(57)【要約】【課題】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。【解決手段】内燃機関は、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、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排気通路と、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、を備える。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、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。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。【選択図】　図１
2004060546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
2004060546.tif 000003
【図２】
2004060546.tif 000004
【図３】
2004060546.tif 000005
【図４】
2004060546.tif 000006
【図５】
2004060546.tif 000007
【図６】
2004060546.tif 000008
【図７】
2004060546.tif 000009
【図８】
2004060546.tif 000010
【図９】
2004060546.tif 000011
【図１０】
2004060546.tif 000012
【図１１】
2004060546.tif 000013
【図１２】
2004060546.tif 000014
【図１３】
2004060546.tif 000015
【図１４】
2004060546.tif 000016
【図１５】
2004060546.tif 000017