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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】エンジンシステム
(51)【国際特許分類】
F02D 19/08 20060101AFI20241112BHJP
F02D 17/02 20060101ALI20241112BHJP
F02D 19/02 20060101ALI20241112BHJP
F02D 19/06 20060101ALI20241112BHJP
F02M 21/02 20060101ALI20241112BHJP
F02M 21/04 20060101ALI20241112BHJP
F02M 27/02 20060101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
F02D19/08 B
F02D17/02 G
F02D19/02 B
F02D19/02 C
F02D19/06 B
F02D19/08 C
F02M21/02 G
F02M21/02 K
F02M21/02 N
F02M21/04 F
F02M27/02 U
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021208033
(22)【出願日】2021-12-22
(65)【公開番号】P2023092809
(43)【公開日】2023-07-04
【審査請求日】2024-03-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124062
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
(74)【代理人】
【識別番号】100148013
【弁理士】
【氏名又は名称】中山 浩光
(72)【発明者】
【氏名】中谷 規之介
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 秀明
(72)【発明者】
【氏名】河内 浩康
(72)【発明者】
【氏名】竹内 正
(72)【発明者】
【氏名】竹内 秀隆
(72)【発明者】
【氏名】本間 隆行
(72)【発明者】
【氏名】松本 祥平
(72)【発明者】
【氏名】久保 秀人
【審査官】戸田 耕太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１５９２４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１４３９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－６５３３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平６－８１６３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２２／０４９８７０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｄ １９／０８
Ｆ０２Ｄ １７／０２
Ｆ０２Ｄ １９／０２
Ｆ０２Ｄ １９／０６
Ｆ０２Ｍ ２１／０２
Ｆ０２Ｍ ２１／０４
Ｆ０２Ｍ ２７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料ガスが水素と共に燃焼するエンジンと、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、
前記エンジンで発生した排気ガスが流れる排気通路と、
前記吸気通路に配設され、前記エンジンに供給される空気の流量を制御する第１流量制御弁と、
前記エンジンに前記燃料ガスを供給する第１燃料供給弁と、
前記燃料ガスを前記水素に分解する触媒を有し、前記燃料ガスを改質して前記水素を含有した改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器に供給される空気が流れる第１空気流路と、
前記第１空気流路に配設され、前記改質器に供給される空気の流量を制御する第２流量制御弁と、
前記改質器に前記燃料ガスを供給する第２燃料供給弁と、
前記改質器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、
前記燃料ガスを着火させる点火部を有し、前記触媒を加熱するための燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器に供給される空気が流れる第２空気流路と、
前記燃焼器に前記燃料ガスを供給する第３燃料供給弁と、
外気温を検出する外気温検出部と、
前記触媒の温度を検出する触媒温度検出部と、
前記燃焼器の動作環境を検出する動作環境検出部と、
前記外気温検出部により検出された前記外気温と前記触媒温度検出部により検出された前記触媒の温度と前記動作環境検出部により検出された前記燃焼器の動作環境とに基づいて、前記燃焼器の燃焼時間を決定する燃焼時間決定部と、
前記エンジンの始動時に、前記スタータ及び前記点火部をＯＮ制御すると共に、前記第１燃料供給弁、前記第２燃料供給弁、前記第３燃料供給弁、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を開くように制御し、その後前記燃焼時間決定部により決定された前記燃焼時間が経過すると、前記点火部をＯＦＦ制御すると共に、前記第３燃料供給弁を閉じるように制御する始動制御部とを備えるエンジンシステム。
【請求項2】
前記燃焼時間決定部は、前記外気温に応じた第１時間と前記触媒の温度に応じた第２時間と前記燃焼器の動作環境に応じた第３時間とを設定し、予め決められた基準時間に前記第１時間、前記第２時間及び前記第３時間を加算することにより、前記燃焼時間を決定する請求項１記載のエンジンシステム。
【請求項3】
前記燃焼器の動作環境は、前記燃焼器に供給される前記燃料ガス及び前記空気の少なくとも一方の流量または前記空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量である請求項１または２記載のエンジンシステム。
【請求項4】
前記スタータに電力を供給するバッテリを更に備え、前記動作環境検出部は、前記燃焼器に供給される前記燃料ガス及び前記空気の少なくとも一方の流量または前記空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量として、前記バッテリの電圧を検出する請求項３記載のエンジンシステム。
【請求項5】
液体の燃料を気化させて前記燃料ガスを生成する気化器を更に備え、前記動作環境検出部は、前記燃焼器に供給される前記燃料ガス及び前記空気の少なくとも一方の流量または前記空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量として、前記気化器の温度または前記気化器により生成された前記燃料ガスの圧力を検出する請求項３記載のエンジンシステム。
【請求項6】
前記動作環境検出部は、前記燃焼器に供給される前記燃料ガス及び前記空気の少なくとも一方の流量または前記空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量として、前記第２空気流路を流れる前記空気の圧力を検出する請求項３記載のエンジンシステム。
【請求項7】
前記燃焼器の動作環境は、前記改質器に要求される前記水素の生成量に関する状態量である請求項１または２記載のエンジンシステム。
【請求項8】
前記動作環境検出部は、前記改質器に要求される前記水素の生成量に関する状態量として、前記エンジンを冷却する冷却水の温度または前記エンジン内のエンジンオイルの温度を検出する請求項７記載のエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のエンジンシステムとしては、例えば特許文献１に記載されている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。
【0003】
また、特許文献２には、改質システムが記載されている。特許文献２に記載の改質システムは、燃焼触媒及び改質触媒を有する改質器と、この改質器と連結された供給管と、この供給管に設けられ、アンモニアガス及び空気を供給管内に導入するガス導入部と、このガス導入部により供給管内に導入されたアンモニアガスを着火させる点火部と、改質器の温度を検出する温度センサと、起動時に、アンモニアガス及び空気を供給管内に供給すると共に点火部を点火させる第１制御部と、この第１制御部による制御処理が実行された後、改質器の温度が規定温度以上になると、供給管内へのアンモニアガス及び空気の供給を停止する第２制御部とを備えている。
【0004】
また、特許文献３には、触媒燃焼装置が記載されている。特許文献３に記載の触媒燃焼装置は、触媒燃焼部が内蔵された燃焼筒と、燃焼筒の混合室内に液体燃料を噴霧するメインインジェクタと、燃焼筒の混合室内に燃焼用空気を供給するためのメイン空気導入口と、始動時に燃料の燃焼によって触媒燃焼部を予熱する補助バーナと、自動車の車室外の温度または触媒燃焼装置の内部の温度を検出する温度センサと、始動時に、温度センサにより検出される外気温度または装置の内部温度に応じて補助バーナの予熱時間を設定する予熱時間設定手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１４－２１１１５５号公報
【文献】特開２０２１－９５３２３号公報
【文献】特開２００１－６５３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献１のようなエンジンシステムにおいて、上記特許文献２，３に記載の技術を利用して改質器の触媒を加熱する場合には、以下の問題点が存在する。即ち、上記特許文献２に記載のように、温度センサ等の検出値を用いたフィードバック制御では、制御応答が間に合わないため、触媒を過昇温させる可能性がある。また、上記特許文献３に記載のように、外気温度または装置の内部温度に応じて燃焼器の燃焼時間を設定するだけでは、燃焼器の動作環境によっては適切な燃焼時間が得られない。このため、触媒の昇温不足が発生し、所望の水素量が生成されないことがある。
【0007】
