(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、
並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えること
を条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、
前記内管の下流側の出入り口に前記第２通路と前記第４通路とを隔てる拡張管が設けられること、該拡張管に前記第２通路と前記第４通路とを連通する孔が設けられること、
並びに該拡張管の孔が前記第２通路の下流側の出入り口として設けられること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、
並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えること
を条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、
前記ケースの上流側の出入り口に挿入される管を入口管として、該入口管の下流側の開口部が前記ケース内に配置されること、
該入口管の下流側の開口部が前記装置開口部として設けられること、
前記入口管が上流側から下流側へかけて内径が小さくなるテーパ形状の部位を含めて構成されること、
前記入口管の下流側の開口部についてその開口面積を下流開口面積とし、前記入口管の上流側の開口部についてその開口面積を上流開口面積として、前記下流開口面積が前記上流開口面積よりも小さく設定されること、
並びに、前記テーパ形状の部位における内径の変化を通じて前記下流開口面積と前記上流開口面積との関係が実現されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、
並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えること
を条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、
前記内管が上流側から下流側へかけて内径が大きくなるテーパ形状の部位を含めて構成されること、
前記内管の下流側の開口部についてその開口面積を下流開口面積とし、前記内管の上流側の開口部についてその開口面積を上流開口面積として、前記下流開口面積が前記上流開口面積よりも大きく設定されること、
並びに、前記テーパ形状の部位における内径の変化を通じて前記下流開口面積と前記上流開口面積との関係が実現されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、
並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えること
を条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、
前記バルブ装置を支持する第１ケースと前記バルブ装置とを備えて構成される第１アッセンブリと、前記捕捉式浄化体及び前記内管を支持する第２ケースと前記捕捉式浄化体と前記内管とを備えて構成される第２アッセンブリと、前記酸化式浄化体を支持する第３ケースと前記酸化式浄化体とを備えて構成される第３アッセンブリとの組み合わせにより構成されること、
これら各アッセンブリが上流側から下流側へ向けて前記第１アッセンブリ、前記第２アッセンブリ及び前記第３アッセンブリの順に配置されること、
並びに、前記ケースが前記第１ケースと前記第２ケースと前記第３ケースとの組み合わせにより構成されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、
並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えること
を条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のときに排気の流れによどみが生じない部位が前記第３通路に含まれること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のときに排気の流れによどみが生じる部位が前記第４通路に含まれること、
前記第２通路の上流側の出入り口を上流出入り口として、前記第３通路においてよどみが生じない部位と前記第２通路とが連通するように該上流出入り口の位置が設定されること、
前記第２通路の下流側の出入り口を下流出入り口として、前記第４通路においてよどみが生じる部位と前記第２通路とが連通するように該下流出入り口の位置が設定されること、
前記第４通路には、前記よどみが生じる部位と、この部位の下流側において前記ケースの壁面に沿う排気の流れが形成される部位とが含まれること、
並びに、前記ケースの壁面に沿う排気の流れが前記酸化式浄化体の上流側の出入り口に流れ込むこと
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、
並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えること
を条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のときに前記内管の下流側の出入り口から前記第４通路に流れ出た排気の流れに剥離が生じること、
前記第４通路において排気の流れに剥離が生じる部位と排気の流れに剥離が生じない部位との境界に位置する流線を剥離境界線として、前記第２通路の下流側の出入り口が該剥離境界線から離れた部位に設けられること、
前記第４通路には、前記排気の流れに剥離が生じる部位と、この部位の下流側において前記ケースの壁面に沿う排気の流れが形成される部位とが含まれること、
並びに、前記ケースの壁面に沿う排気の流れが前記酸化式浄化体の上流側の出入り口に流れ込むこと
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、
並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えること
を条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、
前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、
前記捕捉式浄化体において前記炭化水素が捕捉される限界の排気の流速を基準流速とし、前記第２通路の上流側の出入り口についてその開口面積を上流開口面積とし、前記第２通路の下流側の出入り口についてその開口面積を下流開口面積として、前記バルブ装置が前記閉弁状態のときに前記捕捉式浄化体を通過する排気の流速が前記基準流速未満となるように前記上流開口面積と前記下流開口面積との関係が設定されること、
前記ケースの上流側の出入り口に挿入される管を入口管として、該入口管の下流側の開口部が前記ケース内に配置されること、
該入口管の下流側の開口部が前記装置開口部として設けられること、
並びに、前記入口管の下流側の端面と前記バルブ装置との間に形成される空間が前記第２通路の上流側の出入り口に相当すること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記捕捉式浄化体が前記ケースと前記内管との間に設けられること、前記酸化式浄化体が前記捕捉式浄化体及び前記内管の下流側に設けられること、前記バルブ装置が前記内管の上流側に設けられること、前記内管の上流側の端部が前記バルブ装置に接合されること、前記第２通路が前記ケースと前記内管との間に形成されること、前記第３通路が前記装置開口部と前記バルブ装置との間に形成されること、並びに前記第４通路が前記内管の下流側の出入り口と前記酸化式浄化体との間に形成されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
請求項８に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記捕捉式浄化体に対する前記内管の変形が許容される状態で前記内管が前記捕捉式浄化体により支持される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記ケースと前記捕捉式浄化体とが接合される一方で前記内管と前記捕捉式浄化体とが接合されない
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記内管と前記捕捉式浄化体との間を密閉する保持要素を介して前記内管が前記捕捉式浄化体により支持される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記ケースの内周面と前記捕捉式浄化体の外周面とが接合されること、前記捕捉式浄化体の内周面と前記内管の外周面との間に前記保持要素が設けられること、並びに前記保持要素が前記捕捉式浄化体の内周面及び前記内管の外周面の少なくとも一方と接合されないこと
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記第２通路の上流側の出入り口が前記バルブ装置の上流側かつ前記バルブ装置の近傍に設けられること、及び前記第２通路の下流側の出入り口が前記内管の下流側かつ前記酸化式浄化体の上流側に設けられること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記開弁状態のときに排気の流れによどみが生じない部位が前記第３通路に含まれること、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに排気の流れによどみが生じる部位が前記第４通路に含まれること、前記第２通路の上流側の出入り口を上流出入り口として、前記第３通路においてよどみが生じない部位と前記第２通路とが連通するように該上流出入り口の位置が設定されること、並びに前記第２通路の下流側の出入り口を下流出入り口として、前記第４通路においてよどみが生じる部位と前記第２通路とが連通するように該下流出入り口の位置が設定されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置が前記開弁状態のときに前記内管の下流側の出入り口から前記第４通路に流れ出た排気の流れに剥離が生じること、並びに前記第４通路において排気の流れに剥離が生じる部位と排気の流れに剥離が生じない部位との境界に位置する流線を剥離境界線として、前記第２通路の下流側の出入り口が該剥離境界線から離れた部位に設けられること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記装置開口部が前記バルブ装置の上流側かつ前記バルブ装置の近傍に設けられる
