[发明专利]多缸内燃机、车辆、船舶以及用于多缸内燃机的排气方法

说明书

技术领域

本发明涉及多缸内燃机、车辆、船舶以及用于多缸内燃机的排气方法。

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”)的内燃机以提高清除效率。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)，在扩散部分中的流体速度超过声速。 专利文献1的目的是通过使用这种喷嘴来提高清除效率。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排气汇聚管道。此 外，其排气通路被设定为长度适于提高清除效率，并且，在排气汇聚管道的排 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， 其吸收残留在排气汇聚管道内的排气，并因而能够提高清除效率。

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，由于下列原因在排气汇聚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，尽管一个气缸的排气口打 开，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，排气汇聚管 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，排气汇聚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。

本发明考虑到这种情形，其目的是提供一种新型的多缸内燃机，其包括连 接到一起的多缸的排气口，这通过应用收敛扩散形喷嘴的原理而提高性能。

解决技术问题的技术手段

根据本发明的多缸内燃机包括：多个燃烧室，每个燃烧室都具有至少一个 排气口；多个排气阀，每个都用于打开或关闭所述排气口；和排气通路，用于 引导从每个所述燃烧室经由所述排气口排出的排气。所述排气通路包括收敛部 分、扩散部分和排气汇聚部分，所述收敛部分在下游端处的流路截面积小于在 上游端处的流路截面积，所述扩散部分设置在所述收敛部分下游处并且在下游 端处的流路截面积大于在上游端处的流路截面积，所述排气汇聚部分设置在所 述扩散部分上游，用于连接其中排气口的打开期间不重叠的多个燃烧室，而不 连接其中排气口的打开期间重叠的多个燃烧室。振动波在所述排气汇聚部分中 以比当与所述排气汇聚部分连接的多个排气口的其中一个排气口打开时流入所 述排气汇聚部分中的排气的速度更高的速度传播，所述振动波由关闭所述多个 排气口的其余排气口的排气阀所反射。使得从所述燃烧室流入到所述排气通路 中的排气流经所述收敛部分并与经过反射的振动波在所述排气汇聚部分的上游 端和所述扩散部分之间碰撞，从而增大所述排气汇聚部分中排气的压力。使得 排气经过扩散部分而产生新振动波，从而由所新产生的振动波在排气通路的位 于所述扩散部分上游的部分中产生负压。

发明的技术效果