本発明の目的は、燃焼器の動作環境に関わらず、改質器の触媒を適切な温度まで上昇させることができるエンジンシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係るエンジンシステムは、燃料ガスが水素と共に燃焼するエンジンと、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、エンジンで発生した排気ガスが流れる排気通路と、吸気通路に配設され、エンジンに供給される空気の流量を制御する第１流量制御弁と、エンジンに燃料ガスを供給する第１燃料供給弁と、燃料ガスを水素に分解する触媒を有し、燃料ガスを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質器と、改質器に供給される空気が流れる第１空気流路と、第１空気流路に配設され、改質器に供給される空気の流量を制御する第２流量制御弁と、改質器に燃料ガスを供給する第２燃料供給弁と、改質器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、燃料ガスを着火させる点火部を有し、触媒を加熱するための燃焼ガスを発生させる燃焼器と、燃焼器に供給される空気が流れる第２空気流路と、燃焼器に燃料ガスを供給する第３燃料供給弁と、外気温を検出する外気温検出部と、触媒の温度を検出する触媒温度検出部と、燃焼器の動作環境を検出する動作環境検出部と、外気温検出部により検出された外気温と触媒温度検出部により検出された触媒の温度と動作環境検出部により検出された燃焼器の動作環境とに基づいて、燃焼器の燃焼時間を決定する燃焼時間決定部と、エンジンの始動時に、スタータ及び点火部をＯＮ制御すると共に、第１燃料供給弁、第２燃料供給弁、第３燃料供給弁、第１流量制御弁及び第２流量制御弁を開くように制御し、その後燃焼時間決定部により決定された燃焼時間が経過すると、点火部をＯＦＦ制御すると共に、第３燃料供給弁を閉じるように制御する始動制御部とを備える。
【0009】
このようなエンジンシステムにおいては、エンジンの始動時に、スタータ及び燃焼器の点火部がＯＮされると共に、燃焼器に燃料ガス及び空気が供給されることで、燃焼器において燃料ガスが着火して燃焼し、燃焼ガスが発生する。そして、燃焼ガスにより改質器の触媒が加熱されると共に、改質器に燃料ガス及び空気が供給されることで、改質器において水素を含む改質ガスが生成され、改質ガスが改質ガス流路を流れてエンジンに供給される。そして、エンジンに燃料ガス及び空気が供給されることで、エンジンにおいて燃料ガスが水素と混合して燃焼する。ここで、外気温、触媒の温度及び燃焼器の動作環境が検出される。そして、外気温と触媒の温度と燃焼器の動作環境とに基づいて、燃焼器の燃焼時間が決定される。そして、エンジンの始動が開始されてから燃焼時間が経過すると、燃焼器の点火部がＯＦＦされると共に、燃焼器への燃料ガスの供給が停止する。このように外気温及び触媒の温度に加えて、燃焼器の動作環境を検出することにより、燃焼器の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られるため、改質器の触媒の過昇温及び昇温不足が防止される。これにより、燃焼器の動作環境に関わらず、改質器の触媒が適切な温度まで上昇する。
【0010】
燃焼時間決定部は、外気温に応じた第１時間と触媒の温度に応じた第２時間と燃焼器の動作環境に応じた第３時間とを設定し、予め決められた基準時間に第１時間、第２時間及び第３時間を加算することにより、燃焼時間を決定してもよい。このような構成では、外気温、触媒の温度及び燃焼器の動作環境を加味した適切な燃焼時間が、単純な計算処理により容易に得られる。
【0011】
燃焼器の動作環境は、燃焼器に供給される燃料ガス及び空気の少なくとも一方の流量または空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量であってもよい。燃焼器に供給される燃料ガス及び空気の流量と空気に含まれる酸素の濃度とが変化すると、改質器の触媒の加熱に必要な時間が変わってくる。そこで、燃焼器に供給される燃料ガス及び空気の少なくとも一方の流量または空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量を検出することにより、燃焼器の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られる。
【0012】
エンジンシステムは、スタータに電力を供給するバッテリを更に備え、動作環境検出部は、燃焼器に供給される燃料ガス及び空気の少なくとも一方の流量または空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量として、バッテリの電圧を検出してもよい。バッテリの電圧が低下すると、スタータの回転数が低下するため、エンジンの回転数が低下する。従って、燃焼器に供給される燃料ガス及び空気の総流量が減少し、燃焼器から改質器に与えられる熱量が低下するため、改質器の触媒の加熱が遅くなる。そこで、バッテリの電圧を検出し、バッテリの電圧を加味して燃焼器の燃焼時間を決定することにより、バッテリの電圧が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0013】
エンジンシステムは、液体の燃料を気化させて燃料ガスを生成する気化器を更に備え、動作環境検出部は、燃焼器に供給される燃料ガス及び空気の少なくとも一方の流量または空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量として、気化器の温度または気化器により生成された燃料ガスの圧力を検出してもよい。気化器の温度が高くなると、気化器により生成される燃料ガスの圧力が高くなるため、燃焼器に供給される燃料ガスの流量が増加する。従って、燃焼ガスの温度が低下するため、改質器の触媒の加熱が遅くなる。そこで、気化器の温度または気化器により生成された燃料ガスの圧力を検出し、気化器の温度または燃料ガスの圧力を加味して燃焼器の燃焼時間を決定することにより、気化器の温度または燃料ガスの圧力が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0014】
動作環境検出部は、燃焼器に供給される燃料ガス及び空気の少なくとも一方の流量または空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量として、第２空気流路を流れる空気の圧力を検出してもよい。第２空気流路を流れる空気の圧力が大気圧よりも低くなると、燃焼器に供給される空気に含まれる酸素の濃度が薄くなるため、燃料ガスが燃焼されにくくなる。そこで、第２空気流路を流れる空気の圧力を検出し、空気の圧力を加味して燃焼器の燃焼時間を決定することにより、燃焼器に供給される空気の圧力が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0015】
燃焼器の動作環境は、改質器に要求される水素の生成量に関する状態量であってもよい。改質器に要求される水素の生成量が変化すると、改質器の触媒の加熱に必要な時間が変わってくる。そこで、改質器に要求される水素の生成量に関する状態量を検出することにより、燃焼器の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られる。
【0016】
動作環境検出部は、改質器に要求される水素の生成量に関する状態量として、エンジンを冷却する冷却水の温度またはエンジン内のエンジンオイルの温度を検出してもよい。エンジンが冷間始動時よりも高い暖気状態では、改質器に要求される水素の生成量が冷間始動時よりも少なくて済む。そこで、エンジンを冷却する冷却水の温度またはエンジン内のエンジンオイルの温度を検出することにより、エンジンの暖気状態が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、燃焼器の動作環境に関わらず、改質器の触媒を適切な温度まで上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】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5】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7】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9】本発明の第４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11】本発明の第５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13】本発明の第６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15】本発明の第７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。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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。
【0020】
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、車両（図示せず）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とを備えている。
【0021】
アンモニアエンジン２は、アンモニアガス（ＮＨ３ガス）を燃料ガス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、助燃材としての水素（Ｈ２）がアンモニアガスに混合される。ここでは、アンモニアエンジン２は、４気筒エンジンである。
【0022】
アンモニアエンジン２は、図２に示されるように、シリンダ１１と、このシリンダ１１内に往復移動可能に配置されたピストン１２と、このピストン１２とクランクシャフト１３とを連結するコンロッド１４とを有している。
【0023】
シリンダ１１は、シリンダブロック１１ａと、このシリンダブロック１１ａの上部に配置されたシリンダヘッド１１ｂとから構成されている。シリンダブロック１１ａ、シリンダヘッド１１ｂ及びピストン１２により画成される空間は、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１５となっている。
【0024】
シリンダヘッド１１ｂには、燃焼室１５と連通する吸気ポート１６及び排気ポート１７が設けられている。吸気ポート１６は、吸気弁１８により開閉される。排気ポート１７は、排気弁１９により開閉される。また、シリンダヘッド１１ｂには、点火プラグ２０が取り付けられている。点火プラグ２０は、アンモニアガスと空気との混合気に点火して、アンモニアガスを着火させる。
【0025】
吸気通路３は、アンモニアエンジン２の吸気ポート１６と接続されている。吸気通路３は、アンモニアエンジン２の燃焼室１５に供給される空気が流れる通路である。なお、吸気通路３には、空気中に含まれる塵や埃等の異物を除去するエアクリーナ７が配設されている。
【0026】
排気通路４は、アンモニアエンジン２の排気ポート１７と接続されている。排気通路４は、アンモニアエンジン２の燃焼室１５で発生した排気ガスが流れる通路である。排気通路４には、排気ガス中に含まれる有害成分である一酸化炭素（ＣＯ）、未燃の炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する三元触媒８と、排気ガス中に含まれるＮＯｘを除去するＳＣＲ触媒９とが配設されている。
【0027】
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１５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。
