CN101688462B - 内燃机、车辆、船舶以及用于内燃机的排气清洁方法 - Google Patents

Abstract

一种内燃机能够通过防止排气温度升高而提高清洁效率从而减轻催化剂的性能降低。内燃机(1)包括收敛部分(32)、扩散部分(33)和分支部分(21)。分支部分(21)从排气通路(16)的位于扩散部分(33)上游的部分分支在排气通路(16)中沿下游方向传播的振动波(35)，所述振动波(35)的传播速度比排气阀(9)打开时从燃烧室(10)流入排气通路(16)中的排气(36)的速度高，并将振动波(35)传回到排气通路(16)中。使得排气(36)经过收敛部分(32)并在分支部分(21)和扩散部分(33)之间与振动波(35)碰撞，因而增大收敛部分(32)中排气(36)的压力。使得排气(36)经过所述扩散部分(33)以产生新振动波(35b)，并因而降低排气温度。排气清除装置(40)的催化剂(41)设置在排气通路(16)的位于扩散部分(33)下游的部分中。

Description

内燃机、车辆、船舶以及用于内燃机的排气清洁方法

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清洁方法。

背景技术

一般地，公知如专利文献1中所提出的一种内燃机，其包括用于清洁排气的三元催化剂。

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.07-205890

发明内容

本发明所要解决的技术问题

为了最大化三元催化剂的清洁效率，混合气体的空/燃比(下面称之为“燃烧空/燃比”)需要为理论空/燃比。然而，当内燃机在高负载状态时以理论空/燃比驱动时，燃烧温度变得过高，并且排气温度也变高。当排气温度变得过高时，催化剂暴露于这种过高的温度中并且由于所谓的烧结现象而造成性能降低。因而，催化剂的清洁效率降低。为此原因，为了避免排气温度变得过高，专利文献1中提出的内燃机在处于高负载状态时以比理论空/燃比小的空燃比驱动。从而，不能最大程度地利用三元催化剂的清洁性能。

本发明考虑到这种情形，其目的是提供一种内燃机，其能够通过防止排气温度升高而提高清楚效率从而减轻催化剂的性能降低。

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，这种振动波产生于排气口附近区域中。因而，本发明者设想通过将大量空气供应到排气口附近区域中来降低排气温度。然而，已经发现这种结果是，抽吸损耗增大，于是内燃机的输出降低。

本发明者构思一种想法，其通过在排气通路中产生新振动波而产生新的负压，所述新振动波与当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，并因而降低排气通路中的压力和温度，换言之，降低排气的压力和温度。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”)的原理应用到包括次级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P/P0)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，所述分支部分与设置在排气通路的位于扩散部分下游的部分中的催化剂结合。

根据本发明的内燃机包括：具有排气口的燃烧室；用于打开或关闭所述排气口的排气阀；具有排气通路的排气装置，所述排气通路用于引导从所述燃烧室经由所述排气口排出的排气；和，排气清洁装置，其设置在所述排气通路中兵具有催化剂。所述排气装置包括收敛部分、扩散部分和分支部分，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，所述分支部分用于使来自于所述排气通路的位于所述扩散部分上游的部分的振动波分支，所述振动波在所述排气通路中沿下游方向传播的速度高于当所述排气口打开时从燃烧室流入到所述排气通路中的排气的速度，并且所述分支部分将所述振动波传回到所述排气通路，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传播到所述分支部分中的振动波在所述分支部分和所述扩散部分之间碰撞，从而增大收敛部分中排气的压力。使得排气经过所述扩散部分以产生新振动波，并因而降低排气温度。排气清洁装置的催化剂设置在排气通路的位于扩散部分下游的部分中。

根据本发明的另一内燃机包括：具有排气口的燃烧室；用于打开或关闭所述排气口的排气阀；具有排气通路的排气装置，所述排气通路用于引导从所述燃烧室经由所述排气口排出的排气；和，排气清洁装置，其设置在所述排气通路中并具有催化剂。所述排气装置包括收敛部分、扩散部分和分支部分，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，所述分支部分用于使来自于所述排气通路的位于所述扩散部分上游的部分的振动波分支，所述振动波在所述排气通路中沿下游方向传播的速度高于当所述排气口打开时从燃烧室流入到所述排气通路中的排气的速度，并且所述分支部分将所述振动波传回到所述排气通路，排气清洁装置的催化剂设置在排气通路的位于扩散部分下游的部分中。若当排气口打开时从燃烧室排出的排气的速度为Ve，在排气通路中传播的振动波的传播速度为Vs，则排气口和分支部分的入口之间的距离Le与所述振动波在分支部分中传播的距离Ls满足Le/Ve≤(Le+2Ls)/Vs的关系；并且，若从排气口打开直到排气口关闭的时间为tv，分支部分的入口和扩散部分之间的距离Ld满足(Le+2Ls+Ld)/Vs≤tv+(Le+Ld)/Ve的关系。

根据本发明的用于内燃机的排气清洁方法包括下列步骤：在燃烧室中燃烧燃料；打开用于关闭或打开燃烧室的排气口的排气阀以将排气从燃烧室排出到排气通路中，并产生在所述排气通路中以高于所述排气的速度传播的振动波；从所述排气通路分支所述振动波的至少一部分，并将经过分支的振动波传回到所述排气通路中以使得所述振动波与所述排气碰撞，从而增大排气压力；使得所述排气流入所述排气通路的其下游部分的流路截面积小于其上游部分的流路截面积的部分中，从而增大排气压力；并使得所述排气流入所述排气通路的其下游部分的流路截面积大于其上游部分的流路截面积的部分中，从而产生在所述排气通路中沿下游方向传播的新振动波，并因而降低所述排气的温度；以及，使得所述排气经过所述催化剂以清洁所述催化剂。

发明的技术效果

根据本发明，在排气之前的振动波在所述分支部分中受到延迟并传回到所述排气通路中，并且还与具有一个延迟而行进的排气碰撞。这增大了排气的压力。使得排气经过收敛部分，这增大了收敛部分中排气的压力。由于使得这部分排气经过扩散部分，产生与排气口打开时所产生的振动波不同的新振动波，并且排气温度降低。由此，流入催化剂中的排气温度降低。因而，能够提高清洁效率，同时减轻催化剂的性能降低。

