TWI444534B

TWI444534B - Engine, and with its vehicles and ships

Info

Publication number: TWI444534B
Application number: TW100110853A
Authority: TW
Inventors: Tsugunori Konakawa
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2014-07-11
Also published as: TW201239190A

Description

引擎、以及具備其之車輛與船舶

本發明係關於引擎(內燃機)以及具備其之車輛與船舶。

眾所周知的是包括對廢氣進行淨化之觸媒及對排氣通道供給空氣之二次空氣供給裝置(Secondary Air Supply System)之引擎(Internal Combustion Engine，內燃機)。例如，專利文獻1之引擎中，於排氣通道設置有三元觸媒。二次空氣供給裝置以分別對觸媒之上游與下游供給二次空氣之方式連接於排氣通道。二次空氣係指不通過引擎之燃燒室而供給之空氣。觸媒主要作為對NOx進行還原之還原觸媒發揮功能，但亦作為氧化觸媒發揮功能。即，供給至較觸媒更為下游之二次空氣藉由排氣之脈動而暫時流入至觸媒之後向下游流動。此時，觸媒亦作為使CO、THC氧化之氧化觸媒發揮功能，對自引擎排出之廢氣中之NOx、CO、THC進行淨化。

專利文獻1之引擎之二次空氣供給裝置以亦向較觸媒更為上游供給二次空氣之方式構成。其原因在於，當於高速高負載運行時等將對引擎之供給空燃比設定得較高時，廢氣中所含之CO、THC量增多。此時，藉由向觸媒之上游供給二次空氣，可使觸媒主要作為使CO、THC氧化之氧化觸媒發揮功能。

專利文獻1中，作為向較觸媒更為下游供給二次空氣之方法而揭示有兩種方法。其一方法係裝備有簧片閥並利用排氣通道內之排氣脈動之方法。另一方法係設置空氣泵代替簧片閥而強制性地將二次空氣供給至排氣通道之方法。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2006-220019號公報

比較向較觸媒更為下游供給二次空氣之上述兩種方法。

利用排氣脈動之方法不同於利用空氣泵之方法，無需驅動泵，因此引擎輸出之損失較少。然而，該方法存在以下問題。當引擎於高轉速或高負載狀態下運行時，排氣通道內之平均壓力變高。又，於排氣通道之較觸媒更為下游之部分，因觸媒之阻力而導致排氣脈動之振幅較小。引擎越成為高轉速或高負載狀態，則因該觸媒而產生之阻力之大小就越大。即，尤其當引擎於高轉速或高負載狀態下運行時，排氣通道內之平均壓力變高，且排氣脈動之振幅變小。由此，無法於較觸媒更為下游之排氣通道內產生較大之負壓。由此，尤其當引擎於高轉速或高負載狀態下運行時，無法向較觸媒更為下游之排氣通道內供給足量之二次空氣。

另一方面，利用空氣泵之方法中，即便於引擎以高轉速或高負載狀態運行時亦可供給二次空氣。但引擎越成為高轉速或高負載狀態則空氣泵之負載就越大。由於以引擎驅動該空氣泵，故而引擎越成為高轉速或高負載狀態，引擎輸出之損失會越大。

本案發明者發現於排氣口打開時在排氣通道中朝向下游傳播之衝擊波。而且，考慮若利用於衝擊波之後方產生負壓則即便於高負載狀態下亦可供給空氣。然而，該衝擊波係於排氣口附近產生，且隨著向下游傳播而衰減、消失。因此，無法用於在較觸媒更為下游產生負壓。

由此，本案發明者考慮於排氣通道內產生其他新的衝擊波以產生新的負壓。將通常為人所周知之漸縮-漸擴噴嘴(Convergent-Divergent Nozzle)即通稱為德拉瓦噴嘴(De Laval Nozzle)之原理應用於包括二次空氣供給裝置之引擎。該噴嘴包括：漸縮部，其隨著朝向流路之下游側而流路剖面積變小；漸擴部，其於該漸縮部之下游流路剖面積變大；及喉部，其位於該漸縮部與漸擴部之間。當漸縮部之壓力P0與漸擴部之壓力P之壓力比(P/P0)小於臨界壓力比(Critical Pressure Ratio。若為空氣則為約0.528)時，於漸擴部流體之流速超過音速。

由此，產生新的衝擊波，故而於排氣通道設置下游端之流路剖面積小於上游端之流路剖面積之漸縮部，進而於較該漸縮部更為下游之排氣通道設置下游端之流路剖面積大於上游端之流路剖面積之漸擴部。然而，若僅於排氣通道設置漸縮部與漸擴部，則漸縮部之壓力P0與漸擴部之壓力P之壓力比(P/P0)無法達到臨界壓力比，從而無法產生新的衝擊波。

本案發明者對引擎進一步積極地進行研究之結果發現：於排氣口打開時在排氣通道中朝向下游傳播之衝擊波，此時以較自燃燒室流入至排氣通道之廢氣更高之速度傳播。進而，發明者關注於該衝擊波速度與廢氣速度之差異而考慮提高漸縮部之壓力P0之構造。該構造包括使先行之衝擊波自排氣通道暫時分支後再次返回至排氣通道之分支部。藉由提高漸縮部之壓力P0而於漸擴部產生新的衝擊波。如此一來，會於該衝擊波之後方，即於較漸擴部更為上游產生負壓。

進而，本案發明者考慮，利用於較漸擴部更為上游產生之上述負壓而供給空氣之構造。該構造包括連接於排氣通道之較漸擴部更為上游之第1通道，及連接於第1通道之第2通道。

本發明之一實施形態提供一種使用該些構造之引擎。即，本發明之一實施形態之引擎包括：燃燒室，其形成有排氣口；排氣閥，其開閉上述排氣口；排氣裝置，其具有導引自上述燃燒室通過上述排氣口排出之廢氣之排氣通道；及二次空氣供給裝置，其供給空氣。上述排氣裝置包括：漸縮部，其設置於上述排氣通道，且下游端之流路剖面積小於上游端之流路剖面積；漸擴部，其於上述排氣通道中設置於較上述漸縮部更為下游，且下游端之流路剖面積大於上游端之流路剖面積；及分支部，其將以較上述排氣口打開時自上述燃燒室流入至上述排氣通道之廢氣更高之速度在上述排氣通道中朝向下游傳播之衝擊波於較上述漸擴部更為上游自上述排氣通道分支，且將該衝擊波再次向上述排氣通道傳播。上述二次空氣供給裝置包括：第1通道，其具有使自上游端朝向下游端之氣流通過之第1簧片閥，且下游端連接於上述排氣通道之較上述漸擴部更為上游；及第2通道，其上游端連接於上述第1通道之較上述第1簧片閥更為下游。進而，上述排氣裝置以如下方式構成：使自上述燃燒室流入至上述排氣通道之廢氣通過上述漸縮部，且於上述分支部與上述漸擴部之間與在上述分支部中傳播之衝擊波衝撞，藉此於上述漸縮部提高廢氣之壓力，並藉由使該壓力經提高之廢氣通過上述漸擴部而產生新的衝擊波。又，上述二次空氣供給裝置以如下方式構成：利用藉由上述新產生之衝擊波而於較上述漸擴部更為上游之上述排氣通道內產生之負壓，通過上述第1簧片閥而將空氣導入上述第1通道，並利用於較上述漸擴部更為上游之上述排氣通道內產生之正壓而向上述第2通道供給上述導入之空氣。

根據該構成，較廢氣而先行之衝擊波於分支部暫時分支後再次返回至排氣通道。由此，可以分支部使衝擊波在時間上延遲，從而可使該衝擊波於排氣通道內與廢氣衝撞，由此可提高廢氣之壓力。該廢氣藉由通過漸縮部而使壓力進一步提高，因而漸縮部之壓力P0與漸擴部之壓力P之壓力比(P/P0)易於達到臨界壓力比。即，於高壓之廢氣通過漸擴部時產生新的衝擊波(與排氣口打開時產生之衝擊波不同之衝擊波)。於該新的衝擊波之上游，即於漸擴部之上游產生較大之負壓。可利用該較大之負壓而自第1通道之上游氣端將二次空氣導入至第1通道內。二次空係指不通過燃燒室之引擎外部之空氣。

另一方面，於較漸擴部更為上游之排氣通道內，藉由排氣脈動而交替產生正壓與負壓。該排氣脈動之振幅因於較漸擴部更為上游產生之較大之負壓之影響而變大。於產生負壓時導入至第1通道內之二次空氣，於產生正壓時被自第1通道擠出並供給至第2通道內。

上述第2通道之下游端亦可連接於排氣通道。即，自第1通道擠出之二次空氣亦可經由第2通道供給至排氣通道。該構成於排氣通道中在較上述漸擴部更為下游配置有觸媒之情形時尤其有利。即，利用藉由新的衝擊波而產生之較大之負壓與藉由排氣脈動而產生之正壓，即便於高轉速或高負載狀態下，亦可向較觸媒更為下游之排氣通道內供給二次空氣。此時產生之正壓及負壓利用廢氣之能量，因而可降低引擎輸出之損失。

本發明中之上述之、或進而其他目的、特徵及效果可藉由以下參照附圖所述之實施形態之說明而變得明瞭。

本案發明者進行積極研究之結果想到：可利用漸縮-漸擴噴嘴之原理而如以下般利用先前未採用之方法供給足量之二次空氣。

該方法係如下所述。(1)使較廢氣而先行傳播之衝擊波分支。(2)使分支之衝擊波於時間上延遲而與廢氣衝撞來提高該廢氣之壓力。(3)使壓力提高之廢氣通過漸擴部加速至超音速而產生新的衝擊波。(4)於較漸擴部更為上游之排氣通道內產生負壓。(5)利用該負壓，向連接於較漸擴部更為上游之二次空氣供給裝置之第1通道內導入二次空氣。(6)利用於較漸擴部更為上游之排氣通道內產生之正壓向二次空氣供給裝置之第2通道供給二次空氣。

