JP2004060546A - Internal combustion engine - Google Patents

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secondary air
exhaust
combustion chamber
air supply
passage
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Yasushi Yoshimura
吉村　裕史
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Toyota Motor Corp
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of increasing the output torque characteristics of an internal combustion engine with a secondary air supply part. <P>SOLUTION: This internal combustion engine comprises an exhaust gas passage allowing exhaust gas exhausted from a plurality of combustion chambers to pass therethrough, connected to the plurality of combustion chambers, and having a plurality of partial exhaust passages allowed to communicate with each other through merging points on the downstream sides thereof and a secondary air passage connected to a secondary air supply source and having a plurality of partial secondary air passages allowed to communicate with each other through branch points on the upstream sides thereof. When both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are set in open states, the first and second combustion chambers #1 and #2 having a sequential combustion order are allowed to communicate with each other through a first route P1 including a merging point N1 and allowed to communicate with a second route P2 including a branch point N2. The length of the second route P2 is set approximately equal to that of the first route P1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二次空気供給部を備える内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の複数の燃焼室から排出される排気ガス中には、通常、一酸化炭素や、炭化水素系化合物、窒素酸化物などの有害成分が含まれている。近年、これらの有害成分の低減が強く要請されている。このため、内燃機関は、通常、排気ガス中の有害成分を無害なガスに変換するための触媒装置を備えている。
【０００３】
触媒装置は、触媒温度が活性温度以上である場合に、排気ガス中の有害成分を効率良く処理することができる。したがって、触媒温度が比較的低い場合には、触媒装置は、有害成分を効率よく処理できない。このため、内燃機関には、二次空気供給部が設けられる場合がある。
【０００４】
二次空気供給部は、通常、二次空気供給源と、二次空気供給源に接続された二次空気通路と、を備えている。二次空気通路は、最下流側に、複数の燃焼室に対応する複数の部分二次空気通路を含んでおり、各部分二次空気通路は、上流側の分岐点を介して互いに連通している。二次空気は、二次空気通路を介して、複数の燃焼室の排気口付近に供給され、この結果、排気ガス中の未燃燃料が燃焼する。この燃焼熱によって、排気ガスの温度が上昇し、この結果、触媒温度を比較的短時間で上昇させることができる。なお、このような二次空気供給部は、例えば、特開平７−１８０５４７号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、二次空気供給部を追加することによって、内燃機関の出力トルク特性が劣化してしまうという問題があった。これは、燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室に関し、第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が二次空気通路を介して第１の燃焼室の排気口に到達する時刻と、第１の燃焼室の吸気口および排気口が開状態に設定されるオーバラップ期間と、が重なってしまうためである。このとき、第１の燃焼室は、空気を充分に吸入することができず、この結果、内燃機関の出力トルクが低下する。
【０００６】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、二次空気供給部を備える内燃機関の出力トルク特性を向上させることのできる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１の装置は、内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路であって、前記複数の燃焼室に接続され、下流側の合流点を介して互いに連通する複数の部分排気通路を含む前記排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記合流点を含む第１の経路を介して連通するとともに、前記分岐点を含む第２の経路を介して連通し、
前記第２の経路の長さは、前記第１の経路の長さとほぼ等しく設定されていることを特徴とする。
【０００８】
第１の装置では、二次空気通路を通る第２の経路の長さは、排気通路を通る第１の経路の長さとほぼ等しく設定されている。このため、第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が第１の経路を介して第１の燃焼室の排気口に到達する第１の時刻と、第２の経路を介して第１の燃焼室の排気口に到達する第２の時刻とは、ほぼ一致する。
【０００９】
ところで、第２の経路の長さが、第１の経路の長さと異なる場合には、第１の時刻と第２の時刻とは異なる。このような場合には、第２の燃焼室の排気圧力に起因して、内燃機関の２つの回転数領域で出力トルクの低下が発生し得る。
【００１０】
しかしながら、本発明の第１の装置を採用する場合には、第２の燃焼室の排気圧力に起因して出力トルクの低下が発生する回転数を、１つの回転数領域に制限することができる。すなわち、二次空気供給部を備える内燃機関の出力トルク特性を向上させることができる。
【００１１】
上記の装置において、
前記複数の部分二次空気通路は、前記複数の燃焼室のそれぞれに対応しており、
前記各部分二次空気通路は、前記各部分排気通路内に二次空気を供給するようにしてもよい。
【００１２】
こうすれば、排気ガス中の未燃燃料を効率よく燃焼させることができる。
【００１３】
また、上記の装置において、
前記第２の経路の長さは、前記第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が前記第２の経路を介して前記第１の燃焼室の排気口に到達する時刻と、前記第１の燃焼室の吸気口および排気口が開状態に設定されるオーバラップ期間と、が重なるときの前記内燃機関の回転数が、通常使用される回転数領域の最小値より小さくなるように、設定されていることが好ましい。
【００１４】
こうすれば、内燃機関が通常使用される回転数領域で運転を実行する際の出力トルクの低下を抑制することができる。
【００１５】
本発明の第２の装置は、内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記分岐点を含む経路を介して連通し、
前記経路の長さは、前記第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が前記経路を介して前記第１の燃焼室の排気口に到達する時刻と、前記第１の燃焼室の吸気口および排気口が開状態に設定されるオーバラップ期間と、が重なるときの前記内燃機関の回転数が、通常使用される回転数領域の最小値より小さくなるように、設定されていることを特徴とする。
【００１６】
第２の装置では、二次空気通路を通る経路の長さは、出力トルクの低下が発生する内燃機関の回転数が通常使用される回転数領域の最小値より小さくなるように、設定されている。したがって、内燃機関が通常使用される回転数領域で運転を実行する際の出力トルクの低下を抑制することができ、この結果、二次空気供給部を備える内燃機関の出力トルク特性を向上させることが可能となる。
【００１７】
上記の装置において、
前記排気通路は、前記複数の燃焼室にそれぞれ接続された複数の部分排気通路を含んでおり、
前記複数の部分二次空気通路は、前記複数の燃焼室のそれぞれに対応しており、
前記各部分二次空気通路は、前記各部分排気通路内に二次空気を供給するようにしてもよい。
【００１８】
こうすれば、排気ガス中の未燃燃料を効率よく燃焼させることができる。
【００１９】
本発明の第３の装置は、内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記分岐点を含む経路を介して連通し、
前記二次空気供給部は、さらに、
前記経路途中に設けられ、前記二次空気通路内の圧力変動を減衰させるための減衰部を備えることを特徴とする。
【００２０】
第３の装置では、二次空気通路を通る経路途中に減衰部が設けられているため、仮に、第２の燃焼室の排気圧力が該経路を介して第１の燃焼室の排気口に到達する時刻と、第１の燃焼室の吸気口および排気口が開状態に設定されるオーバラップ期間とが、重なるような場合にも、第２の燃焼室の排気圧力が該経路を介して第１の燃焼室の内部に到達したときの圧力を比較的低くすることができる。したがって、二次空気供給部を備える内燃機関の出力トルク特性を向上させることが可能となる。
【００２１】
本発明の第４の装置は、内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記分岐点を含む経路を介して連通し、
前記二次空気供給部は、さらに、
前記経路途中に設けられた遮断弁を備え、
前記内燃機関は、さらに、
前記遮断弁の動作を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記二次空気供給源の駆動期間中に、前記遮断弁を開状態に設定し、前記二次空気供給源の停止期間中に、前記遮断弁を閉状態に設定することを特徴とする。
【００２２】
第４の装置では、二次空気通路を通る経路途中に遮断弁が設けられており、二次空気供給源の停止期間中には、遮断弁は閉状態に設定される。したがって、排気通路内に二次空気が供給されない場合には、第１の燃焼室は、第２の燃焼室の排気圧力の影響を受けず、この結果、二次空気供給部を備える内燃機関の出力トルク特性を向上させることが可能となる。
【００２３】
本発明の第５の装置は、内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通し、前記複数の燃焼室のそれぞれに対応する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記分岐点を含む経路を介して連通し、
前記二次空気供給部は、さらに、
前記複数の部分二次空気通路のそれぞれに設けられた複数の前記遮断弁を備え、
前記内燃機関は、さらに、
前記複数の遮断弁の動作を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が前記経路を介して前記第１の燃焼室に対応する第１の遮断弁に到達する期間に、前記第１の遮断弁を閉状態に設定することを特徴とする。
【００２４】
第５の装置では、第１の燃焼室のオーバラップ期間中に、第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されたときの排気圧力が二次空気通路を通る経路を介して第１の燃焼室の排気口に到達しないように、各燃焼室毎に設けられた各遮断弁は、閉状態に設定される。したがって、第１の燃焼室は、第２の燃焼室の排気圧力の影響を受けず、この結果、二次空気供給部を備える内燃機関の出力トルク特性を向上させることが可能となる。
【００２５】
本発明の第６の装置は、内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記複数の燃焼室は、複数のグループに区分されており、
前記二次空気供給部は、前記各グループ毎に、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、異なるグループに属することを特徴とする。
【００２６】
第６の装置では、第１の燃焼室と第２の燃焼室とは、異なるグループに属しているため、第１の燃焼室の排気口と第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合にも、第１の燃焼室と第２の燃焼室とは、二次空気通路を通る経路を介して連通することがない。したがって、二次空気供給部を備える内燃機関の出力トルク特性を向上させることが可能となる。
【００２７】
上記の装置において、
前記複数の燃焼室の数と前記複数のグループの数とは等しくてもよい。
【００２８】
この場合には、各燃焼室は、二次空気通路を通る経路を介して、他のいずれの燃焼室にも連通しない。したがって、各燃焼室は、他の燃焼室の排気圧力の影響を受けないため、出力トルク特性をかなり向上させることができる。
【００２９】
さらに、第１ないし第６の装置において、
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化するための触媒装置を備えることが好ましい。
【００３０】
この発明は、二次空気供給部、二次空気供給部を備える内燃機関、該内燃機関を搭載した移動体などの装置等の種々の態様で実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．エンジンの構成：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、第１実施例におけるガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。なお、本実施例のエンジンは車両に搭載されている。
【００３２】
エンジン１００は、エンジン本体１０と、吸気管４０と、排気管５０と、二次空気供給部２００と、を備えている。
【００３３】
エンジン本体１０は、いわゆるＶ型６気筒エンジンであり、６つの燃焼室＃１〜＃６を有している。エンジン本体１０は、Ｖ字形に配列された２つのバンクを有しており、第１のバンクには、３つの燃焼室＃１，＃３，＃５が含まれており、第２のバンクには、他の３つの燃焼室＃２，＃４，＃６が含まれている。
【００３４】
吸気管４０は、吸気通路を形成する。吸気通路は、各段に含まれる部分通路の数が下流側に向けて次第に増大する多段構造を有している。具体的には、最上流段には、１つの部分通路４１が設けられており、最下流段には、該１つの部分通路が分岐した６つの部分通路４２ａ〜４２ｆが設けられている。なお、６つの部分通路４２ａ〜４２ｆは、６つの燃焼室＃１〜＃６にそれぞれ対応している。
【００３５】
