ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, МОРСКОЕ СУДНО И СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННОГО ГАЗА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий:
камеру сгорания, имеющую выпускное отверстие;
выпускной клапан для открытия или закрытия выпускного отверстия;
выпускное устройство, имеющее выпускной канал для направления отработанного газа, выпускаемого из камеры сгорания через выпускное отверстие;
устройство для очистки отработанного газа, расположенное в выпускном канале и имеющее катализатор;
при этом выпускное устройство содержит:
сужающуюся секцию, имеющую площадь поперечного сечения для потока, меньшую на ее выходном конце, чем на ее входном конце;
расширяющуюся секцию, расположенную дальше по потоку относительно сужающейся секции и имеющую площадь поперечного сечения для потока, большую на ее выходном конце, чем на ее входном конце; и
ответвленную секцию для ответвления скачка уплотнения, распространяющегося в направлении потока в выпускном канале с более высокой скоростью, чем отработанный газ, проходящий в выпускной канал из камеры сгорания, когда выпускное отверстие открыто, из части выпускного канала, которая находится ближе по потоку относительно расширяющейся секции, и распространения скачка уплотнения назад в выпускной канал;
отработанный газ, проходящий в выпускной канал из камеры сгорания, проходит через сужающуюся секцию и сталкивается со скачком уплотнения, который распространяется в ответвленной секции, между ответвленной секцией и расширяющейся секцией, таким образом увеличивая давление отработанного газа в сужающейся секции;
отработанный газ проходит расширяющуюся секцию для создания нового скачка уплотнения и, таким образом, уменьшения температуры отработанного газа;
катализатор устройства для очистки отработанного газа расположен в части выпускного канала, которая находится дальше по потоку относительно расширяющейся секции.
2. Двигатель внутреннего сгорания, содержащий
камеру сгорания, имеющую выпускное отверстие;
выпускной клапан для открытия или закрытия выпускного отверстия;
выпускное устройство, имеющее выпускной канал для направления отработанного газа, выпускаемого из камеры сгорания через выпускное отверстие;
устройство для очистки отработанного газа, расположенное в выпускном канале и имеющее катализатор;
при этом выпускное устройство содержит
сужающуюся секцию, имеющую площадь поперечного сечения для потока, меньшую на ее выходном конце, чем на ее входном конце;
расширяющуюся секцию, расположенную дальше по потоку относительно сужающейся секции и имеющую площадь поперечного сечения для потока, большую на ее выходном конце, чем на ее входном конце; и
ответвленную секцию для ответвления скачка уплотнения, распространяющегося в направлении потока в выпускном канале с более высокой скоростью, чем отработанный газ, проходящий в выпускной канал из камеры сгорания, когда выпускное отверстие открыто, из части выпускного канала, которая находится ближе по потоку относительно расширяющейся секции, и распространения скачка уплотнения назад в выпускной канал;
катализатор устройства для очистки отработанного газа расположен в части выпускного канала, которая находится дальше по потоку относительно расширяющейся секции;
причем скорость отработанного газа, выпущенного из камеры сгорания, когда выпускное отверстие открыто, представляет собой Ve, а скорость распространения скачка уплотнения, распространяющегося в выпускном канале, представляет собой Vs, при этом расстояние Le между выпускным отверстием и входом ответвленной секции и расстояние Ls, на которое скачок уплотнения распространяется в ответвленной секции, удовлетворяет отношению:
Le/Ve≤(Le+2Ls)/Vs; и
время от момента, когда выпускное отверстие открыто, до момента, когда выпускное отверстие закрыто, составляет tv, а расстояние Ld между входом ответвленной секции и расширяющейся секцией удовлетворяет отношению:
(Le+2Ls+Ld)/Vs≤tv+(Le+Ld)/Ve.
3. Двигатель по п.1 или 2, в котором выпускное устройство содержит выпускной канал, имеющий площадь поперечного сечения для потока, которая не уменьшается между выходным концом расширяющейся секции и входным концом катализатора.
4. Двигатель по п.1 или 2, в котором устройство для очистки отработанного газа содержит катализатор, имеющий площадь поперечного сечения для потока, которая у его входного конца такая же, что и площадь поперечного сечения для потока выходного конца расширяющейся секции, либо больше нее.
5. Двигатель внутреннего сгорания по п.1 или 2, в котором
устройство для очистки отработанного газа содержит катализатор, имеющий площадь поперечного сечения для потока, которая у его входного конца такая же, что и площадь поперечного сечения для потока выходного конца расширяющейся секции, либо больше нее; а
выпускное устройство содержит выпускной канал, имеющий площадь поперечного сечения для потока, которая остается постоянной или увеличивается между выходным концом расширяющейся секции и входным концом катализатора.
6. Транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания по п.1.
7. Транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания по п.2.
8. Морское судно, содержащее двигатель внутреннего сгорания по п.1.
9. Морское судно, содержащее двигатель внутреннего сгорания по п.2.
10. Способ очистки отработанного газа двигателя внутреннего сгорания, включающий этапы, на которых:
воспламеняют топливо в камере сгорания;
открывают выпускной клапан для открытия или закрытия выпускного отверстия камеры сгорания для выпуска отработанного газа из камеры сгорания в выпускной канал и генерирования скачка уплотнения, распространяющегося в выпускном канале с более высокой скоростью, чем отработанный газ;
ответвляют, по меньшей мере, часть скачка уплотнения из выпускного канала и распространяют ответвленный скачок уплотнения назад в выпускной канал для обеспечения столкновения скачка уплотнения с отработанным газом, таким образом увеличивая давление отработанного газа;
направляют отработанный газ в часть выпускного канала, имеющую меньшую площадь поперечного сечения для потока в находящейся дальше по потоку его секции, чем в находящейся ближе по потоку его секции, таким образом увеличивая давление отработанного газа;
направляют отработанный газ в часть выпускного канала, имеющую большую площадь поперечного сечения для потока в находящейся дальше по потоку его секции, чем в находящейся ближе по потоку его секции, таким образом генерируя новый скачок уплотнения, распространяющийся в направлении потока в выпускном канале и, таким образом, уменьшают температуру отработанного газа; и
пропускают отработанный газ через катализатор для его очистки.
11. Двигатель внутреннего сгорания, использующий способ очистки отработанного газа по п.10.