<第1實施形態>

以下，使用附圖對本發明之實施形態進行詳細說明。再者，以下說明中，「上游」、「下游」分別係指與廢氣或二次空氣之流動方向相關之上游、下游。

圖1係表示本發明之第1實施形態之引擎之構成之剖面圖。引擎1包括：氣缸體3；設置於該氣缸體3之一端之氣缸蓋4；及於氣缸體3內往返運動之活塞5。於氣缸體3及氣缸蓋4之內部形成有燃燒室10。更詳細而言，藉由氣缸體3之內壁、氣缸蓋4之內壁及活塞5之表面(與氣缸蓋4對向之表面)而劃分燃燒室10。活塞5經由連桿15而結合於曲柄軸16。曲柄軸16收納於與氣缸體3結合之曲柄箱17內。活塞5之往返運動藉由連桿15而傳遞至曲柄軸16，藉此曲柄軸16旋轉。引擎1為4循環汽油內燃機。引擎1為單氣缸引擎。引擎1可為空冷式引擎，亦可為水冷式引擎。

於氣缸蓋4形成有進氣通道6之下游部6a及排氣通道7之上游部7a。於氣缸蓋4設置有：對進氣口8a進行開閉之進氣閥8；對排氣口9a進行開閉之排氣閥9；以及用以驅動進氣閥8及排氣閥9之氣門裝置(未圖示)。本實施形態中，進氣通道6之下游部6a與排氣通道7之上游部7a相對於一個燃燒室10而分別各設置有一個。然而，進氣口8a、進氣閥8、排氣口9a及/或排氣閥9亦可相對於一個燃燒室而設置有複數個。於氣缸蓋4安裝有噴射燃料之噴射器2。省略圖示，於氣缸蓋4設置有點火火花塞。

於進氣通道6之較下游部6a更為上游配置有節氣門閥11。該節氣門閥11亦可機械性地結合於由操作者操作之操作構件(例如經由拉索而結合)。又，亦可不為該機械性之結合，而為藉由馬達電子控制節氣門閥11。

引擎1進而包括排氣裝置50。排氣裝置50包括：連接於氣缸蓋4之第1排氣管51；連接於該第1排氣管51之第2排氣管52；及連接於該第2排氣管52之第3排氣管53。第1排氣管51藉由螺栓12而安裝於氣缸蓋4。第3排氣管53於其內部形成排氣室55。排氣裝置50於其內部形成自上游部7a經由排氣室55而連接於外部之排氣通道7。

於排氣通道7配置有第1觸媒21及第2觸媒22。第2觸媒22配置於第1觸媒21之下游。於第1觸媒21與第2觸媒22之間設置有間隔。

未圖示之消音器(muffler)連接於排氣室55之下游。流入至排氣室55內部之廢氣通過上述消音器後排出至外部。於排氣室55設置有檢測廢氣中之氧量之氧濃度感測器19。

引擎1包括作為控制裝置之ECU(Electronically Controlled Unit，電子控制單元)20。ECU20根據引擎1之轉速、上述節氣門閥11之開度、或由氧濃度感測器19檢測出之信號而控制噴射器2之燃料噴射量、或上述點火火花塞之點火時間等。ECU20以使例如吸入至引擎1之混合氣之空燃比成為理論空燃比(stoiciometry)之方式控制噴射器2之燃料噴射量。

於第1排氣管51之上游部設置有分支管30。分支管30之一端為連接於第1排氣管51之開放端，另一端為封閉之封閉端。封閉端形成反射後述之衝擊波之反射部31b。

分支管30亦可一體成形於第1排氣管51。又，分支管30亦可與第1排氣管51分開形成且固定於第1排氣管51。例如，第1排氣管51與分支管30可焊接於一起，亦可藉由螺栓、鉚釘等緊固構件(未圖示)而固定於一起。分支管30之上述封閉端以使流路剖面積大於上述開放端之方式形成。但分支管30之形狀並不限定於圖1所示之形狀。即，分支管30之封閉端之流路剖面積可與其開放端之流路剖面積相等，亦可小於開放端之流路剖面積。

於分支管30內部形成有分支部31。分支部31之一端為連接於排氣通道7之開放端，另一端為封閉端。分支部31之入口31a(即，與排氣通道7連通之部分)，如後述般以具有可使在排氣通道7內部傳播之衝擊波亦於分支部31內部傳播之流路剖面積之方式形成。圖中，X為分支部31之入口31a之流路剖面之中心線。中心線係指通過流路剖面之重心之線。

於分支部31與第1觸媒21之間設置有漸縮-漸擴噴嘴40。漸縮-漸擴噴嘴40通稱為德拉瓦噴嘴。漸縮-漸擴噴嘴40對流過排氣通道7之廢氣之流速以自次音速成為超音速之方式進行加速。漸縮-漸擴噴嘴40由漸縮部41、喉部42及漸擴部43形成。漸縮部41係隨著朝向下游而流路剖面積逐漸減少之部分。漸擴部43係隨著朝向下游而流路剖面積逐漸增大之部分。喉部42係配置於漸縮部41與漸擴部43之間之部分，且係流路剖面積最小之部分。

引擎1進而包括向排氣裝置50之排氣通道7供給空氣之二次空氣供給裝置70。二次空氣供給裝置70包括：簧片閥74(止回閥)；第1二次空氣供給管76；及連接於第1二次空氣供給管76之第2二次空氣供給管77。

簧片閥74結合於第1二次空氣供給管76之上游端。第1二次空氣供給管76之下游端連接於第1排氣管51中之分支管30與漸縮-漸擴噴嘴40之間。第1二次空氣供給管76經由簧片閥74與空氣量控制閥75而連接於空氣濾清器78。簧片閥74防止廢氣自第1二次空氣供給管76向其上游流入。簧片閥74以藉由於排氣通道7產生負壓而打開並使空氣流向第1二次空氣供給管76之下游之方式構成。

空氣量控制閥75係用以使二次空氣量適於引擎1之運行狀態者。空氣量控制閥75包括以進氣負壓等為動力源之致動器、伺服馬達或螺線管等。空氣量控制閥75之開度由ECU20控制。於節氣門閥11之開度小於特定角度之情形時，ECU20使空氣量控制閥75進行閉合動作或使上述節氣門閥11之開度減少。上述特定角度係預先設定並記憶於ECU20。又，於上述節氣門閥11之開度大於上述特定開度之情形時，ECU20使空氣量控制閥75之開度增大。如此，空氣量控制閥75對應於上述節氣門閥11之開度而使開度增減。藉由包括空氣量控制閥75，可以不會過低而適當之流量向排氣通道7供給二次空氣。但並非必需空氣量控制閥75，亦可省略。

第2二次空氣供給管77之上游端相對於第1二次空氣供給管76而於其下游端與簧片閥74之間連接。第2二次空氣供給管77之下游端連接於第2排氣管52中之第1觸媒21與第2觸媒22之間。更詳細而言，於較第2觸媒22更靠近第1觸媒21之位置，第2二次空氣供給管77之下游端連接於第2排氣管52。

二次空氣供給裝置70包括第1通道71與第2通道72。第1通道71為自簧片閥74至排氣通道7為止之通道，且為藉由第1二次空氣供給管76而形成之通道。即，第1通道71連接簧片閥74、排氣通道7之分支部31之入口31a及漸擴部43之間之部分。第2通道72為自第1通道71至第2排氣管52內之排氣通道7之通道，且為藉由第2二次空氣供給管77而形成之通道。即，第2通道72連接第1通道71、排氣通道7之第1觸媒21及第2觸媒22之間之部分。第1通道71之「上游」、「下游」分別係指空氣自簧片閥74(第1通道71之上游端71a)向與排氣通道7之連接部71b(以下亦稱作「下游端71b」)流動之方向所相關之上游、下游。第2通道72之「上游」、「下游」分別係指空氣自與第1通道71之連接部72a(以下亦稱作「上游端72a」)向排氣通道7之連接部72b(以下亦稱作「下游端72b」)流動之方向所相關之上游、下游。

於此，將於氣體自簧片閥74至第2通道72之與第1通道71之連接部72a為止流過第1通道71內時，上述氣體損失之能量之大小(能量損失)設為L1。又，將於氣體自第2通道72之下游端72b至上游端72a為止流過第2通道72內時，上述氣體損失能量之大小(能量損失)設為L2。若對該些加以比較，則以使L1<L2之方式設計第1及第2通道71、72。能量損失係與氣體於流路中之壓力損失為同義。

若將第1通道71中之自第2通道72之連接部72a至與排氣通道7之連接部71b為止之流路中之氣體之能量損失設為L3，則L1+L3<L2+L3即可。若將第1通道71中之自簧片閥74至與排氣通道7之連接部71b之流路61之能量損失設為L11，則L11=L1+L3。另一方面，若將自第2通道72之下游端72b至上游端72a，進而通過第1通道71至其下游端71b之流路62之能量損失設為L12，則L12=L2+L3。因此，以使L11<L12之方式設計第1及第2通道71、72即可。

該能量損失之關係可以例如以下方式驗證。即，封閉第2通道72(例如於下游端72b封閉)並於流路61流動空氣，計測於流路61之下游端(連接部71b)之流量係數k1。另一方面，封閉第1通道71(例如於上游端71a封閉)並於流路62流動空氣，於流路62之下游端(連接部71b)計測流量係數k2。此時，若滿足k1>k2，則滿足L11<L12。為於流路61、62中流動空氣，使用以下之任一方法即可。第1方法係將泵連接於流路61、62之上游端而向流路61、62內輸送空氣之方法。第2方法係將泵連接於流路61、62之下游端而自流路61、62抽吸空氣之方法。

