筒における前記アンモニア当量比を、前記他の気筒における前記アンモニア当量比よりも小さくする、
請求項２または３に記載のエンジンの吸排気システム。
請求項２または３に記載のエンジンの吸排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、エンジンの吸排気システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、エンジンに関する種々の提案がなされている。例えば、特許文献１に開示されているように、エンジンの燃料としてアンモニアを用いる技術が提案されている。エンジンの燃料としてアンモニアを用いることによって、二酸化炭素の排出が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１４８１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、エンジンの燃料としてアンモニアを用いる場合、エンジンの燃焼室への空気の供給量に対するアンモニアの供給量の比であるアンモニア当量比が低いと、温室効果ガスである亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）が多く排出されてしまう。ゆえに、アンモニア当量比をある程度高くする必要がある。しかしながら、アンモニア当量比を高くすると、未燃アンモニアの排出量が増大してしまう。よって、未燃アンモニアの排出を抑制することが望ましい。
【0005】
本開示の目的は、未燃アンモニアの排出を抑制することが可能なエンジンの吸排気システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示のエンジンの吸排気システムは、複数の気筒を有するエンジンと、エンジンの各気筒の燃焼室と連通する吸気流路と、気筒ごとに設けられるアンモニア噴射弁と、複数の気筒のうちの一部の気筒の排気ポートと、一部の気筒以外の他の気筒の吸気ポートとを連通する供給流路と、一部の気筒における空気量に対するアンモニア量の比であるアンモニア当量比を、他の気筒におけるアンモニア当量比よりも小さくする制御装置と、を備える。
【0007】
他の気筒の燃焼室と連通する排気流路と、排気流路と供給流路とを連通する接続流路と、一部の気筒の排気ポートと排気流路とが接続流路を介して連通し、かつ、一部の気筒の排気ポートと他の気筒の吸気ポートとが供給流路を介して連通しない第１状態と、一部の気筒の排気ポートと排気流路とが接続流路を介して連通せず、かつ、一部の気筒の排気ポートと他の気筒の吸気ポートとが供給流路を介して連通する第２状態とを切り替える切替弁と、を備えてもよい。
【0008】
制御装置は、エンジンの負荷が基準負荷より低い場合に、第２状態への切り替えを切替弁に行わせ、一部の気筒におけるアンモニア当量比を、他の気筒におけるアンモニア当量比よりも小さくしてもよい。
【0009】
制御装置は、吸気温度が基準温度より低い場合に、第２状態への切り替えを切替弁に行わせ、一部の気筒におけるアンモニア当量比を、他の気筒におけるアンモニア当量比よりも小さくしてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、未燃アンモニアの排出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0013】
図１は、本実施形態に係る吸排気システム１の構成を示す模式図である。吸排気システム１は、エンジン１００の吸気および排気に関するシステムである。図１に示すように、吸排気システム１は、エンジン１００と、吸気流路２００と、排気流路３００と、過給機４００と、供給流路５００と、制御装置６００とを備える。
【0014】
エンジン１００は、ディーゼルエンジンである。エンジン１００は、複数の気筒を有する。図１の例では、エンジン１００は、第１気筒＃１と、第２気筒＃２と、第３気筒＃３と、第４気筒＃４と、第５気筒＃５と、第６気筒＃６とを有する。ただし、エンジン１００の気筒数は、６つ以外であってもよい。
【0015】
図２は、本実施形態に係るエンジン１００の各気筒の構成を示す模式図である。図２では、吸気ポート１０４ａ、排気ポート１０４ｂ、アンモニア噴射弁１１２および非アンモニア燃料噴射弁１１４が、同一断面上に図示されている。ただし、吸気ポート１０４ａ、排気ポート１０４ｂ、アンモニア噴射弁１１２および非アンモニア燃料噴射弁１１４は、同一断面上に位置しなくてもよい。
【0016】
図２に示すように、エンジン１００は、シリンダライナ１０２、シリンダヘッド１０４、および、ピストン１０６を備える。ピストン１０６は、シリンダライナ１０２内に収容される。シリンダライナ１０２、シリンダヘッド１０４およびピストン１０６によって、燃焼室１０８が形成される。