附图说明

图1示出了根据实施例1的内燃机的排气装置的结构，并且是排气通路等的横截面视图。

图2是收敛扩散形喷嘴的示意横截面视图。

图3示出收敛扩散形喷嘴的压力比和马赫数之间的关系。

图4提供了示出振动波和排气的行进状态的排气通路的横截面视图；(A)示出排气冲程的初始状态，(B)示出振动波传播到分支通路的状态，(C)示出分支通路反射的振动波与排气碰撞的状态。

图5是排气通路等的示意图，示出排气通路中振动波行进的路线以及排气通路中排气行进的路线。

图6是基于由条纹照相法拍摄的收敛扩散形喷嘴内部图像绘制的示意图。

图7是示出在第一排气管道中指定位置处排气速度和排气压力之间关系的曲线图。

图8是示出在第一排气管道中指定位置处排气速度和排气温度之间关系的曲线图。

图9提供表示抽吸损耗的P-V曲线图，(A)示出传统内燃机的P-V曲线图，(B)示出根据本发明的内燃机的P-V曲线图。

图10是示出次级空气供应通路的流路截面积和排气通路的流路截面积的比率以及当没有供应次级空气时的空/燃比R0和当从次级空气供应通路供应次级空气时的空/燃比R的比率之间的关系的曲线图。

图11示出了根据实施例2的内燃机的结构，并且是其排气通路等的横截面视图。

图12示出了根据实施例3的内燃机的结构，并且是其排气通路等的横截面视图。

图13示出排气通路中排气速度和排气压力之间的时序关系。

图14示出排气通路中排气压力和排气温度之间的时序关系。

图15示出具有根据本发明的内燃机安装在其上的船舶。

图16示出具有根据本发明的内燃机安装在其上的车辆。

图17提供应用本发明的多缸内燃机的横截面视图，并提供与图4类似的示出振动波和排气的行进的排气通路的横截面视图。

图18示出根据上述实施例的其中一个的改进形式，并且是其排气通路等的横截面视图。

具体实施方式

经过积极的研究，本发明者构思了一种想法，其中，通过应用收敛扩散形喷嘴并使用传统上未知的下述方法能够显著降低排气通路中的压力和温度。本发明者发现这种想法能够提高内燃机的性能。

方法如下。(1)对于在排气之前的振动波进行分支；(2)经过分支的振动波受到延迟，使得振动波与排气碰撞，从而增大排气的压力；(3)使得经过增压的排气经过扩散部分而被加速到超音速，从而产生振动波；和(4)排气通路中的压力和温度都显著降低。

<实施例1>

下面，将参照附图详细地描述根据本发明的实施例的内燃机。在下面的描述中，术语“上游”和“下游”分别表示沿排气流动方向的上游和下游。

如图1所示，内燃机1包括设置在其一端的缸体3和气缸盖4。在缸体3和气缸盖4中形成燃烧室10。内燃机1是四冲程汽油发动机。内燃机1是单缸发动机。内燃机1可以是气冷型或水冷型。气缸盖4具有形成于其内的进气通路的下游部分6和排气通路16的上游部分7。气缸盖4容纳用于打开或关闭进气口8a的进气阀8、用于打开或关闭排气口9a的排气阀9、用于驱动进气阀8和排气阀9等的阀驱动机构(未示出)等。在该实施例中，一个燃烧室10设置有进气通路的一个下游部分6和排气通路16的一个上游部分7。或者，一个燃烧室可设置有多个进气口8a、多个进气阀8、多个排气口9a和/或多个排气阀9。用于喷射燃料的喷射器2连接到气缸盖4。尽管未示出，气缸盖4还设置有火花塞。

进气通路(未示出)的上游部分连接在进气通路的下游部分6的上游。在上游部分内，设置有节气阀。节气阀可手动操作或由电机电气控制。

排气装置5包括气缸盖4、连接到气缸盖4的第一排气管道12、连接到第一排气管道12的第二排气管道13以及连接到第二排气管道13的第三排气管道14。第一排气管道12经由螺栓11连接到气缸盖4。第三排气管道14具有形成于其内的排气室15。排气装置5具有形成于其内的排气通路16，排气通路16将上游部分7经由排气室15连接到外部。

如图1所示，在此实施例中的清洁装置40包括第一催化剂41和第二催化剂42。第一催化剂41和第二催化剂42设置在排气通路16中。第二催化剂42位于第一催化剂41下游。第一催化剂41和第二催化剂42之间具有空间。

消音器(未示出)连接到排气室15的下游。流入到排气室15内的排气经过消音器然后排出到外部。排气室15设置有氧气浓度传感器19，用于检测排气中的氧气含量。

控制装置——ECU 20基于内燃机1的转速、节气阀的开度角、由氧气浓度传感器19检测的信号来控制从喷射器2喷射的燃料量、使得火花塞点火的时机等。在此实施例中，ECU 20控制从喷射器2喷射的燃料量，使得例如被吸入到内燃机1中的混合气体的空/燃比为理论空/燃比。

在第一排气管道12上游部分中设置有支管22。支管22的一端连接到第一排气管道12，其另一端封闭。支管22的封闭端用作用于反射稍后描述的振动波的反射部分21b。在此实施例中，支管22与第一排气管道12形成为一体。或者，支管22可与第一排气管道12分开形成并固定到其上。例如，第一排气管道12和支管22可焊接到一起或通过紧固部件(未示出，例如螺栓、铆钉等)彼此固定。支管22形成为在另一端具有比其一端更大的流路截面积，但是支管22的形状不限于图1所示的情形。支管22在其另一端的流路截面积可以与其一端处的流路截面积相同或更小。在支管22内形成有分支部分21。分支部分21的一端连通道排气通路16，另一端封闭。分支部分21(即连接到排气通路16的部分)的入口21a的流路截面积的尺寸为允许振动波在排气通路16中传播并还允许在稍后描述的分支部分21中传播。图中，“X”表示分支部分21的入口21a的流路截面中心线。