於可忽略空氣量控制閥75及/或空氣濾清器78之能量損失時，亦可於流路61包含該些構件。該情形時，流路61係自大氣開放位置至連接部71b之流路。又，於氣體自大氣開放位置流動至第2通道72之與第1通道71之連接部72a為止時，上述能量損失L1設為上述氣體損失能量之大小。

流量係數係指實際流過之空氣流量相對於由實際開口面積與壓差所決定之理論空氣量之比。即，藉由實際之空氣流量除以理論空氣流量而得。

氣體流過管路時之能量損失之例包含因與壁面之摩擦所造成之損失、管路之入口或出口之損失、管路之彎曲所造成之損失、流路剖面積之變化所引起之損失、及因閥所造成之損失等。流路剖面積之變化所引起之損失係指剖面積急遽變大或變小時之損失、及剖面積緩慢變大或變小時之損失。

壁面之表面粗糙度越粗糙、管路之長度越長、管路之剖面積越小，則與壁面之摩擦所造成之損失越大。管徑除以彎曲之曲率半徑之比越大、彎曲之角度越大，則管路之彎曲所造成之損失越大。因閥所造成之損失會根據閥之種類或開度而不同，需要藉由實驗而求出。就簧片閥之損失而言，可藉由例如測定簧片閥之上游與下游之間之壓力差、簧片閥之開度(流路之剖面積)及質量流量之關係，並基於此而導出壓力差與損失係數之關係。

圖2係普通之漸縮-漸擴噴嘴之模式圖。漸縮部41之上游端之流路剖面積A1、喉部42之流路剖面積A2及漸擴部43之下游端之流路剖面積A3存在A1>A2、A2<A3之關係。喉部42之流路剖面積A2與漸縮部41之下游端之流路剖面積及漸擴部43之上游端之流路剖面積相同。本實施形態中，漸縮部41與漸擴部43之流路剖面積分別沿著流動方向而以固定之比例變化。然而，漸縮部41及漸擴部43亦可具有其他形狀。例如，如火箭引擎中所採用之噴嘴般，採用流路剖面積呈階段性(Step by Step)地變化之形狀。又，亦可使噴嘴內表面形成為平滑之曲面。

漸縮-漸擴噴嘴40係以滿足下述數式(1)、(2)所示之條件之方式形成。藉由流入至喉部42之廢氣之流速達到馬赫1(即音速)，而可於漸擴部43中使廢氣加速至超音速。

[數1]

[數2]

數式(1)表示伴隨有黏性摩擦之一維流動中之排氣管形狀與馬赫數之關係。數式(2)表示數式(1)中之Λ。該些數式中，M表示馬赫數，A表示排氣管之任意剖面之剖面積，D表示上述任意剖面之管相當直徑，γ表示比熱比，x表示流動方向上之距離，f表示摩擦係數。

如圖2所示，將喉部42上游之總壓力(Full Pressure)設為P0，將喉部42下游之靜壓力(Static Pressure)設為P。如圖3所示，於該些壓力之比P/P0小於臨界壓力比=0.528(圖3之點C)時，於喉部42之速度成為音速(馬赫1)以上，其結果，於漸擴部43之速度成為超音速。因此，若以使P/P0小於臨界壓力比之方式提昇總壓力P0，則可於漸縮-漸擴噴嘴40形成超音速之流動。

若於漸縮-漸擴噴嘴40之流速成為超音速，則會產生朝向漸擴部43下游傳播之衝擊波35b與朝向上游傳播之膨脹波35c(參照圖6)。衝擊波35b與膨脹波35c之間之空間內之流體急速膨脹，因此流過排氣通道7之廢氣之壓力降低。其結果，藉由絕熱膨脹(Adiabatic Expansion)所引起之絕熱冷卻(Adiabatic cooling)之效果，可迅速降低廢氣之溫度。而且，本發明者進行積極研究之結果發現，可藉由將漸縮-漸擴噴嘴40與分支部31加以組合而實現該狀態。

下面，一面參照圖4A~圖4C一面說明廢氣於排氣通道7中成為壓力較低之狀態、且溫度較低之狀態之原理。圖4A~圖4C模式性地表示包括排氣裝置50之引擎1。圖4A~圖4C中，對與圖1及圖2中所圖示者相同或同等之構件附上相同符號。

如圖4A所示，若於引擎1之排氣衝程打開排氣口9a，則高壓之廢氣36自燃燒室10通過排氣口9a向排氣通道7之上游部7a噴出。於排氣口9a開始打開之時間點，燃燒室10與排氣通道7之上游部7a之間之壓力差較大，因此廢氣36之速度達到音速，從而於排氣通道7之上游部7a產生衝擊波35。隨著排氣口9a較大地打開，向排氣通道7之上游部7a流出之廢氣量增多，但廢氣之速度變慢。又，廢氣隨著於排氣通道7之上游部7a前進而減速。如圖4A所示，衝擊波35自排氣通道7之上游部7a傳播至第1排氣管51之內部，進而朝向下游以高速傳播。另一方面，廢氣36以較衝擊波35低之速度於排氣通道7中滯後行進。

如圖4B所示，於第1排氣管51之內部前進之衝擊波35在通過分支部31之入口31a時，分成在排氣通道7中傳播之衝擊波與在分支部31中傳播之衝擊波，且分別獨立地於排氣通道7與分支部31中行進。於排氣通道7中前進之衝擊波35通過漸縮-漸擴噴嘴40後衰減、消失。另一方面，於分支部31中前進之衝擊波35於分支部31之反射部31b反射並於分支部31逆行而返回至排氣通道7。

如圖4C所示，以使反射之衝擊波35自分支部31返回至排氣通道7之時間與高壓之廢氣36到達分支部31之入口31a中央之時間相同或遲於其的方式，設定分支部31之長度。因此，於較漸擴部43更為上游且在分支部31之入口31a或其下游之排氣通道7中，衝擊波35與廢氣36衝撞。由此，可提高漸縮-漸擴噴嘴40之喉部42之上游之總壓力。其結果，可實現壓力比P/P0小於臨界壓力比之狀態，從而可於漸縮-漸擴噴嘴40中形成超音速之流動。

圖5係表示衝擊波之行進路徑與廢氣之行進路徑之排氣通道7等之模式圖。將自排氣口9a之中心9ac至分支部入口31a之流路剖面中心線X之距離(流路長度)設為Le，且將排氣通道7之流路剖面中心線Y與反射部31b之間之距離(流路長度)設為Ls。進而，將廢氣36之速度設為Ve，將衝擊波35之傳播速度設為Vs。自排氣口9a打開起至廢氣36到達入口31a為止之時間T1以式(3)表示。又，自排氣口9a打開起至衝擊波35於反射部31b反射並到達排氣通道7之中心線Y為止之時間T2以式(4)表示。

T1=Le/Ve‧‧‧‧‧‧‧‧‧(3)

T2=(Le+2Ls)/Vs‧‧‧‧‧‧(4)

若T1≦T2，則反射之衝擊波35與廢氣36衝撞。即，若Le/Ve≦(Le+2Ls)/Vs，則於較漸擴部43更為上游且在分支部31之入口31a或其下游之排氣通道7中，反射之衝擊波35與廢氣36衝撞。再者，為方便起見，例如亦可將廢氣36之最大速度視為上述速度Ve，或將平均速度視為上述速度Ve。同樣地，例如亦可將反射之衝擊波35之最大傳播速度視為上述傳播速度Vs，或將平均傳播速度視為上述傳播速度Vs。

如圖5所示，將自分支部入口31a之流路剖面中心線X至漸擴部43之上游端為止之距離(流路長度)設為Ld，將自排氣口9a打開至關閉為止之時間設為tv。自排氣口9a打開至廢氣36之末尾部到達漸擴部43之上游端為止之時間T3以式(5)表示。又，自排氣口9a打開至衝擊波35於反射部31b反射並達到漸擴部43之上游端為止之時間T4以式(6)表示。

T3=tv+(Le+Ld)/Ve‧‧‧‧‧(5)

T4=(Le+2Ls+Ld)/Vs‧‧‧‧(6)

若T4≦T3，則於廢氣36全部通過喉部42之前，可使反射之衝擊波35與廢氣36衝撞。即，若(Le+2Ls+Ld)/Vs≦tv+(Le+Ld)/Ve，則於廢氣36全部通過喉部42之前，可使反射之衝擊波35與廢氣36衝撞。

若排氣通道7之流路剖面中心線Y與反射部31b之間之距離Ls比較小，則可抑制分支部31中之衝擊波35之衰減。由此，例如亦可將距離Ls設為小於距離Le。

廢氣之壓力藉由於漸縮部41之壓縮而提高。此外，藉由衝擊波35與廢氣36之衝撞而使於漸縮部41之廢氣36之壓力進而提高。如此一來，漸縮-漸擴噴嘴40之入口上游之總壓力P0提高，因此與此相對應，入口上游之總壓力P0與喉部之下游靜壓力P之比P/P0小於臨界壓力比0.528。其結果，廢氣36之速度於喉部42達到音速。