排気管５０は、排気通路を形成する。排気通路は、各段に含まれる部分通路の数が下流側に向けて次第に減少する多段構造を有している。具体的には、最上流段には、６つの燃焼室のそれぞれに対応する６つの部分通路５１ａ〜５１ｆが設けられている。中段には、最上流段の３つの部分通路５１ａ，５１ｃ，５１ｅが合流した第１の部分通路５２ａと、他の３つの部分通路５１ｂ，５１ｄ，５１ｆが合流した第２の部分通路５２ｂと、が設けられている。最下流段には、中段の２つの部分通路５２ａ，５２ｂが合流した１つの部分通路５３が設けられている。
【００３６】
排気通路には、排気ガスを浄化するための４つの触媒装置６１〜６４が設けられている。第１および第２の触媒装置６１，６２は、中段の第１の部分通路５２ａに設けられており、第３および第４の触媒装置６３，６４は、中段の第２の部分通路５２ｂに設けられている。各触媒装置６１〜６４は、基材層と活性金属と助触媒とで構成される活性成分を含む触媒を有しており、排気ガス中に含まれる有害成分（一酸化炭素や、炭化水素系化合物、窒素酸化物など）を無害なガスに変換することができる。
【００３７】
二次空気供給部２００は、二次空気ポンプ２１０と、二次空気管２２０と、を備えている。二次空気管２２０は、二次空気通路を形成する。二次空気通路は、各段に含まれる部分通路の数が下流側に向けて次第に増大する多段構造を有している。具体的には、最上流段には、二次空気ポンプ２１０に接続された１つの部分通路２２１が設けられており、中段には、該１つの部分通路２２１が分岐した２つの部分通路２２２ａ，２２２ｂが設けられている。最下流段には、中段の第１の部分通路２２２ａが分岐した３つの部分通路２２３ａ，２２３ｃ，２２３ｅと、中段の第２の部分通路２２２ｂが分岐した３つの部分通路２２３ｂ，２２３ｄ，２２３ｆと、が設けられている。そして、最下流段の６つの部分通路２２３ａ〜２２３ｆは、６つの燃焼室＃１〜＃６にそれぞれ対応しており、排気通路の最上流段の６つの部分通路５１ａ〜５１ｆにそれぞれ接続されている。
【００３８】
二次空気供給部２００は、排気通路の最上流段の部分通路５１ａ〜５１ｆ内に二次空気を供給する。これにより、排気ガス中の未燃燃料が燃焼し、この燃焼熱によって、排気ガスの温度が上昇する。そして、温度の比較的高い排気ガスが触媒装置６１〜６４に供給されることによって、触媒温度は、比較的短時間で活性温度以上に上昇する。ここで、活性温度とは、触媒反応が自立的に進行する温度を意味している。このように、二次空気供給部２００を用いれば、例えば、エンジンの運転開始時などの触媒温度が比較的低い場合に、比較的短時間で触媒を活性化させることができ、この結果、各触媒装置６１〜６４は、排気ガス中の有害成分を効率良く処理することができる。
【００３９】
エンジン１００は、エンジン全体を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｕｎｉｔ　）９０を備えている。特に、ＥＣＵ９０は、４つの触媒装置６１〜６４のそれぞれに設けられた４つの温度センサ９１〜９４の測定結果に応じて、二次空気ポンプ２１０の動作を制御する。具体的には、各温度センサ９１〜９４の測定結果が活性温度よりも低いことを示す場合には、二次空気ポンプ２１０を駆動（回転）させ、活性温度よりも高いことを示す場合には、二次空気ポンプ２１０を停止させる。
【００４０】
図２は、図１のエンジン本体１０の内部構成を模式的に示す説明図である。ただし、図２は、第１の燃焼室＃１に注目して描かれている。
【００４１】
エンジン本体１０は、シリンダブロック２０と、シリンダヘッド３０と、を備えており、シリンダブロック２０とシリンダヘッド３０との間には、第１の燃焼室＃１が形成されている。
【００４２】
シリンダブロック２０は、シリンダ２２と、クランクケース２４と、を含んでいる。シリンダ２２内には、上下に往復運動するピストン２６が設けられており、クランクケース２４内には、回転運動するクランクシャフト２８が設けられている。ピストン２６とクランクシャフト２８とは、コネクティングロッド２７を介して接続されている。この構成によって、ピストン２６の往復運動とクランクシャフト２８の回転運動との変換が行われる。
【００４３】
シリンダヘッド３０には、吸気ポート３１と排気ポート３２とが形成されている。吸気ポート３１には、吸気弁３３が配置されており、吸気弁３３の開閉動作によって、燃焼室＃１の吸気口の開閉状態が制御される。また、排気ポート３２には、排気弁３４が配置されており、排気弁３４の開閉動作によって、燃焼室＃１の排気口の開閉状態が制御される。
【００４４】
吸気ポート３１には、吸気管４０が接続されており、排気ポート３２には、排気管５０が接続されている。吸気ポート３１内の通路は、吸気通路の最下流段の部分通路４２ａの一部を構成し、排気ポート３２内の通路は、排気通路の最上流段の部分通路５１ａの一部を構成する。
【００４５】
吸気通路には、スロットル弁４６と燃料噴射部４８とが設けられている。吸気通路の上流側からは空気が供給され、スロットル弁４６は、燃焼室＃１に吸入される空気量を調整する。燃料噴射部４８は、図示しない燃料ポンプから供給される燃料（ガソリン）を吸気通路内に噴射する。これにより、空気と燃料との混合気が生成される。混合気は、燃焼室＃１内に供給された後、各点火プラグ３６が形成する電気火花によって、燃焼する。燃焼済みの排気ガスは、燃焼室＃１から排出される。排気ポート３２には、二次空気管２２０が挿入されており、排気通路内に二次空気が供給されると、排気ガス中の未燃燃料が燃焼する。
【００４６】
なお、本実施例において、スロットル弁４６と燃料噴射部４８とは、各燃焼室毎に設けられており、吸気管４０とスロットル弁４６と燃料噴射部４８とは、各燃焼室に空気と燃料とを含む混合気を導入するための混合気導入部として機能する。
【００４７】
図３は、図１の６つの燃焼室＃１〜＃６の作動行程を模式的に示す説明図である。図示するように、６つの燃焼室における燃焼（膨張）は、＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６の順序で実行される。各燃焼室は、吸入，圧縮，膨張，排気の４行程を繰り返し実行する。各燃焼室における膨張行程は、クランクシャフト２８（図２）の回転角度（以下、「クランク回転角度」とも呼ぶ）で約１２０°ずつ遅れて開始される。
【００４８】
ところで、図３に示すように、各燃焼室の吸気口は、排気行程の終了前から圧縮行程の開始後まで、開状態に設定される。また、各燃焼室の排気口は、膨張行程の終了前から吸入行程の開始後まで、開状態に設定される。したがって、各燃焼室が排気行程から吸入行程へ移行する際には、吸気口と排気口との双方が開状態に設定される期間が存在する。この期間は、「オーバラップ期間」と呼ばれる。なお、オーバラップ期間を設けることによって、各燃焼室から排気ガスを効率よく排出することができるとともに、各燃焼室内に空気を効率よく吸入することができる。換言すれば、オーバラップ期間を設けることによって、各燃焼室の吸排気効率を向上させることができる。
【００４９】
また、図１に示すように、各燃焼室に接続された排気通路は、ガスが自由に流通可能な構造を有している。したがって、燃焼順序が連続する任意の２つの燃焼室は、排気通路を介して連通し得る。例えば、第１および第２の燃焼室＃１，＃２に接続された最上流段の２つの部分通路５１ａ，５１ｂは、下流側の合流点Ｎ１を介して連通している。そして、第１の燃焼室＃１の排気口と第２の燃焼室＃２の排気口との双方が開状態に設定される場合には、第１および第２の燃焼室＃１，＃２は、合流点Ｎ１を含む第１の経路Ｐ１を介して連通する。
【００５０】
上記のような場合には、エンジンが特定の回転数領域で運転する際に出力トルクが低下し、この結果、出力トルク特性が劣化し得る。具体的には、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定された直後には、パルス状の高い排気圧力が発生する。なお、この排気圧力は、「ブローダウン圧」とも呼ばれる。この排気圧力は、圧力波として、ほぼ音速で排気通路内の第１の経路Ｐ１を伝播し、第１の燃焼室＃１の排気口に到達する。そして、この到達時刻が第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間に重なる場合には、排気口付近の圧力が吸気口付近の圧力よりも高くなるため、第１の燃焼室＃１内に排気ガスが流入する。このとき、第１の燃焼室＃１は、吸入行程において、空気を充分に吸入することができず、この結果、エンジンの出力トルクが低下してしまう。
【００５１】
このため、本実施例では、排気管５０（経路Ｐ１）の長さを調整することによって、エンジンの出力トルク特性を向上させている。すなわち、第２の燃焼室＃２で発生する排気圧力が第１の経路Ｐ１を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達するまでの第１の時間は、第１の経路Ｐ１の長さによって決定され、エンジン回転数に依存しない。具体的には、第１の時間は、第１の経路Ｐ１が長い程、大きくなる。一方、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態となる時刻から第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間までの第２の時間は、エンジン回転数によって決定され、第１の経路Ｐ１の長さに依存しない。具体的には、第２の時間は、エンジン回転数が小さくなる程、大きくなる。そこで、本実施例では、排気管５０の長さを調整することによって、出力トルクが低下する回転数領域を調整している。
【００５２】
図４は、排気管５０の長さを変更した場合のエンジン回転数と出力トルクとの関係を示すグラフである。ただし、図４は、エンジンが二次空気供給部２００を備えていない場合の関係を示している。
【００５３】
曲線Ｃ１は、排気管５０（経路Ｐ１）が比較的短く設定された場合の関係を示しており、曲線Ｃ２は、排気管５０（経路Ｐ１）が比較的長く設定された場合の関係を示している。２つの曲線Ｃ１，Ｃ２を比較して分かるように、曲線Ｃ１では、エンジン回転数ｎ付近の領域で、出力トルクが低下している。なお、回転数ｎは、例えば、約２０００ｒｐｍである。
【００５４】
図５は、図４のエンジン回転数ｎにおける排気脈動を示す説明図である。図５の曲線Ｄ１，Ｄ２は、図４の曲線Ｃ１，Ｃ２に対応している。なお、図５では、第１の燃焼室＃１の排気ポート３２付近で測定された圧力変化が、約７２０°のクランク回転角度範囲で示されている。また、図５では、第１の燃焼室＃１に関し、排気口の開期間と吸気口の開期間とオーバラップ期間とが示されている。
【００５５】
曲線Ｄ２の第１のピークＢａは、第１の燃焼室＃１で発生した圧力（すなわち、第１の燃焼室＃１の排気口が開状態に設定されたときの圧力）に起因している。第１のピークＢａには、第６の燃焼室＃６で発生した圧力が第１の燃焼室＃１の排気ポート３２付近まで伝播したときの圧力が重畳されている。同様に、第２のピークＢｂは、第３の燃焼室＃３で発生した圧力と、第２の燃焼室＃２で発生した圧力と、に起因している。また、第３のピークＢｃは、第５の燃焼室＃５で発生した圧力と、第４の燃焼室＃４で発生した圧力と、に起因している。
【００５６】
図５の２つの曲線Ｄ１，Ｄ２を比較して分かるように、曲線Ｄ１では、第２の燃焼室＃２で発生した圧力に起因するピークは、曲線Ｄ２の第１のピークＢａと第２のピークＢｂとの間に現れる。これは、第２の燃焼室＃２で発生した排気圧力が比較的短い第１の経路Ｐ１を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達するまでの時間が、比較的短いためである。そして、曲線Ｄ１では、第２の燃焼室＃２で発生した排気圧力が第１の燃焼室＃１の排気口に到達する時刻は、第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間に重なっている。このとき、第１の燃焼室＃１は、吸入行程において空気を充分に吸入することができず、この結果、図４の曲線Ｃ１に示すようにトルクが低下する。
【００５７】
なお、曲線Ｄ１では、第４の燃焼室＃４で発生した圧力に起因するピークは、曲線Ｄ２の第２のピークＢｂと第３のピークＢｃとの間に現れており、第６の燃焼室＃６で発生した圧力に起因するピークは、曲線Ｄ２の第３のピークＢｃと第１のピークＢａとの間に現れている。
【００５８】
本実施例では、図４の曲線Ｃ２，図５の曲線Ｄ２に示すように、排気管５０（経路Ｐ１）の長さは、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が第１の経路Ｐ１を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する時刻と、第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間と、が重なるときのエンジン回転数（以下、単に「第１の同期回転数」とも呼ぶ）が、通常使用される回転数領域（以下、単に「常用回転数領域」とも呼ぶ）の最小値より小さくなるように、設定されている。すなわち、図４の曲線Ｃ２では、トルク低下は、図示する常用回転数領域では発生せず、図示しない低回転数領域で発生する。
【００５９】
排気管５０（経路Ｐ１）を上記のような長さに設定すれば、エンジンが常用回転数領域で運転を実行する際の出力トルクの低下を抑制することができる。
【００６０】
図４，図５では、エンジンが二次空気供給部２００を備えていない場合について説明したが、本実施例のエンジン１００は、二次空気供給部２００を備えている。したがって、上記のトルク低下の問題は、二次空気供給部２００に関しても同様に生じ得る。
【００６１】
すなわち、図１に示すように、各燃焼室の排気口付近に接続された二次空気通路は、ガスが自由に流通可能な構造を有している。したがって、燃焼順序が連続する任意の２つの燃焼室は、二次空気通路を介して連通し得る。例えば、第１および第２の燃焼室＃１，＃２に接続された最下流段の２つの部分通路２２３ａ，２２３ｂは、上流側の分岐点Ｎ２を介して連通している。そして、第１の燃焼室＃１の排気口と第２の燃焼室＃２の排気口との双方が開状態に設定される場合には、第１および第２の燃焼室＃１，＃２は、分岐点Ｎ２を含む第２の経路Ｐ２を介して連通する。したがって、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定されたときに発生する排気圧力は、圧力波として、ほぼ音速で二次空気通路内の第２の経路Ｐ２を伝播し、第１の燃焼室＃１の排気口に到達する。そして、この到達時刻が第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間に重なる場合には、エンジンの出力トルクが低下してしまう。
【００６２】
このため、本実施例では、排気管５０（経路Ｐ１）と同様に、二次空気管２２０（経路Ｐ２）の長さを調整することによって、出力トルクが低下する回転数領域を調整し、この結果、エンジンの出力トルク特性を向上させている。
【００６３】
図６は、二次空気管２２０の長さを変更した場合のエンジン回転数と出力トルクとの関係を示すグラフであり、図４に対応する。ただし、図６は、図４の曲線Ｃ２，図５の曲線Ｄ２に示すように、排気管５０（経路Ｐ１）が比較的長く設定された場合の関係を示している。
【００６４】
曲線Ｃ３は、二次空気管２２０（経路Ｐ２）が比較的短く設定された場合の関係を示しており、曲線Ｃ４は、二次空気管２２０（経路Ｐ２）が比較的長く設定された場合の関係を示している。より具体的には、曲線Ｃ３では、二次空気管２２０（経路Ｐ２）の長さは、図４の曲線Ｃ１に示す排気管５０（経路Ｐ１）の長さとほぼ等しく設定されており、曲線Ｃ３では、二次空気管２２０（経路Ｐ２）の長さは、図４の曲線Ｃ２に示す排気管５０（経路Ｐ１）の長さとほぼ等しく設定されている。２つの曲線Ｃ３，Ｃ４を比較して分かるように、曲線Ｃ３では、図４の曲線Ｃ１と同様に、エンジン回転数ｎ付近の領域で、出力トルクが低下している。なお、曲線Ｃ４は、図４の曲線Ｃ２とほぼ一致している。
【００６５】
図７は、図６のエンジン回転数ｎにおける排気脈動を示す説明図であり、図５に対応する。図７の曲線Ｄ３，Ｄ４は、図６の曲線Ｃ３，Ｃ４に対応している。
【００６６】
曲線Ｄ４は、図５の曲線Ｄ２とほぼ一致している。図７の２つの曲線Ｄ３，Ｄ４を比較して分かるように、曲線Ｄ３では、図５の曲線Ｄ１と同様に、第２の燃焼室＃２で発生した圧力に起因するピークは、曲線Ｄ４の第１のピークＢａと第２のピークＢｂとの間に現れる。これは、第２の燃焼室＃２で発生した排気圧力が比較的短い第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達するまでの時間が、比較的短いためである。そして、曲線Ｄ３では、第２の燃焼室＃２で発生した排気圧力が第１の燃焼室＃１の排気口に到達する時刻は、第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間に重なっている。このとき、第１の燃焼室＃１は、吸入行程において空気を充分に吸入することができず、この結果、図６の曲線Ｃ３に示すようにトルクが低下する。