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記装置開口部及び前記バルブ装置の開口部の中心線に直交する平面を基準面とし、前記中心線に沿う方向を投影方向とし、前記装置開口部を該基準面に対して該投影方向へ投影することにより得られる図形を第１の投影図形とし、前記バルブ装置の開口部を前記基準面に対して前記投影方向へ投影することにより得られる図形を第２の投影図形として、前記第１の投影図形の全体が前記第２の投影図形上に位置するように前記装置開口部と前記バルブ装置の開口部との関係が設定される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記装置開口部の中心線と前記バルブ装置の開口部の中心線とが整合するように前記装置開口部と前記バルブ装置との位置関係が設定されること、並びに前記装置開口部の径が前記バルブ装置の開口部の径以下の大きさに設定されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記装置開口部の最も外周側において前記装置開口部の中心線に沿う排気の流れが前記第２通路の上流側の出入り口と交わらないように前記装置開口部と前記第２通路の上流側の出入り口との位置関係が設定される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記酸化式浄化体に流れ込む単位時間あたりの炭化水素の量を基準流入量とし、前記酸化式浄化体において単位時間あたりに炭化水素を酸化させることのできる限界の量を上限流入量とし、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに前記酸化式浄化体を通過する排気の流速を開弁時流速とし、前記基準流入量が前記上限流入量未満となる排気の流速を上限流速として、前記開弁時流速が前記上限流速未満となるように前記装置開口部の位置が設定される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記酸化式浄化体に流れ込む単位時間あたりの炭化水素の量を基準流入量とし、前記酸化式浄化体において単位時間あたりに炭化水素を酸化させることのできる限界の量を上限流入量とし、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに前記酸化式浄化体を通過する排気の流速を開弁時流速とし、前記基準流入量が前記上限流入量未満となる排気の流速を上限流速として、前記開弁時流速が前記上限流速未満となるように前記装置開口部の開口面積が設定される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記捕捉式浄化体において前記炭化水素が捕捉される限界の排気の流速を基準流速とし、前記第２通路の上流側の出入り口についてその開口面積を上流開口面積とし、前記第２通路の下流側の出入り口についてその開口面積を下流開口面積として、前記バルブ装置が前記閉弁状態のときに前記捕捉式浄化体を通過する排気の流速が前記基準流速未満となるように前記上流開口面積と前記下流開口面積との関係が設定される
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記バルブ装置を支持する第１ケースと前記バルブ装置とを備えて構成される第１アッセンブリと、前記捕捉式浄化体及び前記内管を支持する第２ケースと前記捕捉式浄化体と前記内管とを備えて構成される第２アッセンブリと、前記酸化式浄化体を支持する第３ケースと前記酸化式浄化体とを備えて構成される第３アッセンブリとの組み合わせにより構成されること、これら各アッセンブリが上流側から下流側へ向けて前記第１アッセンブリ、前記第２アッセンブリ及び前記第３アッセンブリの順に配置されること、並びに前記ケースが前記第１ケースと前記第２ケースと前記第３ケースとの組み合わせにより構成されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記内管の下流側の出入り口に前記第２通路と前記第４通路とを隔てる拡張管が設けられること、該拡張管に前記第２通路と前記第４通路とを連通する孔が設けられること、並びに該拡張管の孔が前記第２通路の下流側の出入り口として設けられること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記ケースの上流側の出入り口に挿入される管を入口管として、該入口管の下流側の開口部が前記ケース内に配置されること、並びに該入口管の下流側の開口部が前記装置開口部として設けられること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記入口管が上流側から下流側へかけて内径が小さくなるテーパ形状の部位を含めて構成されること、前記入口管の下流側の開口部についてその開口面積を下流開口面積とし、前記入口管の上流側の開口部についてその開口面積を上流開口面積として、前記下流開口面積が前記上流開口面積よりも小さく設定されること、並びに前記テーパ形状の部位における内径の変化を通じて前記下流開口面積と前記上流開口面積との関係が実現されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記内管が上流側から下流側へかけて内径が小さくなるテーパ形状の部位を含めて構成されること、前記内管の下流側の開口部についてその開口面積を下流開口面積とし、前記内管の上流側の開口部についてその開口面積を上流開口面積として、前記下流開口面積が前記上流開口面積よりも小さく設定されること、並びに前記テーパ形状の部位における内径の変化を通じて前記下流開口面積と前記上流開口面積との関係が実現されること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気中の炭化水素（ＨＣ）を捕捉することにより排気を浄化する捕捉式浄化体と、排気中のＨＣを酸化させることにより排気を浄化する酸化式浄化体とを含めて構成されるエンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記排気浄化装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
図２８を参照して、排気浄化装置の構造について説明する。
排気浄化装置１００は、ＨＣの捕捉を通じて排気を浄化するフィルタ装置１１０と、ＮＯｘの還元とＣＯ及びＨＣの酸化を通じて排気を浄化する三元触媒装置１２０とを備えて構成されている。フィルタ装置１１０は、上流側の開口部と下流側の開口部とのそれぞれに排気管が接続されるケース１１１を備えて構成されている。ケース１１１内には、ＨＣを捕捉するＨＣフィルタ１１２（捕捉式浄化体）、ＨＣフィルタ１１２の内側に配置される第１排気管１１３、ＨＣフィルタ１１２と第１排気管１１３との間に配置される第２排気管１１４、及び第２排気管１１４の上流側の開口部を開閉するバルブ装置１１５が備えられている。三元触媒装置１２０は、三元触媒１２２（酸化式浄化体）が担持された触媒担体１２１を備えて構成されている。
【０００３】
排気浄化装置１００においては、三元触媒１２２が活性していないときにバルブ装置１１５が閉弁される。このとき、フィルタ装置１１０においては、ケース１１１の内周面と第２排気管１１４の外周面との間の通路１０１、第２排気管１１４の内周面と第１排気管１１３の外周面との間の通路１０２、及び第１排気管１１３内の通路１０３の順にケース１１１内を通過する排気の流れが形成される。これにより、ＨＣを含む排気が三元触媒装置１２０に流れ込む前にＨＣフィルタ１１２を通じてＨＣが捕捉されるため、三元触媒１２２が活性していない状態においてＨＣが排気浄化装置１００の外部に流れ出ることが抑制されるようになる。
【０００４】
一方、三元触媒１２２が活性しているときにはバルブ装置１１５が開弁される。このとき、フィルタ装置１１０においては、２つの排気の流れが形成される。すなわち、バルブ装置１１５及び通路１０３の順にケース１１１内を通過する流れと、バルブ装置１１５が閉弁されているときと同様に通路１０１、通路１０２及び通路１０３の順にケース１１１内を通過する流れとが形成される。これにより、ＨＣフィルタ１１２に捕捉されていたＨＣが通路１０１，１０２を流れる排気によりＨＣフィルタ１１２から離脱させられた後、通路１０３を流れる排気とともに三元触媒装置１２０に流れ込むようになる。
【特許文献１】特許３５５７９２５号公報（図６及び図１１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記排気浄化装置１００においては、フィルタ装置１１０と三元触媒装置１２０とが各別に設けられているため、車両への搭載性の低下が懸念される。特許文献１には、こうした車両への搭載性についても配慮した構造として、ＨＣフィルタ１１２と三元触媒装置１２０とを１つのケースに内蔵した構造が提案されている（図２９参照）。
【０００６】
上記改良が加えられた排気浄化装置１００においては、ＨＣフィルタ１１２、第１排気管１１３、第２排気管１１４及び第２排気管１１４にあわせて三元触媒装置１２０がケース１１１内に備えられている。また、三元触媒装置１２０が第１排気管１１３内の通路１０３に配置されている。