【0028】
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。
【0029】
また、エンジンシステム１は、アンモニアボンベ２１と、気化器２２と、改質器２３と、空気流路２４と、改質スロットルバルブ２５と、改質インジェクタ２６と、改質ガス流路２７と、クーラ２８と、流量調整弁２９とを備えている。
【0030】
アンモニアボンベ２１は、アンモニアを液体状態で貯蔵する容器である。つまり、アンモニアボンベ２１は、液体アンモニアを貯蔵する。
【0031】
気化器２２は、アンモニアボンベ２１に貯蔵された液体アンモニアを気化させてアンモニアガスを生成する。気化器２２で発生したアンモニアガスは、アンモニア流路３０を流れてメインインジェクタ５に供給されると共に、アンモニア流路３１を流れて改質インジェクタ２６に供給される。
【0032】
改質器２３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。改質器２３は、改質触媒３３を有している。改質触媒３３は、改質器２３の筐体（図示せず）内に配置されている。
【0033】
改質触媒３３は、例えばハニカム構造を有している。改質触媒３３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３３は、例えばＡＴＲ（Autothermal Reformer）式アンモニア改質触媒である。改質触媒３３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。
【0034】
空気流路２４は、吸気通路３と改質器２３とを接続している。空気流路２４の一端は、吸気通路３におけるエアクリーナ７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２４の他端は、改質器２３の入口部に接続されている。空気流路２４は、改質器２３に供給される空気が流れる第１空気流路である。
【0035】
改質スロットルバルブ２５は、空気流路２４に配設されている。改質スロットルバルブ２５は、改質器２３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。
【0036】
改質インジェクタ２６は、空気流路２４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。改質インジェクタ２６は、空気流路２４における改質スロットルバルブ２５と改質器２３との間にアンモニアガスを噴射する。改質インジェクタ２６は、改質器２３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。
【0037】
改質ガス流路２７は、改質器２３と吸気通路３とを接続している。改質ガス流路２７の一端は、改質器２３の出口部に接続されている。改質ガス流路２７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２７は、改質器２３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。
【0038】
クーラ２８は、改質ガス流路２７に配設されている。クーラ２８は、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２７を流れる改質ガスを熱交換して冷却する。
【0039】
流量調整弁２９は、改質ガス流路２７におけるクーラ２８よりも下流側に配設されている。流量調整弁２９は、アンモニアエンジン２に供給される改質ガスの流量を調整する電磁弁である。なお、流量調整弁２９に代えて、電磁式の開閉弁（ＯＮ／ＯＦＦ弁）を使用してもよい。
【0040】
また、エンジンシステム１は、燃焼器３５と、空気流路３６と、燃焼スロットルバルブ３７と、燃焼インジェクタ３８とを備えている。
【0041】
燃焼器３５は、供給管３９を介して改質器２３と接続されている。燃焼器３５は、改質器２３の改質触媒３３を加熱するための燃焼ガスを発生させる。燃焼器３５は、例えば円筒状の筐体内においてアンモニアガスを旋回流の状態で着火・燃焼させる管状火炎バーナである。燃焼器３５は、点火プラグ４０を有している。点火プラグ４０は、アンモニアガスと空気との混合気に点火して、アンモニアガスを着火させる点火部である。
【0042】
空気流路３６は、空気流路２４と燃焼器３５とを接続している。空気流路３６の一端は、空気流路２４における改質スロットルバルブ２５よりも上流側に分岐して接続されている。空気流路３６の他端は、燃焼器３５の筐体に接続されている。空気流路３６は、燃焼器３５に供給される空気が流れる第２空気流路である。
【0043】
燃焼スロットルバルブ３７は、空気流路３６に配設されている。燃焼スロットルバルブ３７は、燃焼器３５に供給される空気の流量を制御する電磁式の第３流量制御弁である。
【0044】
燃焼インジェクタ３８は、気化器２２とアンモニア流路４１を介して接続されている。燃焼インジェクタ３８は、空気流路３６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。燃焼インジェクタ３８は、空気流路３６における燃焼スロットルバルブ３７と燃焼器３５との間にアンモニアガスを噴射する。燃焼インジェクタ３８は、燃焼器３５にアンモニアガスを供給する第３燃料供給弁を構成している。
【0045】
また、エンジンシステム１は、吸気温センサ４３と、温度センサ４４と、スタータ４５と、バッテリ４６と、電圧センサ４７と、ТＤＣカウンタ４８とを備えている。
【0046】
吸気温センサ４３は、吸気通路３を流れる空気の温度を外気温として検出する。吸気温センサ４３は、外気温を検出する外気温検出部である。
【0047】
温度センサ４４は、改質器２３の改質触媒３３の温度を検出する触媒温度検出部である。ここでは、温度センサ４４は、改質器２３の筐体内における改質触媒３３の下流空間の温度を検出する。
【0048】
なお、温度センサ４４は、改質触媒３３の温度を直接検出してもよいし、改質器２３の筐体内における改質触媒３３の上流空間の温度を検出してもよい。また、温度センサ４４により改質器２３の筐体の内壁の温度または表面温度を検出することで、改質触媒３３の温度を検出してもよい。
【0049】
スタータ４５は、アンモニアエンジン２を始動させる。スタータ４５は、特に図示はしないが、セルモータ及び複数のギヤ等を有している。バッテリ４６は、スタータ４５に電力を供給する。
【0050】
電圧センサ４７は、バッテリ４６の電圧を検出するセンサである。電圧センサ４７は、燃焼器３５の動作環境を検出する動作環境検出部を構成している。バッテリ４６の電圧が変化すると、スタータ４５の回転数が変化し、アンモニアエンジン２の回転数が変化するため、燃焼器３５に供給されるアンモニアガス及び空気の総流量が変化する。従って、バッテリ４６の電圧は、燃焼器３５の動作環境として、燃焼器３５に供給されるアンモニアガス及び空気の流量に関する状態量に相当する。
【0051】
ТＤＣカウンタ４８は、アンモニアエンジン２のピストン１２（図２参照）が上死点（ＴＤＣ）に到達した回数をカウントする。アンモニアエンジン２の始動時は、アンモニアエンジン２の回転数が一定であるため、ピストン１２が上死点に到達する周期（時間）は一定である。
【0052】
また、エンジンシステム１は、エンジンＥＣＵ４９と、コントローラ５０とを備えている。エンジンＥＣＵ４９及びコントローラ５０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。
【0053】
エンジンＥＣＵ４９は、アンモニアエンジン２を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）である。具体的には、エンジンＥＣＵ４９は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程（燃焼行程）及び排気行程という４つの行程で１サイクルとなるようにアンモニアエンジン２の吸気弁１８、排気弁１９及び点火プラグ２０（図２参照）を制御する。エンジンＥＣＵ４９は、吸気行程において吸気弁１８を開くように制御する。エンジンＥＣＵ４９は、膨張行程において点火プラグ２０をОＮ制御する。エンジンＥＣＵ４９は、排気行程において排気弁１９を開くように制御する。
【0054】
コントローラ５０は、燃焼時間決定部５１と、始動制御部５２とを有している。燃焼時間決定部５１は、吸気温センサ４３により検出された外気温と温度センサ４４により検出された改質触媒３３の温度と電圧センサ４７により検出されたバッテリ４６の電圧とに基づいて、燃焼器３５の燃焼時間を決定する。
【0055】
始動制御部５２は、アンモニアエンジン２の始動時に、スタータ４５及び燃焼器３５の点火プラグ４０をＯＮ制御すると共に、メインインジェクタ５、メインスロットルバルブ６、改質スロットルバルブ２５、改質インジェクタ２６、流量調整弁２９、燃焼スロットルバルブ３７及び燃焼インジェクタ３８を開くように制御する。
【0056】
また、始動制御部５２は、アンモニアエンジン２の始動を開始してから、燃焼時間決定部５１により決定された燃焼時間が経過すると、燃焼器３５の点火プラグ４０をＯＦＦ制御すると共に、燃焼スロットルバルブ３７及び燃焼インジェクタ３８を閉じるように制御する。
【0057】
【0058】
本処理において、基準ＴＤＣカウント値ｘが予め設定されている。基準ＴＤＣカウント値ｘは、燃焼器３５による燃焼の基準時間に相当するТＤＣカウンタ４８のカウント値である。基準ＴＤＣカウント値ｘは、通常状態において改質器２３の改質触媒３３が反応温度に達するような値である。反応温度は、改質触媒３３が改質可能となる温度である。
【0059】
図３において、燃焼時間決定部５１は、まず吸気温センサ４３により検出された外気温Ｔｏを取得する（手順Ｓ１０１）。そして、燃焼時間決定部５１は、外気温Ｔｏが閾値Ｔｄ１以上であり且つ閾値Ｔｕ１以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。閾値Ｔｄ１は、例えば１０℃である。閾値Ｔｕ１は、例えば５０℃である。
【0060】
燃焼時間決定部５１は、外気温Ｔｏが閾値Ｔｄ１以上であり且つ閾値Ｔｕ１以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算カウント値Ｃ１を±０カウントに設定する（手順Ｓ１０３）。加算カウント値Ｃ１は、外気温Ｔｏに応じた第１時間に相当する。加算カウント値Ｃ１が±０カウントであるときは、例えば第１時間は０秒である。
【0061】
燃焼時間決定部５１は、外気温Ｔｏが閾値Ｔｄ１以上であり且つ閾値Ｔｕ１以下であるという条件を満たしていないと判断したときは、外気温Ｔｏが閾値Ｔｄ１よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。燃焼時間決定部５１は、外気温Ｔｏが閾値Ｔｄ１よりも低いと判断したときは、加算カウント値Ｃ１を＋１カウントに設定する（手順Ｓ１０５）。加算カウント値Ｃ１が＋１カウントであるときは、例えば第１時間は＋０．１秒である。
【0062】