圖6係使藉由紋影攝影法拍攝漸縮-漸擴噴嘴之內部而得之照片模式化之模式圖。藉由廢氣36之速度達到音速，而於漸縮-漸擴噴嘴40產生新的衝擊波。以下，方便起見將新產生之衝擊波稱作行進衝擊波35b。該行進衝擊波35b於通過漸縮-漸擴噴嘴40之漸擴部43時加速。於產生行進衝擊波35b時，產生向與行進衝擊波35b相反之方向前進之膨脹波35c。行進衝擊波35b於漸擴部43加速，與此同時，膨脹波35c向與行進衝擊波35b相反之方向行進。由此，存在於行進衝擊波35b與膨脹波35c之間之廢氣36之壓力及溫度大幅降低。如後述般，廢氣成為大氣壓以下，即成為負壓。

圖7及圖8表示本案發明者所進行之模擬之結果。圖7表示於漸縮-漸擴噴嘴40剛產生新的衝擊波35b後之排氣通道7之各地點(Position)之廢氣速度(Exhaust Gas Velocity)及廢氣壓力(Exhaust Gas Pressure)。圖8表示於漸縮-漸擴噴嘴40更產生新的衝擊波35b後之排氣通道7之各地點(Position)之廢氣速度(Exhaust Gas Velocity)及廢氣溫度(Exhaust Gas Temperature)。

當於漸縮-漸擴噴嘴40產生衝擊波35b時，該衝擊波35b於漸擴部43加速。如此一來，如圖7及圖8所示，廢氣之流速迅速增大，廢氣之壓力及溫度迅速降低。再者，圖7及圖8係表示廢氣流速之圖，並未表示衝擊波之傳播速度。圖7及圖8表示將漸縮-漸擴噴嘴40之喉部42設定得較長之情形之模擬結果。

當於分支部31反射之衝擊波35與廢氣36衝撞時，衝擊波35較廢氣36而先行在喉部42傳播。此時，於廢氣36與衝擊波35之間之空間中產生絕熱膨脹而導致壓力降低，因此，如受到衝擊波35牽拉般廢氣36不降低速度地流過喉部42。由此，較佳為根據引擎而設定喉部42之以相同流路剖面積連續之部分之長度。由此，可根據該引擎而設定於漸擴部43對衝擊波35b進行加速之時機，換言之降低廢氣之壓力及溫度之時機。

如此，根據本實施形態之引擎1，可較先前而大幅降低排氣通道7中之廢氣之壓力及溫度。

其次，使用表示本案發明者進行模擬之結果之圖9A~圖9C對二次空氣供給裝置70之作用進行說明。二次空氣供給裝置70藉由於較排氣通道7之漸擴部43更為上游之部分產生之負壓，而向排氣通道7之較第1觸媒21更為下游之部分有效率地供給二次空氣。

圖9A係表示於本實施形態之引擎1中觀測到之曲柄軸16(參照圖1)之旋轉角(曲柄角)與排氣通道7內之壓力之關係之一例的圖。當於膨脹衝程之中途打開排氣口9a時，會自燃燒室10向排氣通道7內排出高壓之廢氣。因此，如參照符號91所示，排氣通道7內成為正壓。其後，藉由漸縮-漸擴噴嘴40之作用而如參照符號92所示，於排氣通道7內產生較大之負壓。其後，藉由排氣脈動而如參照符號93所示，於排氣通道7內交替產生正壓與負壓。於藉由漸縮-漸擴噴嘴40之作用而產生之較大的負壓之影響下，該排氣脈動之振幅變得較通常大。

圖9B係表示於本實施形態之引擎1中所觀測到之曲柄軸16(參照圖1)之旋轉角(曲柄角)與第1通道71中之氣體(通過簧片閥74之氣體)之質量流量之關係之一例的圖。其中，就質量流量而言，以正值表示自第1通道71之上游端(簧片閥74側)朝向下游端(排氣通道7側)之方向之流量，而以負值表示向其相反方向之流量。當於排氣通道7內產生較大之負壓時(圖9A之參照符號92)，第1通道71內亦成為負壓，其結果，簧片閥74打開。由此，如圖9B中參照符號94所示，氣體向第1通道71內流入。

自簧片閥74通過第1通道71並到達排氣通道7之流路61(參照圖1)，與通過第2通道72之下游端72b至上游端72a並到達排氣通道7之流路62(參照圖1)之能量損失之大小關係如上所述。即，氣體流過通過簧片閥74之流路61時所損失之能量，小於氣體流過通過第2通道72之流路62時所損失之能量。能量損失小之流路較能量損失大之流路而氣體之流量增多，因此經由簧片閥74流過第1通道71之流量增多。即，較之自第2通道72流至第1通道71之氣體量，自引擎1外部流入至第1通道71之氣體量增多。從而，可將含有大量氧之引擎1之外部空氣(二次空氣)導入至第1通道71。

簧片閥74雖為僅容許向進入至第1通道71之一方向之氣體之流動之構造，但於暫時打開後即將閉合之前之一瞬間會產生向反方向之氣體之流動。圖9B中為呈現負質量流量值之理由。

於空氣自引擎1外部導入至第1通道71之後，當於較漸擴部43更為上游之排氣通道7內產生正壓時(例如，圖9A之參照符號95)，第1通道71內之空氣被擠出。簧片閥74使氣體無法於自第1通道71朝向引擎1外部之方向流動，因此第1通道71內之空氣被擠出至第2通道72。

圖9C係表示曲柄軸16之旋轉角(曲柄角)與排氣通道7及二次空氣供給裝置70之各部分中之氧量(氧濃度)之關係之一例的圖。具體而言，曲線96a表示於第1通道71中第2通道72之連接部72a與排氣通道7之間(例如圖1所示之測定點a)之氧濃度。又，曲線96b表示第2通道72之中間部附近(上游端72a與下游端72b之間。例如圖1所示之測定點b)之氧濃度。進而，曲線96c表示排氣通道7之較第1觸媒21更為下游之部分(第1及第2觸媒21、22之間。例如圖1所示之測定點c)之氧濃度。又，曲線96d表示第1通道連接部71b之上游之排氣通道7內(例如圖1所示之測定點d)之氧濃度。

若對曲線96a、96c、96d加以比較，則得知第1通道71內之氧濃度高於排氣通道7內之氧濃度。此情況表示引擎1外之二次空氣導入至第1通道71。若對曲線96b、96c、96d加以比較，則得知第2通道72內之氧濃度高於排氣通道7內之氧濃度。若對曲線96a、96b加以比較，則得知第2通道72內之氧濃度高於第1通道71內(靠近排氣通道7之位置)之氧濃度。因此，得知引擎1外之二次空氣導入至第2通道72。若二次空氣導入至第2通道72，則該二次空氣會供給至第1及第2觸媒21、22之間，因而實現二次空氣供給之目的。

根據對曲線96c、96d之比較而得知，較第1及第2觸媒21、22間之排氣通道7(例如圖1所示之測定點c)之氧濃度，第1通道連接部71b之上游之排氣通道7內(例如圖1所示之測定點d)之氧濃度較低。此表示二次空氣導入至排氣通道7之較第1觸媒21更為下游。通常，如第2通道72內之氧濃度(例如測定點b)高於第1通道連接部71b上游之排氣通道7(例如測定點d)之氧濃度，則可認為實現向第2通道72導入二次空氣之目的。若能確認到該情況，則可實現向第1及第2觸媒21、22間之排氣通道7供給二次空氣之目的。

如圖9C之曲線96c中參照符號97所示，氧濃度與圖9A之參照符號95所示之產生正壓(於漸擴部43之上游產生正壓)之時機大致同步地增加。此表示導入至第1通道71之二次空氣經由第2通道72送入第1及第2觸媒21、22間之排氣通道7。

如以上所說明，根據本實施形態，不使用強制性地向排氣通道7送入空氣之專用裝置即可向排氣通道7之較第1觸媒21更為下游之部分供給足量之二次空氣。即，使用利用廢氣能量而產生之負壓自外部導入二次空氣，相同地使用藉由廢氣能量而產生之正壓將導入之二次空氣送出至第1觸媒21之下游。如此，使用廢氣能量實現泵作用，因而可減低引擎輸出之損失。

而且，可於漸擴部43上游之排氣通道7產生較大之負壓，因而可增大排氣脈動之振幅。因此，即便於引擎1以高轉速或高負載狀態運行時，亦可利用伴隨衝擊波產生之較大之負壓與因排氣脈動所產生之充足之正壓而向第1觸媒21下游之排氣通道7供給二次空氣。

再者，亦可併用用以供給空氣之其他泵裝置。即便於該情形時，亦可減輕對泵施加之負載，因而可減少引擎輸出之損失。

該實施形態中，流過自第1通道71之上游端71a至下游端71b之流路61之氣體之能量損失，小於流過自第2通道72之下游端72b至第1通道71之下游端71b之流路62之氣體之能量損失。即，封閉第2通道72而自第1通道上游端71a流過空氣時之第1通道下游端71b之流量係數，大於在第2通道72之連接部之上游封閉第1通道71而自第2通道下游端72b流過空氣時之第1通道下游端71b之流量係數。由此，當於較漸擴部43更為上游產生負壓時，第2通道72內之空氣不逆流，而可通過第1通道71之簧片閥74將二次空氣確實地導入至第1通道71。因此，其後，於漸擴部43上游之排氣通道7成為正壓時，可將該導入之二次空氣送入至第2通道72。

又，該實施形態中，排氣裝置50包括分別配置於第2通道72之下游端72b之上游及下游之排氣通道7中之第1及第2觸媒21、22。根據該構成，可提高向第2觸媒22供給之廢氣之氧濃度。因此，可使第1觸媒21主要作為還原觸媒發揮作用，且使第2觸媒22主要作為氧化觸媒發揮作用。於第1觸媒21及第2觸媒22應用三元觸媒之情形時，為進行還原反應及氧化反應之雙方而必需將理論空燃比之廢氣導入至該些觸媒。於使第1觸媒21主要作為還原觸媒發揮功能之情形時，亦可向第1觸媒21導入富含燃料之廢氣。又，於使第2觸媒22作為氧化觸媒發揮功能之情形時，亦可向第2觸媒22導入傾向於較低空燃比之廢氣。由此，第1觸媒21及第2觸媒22協作而可進行還原反應及氧化反應之雙方，因而可有效率地除去廢氣中之有害成分。由此，不必向第1觸媒21導入理論空燃比之廢氣，因而可擴大能夠除去有害成分之空燃比之範圍。因此，不必嚴密控制空燃比。