【０００７】
一方で、排気浄化装置１００においては、ＨＣフィルタ１１２から離脱したＨＣが排気中に十分に拡散していない状態で三元触媒装置１２０に流れ込んだ場合、触媒担体１２１の一部に多量のＨＣが送り込まれることにより、ＨＣが酸化されないまま排気が触媒担体１２１を通過することもある。すなわち、三元触媒装置１２０の酸化能力を超える量のＨＣが触媒担体１２１の一部に送り込まれることにより、三元触媒装置１２０における酸化効率の低下をまねくようになる。こうしたことから、ＨＣフィルタ１１２から離脱したＨＣを三元触媒装置１２０にて十分に酸化させるためには、ＨＣフィルタ１１２を通過した排気とバルブ装置１１５を介して三元触媒装置１２０に流れ込む排気とを十分に混ぜ合わせることが必要となる。
【０００８】
しかし、上記改良が加えられた排気浄化装置１００（図２９）においては、ＨＣフィルタ１１２を通過した排気とバルブ装置１１５を通過した排気とが合流してから三元触媒装置１２０に到達するまでの距離が改良前の排気浄化装置１００（図２８）に比べて短くなるため、ＨＣが三元触媒装置１２０にて十分に酸化されなくなる可能性が高くなる。このように、従来の排気浄化装置１００においては、ＨＣフィルタ１１２と三元触媒装置１２０とを同一のケースに備えることを通じて車両への搭載性を高めようとした場合、三元触媒装置１２０によるＨＣの浄化効率の低下をまねくことが問題となる。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、捕捉式浄化体と酸化式浄化体とを同一のケース内に備えることと、酸化式浄化体による炭化水素の浄化効率の向上を図ることとを両立することのできるエンジンの排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。なお、本明細書において「確認されている」として記載された事項について、当該事項は本願発明者による試験等を通じて確認されたものである。
【００１１】
（１）請求項１に記載の発明は、エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えることを条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、前記内管の下流側の出入り口に前記第２通路と前記第４通路とを隔てる拡張管が設けられること、該拡張管に前記第２通路と前記第４通路とを連通する孔が設けられること、並びに該拡張管の孔が前記第２通路の下流側の出入り口として設けられることを要旨としている。
【００１２】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、捕捉式浄化体から離脱した炭化水素がバルブ装置の上流側から第１通路を介して酸化式浄化体に達するまでの間に排気中へ十分に拡散するようになるため、酸化式浄化体の一部に多量の炭化水素が流れ込むことが抑制されるようになる。これにより、捕捉式浄化体と酸化式浄化体とを同一のケース内に備えることと、酸化式浄化体による炭化水素の浄化効率の向上を図ることとを両立することができるようになる。
【００１３】
（２）請求項２に記載の発明は、エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えることを条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、前記ケースの上流側の出入り口に挿入される管を入口管として、該入口管の下流側の開口部が前記ケース内に配置されること、該入口管の下流側の開口部が前記装置開口部として設けられること、前記入口管が上流側から下流側へかけて内径が小さくなるテーパ形状の部位を含めて構成されること、前記入口管の下流側の開口部についてその開口面積を下流開口面積とし、前記入口管の上流側の開口部についてその開口面積を上流開口面積として、前記下流開口面積が前記上流開口面積よりも小さく設定されること、並びに、前記テーパ形状の部位における内径の変化を通じて前記下流開口面積と前記上流開口面積との関係が実現されることを要旨としている。
（３）請求項３に記載の発明は、エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えることを条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、前記内管が上流側から下流側へかけて内径が大きくなるテーパ形状の部位を含めて構成されること、前記内管の下流側の開口部についてその開口面積を下流開口面積とし、前記内管の上流側の開口部についてその開口面積を上流開口面積として、前記下流開口面積が前記上流開口面積よりも大きく設定されること、並びに、前記テーパ形状の部位における内径の変化を通じて前記下流開口面積と前記上流開口面積との関係が実現されることを要旨としている。
（４）請求項４に記載の発明は、エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えることを条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、前記バルブ装置を支持する第１ケースと前記バルブ装置とを備えて構成される第１アッセンブリと、前記捕捉式浄化体及び前記内管を支持する第２ケースと前記捕捉式浄化体と前記内管とを備えて構成される第２アッセンブリと、前記酸化式浄化体を支持する第３ケースと前記酸化式浄化体とを備えて構成される第３アッセンブリとの組み合わせにより構成されること、これら各アッセンブリが上流側から下流側へ向けて前記第１アッセンブリ、前記第２アッセンブリ及び前記第３アッセンブリの順に配置されること、並びに、前記ケースが前記第１ケースと前記第２ケースと前記第３ケースとの組み合わせにより構成されることを要旨としている。
（５）請求項５に記載の発明は、エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えることを条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに排気の流れによどみが生じない部位が前記第３通路に含まれること、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに排気の流れによどみが生じる部位が前記第４通路に含まれること、前記第２通路の上流側の出入り口を上流出入り口として、前記第３通路においてよどみが生じない部位と前記第２通路とが連通するように該上流出入り口の位置が設定されること、前記第２通路の下流側の出入り口を下流出入り口として、前記第４通路においてよどみが生じる部位と前記第２通路とが連通するように該下流出入り口の位置が設定されること、前記第４通路には、前記よどみが生じる部位と、この部位の下流側において前記ケースの壁面に沿う排気の流れが形成される部位とが含まれること、並びに、前記ケースの壁面に沿う排気の流れが前記酸化式浄化体の上流側の出入り口に流れ込むことを要旨としている。
（６）請求項６に記載の発明は、エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えることを条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに前記内管の下流側の出入り口から前記第４通路に流れ出た排気の流れに剥離が生じること、前記第４通路において排気の流れに剥離が生じる部位と排気の流れに剥離が生じない部位との境界に位置する流線を剥離境界線として、前記第２通路の下流側の出入り口が該剥離境界線から離れた部位に設けられること、前記第４通路には、前記排気の流れに剥離が生じる部位と、この部位の下流側において前記ケースの壁面に沿う排気の流れが形成される部位とが含まれること、並びに、前記ケースの壁面に沿う排気の流れが前記酸化式浄化体の上流側の出入り口に流れ込むことを要旨としている。
（７）請求項７に記載の発明は、エンジンの排気中に含まれる炭化水素を捕捉することのできる捕捉式浄化体と、該捕捉式浄化体の下流に配置されて排気中の炭化水素を酸化させることのできる酸化式浄化体と、前記捕捉式浄化体を介することなく排気を流通させることのできる内管と、排気が該内管を通過することを許容する開弁状態と排気が該内管を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできるバルブ装置と、前記捕捉式浄化体、前記酸化式浄化体、前記内管及び前記バルブ装置を内部に配置することのできるケースとを備えること、並びに、排気の通路として、前記内管の内部に形成されて排気が前記捕捉式浄化体を通過しない第１通路と、排気が前記捕捉式浄化体を通過する第２通路と、当該装置における排気の入口となる装置開口部、前記第１通路の上流側の出入り口及び前記第２通路の上流側の出入り口に連通する第３通路と、前記酸化式浄化体の上流側の出入り口、前記第１通路の下流側の出入り口及び前記第２通路の下流側の出入り口に連通する第４通路とを備えることを条件として構成されるエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記閉弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第２通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れること、前記バルブ装置が前記開弁状態のとき、前記装置開口部を介して前記ケース内に流れ込んだ排気が前記第３通路、前記第１通路、前記第４通路及び前記酸化式浄化体の順に流れる第１の流れと、前記第４通路の排気の一部が前記第２通路を下流から上流へ向けて流れた後に前記第３通路にて前記第１の流れと合流する第２の流れとが形成されること、前記捕捉式浄化体において前記炭化水素が捕捉される限界の排気の流速を基準流速とし、前記第２通路の上流側の出入り口についてその開口面積を上流開口面積とし、前記第２通路の下流側の出入り口についてその開口面積を下流開口面積として、前記バルブ装置が前記閉弁状態のときに前記捕捉式浄化体を通過する排気の流速が前記基準流速未満となるように前記上流開口面積と前記下流開口面積との関係が設定されること、前記ケースの上流側の出入り口に挿入される管を入口管として、該入口管の下流側の開口部が前記ケース内に配置されること、該入口管の下流側の開口部が前記装置開口部として設けられること、並びに、前記入口管の下流側の端面と前記バルブ装置との間に形成される空間が前記第２通路の上流側の出入り口に相当することを要旨としている。
