ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, МОРСКОЕ СУДНО И СПОСОБ ПОДАЧИ ВТОРИЧНОГО ВОЗДУХА ДЛЯ 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; и
систему подачи вторичного воздуха для подачи воздуха в выпускное устройство;
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;
причем 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
система подачи вторичного воздуха содержит питающую секцию для подачи воздуха к части выпускного канала, которая находится ближе по потоку относительно расширяющейся секции, с использованием отрицательного давления, генерируемого в части выпускного канала, которая находится ближе по потоку относительно расширяющейся секции, вновь созданным скачком уплотнения.
2. Двигатель по п.1, в котором питающая секция подает воздух к ответвленной секции.
3. Двигатель по п.1, в котором площадь поперечного сечения для потока входа ответвленной секции равна или больше 50% площади поперечного сечения для потока выпускного канала, в котором расположена ответвленная секция.
4. Двигатель по п.1, в котором площадь поперечного сечения для потока части канала для подачи вторичного воздуха, который находится ближе по потоку относительно питающей секции, равна или больше, чем площадь поперечного сечения для потока питающей секции.
5. Двигатель по п.1, в котором питающая секция подает воздух к части, расположенной ближе по потоку относительно ответвленной секции в направлении потока в выпускном канале.
6. Двигатель по п.1, в котором питающая секция подает воздух в то же местоположение, где расположена ответвленная секция, в направлении потока в выпускном канале.
7. Двигатель по п.1, в котором питающая секция подает воздух к части дальше по потоку относительно ответвленной секции в направлении потока в выпускном канале.
8. Транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.1-7.
9. Морское судно, содержащее двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.1-7.
10. 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; и
систему подачи вторичного воздуха для подачи воздуха в выпускное устройство;
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;
причем система подачи вторичного воздуха содержит питающую секцию для подачи воздуха к части выпускного канала, которая находится ближе по потоку относительно расширяющейся секции;
при этом 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, причем 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.
11. Двигатель по п.10 в котором питающая секция подает воздух к ответвленной секции.
12. Двигатель по п.10, в котором площадь поперечного сечения для потока входа ответвленной секции равна или больше 50% площади поперечного сечения для потока выпускного канала, в котором расположена ответвленная секция.
13. Двигатель по п.10, в котором площадь поперечного сечения для потока части канала для подачи вторичного воздуха, который находится ближе по потоку относительно питающей секции, равна или больше, чем площадь поперечного сечения для потока питающей секции.
14. Транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.10-13.
15. Морское судно, содержащее двигатель внутреннего сгорания по любому из пп.10-13.
16. Способ подачи вторичного воздуха для 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; и
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, для создания области отрицательного давления в выпускном канале и подачи воздуха в эту область.
17. Двигатель внутреннего сгорания, использующий способ подачи вторичного воздуха по п.16.