【００６７】
本実施例では、図６の曲線Ｃ４，図７の曲線Ｄ４に示すように、二次空気管２２０（経路Ｐ２）の長さは、第２の燃焼室＃２で発生する排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する時刻と、第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間と、が重なるときのエンジン回転数（以下、単に「第２の同期回転数」とも呼ぶ）が、通常使用される回転数領域（常用回転数領域）の最小値より小さくなるように、設定されている。すなわち、図６の曲線Ｃ４では、トルク低下は、図示する常用回転数領域では発生せず、図示しない低回転数領域で発生する。
【００６８】
二次空気管２００（経路Ｐ２）を上記のような長さに設定すれば、エンジンが常用回転数領域で運転を実行する際の出力トルクの低下を抑制することができる。
【００６９】
なお、常用回転数領域は、エンジンの構成によって変化し得る。本実施例では、常用回転数領域は、例えば、約１０００〜約６０００ｒｐｍである。また、第１および第２の同期回転数は、例えば、常用回転数領域の最小値（約１０００ｒｐｍ）より小さな約５００〜約７００ｒｐｍの範囲内の回転数に設定されている。
【００７０】
このように、本実施例では、排気管５０（経路Ｐ１）と二次空気管２２０（経路Ｐ２）との双方を調整することによって、図６の曲線Ｃ４および図７の曲線Ｄ４に示すように、エンジン回転数ｎ付近の領域におけるトルクの低下を抑制している。
【００７１】
なお、以上では、第１の燃焼室＃１と第２の燃焼室＃２との関係に注目して説明したが、燃焼順序が連続する他の２つの燃焼室（すなわち、燃焼室＃２と燃焼室＃３，燃焼室＃３と燃焼室＃４，燃焼室＃４と燃焼室＃５，燃焼室＃５と燃焼室＃６，燃焼室＃６と燃焼室＃１）についても同様である。
【００７２】
以上説明したように、本実施例のエンジン１００は、複数の燃焼室＃１〜＃６と、排気通路を形成する排気管５０と、排気通路内に二次空気を供給する二次空気供給部２００と、を備えている。複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する第１および第２の燃焼室＃１，＃２は、第１の燃焼室＃１の排気口と第２の燃焼室＃２の排気口との双方が開状態に設定される場合に、合流点Ｎ１を含む第１の経路Ｐ１を介して連通するとともに、分岐点Ｎ２を含む第２の経路Ｐ２を介して連通する。
【００７３】
そして、本実施例では、第２の経路Ｐ２の長さは、第１の経路Ｐ１の長さとほぼ等しく設定されている。なお、「第２の経路の長さが第１の経路の長さとほぼ等しい」とは、第２の経路の長さが、第１の経路の長さの±１５％以内の長さであることを意味する。ただし、第２の経路の長さは、第１の経路の長さの±１０％以内の長さであることがより好ましく、±５％以内の長さであることが望ましい。この構成を採用することによって、第１および第２の同期回転数をほぼ一致させることができる。すなわち、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が第１の経路Ｐ１を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する第１の時刻と、第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する第２の時刻とを、ほぼ一致させ、第２の燃焼室＃２の排気圧力に起因して出力トルクの低下が発生する回転数を、１つの回転数領域に制限することができる。すなわち、二次空気供給部２００を備えるエンジン１００の出力トルク特性を向上させることが可能となる。
【００７４】
また、本実施例では、第２の経路Ｐ２の長さ（第１の経路Ｐ１の長さとほぼ等しい）は、比較的長く設定されている。具体的には、第２の経路Ｐ２の長さは、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する時刻と、第１の燃焼室＃１の吸気口および排気口が開状態に設定されるオーバラップ期間と、が重なるときのエンジンの回転数が、通常使用される回転数領域の最小値より小さくなるように、設定されている。この構成を採用することによって、第２の同期回転数（第１の同期回転数とほぼ等しい）を、常用回転数領域の最小値より小さな値に設定することができ、この結果、エンジンが常用回転数領域で運転を実行する際の出力トルクの低下を抑制することができる。
【００７５】
なお、本実施例では、第１の経路Ｐ１と第２の経路Ｐ２とは、ほぼ等しい長さに設定されているが、これに代えて、異なる長さに設定されていてもよい。例えば、第１の経路Ｐ１の長さは、第２の経路Ｐ２の長さよりも長く設定されていてもよいし、短く設定されていてもよい。ただし、第１の経路Ｐ１の長さと第２の経路Ｐ２の長さとが異なる場合には、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が第１の経路Ｐ１を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する第１の時刻と、第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する第２の時刻とは、異なる。したがって、第２の燃焼室の排気圧力に起因して、エンジンの２つの回転数領域で出力トルクの低下が発生し得る。しかしながら、第１の経路Ｐ１の長さと第２の経路Ｐ２の長さとが比較的長く設定されている場合には、第１の同期回転数と第２の同期回転数とは、共に、常用回転数領域の最小値より小さくなる。このため、常用回転数領域ではトルク低下は発生しない。また、第１の経路Ｐ１の長さが比較的短く設定され、第２の経路Ｐ２の長さが比較的長く設定されている場合には、第１の同期回転数は常用回転数領域内の値となってしまうが、第２の同期回転数は常用回転数領域の最小値より小さくなる。このため、常用回転数領域ではトルク低下は１つの回転数領域に制限される。一般には、第２の経路Ｐ２の長さは、第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室の排気口に到達する時刻と、第１の燃焼室の吸気口および排気口が開状態に設定されるオーバラップ期間と、が重なるときのエンジンの回転数が、通常使用される回転数領域の最小値より小さくなるように、設定されていればよい。こうすれば、エンジンが常用回転数領域で運転を実行する際の出力トルクの低下を抑制することができ、この結果、二次空気供給部を備えるエンジンの出力トルク特性を向上させることができる。
【００７６】
Ａ−１．第１実施例の変形例
図８は、第１実施例の変形例としてのエンジン１００Ａの概略構成を示す説明図である。図８は、図１とほぼ同じであるが、二次空気供給部２００Ａが変更されている。具体的には、二次空気管２２０Ａは、中段の第２の部分通路２２２Ａｂにおいて、ジグザグ状の通路構造を有している。なお、このジグザグ状の通路は、通路ボックス２４０内に形成されている。
【００７７】
図９は、図８の通路ボックス２４０を示す説明図である。図示するように、通路ボックス２４０は、略直方体の外形形状を有している。通路ボックス２４０は、通路形成部２４２と蓋部２４８とを備えており、通路形成部２４２と蓋部２４８とは、互いに接合される。通路形成部２４２の内部には、ジグザグ状の通路を形成する複数の仕切板２４４が設けられている。また、通路形成部２４２には、ジグザグ状の通路の両端部に、通路口２４６が設けられている。
【００７８】
このような通路ボックス２４０を用いれば、二次空気供給部の配置に必要な容積を比較的小さくすることができるという利点がある。また、このような通路ボックス２４０を、比較的短い二次空気通路を有する既存の二次空気供給部に適用する場合には、二次空気通路の長さを比較的容易に増大させることができるという利点がある。
【００７９】
Ｂ．第２実施例：
図１０は、第２実施例におけるエンジン１００Ｂの概略構成を示す説明図である。図１０は、図１とほぼ同じであるが、二次空気供給部２００Ｂが変更されている。具体的には、二次空気供給部２００Ｂは、二次空気管２２０（経路Ｐ２）の途中に、パルセーションダンパ２５０を備えている。パルセーションダンパ２５０は、中段の第１の部分通路２２２ａに設けられており、内部に設けられたダイアフラムの働きによって、第１の部分通路２２２ａを伝播する圧力波を減衰させる機能を有している。
【００８０】
本実施例では、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定されたときの排気圧力は、パルセーションダンパ２５０を介して、第１の燃焼室＃１の排気口に到達する。このため、第１の燃焼室＃１の排気口付近での到達圧力は、比較的小さくなっている。
【００８１】
図１０では、第１実施例（図１）と同様に、第２の経路Ｐ２は比較的長く設定されているが、二次空気供給部２００Ｂがパルセーションダンパ２５０を備える場合には、第２の経路Ｐ２は比較的短く設定されていてもよい。すなわち、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する時刻と、第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間とが、重なる場合にも、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の内部に到達したときの圧力を比較的低くすることができる。このため、第１の燃焼室＃１は、第２の燃焼室＃２の排気圧力の影響を受け難く、この結果、二次空気供給部を備えるエンジンの出力トルク特性を向上させることが可能となる。ただし、第１実施例と同様に、第２の経路Ｐ２が比較的長く設定されていれば、出力トルクの低下をかなり抑制することができるという利点がある。
【００８２】
なお、本実施例では、二次空気供給部２００Ｂは、第２の経路Ｐ２の途中に、パルセーションダンパ２５０を備えているが、これに代えて、第２の経路Ｐ２の途中に、比較的大きな空間を有するバッファタンクを備えるようにしてもよい。このようにしても、二次空気通路を伝播する圧力波を減衰させることができる。
【００８３】
一般には、二次空気供給部は、第２の経路Ｐ２の途中に設けられ、二次空気通路内の圧力変動を減衰させるための減衰部を備えていればよい。
【００８４】
Ｃ．第３実施例：
図１１は、第３実施例におけるエンジン１００Ｃの概略構成を示す説明図である。図１１は、図１とほぼ同じであるが、二次空気供給部２００Ｃが変更されている。具体的には、二次空気供給部２００Ｃは、二次空気管２２０（経路Ｐ２）の途中に、遮断弁２６０を備えている。遮断弁２６０は、中段の第１の部分通路２２２ａに設けられており、第１の部分通路２２２ａ内の圧力波の伝播を禁止する機能を有している。
【００８５】
前述したように、二次空気供給部２００Ｃは、エンジンの運転開始時などの触媒温度が比較的低い場合に、排気通路の最上流段の部分通路５１ａ〜５１ｆ内に二次空気を供給する。ＥＣＵ９０は、各触媒装置６１〜６４に設けられた温度センサ９１〜９４の測定結果に応じて、二次空気ポンプ２１０の動作を制御する。通常運転時などの触媒温度が比較的高い場合には、ＥＣＵ９０は、二次空気ポンプ２１０を停止させるため、二次空気通路内に、二次空気は供給されていない。しかしながら、二次空気ポンプ２１０が停止している場合にも、二次空気管２２０内のガスは、自由に流通し得る。
【００８６】
そこで、本実施例では、二次空気管２２０の途中に、遮断弁２６０が設けられている。なお、遮断弁２６０の開閉動作は、ＥＣＵ９０によって制御される。具体的には、ＥＣＵ９０は、二次空気ポンプ２１０の駆動期間中（例えば、エンジンの運転開始時などの触媒温度が比較的低い場合）には、遮断弁２６０を開状態に設定し、二次空気ポンプ２１０の停止期間中（例えば、エンジンの通常運転時などの触媒温度が比較的高い場合）には、遮断弁２６０を閉状態に設定する。遮断弁２６０が閉状態に設定されている場合には、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定されたときに発生する圧力波は、第２の経路Ｐ２を介して、第１の燃焼室＃１に伝播しない。
【００８７】
図１１では、第１実施例（図１）と同様に、第２の経路Ｐ２は比較的長く設定されているが、二次空気供給部２００Ｃが遮断弁２６０を備える場合には、第２の経路Ｐ２は比較的短く設定されていてもよい。すなわち、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達する時刻と、第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間とが、重なるような場合にも、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の内部に到達するのを防止することができる。このため、排気通路内に二次空気が供給されない場合には、第１の燃焼室＃１は、第２の燃焼室＃２の排気圧力の影響を受けず、この結果、二次空気供給部を備えるエンジンの出力トルク特性を向上させることが可能となる。ただし、第１実施例と同様に、第２の経路Ｐ２が比較的長く設定されていれば、遮断弁２６０が開状態に設定されている場合にも、トルクの低下を抑制することができるという利点がある。なお、本実施例では、二次空気ポンプ２１０の駆動期間中には遮断弁２６０が常に開状態に設定されるが、二次空気ポンプ２１０の駆動期間は、通常、エンジンの運転開始時などのエンジンの負荷が比較的小さい期間であるため、出力トルクの低下はあまり問題とならない。換言すれば、本実施例では、二次空気ポンプ２１０の停止期間中に遮断弁２６０を常に閉状態に設定することによって、エンジンの負荷が比較的大きな期間での出力トルクの低下を効率よく抑制することが可能となっている。
【００８８】
なお、本実施例では、ＥＣＵ９０は、二次空気ポンプ２１０の駆動期間中に遮断弁２６０を開状態に設定し、二次空気ポンプ２１０の停止期間中に遮断弁２６０を閉状態に設定している。しかしながら、これに代えて、ＥＣＵ９０は、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第１の経路Ｐ２を介して遮断弁２６０に到達する期間に、換言すれば、排気圧力が開状態の遮断弁２６０を通過するような期間に、遮断弁２６０を閉状態に設定するようにしてもよい。こうすれば、第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間中に、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達しないようにすることができる。あるいは、ＥＣＵ９０は、二次空気ポンプ２１０の駆動期間中に、上記の制御を実行するようにしてもよい。
【００８９】
Ｃ−１．第３実施例の変形例：
図１２は、第３実施例の変形例としてのエンジン１００Ｃ１の概略構成を示す説明図である。図１２は、図１１とほぼ同じであるが、二次空気供給部２００Ｃ１が変更されている。具体的には、二次空気供給部２００Ｃ１は、二次空気管２２０の途中に、６つの遮断弁２７０ａ〜２７０ｆを備えている。６つの遮断弁２７０ａ〜２７０ｆは、最下流段の６つの部分通路２２３ａ〜２２３ｆにそれぞれ設けられており、各部分通路２２３ａ〜２２３ｆ内の圧力波の伝播を禁止する機能を有している。なお、各遮断弁２７０ａ〜２７０ｆの開閉動作は、ＥＣＵ９０によって制御される。具体的には、ＥＣＵ９０は、第２の燃焼室＃２の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１に対応する第１の遮断弁２７０ａに到達する期間に、換言すれば、排気圧力が開状態の第１の遮断弁２７０ａを通過するような期間に、第１の遮断弁２７０ａを閉状態に設定する。そして、ＥＣＵ９０は、他の期間中に、第１の遮断弁２７０ａを開状態に設定する。こうすれば、第１の燃焼室＃１のオーバラップ期間中に、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達しないようにすることができる。この制御は、例えば、エンジン回転数と各燃焼室に対応する排気弁の開閉タイミングとの関係を示すマップを用いたり、各遮断弁２７０ａ〜２７０ｆよりも下流側に圧力センサを設けたりすることによって、実現可能である。