（８）請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記捕捉式浄化体が前記ケースと前記内管との間に設けられること、前記酸化式浄化体が前記捕捉式浄化体及び前記内管の下流側に設けられること、前記バルブ装置が前記内管の上流側に設けられること、前記内管の上流側の端部が前記バルブ装置に接合されること、前記第２通路が前記ケースと前記内管との間に形成されること、前記第３通路が前記装置開口部と前記バルブ装置との間に形成されること、並びに前記第４通路が前記内管の下流側の出入り口と前記酸化式浄化体との間に形成されることを要旨としている。
【００１４】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記捕捉式浄化体に対する前記内管の変形が許容される状態で前記内管が前記捕捉式浄化体により支持されることを要旨としている。
【００１５】
上記請求項に記載の発明によれば、内管が温度上昇したときに内管が下流側へ向けて熱膨張するため、内管とバルブ装置との接合部に応力集中が生じることが抑制されるようになる。これにより、バルブ装置の損傷を好適に抑制することができるようになる。
【００１６】
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記ケースと前記捕捉式浄化体とが接合される一方で前記内管と前記捕捉式浄化体とが接合されないことを要旨としている。
【００１７】
上記請求項に記載の発明によれば、内管を振動させる力が作用したとき、内管がバルブ装置との接合部を支点として捕捉式浄化体から独立して振動するため、バルブ装置の接合部に過度に大きなモーメントが生じることが抑制されるようになる。これにより、バルブ装置の損傷を好適に抑制することができるようになる。ちなみに、捕捉式浄化体としては、一般に比較的質量の大きいものが採用されるため、内管と捕捉式浄化体とが一体的に振動する場合にはバルブ装置の接合部に生じるモーメントが過度に大きくなることが問題となる。
【００１８】
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記内管と前記捕捉式浄化体との間を密閉する保持要素を介して前記内管が前記捕捉式浄化体により支持されることを要旨としている。
【００１９】
上記請求項に記載の発明によれば、捕捉式浄化体の内側に保持要素を設けるようにしているため、捕捉式浄化体の外側に保持要素が設けられる場合に比べて、捕捉式浄化体まわりのシール性を高めることができるようになる。
【００２０】
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記ケースの内周面と前記捕捉式浄化体の外周面とが接合されること、前記捕捉式浄化体の内周面と前記内管の外周面との間に前記保持要素が設けられること、並びに前記保持要素が前記捕捉式浄化体の内周面及び前記内管の外周面の少なくとも一方と接合されないことを要旨としている。
【００２１】
（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記第２通路の上流側の出入り口が前記バルブ装置の上流側かつ前記バルブ装置の近傍に設けられること、及び前記第２通路の下流側の出入り口が前記内管の下流側かつ前記酸化式浄化体の上流側に設けられることを要旨としている。
【００２２】
上記請求項に記載の発明では、酸化式浄化体が流れの抵抗となることにより排気の流速が比較的小さくなる部位と第２通路とが連通するように同通路における下流側の出入り口の位置が設定されている。また、上記流速が小さくなる空間よりも流れの抵抗が小さい部位と第２通路とが連通するように同通路における上流側の出入り口の位置が設定されている。これにより、バルブ装置が開弁状態のときに第２通路における上流側の出入り口の圧力が第２通路における下流側の出入り口の圧力よりも常に小さくなるため、安定して第２の流れを形成させることができるようになる。
【００２３】
（１４）請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに排気の流れによどみが生じない部位が前記第３通路に含まれること、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに排気の流れによどみが生じる部位が前記第４通路に含まれること、前記第２通路の上流側の出入り口を上流出入り口として、前記第３通路においてよどみが生じない部位と前記第２通路とが連通するように該上流出入り口の位置が設定されること、並びに前記第２通路の下流側の出入り口を下流出入り口として、前記第４通路においてよどみが生じる部位と前記第２通路とが連通するように該下流出入り口の位置が設定されることを要旨としている。
【００２４】
上記請求項に記載の発明によれば、第２通路における上流側の出入り口と下流側の出入り口との間に常に一定の大きさ以上の圧力差が生じるため、バルブ装置が開弁状態のときにより安定して第２の流れを形成させることができるようになる。ちなみに、排気の流れにおいて、よどみが生じている箇所の圧力はよどみが生じていない箇所の圧力よりも大きくなる傾向を示す。
【００２５】
（１５）請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに前記内管の下流側の出入り口から前記第４通路に流れ出た排気の流れに剥離が生じること、並びに前記第４通路において排気の流れに剥離が生じる部位と排気の流れに剥離が生じない部位との境界に位置する流線を剥離境界線として、前記第２通路の下流側の出入り口が該剥離境界線から離れた部位に設けられることを要旨としている。
【００２６】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、第２通路の下流側の出入り口についてその圧力の変動幅が小さくなることにともない捕捉式浄化体から離脱する炭化水素の量の変動が抑制されるため、酸化式浄化体における炭化水素の浄化効率を向上させることができるようになる。ちなみに、剥離境界線から離れた部位においては、剥離境界線の近傍に比べて圧力の変動幅が小さくなる傾向を示す。
【００２７】
（１６）請求項１６に記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記装置開口部が前記バルブ装置の上流側かつ前記バルブ装置の近傍に設けられることを要旨としている。
【００２８】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、装置開口部を通過した排気が第２通路に流れ込むことが抑制されるため、第２の流れが安定して形成されるようになる。
【００２９】
（１７）請求項１７に記載の発明は、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記装置開口部及び前記バルブ装置の開口部の中心線に直交する平面を基準面とし、前記中心線に沿う方向を投影方向とし、前記装置開口部を該基準面に対して該投影方向へ投影することにより得られる図形を第１の投影図形とし、前記バルブ装置の開口部を前記基準面に対して前記投影方向へ投影することにより得られる図形を第２の投影図形として、前記第１の投影図形の全体が前記第２の投影図形上に位置するように前記装置開口部と前記バルブ装置の開口部との関係が設定されることを要旨としている。
【００３０】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、装置開口部を通過した排気が第２通路に流れ込むことが抑制されるため、第２の流れが安定して形成されるようになる。
【００３１】
（１８）請求項１８に記載の発明は、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記装置開口部の中心線と前記バルブ装置の開口部の中心線とが整合するように前記装置開口部と前記バルブ装置との位置関係が設定されること、並びに前記装置開口部の径が前記バルブ装置の開口部の径以下の大きさに設定されることを要旨としている。
【００３２】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、装置開口部を通過した排気が第２通路に流れ込むことが抑制されるため、第２の流れが安定して形成されるようになる。
【００３３】
（１９）請求項１９に記載の発明は、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記装置開口部の最も外周側において前記装置開口部の中心線に沿う排気の流れが前記第２通路の上流側の出入り口と交わらないように前記装置開口部と前記第２通路の上流側の出入り口との位置関係が設定されることを要旨としている。
【００３４】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、装置開口部を通過した排気が第２通路に流れ込むことが抑制されるため、第２の流れが安定して形成されるようになる。
【００３５】