另一方面，若將接近於理論空燃比之空燃比之混合氣供給至燃燒室，則可抑制消耗燃料量。若應用理論空燃比左右之空燃比，則廢氣成為高溫，從而存在該高溫廢氣引起觸媒21、22熔結之虞。但該實施形態中，於漸擴部43生成之新的衝擊波35b使其後方產生較大之負壓。因該負壓而產生廢氣之絕熱膨脹，由此，可藉由絕熱冷卻效果而使廢氣冷卻。即，廢氣於到達第1觸媒21之前被冷卻。因此，可藉由使用接近於理論空燃比之空燃比之混合氣而抑制燃料消耗量，並且可同時保護觸媒21、22，且實現有害成分之無毒化。當然，即便於引擎1為高負載狀態或以高速度運行之狀態下，亦可使廢氣為低壓及低溫，從而可保護觸媒21、22。

<第2實施形態>

圖10係表示本發明之第2實施形態之引擎之排氣通道等之構成之剖面圖。圖10中，對上述圖1所示之各部分之對應部分附上相同參照符號。

與第1實施形態相同，該第2實施形態之引擎1包括：氣缸體3；設置於該氣缸體3之一端之氣缸蓋4；及於氣缸體3內往返運動之活塞5；該些部分形成燃燒室10。於氣缸蓋4設置有：對進氣口8a進行開閉之進氣閥8；對排氣口9a進行開閉之排氣閥9；以及用以驅動進氣閥8及排氣閥9之氣門裝置。引擎1進而包括：排氣裝置50；及向排氣裝置50之排氣通道7供給空氣之二次空氣供給裝置70。

排氣裝置50包括：連接於氣缸蓋4之第1排氣管51；連接於該第1排氣管51之第2排氣管52；及連接於該第2排氣管52之第3排氣管53；且該些排氣管51、52、53形成排氣通道7。於排氣通道7中隔開間隔而配置有第1觸媒21及第2觸媒22。於第1排氣管51之上游部設置有分支管30。於分支管30與第1觸媒21之間設置有漸縮-漸擴噴嘴40。

二次空氣供給裝置70包括：簧片閥74；第1二次空氣供給管76；及連接於第1二次空氣供給管76之第2二次空氣供給管77。第1二次空氣供給管76形成自簧片閥74至排氣通道7之第1通道71。第2二次空氣供給管77形成自第1通道71至第1及第2觸媒21、22之間之排氣通道7之第2通道72。

該實施形態中，進而於第2通道72設置有第2簧片閥80(止回閥)。簧片閥80以使自第2通道71之上游端72a朝向下游端72b之方向之氣流通過而阻止其相反方向之氣流的方式構成。此以外之構成與第1實施形態相同。因此，第2實施形態之詳細說明可由第1實施形態所相關之圖1~圖9及其詳細說明來代替。

當於較漸擴部43更為上游之排氣通道7內產生負壓時，第1通道71之簧片閥74打開，外部空氣導入至第1通道71。此時，第2通道72之簧片閥80成為閉合狀態，自第2通道72之下游端72b向上游端72a之空氣流被阻止。另一方面，當於較漸擴部43更為上游之排氣通道7內產生正壓時，第1通道71之簧片閥74成為閉合狀態，第2通道72之簧片閥80打開。由此，導入至第1通道71之二次空氣通過第2通道72而送入至第1觸媒21下游之排氣通道7。從而，借助利用排氣通道7內產生之負壓及正壓之泵作用，而可將二次空氣供給至第1觸媒21下游之排氣通道7。而且，可藉由配置於第2通道72之簧片閥80而確實地抑制第2通道72中之空氣之逆流，從而可有效率地供給二次空氣。

如此，根據該實施形態，第2通道72中之空氣之流動被限制於自其上游端朝向下游端之方向。即，可防止二次空氣之逆流。由此，當於漸擴部43之上游產生負壓時，可自第1通道71之上游端確實地導入二次空氣，且，當於漸擴部43之上游產生正壓時，可將二次空氣確實地供給至第1及第2觸媒21、22。

<第3實施形態>

圖11係表示本發明之第3實施形態之引擎之排氣通道等之構成之剖面圖。圖11中，對上述圖1所示之各部分之對應部分附上相同參照符號。

與第1實施形態相同，該第3實施形態之引擎1包括：氣缸體3；設置於該氣缸體3之一端之氣缸蓋4；及於氣缸體3內往返運動之活塞5(參照圖1)；且該些部分形成燃燒室10。於氣缸蓋4設置有：對進氣口8a進行開閉之進氣閥8；對排氣口9a進行開閉之排氣閥9；以及用以驅動進氣閥8及排氣閥9之氣門裝置。引擎1進而包括：排氣裝置50；及向排氣裝置50之排氣通道7供給空氣之二次空氣供給裝置70。

排氣裝置50包括：連接於氣缸蓋4之第1排氣管51；連接於該第1排氣管51之第2排氣管52；及連接於該第2排氣管52之第3排氣管53，該些排氣管51、52、53形成排氣通道7。於排氣通道7隔開間隔而配置有第1觸媒21及第2觸媒22。於第1排氣管51之上游部設置有分支管30。於分支管30與第1觸媒21之間設置有漸縮-漸擴噴嘴40。

該第3實施形態中，分支管30兼作形成第1通道71之第1二次空氣供給管76。即，廢棄專用之第1通道71而使分支部31兼作第1通道71。亦可說成第1通道71兼作分支部31。而且，第2二次空氣供給管77連接於兼作第1二次空氣供給管76之分支管30，而形成自分支部31(第1通道71)至第1及第2觸媒21、22之間之排氣通道7的第2通道72。此以外之構成與第1實施形態相同。因此，第3實施形態之詳細說明可由第1實施形態所相關之圖1~圖9及其詳細說明來代替。

該第3實施形態中，簧片閥74結合於分支管30之與排氣通道7為相反側之端部，進而，空氣量控制閥75及空氣濾清器78結合於其上游側。簧片閥74構成分支部31之反射部31b。即，來自排氣通道7之衝擊波向分支部31(第1通道71)分支，並於閉合狀態之簧片閥74(反射部31b)反射後再次通過分支部31(第1通道71)返回至排氣通道7。該衝擊波與在排氣通道7內滯後行進之廢氣衝撞而提高廢氣之壓力。

於排氣閥9打開時簧片閥74閉合，可藉由簧片閥74而反射衝擊波。當藉由漸縮-漸擴噴嘴40之作用而於排氣通道7產生負壓時，簧片閥74打開，從而可向第1通道71供給來自外部之二次空氣。其後，當藉由排氣脈動而於排氣通道7產生正壓時，導入至第1通道71之二次空氣經由第2通道72而供給至第1及第2觸媒21、22之間之排氣通道7。從而，本實施形態中，亦可向第1觸媒21下游之排氣通道7供給足量之空氣。

又，根據本實施形態，無需專門作為分支部31發揮功能之通道或專門作為第1通道71發揮功能之通道。因此，與使用專用之分支部31及專用之第1通道71之構成(例如第1實施形態)相比，可實現成本降低。

<第4實施形態>

圖12係用以說明本發明之第4實施形態之引擎之排氣裝置等之構成之剖面圖。圖12中，對與上述圖11所示之各部分之對應部分附上相同參照符號。

與第3實施形態相同，該第4實施形態之引擎1包括：氣缸體3；設置於該氣缸體3之一端之氣缸蓋4；及於氣缸體3內往返運動之活塞5(參照圖1)；且該些部分形成燃燒室10。於氣缸蓋4設置有：對進氣口8a進行開閉之進氣閥8；對排氣口9a進行開閉之排氣閥9；以及用以驅動進氣閥8及排氣閥9之氣門裝置。引擎1進而包括：排氣裝置50；及向排氣裝置50之排氣通道7供給空氣之二次空氣供給裝置70。

排氣裝置50包括：連接於氣缸蓋4之第1排氣管51；連接於該第1排氣管51之第2排氣管52；及連接於該第2排氣管52之第3排氣管53；且該些排氣管51、52、53形成排氣通道7。於排氣通道7隔開間隔而設置有第1觸媒21及第2觸媒22。於第1排氣管51之上游部設置有分支管30。

分支管30兼作形成第1通道71之第1二次空氣供給管76。第2二次空氣供給管77連接於兼作第1二次空氣供給管76之分支管30，而形成自分支部31(第1通道71)至第1及第2觸媒21、22之間之排氣通道7之第2通道72。

該第4實施形態中，分支管30用作漸縮-漸擴噴嘴之一部分。其他構成與第3實施形態(參照圖11)相同。因此，第4實施形態之詳細說明可由第1實施形態之圖1~圖9及第3實施形態之圖11及該些之詳細說明來代替。

第1~第3實施形態中，漸縮部41、喉部42及漸擴部43形成於較分支部31更為下游之排氣通道7。然而，本案發明者繼續進行積極研究之結果而想到更簡單構造且可獲得相同效果之構造。

本實施形態中，為產生作為新的衝擊波之行進衝擊波35b，而設置使排氣衝程初期產生之衝擊波35反射並再次向排氣通道7傳播之分支部31。若以不同之視點看該分支部31，則排氣通道7於分支部31之位置其流路剖面積增大。而且，於較該位置更為下游流路剖面積變小。換言之，藉由分支部31而形成漸縮部41與喉部42。

