[发明专利]内燃机、车辆、船舶以及用于内燃机的排气方法

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排气方法。

背景技术

一般地，为了提高内燃机的性能，已经对内燃机的排气装置进行了改进。 例如，如专利文献1所述，已经提出包括收敛扩散形喷嘴(一般称为“渐缩渐 阔喷嘴”)的内燃机以提高清洁效率。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，扩散部分相对于收敛部分设置在 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)，流速超过扩散部分中的声速。专利文献1 的目的是通过使用这种喷嘴来提高清洁效率。具体地，如专利文献1的图1所 示，直列六缸内燃机的六个排气口汇聚成一个汇聚排气管道。此外，其排气通 路被设定为长度适于提高清洁效率，并且，在汇聚排气管道的排气口处，设置 有喷嘴。专利文献1描述了流经喷嘴并因而速度增加的排气流，其吸收残留在 汇聚排气管道内的排气，并因而能够提高清洁效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本早期公开实用新型文献No.1-76520。

发明内容

本发明所要解决的技术问题

本发明者已经研究了使用如专利文献1所述的收敛扩散形喷嘴的功能的内 燃机。在研究内燃机时，本发明者发现当排气速度增大到声速从而产生振动波 时，振动波上游区域中的压力减小。本发明者意识到通过减小振动波上游区域 中的压力而在排气通路中产生负压可提高内燃机的性能。然而，因为更进一步 地研究专利文献1，本发明者发现即使由于收敛扩散形喷嘴的作用而使得排气速 度变大，由于下列原因在汇聚排气管道的位于喷嘴上游的部分中也不能产生负 压。在专利文献1中描述的内燃机是六缸内燃机并且每隔120°曲轴角时爆燃。 从而，在排气通路中每隔120°产生压力波。总体上，内燃机的排气口打开的角 度(操作角度)约为240°。在专利文献1描述的内燃机中，气缸口在其上游的 位置处汇聚成一个收敛扩散形喷嘴。从而，在一个气缸的排气口打开时，其余 气缸中的至少一个的排气口也打开。在一个气缸的排气口关闭之前，将要发生 下一爆燃的气缸的排气口打开并产生下一压力波。为此原因，汇聚排气管道内 经常处于正压状态。即使收敛部分中的压力P0与扩散部分中的压力P的压力比 (即P/P0)减小到低于临界压力比，并且排气速度超过扩散部分中的声速，汇 聚排气管道内总是处于正压状态。因而，内燃机的性能并不能像希望的那样完 全得到改善。因而，内燃机的性能并不能完全像希望的那样得到改善。

本发明考虑到这种情形，其目的是提供一种新颖的内燃机，通过应用收敛 扩散形喷嘴的原理而提供改善的性能。

解决技术问题的技术手段

作为为了解决上述技术问题的一种手段，考虑将扩散部分连接到位于其上 游的仅有的一个燃烧室。由于这种布置，不可能在一个气缸的排气口打开时在 另一气缸的排气口中产生的压力波行进到与已经打开的排气口相连接的排气通 路中。从而，在排气通路的位于扩散部分上游的部分中交替地产生正压和负 压。然而，已经发现由此结构，由于下列原因以及下面的问题而在排气通路中 不能产生较大的负压。一个问题是当排气口打开时燃烧室中产生的振动波在到 达扩散部分的上游端之前衰减。另一问题是在排气流到达扩散部分的上游端之 前在排气通路中流动的相对于振动波具有一个延迟的排气的压力衰减。由于这 些原因，即使振动波或者排气到达扩散部分的上游端，收敛部分中的压力P0和 扩散部分中的压力P的压力比也不会小于临界压力比。从而，流经排气通路的 流体的速度不会超过声速，因而不能起到收敛扩散形喷嘴的作用。