（２０）請求項２０に記載の発明は、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記酸化式浄化体に流れ込む単位時間あたりの炭化水素の量を基準流入量とし、前記酸化式浄化体において単位時間あたりに炭化水素を酸化させることのできる限界の量を上限流入量とし、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに前記酸化式浄化体を通過する排気の流速を開弁時流速とし、前記基準流入量が前記上限流入量未満となる排気の流速を上限流速として、前記開弁時流速が前記上限流速未満となるように前記装置開口部の位置が設定されることを要旨としている。
【００３６】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、炭化水素の基準流入量が上限流入量未満に維持されるため、酸化式浄化体における炭化水素の浄化効率の向上を図ることができるようになる。
【００３７】
（２１）請求項２１に記載の発明は、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記酸化式浄化体に流れ込む単位時間あたりの炭化水素の量を基準流入量とし、前記酸化式浄化体において単位時間あたりに炭化水素を酸化させることのできる限界の量を上限流入量とし、前記バルブ装置が前記開弁状態のときに前記酸化式浄化体を通過する排気の流速を開弁時流速とし、前記基準流入量が前記上限流入量未満となる排気の流速を上限流速として、前記開弁時流速が前記上限流速未満となるように前記装置開口部の開口面積が設定されることを要旨としている。
【００３８】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、炭化水素の基準流入量が上限流入量未満に維持されるため、酸化式浄化体における炭化水素の浄化効率の向上を図ることができるようになる。
【００３９】
（２２）請求項２２に記載の発明は、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記捕捉式浄化体において前記炭化水素が捕捉される限界の排気の流速を基準流速とし、前記第２通路の上流側の出入り口についてその開口面積を上流開口面積とし、前記第２通路の下流側の出入り口についてその開口面積を下流開口面積として、前記バルブ装置が前記閉弁状態のときに前記捕捉式浄化体を通過する排気の流速が前記基準流速未満となるように前記上流開口面積と前記下流開口面積との関係が設定されることを要旨としている。
【００４０】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、排気の流速の基準流速未満に維持されるため、捕捉式浄化体における炭化水素の捕捉効率の向上を図ることができるようになる。
【００４１】
（２３）請求項２３に記載の発明は、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記バルブ装置を支持する第１ケースと前記バルブ装置とを備えて構成される第１アッセンブリと、前記捕捉式浄化体及び前記内管を支持する第２ケースと前記捕捉式浄化体と前記内管とを備えて構成される第２アッセンブリと、前記酸化式浄化体を支持する第３ケースと前記酸化式浄化体とを備えて構成される第３アッセンブリとの組み合わせにより構成されること、これら各アッセンブリが上流側から下流側へ向けて前記第１アッセンブリ、前記第２アッセンブリ及び前記第３アッセンブリの順に配置されること、並びに前記ケースが前記第１ケースと前記第２ケースと前記第３ケースとの組み合わせにより構成されることを要旨としている。
【００４２】
（２４）請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記内管の下流側の出入り口に前記第２通路と前記第４通路とを隔てる拡張管が設けられること、該拡張管に前記第２通路と前記第４通路とを連通する孔が設けられること、並びに該拡張管の孔が前記第２通路の下流側の出入り口として設けられることを要旨としている。
【００４３】
（２５）請求項２５に記載の発明は、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記ケースの上流側の出入り口に挿入される管を入口管として、該入口管の下流側の開口部が前記ケース内に配置されること、並びに該入口管の下流側の開口部が前記装置開口部として設けられることを要旨としている。
【００４４】
排気浄化装置においては、装置開口部とバルブ装置の開口部との関係が第２の流れの形成態様に影響を及ぼすことが確認されている。一方で、ケースの開口部を装置開口部として機能させることが考えられるが、この場合には装置開口部とバルブ装置の開口部との関係を変更する際の制約が大きくなる。上記請求項に記載の発明では、こうしたことを考慮して入口管を別途備えるとともにその開口部を装置開口部として機能させるようにしているため、装置開口部とバルブ装置の開口部との関係をより高い自由度をもって設定することができるようになる。
【００４５】
（２６）請求項２６に記載の発明は、請求項２５に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記入口管が上流側から下流側へかけて内径が小さくなるテーパ形状の部位を含めて構成されること、前記入口管の下流側の開口部についてその開口面積を下流開口面積とし、前記入口管の上流側の開口部についてその開口面積を上流開口面積として、前記下流開口面積が前記上流開口面積よりも小さく設定されること、並びに前記テーパ形状の部位における内径の変化を通じて前記下流開口面積と前記上流開口面積との関係が実現されることを要旨としている。
【００４６】
上記請求項に記載の発明によれば、入口管の下流側の出入り口から流れ出る排気の流速の増加にともない第３通路の圧力が小さくされるため、上述した第３通路と第４通路との間に圧力差が生じている状態がより確実に維持されるようになる。これにより、第２の流れを安定して形成させることができるようになる。
【００４７】
（２７）請求項２７に記載の発明は、請求項１〜２６のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記内管が上流側から下流側へかけて内径が小さくなるテーパ形状の部位を含めて構成されること、前記内管の下流側の開口部についてその開口面積を下流開口面積とし、前記内管の上流側の開口部についてその開口面積を上流開口面積として、前記下流開口面積が前記上流開口面積よりも小さく設定されること、並びに前記テーパ形状の部位における内径の変化を通じて前記下流開口面積と前記上流開口面積との関係が実現されることを要旨としている。
【００４８】
上記請求項に記載の発明によれば、バルブ装置が開弁状態のとき、内管から流れ出た排気が酸化式浄化体のより広い範囲に流れ込むようになるため、酸化式浄化体における炭化水素の浄化効率をより好適に向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
（第１実施形態）
図１〜図２６を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、車両用エンジン（エンジン１）の排気浄化装置として本発明を具体化した場合を想定している。
【００５０】
＜エンジンの排気装置について＞
図１を参照して、エンジン１の排気装置１１の構造について説明する。
エンジン１の排気装置１１は、排気中の有害物質（窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ））を浄化する２つの触媒コンバータ１３，２と、排気を消音するサブマフラ１４及びメインマフラ１５と、エンジン１の排気を流通させるエキゾーストマニホールド１２及びエキゾーストパイプ１６とを含めて構成されている。触媒コンバータ１３は、エキゾーストマニホールド１２に直結されるマニホールド一体型の触媒コンバータとして構成されている。触媒コンバータ２は、三元触媒装置により排気を浄化する機能に加えて、ＨＣを捕捉するフィルタにより排気を浄化する機能を備える触媒コンバータとして構成されている。
【００５１】
エキゾーストパイプ１６は、触媒コンバータ１３の出口と触媒コンバータ２の入口とを接続するフロントパイプ１６Ａ、触媒コンバータ２の出口とサブマフラ１４の入口とを接続する第１センターパイプ１６Ｂ、サブマフラ１４の出口とメインマフラ１５の入口とを接続する第２センターパイプ１６Ｃ、及びメインマフラ１５の出口に接続されるテールパイプ１６Ｄにより構成されている。
【００５２】
エンジン１の燃焼室から送り出された排気は、エキゾーストマニホールド１２を介して触媒コンバータ１３に流れ込む。触媒コンバータ１３から流れ出た排気は、フロントパイプ１６Ａを介して触媒コンバータ２に流れ込む。触媒コンバータ２から流れ出た排気は、第１センターパイプ１６Ｂを介してサブマフラ１４に流れ込む。サブマフラ１４から流れ出た排気は、第２センターパイプ１６Ｃを介してメインマフラ１５に流れ込む。メインマフラ１５から流れ出た排気は、テールパイプ１６Ｄを介して排気装置１１の外部に流れ出る。なお、本実施形態の排気装置１１においては、排気装置１１の任意の位置を基準としたときに、この位置よりもエンジン１側の範囲を上流側とし、同基準の位置に対して上流側とは反対の範囲を下流側としている。
【００５３】
＜触媒コンバータについて＞
図２〜図６を参照して、触媒コンバータ２の構造について説明する。
触媒コンバータ２は、当該コンバータ２において最も上流側に設けられる第１アッセンブリ３と、同第１アッセンブリ３の下流側に設けられる第２アッセンブリ４と、同第２アッセンブリ４の下流側に設けられる第３アッセンブリ５との組み合わせにより構成されている。なお、触媒コンバータ２を構成する各要素は主に溶接により接合されている。
【００５４】