燃焼時間決定部５１は、外気温Ｔｏが閾値Ｔｄ１よりも低くない、つまり外気温Ｔｏが閾値Ｔｕ１よりも高いと判断したときは、加算カウント値Ｃ１を－１カウントに設定する（手順Ｓ１０６）。加算カウント値Ｃ１が－１カウントであるときは、例えば第１時間は－０．１秒である。
【0063】
燃焼時間決定部５１は、手順Ｓ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０６の何れかを実行した後、温度センサ４４により検出された改質触媒３３の温度Ｔｃを取得する（手順Ｓ１０７）。そして、燃焼時間決定部５１は、改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｄ２以上であり且つ閾値Ｔｕ２以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０８）。閾値Ｔｄ２は、例えば１０℃である。閾値Ｔｕ２は、例えば１００℃である。
【0064】
燃焼時間決定部５１は、改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｄ２以上であり且つ閾値Ｔｕ２以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算カウント値Ｃ２を±０カウントに設定する（手順Ｓ１０９）。加算カウント値Ｃ２は、改質触媒３３の温度Ｔｃに応じた第２時間に相当する。加算カウント値Ｃ２が±０カウントであるときは、例えば第２時間は０秒である。
【0065】
燃焼時間決定部５１は、改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｄ２以上であり且つ閾値Ｔｕ２以下であるという条件を満たしていないと判断したときは、改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｄ２よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１０）。燃焼時間決定部５１は、改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｄ２よりも低いと判断したときは、加算カウント値Ｃ１を＋１カウントに設定する（手順Ｓ１１１）。加算カウント値Ｃ２が＋１カウントであるときは、例えば第２時間は＋０．１秒である。
【0066】
燃焼時間決定部５１は、改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｄ２よりも低くない、つまり改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｕ２よりも高いと判断したときは、加算カウント値Ｃ２を－１カウントに設定する（手順Ｓ１１２）。加算カウント値Ｃ２が－１カウントであるときは、例えば第２時間は－０．１秒である。
【0067】
燃焼時間決定部５１は、手順Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１２の何れかを実行した後、電圧センサ４７により検出されたバッテリ４６の電圧Ｖｃを取得する（手順Ｓ１１３）。そして、燃焼時間決定部５１は、バッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｄ以上であり且つ閾値Ｖｕ以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１４）。閾値Ｖｄは、例えば９Ｖである。閾値Ｖｕは、例えば１２Ｖである。
【0068】
燃焼時間決定部５１は、バッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｄ以上であり且つ閾値Ｖｕ以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算カウント値Ｃ３を±０カウントに設定する（手順Ｓ１１５）。加算カウント値Ｃ３は、バッテリ４６の電圧Ｖｃに応じた第３時間に相当する。加算カウント値Ｃ３が±０カウントであるときは、例えば第３時間は０秒である。
【0069】
燃焼時間決定部５１は、バッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｄ以上であり且つ閾値Ｖｕ以下であるという条件を満たしていないと判断したときは、バッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｄよりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１６）。燃焼時間決定部５１は、バッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｄよりも低いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を＋１カウントに設定する（手順Ｓ１１７）。加算カウント値Ｃ３が＋１カウントであるときは、例えば第３時間は＋０．１秒である。
【0070】
燃焼時間決定部５１は、バッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｄよりも低くない、つまりバッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｕよりも高いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を－１カウントに設定する（手順Ｓ１１８）。加算カウント値Ｃ３が－１カウントであるときは、例えば第３時間は－０．１秒である。
【0071】
燃焼時間決定部５１は、手順Ｓ１１５，Ｓ１１７，Ｓ１１８の何れかを実行した後、基準ＴＤＣカウント値ｘに加算カウント値Ｃ１～Ｃ３を加算することにより、燃焼時間カウント値を算出する（手順Ｓ１１９）。燃焼時間カウント値は、燃焼器３５の燃焼時間に相当する。そして、燃焼時間決定部５１は、燃焼時間カウント値を始動制御部５２に出力する（手順Ｓ１２０）。
【0072】
なお、本処理では、加算カウント値Ｃ１～Ｃ３は、条件に応じて±０カウント、＋１カウント及び－１カウントにそれぞれ設定されているが、特にその値には限られない。
【0073】
図４は、始動制御部５２により実行される始動制御処理の手順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５３がＯＮ操作されると実行される。
【0074】
図４において、始動制御部５２は、まずスタータ４５をОＮ制御する（手順Ｓ１３１）。これにより、アンモニアエンジン２がクランキングされる。
【0075】
続いて、始動制御部５２は、燃焼器３５の点火プラグ４０をОＮ制御する（手順Ｓ１３２）。そして、始動制御部５２は、燃焼インジェクタ３８を開くように制御する（手順Ｓ１３３）。そして、始動制御部５２は、燃焼スロットルバルブ３７を開くように制御する（手順Ｓ１３４）。これにより、燃焼器３５にアンモニアガス及び空気が供給され、燃焼器３５においてアンモニアガスが着火して燃焼し、燃焼ガスが発生する。そして、燃焼ガスにより改質器２３が加熱される。
【0076】
なお、始動制御部５２は、手順Ｓ１３２～Ｓ１３４を上記とは異なる順番で実行してもよいし、或いは手順Ｓ１３２～Ｓ１３４を同時に実行してもよい。
【0077】
また、始動制御部５２は、上記の手順Ｓ１３１を実行した後、流量調整弁２９を開くように制御する（手順Ｓ１３５）。そして、始動制御部５２は、改質インジェクタ２６を開くように制御する（手順Ｓ１３６）。そして、始動制御部５２は、改質スロットルバルブ２５を開くように制御する（手順Ｓ１３７）。これにより、改質器２３にアンモニアガス及び空気が供給される。
【0078】
なお、始動制御部５２は、手順Ｓ１３５～Ｓ１３７を上記とは異なる順番で実行してもよいし、或いは手順Ｓ１３５～Ｓ１３７を同時に実行してもよい。
【0079】
また、始動制御部５２は、上記の手順Ｓ１３１を実行した後、アンモニアエンジン２の点火プラグ２０をОＮするための制御信号をエンジンＥＣＵ４９に出力する（手順Ｓ１３８）。そして、始動制御部５２は、メインインジェクタ５を開くように制御する（手順Ｓ１３９）。そして、始動制御部５２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Ｓ１４０）。これにより、アンモニアエンジン２にアンモニアガス及び空気が供給される。
【0080】
なお、始動制御部５２は、手順Ｓ１３８～Ｓ１４０を上記とは異なる順番で実行してもよいし、或いは手順Ｓ１３８～Ｓ１４０を同時に実行してもよい。
【0081】
始動制御部５２は、上記の手順Ｓ１３２～Ｓ１４０を実行した後、ТＤＣカウンタ４８のカウント値を取得する（手順Ｓ１４１）。そして、始動制御部５２は、スタータ４５がＯＮ制御されてからのТＤＣカウンタ４８のカウント値が、燃焼時間決定部５１により決定された燃焼時間カウント値に到達したかどうかを判断する（手順Ｓ１４２）。つまり、始動制御部５２は、燃焼時間決定部５１により決定された燃焼時間が経過したかどうかを判断する。始動制御部５２は、ТＤＣカウンタ４８のカウント値が燃焼時間カウント値に到達していないと判断したときは、手順Ｓ１４１を再度実行する。
【0082】
始動制御部５２は、ТＤＣカウンタ４８のカウント値が燃焼時間カウント値に到達したと判断したときは、燃焼器３５の点火プラグ４０をОＦＦ制御する（手順Ｓ１４３）。そして、始動制御部５２は、燃焼インジェクタ３８を閉じるように制御する（手順Ｓ１４４）。そして、始動制御部５２は、燃焼スロットルバルブ３７を閉じるように制御する（手順Ｓ１４５）。これにより、燃焼器３５へのアンモニアガス及び空気の供給が停止し、燃焼器３５によるアンモニアガスの燃焼が終了する。
【0083】
なお、始動制御部５２は、手順Ｓ１４３～Ｓ１４５を上記とは異なる順番で実行してもよいし、或いは手順Ｓ１４３～Ｓ１４５を同時に実行してもよい。
【0084】
また、始動制御部５２は、手順Ｓ１４２においてТＤＣカウンタ４８のカウント値が燃焼時間カウント値に到達したと判断したときは、改質インジェクタ２６の開度を制御する（手順Ｓ１４６）。そして、始動制御部５２は、改質スロットルバルブ２５の開度を制御する（手順Ｓ１４７）。このとき、始動制御部５２は、改質器２３による改質動作に適した空燃比となるように改質インジェクタ２６及び改質スロットルバルブ２５の開度を制御する。
【0085】
なお、始動制御部５２は、手順Ｓ１４６，Ｓ１４７を上記とは異なる順番で実行してもよいし、或いは手順Ｓ１４６，Ｓ１４７を同時に実行してもよい。
【0086】
また、始動制御部５２は、手順Ｓ１４２においてТＤＣカウンタ４８のカウント値が燃焼時間カウント値に到達したと判断したときは、アンモニアエンジン２の点火プラグ２０の点火タイミングを変更するための制御信号をエンジンＥＣＵ４９に出力する（手順Ｓ１４８）。そして、始動制御部５２は、メインインジェクタ５の開度を制御する（手順Ｓ１４９）。そして、始動制御部５２は、メインスロットルバルブ６の開度を制御する（手順Ｓ１５０）。このとき、始動制御部５２は、アンモニアエンジン２の状態に適した空燃比となるようにメインインジェクタ５及びメインスロットルバルブ６の開度を制御する。