【００９０】
図１２では、第１実施例（図１）と同様に、第２の経路Ｐ２は比較的長く設定されているが、二次空気供給部２００Ｃ１が燃焼室毎に遮断弁２７０ａ〜２７０ｆを備える場合には、第２の経路Ｐ２は比較的短く設定されていてもよい。このようにしても、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の内部に到達するのを防止することができる。このため、第１の燃焼室は、そのオーバラップ期間に、第２の燃焼室の排気圧力の影響を受けず、この結果、二次空気供給部を備えるエンジンの出力トルク特性を向上させることが可能となる。
【００９１】
なお、図１２では、ＥＣＵ９０は、各燃焼室毎に設けられた各遮断弁を個別に制御している。しかしながら、これに代えて、ＥＣＵ９０は、図１１と同様に、二次空気ポンプ２１０の駆動期間中にすべての遮断弁２７０ａ〜２７０ｆを開状態に設定し、二次空気ポンプ２１０の停止期間中にすべての遮断弁２７０ａ〜２７０ｆを閉状態に設定するようにしてもよい。あるいは、ＥＣＵ９０は、二次空気ポンプ２１０の駆動期間中に、各遮断弁を個別に制御し、二次空気ポンプ２１０の停止期間中に、すべての遮断弁２７０ａ〜２７０ｆを閉状態に設定するようにしてもよい。
【００９２】
一般には、二次空気供給部は、第２の経路Ｐ２の途中に設けられた少なくとも１つの遮断弁を備えていればよい。なお、遮断弁としては、二次空気通路内のガスの流通を完全に禁止するような弁が好ましいが、その閉状態においてガスが僅かに流通するような弁であってもよい。
【００９３】
Ｄ．第４実施例：
図１３は、第４実施例におけるエンジン１００Ｄの概略構成を示す説明図である。図１３は、図１とほぼ同じであるが、二次空気供給部３００Ｄが変更されている。具体的には、二次空気供給部３００Ｄは、２つの二次空気ポンプ３１０ａ，３１０ｂと、各二次空気ポンプに接続された２つの二次空気管３２０ａ，３２０ｂと、を備えている。各二次空気管３２０ａ，３２０ｂは、二次空気通路を形成し、二次空気通路は、各段に含まれる部分通路の数が下流側に向けて次第に増大する多段構造を有する。具体的には、第１の二次空気管３２０ａの最上流段には、第１の二次空気ポンプ３１０ａに接続された１つの部分通路３２１ａが設けられており、最下流段には、該１つの部分通路３２１ａが分岐した３つの部分通路３２２ａ，３２２ｃ，３２２ｅが設けられている。同様に、第２の二次空気管３２０ｂの最上流段には、第２の二次空気ポンプ３１０ｂに接続された１つの部分通路３２１ｂが設けられており、最下流段には、該１つの部分通路３２１ｂが分岐した３つの部分通路３２２ｂ，３２２ｄ，３２２ｆが設けられている。そして、最下流段の６つの部分通路３２２ａ〜３２２ｆは、６つの燃焼室＃１〜＃６にそれぞれ対応しており、排気通路の最上流段の６つの部分通路５１ａ〜５１ｆにそれぞれ接続されている。
【００９４】
図１３では、第１の二次空気管３２０ａが形成する二次空気通路は、第１，第３，第５の燃焼室＃１，＃３，＃５に接続されており、第２の二次空気管３２０ｂが形成する二次空気通路は、第２，第４，第６の燃焼室＃２，＃４，＃６に接続されている。換言すれば、燃焼順序が連続する任意の２つの燃焼室（すなわち、燃焼室＃１と燃焼室＃２，燃焼室＃２と燃焼室＃３，燃焼室＃３と燃焼室＃４、燃焼室＃４と燃焼室＃５，燃焼室＃５と燃焼室＃６，燃焼室＃６と燃焼室＃１）に接続された部分通路は、別の二次空気管３２０ａ，３２０ｂが形成する通路であるため、上流側で連通していない。したがって、第１の燃焼室＃１は、第２の燃焼室＃２の排気圧力の影響を受けない。
【００９５】
図１４は、第４実施例の第１の変形例としてのエンジン１００Ｄ１の概略構成を示す説明図である。図１４では、二次空気供給部３００Ｄ１が変更されている。具体的には、二次空気供給部３００Ｄ１は、３つの二次空気ポンプ３３０ａ〜３３０ｃと、各二次空気ポンプに接続された３つの二次空気管３４０ａ〜３４０ｃと、を備えている。各二次空気管３４０ａ〜３４０ｃは、二次空気通路を形成し、二次空気通路は、各段に含まれる部分通路の数が下流側に向けて次第に増大する多段構造を有する。具体的には、第１の二次空気管３４０ａの最上流段には、第１の二次空気ポンプ３３０ａに接続された１つの部分通路３４１ａが設けられており、最下流段には、該１つの部分通路３４１ａが分岐した２つの部分通路３４２ａ，３４２ｄが設けられている。同様に、第２の二次空気管３４０ｂの最上流段には、第２の二次空気ポンプ３３０ｂに接続された１つの部分通路３４１ｂが設けられており、最下流段には、該１つの部分通路３４１ｂが分岐した２つの部分通路３４２ｂ，３４２ｅが設けられている。また、第３の二次空気管３４０ｃの最上流段には、第３の二次空気ポンプ３３０ｃに接続された１つの部分通路３４１ｃが設けられており、最下流段には、該１つの部分通路３４１ｃが分岐した２つの部分通路３４２ｃ，３４２ｆが設けられている。そして、最下流段の６つの部分通路３４２ａ〜３４２ｆは、６つの燃焼室＃１〜＃６にそれぞれ対応しており、排気通路の最上流段の６つの部分通路５１ａ〜５１ｆにそれぞれ接続されている。
【００９６】
図１４では、第１の二次空気管３４０ａが形成する二次空気通路は、第１，第４の燃焼室＃１，＃４に接続されている。また、第２の二次空気管３４０ｂが形成する二次空気通路は、第２，第５の燃焼室＃２，＃５に接続されており、第３の二次空気管３４０ｃが形成する二次空気通路は、第３，第６の燃焼室＃３，＃６に接続されている。換言すれば、燃焼順序が連続する任意の２つの燃焼室に接続された部分通路は、別の二次空気管３４０ａ〜３４０ｃが形成する通路であるため、上流側で連通していない。したがって、第１の燃焼室＃１は、第２の燃焼室＃２の排気圧力の影響を受けない。
【００９７】
図１５は、第４実施例の第２の変形例としてのエンジン１００Ｄ２の概略構成を示す説明図である。図１５では、二次空気供給部３００Ｄ２が変更されている。具体的には、二次空気供給部３００Ｄ２は、６つの二次空気ポンプ３５０ａ〜３５０ｆと、各二次空気ポンプに接続された６つの二次空気管３６０ａ〜３６０ｆと、を備えている。
【００９８】
図１５では、各二次空気管３６０ａ〜３６０ｆが形成する二次空気通路は、それぞれ１つの燃焼室＃１〜＃６に接続されている。換言すれば、燃焼順序が連続する任意の２つの燃焼室に接続された二次空気通路は、別の二次空気管３６０ａ〜３６０ｆが形成する通路であるため、上流側で連通していない。より具体的には、各燃焼室は、二次空気通路を通る経路を介して、他のいずれの燃焼室にも連通しない。したがって、各燃焼室は、他の燃焼室の排気圧力の影響を受けない。
【００９９】
以上説明したように、本実施例のエンジンでは、複数の燃焼室＃１〜＃６は、複数のグループに区分されている。二次空気供給部は、各グループ毎に、二次空気ポンプと、二次空気ポンプに接続された二次空気通路と、を備える。そして、複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する第１および第２の燃焼室＃１，＃２は、異なるグループに属している。この構成を採用すれば、第１の燃焼室の排気口と第２の燃焼室＃２の排気口との双方が開状態に設定される場合にも、第１の燃焼室＃１と第２の燃焼室＃２とは、二次空気通路を通る経路を介して連通することがない。したがって、二次空気供給部を備えるエンジンの出力トルク特性を向上させることが可能となる。
【０１００】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１０１】
（１）第１実施例（図１）では、第１および第２の経路Ｐ１，Ｐ２の長さは、第１および第２の同期回転数が通常使用される回転数領域（常用回転数領域）の最小値より小さくなるように、設定されている。ところで、常用回転数領域の最小値は、エンジンの使用環境に依存する。すなわち、車両や船舶に搭載される場合など、エンジンが無負荷で使用され得るような場合には、常用回転数領域の最小値は、アイドル回転数に設定されることが好ましい。また、定置用システムに搭載される場合など、エンジンがほぼ一定の負荷で使用されるような場合には、常用回転数領域の最小値は、定常的に使用される回転数領域の最小値に設定されることが好ましい。この説明からも分かるように、第１および第２の経路Ｐ１，Ｐ２の長さは、第１および第２の同期回転数が殆ど使用されないような回転数に一致するように、設定されていることが好ましい。
【０１０２】
（２）上記実施例では、ＥＣＵ９０は、温度センサ９１〜９４の測定結果に基づいて、二次空気ポンプの動作を制御しているが、温度センサは省略可能である。この場合には、例えば、エンジンの運転開始時刻から所定の期間経過後に、二次空気ポンプの動作を停止させるようにすればよい。
【０１０３】
（３）上記実施例では、排気通路に４つの触媒装置６１〜６４が設けられているが、より少数またはより多数の触媒装置が設けられていてもよい。また、上記実施例では、触媒装置は、中段の２つの部分通路５２ａ，５２ｂのそれぞれに設けられているが、これに代えて、最上流段の６つの部分通路５１ａ〜５１ｆのそれぞれに設けられていてもよいし、最下流段の１つの部分通路５３に設けられていてもよい。一般には、排気通路には、排気ガスを浄化するための少なくとも１つの触媒装置が設けられていればよい。
【０１０４】
なお、上記実施例では、排気通路に触媒装置が設けられているが、触媒装置は省略可能である。この場合にも、二次空気供給部を用いることによって、排気ガス中の未燃燃料を燃焼させ、この結果、排気ガス中の有害成分の一部を低減させることができる。
【０１０５】
（４）第１ないし第３実施例では、二次空気管２２０は、二次空気が燃焼室に向かって吹き出すように、排気ポート３２に設けられているが、これに代えて、二次空気が排気通路の下流側に向かって吹き出すように、設けられていてもよい。こうすれば、第２の燃焼室＃２の排気圧力が第２の経路Ｐ２を介して第１の燃焼室＃１の排気口に到達したときの圧力を比較的小さくすることができる。
【０１０６】
また、上記実施例では、図２に示すように、二次空気管２２０は、各燃焼室の排気ポート３２に挿入されているが、二次空気管が形成する二次空気通路の一部は、シリンダヘッド３０内部に形成されていてもよい。
【０１０７】
（５）第１ないし第３実施例では、二次空気供給部は、排気通路を構成する最上流段の部分通路５１ａ〜５１ｆ内に二次空気を供給しているが、他の部位に二次空気を供給するようにしてもよい。例えば、二次空気供給部は、排気通路を構成する中段の２つの部分通路５２ａ，５２ｂ内に二次空気を供給するようにしてもよい。このようにしても、排気ガス中の未燃燃料を燃焼させることができる。なお、この場合には、二次空気供給部は、最下流段に２つの部分通路を含む二次空気通路を備えていればよい。ただし、上記実施例のようにすれば、比較的温度の高い排気ガス中に二次空気を供給することができるため、排気ガス中の未燃燃料を効率よく燃焼させることができるという利点がある。
【０１０８】
一般には、排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部は、二次空気供給源と、二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む二次空気通路と、を備えていればよい。
【０１０９】
（６）上記実施例では、エンジンは６つの燃焼室を備えているが、より少数またはより多数の燃焼室を備えるようにしてもよい。ただし、出力トルク特性の劣化は、エンジンが３つ以上の燃焼室を備える場合に生じ易い。したがって、本発明の効果は、エンジンが３つ以上の燃焼室を備える場合に、顕著となる。
【０１１０】
また、上記実施例では、Ｖ型エンジンについて説明したが、本発明は直列型エンジンにも適用可能である。
【０１１１】
さらに、上記実施例では、ガソリンエンジンについて説明したが、本発明はディーゼルエンジンにも適用可能である。
【０１１２】
一般には、本発明は、複数の燃焼室を備える内燃機関に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例におけるガソリンエンジン１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１のエンジン本体１０の内部構成を模式的に示す説明図である。
【図３】図１の６つの燃焼室＃１〜＃６の作動行程を模式的に示す説明図である。
【図４】排気管５０の長さを変更した場合のエンジン回転数と出力トルクとの関係を示すグラフである。
【図５】図４のエンジン回転数ｎにおける排気脈動を示す説明図である。
【図６】二次空気管２２０の長さを変更した場合のエンジン回転数と出力トルクとの関係を示すグラフであり、図４に対応する。
【図７】図６のエンジン回転数ｎにおける排気脈動を示す説明図であり、図５に対応する。
【図８】第１実施例の変形例としてのエンジン１００Ａの概略構成を示す説明図である。
【図９】図８の通路ボックス２４０を示す説明図である。
【図１０】第２実施例におけるエンジン１００Ｂの概略構成を示す説明図である。
【図１１】第３実施例におけるエンジン１００Ｃの概略構成を示す説明図である。
【図１２】第３実施例の変形例としてのエンジン１００Ｃ１の概略構成を示す説明図である。
【図１３】第４実施例におけるエンジン１００Ｄの概略構成を示す説明図である。
【図１４】第４実施例の第１の変形例としてのエンジン１００Ｄ１の概略構成を示す説明図である。
【図１５】第４実施例の第２の変形例としてのエンジン１００Ｄ２の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…エンジン本体
２０…シリンダブロック
２２…シリンダ
２４…クランクケース
２６…ピストン
２７…コネクティングロッド
２８…クランクシャフト
３０…シリンダヘッド
３１…吸気ポート
３２…排気ポート
３３…吸気弁
３４…排気弁
３６…点火プラグ
４０…吸気管
４１…部分通路
４２ａ〜４２ｆ…部分通路
４６…スロットル弁
４８…燃料噴射部
５０…排気管
５１ａ〜５１ｆ…部分通路
５２ａ，５２ｂ…部分通路
５３…部分通路
６１，６２…第２の触媒装置
６１，６２…第４の触媒装置
６１〜６４…触媒装置
９０…ＥＣＵ
９１〜９４…温度センサ
１００…エンジン
２００…二次空気供給部
２１０…二次空気ポンプ
２２０…二次空気管
２２１…部分通路
２２２ａ，２２２ｂ…部分通路
２２３ａ〜２２３ｆ…部分通路
２４０…通路ボックス
２４２…通路形成部
２４４…仕切板
２４６…通路口
２４８…蓋部
２５０…パルセーションダンパ
２６０…遮断弁
２７０ａ〜２７０ｆ…遮断弁
３００Ｄ…二次空気供給部
３１０ａ，３１０ｂ…二次空気ポンプ
３２０ａ，３２０ｂ…二次空気管
３２１ａ，３２１ｂ…部分通路
３２２ａ〜３２２ｆ…部分通路
３３０ａ〜３３０ｃ…二次空気ポンプ
３４０ａ〜３４０ｃ…二次空気管
３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃ…部分通路
３４２ａ〜３４２ｆ…部分通路
３５０ａ〜３５０ｆ…二次空気ポンプ
３６０ａ〜３６０ｆ…二次空気管
Ｎ１…合流点
Ｎ２…分岐点
Ｐ１…第１の経路
Ｐ２…第２の経路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine provided with a secondary air supply.
[0002]
[Prior art]
Exhaust gas discharged from a plurality of combustion chambers of an internal combustion engine usually contains harmful components such as carbon monoxide, hydrocarbon compounds, and nitrogen oxides. In recent years, reduction of these harmful components has been strongly demanded. For this reason, the internal combustion engine is usually provided with a catalyst device for converting harmful components in exhaust gas into harmless gas.