在分支部分21和第一催化剂41之间，设置有收敛扩散形喷嘴31。收敛扩散形喷嘴31通常被称为“渐缩渐阔喷嘴”。收敛扩散形喷嘴31将排气通路16中流动的排气的速度从次音速加速到超音速。收敛扩散形喷嘴31由收敛部分32、喉部34和扩散部分33形成。收敛部分32是朝向其下游端其流路截面积逐渐减小的部分。扩散部分33是朝向其下游端其流路截面积逐渐增大的部分。喉部34是设置在收敛部分32和扩散部分33之间并且具有最小的流路截面积的部分。

设置有用于将空气供应到排气装置5的排气通路16的次级空气供应系统70。次级空气供应系统70包括设置有过滤器76a的空气滤清器76、设置在更下游以控制空气量的空气量控制阀75、设置在更下游的引导阀74以及设置在更下游的次级空气供应管道72。次级空气供应管道72连接在支管22和第一排气管道12中收敛扩散形喷嘴31之间。次级空气供应管道72的引导端暴露于排气通路16中。次级空气供应系统70形成从空气滤清器76延伸到排气通路的次级空气供应通路71。次级空气供应通路71的供应部分73在次级空气供应管道72的前端形成为缝隙状。由于此种结构，次级空气供应管道72能够将空气供应到排气通路16的包括其流路截面中心线Y的广大区域。

次级空气供应管道72的上游端经由引导阀74和空气量控制阀75连接到空气滤清器76。引导阀74防止排气从次级空气供应管道72流入引导阀74上游的部分中。引导阀74设置为由排气通路16中产生的负压打开，并使得空气朝向次级空气供应通路71的供应部分73流动。空气量控制阀75设置为用于根据内燃机1的驱动状态调节空气量。空气量控制阀75包括由负进气压力驱动的致动器、伺服电机和螺线管等。空气量控制阀75的开度角由ECU20控制。

当节气阀的开度角小于预定角度时，ECU 20使得空气量控制阀75关闭或者进一步减小节气阀的开度角。预定角度预设并存储在ECU 20中。当节气阀的开度角大于预定角度时，ECU 20增大空气量控制阀75的开度角。由此可见，空气量控制阀75的开度角随着节气阀的开度角增大或减小。空气量控制阀75的设置允许次级空气以合适的流率供应到排气通路16中而不会过量或缺少。空气量控制阀75不是绝对必需的并且可以省略。

图2是收敛扩散形喷嘴的示意图。如图2所示，收敛部分32上游端处的流路截面积A1、喉部34处的流路截面积A2、扩散部分33下游端处的流路截面积A3满足下列关系A1＞A2并且A2＜A3。喉部34处的流路截面积A2与收敛部分32下游端处的流路截面积以及扩散部分33上游端处的流路截面积相同。在如图1所示的这个实施例中，收敛部分32和扩散部分33的流路截面积每个都沿流动方向以恒定的速率变化。收敛部分32和扩散部分33的形状未作特殊的限定。收敛部分32和扩散部分33可形成为像火箭所采用的喷嘴那样具有逐步变化的流路截面积的形状，或者可以形成为具有平滑曲线的形状。

收敛扩散形喷嘴31形成为满足下面的表达式(1)和(2)表示的条件。由于流入到喉部34中的排气速度达到1马赫(即为声速)，扩散部分33中的排气33能够加速到超音速。

[表达式1]

$\frac{\mathrm{dM}}{\mathrm{dx}}=\frac{\mathrm{\&Lambda;}}{1-M^2}---\left(1\right)$

[表达式2]

$\mathrm{\&Lambda;}\&equiv;M[1+\frac{\mathrm{\&gamma;}-1}{2}{M}^2][\frac{{\mathrm{\&gamma;M}}^2}{2}\left(\frac{4f}{D}\right)-\frac{1}{A}\frac{\mathrm{dA}}{\mathrm{dx}}]---\left(2\right)$

在这些表达式中，表达式(1)表示在伴随有粘性摩擦的主流中排气管道的形状和马赫数之间的关系。表达式(2)表示了表达式(1)中的A。在这些表达式中，M表示马赫数，A表示排气管道在任一截面处的横截面积，D表示排气管道在任一截面处的直径，γ表示指定的热比，x表示沿流动方向的距离，f表示摩擦系数。

如图2和3所示，收敛扩散形喷嘴31一般形成为满足由表达式(1)和(2)所表示的条件，当喉部34上游部分中的全压力P0与喉部34下游部分中的静压力P之间的比率(即P/P0)小于临界压力比(＝0.528，图3中的C点)，速度在喉部中变成声速(1马赫)并在扩散部分33中变成超音速。当增大全压力P0以使P/P0小于临界压力比时，收敛扩散形喷嘴31中可以形成超音速流。

当收敛扩散形喷嘴31中的速度变成超音速时，产生在扩散部分33中沿下游方向传播的新振动波35b和在扩散部分33中沿上游方向传播的膨胀波35c(见图6)。从而，在排气通路16中沿下游方向传播的振动波35b和在排气通路16中沿上游方向传播的膨胀波之间的流体急剧膨胀，于是流入排气通路16的排气压力减小。因而，通过由绝热膨胀引起的绝热冷却效应，排气温度能够急剧地降低。经过积极的研究，本发明者意识到结合收敛扩散形喷嘴31和分支部分21的情形。

现在将参照图4中(A)到图4中(C)描述使得排气通路16中的排气处于低压和低温状态的原理。图4中(A)到图4中(C)示意性地示出了排气装置5。在图4中(A)到4中(C)中，与图1或图2相同或等同的元件具有相同的附图标记。

如图4中(A)所示，当内燃机1的排气冲程中排气口9a打开时，高压排气36从燃烧室10经由排气口9a喷射到排气通路16的上游部分7中。在排气口9a开始打开的时候，燃烧室10和排气通路16的上游部分7之间的压力差较大。从而，排气36的速度变成声速，于是在排气通路16的上游部分中产生振动波35。当排气口9a的开度角增大时，流入到排气通路16的上游部分7中的排气36的量增大但是排气36的速度减小。排气的速度还随着排气在排气通路16的上游部分7中的前进而减小。如图4中(A)所示，振动波35从排气通路16的上游部分7传播到第一排气管道12内并进一步高速沿下游方向传播。同时，排气36在排气通路16中沿下游方向行进，相对于振动波35具有一个延迟并且速度较低。