例如，於較分支部入口31a更為上游之排氣通道7之流路剖面積A5與較分支部入口31a更為下游之排氣通道7之流路剖面積A7大致相等之情形時，以下關係成立。即，位於較分支部入口31a更為上游之排氣通道7之部分之流路剖面積A5、與分支部31之流路剖面積A4相加而得之流路剖面積，大於位於較入口31a更為下游之排氣通道7之部分之流路剖面積A7。A4+A5>A7。因此，可視作於入口31a下游形成有漸縮部41與喉部42。由此，僅於入口31a下游設置漸擴部43實質上便可形成漸縮-漸擴噴嘴40。A6表示漸擴部43之流路剖面積，且A7<A6。入口31a與漸擴部43之間之部分成為喉部42。如此，喉部42亦可沿著流路方向而較長地延伸。漸縮部41及漸擴部43無需為朝向下游而使流路剖面積平滑地(連續地)變化之構成，亦可以使流路剖面積呈階段性(Step by Step)地變化之方式構成。

該第4實施形態之構成亦可應用於上述第1及第2實施形態之構成。該情形時，於第1通道71之連接部71b之下游設置漸擴部43，藉此實質上可形成漸縮-漸擴噴嘴40。於該構成之情形時，不僅於分支部31，亦於向第1通道71之分支部產生流路剖面積之變化，因此亦可考慮於第1通道連接部71b下游之排氣通道7形成漸縮部41及喉部42。該情形時，連接部71b與漸擴部43之間之排氣通道7之部分成為喉部42。

<第5實施形態>

圖13係用以說明本發明之第5實施形態之引擎之排氣裝置等之構成之剖面圖。該圖13中，對與上述圖11所示之各部分對應之部分附上相同參照符號並省略說明。

該實施形態中，於排氣通道7中在漸縮-漸擴噴嘴40之下游設置有一觸媒23。第2通道72之下游端72b結合於觸媒23之側面。即，於第2通道72之下游端72b形成有使觸媒23之大致整個側面敞開之筒狀之空氣導入空間81。另一方面，於觸媒23之側面形成有多個向內部導入空氣之空氣導入孔82。

自第1通道71供給至第2通道72之二次空氣，自空氣導入空間81進入至觸媒23內部。進入至觸媒23內部之二次空氣一面與自觸媒23之上游端23a導入之廢氣混合，一面流向觸媒23之下游端。由此，於觸媒23內部，自觸媒23之上游端23a朝向下游變得尖細之錐形狀的區域24A成為來自燃燒室10之排氣佔支配地位之低氧濃度區域。而且，除區域24以外之剩餘之區域24B成為充足地供給有二次空氣之高氧濃度區域。觸媒23於低氧濃度區域24A中作為還原觸媒發揮功能，而於高氧濃度區域24B中作為氧化觸媒發揮功能。從而，可使一種觸媒23兼作還原觸媒及氧化觸媒，因而可充分地使來自燃燒室10之排氣無毒化。因此，可提高廢棄之淨化效率。又，因一種觸媒23便足夠，故而可減小排氣裝置50整體之熱容。由此，當引擎1啟動時，可使觸媒23迅速活化，從而可於引擎剛啟動後便充分淨化廢氣。

該實施形態之又一特徵在於，於自第1通道71與第2通道72之連接部至第1通道71之下游端71b之範圍之中途配置有孔口(節流孔)83。由此，可阻止來自燃燒室10之廢氣進入至第1通道71而又不會對二次空氣之供給產生影響。由此，可提高供給至第2通道72之空氣之氧濃度。孔口83亦可為例如中央具有開口之板狀體。

於上述或後述之其他實施形態中，相同之孔口亦可設置於第1通道71。

圖14係用以說明觸媒23之構成例之圖解性之立體圖。觸媒23具有蜂窩狀之金屬載體85。金屬載體85係將開孔之平坦箔片(箔材)86與開孔之波形箔片(箔材)87交替積層而形成蜂窩構造。更具體而言，使帶狀之平坦箔片86與帶狀之波形箔片87重疊並捲成輥狀，由此形成包含圓柱狀之蜂窩構造之金屬載體85。平坦箔片86係使多個空氣孔86a均等分散形成於平坦的金屬箔上製作而成。波形箔片87係使例如多個空氣孔87a均等分散形成於形成為條狀波形之金屬箔上製作而成。於觸媒23之最外周面配置有平坦箔片86，於最外周面露出之空氣孔86a相當於上述空氣導入孔82。

<第6實施形態>

圖15係用以說明本發明之第6實施形態之引擎之排氣裝置等之構成之剖面圖。該圖15中，對與上述圖13所示之各部分對應之部分附上相同參照符號並省略說明。

該實施形態中，第2通道72之下游端72b連接於觸媒23之側面與觸媒23之上游端23a之外周區域。即，於第2通道72之下游端72b形成有使觸媒23之大致整個側面敞開並且使觸媒23之上游端23a之外周部敞開之筒狀的空氣導入空間88。觸媒23之構成為如上所述。

自第1通道71供給至第2通道72之二次空氣，自空氣導入空間88例如至觸媒23內部。即，自觸媒23之側面與觸媒23之上游端23a之外周區域進入至觸媒23內部。進入至觸媒23內部之二次空氣，一面與自觸媒23之上游端23a之中央區域導入之廢氣混合，一面流向觸媒23之下游端。由此，於觸媒23內部，自觸媒23之上游端23a之中央區域朝向下游變得尖細之錐形狀的區域24A成為來自燃燒室10之廢氣佔支配地位之低氧濃度區域。而且，除區域24以外之剩餘之區域24B成為充足供給有二次空氣之高氧濃度區域。觸媒23於低氧濃度區域24A中作為還原觸媒發揮功能，而於高氧濃度區域24B中作為氧化觸媒發揮功能。從而，可使一種觸媒23兼作還原觸媒及氧化觸媒。亦自觸媒23之上游端23a之外周區域導入二次空氣，因此與第5實施形態之情形相比，低氧濃度區域24變小。即，與第5實施形態之情形相比，高氧濃度區域25變大。因此，可對觸媒23供給足量之二次空氣，因此可充分地使來自燃燒室10之廢氣無毒化。

<第7實施形態>

圖16係表示本發明之第7實施形態之引擎之排氣裝置之構成之模式圖。圖16中，對上述圖1所示之各部分之對應部分附上相同參照符號。第5實施形態係將本發明之一實施形態應用於多氣缸引擎之例。

該第7實施形態之引擎1包括複數個氣缸#A、#B。各氣缸#A、#B包括：氣缸體3(參照圖1)；設置於該氣缸體3之一端之氣缸蓋4；及於氣缸體3內往返運動之活塞5(參照圖1)；且該些部分形成燃燒室10。於氣缸蓋4設置有：對進氣口8a進行開閉(參照圖1)之進氣閥8(參照圖1)；對排氣口9a進行開閉之排氣閥9；以及用以驅動進氣閥8(參照圖1)及排氣閥9之氣門裝置。引擎1進而包括：排氣裝置50；及向排氣裝置50之排氣通道7供給空氣之二次空氣供給裝置70。

排氣裝置50包括：連接於氣缸蓋4之第1排氣管51；連接於該第1排氣管51之第2排氣管52；及連接於該第2排氣管52之第3排氣管53。該些排氣管51、52、53形成排氣通道7(7A、7B、7C)。

該實施形態中，第1排氣管51形成分別連接於複數個燃燒室10之排氣口9a之個別之排氣通道7A、7B。該些個別排氣通道7A、7B於集合部25集合而連接於集合排氣通道7C。於該集合排氣通道7C設置有漸縮-漸擴噴嘴40。於漸縮-漸擴噴嘴40下游側之集合排氣通道7C，隔開間隔而設置有第1及第2觸媒21、22。又，形成第1通道71之第1二次空氣供給管76連接於集合部25與漸縮-漸擴噴嘴40之間之集合排氣通道7C。形成第2通道72之第2二次空氣供給管77之上游端連接於第1二次空氣供給管76。第2二次空氣供給管77之下游端連接於第1及第2觸媒21、22之間，即連接於第1觸媒21下游之集合排氣通道7C。其他構成與上述第1實施形態相同。

圖17A~圖17C係表示該第7實施形態之引擎之動作之模式圖。當一氣缸#B之排氣口9a打開時，排氣口9a閉合之另一氣缸#A之個別排氣通道7A作為分支部31發揮功能。即，當氣缸#B之排氣口9a打開時，自該排氣口9a排出廢氣36，且產生衝擊波35，該些廢氣36及衝擊波35通過個別排氣通道7B傳播(參照圖17A)。衝擊波35於集合部25分支並進入至另一氣缸#A之個別排氣通道7A。該分支之衝擊波35向上游側傳播過個別排氣通道7A(參照圖17B)，並於氣缸#A之排氣閥9(閉合狀態)反射。即，閉合狀態之排氣閥9作為反射部31b發揮功能。反射之衝擊波35向下游側傳播過個別排氣通道7A，並再次到達集合部25(參照圖17C)而與廢氣36衝撞。由此，於漸縮-漸擴噴嘴40之入口之壓力提高，從而於漸擴部43產生新的衝擊波。

藉由伴隨該新的衝擊波之產生而產生之負壓，使外部之二次空氣被導入第1通道71。繼而，當藉由其後之排氣脈動而使較漸擴部43更為上游之集合排氣通道7C成為正壓時，被導入至第1通道71之二次空氣會被送入至第2通道72。由此，使二次空氣被送入至第1觸媒21下游之集合排氣通道7C。