[0003]
The catalyst device can efficiently treat harmful components in exhaust gas when the catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature. Therefore, when the catalyst temperature is relatively low, the catalyst device cannot efficiently treat the harmful components. For this reason, the internal combustion engine may be provided with a secondary air supply unit.
[0004]
The secondary air supply usually includes a secondary air supply and a secondary air passage connected to the secondary air supply. The secondary air passage includes, on the most downstream side, a plurality of partial secondary air passages corresponding to the plurality of combustion chambers, and the partial secondary air passages communicate with each other via an upstream branch point. I have. The secondary air is supplied to the vicinity of the exhaust ports of the plurality of combustion chambers via the secondary air passage, and as a result, unburned fuel in the exhaust gas is burned. Due to this combustion heat, the temperature of the exhaust gas increases, and as a result, the catalyst temperature can be increased in a relatively short time. Such a secondary air supply unit is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-180547.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally, there has been a problem that the output torque characteristic of the internal combustion engine is deteriorated by adding the secondary air supply unit. This means that, with respect to any first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous, the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state is set to the first through the secondary air passage. This is because the time of reaching the exhaust port of the combustion chamber and the overlap period in which the intake port and the exhaust port of the first combustion chamber are set in the open state overlap. At this time, the first combustion chamber cannot take in air sufficiently, and as a result, the output torque of the internal combustion engine decreases.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems in the related art, and has as its object to provide a technique capable of improving output torque characteristics of an internal combustion engine including a secondary air supply unit.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to solve at least a part of the above problems, a first device of the present invention is an internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes, the exhaust passage including a plurality of partial exhaust passages connected to the plurality of combustion chambers and communicating with each other via a downstream junction; ,
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point,
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, while communicating via a first path including the junction, and communicating via a second path including the branch point,
The length of the second path is set substantially equal to the length of the first path.
[0008]
In the first device, the length of the second path passing through the secondary air passage is set substantially equal to the length of the first path passing through the exhaust passage. Therefore, the first time when the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state reaches the exhaust port of the first combustion chamber via the first path, and the second time The second time at which the gas reaches the exhaust port of the first combustion chamber via the path substantially coincides with the second time.
[0009]
When the length of the second route is different from the length of the first route, the first time and the second time are different. In such a case, a decrease in the output torque may occur in the two rotation speed regions of the internal combustion engine due to the exhaust pressure of the second combustion chamber.
[0010]
However, when the first device of the present invention is employed, the rotation speed at which the output torque decreases due to the exhaust pressure of the second combustion chamber can be limited to one rotation speed region. . That is, the output torque characteristics of the internal combustion engine including the secondary air supply unit can be improved.
[0011]
In the above device,
The plurality of partial secondary air passages correspond to each of the plurality of combustion chambers,
Each of the partial secondary air passages may supply secondary air into each of the partial exhaust passages.
[0012]
In this case, the unburned fuel in the exhaust gas can be efficiently burned.
[0013]
Further, in the above device,
The length of the second path is such that the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state reaches the exhaust port of the first combustion chamber via the second path. And the overlap period in which the intake port and the exhaust port of the first combustion chamber are set to the open state overlaps with each other, the rotational speed of the internal combustion engine is the minimum value in the normally used rotational speed range. Preferably, it is set so as to be smaller.
[0014]
With this configuration, it is possible to suppress a decrease in output torque when the internal combustion engine is operated in a rotational speed range where the internal combustion engine is normally used.
[0015]
A second device of the present invention is an internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point,
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, communication via the path including the branch point,
The length of the path is determined by the time when the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state reaches the exhaust port of the first combustion chamber via the path, and The overlap period in which the intake port and the exhaust port of the first combustion chamber are set to the open state and the rotation speed of the internal combustion engine when the overlap period is smaller than the minimum value of the rotation speed range that is normally used. It is characterized by being set.
[0016]
In the second device, the length of the path passing through the secondary air passage is set such that the rotation speed of the internal combustion engine at which the output torque is reduced is smaller than the minimum value in the rotation speed region that is normally used. I have. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the output torque when the internal combustion engine is operated in a rotation speed region where the internal combustion engine is normally used, and as a result, to improve the output torque characteristics of the internal combustion engine including the secondary air supply unit. Becomes possible.
[0017]
In the above device,
The exhaust passage includes a plurality of partial exhaust passages respectively connected to the plurality of combustion chambers,
The plurality of partial secondary air passages correspond to each of the plurality of combustion chambers,
Each of the partial secondary air passages may supply secondary air into each of the partial exhaust passages.
[0018]
In this case, the unburned fuel in the exhaust gas can be efficiently burned.
[0019]
A third device of the present invention is an internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point,
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, communication via the path including the branch point,
The secondary air supply unit further includes:
A damping unit is provided in the middle of the path and attenuates a pressure fluctuation in the secondary air passage.
[0020]
In the third device, since the damping section is provided in the middle of the path passing through the secondary air passage, the exhaust pressure of the second combustion chamber reaches the exhaust port of the first combustion chamber via the path. And the overlap period in which the intake port and the exhaust port of the first combustion chamber are set in the open state overlaps with each other, the exhaust pressure of the second combustion chamber increases through the path. The pressure at the time of reaching the inside of the first combustion chamber can be made relatively low. Therefore, it is possible to improve the output torque characteristics of the internal combustion engine including the secondary air supply unit.
[0021]
A fourth device of the present invention is an internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point,
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, communication via the path including the branch point,
The secondary air supply unit further includes:
Comprising a shut-off valve provided in the middle of the path,
The internal combustion engine further comprises:
A control unit for controlling the operation of the shut-off valve,
The control unit sets the shut-off valve to an open state during a driving period of the secondary air supply source, and sets the shut-off valve to a closed state during a stop period of the secondary air supply source. Features.
[0022]
In the fourth device, a shut-off valve is provided in the middle of a path passing through the secondary air passage, and the shut-off valve is set to a closed state during a stop period of the secondary air supply source. Therefore, when the secondary air is not supplied into the exhaust passage, the first combustion chamber is not affected by the exhaust pressure of the second combustion chamber, and as a result, the internal combustion engine having the secondary air supply unit is not affected. Output torque characteristics can be improved.
[0023]
A fifth device of the present invention is an internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point and corresponding to each of the plurality of combustion chambers. A secondary air passage;
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, communication via the path including the branch point,
The secondary air supply unit further includes:
Comprising a plurality of the shut-off valves provided in each of the plurality of partial secondary air passages,
The internal combustion engine further comprises:
A control unit for controlling the operation of the plurality of shut-off valves,
The control unit may be configured to control the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state to reach the first shutoff valve corresponding to the first combustion chamber via the path. The first shutoff valve is set to a closed state.
[0024]
In the fifth device, during the overlap period of the first combustion chamber, the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state is set to the first pressure via the path passing through the secondary air passage. Each shut-off valve provided for each combustion chamber is set to a closed state so as not to reach the exhaust port of the combustion chamber. Therefore, the first combustion chamber is not affected by the exhaust pressure of the second combustion chamber, and as a result, it is possible to improve the output torque characteristics of the internal combustion engine including the secondary air supply unit.
[0025]
A sixth device of the present invention is an internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The plurality of combustion chambers are divided into a plurality of groups,
The secondary air supply unit, for each of the groups,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply,
With
Arbitrary first and second combustion chambers of the plurality of combustion chambers whose combustion order is continuous belong to different groups.
[0026]
In the sixth device, since the first combustion chamber and the second combustion chamber belong to different groups, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. Even in the case where the state is set, the first combustion chamber and the second combustion chamber do not communicate with each other via a path passing through the secondary air passage. Therefore, it is possible to improve the output torque characteristics of the internal combustion engine including the secondary air supply unit.
[0027]
In the above device,
The number of the plurality of combustion chambers and the number of the plurality of groups may be equal.
[0028]
In this case, each combustion chamber does not communicate with any other combustion chamber via a path passing through the secondary air passage. Therefore, since each combustion chamber is not affected by the exhaust pressure of the other combustion chambers, the output torque characteristics can be considerably improved.
[0029]
Further, in the first to sixth devices,
It is preferable that a catalyst device for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage.
[0030]
The present invention can be realized in various modes such as a secondary air supply unit, an internal combustion engine including the secondary air supply unit, and a device such as a moving body equipped with the internal combustion engine.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A. First embodiment:
A-1. Engine configuration:
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a gasoline engine 100 according to the first embodiment. The engine of this embodiment is mounted on a vehicle.
[0032]
The engine 100 includes an engine body 10, an intake pipe 40, an exhaust pipe 50, and a secondary air supply unit 200.
[0033]
The engine body 10 is a so-called V-type six-cylinder engine, and has six combustion chambers # 1 to # 6. The engine body 10 has two banks arranged in a V-shape. The first bank includes three combustion chambers # 1, # 3, and # 5, and the second bank includes Includes the other three combustion chambers # 2, # 4, and # 6.
[0034]
The intake pipe 40 forms an intake passage. The intake passage has a multi-stage structure in which the number of partial passages included in each stage gradually increases toward the downstream side. Specifically, one partial passage 41 is provided in the most upstream stage, and six partial passages 42a to 42f, in which the one partial passage is branched, are provided in the most downstream stage. The six partial passages 42a to 42f correspond to the six combustion chambers # 1 to # 6, respectively.
[0035]
The exhaust pipe 50 forms an exhaust passage. The exhaust passage has a multi-stage structure in which the number of partial passages included in each stage gradually decreases toward the downstream side. Specifically, the uppermost stream stage is provided with six partial passages 51a to 51f corresponding to each of the six combustion chambers. In the middle stage, a first partial passage 52a where the three partial passages 51a, 51c and 51e of the most upstream stage merge, a second partial passage 52b where the other three partial passages 51b, 51d and 51f merge, Is provided. At the most downstream stage, there is provided one partial passage 53 where the two middle partial passages 52a and 52b merge.
[0036]
The exhaust passage is provided with four catalytic devices 61 to 64 for purifying exhaust gas. The first and second catalyst devices 61 and 62 are provided in the middle first partial passage 52a, and the third and fourth catalyst devices 63 and 64 are provided in the middle second partial passage 52b. Has been. Each of the catalyst devices 61 to 64 has a catalyst containing an active component composed of a base material layer, an active metal, and a co-catalyst, and has a harmful component (carbon monoxide, hydrocarbon-based Compounds, nitrogen oxides, etc.) into harmless gases.
[0037]
The secondary air supply unit 200 includes a secondary air pump 210 and a secondary air pipe 220. The secondary air pipe 220 forms a secondary air passage. The secondary air passage has a multi-stage structure in which the number of partial passages included in each stage gradually increases toward the downstream side. Specifically, the uppermost stage is provided with one partial passage 221 connected to the secondary air pump 210, and the middle stage is provided with two partial passages 222a, 222a 222b is provided. At the most downstream stage, three partial passages 223a, 223c, and 223e where the middle first partial passage 222a is branched, and three partial passages 223b, 223d and 223f where the middle second partial passage 222b is branched. Is provided. The six most downstream passages 223a to 223f correspond to the six combustion chambers # 1 to # 6, respectively, and are respectively connected to the six most upstream passages 51a to 51f of the exhaust passage. I have.
[0038]
The secondary air supply unit 200 supplies the secondary air into the partial passages 51a to 51f at the most upstream stage of the exhaust passage. As a result, the unburned fuel in the exhaust gas burns, and the temperature of the exhaust gas rises due to the combustion heat. Then, the exhaust gas having a relatively high temperature is supplied to the catalyst devices 61 to 64, so that the catalyst temperature rises to the activation temperature or higher in a relatively short time. Here, the activation temperature means a temperature at which the catalytic reaction proceeds autonomously. As described above, when the secondary air supply unit 200 is used, for example, when the catalyst temperature is relatively low such as at the start of operation of the engine, the catalyst can be activated in a relatively short time. The catalyst devices 61 to 64 can efficiently treat harmful components in the exhaust gas.
[0039]
The engine 100 includes an electronic control unit (ECU) 90 for controlling the entire engine. In particular, the ECU 90 controls the operation of the secondary air pump 210 according to the measurement results of the four temperature sensors 91 to 94 provided in the four catalyst devices 61 to 64, respectively. Specifically, when the measurement result of each of the temperature sensors 91 to 94 indicates that the temperature is lower than the activation temperature, the secondary air pump 210 is driven (rotated), and when the measurement result indicates that the temperature is higher than the activation temperature. Then, the secondary air pump 210 is stopped.
[0040]
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the internal configuration of the engine body 10 of FIG. However, FIG. 2 is drawn focusing on the first combustion chamber # 1.
[0041]
The engine body 10 includes a cylinder block 20 and a cylinder head 30, and a first combustion chamber # 1 is formed between the cylinder block 20 and the cylinder head 30.
[0042]
The cylinder block 20 includes a cylinder 22 and a crankcase 24. A piston 26 that reciprocates up and down is provided in the cylinder 22, and a crankshaft 28 that rotates is provided in the crankcase 24. The piston 26 and the crankshaft 28 are connected via a connecting rod 27. With this configuration, conversion between the reciprocating motion of the piston 26 and the rotational motion of the crankshaft 28 is performed.
[0043]
An intake port 31 and an exhaust port 32 are formed in the cylinder head 30. An intake valve 33 is arranged in the intake port 31, and the opening / closing state of the intake port of the combustion chamber # 1 is controlled by the opening / closing operation of the intake valve 33. An exhaust valve 34 is disposed in the exhaust port 32, and the opening and closing operation of the exhaust valve 34 controls the open / close state of the exhaust port of the combustion chamber # 1.
[0044]
An intake pipe 40 is connected to the intake port 31, and an exhaust pipe 50 is connected to the exhaust port 32. The passage in the intake port 31 forms a part of the partial passage 42a at the most downstream stage of the intake passage, and the passage in the exhaust port 32 forms a part of the partial passage 51a at the most upstream stage of the exhaust passage.
[0045]
A throttle valve 46 and a fuel injection section 48 are provided in the intake passage. Air is supplied from the upstream side of the intake passage, and the throttle valve 46 adjusts the amount of air taken into the combustion chamber # 1. The fuel injection unit 48 injects fuel (gasoline) supplied from a fuel pump (not shown) into the intake passage. Thus, a mixture of air and fuel is generated. After the mixture is supplied into the combustion chamber # 1, it is burned by the electric spark formed by each spark plug 36. The burned exhaust gas is discharged from the combustion chamber # 1. A secondary air pipe 220 is inserted into the exhaust port 32, and when secondary air is supplied into the exhaust passage, unburned fuel in the exhaust gas burns.