如图4中(B)所示，在第一排气管道12中行进的振动波35在分支部分21的入口21a处分成在排气通路16中传播的振动波和在分支部分21中传播的振动波，然后这些振动波分别在排气通路16和分支部分21中行进。在排气通路16中行进的振动波35在经过收敛扩散形喷嘴31后衰减并消失。经过比较，在分支部分21中行进的振动波35由分支部分21的反射部分21b反射并在分支部分21中反向行进而返回到排气通路16中。

如图4中(C)所示，分支部分21的长度设定为当经过反射的振动波35从分支部分21返回到排气通路16的时刻与高压排气36到达分支部分21的入口21a中心的时刻相同或位于其之后。从而，振动波35和排气36在排气通路的位于扩散部分33上游、与分支部分21相同或位于其下游的位置处碰撞。

如图5所示，从排气口9a的中心9ac到在分支部分21的入口21a处流路截面中心线X的距离设定为Le，从排气通路16的流路截面中心线Y到反射部分21b的距离设定为Ls。排气36的速度设定为Ve，振动波35的传播速度设定为Vs。在此情形下，从排气口9a打开直到排气36到达入口21a的时间T1由表达式(3)表示。从排气口9a打开直到振动波35由反射部分21b反射并到达排气通路16的中心线Y的时间T2由表达式(4)表示。

T₁＝Le/Ve...(3)

T₂＝(Le+2Ls)/Vs...(4)

当T₁≤T₂时，经过反射的振动波35和排气36彼此碰撞。从而，当Le/Ve≤(Le+2Ls)/Vs时，经过反射的振动波35和排气36在排气通路的位于扩散部分33上游、与分支部分21相同或位于其下游的位置处碰撞。为了方便，例如排气36的最大速度可以被认为是速度Ve，或者排气36的平均速度可以被认为是速度Ve。类似地，例如，振动波35的最大传播速度可以被认为是传播速度Vs，或者振动波35的平均传播速度可以被认为是传播速度Vs。

如图5所示，从分支部分21的入口21a处流路截面中心线X到扩散部分33的上游端的距离设定为Ld，从排气口9a打开直到排气口9a关闭的时间设定为tv。从排气口9a打开直到排气36的尾端到达扩散部分33的上游端的时间T3由表达式(5)表示。从排气口9a打开直到振动波35由反射部分21b反射并到达扩散部分33的上游端的时间T4由表达式(6)表示。

T₃＝tv+(Le+Ld)/Ve...(5)

T₄＝(Le+2Ls+Ld)/Vs...(6)

当T₄≤T₃时，在排气36进入喉部34之前，经过反射的振动波35和排气36能够彼此碰撞。具体地，当(Le+2Ls+Ld)/Vs≤tv+(Le+Ld)/Ve时，在排气36进入喉部34之前，经过反射的振动波35和排气36能够彼此碰撞。

在排气通路16的流路截面中心线Y与反射部分21b之间的距离Ls相当短时，振动波35在分支部分21中的衰减受到抑制。例如，距离Ls可以比距离Le短。

收敛部分32中排气36的压力由于排气36在收敛部分32中受压并且还由于与振动波35碰撞而进一步增大。在此发生时，收敛扩散形喷嘴31的入口上游的全压力P0增大。从而，入口上游的全压力P0与喉部下游的静态压力P之间的比率(即P/P0)低于临界压力比0.528。因而，排气36在喉部34中的速度达到声速。

图6是基于由条纹照相法拍摄的收敛扩散形喷嘴内部图像绘制的示意图。由于排气36的速度达到声速，在收敛扩散形喷嘴31中产生新振动波。下面，为了方便，将新产生的振动波称为“行进振动波35b”。行进振动波35b在经过收敛扩散形喷嘴31的扩散部分33时加速。如图6所示，当产生行进振动波35b时，产生与行进振动波35b反向行进的膨胀波35c。由于行进振动波35b在扩散部分33中被加速并且膨胀波35c与行进振动波35b反向行进，出现在行进振动波35b和膨胀波35c之间的排气36的压力和温度急剧降低。如后所述，排气的压力等于或低于大气压力，即为负压。

图7和图8示出本发明者进行的模拟的结果。图7示出紧接着在收敛扩散形喷嘴31中产生新振动波35b之后在排气通路16中的各点的排气速度和排气压力。图8示出紧接着在收敛扩散形喷嘴31中产生新振动波35b之后在排气通路16中的各点的排气速度和排气温度。在收敛扩散形喷嘴31中产生新振动波35b之后，振动波35b在扩散部分33中加速。在此发生时，如图7和图8所示，排气的速度急剧增大，同时排气的压力和温度急剧减小。图7和图8示出排气的速度但并未示出振动波的传播速度。在图7和图8中，收敛扩散形喷嘴31的喉部34设定为较长。在由分支部分21反射的振动波35碰撞排气36后，振动波35在喉部34中在排气36之前传播。此时，在排气36和振动波35a之间产生绝热膨胀，因而压力减小。从而，排气36由振动波35吸住而流入喉部34中，其速度不会减小。从而，通过根据内燃机设定具有恒定流路截面积的喉部34的长度，能够根据内燃机设定振动波35b将要在扩散部分33中加速的时机，换言之，排气的压力和温度将要降低的时机。

如上所述，与现有技术相比，根据该实施例的内燃机1能够显著地降低排气通路16中排气的温度和压力。

根据此实施例，空气能够通过排气通路16中产生的负压有效地供应到排气通路16中。负压显著地高于不包括收敛扩散形喷嘴31或支管22的一般内燃机中的压力，即在一般内燃机中压力明显较低。即使内燃机1的转速增加到高于最大输出时的转速，由于收敛扩散形喷嘴31的作用产生负压的现象也仍然持续。从而，在此实施例中，即使在内燃机1的转速范围为较高的范围时，也能够供应足够量的空气。“内燃机1的较高的转速范围”是指高速度驱动范围或高负载驱动范围，在所述范围中，上述一般内燃机不能吸收空气。”从而，在此实施例中，足够量的空气能够供应到排气通路16中而不使用单独的装置(例如空气泵等)来将空气强制地供应到排气通路16中。无需说明的是，因为使用了这个负压，所以使得内燃机的输出损耗可以较小。即使在使用用于供应空气的泵时，泵上的负载也可能会较小，于是内燃机的输出损耗也会较小。