【0017】
シリンダヘッド１０４には、吸気ポート１０４ａおよび排気ポート１０４ｂが形成される。吸気ポート１０４ａおよび排気ポート１０４ｂは、燃焼室１０８に開口する。吸気弁１１０ａは、吸気ポート１０４ａのうち、燃焼室１０８側の開口を開閉する。排気弁１１０ｂは、排気ポート１０４ｂのうち、燃焼室１０８側の開口を開閉する。吸気弁１１０ａおよび排気弁１１０ｂの開閉動作は、不図示のカムシャフトの回転に伴って行われる。
【0018】
吸気ポート１０４ａには、後述する吸気流路２００の分岐流路２０２を形成する配管が接続される。吸気ポート１０４ａを介して、燃焼室１０８に吸気が流入する。排気ポート１０４ｂには、後述する排気流路３００の分岐流路３０２を形成する配管が接続される。燃焼室１０８から排気ポート１０４ｂを介して排気ガスが排出される。なお、後述するように、複数の気筒のうち、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂには、排気流路３００を形成する配管ではなく、供給流路５００を形成する配管が接続される。
【0019】
アンモニア噴射弁１１２は、燃料として用いられるアンモニアの供給源と接続される。アンモニアの供給源は、例えば、不図示のアンモニアタンク等である。図２の例では、アンモニア噴射弁１１２は、吸気流路２００の分岐流路２０２に設けられる。アンモニア噴射弁１１２の先端部は、吸気ポート１０４ａに臨む。アンモニア噴射弁１１２は、アンモニアを燃料ガスとして吸気ポート１０４ａに噴射する。アンモニア噴射弁１１２からは、気体のアンモニアが噴射される。このように、エンジン１００は、アンモニアを燃料として用いるエンジンである。
【0020】
ただし、アンモニア噴射弁１１２は、燃焼室１０８に設けられてもよい。この場合、アンモニア噴射弁１１２は、例えば、燃焼室１０８内に臨むようにシリンダヘッド１０４に設けられ、アンモニアを燃焼室１０８内に直接噴射する。この場合、アンモニア噴射弁１１２からは、気体または液体のアンモニアが噴射される。このように、アンモニア噴射弁１１２は、吸気流路２００または燃焼室１０８に、気筒ごとに設けられる。
【0021】
非アンモニア燃料噴射弁１１４は、アンモニア以外の燃料である非アンモニア燃料の供給源と接続される。非アンモニア燃料としては、例えば、軽油が用いられる。この場合、非アンモニア燃料の供給源は、例えば、不図示の軽油タンク等である。ただし、非アンモニア燃料として重油等の軽油以外の燃料が用いられてもよい。非アンモニア燃料噴射弁１１４は、燃焼室１０８に設けられる。図２の例では、非アンモニア燃料噴射弁１１４は、燃焼室１０８内に臨むようにシリンダヘッド１０４に設けられ、非アンモニア燃料を燃焼室１０８内に直接噴射する。非アンモニア燃料噴射弁１１４からは、例えば、液体の非アンモニア燃料が噴射される。
【0022】
アンモニアは、他の燃料と比べると燃焼しにくい性質である難燃性を有する。ゆえに、エンジン１００では、燃焼室１０８における燃焼性を確保するために、燃料として、アンモニアに加えて非アンモニア燃料が用いられる。
【0023】
エンジン１００は、４サイクルエンジンである。吸気行程において、アンモニア噴射弁１１２からアンモニアが噴射され、吸気弁１１０ａが開弁し、排気弁１１０ｂが閉弁した状態になる。ピストン１０６が下死点に向かい、吸気ポート１０４ａから燃焼室１０８に吸気およびアンモニアが吸入される。圧縮行程において、吸気弁１１０ａおよび排気弁１１０ｂが閉弁した状態になる。ピストン１０６が上死点に向かい、燃焼室１０８内の混合気が圧縮される。ピストン１０６が上死点近傍に到達したタイミングで、非アンモニア燃料噴射弁１１４から非アンモニア燃料が噴射され、燃焼室１０８における燃焼性が高められる。それにより、燃焼室１０８内の混合気が着火されて燃焼する。膨脹行程において、ピストン１０６が下死点側に押圧される。排気行程において、吸気弁１１０ａが閉弁し、排気弁１１０ｂが開弁した状態になる。ピストン１０６が上死点に向かい、燃焼後の排気ガスが排気ポート１０４ｂを通って燃焼室１０８から排出される。以下、図１に戻り、説明を続ける。
【0024】
吸気流路２００は、エンジン１００の各気筒の燃焼室１０８と連通する。吸気流路２００には、燃焼室１０８に供給される空気である吸気が流通する。吸気流路２００の上流側の端部には、空気が外部から取り込まれる不図示の吸気口が設けられる。吸気流路２００は、各気筒の燃焼室１０８とそれぞれ連通する複数の分岐流路２０２を有する。複数の分岐流路２０２は、吸気流路２００の下流側に設けられる。各気筒の燃焼室１０８と吸気流路２００とは、複数の分岐流路２０２によって接続される。上述したように、分岐流路２０２を形成する配管は、エンジン１００の吸気ポート１０４ａと接続される。吸気ポート１０４ａは、分岐流路２０２のうちの下流側の端部に相当する。吸気ポート１０４ａは、吸気流路２００に含まれる。