[0046]
In the present embodiment, the throttle valve 46 and the fuel injection unit 48 are provided for each combustion chamber, and the intake pipe 40, the throttle valve 46, and the fuel injection unit 48 supply air and fuel to each combustion chamber. It functions as an air-fuel mixture introduction unit for introducing an air-fuel mixture including
[0047]
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the operation strokes of the six combustion chambers # 1 to # 6 of FIG. As shown, the combustion (expansion) in the six combustion chambers is performed in the order of # 1, # 2, # 3, # 4, # 5, and # 6. Each combustion chamber repeatedly executes four strokes of suction, compression, expansion, and exhaust. The expansion stroke in each combustion chamber is started with a delay of about 120 ° at a rotation angle of the crankshaft 28 (FIG. 2) (hereinafter, also referred to as “crank rotation angle”).
[0048]
Incidentally, as shown in FIG. 3, the intake port of each combustion chamber is set to an open state from before the end of the exhaust stroke to after the start of the compression stroke. Further, the exhaust port of each combustion chamber is set to an open state from before the end of the expansion stroke to after the start of the suction stroke. Therefore, when each combustion chamber shifts from the exhaust stroke to the intake stroke, there is a period in which both the intake port and the exhaust port are set to the open state. This period is called "overlap period". By providing the overlap period, exhaust gas can be efficiently discharged from each combustion chamber, and air can be efficiently sucked into each combustion chamber. In other words, by providing the overlap period, the intake and exhaust efficiency of each combustion chamber can be improved.
[0049]
Further, as shown in FIG. 1, the exhaust passage connected to each combustion chamber has a structure in which gas can freely flow. Therefore, any two combustion chambers in a continuous combustion order can communicate via the exhaust passage. For example, the two partial passages 51a and 51b at the most upstream stage connected to the first and second combustion chambers # 1 and # 2 communicate with each other via a downstream junction N1. When both the exhaust port of the first combustion chamber # 1 and the exhaust port of the second combustion chamber # 2 are set to the open state, the first and second combustion chambers # 1, # 2 Communicate with each other via a first path P1 including the junction N1.
[0050]
In such a case, the output torque decreases when the engine operates in a specific rotation speed region, and as a result, the output torque characteristics may deteriorate. Specifically, immediately after the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is set to the open state, a pulsed high exhaust pressure is generated. This exhaust pressure is also called “blowdown pressure”. This exhaust pressure propagates as a pressure wave at a substantially sonic speed along the first path P1 in the exhaust passage, and reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1. When the arrival time overlaps with the overlap period of the first combustion chamber # 1, the pressure near the exhaust port becomes higher than the pressure near the intake port, so that the exhaust gas enters the first combustion chamber # 1. Gas flows in. At this time, the first combustion chamber # 1 cannot take in air sufficiently in the suction stroke, and as a result, the output torque of the engine decreases.
[0051]
For this reason, in the present embodiment, the output torque characteristics of the engine are improved by adjusting the length of the exhaust pipe 50 (path P1). That is, the first time until the exhaust pressure generated in the second combustion chamber # 2 reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the first path P1 is equal to the first time of the first path P1. Determined by length, independent of engine speed. Specifically, the first time becomes longer as the first route P1 is longer. On the other hand, the second time from the time when the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is in the open state to the overlap period of the first combustion chamber # 1 is determined by the engine speed, and the first path P1 Does not depend on the length. Specifically, the second time increases as the engine speed decreases. Therefore, in the present embodiment, the length of the exhaust pipe 50 is adjusted to adjust the rotation speed region where the output torque is reduced.
[0052]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the engine speed and the output torque when the length of the exhaust pipe 50 is changed. However, FIG. 4 shows a relationship when the engine is not provided with the secondary air supply unit 200.
[0053]
Curve C1 shows the relationship when the exhaust pipe 50 (path P1) is set relatively short, and curve C2 shows the relationship when the exhaust pipe 50 (path P1) is set relatively long. I have. As can be seen by comparing the two curves C1 and C2, in the curve C1, the output torque decreases in a region near the engine speed n. The rotation speed n is, for example, about 2000 rpm.
[0054]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing exhaust pulsation at the engine speed n of FIG. Curves D1 and D2 in FIG. 5 correspond to curves C1 and C2 in FIG. In FIG. 5, the pressure change measured near the exhaust port 32 of the first combustion chamber # 1 is shown in a crank rotation angle range of about 720 °. FIG. 5 shows the open period of the exhaust port, the open period of the intake port, and the overlap period for the first combustion chamber # 1.
[0055]
The first peak Ba of the curve D2 is caused by the pressure generated in the first combustion chamber # 1 (that is, the pressure when the exhaust port of the first combustion chamber # 1 is set to the open state). . The pressure generated when the pressure generated in the sixth combustion chamber # 6 propagates to the vicinity of the exhaust port 32 of the first combustion chamber # 1 is superimposed on the first peak Ba. Similarly, the second peak Bb is caused by the pressure generated in the third combustion chamber # 3 and the pressure generated in the second combustion chamber # 2. Further, the third peak Bc is due to the pressure generated in the fifth combustion chamber # 5 and the pressure generated in the fourth combustion chamber # 4.
[0056]
As can be seen by comparing the two curves D1 and D2 of FIG. 5, in the curve D1, the peak caused by the pressure generated in the second combustion chamber # 2 is the first peak Ba and the second peak of the curve D2. It appears between the peak Bb. This is because the time required for the exhaust pressure generated in the second combustion chamber # 2 to reach the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the relatively short first path P1 is relatively short. is there. In the curve D1, the time when the exhaust pressure generated in the second combustion chamber # 2 reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 overlaps with the overlap period of the first combustion chamber # 1. . At this time, the first combustion chamber # 1 cannot sufficiently intake air in the intake stroke, and as a result, the torque decreases as shown by the curve C1 in FIG.
[0057]
In the curve D1, the peak caused by the pressure generated in the fourth combustion chamber # 4 appears between the second peak Bb and the third peak Bc of the curve D2, and the sixth combustion chamber The peak caused by the pressure generated in # 6 appears between the third peak Bc and the first peak Ba of the curve D2.
[0058]
In this embodiment, as shown by the curve C2 in FIG. 4 and the curve D2 in FIG. 5, the length of the exhaust pipe 50 (path P1) is set such that the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is open. Engine speed when the time when the exhaust pressure reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the first path P1 and the overlap period of the first combustion chamber # 1 overlap ( Hereinafter, it is set such that the “first synchronous rotation speed” is smaller than the minimum value of the normally used rotation speed region (hereinafter, also simply referred to as “normal rotation speed region”). That is, in the curve C2 in FIG. 4, the torque decrease does not occur in the illustrated normal rotation speed region, but occurs in the illustrated low rotation speed region.
[0059]
If the length of the exhaust pipe 50 (path P1) is set as described above, it is possible to suppress a decrease in output torque when the engine operates in the normal rotation speed region.
[0060]
4 and 5, the case where the engine does not include the secondary air supply unit 200 has been described. However, the engine 100 according to the present embodiment includes the secondary air supply unit 200. Therefore, the above-described problem of a decrease in torque can similarly occur in the secondary air supply unit 200.
[0061]
That is, as shown in FIG. 1, the secondary air passage connected near the exhaust port of each combustion chamber has a structure in which gas can freely flow. Therefore, any two combustion chambers in a continuous combustion order can communicate via the secondary air passage. For example, the two lowermost-stage partial passages 223a and 223b connected to the first and second combustion chambers # 1 and # 2 communicate with each other via an upstream branch point N2. When both the exhaust port of the first combustion chamber # 1 and the exhaust port of the second combustion chamber # 2 are set to the open state, the first and second combustion chambers # 1, # 2 Communicate with each other via a second path P2 including the branch point N2. Therefore, the exhaust pressure generated when the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is set to the open state propagates as a pressure wave at the substantially sonic speed through the second path P2 in the secondary air passage. It reaches the exhaust port of combustion chamber # 1. If the arrival time overlaps the overlap period of the first combustion chamber # 1, the output torque of the engine will decrease.
[0062]
For this reason, in the present embodiment, similarly to the exhaust pipe 50 (path P1), by adjusting the length of the secondary air pipe 220 (path P2), the rotation speed region where the output torque is reduced is adjusted. As a result, the output torque characteristics of the engine are improved.
[0063]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the engine speed and the output torque when the length of the secondary air pipe 220 is changed, and corresponds to FIG. However, FIG. 6 shows the relationship when the exhaust pipe 50 (path P1) is set to be relatively long as shown by the curve C2 in FIG. 4 and the curve D2 in FIG.
[0064]
A curve C3 shows a relationship when the secondary air pipe 220 (path P2) is set relatively short, and a curve C4 shows a case where the secondary air pipe 220 (path P2) is set relatively long. Shows the relationship. More specifically, in the curve C3, the length of the secondary air pipe 220 (path P2) is set substantially equal to the length of the exhaust pipe 50 (path P1) shown in the curve C1 of FIG. In FIG. 4, the length of the secondary air pipe 220 (path P2) is set substantially equal to the length of the exhaust pipe 50 (path P1) shown by the curve C2 in FIG. As can be seen by comparing the two curves C3 and C4, in the curve C3, as in the case of the curve C1 in FIG. 4, the output torque decreases in the region near the engine speed n. Note that the curve C4 substantially coincides with the curve C2 in FIG.
[0065]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the exhaust pulsation at the engine speed n of FIG. 6, and corresponds to FIG. Curves D3 and D4 in FIG. 7 correspond to curves C3 and C4 in FIG.
[0066]
The curve D4 substantially matches the curve D2 in FIG. As can be seen by comparing the two curves D3 and D4 in FIG. 7, in the curve D3, similarly to the curve D1 in FIG. 5, the peak caused by the pressure generated in the second combustion chamber # 2 is the same as the curve D4 in FIG. It appears between the first peak Ba and the second peak Bb. This is because the time required for the exhaust pressure generated in the second combustion chamber # 2 to reach the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the relatively short second path P2 is relatively short. is there. In the curve D3, the time when the exhaust pressure generated in the second combustion chamber # 2 reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 overlaps the overlap period of the first combustion chamber # 1. . At this time, the first combustion chamber # 1 cannot take in air sufficiently in the suction stroke, and as a result, the torque decreases as shown by the curve C3 in FIG.
[0067]
In the present embodiment, as shown by the curve C4 in FIG. 6 and the curve D4 in FIG. 7, the length of the secondary air pipe 220 (path P2) depends on the exhaust pressure generated in the second combustion chamber # 2. The engine speed (hereinafter simply referred to as “second engine speed”) when the time when the vehicle reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the path P2 and the overlap period of the first combustion chamber # 1 overlaps each other. (Also referred to as “synchronous rotation speed”) is set to be smaller than the minimum value of the rotation speed region (normal rotation speed region) that is normally used. That is, in the curve C4 of FIG. 6, the torque decrease does not occur in the illustrated normal rotation speed region but occurs in the illustrated low rotation speed region.
[0068]
If the length of the secondary air pipe 200 (path P2) is set as described above, it is possible to suppress a decrease in output torque when the engine operates in the normal rotation speed region.
[0069]
Note that the normal rotation speed range may vary depending on the configuration of the engine. In this embodiment, the normal rotation speed region is, for example, about 1000 to about 6000 rpm. The first and second synchronous rotation speeds are set to, for example, rotation speeds within a range from about 500 to about 700 rpm, which is smaller than the minimum value (about 1000 rpm) in the normal rotation speed region.
[0070]
As described above, in the present embodiment, by adjusting both the exhaust pipe 50 (path P1) and the secondary air pipe 220 (path P2), as shown in the curve C4 of FIG. 6 and the curve D4 of FIG. Thus, a decrease in torque in a region near the engine speed n is suppressed.
[0071]
In the above description, the description has been given focusing on the relationship between the first combustion chamber # 1 and the second combustion chamber # 2. However, the other two combustion chambers (that is, the combustion chambers # 2 and The same applies to combustion chamber # 3, combustion chamber # 3, combustion chamber # 4, combustion chamber # 4, combustion chamber # 5, combustion chamber # 5, combustion chamber # 6, combustion chamber # 6, and combustion chamber # 1). .
[0072]
As described above, the engine 100 according to the present embodiment includes the plurality of combustion chambers # 1 to # 6, the exhaust pipe 50 that forms the exhaust passage, and the secondary air supply unit that supplies the secondary air into the exhaust passage. 200. The first and second combustion chambers # 1 and # 2, in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, are connected between the exhaust port of the first combustion chamber # 1 and the exhaust port of the second combustion chamber # 2. When both are set to the open state, they communicate via a first path P1 including a junction N1 and communicate via a second path P2 including a branch point N2.
[0073]
In the present embodiment, the length of the second path P2 is set substantially equal to the length of the first path P1. Note that “the length of the second path is substantially equal to the length of the first path” means that the length of the second path is within ± 15% of the length of the first path. Means that. However, the length of the second path is more preferably within ± 10% of the length of the first path, and more preferably within ± 5%. By employing this configuration, the first and second synchronous rotation speeds can be made substantially equal. That is, the first time when the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is set to the open state reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the first path P1; And the second time at which the gas reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the second path P2 is substantially matched, and the output torque of the second combustion chamber # 2 is reduced due to the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2. The rotation speed at which the reduction occurs can be limited to one rotation speed region. That is, the output torque characteristics of the engine 100 including the secondary air supply unit 200 can be improved.
[0074]
In the present embodiment, the length of the second path P2 (substantially equal to the length of the first path P1) is set relatively long. Specifically, the length of the second path P2 is such that the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is set to the open state is increased via the second path P2 to the first combustion chamber. The number of revolutions of the engine when the time of reaching the exhaust port of # 1 and the overlap period in which the intake port and the exhaust port of the first combustion chamber # 1 are set to the open state overlap each other is usually used. It is set so as to be smaller than the minimum value in the rotation speed region. By adopting this configuration, the second synchronous rotation speed (substantially equal to the first synchronous rotation speed) can be set to a value smaller than the minimum value in the normal rotation speed region, and as a result, the engine is normally used. It is possible to suppress a decrease in output torque when the operation is performed in the rotation speed region.