【0087】
なお、始動制御部５２は、手順Ｓ１４８～Ｓ１５０を上記とは異なる順番で実行してもよいし、或いは手順Ｓ１４８～Ｓ１５０を同時に実行してもよい。
【0088】
以上のようなエンジンシステム１において、車両のイグニッションスイッチ５３がＯＮ操作されると、スタータ４５がОＮすることで、アンモニアエンジン２がクランキングされる。また、燃焼器３５の点火プラグ４０がＯＮすると共に、燃焼インジェクタ３８、燃焼スロットルバルブ３７、流量調整弁２９、改質インジェクタ２６、改質スロットルバルブ２５、メインインジェクタ５及びメインスロットルバルブ６が開弁する。すると、燃焼器３５、改質器２３及びアンモニアエンジン２にアンモニアガス及び空気が供給される。
【0089】
また、吸気温センサ４３により外気温が検出され、温度センサ４４により改質器２３の改質触媒３３の温度が検出され、電圧センサ４７によりバッテリ４６の電圧が検出される。そして、外気温、改質触媒３３の温度及びバッテリ４６の電圧に基づいて、燃焼器３５の燃焼時間カウント値が算出される。
【0090】
燃焼器３５の点火プラグ４０がＯＮすると共に、燃焼器３５にアンモニアガス及び空気が供給されると、アンモニアガスが着火して燃焼する。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し、高温の燃焼ガスが生成される（発熱反応）。
ＮＨ３＋３／４Ｏ２→１／２Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ …（Ａ）
ＮＨ３＋３／４Ｏ２→１／２Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ …（Ａ）
【0091】
高温の燃焼ガスは、燃焼器３５から供給管３９内を流れて改質器２３に供給される。そして、燃焼ガスの熱によって改質器２３の改質触媒３３が加熱されることで、改質触媒３３の温度が上昇する。そして、改質触媒３３の温度が活性温度（燃焼可能温度）に達すると、改質触媒３３によりアンモニアガスが燃焼することで、上記（Ａ）式の発熱反応が起こり、改質触媒３３の自己熱によって改質触媒３３の温度が更に上昇する。
【0092】
その後、ТＤＣカウンタ４８のカウント値が燃焼時間カウント値に達すると、燃焼器３５の点火プラグ４０がОＦＦすると共に、燃焼インジェクタ３８及び燃焼スロットルバルブ３７が閉弁することで、燃焼器３５へのアンモニアガス及び空気の供給が停止する。これにより、燃焼器３５によるアンモニアガスの燃焼が終了する。
【0093】
また、ТＤＣカウンタ４８のカウント値が燃焼時間カウント値に達すると、改質触媒３３の温度が反応温度（前述）に達するため、改質触媒３３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。改質ガスは、改質ガス流路２７及び吸気通路３を流れてアンモニアエンジン２に供給される。
ＮＨ３→３／２Ｈ２＋１／２Ｎ２ …（Ｂ）
ＮＨ３→３／２Ｈ２＋１／２Ｎ２ …（Ｂ）
【0094】
また、ТＤＣカウンタ４８のカウント値が燃焼時間カウント値に達すると、改質インジェクタ２６、改質スロットルバルブ２５、メインインジェクタ５及びメインスロットルバルブ６の開度が制御されることで、改質器２３及びアンモニアエンジン２に供給されるアンモニアガス及び空気の流量が制御される。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。これにより、アンモニアエンジン２の始動動作が完了し、定常状態に移行する。
【0095】
以上のように本実施形態にあっては、アンモニアエンジン２の始動時に、スタータ４５及び燃焼器３５の点火プラグ４０がＯＮされると共に、燃焼器３５にアンモニアガス及び空気が供給されることで、燃焼器３５においてアンモニアガスが着火して燃焼し、燃焼ガスが発生する。そして、燃焼ガスにより改質器２３の改質触媒３３が加熱されると共に、改質器２３にアンモニアガス及び空気が供給されることで、改質器２３において水素を含む改質ガスが生成され、改質ガスが改質ガス流路２７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にアンモニアガス及び空気が供給されることで、アンモニアエンジン２においてアンモニアガスが水素と混合して燃焼する。ここで、外気温、改質触媒３３の温度及び燃焼器３５の動作環境が検出される。そして、外気温と改質触媒３３の温度と燃焼器３５の動作環境とに基づいて、燃焼器３５の燃焼時間が決定される。そして、アンモニアエンジン２の始動が開始されてから燃焼時間が経過すると、燃焼器３５の点火プラグ４０がＯＦＦされると共に、燃焼器３５へのアンモニアガスの供給が停止する。このように外気温及び改質触媒３３の温度に加えて、燃焼器３５の動作環境を検出することにより、燃焼器３５の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られるため、改質器２３の改質触媒３３の過昇温及び昇温不足が防止される。これにより、燃焼器３５の動作環境に関わらず、改質器２３の改質触媒３３が適切な温度まで上昇する。その結果、改質触媒３３の劣化を防ぐと共に、改質器２３により所望の水素量を生成することができる。
【0096】
また、本実施形態では、外気温に応じた加算カウント値Ｃ１と改質触媒３３の温度に応じた加算カウント値Ｃ２と燃焼器３５の動作環境に応じた加算カウント値Ｃ３とが設定され、予め決められた基準ＴＤＣカウント値ｘに加算カウント値Ｃ１～Ｃ３を加算することにより、燃焼器３５の燃焼時間が決定される。このため、外気温、改質触媒３３の温度及び燃焼器３５の動作環境を加味した適切な燃焼時間が、単純な計算処理により容易に得られる。
【0097】
また、本実施形態では、燃焼器３５の動作環境は、燃焼器３５に供給されるアンモニアガス及び空気の流量に関する状態量である。燃焼器３５に供給されるアンモニアガス及び空気の流量が変化すると、改質器２３の改質触媒３３の加熱に必要な時間が変わってくる。そこで、燃焼器３５に供給されるアンモニアガス及び空気の流量に関する状態量を検出することにより、燃焼器３５の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られる。
【0098】
また、本実施形態では、燃焼器３５に供給されるアンモニアガス及び空気の流量に関する状態量として、スタータ４５に電力を供給するバッテリ４６の電圧が検出される。バッテリ４６の電圧が低下すると、スタータ４５のセルモータの回転数が低下するため、アンモニアエンジン２のクランキング時のエンジン回転数が低下する。従って、燃焼器３５に供給されるアンモニアガス及び空気の総流量が減少し、燃焼器３５から改質器２３に与えられる熱量が低下するため、改質器２３の改質触媒３３の加熱が遅くなる。そこで、バッテリ４６の電圧を検出し、バッテリ４６の電圧を加味して燃焼器３５の燃焼時間を決定することにより、バッテリ４６の電圧が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0099】
また、本実施形態では、既設のТＤＣカウンタ４８を有効利用して、燃焼器３５による燃焼動作の停止タイミングであるかどうかを判定することができる。
【0100】
図５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５において、本実施形態のエンジンシステム１Ａは、上記の第１実施形態における電圧センサ４７に代えて、温度センサ６１を備えている。
【0101】
温度センサ６１は、気化器２２の温度を検出するセンサである。温度センサ６１は、燃焼器３５の動作環境を検出する動作環境検出部を構成している。気化器２２の温度が変化すると、気化器２２により生成されるアンモニアガスの圧力が変化するため、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量が変化する。従って、気化器２２の温度は、燃焼器３５の動作環境として、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量に関する状態量に相当する。
【0102】
また、エンジンシステム１Ａは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、コントローラ５０Ａを備えている。コントローラ５０Ａは、燃焼時間決定部５１Ａと、上記の始動制御部５２とを有している。
【0103】
燃焼時間決定部５１Ａは、吸気温センサ４３により検出された外気温と温度センサ４４により検出された改質触媒３３の温度と温度センサ６１により検出された気化器２２の温度とに基づいて、燃焼器３５の燃焼時間を決定する。
【0104】
【0105】
図６において、燃焼時間決定部５１Ａは、上記の手順Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１２の何れかを実行した後、温度センサ６１により検出された気化器２２の温度Ｔｇを取得する（手順Ｓ１１３Ａ）。そして、燃焼時間決定部５１Ａは、気化器２２の温度Ｔｇが閾値Ｔｄ３以上であり且つ閾値Ｔｕ３以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１４Ａ）。
【0106】
燃焼時間決定部５１Ａは、気化器２２の温度Ｔｇが閾値Ｔｄ３以上であり且つ閾値Ｔｕ３以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算カウント値Ｃ３を±０カウントに設定する（手順Ｓ１１５）。
【0107】
燃焼時間決定部５１Ａは、気化器２２の温度Ｔｇが閾値Ｔｄ３以上であり且つ閾値Ｔｕ３以下であるという条件を満たしていないと判断したときは、気化器２２の温度Ｔｇが閾値Ｔｄ３よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１６Ａ）。燃焼時間決定部５１Ａは、気化器２２の温度Ｔｇが閾値Ｔｄ３よりも低いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を＋１カウントに設定する（手順Ｓ１１７）。
【0108】
燃焼時間決定部５１Ａは、気化器２２の温度Ｔｇが閾値Ｔｄ３よりも低くない、つまり気化器２２の温度Ｔｇが閾値Ｔｕ３よりも高いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を－１カウントに設定する（手順Ｓ１１８）。その後、燃焼時間決定部５１Ａは、上記の手順Ｓ１１９，Ｓ１２０を順次実行する。
【0109】
このような本実施形態においては、燃焼器３５の動作環境は、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量に関する状態量である。燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量が変化すると、改質器２３の改質触媒３３の加熱に必要な時間が変わってくる。そこで、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量に関する状態量を検出することにより、燃焼器３５の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られる。