如此，使排氣口9a閉合之氣缸之個別排氣通道7A、7B兼作分支部31，藉此可實現與參照上述圖4A~圖4C所說明之動作相同之動作而實現。各氣缸之個別排氣通道7A、7B之管路長度係以使反射之衝擊波35與廢氣36於集合部25衝撞之方式進行設計。

經排氣集合之氣缸#A、#B係處於當一方之氣缸之排氣口9a為打開狀態時、另一方之氣缸之排氣口9a為閉合狀態之關係之一對氣缸組。更具體而言，於具有氣缸#1、#2、#3、#4之4氣缸引擎中，點火順序設為氣缸#1-氣缸#3-氣缸#4-氣缸#2。該情形時，點火時間相差360度之氣缸#1與氣缸#4之組相當於上述兩個氣缸#A、#B之組。又，同樣地點火時間相差360度之氣缸#2與氣缸#3之組相當於上述兩個氣缸#A、#B之組。即，4氣缸引擎中，相當於兩個氣缸#A、#B之氣缸對存在有2對。

<其他實施形態>

圖18係表示搭載有本發明之一實施形態之引擎之船舶之一例之立體圖。具體而言，船舶100包括船體102，及具有本發明之一實施形態之引擎1之舷外機101。該例中，2台舷外機101搭載於船體102。舷外機101包括例如：引擎1；作為推進力產生構件之螺旋槳(未圖示)；及將引擎1之驅動力傳遞至螺旋槳之傳遞機構(未圖示)。傳遞機構包括例如：藉由引擎1之驅動力而旋轉之驅動軸；結合於螺旋槳之螺旋槳軸；及設置於驅動軸與螺旋槳軸之間之離合器。

作為裝備於船舶100之推進力產生單元，除舷外機101之外，亦可例示舷內機、舷內外機。此外，亦可使用例如將藉由引擎而旋轉之葉輪配置於水流路之噴射泵單元作為用於船舶100之推進力產生單元。

圖19係表示搭載有本發明之一實施形態之引擎之車輛之立體圖。具體而言，作為車輛之一例之機車200包括：車身201；安裝於車身201前後之前輪202及後輪203(車輪)；及本發明之一實施形態之引擎1。引擎1配置於車身201之中央。引擎1產生之驅動力藉由傳遞機構204而傳遞至後輪203。

此外，作為發電機或鏈鋸等之引擎，亦可應用本發明之引擎。當然，本發明之引擎之適用對象並無任何限定。

圖20係表示實施形態之變形例之排氣通道等之剖面圖。第1實施形態中，如圖20中再次所示般，第1二次空氣供給管76，即第1通道71於較分支部31更為下游連接於排氣通道7。然而，第1通道71之連接位置既可為較分支部31更為上游(參照符號71A)，亦可為與分支部31相同之位置(參照符號71B)。

又，上述實施形態中，表示有相對於1個燃燒室而設置有1個排氣口之引擎，但亦可相對於一個燃燒室而具有複數個排氣口。又，表示有相對於1個燃燒室而設置有1個漸縮-漸擴噴嘴之例，但亦可相對於一個燃燒室而設置有2個以上噴嘴。該些變形當然亦可應用於具有複數個燃燒室之多氣缸引擎。此外，本發明可應用於各種各樣之引擎。

進而，上述實施形態中，表示有相對於1個排氣通道而設置有1個分支部之構成，但亦可相對於一個排氣通道而設置有複數個分支部。例如，第1實施形態(參照圖1)之構成中，若以第1通道71滿足分支部31之條件(參照圖5)之方式進行設計，則該構成實質上具有複數個分支部。又，亦可設置將自排氣通道7之相同位置分支之複數個分支部之端部加以連接而具有環狀通道之分支部。該情形時，於各分支部傳播而來之衝擊波相互衝撞並反射。該情形時，複數個分支部連接之部分(衝擊波相互衝撞之部位)成為反射部。反射部即便不存在如壁般之構件亦成立。

又，上述實施形態中，包括第1及第2觸媒21、22，但亦可如圖21所示之第1實施形態之變形例般省去第2觸媒22。該情形時，藉由向第1觸媒21之下游供給二次空氣，而可使第1觸媒21之上游側部分作為還原觸媒發揮作用，另一方面可使其下游側部分作為氧化觸媒發揮作用。即，當藉由排氣脈動而將自第2通道72導入之二次空氣導入至第1觸媒21時，廢氣中之空氣比率提高。由此，第1觸媒21之下游側部分作為氧化觸媒發揮功能。從而，可利用二次空氣有效率地淨化廢氣。第2~第4及第6實施形態中亦可進行相同之變形。

又，上述實施形態中，於第1通道71之簧片閥74之上游具有空氣量控制閥75及空氣濾清器，但亦可省去該些中之一者或兩者。

又，上述實施形態中，表示有於第1通道71之上游端配置有簧片閥74之構成，但簧片閥74亦可配置於第1通道71之上游端與下游端之間。該情形時，第2通道72之上游端72a亦可於第1通道71中配置於簧片閥74與排氣通道7之間。

又，圖14所示之觸媒亦可用作第5及第6實施形態以外之實施形態中之第1及/或第2觸媒21、22。但第1及/或第2觸媒21、22無需具有於側面具有空氣導入口之觸媒載體，以可自上游端導入廢氣之方式構成即可。

進而，上述實施形態中，說明了經由第2通道72向排氣通道供給二次空氣之構成，但二次空氣之供給目的地亦可為排氣通道以外之部分。例如，圖22所示之一實施形態中，第2通道72之下游端結合於蓄壓箱63之導入口65。蓄壓箱63劃分可收納氣壓高於大氣壓之高壓空氣之收納空間64。蓄壓箱63包括：導入空氣之導入口65；開閉導入口65之單向閥66；及排出收納空間64內之高壓空氣之排出口67。單向閥66以如下方式構成，即於第2通道72內之空氣壓高於收納空間64內之空氣壓時打開，使空氣自第2通道72流入至收納空間64。單向閥66以如下方式構成，即於收納空間64內之空氣壓為第2通道72內之空氣壓以上時保持為閉合狀態，由此，可阻止空氣自收納空間64向第2通道72流出。

根據該構成，收納空間64內之空氣受到加壓(壓縮)，因而可蓄積壓力。即，可將廢氣之能量轉換為壓力能量並加以蓄積。高壓空氣供給路68之上游端連接於排出口66。於高壓空氣供給路68之中途配置有輸出控制閥69。藉由對輸出控制閥69進行開閉而可控制蓄壓箱64中蓄積之高壓空氣(壓縮空氣)之輸出。高壓空氣供給路68之下游端連接於利用高壓空氣而作動之裝置210。作為該裝置210之一例而為由煞車助力器及離合器助力器所代表之操作輔助裝置。又，作為裝置210之其他例，可列舉空氣懸架裝置及警笛裝置。

對本發明之實施形態進行了詳細說明，但該些只不過為用以明確本發明之技術性內容之具體例，本發明不應限定於該些具體例進行解釋，本發明之範圍僅藉由隨附之申請專利範圍限定。

1‧‧‧引擎

2‧‧‧噴射器

3‧‧‧氣缸體

4‧‧‧氣缸蓋

5‧‧‧活塞

6‧‧‧進氣通道

6a‧‧‧進氣通道之下游部

7、7A、7B、7C‧‧‧排氣通道

7a‧‧‧排氣通道之上游部

8‧‧‧進氣閥

8a‧‧‧進氣口

9‧‧‧排氣閥

9a‧‧‧排氣口

9ac‧‧‧排氣口之中心

10‧‧‧燃燒室

11‧‧‧節氣門閥

12‧‧‧螺栓

15‧‧‧連桿

16‧‧‧曲柄軸

17‧‧‧曲柄箱

19‧‧‧氧濃度感測器

20‧‧‧ECU

21‧‧‧第1觸媒

22‧‧‧第2觸媒

23‧‧‧觸媒

23a‧‧‧觸媒之上游端

24A‧‧‧低氧濃度區域

24B‧‧‧高氧濃度區域

25．．．集合部

30．．．分支管

31．．．分支部

31a．．．入口

31b．．．反射部

35．．．衝擊波

35b．．．新衝擊波(行進衝擊波)

35c．．．膨脹波

36．．．廢氣

40．．．漸縮-漸擴噴嘴

41．．．漸縮部

42．．．喉部

43．．．漸擴部

50．．．排氣裝置

51．．．第1排氣管

52．．．第2排氣管

53．．．第3排氣管

55．．．排氣室

61．．．流路

62．．．流路

63．．．蓄壓箱

64．．．收納空間

65．．．導入口

66．．．單向閥

67‧‧‧排出口

68‧‧‧高壓空氣供給路

69‧‧‧輸出控制閥

70二‧‧‧次空氣供給裝置

71‧‧‧第1通道

71A、71B、91、、92、93、94、95、99‧參照符號

71a‧‧‧第1通道之上游端

71b‧‧‧與排氣通道之連接部、下游端

72‧‧‧第2通道

72a‧‧‧與第1通道之連接部、上游端

72b‧‧‧與排氣通道之連接部、下游端

74‧‧‧(第1)簧片閥

75‧‧‧空氣量控制閥

76‧‧‧第1二次空氣供給管

77‧‧‧第2二次空氣供給管

78‧‧‧空氣濾清器

80‧‧‧(第2)簧片閥

81‧‧‧筒狀之空氣導入空間

82‧‧‧空氣導入孔

83‧‧‧孔口

85‧‧‧金屬載體

86‧‧‧平坦箔片

86a、87a‧‧‧空氣孔

87‧‧‧波形箔片

88‧‧‧空氣導入空間

96a、96b、96c、96d‧‧‧曲線

100‧‧‧船舶

101‧‧‧舷外機

102‧‧‧船體

200‧‧‧機車

201‧‧‧車身

202‧‧‧前輪

203‧‧‧後輪

204‧‧‧傳遞機構

210‧‧‧利用高壓空氣作動之裝置

A、B‧‧‧氣缸

A1‧‧‧漸縮部之上游端之流路剖面積

A2‧‧‧喉部之流路剖面積

A3‧‧‧漸擴部之下游端之流路剖面積

A4‧‧‧分支部之流路剖面積

A5‧‧‧較分支部入口更為上游之排氣通道之部分之流路剖面積

A6‧‧‧漸擴部之流路剖面積

A7‧‧‧較入口更為下游之排氣通道之部分之流路剖面積

P．．．漸擴部之壓力

P0．．．漸縮部之壓力

Le．．．自排氣口之中心至分支部入口之流路剖面中心線為止之距離(流路長度)