[0075]
In the present embodiment, the first path P1 and the second path P2 are set to have substantially the same length, but may be set to different lengths instead. For example, the length of the first route P1 may be set to be longer or shorter than the length of the second route P2. However, when the length of the first path P1 is different from the length of the second path P2, the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is set to the open state is reduced to the first path. The first time to reach the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via P1 and the second time to reach the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the second path P2 ,different. Therefore, the output torque may be reduced in the two engine speed ranges due to the exhaust pressure of the second combustion chamber. However, when the length of the first path P1 and the length of the second path P2 are set relatively long, both the first synchronous rotation speed and the second synchronous rotation speed become the normal rotation speed. It is smaller than the minimum value in several areas. For this reason, the torque does not decrease in the normal rotation speed region. When the length of the first path P1 is set to be relatively short and the length of the second path P2 is set to be relatively long, the first synchronous rotation speed falls within the normal rotation speed region. However, the second synchronous rotation speed becomes smaller than the minimum value in the normal rotation speed region. Therefore, in the normal rotation speed region, the torque reduction is limited to one rotation speed region. In general, the length of the second path P2 is such that the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state is connected to the exhaust port of the first combustion chamber via the second path P2. When the arrival time and the overlap period in which the intake port and the exhaust port of the first combustion chamber are set to the open state overlap, the engine speed is smaller than the minimum value of the normally used speed range. What is necessary is just to be set so that it may become. With this configuration, it is possible to suppress a decrease in the output torque when the engine performs the operation in the normal rotation speed region, and as a result, it is possible to improve the output torque characteristics of the engine including the secondary air supply unit.
[0076]
A-1. Modification of the first embodiment
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100A as a modification of the first embodiment. FIG. 8 is substantially the same as FIG. 1 except that the secondary air supply unit 200A is changed. Specifically, the secondary air pipe 220A has a zigzag passage structure in the second partial passage 222Ab in the middle stage. The zigzag passage is formed in the passage box 240.
[0077]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the passage box 240 of FIG. As illustrated, the passage box 240 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape. The passage box 240 includes a passage forming portion 242 and a cover 248, and the passage forming portion 242 and the cover 248 are joined to each other. A plurality of partition plates 244 that form a zigzag passage are provided inside the passage forming portion 242. The passage forming portion 242 has passage openings 246 at both ends of the zigzag passage.
[0078]
The use of such a passage box 240 has an advantage that the volume required for disposing the secondary air supply unit can be made relatively small. Further, when such a passage box 240 is applied to an existing secondary air supply unit having a relatively short secondary air passage, the length of the secondary air passage can be relatively easily increased. There is an advantage.
[0079]
B. Second embodiment:
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100B according to the second embodiment. FIG. 10 is substantially the same as FIG. 1 except that the secondary air supply unit 200B is changed. Specifically, the secondary air supply unit 200B includes a pulsation damper 250 in the middle of the secondary air pipe 220 (path P2). The pulsation damper 250 is provided in the first partial passage 222a at the middle stage, and has a function of attenuating a pressure wave propagating through the first partial passage 222a by the function of a diaphragm provided inside. .
[0080]
In this embodiment, the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is set to the open state reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the pulsation damper 250. For this reason, the ultimate pressure near the exhaust port of the first combustion chamber # 1 is relatively small.
[0081]
In FIG. 10, as in the first embodiment (FIG. 1), the second path P2 is set relatively long, but when the secondary air supply unit 200B includes the pulsation damper 250, the second path P2 May be set relatively short. That is, the time when the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the second path P2 and the overlap period of the first combustion chamber # 1 are different. Even in the case of overlapping, the pressure when the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 reaches the inside of the first combustion chamber # 1 via the second path P2 can be made relatively low. Therefore, the first combustion chamber # 1 is hardly affected by the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2. As a result, it is possible to improve the output torque characteristics of the engine including the secondary air supply unit. Become. However, as in the first embodiment, if the second path P2 is set to be relatively long, there is an advantage that a decrease in output torque can be considerably suppressed.
[0082]
In the present embodiment, the secondary air supply unit 200B includes the pulsation damper 250 in the middle of the second path P2. A buffer tank having a large space may be provided. Also in this case, the pressure wave propagating in the secondary air passage can be attenuated.
[0083]
In general, the secondary air supply unit only needs to be provided in the middle of the second path P2 and include an attenuation unit for attenuating the pressure fluctuation in the secondary air passage.
[0084]
C. Third embodiment:
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100C according to the third embodiment. FIG. 11 is almost the same as FIG. 1 except that the secondary air supply unit 200C is changed. Specifically, the secondary air supply unit 200C includes a shutoff valve 260 in the middle of the secondary air pipe 220 (path P2). The shutoff valve 260 is provided in the first partial passage 222a at the middle stage, and has a function of inhibiting the propagation of the pressure wave in the first partial passage 222a.
[0085]
As described above, the secondary air supply unit 200C supplies secondary air into the partial passages 51a to 51f at the most upstream stage of the exhaust passage when the catalyst temperature is relatively low, for example, at the start of operation of the engine. The ECU 90 controls the operation of the secondary air pump 210 according to the measurement results of the temperature sensors 91 to 94 provided in each of the catalyst devices 61 to 64. When the catalyst temperature is relatively high, such as during normal operation, the ECU 90 stops the secondary air pump 210, so that no secondary air is supplied into the secondary air passage. However, even when the secondary air pump 210 is stopped, the gas in the secondary air pipe 220 can flow freely.
[0086]
Therefore, in the present embodiment, a shutoff valve 260 is provided in the middle of the secondary air pipe 220. The opening and closing operation of the shutoff valve 260 is controlled by the ECU 90. Specifically, the ECU 90 sets the shut-off valve 260 to the open state during the driving period of the secondary air pump 210 (for example, when the catalyst temperature is relatively low such as at the start of operation of the engine), and During the stop period of the air pump 210 (for example, when the catalyst temperature is relatively high during normal operation of the engine, etc.), the shut-off valve 260 is set to the closed state. When the shut-off valve 260 is set to the closed state, the pressure wave generated when the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is set to the open state passes through the second path P2, No. 1 does not propagate to combustion chamber # 1.
[0087]
In FIG. 11, as in the first embodiment (FIG. 1), the second path P2 is set relatively long. However, when the secondary air supply unit 200C includes the shutoff valve 260, The route P2 may be set relatively short. That is, the time when the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the second path P2 and the overlap period of the first combustion chamber # 1 are different. Even in the case of overlapping, the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 can be prevented from reaching the inside of the first combustion chamber # 1 via the second path P2. Therefore, when the secondary air is not supplied into the exhaust passage, the first combustion chamber # 1 is not affected by the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2, and as a result, the secondary air supply unit It is possible to improve the output torque characteristics of the engine including the above. However, similarly to the first embodiment, if the second path P2 is set to be relatively long, it is possible to suppress a decrease in torque even when the shutoff valve 260 is set to the open state. There are advantages. In the present embodiment, the shut-off valve 260 is always set to the open state during the driving period of the secondary air pump 210, but the driving period of the secondary air pump 210 is usually set at the time of starting the operation of the engine. Since the load on the engine is relatively small, the reduction of the output torque does not cause much problem. In other words, in the present embodiment, the shutoff valve 260 is always set to the closed state during the stop period of the secondary air pump 210, so that the decrease in the output torque during the period when the engine load is relatively large is efficiently suppressed. It is possible to do.
[0088]
In this embodiment, the ECU 90 sets the shut-off valve 260 to the open state during the driving period of the secondary air pump 210, and sets the shut-off valve 260 to the closed state during the stop period of the secondary air pump 210. I have. However, instead of this, the ECU 90 determines that the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 reaches the shut-off valve 260 via the first path P2, in other words, the shut-off valve whose exhaust pressure is open. The shutoff valve 260 may be set to a closed state during a period in which the passage 260 passes. In this way, during the overlap period of the first combustion chamber # 1, the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 does not reach the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the second path P2. You can do so. Alternatively, the ECU 90 may execute the above control during the driving period of the secondary air pump 210.
[0089]
C-1. Modification of the third embodiment:
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100C1 as a modification of the third embodiment. FIG. 12 is substantially the same as FIG. 11 except that the secondary air supply unit 200C1 is changed. Specifically, the secondary air supply unit 200C1 includes six shut-off valves 270a to 270f in the middle of the secondary air pipe 220. The six shutoff valves 270a to 270f are provided in the six most downstream partial passages 223a to 223f, respectively, and have a function of inhibiting the propagation of the pressure wave in each of the partial passages 223a to 223f. The opening and closing operations of the shutoff valves 270a to 270f are controlled by the ECU 90. Specifically, the ECU 90 determines that the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber # 2 is set to the open state corresponds to the first combustion chamber # 1 corresponding to the first combustion chamber # 1 via the second path P2. The first shut-off valve 270a is set to the closed state during a period in which the exhaust pressure passes through the first shut-off valve 270a in the open state during the period of reaching the shut-off valve 270a. Then, the ECU 90 sets the first shut-off valve 270a to the open state during another period. In this way, during the overlap period of the first combustion chamber # 1, the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 does not reach the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the second path P2. You can do so. This control is performed, for example, by using a map indicating the relationship between the engine speed and the opening / closing timing of the exhaust valve corresponding to each combustion chamber, or by providing a pressure sensor downstream of each of the shut-off valves 270a to 270f. Is feasible.
[0090]
In FIG. 12, as in the first embodiment (FIG. 1), the second path P2 is set relatively long, but the secondary air supply unit 200C1 is provided with shut-off valves 270a to 270f for each combustion chamber. , The second path P2 may be set relatively short. Even in this case, it is possible to prevent the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 from reaching the inside of the first combustion chamber # 1 via the second path P2. For this reason, the first combustion chamber is not affected by the exhaust pressure of the second combustion chamber during the overlap period, and as a result, the output torque characteristics of the engine including the secondary air supply unit can be improved. It becomes possible.
[0091]
In FIG. 12, the ECU 90 individually controls each shutoff valve provided for each combustion chamber. However, instead of this, the ECU 90 sets all the shut-off valves 270a to 270f to the open state during the driving period of the secondary air pump 210, as in FIG. All the shutoff valves 270a to 270f may be set to the closed state. Alternatively, the ECU 90 controls each shutoff valve individually during the driving period of the secondary air pump 210, and sets all the shutoff valves 270a to 270f to the closed state during the stop period of the secondary air pump 210. It may be.
[0092]
Generally, the secondary air supply section only needs to include at least one shutoff valve provided in the middle of the second path P2. The shutoff valve is preferably a valve that completely inhibits the flow of gas in the secondary air passage, but may be a valve that slightly flows gas in the closed state.
[0093]
D. Fourth embodiment:
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100D according to the fourth embodiment. FIG. 13 is almost the same as FIG. 1 except that the secondary air supply unit 300D is changed. Specifically, the secondary air supply unit 300D includes two secondary air pumps 310a and 310b, and two secondary air pipes 320a and 320b connected to each secondary air pump. Each of the secondary air pipes 320a and 320b forms a secondary air passage, and the secondary air passage has a multi-stage structure in which the number of partial passages included in each stage gradually increases toward the downstream side. Specifically, one partial passage 321a connected to the first secondary air pump 310a is provided at the most upstream stage of the first secondary air pipe 320a, and at the most downstream stage, Three partial passages 322a, 322c, 322e where one partial passage 321a is branched are provided. Similarly, one partial passage 321b connected to the second secondary air pump 310b is provided at the most upstream stage of the second secondary air pipe 320b, and the one partial passage 321b is provided at the most downstream stage. Three partial passages 322b, 322d, and 322f where the partial passage 321b is branched are provided. The six most downstream partial passages 322a to 322f correspond to the six combustion chambers # 1 to # 6, respectively, and are connected to the six most upstream partial passages 51a to 51f of the exhaust passage, respectively. I have.
[0094]
In FIG. 13, the secondary air passage formed by the first secondary air pipe 320a is connected to the first, third, and fifth combustion chambers # 1, # 3, and # 5, and The secondary air passage formed by the secondary air pipe 320b is connected to the second, fourth, and sixth combustion chambers # 2, # 4, and # 6. In other words, any two combustion chambers whose combustion order is continuous (that is, combustion chamber # 1, combustion chamber # 2, combustion chamber # 2, combustion chamber # 3, combustion chamber # 3, combustion chamber # 4, combustion chamber The partial passages connected to # 4, the combustion chamber # 5, the combustion chamber # 5, the combustion chamber # 6, the combustion chamber # 6, and the combustion chamber # 1) are passages formed by other secondary air pipes 320a, 320b. There is no communication upstream. Therefore, the first combustion chamber # 1 is not affected by the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2.
[0095]
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100D1 as a first modification of the fourth embodiment. In FIG. 14, the secondary air supply unit 300D1 is changed. Specifically, the secondary air supply unit 300D1 includes three secondary air pumps 330a to 330c and three secondary air pipes 340a to 340c connected to the respective secondary air pumps. Each of the secondary air pipes 340a to 340c forms a secondary air passage, and the secondary air passage has a multi-stage structure in which the number of partial passages included in each stage gradually increases toward the downstream side. Specifically, one partial passage 341a connected to the first secondary air pump 330a is provided at the most upstream stage of the first secondary air pipe 340a. There are provided two partial passages 342a and 342d where one partial passage 341a is branched. Similarly, at the most upstream stage of the second secondary air pipe 340b, one partial passage 341b connected to the second secondary air pump 330b is provided, and at the most downstream stage, the one partial passage 341b is provided. Two partial passages 342b and 342e that branch off from the partial passage 341b are provided. Further, at the most upstream stage of the third secondary air pipe 340c, one partial passage 341c connected to the third secondary air pump 330c is provided, and at the most downstream stage, the one partial passage 341c is provided. Two partial passages 342c and 342f where the passage 341c is branched are provided. The six most downstream partial passages 342a to 342f correspond to the six combustion chambers # 1 to # 6, respectively, and are respectively connected to the six most upstream partial passages 51a to 51f of the exhaust passage. I have.
[0096]
In FIG. 14, the secondary air passage formed by the first secondary air pipe 340a is connected to the first and fourth combustion chambers # 1 and # 4. The secondary air passage formed by the second secondary air pipe 340b is connected to the second and fifth combustion chambers # 2 and # 5, and the secondary air passage formed by the third secondary air pipe 340c. The next air passage is connected to the third and sixth combustion chambers # 3 and # 6. In other words, the partial passages connected to any two combustion chambers in which the combustion order is continuous are passages formed by the other secondary air pipes 340a to 340c, and are not connected on the upstream side. Therefore, the first combustion chamber # 1 is not affected by the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2.
[0097]
FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100D2 as a second modification of the fourth embodiment. In FIG. 15, the secondary air supply unit 300D2 is changed. Specifically, the secondary air supply unit 300D2 includes six secondary air pumps 350a to 350f and six secondary air pipes 360a to 360f connected to the respective secondary air pumps.
[0098]
In FIG. 15, the secondary air passages formed by the secondary air pipes 360a to 360f are respectively connected to one combustion chamber # 1 to # 6. In other words, the secondary air passage connected to any two combustion chambers in which the combustion order is continuous is a passage formed by other secondary air pipes 360a to 360f, and is not connected on the upstream side. More specifically, each combustion chamber does not communicate with any other combustion chamber via a path through the secondary air passage. Therefore, each combustion chamber is not affected by the exhaust pressure of the other combustion chambers.