【0025】
第６気筒＃６と接続される分岐流路２０２は、吸気流路２００における第１位置Ｐ１から分岐する。第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５とそれぞれ接続される分岐流路２０２は、吸気流路２００における第１位置Ｐ１より下流側の第２位置Ｐ２から分岐する。
【0026】
排気流路３００は、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の各気筒の燃焼室１０８と連通する。排気流路３００には、燃焼室１０８から排出された排気ガスが流通する。排気流路３００の下流側の端部には、排気ガスが外部に排出される不図示の排気口が設けられる。排気流路３００は、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の各気筒の燃焼室１０８とそれぞれ連通する複数の分岐流路３０２を有する。複数の分岐流路３０２は、排気流路３００の上流側に設けられる。上述したように、分岐流路３０２を形成する配管は、エンジン１００の排気ポート１０４ｂと接続される。第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の排気ポート１０４ｂは、分岐流路３０２のうちの上流側の端部に相当する。第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の排気ポート１０４ｂは、排気流路３００に含まれる。
【0027】
過給機４００は、コンプレッサ４０２とタービン４０４とを有する。コンプレッサ４０２の翼車、および、タービン４０４の翼車は、一体として回転する。コンプレッサ４０２の翼車とタービン４０４の翼車とは、シャフトによって連結されている。
【0028】
コンプレッサ４０２は、吸気流路２００のうち第１位置Ｐ１より上流側に設けられている。コンプレッサ４０２は、吸気口から取り込まれた吸気を圧縮して、下流側に送出する。コンプレッサ４０２から送出された吸気は、各分岐流路２０２を介して各燃焼室１０８に送られる。
【0029】
タービン４０４は、排気流路３００のうち分岐流路３０２より下流側に設けられている。エンジン１００から排出された排気ガスは、各分岐流路３０２を介してタービン４０４に送られる。タービン４０４は、タービン４０４の翼車が排気ガスによって回されることによって、回転動力を生成する。タービン４０４により生成された回転動力は、シャフトを介してコンプレッサ４０２に伝達される。タービン４０４を通過した排気ガスは、排気口から排出される。
【0030】
供給流路５００は、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の吸気ポート１０４ａとを連通する。第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂから排出された排気ガスは、供給流路５００に送られる。供給流路５００において、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂ側を上流側と呼び、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂ側に対して逆側を下流側と呼ぶ。
【0031】
供給流路５００の上流端は、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと接続される。図１の例では、供給流路５００の下流端は、吸気流路２００のうち第１位置Ｐ１より下流側、かつ、第２位置Ｐ２より上流側と接続される。ゆえに、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂから排出された排気ガスは、供給流路５００を通過して、吸気流路２００のうち第１位置Ｐ１より下流側、かつ、第２位置Ｐ２より上流側に送られる。そして、供給流路５００から吸気流路２００に送られた排気ガスは、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の吸気ポート１０４ａから、これらの気筒の燃焼室１０８に供給される。
【0032】
制御装置６００は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む。制御装置６００は、吸排気システム１中の各装置の動作を制御する。例えば、制御装置６００は、エンジン１００の各装置の動作を制御する。
【0033】
また、制御装置６００は、吸排気システム１中のセンサから情報を取得する。例えば、吸排気システム１では、吸気流路２００に吸気圧力センサ２０４が設けられる。吸気圧力センサ２０４は、吸気流路２００における吸気の圧力である吸気圧力を検出する。図１の例では、吸気圧力センサ２０４は、吸気流路２００のうち第１位置Ｐ１より上流側に設けられている。