【0110】
また、本実施形態では、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量に関する状態量として、気化器２２の温度が検出される。気化器２２の温度が高くなると、気化器２２により生成されるアンモニアガスの圧力が高くなるため、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量が増加する。従って、燃焼ガスの温度が低下するため、改質器２３の改質触媒３３の加熱が遅くなる。そこで、気化器２２の温度を検出し、気化器２２の温度を加味して燃焼器３５の燃焼時間を決定することにより、気化器２２の温度が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0111】
図７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７において、本実施形態のエンジンシステム１Ｂは、上記の第１実施形態における電圧センサ４７に代えて、圧力センサ６３を備えている。
【0112】
圧力センサ６３は、気化器２２により生成されたアンモニアガスの圧力を検出するセンサである。圧力センサ６３は、燃焼器３５の動作環境を検出する動作環境検出部を構成している。気化器２２により生成されたアンモニアガスの圧力が変化すると、第２実施形態で上述した通り、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量が変化する。従って、気化器２２により生成されたアンモニアガスの圧力は、燃焼器３５の動作環境として、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量に関する状態量に相当する。
【0113】
また、エンジンシステム１Ｂは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、コントローラ５０Ｂを備えている。コントローラ５０Ｂは、燃焼時間決定部５１Ｂと、上記の始動制御部５２とを有している。
【0114】
燃焼時間決定部５１Ｂは、吸気温センサ４３により検出された外気温と温度センサ４４により検出された改質触媒３３の温度と圧力センサ６３により検出されたアンモニアガスの圧力とに基づいて、燃焼器３５の燃焼時間を決定する。
【0115】
【0116】
図８において、燃焼時間決定部５１Ｂは、上記の手順Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１２の何れかを実行した後、圧力センサ６３により検出されたアンモニアガスの圧力Ｐｇを取得する（手順Ｓ１１３Ｂ）。そして、燃焼時間決定部５１Ｂは、アンモニアガスの圧力Ｐｇが閾値Ｐｄ１以上であり且つ閾値Ｐｕ１以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１４Ｂ）。
【0117】
燃焼時間決定部５１Ｂは、アンモニアガスの圧力Ｐｇが閾値Ｐｄ１以上であり且つ閾値Ｐｕ１以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算カウント値Ｃ３を±０カウントに設定する（手順Ｓ１１５）。
【0118】
燃焼時間決定部５１Ｂは、アンモニアガスの圧力Ｐｇが閾値Ｐｄ１以上であり且つ閾値Ｐｕ１以下であるという条件を満たしていないと判断したときは、アンモニアガスの圧力Ｐｇが閾値Ｐｄ１よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１６Ｂ）。燃焼時間決定部５１Ｂは、アンモニアガスの圧力Ｐｇが閾値Ｐｄ１よりも低いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を＋１カウントに設定する（手順Ｓ１１７）。
【0119】
燃焼時間決定部５１Ｂは、アンモニアガスの圧力Ｐｇが閾値Ｐｄ１よりも低くない、つまりアンモニアガスの圧力Ｐｇが閾値Ｐｕ１よりも高いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を－１カウントに設定する（手順Ｓ１１８）。その後、燃焼時間決定部５１Ｂは、上記の手順Ｓ１１９，Ｓ１２０を順次実行する。
【0120】
このような本実施形態では、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量に関する状態量として、気化器２２により生成されたアンモニアガスの圧力が検出される。気化器２２により生成されたアンモニアガスの圧力が高くなると、上記の第２実施形態と同様に、燃焼器３５に供給されるアンモニアガスの流量が増加し、燃焼ガスの温度が低下するため、改質器２３の改質触媒３３の加熱が遅くなる。そこで、気化器２２により生成されたアンモニアガスの圧力を検出し、アンモニアガスの圧力を加味して燃焼器３５の燃焼時間を決定することにより、気化器２２により生成されたアンモニアガスの圧力が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0121】
図９は、本発明の第４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９において、本実施形態のエンジンシステム１Ｃは、上記の第１実施形態における電圧センサ４７に代えて、吸気圧センサ６５を備えている。
【0122】
吸気圧センサ６５は、空気流路３６を流れる空気の圧力を検出するセンサである。吸気圧センサ６５は、燃焼器３５の動作環境を検出する動作環境検出部を構成している。空気流路３６を流れる空気の圧力が変化すると、燃焼器３５に供給される空気に含まれる酸素の濃度が変化する。従って、空気流路３６を流れる空気の圧力は、燃焼器３５の動作環境として、燃焼器３５に供給される空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量に相当する。
【0123】
また、エンジンシステム１Ｃは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、コントローラ５０Ｃを備えている。コントローラ５０Ｃは、燃焼時間決定部５１Ｃと、上記の始動制御部５２とを有している。
【0124】
燃焼時間決定部５１Ｃは、吸気温センサ４３により検出された外気温と温度センサ４４により検出された改質触媒３３の温度と吸気圧センサ６５により検出された空気の圧力とに基づいて、燃焼器３５の燃焼時間を決定する。
【0125】
【0126】
図１０において、燃焼時間決定部５１Ｃは、上記の手順Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１２の何れかを実行した後、吸気圧センサ６５により検出された空気の圧力Ｐｉを取得する（手順Ｓ１１３Ｃ）。そして、燃焼時間決定部５１Ｃは、空気の圧力Ｐｉが閾値Ｐｄ２以上であり且つ閾値Ｐｕ２以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１４Ｃ）。
【0127】
燃焼時間決定部５１Ｃは、空気の圧力Ｐｉが閾値Ｐｄ２以上であり且つ閾値Ｐｕ２以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算カウント値Ｃ３を±０カウントに設定する（手順Ｓ１１５）。
【0128】
燃焼時間決定部５１Ｃは、空気の圧力Ｐｉが閾値Ｐｄ２以上であり且つ閾値Ｐｕ２以下であるという条件を満たしていないと判断したときは、空気の圧力Ｐｉが閾値Ｐｄ２よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１６Ｃ）。燃焼時間決定部５１Ｃは、空気の圧力Ｐｉが閾値Ｐｄ２よりも低いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を＋１カウントに設定する（手順Ｓ１１７）。
【0129】
燃焼時間決定部５１Ｃは、空気の圧力Ｐｉが閾値Ｐｄ２よりも低くない、つまり空気の圧力Ｐｉが閾値Ｐｕ２よりも高いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を－１カウントに設定する（手順Ｓ１１８）。その後、燃焼時間決定部５１Ｃは、上記の手順Ｓ１１９，Ｓ１２０を順次実行する。
【0130】
このような本実施形態においては、燃焼器３５の動作環境は、燃焼器３５に供給される空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量である。燃焼器３５に供給される空気に含まれる酸素の濃度が変化すると、改質器２３の改質触媒３３の加熱に必要な時間が変わってくる。そこで、燃焼器３５に供給される空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量を検出することにより、燃焼器３５の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られる。
【0131】
また、本実施形態では、燃焼器３５に供給される空気に含まれる酸素の濃度に関する状態量として、空気流路３６を流れる空気の圧力が検出される。空気流路３６を流れる空気の圧力が大気圧よりも低くなると、燃焼器３５に供給される空気に含まれる酸素の濃度が薄くなるため、燃料ガスが燃焼されにくくなる。そこで、空気流路３６を流れる空気の圧力を検出し、空気の圧力を加味して燃焼器３５の燃焼時間を決定することにより、燃焼器３５に供給される空気の圧力が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0132】
図１１は、本発明の第５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１１において、本実施形態のエンジンシステム１Ｄは、上記の第１実施形態における電圧センサ４７に代えて、水温センサ６７を備えている。
【0133】
水温センサ６７は、アンモニアエンジン２を冷却する冷却水の温度を検出するセンサである。水温センサ６７は、燃焼器３５の動作環境を検出する動作環境検出部を構成している。アンモニアエンジン２の暖気状態が変化すると、改質器２３に要求される水素の生成量が変化する。従って、水温センサ６７は、燃焼器３５の動作環境として、改質器２３に要求される水素の生成量に関する状態量に相当する。
【0134】
また、エンジンシステム１Ｄは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、コントローラ５０Ｄを備えている。コントローラ５０Ｄは、燃焼時間決定部５１Ｄと、上記の始動制御部５２とを有している。
【0135】
燃焼時間決定部５１Ｄは、吸気温センサ４３により検出された外気温と温度センサ４４により検出された改質触媒３３の温度と水温センサ６７により検出された冷却水の温度とに基づいて、燃焼器３５の燃焼時間を決定する。
【0136】
【0137】