[0099]
As described above, in the engine of the present embodiment, the plurality of combustion chambers # 1 to # 6 are divided into a plurality of groups. The secondary air supply unit includes, for each group, a secondary air pump and a secondary air passage connected to the secondary air pump. The first and second combustion chambers # 1 and # 2 in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers belong to different groups. By employing this configuration, even when both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber # 2 are set to the open state, the first combustion chamber # 1 and the second combustion chamber # 2 are not opened. Does not communicate with the combustion chamber # 2 through a path passing through the secondary air passage. Therefore, it is possible to improve the output torque characteristics of the engine including the secondary air supply unit.
[0100]
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, but can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention, and for example, the following modifications are possible.
[0101]
(1) In the first embodiment (FIG. 1), the lengths of the first and second paths P1 and P2 are set in a rotational speed region where the first and second synchronous rotational speeds are normally used (a normal rotational speed region). ) Is set to be smaller than the minimum value. Incidentally, the minimum value in the normal rotation speed region depends on the usage environment of the engine. That is, when the engine can be used with no load, such as when mounted on a vehicle or a ship, the minimum value of the normal rotation speed region is preferably set to the idle rotation speed. Also, when the engine is used with a substantially constant load, such as when mounted on a stationary system, the minimum value in the normal rotation speed region is set to the minimum value in the rotation speed region that is used regularly. Preferably, it is set. As can be understood from this description, the lengths of the first and second paths P1 and P2 are set so as to match the rotation speeds at which the first and second synchronization rotation speeds are hardly used. Is preferred.
[0102]
(2) In the above embodiment, the ECU 90 controls the operation of the secondary air pump based on the measurement results of the temperature sensors 91 to 94, but the temperature sensor can be omitted. In this case, for example, the operation of the secondary air pump may be stopped after a lapse of a predetermined period from the operation start time of the engine.
[0103]
(3) In the above embodiment, the four catalyst devices 61 to 64 are provided in the exhaust passage, but a smaller or larger number of catalyst devices may be provided. Further, in the above embodiment, the catalyst device is provided in each of the two partial passages 52a and 52b in the middle stage, but is instead provided in each of the six partial passages 51a to 51f in the most upstream stage. And may be provided in one of the partial passages 53 at the most downstream stage. Generally, at least one catalyst device for purifying exhaust gas may be provided in the exhaust passage.
[0104]
In the above embodiment, the catalyst device is provided in the exhaust passage, but the catalyst device can be omitted. Also in this case, by using the secondary air supply unit, the unburned fuel in the exhaust gas is burned, and as a result, a part of the harmful components in the exhaust gas can be reduced.
[0105]
(4) In the first to third embodiments, the secondary air pipe 220 is provided in the exhaust port 32 so that the secondary air blows out toward the combustion chamber. May be provided so as to blow out toward the downstream side of the exhaust passage. By doing so, the pressure when the exhaust pressure of the second combustion chamber # 2 reaches the exhaust port of the first combustion chamber # 1 via the second path P2 can be made relatively small.
[0106]
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the secondary air pipe 220 is inserted into the exhaust port 32 of each combustion chamber, but a part of the secondary air passage formed by the secondary air pipe is , May be formed inside the cylinder head 30.
[0107]
(5) In the first to third embodiments, the secondary air supply unit supplies the secondary air into the partial passages 51a to 51f at the most upstream stage constituting the exhaust passage, but supplies the secondary air to other parts. The next air may be supplied. For example, the secondary air supply unit may supply the secondary air into the two middle passages 52a and 52b that constitute the exhaust passage. Even in this case, the unburned fuel in the exhaust gas can be burned. In this case, the secondary air supply section may have a secondary air passage including two partial passages at the most downstream stage. However, according to the above-described embodiment, since the secondary air can be supplied into the exhaust gas having a relatively high temperature, there is an advantage that the unburned fuel in the exhaust gas can be efficiently burned. .
[0108]
Generally, a secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage is a secondary air supply source and a secondary air passage connected to the secondary air supply source, and includes a branch on the upstream side. And a secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages that communicate with each other via a point.
[0109]
(6) In the above embodiment, the engine has six combustion chambers, but may have fewer or more combustion chambers. However, the deterioration of the output torque characteristic is likely to occur when the engine has three or more combustion chambers. Therefore, the effect of the present invention is remarkable when the engine includes three or more combustion chambers.
[0110]
Further, in the above embodiment, the V-type engine has been described, but the present invention is also applicable to an in-line type engine.
[0111]
Further, in the above-described embodiment, a gasoline engine has been described, but the present invention is also applicable to a diesel engine.
[0112]
Generally, the present invention is applicable to an internal combustion engine having a plurality of combustion chambers.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a gasoline engine 100 according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an internal configuration of an engine body 10 of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing operation strokes of six combustion chambers # 1 to # 6 in FIG. 1;
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an engine speed and an output torque when the length of an exhaust pipe 50 is changed.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing exhaust pulsation at an engine speed n of FIG. 4;
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the engine speed and the output torque when the length of the secondary air pipe 220 is changed, and corresponds to FIG.
7 is an explanatory view showing exhaust pulsation at an engine speed n of FIG. 6, and corresponds to FIG. 5;
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an engine 100A as a modification of the first embodiment.
FIG. 9 is an explanatory view showing the passage box 240 of FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100B according to a second embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an engine 100C in a third embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an engine 100C1 as a modified example of the third embodiment.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of an engine 100D according to a fourth embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an engine 100D1 as a first modification of the fourth embodiment.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an engine 100D2 as a second modification of the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Engine body
20 ... Cylinder block
22 ... cylinder
24 ... Crankcase
26 ... Piston
27… Connecting rod
28 ... Crankshaft
30 ... Cylinder head
31 ... intake port
32 ... Exhaust port
33 ... intake valve
34 ... exhaust valve
36 ... Spark plug
40 ... intake pipe
41 ... Partial passage
42a to 42f: partial passage
46 ... Throttle valve
48: Fuel injection unit
50 ... exhaust pipe
51a to 51f: partial passage
52a, 52b ... partial passage
53 ... Partial passage
61, 62... Second catalyst device
61, 62... Fourth catalyst device
61 to 64: Catalyst device
90 ... ECU
91 to 94 ... Temperature sensor
100 ... engine
200: Secondary air supply unit
210 ... Secondary air pump
220 ... secondary air pipe
221 ... partial passage
222a, 222b ... partial passage
223a to 223f: partial passage
240 ... aisle box
242 ... passage forming part
244 ... Partition plate
246 ... passage entrance
248 ... Lid
250 ... pulsation damper
260 ... shut-off valve
270a to 270f ... shut-off valve
300D: Secondary air supply unit
310a, 310b ... secondary air pump
320a, 320b ... secondary air pipe
321a, 321b ... partial passage
322a to 322f: partial passage
330a-330c ... secondary air pump
340a-340c ... secondary air pipe
341a, 341b, 341c ... partial passage
342a to 342f: partial passage
350a-350f ... secondary air pump
360a to 360f ... secondary air pipe
N1 ... Meeting point
N2 ... Branch point
P1 ... First path
P2: Second path

Claims (11)

内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路であって、前記複数の燃焼室に接続され、下流側の合流点を介して互いに連通する複数の部分排気通路を含む前記排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記合流点を含む第１の経路を介して連通するとともに、前記分岐点を含む第２の経路を介して連通し、
前記第２の経路の長さは、前記第１の経路の長さとほぼ等しく設定されていることを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes, the exhaust passage including a plurality of partial exhaust passages connected to the plurality of combustion chambers and communicating with each other via a downstream junction; ,
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point,
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, while communicating via a first path including the junction, and communicating via a second path including the branch point,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein a length of the second path is set substantially equal to a length of the first path. 請求項１記載の内燃機関であって、
前記複数の部分二次空気通路は、前記複数の燃焼室のそれぞれに対応しており、
前記各部分二次空気通路は、前記各部分排気通路内に二次空気を供給する、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 1,
The plurality of partial secondary air passages correspond to each of the plurality of combustion chambers,
The internal combustion engine, wherein each of the partial secondary air passages supplies secondary air into each of the partial exhaust passages. 請求項１記載の内燃機関であって、
前記第２の経路の長さは、前記第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が前記第２の経路を介して前記第１の燃焼室の排気口に到達する時刻と、前記第１の燃焼室の吸気口および排気口が開状態に設定されるオーバラップ期間と、が重なるときの前記内燃機関の回転数が、通常使用される回転数領域の最小値より小さくなるように、設定されている、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 1,
The length of the second path is such that the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state reaches the exhaust port of the first combustion chamber via the second path. And the overlap period during which the intake port and the exhaust port of the first combustion chamber are set to the open state, the rotational speed of the internal combustion engine is the minimum value of the normally used rotational speed region. An internal combustion engine that is set to be smaller. 内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記分岐点を含む経路を介して連通し、
前記経路の長さは、前記第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が前記経路を介して前記第１の燃焼室の排気口に到達する時刻と、前記第１の燃焼室の吸気口および排気口が開状態に設定されるオーバラップ期間と、が重なるときの前記内燃機関の回転数が、通常使用される回転数領域の最小値より小さくなるように、設定されていることを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point,
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, communication via the path including the branch point,
The length of the path is determined by the time when the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state reaches the exhaust port of the first combustion chamber via the path, and The overlap period in which the intake port and the exhaust port of the first combustion chamber are set to the open state and the rotation speed of the internal combustion engine when the overlap period overlaps is smaller than the minimum value of the normally used rotation speed region. An internal combustion engine characterized by being set. 請求項４記載の内燃機関であって、
前記排気通路は、前記複数の燃焼室にそれぞれ接続された複数の部分排気通路を含んでおり、
前記複数の部分二次空気通路は、前記複数の燃焼室のそれぞれに対応しており、
前記各部分二次空気通路は、前記各部分排気通路内に二次空気を供給する、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 4, wherein
The exhaust passage includes a plurality of partial exhaust passages respectively connected to the plurality of combustion chambers,
The plurality of partial secondary air passages correspond to each of the plurality of combustion chambers,
The internal combustion engine, wherein each of the partial secondary air passages supplies secondary air into each of the partial exhaust passages. 内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記分岐点を含む経路を介して連通し、
前記二次空気供給部は、さらに、
前記経路途中に設けられ、前記二次空気通路内の圧力変動を減衰させるための減衰部を備えることを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point,
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, communication via the path including the branch point,
The secondary air supply unit further includes:
An internal combustion engine provided with an attenuator provided in the middle of the path, for attenuating pressure fluctuations in the secondary air passage. 内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記分岐点を含む経路を介して連通し、
前記二次空気供給部は、さらに、
前記経路途中に設けられた遮断弁を備え、
前記内燃機関は、さらに、
前記遮断弁の動作を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記二次空気供給源の駆動期間中に、前記遮断弁を開状態に設定し、前記二次空気供給源の停止期間中に、前記遮断弁を閉状態に設定することを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point,
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, communication via the path including the branch point,
The secondary air supply unit further includes:
Comprising a shut-off valve provided in the middle of the path,
The internal combustion engine further comprises:
A control unit for controlling the operation of the shut-off valve,
The control unit sets the shut-off valve to an open state during a driving period of the secondary air supply source, and sets the shut-off valve to a closed state during a stop period of the secondary air supply source. Features internal combustion engine. 内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記二次空気供給部は、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路であって、上流側の分岐点を介して互いに連通し、前記複数の燃焼室のそれぞれに対応する複数の部分二次空気通路を含む前記二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、前記第１の燃焼室の排気口と前記第２の燃焼室の排気口との双方が開状態に設定される場合に、前記分岐点を含む経路を介して連通し、
前記二次空気供給部は、さらに、
前記複数の部分二次空気通路のそれぞれに設けられた複数の前記遮断弁を備え、
前記内燃機関は、さらに、
前記複数の遮断弁の動作を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記第２の燃焼室の排気口が開状態に設定されるときの排気圧力が前記経路を介して前記第１の燃焼室に対応する第１の遮断弁に到達する期間に、前記第１の遮断弁を閉状態に設定することを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The secondary air supply unit,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply source, the secondary air passage including a plurality of partial secondary air passages communicating with each other via an upstream branch point and corresponding to each of the plurality of combustion chambers. A secondary air passage;
With
In any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers, both the exhaust port of the first combustion chamber and the exhaust port of the second combustion chamber are open. When set to, communication via the path including the branch point,
The secondary air supply unit further includes:
Comprising a plurality of the shut-off valves provided in each of the plurality of partial secondary air passages,
The internal combustion engine further comprises:
A control unit for controlling the operation of the plurality of shut-off valves,
The control unit may be configured to control the exhaust pressure when the exhaust port of the second combustion chamber is set to the open state to reach the first shutoff valve corresponding to the first combustion chamber via the path. An internal combustion engine, wherein the first shutoff valve is set to a closed state. 内燃機関であって、
複数の燃焼室と、
前記複数の燃焼室から排出される排気ガスが通る排気通路と、
前記排気通路内に二次空気を供給するための二次空気供給部と、
を備え、
前記複数の燃焼室は、複数のグループに区分されており、
前記二次空気供給部は、前記各グループ毎に、
二次空気供給源と、
前記二次空気供給源に接続された二次空気通路と、
を備え、
前記複数の燃焼室のうちの燃焼順序が連続する任意の第１および第２の燃焼室は、異なるグループに属することを特徴とする内燃機関。An internal combustion engine,
Multiple combustion chambers,
An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the plurality of combustion chambers passes;
A secondary air supply unit for supplying secondary air into the exhaust passage,
With
The plurality of combustion chambers are divided into a plurality of groups,
The secondary air supply unit, for each of the groups,
A secondary air supply,
A secondary air passage connected to the secondary air supply,
With
An internal combustion engine according to claim 1, wherein any of the first and second combustion chambers in which the combustion order is continuous among the plurality of combustion chambers belongs to different groups. 請求項９記載の内燃機関であって、
前記複数の燃焼室の数と前記複数のグループの数とは等しい、内燃機関。The internal combustion engine according to claim 9, wherein
An internal combustion engine, wherein the number of the plurality of combustion chambers is equal to the number of the plurality of groups. 請求項１，４，６，７，８，９のいずれかに記載の内燃機関であって、さらに、
前記排気通路に設けられ、排気ガスを浄化するための触媒装置を備える、内燃機関。The internal combustion engine according to any one of claims 1, 4, 6, 7, 8, and 9, further comprising:
An internal combustion engine including a catalyst device provided in the exhaust passage for purifying exhaust gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4954708B2 (en) * 2004-10-20 2012-06-20 耕一 畑村 engine

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