【0034】
特に、制御装置６００は、アンモニア噴射弁１１２から噴射されるアンモニアの噴射量であるアンモニア噴射量を制御することによって、各気筒のアンモニア当量比を制御できる。アンモニア当量比は、燃焼室１０８への空気の供給量に対するアンモニアの供給量の比である。各気筒のアンモニア当量比が適切に制御されることにより、後述するように、未燃アンモニアの排出が抑制される。以下、図３を参照して、制御装置６００によるアンモニア当量比の制御について説明する。
【0035】
【0036】
図３に示される制御フローが開始されると、ステップＳ１０１において、制御装置６００は、各気筒の燃焼室１０８への空気の供給量を推定する。制御装置６００は、例えば、吸気圧力センサ２０４の検出結果に基づいて、各気筒の燃焼室１０８への空気の供給量を推定できる。
【0037】
ステップＳ１０１の次に、ステップＳ１０２において、制御装置６００は、第６気筒＃６におけるアンモニア当量比が他の気筒におけるアンモニア当量比よりも小さくなるように、各気筒のアンモニア噴射量を制御し、図３に示される制御フローは終了する。上記の他の気筒は、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５である。
【0038】
例えば、制御装置６００は、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の各気筒におけるアンモニア当量比を、Ｎ２Ｏの排出が抑制される程度に高い値に制御する。一方、制御装置６００は、第６気筒＃６におけるアンモニア当量比を、多量のＮ２Ｏが排出される程度に低い値に制御する。ゆえに、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂから排出された排気ガスには多量のＮ２Ｏが含まれる。そして、Ｎ２Ｏを含む排気ガスが、供給流路５００に送られ、供給流路５００を通過して、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の各気筒の燃焼室１０８に供給される。
【0039】
ここで、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の各気筒の燃焼室１０８に供給されたＮ２Ｏは、燃焼室１０８内の燃焼を促進させる。具体的には、Ｎ２Ｏは、高温環境である燃焼室１０８内において、Ｎ２とＯ２とに分解される。このような分解反応により生成されたＯ２によって燃焼室１０８内の燃焼が促進される。それにより、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の各気筒からの未燃アンモニアの排出が抑制される。
【0040】
以上説明したように、吸排気システム１では、制御装置６００は、一部の気筒である第６気筒＃６におけるアンモニア当量比を、他の気筒である第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５におけるアンモニア当量比よりも小さくする。それにより、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の各気筒からの未燃アンモニアの排出が抑制される。さらに、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の各気筒におけるアンモニア当量比を十分に高くすることができるので、Ｎ２Ｏの排出も適切に抑制される。
【0041】
上記では、図１を参照して、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂに供給流路５００が接続される例を説明した。ただし、供給流路５００は、第６気筒＃６以外の気筒の排気ポート１０４ｂに接続されていてもよい。また、供給流路５００は、２つ以上の気筒の排気ポート１０４ｂに接続されていてもよい。
【0042】
上記では、図１を参照して、供給流路５００の下流端は、吸気流路２００のうち第１位置Ｐ１より下流側、かつ、第２位置Ｐ２より上流側と接続される例を説明した。ただし、供給流路５００の下流側は、分岐して、各分岐流路２０２にそれぞれ接続されていてもよい。
【0043】
【0044】
図４は、変形例に係る吸排気システム１Ａの構成を示す模式図である。図４に示すように、変形例に係る吸排気システム１Ａでは、上述した吸排気システム１と比較して、接続流路７００と、切替弁８００とがさらに設けられている点が主に異なる。
【0045】