第１アッセンブリ３は、当該コンバータ２内部における排気の流れ状態を切り替えるバルブ装置６と、同バルブ装置６を内部に配置するための第１ケース３１と、フロントパイプ１６Ａに接続されるインレットパイプ３４との組み合わせにより構成されている。第２アッセンブリ４は、排気中のＨＣを捕捉することにより排気を浄化するＨＣフィルタ７と、ＨＣフィルタ７を介することなく排気を流通させるためのインナーパイプ４２と、これら各要素を内部に配置するための第２ケース４１との組み合わせにより構成されている。第３アッセンブリ５は、ＮＯｘの還元とＣＯ及びＨＣの酸化を通じて排気を浄化する三元触媒装置８と、同三元触媒装置８を内部に配置するための第３ケース５１との組み合わせにより構成されている。
【００５５】
触媒コンバータ２においては、第１ケース３１と第２ケース４１と第３ケース５１との組み合わせにより、バルブ装置６、ＨＣフィルタ７、三元触媒装置８及びインナーパイプ４２等の各要素を内部に配置するための１つのケース（コンバータケース２１）が構成されている。また、このコンバータケース２１内にＨＣフィルタ７及び三元触媒装置８が備えられている。すなわち、ＨＣフィルタ７と三元触媒装置８とを同一のケース内に備えることにより、車両への搭載性の向上が図られるようにしている。また、インレットパイプ３４の下流側の開口部（下流開口部３４Ｂ）が当該コンバータ２の上流側外部からコンバータケース２１内に排気を流通させるための開口部（入口開口部２Ａ（装置開口部））として設けられている。また、第３ケース５１の下流側の開口部（下流開口部５１Ｂ）がコンバータケース２１内から当該コンバータ２の下流側外部に排気を流通させるための開口部（出口開口部２Ｂ）として設けられている。なお、本実施形態の触媒コンバータ２では、インナーパイプ４２の中心線Ｏに沿う方向（矢印ＡＸ方向）を触媒コンバータ２の軸方向としている。また、軸方向と直交する方向（矢印ＡＲ方向）を触媒コンバータ２の径方向としている。
【００５６】
図７〜図９を参照して、第１アッセンブリ３の構造について説明する。
第１ケース３１は、上部ケース３２と下部ケース３３との組み合わせにより構成されている。また、上流側の開口部（上流開口部３１Ａ）から下流側の開口部（下流開口部３１Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる第１排気通路３１Ｒを有する要素として構成されている。第１排気通路３１Ｒは、第１ケース３１の内周面３１Ｃ（上部ケース３２及び下部ケース３３の内周面）に囲まれて形成されている。
【００５７】
インレットパイプ３４は、上流側の開口部（上流開口部３４Ａ）から下流側の開口部（下流開口部３４Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる排気通路３４Ｒを有する要素として構成されている。具体的には、同一の中心線Ｏを有するとともに互いに径が異なる２つのパイプ（大径部３４Ｇ及び小径部３４Ｈ）と、これらパイプをつなぐテーパ部３４Ｉとにより構成されている。テーパ部３４Ｉは、大径部３４Ｇから小径部３４Ｈにかけて内径が小さくなる部位として構成されている。排気通路３４Ｒは、インレットパイプ３４の内周面３４Ｃに囲まれて形成されている。下流開口部３４Ｂの内径（小径部３４Ｈの内径）は、上流開口部３４Ａの内径（大径部３４Ｇの内径）よりも大きくかつバルブ装置６の開口部（ボディ開口部６１Ａ）の内径と同じ大きさに設定されている。インレットパイプ３４の上流開口部３４Ａには、排気装置１１のフロントパイプ１６Ａが接続される。
【００５８】
バルブ装置６は、バルブボディ６１に設けられた開口部（ボディ開口部６１Ａ）をバルブ６２により開閉することのできる要素として構成されている。すなわち、バルブ６２の開閉を通じて、排気がインナーパイプ４２を通過することを許容する開弁状態と、排気がインナーパイプ４２を通過することを許容しない閉弁状態とを切り替えることのできる要素として構成されている。ボディ開口部６１Ａには、バルブ６２により開閉される通路が内周面６１Ｃに囲まれて形成されている。バルブボディ６１の背面側（ボディ背面６１Ｆ）において、ボディ開口部６１Ａの外周面６１Ｄにはインナーパイプ４２が接合される。バルブ６２は、アクチュエータによるロッド６３の操作を通じて開閉される。なお、第１アッセンブリ３の組み立てに際しては、バルブボディ６１が第１ケース３１内に配置された後に第１ケース３１の外側からロッド６３がバルブボディ６１に取り付けられる。
【００５９】
第１アッセンブリ３においては、上部ケース３２と下部ケース３３との接合を通じて、第１ケース３１が構成されている。また、第１ケース３１の開口部３１Ｅとバルブ装置６のバルブボディ６１との接合を通じて、第１ケース３１に対するバルブ装置６の位置が固定されている。また、第１ケース３１の内周面３１Ｃとインレットパイプ３４の外周面３４Ｄとの接合を通じて、第１ケース３１に対するインレットパイプ３４の位置が固定されている。
【００６０】
インレットパイプ３４について、その中心線Ｏは第１ケース３１の中心線Ｏと整合している。また、上流開口部３４Ａを含む大径部３４Ｇは第１ケース３１の外側に配置されている。また、小径部３４Ｈ及びテーパ部３４Ｉは第１ケース３１の内部に配置されている。また、下流開口部３４Ｂはバルブ装置６の上流側かつその近傍に配置されている。すなわち、触媒コンバータ２においては、コンバータケース２１内に排気を送り込むための入口開口部２Ａが第１ケース３１の上流開口部３１Ａよりもバルブ装置６の近くに設けられている。バルブ装置６について、そのボディ開口部６１Ａの中心線Ｏはインレットパイプ３４の中心線Ｏと整合している。また、ロッド６３の先端部は第１ケース３１の開口部３１Ｅを介して第１ケース３１の外側に配置されている。
【００６１】
図１０〜図１３を参照して、第２アッセンブリ４の構造について説明する。
第２ケース４１は、上流側の開口部（上流開口部４１Ａ）から下流側の開口部（下流開口部４１Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる空間（第２排気通路４１Ｒ）を有する要素として構成されている。第２排気通路４１Ｒは、第２ケース４１の内周面４１Ｃに囲まれて形成されている。
【００６２】
インナーパイプ４２は、上流側の開口部（上流開口部４２Ａ）から下流側の開口部（下流開口部４２Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる空間（排気通路４２Ｒ）を有する要素として構成されている。具体的には、同一の中心線Ｏを有するとともに互いに径が異なる２つのパイプ（大径部４２Ｇ及び小径部４２Ｈ）と、これらパイプをつなぐテーパ部４２Ｉとにより構成されている。テーパ部４２Ｉは、大径部４２Ｇから小径部４２Ｈにかけて内径が小さくなる部位として構成されている。下流開口部４２Ｂの内径（小径部４２Ｈの内径）は、上流開口部４２Ａの内径（大径部４２Ｇの内径）よりも小さくかつバルブ装置６のボディ開口部６１Ａの内径よりも大きく設定されている。排気通路４２Ｒは、インナーパイプ４２の内周面４２Ｃに囲まれて形成されている。インナーパイプ４２の外周面４２Ｄ上には、インナーパイプ４２を支持するための２つのワイヤメッシュ４５が設けられている。各ワイヤメッシュ４５は、軸方向へ一定の間隔をおいて設けられている。インナーパイプ４２の下流開口部４２Ｂには、第２ケース４１の内周面４１Ｃとインナーパイプ４２の外周面４２Ｄとの間に形成される空間と第３ケース５１内部の空間とを区画するためのエクステンションパイプ４３が接続される。
【００６３】
エクステンションパイプ４３は、上流側の開口部（上流開口部４３Ａ）から下流側の開口部（下流開口部４３Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる空間（排気通路４３Ｒ）を有する要素として構成されている。具体的には、同一の中心線を有するとともに互いに径が異なる２つのパイプ（小径部４３Ｅ及び大径部４３Ｆ）と、これらパイプをつなぐ拡張部４３Ｇとにより構成されている。排気通路４３Ｒは、エクステンションパイプ４３の内周面４３Ｃに囲まれて形成されている。また、小径部４３Ｅの排気通路４３Ｓと大径部４３Ｆの排気通路４３Ｔとにより形成されている。拡張部４３Ｇには、周方向へ一定の間隔をおいて複数の孔（連通孔４３Ｈ）が設けられている。下流開口部４３Ｂの外周面４３Ｄ上には、エクステンションパイプ４３を支持するためのワイヤメッシュ４６が設けられている。下流開口部４３Ｂの内径は、上流開口部４３Ａの内径よりも大きく設定されている。
【００６４】
ＨＣフィルタ７は、金属製の担体（メタル担体７１）に設けられたセラミックの層（捕捉材７３）を通じて排気中のＨＣを捕捉することのできる要素として構成されている。メタル担体７１は、サブパイプ４４の周囲に巻き付けられたステンレス製の箔の層により構成されている。また、箔に設けられたリブ７２を通じて複数の通路（セル７１Ｒ）が形成されている。セル７１Ｒは、メタル担体７１の上流側の開口部（上流開口部７１Ａ）からメタル担体７１の下流側の開口部（下流開口部７１Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる通路として形成されている。また、各セル７１Ｒを構成する部位の表面に捕捉材７３が設けられている。排気中のＨＣは、排気がメタル担体７１のセル７１Ｒを通過する際に捕捉材７３により捕捉される。捕捉材７３上のＨＣは、自身の温度上昇にともない活性した状態にあるとき、セル７１Ｒを通過する排気により捕捉材７３から離脱させられる。
【００６５】
サブパイプ４４は、上流側の開口部（上流開口部４４Ａ）から下流側の開口部（下流開口部４４Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる空間（排気通路４４Ｒ）を有する要素として構成されている。サブパイプ４４の軸方向の長さは、ＨＣフィルタ７の軸方向の長さよりも大きく設定されている。
【００６６】