図１２において、燃焼時間決定部５１Ｄは、上記の手順Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１２の何れかを実行した後、水温センサ６７により検出された冷却水の温度Ｔｗを取得する（手順Ｓ１１３Ｄ）。そして、燃焼時間決定部５１Ｄは、冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｄ４以上であり且つ閾値Ｔｕ４以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１４Ｄ）。
【0138】
燃焼時間決定部５１Ｄは、冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｄ４以上であり且つ閾値Ｔｕ４以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算カウント値Ｃ３を±０カウントに設定する（手順Ｓ１１５）。
【0139】
燃焼時間決定部５１Ｄは、冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｄ４以上であり且つ閾値Ｔｕ４以下であるという条件を満たしていないと判断したときは、冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｄ４よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１６Ｄ）。燃焼時間決定部５１Ｄは、冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｄ４よりも低いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を＋１カウントに設定する（手順Ｓ１１７）。
【0140】
燃焼時間決定部５１Ｄは、冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｄ４よりも低くない、つまり冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｕ４よりも高いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を－１カウントに設定する（手順Ｓ１１８）。その後、燃焼時間決定部５１Ｄは、上記の手順Ｓ１１９，Ｓ１２０を順次実行する。
【0141】
このような本実施形態においては、燃焼器３５の動作環境は、改質器２３に要求される水素の生成量に関する状態量である。改質器２３に要求される水素の生成量が変化すると、改質器２３の改質触媒３３の加熱に必要な時間が変わってくる。そこで、改質器２３に要求される水素の生成量に関する状態量を検出することにより、燃焼器３５の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られる。
【0142】
また、本実施形態では、改質器２３に要求される水素の生成量に関する状態量として、アンモニアエンジン２を冷却する冷却水の温度が検出される。アンモニアエンジン２が冷間始動時よりも高い暖気状態では、改質器２３に要求される水素の生成量が冷間始動時よりも少なくて済む。そこで、アンモニアエンジン２を冷却する冷却水の温度を検出することにより、アンモニアエンジン２の暖気状態が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0143】
図１３は、本発明の第６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１３において、本実施形態のエンジンシステム１Ｅは、上記の第１実施形態における電圧センサ４７に代えて、油温センサ６９を備えている。
【0144】
油温センサ６９は、アンモニアエンジン２内のエンジンオイルの温度を検出するセンサである。油温センサ６９は、燃焼器３５の動作環境を検出する動作環境検出部を構成している。第５実施形態で上述した通り、アンモニアエンジン２の暖気状態が変化すると、改質器２３に要求される水素の生成量が変化する。従って、油温センサ６９は、燃焼器３５の動作環境として、改質器２３に要求される水素の生成量に関する状態量に相当する。
【0145】
また、エンジンシステム１Ｅは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、コントローラ５０Ｅを備えている。コントローラ５０Ｅは、燃焼時間決定部５１Ｅと、上記の始動制御部５２とを有している。
【0146】
燃焼時間決定部５１Ｅは、吸気温センサ４３により検出された外気温と温度センサ４４により検出された改質触媒３３の温度と油温センサ６９により検出されたエンジンオイルの温度とに基づいて、燃焼器３５の燃焼時間を決定する。
【0147】
【0148】
図１４において、燃焼時間決定部５１Ｅは、上記の手順Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１２の何れかを実行した後、油温センサ６９により検出されたエンジンオイルの温度Ｔｈを取得する（手順Ｓ１１３Ｅ）。そして、燃焼時間決定部５１Ｅは、エンジンオイルの温度Ｔｈが閾値Ｔｄ５以上であり且つ閾値Ｔｕ５以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１４Ｅ）。
【0149】
燃焼時間決定部５１Ｅは、エンジンオイルの温度Ｔｈが閾値Ｔｄ５以上であり且つ閾値Ｔｕ５以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算カウント値Ｃ３を±０カウントに設定する（手順Ｓ１１５）。
【0150】
燃焼時間決定部５１Ｅは、エンジンオイルの温度Ｔｈが閾値Ｔｄ５以上であり且つ閾値Ｔｕ５以下であるという条件を満たしていないと判断したときは、エンジンオイルの温度Ｔｈが閾値Ｔｄ５よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１１６Ｅ）。燃焼時間決定部５１Ｅは、エンジンオイルの温度Ｔｈが閾値Ｔｄ５よりも低いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を＋１カウントに設定する（手順Ｓ１１７）。
【0151】
燃焼時間決定部５１Ｅは、エンジンオイルの温度Ｔｈが閾値Ｔｄ５よりも低くない、つまりエンジンオイルの温度Ｔｈが閾値Ｔｕ５よりも高いと判断したときは、加算カウント値Ｃ３を－１カウントに設定する（手順Ｓ１１８）。その後、燃焼時間決定部５１Ｅは、上記の手順Ｓ１１９，Ｓ１２０を順次実行する。
【0152】
このような本実施形態では、改質器２３に要求される水素の生成量に関する状態量として、アンモニアエンジン２内のエンジンオイルの温度が検出される。第５実施形態で上述した通り、アンモニアエンジン２が冷間始動時よりも高い暖気状態では、改質器２３に要求される水素の生成量が冷間始動時よりも少なくて済む。そこで、アンモニアエンジン２内のエンジンオイルの温度を検出することにより、アンモニアエンジン２の暖気状態が変化しても、適切な燃焼時間が得られる。
【0153】
図１５は、本発明の第７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１５において、本実施形態のエンジンシステム１Ｆは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、時間を計測するタイマ５５が内蔵されたコントローラ５０Ｆを備えている。コントローラ５０Ｆは、燃焼時間決定部５１Ｆと、始動制御部５２Ｆとを有している。
【0154】
図１６は、燃焼時間決定部５１Ｆにより実行される燃焼時間決定処理の手順を示すフローチャートであり、図３に対応している。本処理では、燃焼の基準時間ｔ０が予め設定されている。基準時間ｔ０は、通常状態において改質器２３の改質触媒３３が反応温度に達するような値である。
【0155】
図１６において、燃焼時間決定部５１Ｆは、上記の手順Ｓ１０１において外気温Ｔｏが閾値Ｔｄ１以上であり且つ閾値Ｔｕ１以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算時間ｔ１を±０秒に設定する（手順Ｓ１０３Ｆ）。加算時間ｔ１は、外気温Ｔｏに応じた第１時間に相当する。
【0156】
燃焼時間決定部５１Ｆは、上記の手順Ｓ１０４において外気温Ｔｏが閾値Ｔｄ１よりも低いと判断したときは、加算時間ｔ１を＋０．１秒に設定する（手順Ｓ１０５Ｆ）。燃焼時間決定部５１Ｆは、外気温Ｔｏが閾値Ｔｕ１よりも高いと判断したときは、加算時間ｔ１を－０，１秒に設定する（手順Ｓ１０６Ｆ）。
【0157】
その後、燃焼時間決定部５１Ｆは、上記の手順Ｓ１０８において改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｄ２以上であり且つ閾値Ｔｕ２以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算時間ｔ２を±０秒に設定する（手順Ｓ１０９Ｆ）。加算時間ｔ２は、改質触媒３３の温度Ｔｃに応じた第２時間に相当する。
【0158】
燃焼時間決定部５１Ｆは、上記の手順Ｓ１１０において改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｄ２よりも低いと判断したときは、加算時間ｔ２を＋０．１秒に設定する（手順Ｓ１１１Ｆ）。燃焼時間決定部５１Ｆは、改質触媒３３の温度Ｔｃが閾値Ｔｕ２よりも高いと判断したときは、加算時間ｔ２を－０．１秒に設定する（手順Ｓ１１２Ｆ）。
【0159】
その後、燃焼時間決定部５１Ｆは、上記の手順Ｓ１１４においてバッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｄ以上であり且つ閾値Ｖｕ以下であるという条件を満たしていると判断したときは、加算時間ｔ３を±０秒に設定する（手順Ｓ１１５Ｆ）。加算時間ｔ３は、バッテリ４６の電圧Ｖｃに応じた第３時間に相当する。
【0160】
燃焼時間決定部５１Ｆは、上記の手順Ｓ１１６においてバッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｄよりも低いと判断したときは、加算時間ｔ３を＋０．１秒に設定する（手順Ｓ１１７Ｆ）。燃焼時間決定部５１Ｆは、バッテリ４６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｕよりも高いと判断したときは、加算時間ｔ３を－０．１秒に設定する（手順Ｓ１１８Ｆ）。
【0161】
続いて、燃焼時間決定部５１Ｆは、基準時間ｔ０に加算時間ｔ１～ｔ３を加算することにより、燃焼器３５の燃焼時間を算出する（手順Ｓ１１９Ｆ）。そして、燃焼時間決定部５１Ｆは、燃焼器３５の燃焼時間を始動制御部５２Ｆに出力する（手順Ｓ１２０Ｆ）。
【0162】
なお、本処理では、加算時間ｔ１～ｔ３は、条件に応じて±０秒、＋０．１秒及び－０．１秒にそれぞれ設定されているが、特にその値には限られない。
【0163】
【0164】
図１７において、始動制御部５２Ｆは、上記の手順Ｓ１３１～Ｓ１４０を実行した後、タイマ５５の計測時間を取得する（手順Ｓ１４１Ｆ）。そして、始動制御部５２Ｆは、スタータ４５がＯＮ制御されてからのタイマ５５の計測時間が、燃焼時間決定部５１Ｆにより決定された燃焼時間に到達したかどうかを判断する（手順Ｓ１４２Ｆ）。つまり、始動制御部５２Ｆは、燃焼時間決定部５１Ｆにより決定された燃焼時間が経過したかどうかを判断する。