図４に示すように、吸排気システム１Ａでは、排気流路３００と供給流路５００とが、接続流路７００を介して連通している。図４の例では、接続流路７００は、排気流路３００のうち複数の分岐流路３０２の合流部分よりも上流側と接続されている。ただし、接続流路７００は、排気流路３００のうち複数の分岐流路３０２の合流部分よりも上流側と接続されていてもよい。
【0046】
切替弁８００は、供給流路５００のうち接続流路７００との接続部分に設けられる。切替弁８００は、例えば、三方弁である。切替弁８００は、吸排気システム１Ａの連通状態を、供給流路５００のうち切替弁８００より上流側の部分が接続流路７００と連通する第１状態と、供給流路５００のうち切替弁８００より上流側の部分が供給流路５００のうち切替弁８００より下流側の部分と連通する第２状態とに切り替える。
【0047】
図５は、変形例に係る吸排気システム１Ａにおいて連通状態が第１状態になっている場合のガスの流れを示す模式図である。第１状態では、供給流路５００のうち切替弁８００より上流側の部分は、接続流路７００と連通する。一方、供給流路５００のうち切替弁８００より上流側の部分は、供給流路５００のうち切替弁８００より下流側の部分とは連通しない。つまり、第１状態では、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと排気流路３００とが接続流路７００を介して連通し、かつ、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の吸気ポート１０４ａとが供給流路５００を介して連通しない。ゆえに、図５に示すように、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂから排出された排気ガスは、接続流路７００を通過して、排気流路３００に送られる。
【0048】
図６は、変形例に係る吸排気システム１Ａにおいて連通状態が第２状態になっている場合のガスの流れを示す模式図である。第２状態では、供給流路５００のうち切替弁８００より上流側の部分は、供給流路５００のうち切替弁８００より下流側の部分と連通する。一方、供給流路５００のうち切替弁８００より上流側の部分は、接続流路７００とは連通しない。つまり、第２状態では、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと排気流路３００とが接続流路７００を介して連通せず、かつ、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の吸気ポート１０４ａとが供給流路５００を介して連通する。ゆえに、図６に示すように、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂから排出された排気ガスは、供給流路５００を通過して、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の吸気ポート１０４ａに送られ、これらの気筒の燃焼室１０８に供給される。
【0049】
また、図４に示すように、吸排気システム１Ａでは、吸気流路２００に吸気温度センサ２０６がさらに設けられる。吸気温度センサ２０６は、吸気流路２００における吸気の温度である吸気温度を検出する。吸気温度は外気温と略一致するので、例えば、外気温を検出するセンサが吸気温度センサ２０６として用いられ得る。吸気温度センサ２０６は、吸気流路２００に設けられてもよく、吸気流路２００以外の箇所に設けられてもよい。吸気温度センサ２０６の検出結果は、制御装置６００に出力される。
【0050】
以上説明したように、吸排気システム１Ａでは、切替弁８００は、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと排気流路３００とが接続流路７００を介して連通し、かつ、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の吸気ポート１０４ａとが供給流路５００を介して連通しない第１状態と、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと排気流路３００とが接続流路７００を介して連通せず、かつ、第６気筒＃６の排気ポート１０４ｂと第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の吸気ポート１０４ａとが供給流路５００を介して連通する第２状態とを切り替える。
【0051】
第１状態では、第６気筒＃６におけるアンモニア当量比を第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５におけるアンモニア当量比と同程度にすることによって、第６気筒＃６の出力が他の気筒と同程度にまで高められる。第２状態では、上述した吸排気システム１と同様に、第６気筒＃６におけるアンモニア当量比を第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５におけるアンモニア当量比よりも小さくすることによって、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼が促進される。それにより、未燃アンモニアの排出が抑制される。