第２アッセンブリ４においては、第２ケース４１の内周面４１Ｃとメタル担体７１の外周面７１Ｄとの接合を通じて、第２ケース４１に対するＨＣフィルタ７の位置が固定されている。また、メタル担体７１の内周面７１Ｃとサブパイプ４４の外周面４４Ｄとの接合を通じて、メタル担体７１に対するサブパイプ４４の位置が固定されている。また、インナーパイプ４２の外周面４２Ｄとエクステンションパイプ４３の内周面４３Ｃ（小径部４３Ｅの内周面）との接合を通じて、インナーパイプ４２に対するエクステンションパイプ４３の位置が固定されている。また、インナーパイプ４２及びエクステンションパイプ４３とメタル担体７１（サブパイプ４４）及び第２ケース４１とが接合されていないことにより、メタル担体７１及び第２ケース４１に対するインナーパイプ４２及びエクステンションパイプ４３の変形が許容されている。また、インナーパイプ４２の外周面４２Ｄと各ワイヤメッシュ４５との接合を通じて、インナーパイプ４２に対する各ワイヤメッシュ４５の位置が固定されている。また、エクステンションパイプ４３の外周面４３Ｄ（大径部４３Ｆの外周面）とワイヤメッシュ４６との接合を通じて、エクステンションパイプ４３に対するワイヤメッシュ４６の位置が固定されている。また、各ワイヤメッシュ４５を介してのＨＣフィルタ７によるインナーパイプ４２の支持を通じて、第２ケース４１に対する径方向へついてのインナーパイプ４２の位置が保持されている。また、各ワイヤメッシュ４５を通じて、インナーパイプ４２の外周面４２Ｄとサブパイプ４４の内周面４４Ｃとの間がシールされている。また、第２アッセンブリ４が第３アッセンブリ５と組み合わされた状態においては、ワイヤメッシュ４６を通じて第３ケース５１の内周面５１Ｃ（図１６参照）とエクステンションパイプ４３の外周面４３Ｄとの間がシールされる。また、サブパイプ４４の上流側の端面（上流端面４４Ｅ）が第２ケース４１の上流側の端面（上流端面４１Ｅ）と同一の平面に設けられている。また、サブパイプ４４の下流側の端面（下流端面４４Ｆ）がメタル担体７１の下流側の端面（下流端面７１Ｆ）と同一の平面に設けられている。また、メタル担体７１の上流側の端面（上流端面７１Ｅ）が第２ケース４１の上流端面４１Ｅよりも下流側に設けられている。
【００６７】
インナーパイプ４２について、その中心線Ｏは第２ケース４１の中心線Ｏと整合している。また、上流開口部４２Ａは第２ケース４１の外部（第２アッセンブリ４と第１アッセンブリ３とが組み合わされた状態においては第１ケース３１の内部）に配置されている。また、下流開口部４２Ｂは第２ケース４１の内部に配置されている。エクステンションパイプ４３について、その中心線Ｏ（小径部４３Ｅ及び大径部４３Ｆの中心線）はインナーパイプ４２の中心線Ｏと整合している。また、拡張部４３Ｇ及び大径部４３Ｆは第２ケース４１の外部（第２アッセンブリ４と第３アッセンブリ５とが組み合わされた状態においては第３ケース５１の内部）に配置されている。サブパイプ４４について、その中心線Ｏはインナーパイプ４２の中心線Ｏと整合している。ＨＣフィルタ７について、その中心線Ｏはインナーパイプ４２の中心線Ｏと整合している。
【００６８】
図１４及び図１５を参照して、第３アッセンブリ５の構造について説明する。
第３ケース５１は、上流側の開口部（上流開口部５１Ａ）から下流側の開口部（下流開口部５１Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる空間（第３排気通路５１Ｒ）を有する要素として構成されている。第３排気通路５１Ｒは、第３ケース５１の内周面５１Ｃに囲まれて形成されている。第３ケース５１の下流開口部５１Ｂには、排気装置１１の第１センターパイプ１６Ｂが接続される。
【００６９】
三元触媒装置８は、セラミック製の担体（セラミック担体８１）に担持された三元触媒８３を通じて排気中のＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣを浄化することのできる装置として構成されている。セラミック担体８１には、リブ８２を通じて複数の通路（セル８１Ｒ）が形成されている。セル８１Ｒは、セラミック担体８１の上流側の開口部（上流開口部８１Ａ）からセラミック担体８１の下流側の開口部（下流開口部８１Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる通路として形成されている。また、各セル８１Ｒを構成する部位の表面に三元触媒８３が担持されている。排気中のＮＯｘは、排気がセラミック担体８１のセル８１Ｒを通過する際に三元触媒８３により還元される。排気中のＣＯ及びＨＣは、排気がセラミック担体８１のセル８１Ｒを通過する際に三元触媒８３により酸化される。
【００７０】
第３アッセンブリ５においては、三元触媒装置８の周囲に巻き付けられたマット５２を通じて、第３ケース５１に対する三元触媒装置８の位置が保持されている。すなわち、第３ケース５１と三元触媒装置８とにより圧縮されたマット５２が圧縮前の状態に変形しようとする力により、第３ケース５１に対する三元触媒装置８の位置が保持されている。また、第３ケース５１の内周面５１Ｃとセラミック担体８１の外周面８１Ｄとの間がマット５２によりシールされている。
【００７１】
図１６を参照して、触媒コンバータ２における排気の通路について説明する。
触媒コンバータ２においては、第１アッセンブリ３と第２アッセンブリ４との接合、及び第２アッセンブリ４と第３アッセンブリ５との接合を通じて構成されている。すなわち、第１ケース３１の下流開口部３１Ｂの内周面３１Ｃと第２ケース４１の上流開口部４１Ａの外周面４１Ｄとの接合、及び第２ケース４１の下流開口部４１Ｂの外周面４１Ｄと第３ケース５１の上流開口部５１Ａの内周面５１Ｃとの接合を通じて、各アッセンブリの相対的な位置が固定されている。また、インナーパイプ４２の上流開口部４２Ａが第１ケース３１の第１排気通路３１Ｒに配置されるとともにバルブ装置６のボディ開口部６１Ａに接合されている。すなわち、バルブ６２を通じてインナーパイプ４２を開放状態または閉鎖状態に切り替えることができるように第１アッセンブリ３と第２アッセンブリ４とが組み合わされている。また、インレットパイプ３４の下流端面３４Ｆがバルブボディ６１のボディ前面６１Ｅと対向する状態で第１排気通路３１Ｒに配置されている。また、エクステンションパイプ４３の大径部４３Ｆ及び拡張部４３Ｇが第３ケース５１の第３排気通路５１Ｒに配置されている。また、ワイヤメッシュ４６が第３ケース５１の内周面５１Ｃと接触した状態で第３ケース５１とエクステンションパイプ４３との間に配置されている。すなわち、第３ケース５１の内周面５１Ｃとエクステンションパイプ４３の外周面４３Ｄとの間がワイヤメッシュ４６によりシールされている。また、ワイヤメッシュ４６が第３ケース５１の内周面５１Ｃと接合されていないことにより、第３ケース５１に対するインナーパイプ４２及びエクステンションパイプ４３の変形が許容されている。また、第１ケース３１と第２ケース４１と第３ケース５１とについて、それぞれの中心線Ｏが互いに整合している。また、インレットパイプ３４とバルブ装置６とインナーパイプ４２とエクステンションパイプ４３とについて、それぞれの中心線Ｏが互いに整合している。なお、インナーパイプ４２の開放状態は、排気がインナーパイプ４２を通過することが許容される状態を示す。また、インナーパイプ４２の閉鎖状態は、排気がインナーパイプ４２を通過することが許容されない状態を示す。
【００７２】
図１７に示すように、触媒コンバータ２の内部の空間は領域ＲＡ〜領域ＲＭに区分することができる。
［領域ＲＡ］：インレットパイプ３４の排気通路３４Ｒ。
［領域ＲＢ］：第１排気通路３１Ｒにおいてインレットパイプ３４の下流開口部３４Ｂとバルブ装置６のボディ開口部６１Ａとの間に位置する空間。
［領域ＲＣ］：バルブ装置６のボディ開口部６１Ａの空間。
［領域ＲＤ］：インナーパイプ４２の排気通路４２Ｒ。
［領域ＲＥ］：エクステンションパイプ４３の排気通路４３Ｒにおいて小径部４３Ｅの内側に位置する空間。
［領域ＲＦ］：第１排気通路３１Ｒにおいてインレットパイプ３４及び領域ＲＢの径方向の外側に位置する空間。
［領域ＲＧ］：第１排気通路３１Ｒにおいて領域ＲＦの下流側かつバルブボディ６１及びインナーパイプ４２の径方向の外側に位置する空間。
［領域ＲＨ］：第２排気通路４１Ｒにおいてサブパイプ４４の径方向の外側かつＨＣフィルタ７の上流側に位置する空間。
［領域ＲＩ］：メタル担体７１の各セル７１Ｒ。
［領域ＲＪ］：第２排気通路４１ＲにおいてＨＣフィルタ７の下流側かつインナーパイプ４２の径方向の外側に位置する空間。
［領域ＲＫ］：第３排気通路５１Ｒにおいてエクステンションパイプ４３の径方向の外側に位置する空間。
［領域ＲＬ］：第３排気通路５１Ｒにおいてエクステンションパイプ４３の拡張部４３Ｇと三元触媒装置８との間に位置する空間。
［領域ＲＭ］：セラミック担体８１の各セル８１Ｒ。
［領域ＲＮ］：第３排気通路５１Ｒにおいてセラミック担体８１下流側に位置する空間。
【００７３】
図１８に示すように、触媒コンバータ２においては、上記各領域の組み合わせを通じて次の（Ａ）に示す主排気通路９１及び（Ｂ）に示す副排気通路９２が形成されている。
（Ａ）主排気通路９１は、領域ＲＣと領域ＲＤと領域ＲＥとにより形成されている。また、領域ＲＢと領域ＲＬとの間でＨＣフィルタ７を介することなく排気を流通させることのできる通路として形成されている。また、バルブ装置６のボディ開口部６１Ａが主排気通路９１の上流側の開口部（上流開口部９１Ａ）に相当する。また、エクステンションパイプ４３の拡張部４３Ｇの排気通路４３Ｒが主排気通路９１の下流側の開口部（下流開口部９１Ｂ）に相当する。触媒コンバータ２においては、バルブ６２を通じて主排気通路９１の開閉状態が次のように切り替えられる。すなわち、バルブ６２が開弁しているとき、主排気通路９１は排気の通過が許容される開放状態に保持される。一方、バルブ６２が閉弁しているとき、主排気通路９１は排気の通過が許容されない閉鎖状態に保持される。
【００７４】