在此实施例中，排气36在排气通路16中的温度在第一催化剂41上游能够降低。从而，能够防止第一催化剂41和第二催化剂42的温度降低过多。在第一催化剂41和第二催化剂42为三元催化剂的情形下，当温度过高时，出现被称为“烧结”的现象从而降低清洁效率。然而，在此实施例中，能够有效地防止出现这种烧结现象。由于这个原因，即使以高转速驱动内燃机，燃料也能够以理论空/燃比燃烧。从而，排气36能够由第一催化剂41和第二催化剂42有效地清洁。换言之，在此实施例中，能够提高排气清洁性能，这是内燃机1的一个性能。在此实施例中，两个催化剂串联地设置在排气通路16中，但是本发明不限于此。可以有一个催化剂或三个或更多个催化剂。多个催化剂可并联设置。

待供应到排气通路中的空气的温度基本上等于外部空气的温度，并明显低于排气的温度。从而，在此实施例中，排气的温度能够由于大量供应到排气通路16中的具有较低温度的空气进一步降低。而且在此实施例中，大量空气能够供应到第一催化剂41的上游。从而，即使所喷射的燃料量增大而造成内燃机1的空/燃比小于理论空/燃比时，含有使空/燃比等于理论空/燃比的同等含量的氧气的排气能够供应到第一催化剂41中。从而，在此实施例中，能够由于使得内燃机1的空/燃比小于理论空/燃比并因而降低燃烧温度而进一步降低排气的温度。此外，由于空/燃比小于理论空/燃比，可以由额外的燃料来冷却燃烧室10附近区域中的元件(例如进气阀8、排气阀9、阀座、活塞等)。从而，能够提高可靠性，这是内燃机1的一个性能。

例如，艇外电机中的内燃机经常长时间在输出最大的这种驱动状态中使用。当使得这种驱动状态的内燃机的空/燃比为理论空/燃比以提高催化剂的排气清洁效率时，燃烧温度会变得过高。如果不采取应对措施，第一催化剂41和第二催化剂42的温度将不合要求地变得过高。作为用于降低催化剂的温度的一个方法，可设想使得燃烧空/燃比小于理论空/燃比以降低燃烧温度。然而，当空/燃比小于理论空/燃比时，第一催化剂41和第二催化剂42的清洁效率降低。

由于在此实施例中的排气装置5，可将大量空气供应到排气通路16中。从而，尽管第一催化剂41和第二催化剂42的清洁效率保持较高，还能够使燃烧空/燃比小于理论空/燃比以降低燃烧温度。具体地，由于在此实施例中的排气装置5，排气和空气流入第一催化剂41和第二催化剂42中。从而，即使由于减小燃烧空/燃比而使得排气缺少氧气，可以通过将空气供应到排气通路16中而补偿这种氧气的缺乏。为此原因，尽管使得燃烧空/燃比小于理论空/燃比，还是能够由第一催化剂41和第二催化剂42有效地除去排气中的有害成分。

换言之，在此实施例中的排气装置5能够使得燃烧空/燃比小于理论空/燃比，以降低燃烧温度，同时保持清洁的排气排出的状态。因而，能够更确定地防止在内燃机1中出现非正常燃烧，例如自燃、爆震等。

还是在此实施例中，通过使得燃烧空/燃比小于理论空/燃比，燃烧室10中的原件能够由于燃料的蒸发热冷却。这通过燃料冷却了燃烧室10内部，并能防止由于燃烧室10中的温度变得过高造成的故障、活塞断裂、阀座的恶化等。待供应到排气通路16中的空气的温度基本上等于外部空气的温度，并明显低于排气的温度。从而，在此实施例中，排气的温度能够由于大量供应到排气通路16中的具有较低温度的空气进一步降低。这能够更确定地防止第一催化剂41和第二催化剂42出现烧结。

通过在此实施例中显著地减小排气的压力，能够减小内燃机1的抽吸损耗。原因如下。当排气通路16中的排气压力显著降低时，内燃机1的活塞(未示出)被拉向排气通路16，即朝向上死点，于是，在排气冲程中驱动活塞所需要的功减小。下面将参照图9对此进行描述。

图9中(A)示出传统内燃机的P-V曲线图，图9中(B)示出根据本发明的内燃机1的P-V曲线图。如图9中(B)所示，当排气压力显著降低时，活塞由排气吸住，即使曲轴(未示出)未驱动活塞。从而，内燃机1在排气冲程中能够做正功。由点划线环绕的区域表示正功。

如图1所示，在根据本实施例的排气装置5中，次级空气供应通路71的供应部分73位于扩散部分33上游端的上游。从而，次级空气供应系统70绝不会阻碍行进振动波35b。还是如图1所示，在根据本实施例的排气装置5中，次级空气供应通路71的供应部分73位于分支部分21的下游。从而，次级空气供应系统70绝不会阻碍振动波35。

排气通路16中的压力在越靠近排气通路16的上游部分7的位置减小程度越大。为此原因，次级空气供应通路71的供应部分73可设置为大致与分支部分21位置相同或者位于其上游。这能够防止膨胀波35c由次级空气供应系统70衰减，并因而能够更有效地供应空气。

图10是从模拟获得的曲线图并示出三个参数之间的关系。在图10中，纵轴表示通过将从次级空气供应系统70供应空气的空/燃比R除以不供应空气的空/燃比R0所获得的值。当所供应的空气量增大时，R/R0的值增大。因而，纵轴表示所供应的空气量。横轴表示通过将设置有支管22的收敛部分32中的压力K除以既没有设置次级空气供应系统70也没有设置支管22的收敛部分32中的压力K0所获得的值。当收敛部分32中的压力由于排气36和振动波35碰撞而增大时，K/K0增大。因而，横轴表示收敛部分32中的压力如何由于排气36和振动波35的碰撞而增大。横轴值的增大意味着临界压力比P/P0减小并且行进振动波35b在收敛扩散形喷嘴31中被加速。另一参数是分支部分21的入口21a的流路截面积与设置有分支部分21的排气通路16的流路截面积的比率(下面简称为“面积比”)。