【0052】
したがって、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が不要な場合に、吸排気システム１Ａの連通状態を第１状態にすることで、エンジン１００の出力が高められる。一方、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が必要な場合に、吸排気システム１Ａの連通状態を第２状態にすることで、未燃アンモニアの排出が適切に抑制される。
【0053】
【0054】
【0055】
図７に示される制御フローが開始されると、ステップＳ２０１において、制御装置６００は、エンジン１００の負荷を取得する。
【0056】
ステップＳ２０１の次に、ステップＳ２０２において、制御装置６００は、エンジン１００の負荷が基準負荷より低いか否かを判定する。ここで、エンジン１００の負荷が低いほど、燃焼室１０８内における燃焼性が低下し、未燃アンモニアが生じやすくなる。ゆえに、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進の必要性が高くなる。基準負荷は、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が必要であると判断できる程度に低い負荷に設定される。
【0057】
エンジン１００の負荷が基準負荷より低い場合、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が必要な状況になる。一方、エンジン１００の負荷が基準負荷以上である場合、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が不要な状況になる。
【0058】
エンジン１００の負荷が基準負荷以上であると判定された場合（ステップＳ２０２／ＮＯ）、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３において、制御装置６００は、第１状態への切り替えを切替弁８００に行わせ、吸排気システム１Ａの連通状態を第１状態に切り替える。
【0059】
ステップＳ２０３の次に、ステップＳ２０４において、制御装置６００は、第６気筒＃６におけるアンモニア当量比を他の気筒におけるアンモニア当量比と同程度にし、図７に示される制御フローは終了する。
【0060】
一方、エンジン１００の負荷が基準負荷より低いと判定された場合（ステップＳ２０２／ＹＥＳ）、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、制御装置６００は、第２状態への切り替えを切替弁８００に行わせ、吸排気システム１Ａの連通状態を第２状態に切り替える。
【0061】
ステップＳ２０５の次に、ステップＳ２０６において、制御装置６００は、第６気筒＃６におけるアンモニア当量比を他の気筒におけるアンモニア当量比よりも小さくし、図７に示される制御フローは終了する。
【0062】
なお、ステップＳ２０４およびステップＳ２０６における各気筒のアンモニア当量比の制御は、具体的には、上述したように、各気筒の燃焼室１０８への空気の供給量の推定値に基づいて行われる。
【0063】
以上説明したように、図７の第１の処理例では、制御装置６００は、エンジン１００の負荷が基準負荷より低い場合に、第２状態への切り替えを切替弁８００に行わせ、一部の気筒である第６気筒＃６におけるアンモニア当量比を、他の気筒である第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５におけるアンモニア当量比よりも小さくする。それにより、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が不要か必要かを、エンジン１００の負荷に基づいて適切に判断した上で、吸排気システム１Ａの連通状態を切り替えることができる。ゆえに、燃焼促進が不要な場合にはエンジン１００の出力が高められる一方で、燃焼促進が必要な場合には未燃アンモニアの排出が適切に抑制される。
【0064】
【0065】
【0066】
図８に示される制御フローが開始されると、ステップＳ３０１において、制御装置６００は、吸気温度を取得する。吸気温度は、例えば、吸気温度センサ２０６から取得され得る。
【0067】
