[发明专利]内燃机、车辆、船舶以及用于内燃机的二次空气供应方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机、车辆、船舶以及用于内燃机的二次空气供应方法。

背景技术

用于将空气供应到内燃机的排气通道的二次空气供应系统是已知的。二次 空气供应系统将空气供应到高温排气中，以燃烧排气中有害的一氧化碳或碳氢 化合物，从而产生无害的水或二氧化碳。二次空气供应系统还将空气供应到排 气通路的位于催化剂上游的部分，以清洁排气从而促进催化剂中的氧化反应。 专利文献1提出了一种通过利用排气通路中的负压并使用引导阀来供应空气的 二次空气供应系统。专利文献2提出了一种用于不是使用排气通路中的负压而 是使用泵将空气强制供应到排气通路中的系统。所述泵通过使用内燃机的一部 分输出而驱动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本早期公开专利文献No.09-324624

专利文献2：日本早期公开专利文献No.07-205890

发明内容

本发明所要解决的技术问题

在专利文献1所描述的使用负压的系统中，与专利文献2所描述的包括用 于将空气强制地供应到排气通路中的泵的系统不同，不需要对泵进行驱动从而 内燃机的输出损耗较小。然而，当内燃机在高负载状态下驱动时，排气通路中 在排气口附近的压力变高并且不能供应足够多的空气量。与此相反，在专利文 献2描述的包括用于将空气强制地供应到排气通路中的泵的系统中，即使在内 燃机在高负载状态中驱动时，也能够供应空气。然而，由于泵是由内燃机所驱 动，所以内燃机的输出损耗较大。

本发明考虑到这种情形，其目的是提供一种内燃机，其即使在高负载状态 下也能够将空气供应到排气通路而具有较小的输出损耗。

解决技术问题的技术手段

本发明者发现当排气口打开时在排气通路中沿下游方向传播的振动波，并 且意识到通过使用振动波后产生的负压，即使在内燃机出于高负载状态时也能 够供应空气。然而，已经发现，因为这种振动波发生在排气口附近区域中，当 大量空气供应到排气口附近区域中时，抽吸损耗增大，并且内燃机的输出减 小。

本发明者构思通过在排气通路中产生新振动波来产生新的负压，所述新振 动波与排气口打开时在排气通路中沿下游方向传播的振动波不同。这意味着将 公知的收敛扩散形喷嘴(通常被称为“渐缩渐阔喷嘴”)的原理应用到包括二 次空气供应系统的内燃机。喷嘴包括收敛部分、扩散部分和喉部，收敛部分的 流路截面积随着流体前进而减小，扩散部分设置在收敛部分下游并且其流路截 面积随着流体前进而增大，喉部设置在收敛部分和扩散部分之间。当收敛部分 的压力P0与扩散部分的压力P的压力比(即P/P0)小于临界压力比(对于空 气而言约为0.528)，在扩散部分中的流体速度超过声速。为了在排气通路中 产生新振动波，本发明者提供收敛部分，其下游端处的流路截面积小于其上游 端处的流路截面积，还提供扩散部分，其位于收敛部分下游，并且其下游端处 的流路截面积大于其上游端处的流路截面积。然而，仅在排气通路中设置收敛 部分和扩散部分时，在收敛部分中的压力P0与扩散部分中的压力P的压力比 (即P0/P)不会达到临界压力比，于是不能产生新振动波。

经过对于内燃机更进一步的积极研究，本发明者发现当排气口打开时在排 气通路中沿下游方向传播的振动波以高于当时从燃烧室流入到排气通路中的排 气的速度传播。注意到振动波和排气之间的速度差，本发明者构思了用于增大 收敛部分中压力P0的结构。这是一种结构，其包括用于在排气之前对振动波 进行分支并将所述振动波传回到排气通路的分支部分。然后，本发明者构思了 一种结构，其中，所述分支部分与用于将空气供应到排气通路的位于扩散部分 上游的部分中的供应部分结合。