如图10所示，当面积比为10％到50％时，R/R0和K/K0彼此成正比。然而，当面积比为50％或更大时，R/R0增大而K/K0几乎不增大。换言之，可见通过使得面积比为50％或更大，能够使K/K0增大到接近最大值。

如图3所示，当临界压力比P/P0为0.2或0.8时或马赫数为0.5到1.7时，临界压力比与马赫数成正比。然而，如图3所示，当临界压力比为0.2或更小时或马赫数为1.7或更大时，与临界压力比的减小相比，马赫数急剧增大。与临界压力比的减小相比马赫数急剧增大的区域被认为是图10中面积比为50％或更大的区域。具体地，认为通过提供具有50％或更大面积比的次级空气供应通路71而在收敛扩散形喷嘴31中产生具有1.7或更大马赫数的振动波。

面积比是50％或更大时，即使面积比增大，K/K0也不增大，但R/R0增大。具体地，可见即使面积比为50％或更大，所供应的空气量也随着面积比增大。从而，面积比可以是100％。具体地，其中设置有分支部分21的排气通路16的流路截面积可以等于分支部分21的入口21a的流路截面积。或者，面积比可以大于100％。具体地，分支部分21的入口21a的流路截面积可以大于其中设置有分支部分21的排气通路16的流路截面积。例如，分支部分21的入口21a可以具有椭圆形横截面等，其大于其中设置有分支部分21的排气通路16的横截面积。

<实施例2>

如图11所示，在实施例2中，支管22用作次级空气供应管道的一部分。除了结构上的差异，实施例2与实施例1完全相同。因此，实施例2中的详细描述通过对实施例1的图1到图10的详细描述来提供。引导阀74连接到还用作支管22的次级空气供应管道72。引导阀74用作支管22(还用作次级空气供应管道72)的封闭端换言之，引导阀74是次级空气供应系统70的一部分，用作排气装置5的分支部分21的反射部分21b。在此实施例中，排气装置5的分支部分21的口21a用作次级空气供应系统70的供应部分73。而且，排气装置5的分支部分21用作次级空气供应系统70的次级空气供应通路71的一部分。在实施例2中，支管22还用作次级空气供应管道72。或者，实施例1中描述的次级空气供应管道72可从外部插入到支管22中间部分中。

在此实施例的排气装置5中，当排气口9a打开时，引导阀74关闭。从而可由引导阀74反射振动波。当由于收敛扩散形喷嘴31的作用在排气通路16中产生负压时，引导阀74打开，并且空气能够经由分支部分21供应到排气通路16中。而且在此实施例中，足量的空气能够供应到排气通路16中。

在此实施例中，不需要形成与分支部分21单独操作的通路。从而，在此实施例中的排气装置5的成本比使用专用分支部分21的排气装置5(即实施例1中的排气装置5)的成本低。此外，能够提高设计的自由度。

<实施例3>

如图12所示，在实施例3中，支管22用作收敛扩散形喷嘴的一部分。除了结构上的差异，实施例3与实施例1完全相同。因此，实施例3中的详细描述通过对实施例1的图1到图10的详细描述来提供。在实施例1和2中，收敛部分32、喉部34和扩散部分33形成于排气通路16的位于分支部分21的下游的部分中。然而，经过继续积极地研究，本发明者发现具有简化结构但提供同样效果的结构。根据本发明，为了产生行进的振动波35b(新振动波)，设置分支部分21用于反射并将振动波35传播回到排气通路16中。从另一方面考虑该分支部分21，排气通路16的流路截面积在分支部分21的位置处增大并在该位置下游后减小。换言之，收敛部分32和喉部34由分支部分21形成于排气通路中。在排气通路16的位于分支部分21的入口21a上游的部分的流路截面积A5基本上等于排气通路16的位于分支部分21的入口21a下游的部分的流路截面积A7的情形下，具有下列关系。如图12所示，排气通路16的位于分支部分21的入口21a上游的部分的流路截面积A5与分支部分21的流路截面积A4之和大于排气通路16的位于分支部分21的入口21a下游的部分的流路截面积A7。具体地，A4+A5＞A7。因此，可以认为收敛部分32和喉部34形成于入口21a下游。从而，通过仅仅在入口21a下游提供扩散部分33，能够足以形成收敛扩散形喷嘴31。A6表示扩散部分33的流路截面积，并且A7＜A6。入口21a和扩散部分33之间的部分是喉部34。如在此所示，喉部34可以沿着流动方向较长。收敛部分32和扩散部分33的流路截面积不限于沿下游方向平滑变化，并可逐步地变化。

在实施例1、2和3中，内燃机1如下所述地将空气供应排气通路16。燃料在燃烧室10中燃烧。用于打开或关闭燃烧室10的排气口9a的排气阀9被打开，以从燃烧室10将排气36排出到排气通路16中。产生在排气通路16中传播的振动波35，其速度高于排气速度36。至少振动波35的一部分从排气通路16被分支，并且经过分支的振动波35传回到排气通路16中使得振动波35与排气碰撞，从而增大排气的压力。排气通路16的流路截面积减小以增大排气36的压力。具体地，通过使排气在排气通路16的沿下游方向流路截面积减小的部分中流动而增大排气的压力。此外，通过增大排气通路16的流路截面积增大排气36的速度。具体地，通过使排气在排气通路16的沿下游方向流路截面积增大的部分中流动而增大排气的速度。产生在排气通路16中沿下游方向传播的新振动波35b，以显著降低排气36的温度。使得排气36经过催化剂并受到清洁。因而，能够提高清除效率，同时减轻催化剂的性能降低。

现在将参照图13和图14详细地描述排气清洁方法。图13示出排气通路16中排气速度和排气压力之间的时序关系。图14示出排气通路16中排气压力和排气温度之间的时序关系。图7中示出的波形表示当振动波如图13中(C)所示加速时排气速度和排气压力之间的关系。图13中(A)和图14中(A)示出紧接着排气口打开后相应的关系。图13中(B)和图14中(B)示出紧接着排气和振动波在分支部分21下游彼此碰撞后相应的关系。图13中(C)和图14中(C)示出当振动波在扩散部分33中正被加速时相应的关系。图13中(D)和图14中(D)示出振动波被加速后相应的关系。