ステップＳ３０１の次に、ステップＳ３０２において、制御装置６００は、吸気温度が基準温度より低いか否かを判定する。ここで、吸気温度が低いほど、燃焼室１０８内における燃焼性が低下し、未燃アンモニアが生じやすくなる。ゆえに、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進の必要性が高くなる。基準温度は、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が必要であると判断できる程度に低い温度に設定される。
【0068】
吸気温度が基準温度より低い場合、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が必要な状況になる。一方、吸気温度が基準温度以上である場合、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が不要な状況になる。
【0069】
吸気温度が基準温度以上であると判定された場合（ステップＳ３０２／ＮＯ）、ステップＳ２０３に進む。そして、上述した図７の第１の処理例と同様に、ステップＳ２０３およびステップＳ２０４が行われ、図８に示される制御フローは終了する。
【0070】
一方、吸気温度が基準温度より低いと判定された場合（ステップＳ３０２／ＹＥＳ）、ステップＳ２０５に進む。そして、上述した図７の第１の処理例と同様に、ステップＳ２０５およびステップＳ２０６が行われ、図８に示される制御フローは終了する。
【0071】
以上説明したように、図８の第２の処理例では、制御装置６００は、吸気温度が基準温度より低い場合に、第２状態への切り替えを切替弁８００に行わせ、一部の気筒である第６気筒＃６におけるアンモニア当量比を、他の気筒である第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５におけるアンモニア当量比よりも小さくする。それにより、第１気筒＃１、第２気筒＃２、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第５気筒＃５の燃焼室１０８内の燃焼促進が不要か必要かを、吸気温度に基づいて適切に判断した上で、吸排気システム１Ａの連通状態を切り替えることができる。ゆえに、燃焼促進が不要な場合にはエンジン１００の出力が高められる一方で、燃焼促進が必要な場合には未燃アンモニアの排出が適切に抑制される。
【0072】
なお、制御装置６００は、吸排気システム１Ａの連通状態を第２状態に切り替える条件として、エンジン１００の負荷が基準負荷より低いこと、および、吸気温度が基準温度より低いことの双方を用いてもよい。例えば、制御装置６００は、エンジン１００の負荷が基準負荷より低く、かつ、吸気温度が基準温度より低い場合に、第２状態への切り替えを切替弁８００に行わせてもよい。例えば、制御装置６００は、エンジン１００の負荷が基準負荷より低いこと、および、吸気温度が基準温度より低いことのいずれか一方が満たされている場合に、第２状態への切り替えを切替弁８００に行わせてもよい。
【0073】
上記では、切替弁８００が三方弁である例を説明した。ただし、切替弁８００は、吸排気システム１Ａの連通状態を第１状態と第２状態とに切り替えられればよく、上記の例に限定されない。例えば、接続流路７００に設けられる第１開閉弁と、供給流路５００のうち接続流路７００との接続部分より下流側に設けられる第２開閉弁とが、切替弁８００として用いられてもよい。この場合、第１開閉弁を開状態にして第２開閉弁を閉状態にすることで、吸排気システム１Ａの連通状態が第１状態になる。一方、第２開閉弁を開状態にして第１開閉弁を閉状態にすることで、吸排気システム１Ａの連通状態が第２状態になる。
【0074】
以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【0075】
本開示は、例えば、国際連合が主導する持続可能な開発目標（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ：ＳＤＧｓ）の目標７．「手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギーへのアクセスを確保する。」に貢献することができる。
【符号の説明】
【0076】
１ 吸排気システム
１Ａ 吸排気システム
１００ エンジン
１０４ａ 吸気ポート
１０４ｂ 排気ポート
１０８ 燃焼室
１１２ アンモニア噴射弁
２００ 吸気流路
３００ 排気流路
５００ 供給流路
６００ 制御装置
７００ 接続流路
８００ 切替弁
１Ａ 吸排気システム
１００ エンジン
１０４ａ 吸気ポート
１０４ｂ 排気ポート
１０８ 燃焼室
１１２ アンモニア噴射弁
２００ 吸気流路
３００ 排気流路
５００ 供給流路
６００ 制御装置
７００ 接続流路
８００ 切替弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】