Ls．．．排氣通道之流路剖面中心線與反射部之間之距離(流路長度)

Ld．．．自分支部入口之流路剖面中心線至漸擴部之上游端為止之距離(流路長度)

a、b、c、d．．．測定點

X．．．分支部入口之流路剖面中心線

Y．．．排氣通道之流路剖面中心線

圖1係表示本發明之第1實施形態之引擎構成之剖面圖。

圖2係表示漸縮-漸擴噴嘴之構成之模式圖。

圖3係表示漸縮-漸擴噴嘴之壓力比與馬赫數之關係之圖表。

圖4係用以說明衝擊波與廢氣之行進狀態之剖面圖。圖4A表示排氣衝程之初始狀態，圖4B表示衝擊波於分支路內傳播時之狀態，圖4C表示於分支路反射之衝擊波與廢氣衝撞時之狀態。

圖5係表示衝擊波之行進路徑與廢氣之行進路徑之排氣通道等之模式圖。

圖6係使藉由紋影攝影法而拍攝漸縮-漸擴噴嘴內部而得之照片模式化之模式圖。

圖7係表示衝擊波加速時之廢氣流速與廢氣壓力之關係之圖表。

圖8係表示衝擊波加速時之廢氣流速與廢氣溫度之關係之圖表。

圖9係用以說明二次空氣供給裝置之作用之圖。圖9A係表示曲柄角與排氣通道內之壓力之關係之一例之圖。圖9B係表示曲柄角與第1通道中之氣體之質量流量之關係之一例之圖。圖9C係表示曲柄角與排氣通道及二次空氣供給裝置之各部分中之氧濃度之關係之一例之圖。

圖10係表示本發明之第2實施形態之引擎之排氣通道等之構成之剖面圖。

圖11係本發明之第3實施形態之引擎之排氣通道等之構成之剖面圖。

圖12係用以說明本發明之第4實施形態之引擎之排氣裝置等之構成之剖面圖。

圖13係用以說明本發明之第5實施形態之引擎之排氣裝置等之構成之剖面圖。

圖14係用以說明觸媒之構成例之圖解性之立體圖。

圖15係用以說明本發明之第6實施形態之引擎之排氣裝置等之構成之剖面圖。

圖16係表示本發明之第7實施形態之引擎之排氣裝置之構成之模式圖。

圖17係表示第7實施形態之引擎之動作之模式圖。圖17A表示排氣衝程之初始狀態，圖17B表示衝擊波於其他氣缸之個別排氣通道(分支路)內傳播時之狀態，圖17C表示於分支路反射之衝擊波與廢氣衝撞時之狀態。

圖18係例示包括搭載有引擎之舷外機之船舶之圖。

圖19係例示搭載有引擎之機車之圖。

圖20係表示變形例之排氣通道等之剖面圖。

圖21係表示第1實施形態之變形例之構成之剖面圖。

圖22係表示本發明之第8實施形態之構成之模式圖。

1．．．引擎

2．．．噴射器

3．．．氣缸體

4．．．氣缸蓋

5．．．活塞

6．．．進氣通道

6a．．．進氣通道之下游部

7．．．排氣通道

7a．．．排氣通道之上游部

8．．．進氣閥

8a．．．進氣口

9．．．排氣閥

9a．．．排氣口

10．．．燃燒室

11．．．節氣門閥

12．．．螺栓

15．．．連桿

16．．．曲柄軸

17．．．曲柄箱

19．．．氧濃度感測器

20．．．ECU

21．．．第1觸媒

22．．．第2觸媒

30．．．分支管

31．．．分支部

31a．．．入口

31b．．．反射部

40．．．漸縮-漸擴噴嘴

41．．．漸縮部

42．．．喉部

43．．．漸擴部

50．．．排氣裝置

51．．．第1排氣管

52．．．第2排氣管

53．．．第3排氣管

55．．．排氣室

61．．．流路

62．．．流路

70．．．二次空氣供給裝置

71．．．第1通道

71a．．．第1通道之上游端

71b．．．與排氣通道之連接部、下游端

72．．．第2通道

72a．．．與第1通道之連接部、上游端

72b．．．與排氣通道之連接部、下游端

74‧‧‧(第1)簧片閥

75‧‧‧空氣量控制閥

76‧‧‧第1二次空氣供給管

77‧‧‧第2二次空氣供給管

78‧‧‧空氣濾清器

a、b、c、d‧‧‧測定點

X‧‧‧分支部入口之流路剖面中心線

Y‧‧‧排氣通道之流路剖面中心線

Claims

一種引擎，其包括：燃燒室，其形成有排氣口；排氣閥，其開閉上述排氣口；排氣裝置，其具有導引自上述燃燒室通過上述排氣口排出之廢氣之排氣通道；及二次空氣供給裝置，其供給空氣；上述排氣裝置包括：漸縮部，其設置於上述排氣通道，且下游端之流路剖面積小於上游端之流路剖面積；漸擴部，其於上述排氣通道中設置於較上述漸縮部更為下游，且下游端之流路剖面積大於上游端之流路剖面積；及分支部，其將以較上述排氣口打開時自上述燃燒室流入至上述排氣通道之廢氣更高之速度在上述排氣通道中朝向下游傳播之衝擊波，於較上述漸擴部更為上游處自上述排氣通道分支，且將該衝擊波再次向上述排氣通道傳播；上述二次空氣供給裝置包括：第1通道，其具有使自上游端朝向下游端之氣流通過之第1簧片閥，且下游端連接於上述排氣通道之較上述漸擴部更為上游處；及第2通道，其上游端連接於上述第1通道之較上述第1簧片閥更為下游處；且上述排氣裝置構成為：使自上述燃燒室流入至上述排氣通道之廢氣通過上述漸縮部，且於上述分支部與上述漸擴部之間與在上述分支部中傳播之衝擊波發生衝撞，藉此於上述漸縮部提高廢氣之壓力，並藉由使此壓力經提高之廢氣通過上述漸擴部而產生新的衝擊波；上述二次空氣供給裝置構成為：利用藉由上述新產生之衝擊波而於較上述漸擴部更為上游之上述排氣通道內產生之負壓，通過上述第1簧片閥而將空氣導入上述第1通道，並利用於較上述漸擴部更為上游之上述排氣通道內產生之正壓而將上述導入之空氣供給至上述第2通道。
如請求項1之引擎，其中以使流過自上述第1通道之上游端至下游端之流路之氣體之能量損失，小於流過自上述第2通道之下游端至上述第1通道之下游端之流路之氣體之能量損失的方式構成上述第1通道及第2通道。
如請求項1之引擎，其中以如下方式構成上述第1通道及第2通道：當封閉上述第2通道而使空氣自上述第1通道之上游端向下游端流動時之上述第1通道之下游端的流量係數，大於當使上述第1通道在較其與上述第2通道之連接部更為上游側處封閉而使空氣自上述第2通道之下游端向上述第1通道之下游端流動時之上述第1通道之下游端的流量係數。
如請求項1之引擎，其中上述二次空氣供給裝置進而包括第2簧片閥，其設置於上述第2通道，且使自上述第2 通道之上游端朝向下游端之空氣通過。
如請求項1之引擎，其中上述分支部兼作為上述第1通道。
如請求項1之引擎，其中進而包括孔口，其於上述第1通道與上述第2通道連接之連接部與上述第1通道之下游端之間，配置於上述第1通道之中途。
如請求項1之引擎，其中上述第2通道之下游端連接於上述排氣通道。
如請求項7之引擎，其中進而包括第1觸媒，其於上述排氣通道中設置於較上述漸擴部更為下游處，上述第2通道之下游端連接於上述排氣通道之較上述第1觸媒更為下游處。
如請求項8之引擎，其中上述排氣裝置進而包括第2觸媒，其配置於較上述第2通道之下游端更為下游側之排氣通道。
如請求項7之引擎，其中進而包括觸媒，其於上述排氣通道中設置於較上述漸擴部更為下游處，上述第2通道之下游端於上述觸媒之側方連接於上述排氣通道。
如請求項10之引擎，其中上述觸媒於側面具有空氣導入孔。
如請求項10之引擎，其中上述第2通道之下游端連接於上述排氣通道，以使來自上述第2通道之空氣亦可自上述觸媒之上游端導入至該觸媒。
如請求項11之引擎，其中上述第2通道之下游端連接於上述排氣通道，以使來自上述第2通道之空氣亦可自上述觸媒之上游端導入至該觸媒。
如請求項8之引擎，其中上述第2通道中之氧濃度高於較上述第1觸媒更為上游之上述排氣通道內之氧濃度。
一種車輛，其具備如請求項1至14中任一項之引擎。
一種船舶，其具備如請求項1至14中任一項之引擎。