1)燃料在燃烧室中燃烧。通过打开燃烧室中的排气口9a，排气36从燃烧室10排出到排气通路16中，并且还产生以高于排气36的速度在排气通路16中传播的振动波35。图13中(A)示出紧接着排气口9a打开后的排气速度和排气压力。如图13中(A)所示，当排气口9a打开时，排气口9a附近区域中排气的压力变得高于大气压力。图14中(A)示出紧接着排气口9a打开后的排气压力和排气温度。如图14中(A)所示，通过接收燃烧热而排气36的温度变得非常高。

2)分支部分21从排气通路16分支在排气通路16中传播的振动波35的至少一部分。分支部分21的反射部分21b反射经过分支的振动波35。经过反射的振动波35在分支部分21中传播并再次返回到排气通路16中。经过反射的振动波35与排气通路16中流动的排气36碰撞，这增大了排气的压力。在收敛部分32中排气通路16的流路截面积减小，这增大了排气的压力。可能首先出现的是，或者由于振动波35和排气36的碰撞而使得排气压力增大，或者由于流路截面积的减小而使得排气压力增大。具体地，振动波35和排气36的碰撞可能出现在收敛部分32中排气压力增大之前或之后。图13中(B)示出紧接着排气压力增大后的排气速度和排气压力。如图13中(B)所示，在收敛部分32附近区域中，排气压力高于图13中(A)的时刻。在收敛部分32上游，排气速度高于图13中(A)的时刻。图14中(B)示出紧接着排气压力增大后的排气压力和排气温度。如图14中(B)所示，与图14中(A)的时刻相比，排气口9a附近区域中的排气温度更低，但在收敛部分32的上游的排气温度更高。

3)当排气通路16的流路截面积在扩散部分33中增大而增大排气速度时，产生在排气通路16中沿下游方向传播的新振动波35b。当振动波35b产生时，同时产生沿上游方向传播的膨胀波35c。新振动波35b在扩散部分33中加速。从而，位于在排气通路16中沿下游方向行进的振动波35b和在排气通路16中沿上游方向行进的膨胀波35c之间的流体急剧膨胀。这能够减小在排气通路16中流动的排气压力。从而，在排气通路16中能够产生负压区域。在这一点上，通过由于绝热膨胀引起的绝热冷却效应，能够减小振动波35b上游的排气温度。图13中(C)示出当振动波35b在扩散部分33中正被加速时的排气速度和排气压力。如图13中(C)所示，从图13中(B)的时刻起，在扩散部分33上游，排气压力急剧减小而变成负压。与此同时，扩散部分33上游的排气速度急剧增大。图14中(C)示出当振动波35b在扩散部分33中正被加速时的排气压力和排气温度。如图14中(C)所示，从图14中(B)的时刻起，随着扩散部分33上游的排气压力减小，排气温度急剧降低。

图13中(D)示出振动波35b加速后的排气速度和排气压力。如图13中(D)所示，在图13中(C)时刻，扩散部分33上游的排气压力减小的影响甚至施加的收敛部分32上游的排气口9a上。从而，排气压力在排气口9a的附近区域中也变成负压。图14中(D)示出振动波35b加速后的排气压力和排气温度。如图14中(D)所示，由于在排气口9a的附近区域中也变成负压，在排气的附近区域中排气温度也能够急剧降低。

如图14所示，在扩散部分33下游排气温度不会变化太多。换言之，由于在图14中(A)中示出的排气口9a的附近区域中的高温排气由扩散部分33中的绝热冷却效应所冷却，能够防止扩散部分33下游的排气温度发生变化。

在图13和图14示出的实例中，在扩散部分33下游设置第一催化剂41和第二催化剂42。由于能够防止扩散部分33下游的排气温度如上所述地变化，能够防止经过第一催化剂41和第二催化剂42的排气温度变得过高。即使内燃机1在高负载和高转速范围内驱动，这也可防止催化剂烧结。

用于供应次级空气的次级空气供应管道72连接到产生负压的区域时，空气能够供应到排气通路16。具体地，如图13中(C)和图13中(D)所示，在振动波35b加速后，在扩散部分33上游产生负压区域。从而，通过设置扩散部分33上游的次级空气供应通路71的供应部分73，能够将大量空气供应到排气通路16中。

<其它实施例>

图15示出具有根据本发明的内燃机安装在其上的船舶。具体地，图15示出具有两个艇外电机101的船舶100，每个艇外电机上都安装有根据本发明的内燃机1。图16示出具有根据本发明的内燃机安装在其上的车辆。具体地，图16示出内燃机1位于车体中心的摩托车200。对于根据本发明的内燃机的应用目的没有限制。

图17示出多缸发动机，其中，多个燃烧室10的排气口9a由排气通路汇聚到一起并且收敛扩散形喷嘴31设置在汇聚部分的下游。在此实施例中，排气通路的连接到其中一个口9a的部分用作分支部分21。图17的详细描述与图4的相同。因而，容易理解本发明可应用于如图17所示的多缸发动机。

在上述实施例中，一个燃烧室设置有一个排气口。或者，一个燃烧室可设置多个排气口。在上述实施例中，一个燃烧室设置一个收敛扩散形喷嘴。或者，一个燃烧室可设置两个或多个喷嘴。无需说明的是，这种结构可应用于具有多个燃烧室的多缸内燃机。本发明可应用于任一种内燃机。

在上述实施例中，一个排气通路设置有一个分支部分。或者，一个排气通路可设置多个分支部分。或者，从排气通路16的同一位置分支的多个分支部分的末端可以连接到一起以形成具有环路的分支部分。在此情形下，在各个分支部分中传播的振动波彼此碰撞并在连接部分被反射。连接部分用作反射部分。即使没有例如壁的构件，也可提供反射部分。

图18示出根据上述实施例的其中一个的改进形式，并且是其排气通路等的横截面视图。在实施例1中，如图18所示，次级空气供应管道72(即次级空气供应通路71的供应部分73)设置在分支部分21的下游。或者，在改进形式中，次级空气供应管道72(即次级空气供应通路71的供应部分73)设置在分支部分21(见附图标记72b)的上游或与分支部分21出于相同位置(见附图标记72a)。

根据本发明，排气装置5包括排气通路，排气通路的流路截面积在扩散部分33的下游端和排气清洁装置40的催化剂41的上游端之间不减小。从而，排气不受压缩，于是防止排气的温度升高。