【0165】
始動制御部５２Ｆは、タイマ５５の計測時間が燃焼時間に到達していないと判断したときは、手順Ｓ１４１Ｆを再度実行する。始動制御部５２Ｆは、タイマ５５の計測時間が燃焼時間に到達したと判断したときは、上記の手順Ｓ１４３～Ｓ１５０を実行する。
【0166】
以上のような本実施形態においても、外気温及び改質触媒３３の温度に加えて、燃焼器３５の動作環境を検出することにより、燃焼器３５の動作環境に応じた適切な燃焼時間が得られるため、改質器２３の改質触媒３３の過昇温及び昇温不足が防止される。これにより、燃焼器３５の動作環境に関わらず、改質器２３の改質触媒３３が適切な温度まで上昇する。
【0167】
また、本実施形態では、タイマ５５を使用することにより、ТＤＣカウンタ４８が搭載されていなくても、燃焼器３５による燃焼動作の停止タイミングであるかどうかを判定することができる。
【0168】
以上、本発明の実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、上記の第１～第６実施形態を組み合わせて実施してもよい。
【0169】
また、上記実施形態では、スタータ４５がＯＮされた後、燃焼インジェクタ３８及び燃焼スロットルバルブ３７の開制御と、改質インジェクタ２６及び改質スロットルバルブ２５の開制御と、メインインジェクタ５及びメインスロットルバルブ６の開制御とが並行して実行されているが、これらのバルブの開制御シーケンスとしては、特にそのような形態には限られない。例えば、アンモニアエンジン２において未燃のアンモニアガスの量を減らすために、燃焼インジェクタ３８及び燃焼スロットルバルブ３７の開制御を行った後に、改質インジェクタ２６の開制御を実行してもよい。
【0170】
また、燃焼器３５の燃焼時間が経過した後、改質インジェクタ２６及び改質スロットルバルブ２５の開度制御と、メインインジェクタ５及びメインスロットルバルブ６の開度御とが並行して実行されているが、これらのバルブの開度制御シーケンスとしては、特にそのような形態には限られない。
【0171】
また、上記実施形態では、燃焼器３５の燃焼時間が経過すると、燃焼器３５の点火プラグ４０がＯＦＦされると共に、燃焼インジェクタ３８及び燃焼スロットルバルブ３７が閉弁されているが、アンモニアエンジン２の状態によっては、燃焼器３５の燃焼時間が経過する前に、燃焼器３５の点火プラグ４０をＯＦＦすると共に、燃焼インジェクタ３８及び燃焼スロットルバルブ３７を閉弁してもよい。つまり、遅くとも燃焼器３５の燃焼時間が経過したときに、燃焼器３５によるアンモニアガスの燃焼動作を完了すればよい。
【0172】
【0173】
Ｏ２センサ７１は、燃焼器３５の下流である供給管３９内を流れる酸素の濃度を検出するセンサである。Ｏ２センサ７２は、改質器２３の下流である改質ガス流路２７を流れる酸素の濃度を検出するセンサである。Ｏ２センサ７３は、アンモニアエンジン２の下流である排気通路４を流れる酸素の濃度を検出するセンサである。
【0174】
また、エンジンシステム１Ｇは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、コントローラ５０Ｇを備えている。コントローラ５０Ｇは、上記の燃焼時間決定部５１と、始動制御部５２Ｇとを有している。
【0175】
【0176】
図１９において、始動制御部５２Ｇは、上記の手順Ｓ１３１～Ｓ１４０を実行した後、Ｏ２センサ７１～７３の検出値を取得する（手順Ｓ１６１）。そして、始動制御部５２Ｇは、供給管３９内、改質ガス流路２７及び排気通路４を流れる酸素の濃度の何れかが規定値以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１６２）。
【0177】
始動制御部５２Ｇは、供給管３９内、改質ガス流路２７及び排気通路４を流れる酸素の濃度の何れかが規定値以上であると判断したときは、上記の手順Ｓ１４１～Ｓ１５０を実行する。始動制御部５２Ｇは、供給管３９内、改質ガス流路２７及び排気通路４を流れる酸素の濃度が全て規定値よりも低いと判断したときは、上記の手順Ｓ１４１，Ｓ１４２を実行せずに、上記の手順Ｓ１４３～Ｓ１５０を実行する。
【0178】
アンモニアエンジン２が正常に燃焼すると、供給管３９内、改質ガス流路２７及び排気通路４を流れる酸素の濃度が低くなる。従って、燃焼時間決定部５１により決定された燃焼時間が経過する前であっても、燃焼器３５による燃焼を終了してもよい。
【0179】
図２０は、図１に示されたエンジンシステム１の他の変形例を示す概略構成図である。図２０において、本変形例のエンジンシステム１Ｈは、上記の第１実施形態における構成に加え、回転変動検知部７５を備えている。回転変動検知部７５は、例えばアンモニアエンジン２のクランクシャフト１３（図２参照）の回転周期（回転周波数）の変動量を検出することにより、アンモニアエンジン２の回転変動量を検知する。
【0180】
また、エンジンシステム１Ｈは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、コントローラ５０Ｈを備えている。コントローラ５０Ｈは、上記の燃焼時間決定部５１と、始動制御部５２Ｈとを有している。
【0181】
【0182】
図２１において、始動制御部５２Ｈは、上記の手順Ｓ１３１～Ｓ１４０を実行した後、回転変動検知部７５の検知データを取得する（手順Ｓ１６４）。そして、始動制御部５２Ｈは、アンモニアエンジン２の回転変動量が規定値以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１６５）。
【0183】
始動制御部５２Ｈは、アンモニアエンジン２の回転変動量が規定値以下であると判断したときは、上記の手順Ｓ１４１～Ｓ１５０を実行する。始動制御部５２Ｈは、アンモニアエンジン２の回転変動量が規定値よりも大きいと判断したときは、上記の手順Ｓ１４１，Ｓ１４２を実行せずに、上記の手順Ｓ１４３～Ｓ１５０を実行する。
【0184】
アンモニアエンジン２が正常に燃焼すると、クランクシャフト１３の回転周波数が高くなることで、アンモニアエンジン２の回転変動量が大きくなる。従って、燃焼時間決定部５１により決定された燃焼時間が経過する前であっても、燃焼器３５による燃焼を終了してもよい。
【0185】
図２２は、図１に示されたエンジンシステム１の更に他の変形例を示す概略構成図である。図２２において、本変形例のエンジンシステム１Ｋは、上記の第１実施形態における構成に加え、圧力センサ７７を備えている。圧力センサ７７は、アンモニアエンジン２の上流側の圧力（吸気圧）を検出するセンサである。具体的には、圧力センサ７７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との間の圧力を検出する。
【0186】
また、エンジンシステム１Ｋは、上記の第１実施形態におけるコントローラ５０に代えて、コントローラ５０Ｋを備えている。コントローラ５０Ｋは、上記の燃焼時間決定部５１と、始動制御部５２Ｋとを有している。
【0187】
【0188】
図２３において、始動制御部５２Ｋは、上記の手順Ｓ１３１～Ｓ１４０を実行した後、圧力センサ７７の検出値を取得する（手順Ｓ１６７）。そして、始動制御部５２Ｋは、アンモニアエンジン２の吸気圧が規定値以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１６８）。
【0189】
始動制御部５２Ｋは、アンモニアエンジン２の吸気圧が規定値以上であると判断したときは、上記の手順Ｓ１４１～Ｓ１５０を実行する。始動制御部５２Ｋは、アンモニアエンジン２の吸気圧が規定値よりも低いと判断したときは、上記の手順Ｓ１４１，Ｓ１４２を実行せずに、上記の手順Ｓ１４３～Ｓ１５０を実行する。
【0190】
アンモニアエンジン２が正常に燃焼すると、クランクシャフト１３の回転周波数が高くなるため、アンモニアエンジン２内の負圧が高くなる。従って、燃焼時間決定部５１により決定された燃焼時間が経過する前であっても、燃焼器３５による燃焼を終了してもよい。
【0191】
また、上記実施形態では、燃焼スロットルバルブ３７が備えられているが、燃焼スロットルバルブ３７の使用時間が短い場合には、燃焼スロットルバルブ３７は特に無くてもよい。
【0192】
また、上記実施形態では、温度センサ４４により改質器２３の何れかの箇所の温度を検出することにより、改質触媒３３の現在の温度が検出されているが、特にそのような形態には限られない。例えば、車両の運転停止時の改質触媒３３の温度を温度センサ４４により検出し、運転停止時の改質触媒３３の温度と、アンモニアエンジン２の停止から再始動までの時間とを用いて、アンモニアエンジン２の再始動時の改質触媒３３の温度を判定してもよい。
【0193】
また、上記実施形態では、改質器２３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３３を有しているが、特にそのような形態には限られない。改質器２３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。
【0194】
また、上記実施形態では、燃料としてアンモニアガス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。
【符号の説明】
【0195】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｋ…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、４…排気通路、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）、２３…改質器、２４…空気流路（第１空気流路）、２５…改質スロットルバルブ（第２流量制御弁）、２６…改質インジェクタ（第２燃料供給弁）、２７…改質ガス流路、３３…改質触媒（触媒）、３５…燃焼器、３６…空気流路（第２空気流路）、３８…燃焼インジェクタ（第３燃料供給弁）、４０…点火プラグ（点火部）、４３…吸気温センサ（外気温検出部）、４４…温度センサ（触媒温度検出部）、４５…スタータ、４６…バッテリ、４７…電圧センサ（動作環境検出部）、５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ…燃焼時間決定部、５２，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈ，５２Ｋ…始動制御部、６１…温度センサ（動作環境検出部）、６３…圧力センサ（動作環境検出部）、６５…吸気圧センサ（動作環境検出部）、６７…水温センサ（動作環境検出部）、６９…油温センサ（動作環境検出部）、ｘ…基準ＴＤＣカウント値（基準時間）、Ｃ１…加算カウント値（第１時間）、Ｃ２…加算カウント値（第２時間）、Ｃ３…加算カウント値（第３時間）、ｔ０…基準時間、ｔ１…加算時間（第１時間）、ｔ２…加算時間（第２時間）、ｔ３…加算時間（第３時間）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】