根据本发明，排气清洁装置40包括催化剂41，催化剂41的上游端的流路截面积与扩散部分33的下游端处的流路截面积相同或比其大。催化剂41的流路截面积是催化剂41的除其载体以外的流路截面积，换言之，是排气能够由其通过的催化剂的主题的有效开口的截面积。因为这种结构，排气在经过催化剂41时不受压缩，于是能够进一步防止排气温度升高。还是因为这种结构，能够防止排气装置5和排气清洁装置40尺寸增大，并且能够设置具有较大流路截面积的催化剂从而提高清洁效率。

根据本发明，排气清洁装置40包括催化剂41，催化剂41的上游端的流路截面积与扩散部分33的下游端处的流路截面积相同或比其大。排气装置5包括排气通路16，排气通路16的流路截面积在扩散部分33的下游端和催化剂41的上游端之间保持相同或增大。还是因为这种结构，能够防止排气装置5和排气清洁装置40尺寸增大，并且能够设置具有较大流路截面积的催化剂从而提高清洁效率。此外，排气不受压缩，于是能够防止排气的温度升高。

附图标记说明

1   内燃机

5   排气装置

9   排气阀

9a  排气口

10  燃烧室

16  排气通路

21  分支部分

21a 入口

21b 反射部分

31  收敛扩散形喷嘴

32  收敛部分

33  扩散部分

34  喉部

35  振动波

35b 行进振动波

35c 膨胀波

36  排气

71  次级空气供应通路

Claims (15)

1.一种内燃机，包括：

燃烧室，其具有排气口；

排气阀，其用于打开或关闭所述排气口；

排气装置，其具有排气通路，用于引导从所述燃烧室经由所述排气口排出的排气；和

排气清洁装置，其设置在所述排气通路中并具有催化剂；

其中：

所述排气装置包括：

收敛部分，其流路截面积在其下游端小于其上游端；

扩散部分，其设置在所述收敛部分下游，并且其流路截面积在其下游端大于其上游端；以及

分支部分，其用于从所述排气通路的位于所述扩散部分上游的部分分支在所述排气通路中沿下游方向传播的振动波，所述振动波的传播速度比所述排气口打开时从所述燃烧室流入所述排气通路中的排气的速度高，并将所述振动波传回到所述排气通路中；

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传播到所述分支部分中的振动波在所述分支部分和所述扩散部分之间碰撞，从而增大所述收敛部分中排气的压力；

使得排气经过所述扩散部分以产生新振动波，并因而降低排气温度；和

所述排气清洁装置的催化剂设置在所述排气通路的位于所述扩散部分下游的部分中。

2.一种内燃机，包括：

燃烧室，其具有排气口；

排气阀，其用于打开或关闭所述排气口；

排气装置，其具有排气通路，用于引导从所述燃烧室经由所述排气口排出的排气；和

排气清洁装置，其设置在所述排气通路中并具有催化剂；

其中：

所述排气装置包括：

收敛部分，其流路截面积在其下游端小于其上游端；

扩散部分，其设置在所述收敛部分下游，并且其流路截面积在其下游端大于其上游端；以及

分支部分，其用于从所述排气通路的位于所述扩散部分上游的部分分支在所述排气通路中沿下游方向传播的振动波，所述振动波的传播速度比所述排气口打开时从所述燃烧室流入所述排气通路中的排气的速度高，并将所述振动波传回到所述排气通路中；

所述排气清洁装置的催化剂设置在所述排气通路的位于所述扩散部分下游的部分中；

所述排气口打开时从所述燃烧室排出的排气速度为Ve，在所述排气通路中传播的所述振动波的传播速度为Vs，所述排气口和所述分支部分的入口之间的距离Le以及所述振动波在所述分支部分中传播的距离Ls满足下列关系：

Le/Ve≤(Le+2Ls)/Vs；并且

从所述排气口打开直到所述排气口关闭的时间为tv，所述分支部分的入口和所述扩散部分之间的距离Ld满足下列关系：

(Le+2Ls+Ld)/Vs≤tv+(Le+Ld)/Ve。

3.如权利要求1或2所述的内燃机，其中，所述排气装置包括排气通路，所述排气通路的流路截面积在所述扩散部分的下游端和所述催化剂的上游端之间不减小。

4.如权利要求1或2所述的内燃机，其中，所述排气清洁装置包括催化剂，所述催化剂的上游端的流路截面积与所述扩散部分的下游端处的流路截面积相同或比其大。

5.如权利要求1或2所述的内燃机，其中：

所述排气清洁装置包括催化剂，所述催化剂的上游端的流路截面积与所述扩散部分的下游端处的流路截面积相同或比其大；

所述排气装置包括排气通路，所述排气通路的流路截面积在所述扩散部分的下游端和所述催化剂的上游端之间保持相同或增大。

6.一种车辆，包括如权利要求1或2所述的内燃机。

7.一种车辆，包括如权利要求3所述的内燃机。

8.一种车辆，包括如权利要求4所述的内燃机。

9.一种车辆，包括如权利要求5所述的内燃机。

10.一种船舶，包括如权利要求1或2所述的内燃机。

11.一种船舶，包括如权利要求3所述的内燃机。

12.一种船舶，包括如权利要求4所述的内燃机。

13.一种船舶，包括如权利要求5所述的内燃机。

14.一种用于内燃机的排气清洁方法，包括下列步骤：

在燃烧室中燃烧燃料；

打开用于使所述燃烧室的排气口打开或关闭的排气阀以将排气从所述燃烧室排出到排气通路中，并产生在所述排气通路中以高于所述排气的速度传播的振动波；

至少振动波的一部分从所述排气通路被分支，并且经过分支的振动波传回到所述排气通路中使得振动波与排气碰撞，从而增大排气的压力；

使得排气流入到所述排气通路的其下游部分流路截面积小于其上游部分流路截面积的部分中，从而增大排气的压力；

使得排气流入到所述排气通路的其下游部分流路截面积大于其上游部分流路截面积的部分中，从而产生在所述排气通路中沿下游方向传播的新振动波，因而降低排气温度；和

使得排气经过催化剂以清洁所述排气。

15.一种内燃机，其采用如权利要求14所述的排气清洁方法。

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