（Ｂ）副排気通路９２は、領域ＲＦと領域ＲＧと領域ＲＨと領域ＲＩと領域ＲＪと領域Ｋとにより形成されている。また、領域ＲＢと領域ＲＬとの間でＨＣフィルタ７を介して排気を流通させることのできる通路として形成されている。また、インレットパイプ３４の下流端面３４Ｆとバルブボディ６１のボディ前面６１Ｅとの間の空間が副排気通路９２の上流側の開口部（上流開口部９２Ａ）に相当する。また、エクステンションパイプ４３の各連通孔４３Ｈが副排気通路９２の下流側の開口部（下流開口部９２Ｂ）に相当する。触媒コンバータ２においては、バルブ６２の開閉状態にかかわらず副排気通路９２が開放状態に保持される。すなわち、バルブ６２が開弁しているとき及びバルブ６２が閉弁しているとき、副排気通路９２は排気の通過が許容される開放状態に保持される。
【００７５】
＜排気の流れについて＞
触媒コンバータ２においては、ＨＣフィルタ７から離脱したＨＣが三元触媒装置８に流れ込む排気中において十分に拡散していないとき、三元触媒装置８の一部に多量のＨＣが送り込まれることに起因して、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率の低下をまねくようになる。すなわち、三元触媒８３の酸化能力を超える量のＨＣが三元触媒装置８の一部に流れ込むことにより、ＨＣが酸化されないまま排気が三元触媒装置８から流れ出るようになる。従って、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率を向上させるためには、ＨＣフィルタ７からＨＣを離脱させた排気の流れと、ＨＣフィルタ７を通過することなく三元触媒装置８に流れ込む排気の流れとを十分に混ぜ合わせることが必要となる。
【００７６】
そこで、触媒コンバータ２においては、バルブ６２の開弁時に副排気通路９２を下流から上流へ向けて移動する排気の流れを生じさせるとともに、この排気の流れと主排気通路９１を通過して三元触媒装置８に流れ込む排気の流れとをバルブ装置６の上流側にて合流させることにより、ＨＣフィルタ７から離脱したＨＣが三元触媒装置８に流れ込むまでに十分に排気中へ拡散するようにしている。以降では、バルブ６２の開弁時において主排気通路９１を通過する排気の流れを主流とし、バルブ６２の開弁時に副排気通路９２を通過する排気の流れを副流とする。なお、副流を生じさせるための具体的な構成については後述の＜排気の副流について＞の項目にて説明する。
【００７７】
図１９及び図２０を参照して、排気の流れについて説明する。
エンジン１においては、エンジン１をはじめとした車両の各装置を統括的に制御する電子制御装置を通じて、触媒コンバータ２の三元触媒８３が活性しているか否かの判定が行われる。電子制御装置は、エンジン１の運転状態等に基づいて三元触媒８３が活性していない（三元触媒８３の不活性時）と判定したとき、バルブ６２を閉弁状態に保持する。一方で、三元触媒８３が活性している（三元触媒８３の活性時）と判定したときにはバルブ６２を開弁状態に保持する。
【００７８】
図１９を参照して、バルブ６２の閉弁時における排気の流れについて説明する。
フロントパイプ１６Ａ内の排気は、インレットパイプ３４を介して領域ＲＢに流れ込む。領域ＲＢの排気は、副排気通路９２の上流開口部９２Ａを介して副排気通路９２に流れ込む。副排気通路９２の排気は、ＨＣフィルタ７を通過した後に副排気通路９２の下流開口部９２Ｂを介して領域ＲＬに流れ込む。領域ＲＬの排気は、三元触媒装置８を通過した後に領域ＲＮを介して触媒コンバータ２から流れ出る。
【００７９】
このように、バルブ６２の閉弁時においては、触媒コンバータ２内に流れ込んだ排気のすべてがＨＣフィルタ７を通過するため、排気中に含まれるＨＣがＨＣフィルタ７を通じて捕捉されることにより排気が浄化されるようになる。これにより、三元触媒８３の不活性時において、ＨＣが排気装置１１の外部に流れ出ることが抑制されるようになる。
【００８０】
図２０を参照して、バルブ６２の開弁時における排気の流れについて説明する。
バルブ６２の開弁時には、触媒コンバータ２内に排気の流れとして以下の（Ａ）に示す主流及び（Ｂ）に示す副流の２つの流れが形成される。
【００８１】
（Ａ）フロントパイプ１６Ａ内の排気は、インレットパイプ３４を介して領域ＲＢに流れ込む。領域ＲＢの排気は、主排気通路９１の上流開口部９１Ａを介して主排気通路９１に流れ込む。主排気通路９１の排気は、インナーパイプ４２を通過した後に主排気通路９１の下流開口部９１Ｂを介して領域ＲＬに流れ込む。領域ＲＬの排気は、三元触媒装置８を通過した後に領域ＲＮを介して触媒コンバータ２から流れ出る。このように、バルブ６２の開弁時に形成される主流は、領域ＲＢ、主排気通路９１及び領域ＲＬの順にコンバータケース２１内を流れる。
【００８２】
（Ｂ）領域ＲＬの排気のうちエクステンションパイプ４３の拡張部４３Ｇ近傍の排気は、副排気通路９２の下流開口部９２Ｂを介して副排気通路９２に流れ込む。副排気通路９２に流れ込んだ排気は、ＨＣフィルタ７を通過した後に副排気通路９２の上流開口部９２Ａを介して領域ＲＢに流れ込む。すなわち、副排気通路９２を逆流した後に領域ＲＢにて主流と合流する。このように、バルブ６２の開弁時に形成される副流は、領域ＲＬ、副排気通路９２及び領域ＲＢの順にコンバータケース２１内を流れる。
【００８３】
このように、バルブ６２の開弁時においては、副流を形成する排気によりＨＣフィルタ７から離脱させられたＨＣがバルブ装置６の上流で主流と混ざり合うため、主流とともに三元触媒装置８に流れ込むことにより三元触媒８３を通じて酸化される。
【００８４】
＜排気の副流について＞
触媒コンバータ２においては、バルブ６２の開弁時に副排気通路９２を下流から上流へ向かう排気の流れ（副流）を形成させるための構成として以下の［構成Ａ］が採用されている。また、副流を安定して形成させるための構成として以下の［構成Ｂ］〜［構成Ｇ］が採用されている。
【００８５】
［構成Ａ］：触媒コンバータ２においては、バルブ６２の開弁時に副排気通路９２の上流開口部９２Ａの上流側の圧力が副排気通路９２の下流開口部９２Ｂの下流側の圧力よりも常に小さくなるように、上流開口部９２Ａ及び下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。具体的には、バルブ装置６の上流側かつその近傍に上流開口部９２Ａの位置が設定されているとともに、三元触媒装置８の上流側かつその近傍に下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。すなわち、三元触媒装置８が流れの抵抗となることにより排気の流速が比較的小さくなる空間（領域ＲＬ）と副排気通路９２とが連通するように下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。また、下流開口部９２Ｂの下流側よりも流れの抵抗が小さい空間（領域ＲＢ）と副排気通路９２とが連通するように上流開口部９２Ａの位置が設定されている。
【００８６】
［構成Ｂ］：触媒コンバータ２においては、インレットパイプ３４の下流側（領域ＲＢ）の流速が高められるように、すなわちインレットパイプ３４から流れ出る排気の流速がインレットパイプ３４に流れ込む前の排気の流速よりも高められるようにインレットパイプ３４の形状が設定されている。具体的には、インレットパイプ３４にテーパ部３４Ｉが設けられているとともに、テーパ部３４Ｉの内径が大径部３４Ｇから小径部３４Ｈにかけて小さくなるように設定されている。これにより、下流開口部３４Ｂ（入口開口部２Ａ）から流れ出る排気の流速の増加にともない領域ＲＢの圧力が小さくされるため、領域ＲＢと領域ＲＬとの間に圧力差が生じている状態がより確実に維持されるようになる。従って、バルブ６２の開弁時に副流が安定して形成されるようになる。
【００８７】
［構成Ｃ］：排気の流れにおいて、よどみが生じている箇所の圧力はよどみが生じていない箇所の圧力よりも大きくなる傾向を示す。また、バルブ６２の開弁時において、第１排気通路３１Ｒの領域ＲＢには定常的に流れのよどみ（渦）が生じないことが確認されている。また、バルブ６２の開弁時において、第３排気通路５１Ｒの領域ＲＸ（図２３参照）には定常的に流れのよどみが生じることが確認されている。
【００８８】
触媒コンバータ２においては、こうしたことに基づいて、第１排気通路３１Ｒの領域ＲＢと副排気通路９２とが連通するように副排気通路９２の上流開口部９２Ａの位置が設定されている。また、第３排気通路５１Ｒの領域ＲＸと副排気通路９２とが連通するように副排気通路９２の下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。これにより、バルブ６２の開弁時において、上流開口部９２Ａの上流側の圧力が下流開口部９２Ｂの下流側のよりも常に小さくなるとともに、上流開口部９２Ａと下流開口部９２Ｂとの間に常に一定の大きさ以上の圧力差が生じるため、副流が安定して形成されるようになる。
【００８９】
［構成Ｄ］：入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２の上流開口部９２Ａを介して副排気通路９２に流れ込む量は、入口開口部２Ａとバルブ装置６との距離が近くなるにつれて少なくなることが確認されている。
【００９０】
触媒コンバータ２においては、こうしたことに基づいて、バルブ装置６の上流側かつその近傍に入口開口部２Ａの位置が設定されている。具体的には、第１ケース３１とは各別に構成されたインレットパイプ３４が第１ケース３１に接合されるとともに、インレットパイプ３４の下流開口部３４Ｂがバルブ装置６の上流側かつその近傍に配置されている。これにより、バルブ６２の開弁時において、入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２に流れ込むことが抑制されるため、副流が安定して形成されるようになる。
【００９１】
［構成Ｅ］：図２１を参照して、入口開口部２Ａ（インレットパイプ３４の下流開口部３４Ｂ）とバルブ装置６のボディ開口部６１Ａとの位置関係、及び入口開口部２Ａの径とボディ開口部６１Ａの径との関係について説明する。ここで、入口開口部２Ａ及びボディ開口部６１Ａの中心線Ｏに直交する平面を基準面Ｐとして、入口開口部２Ａの内周面３４Ｃの形状を基準面Ｐに対して中心線Ｏの方向へ投影することにより得られる図形を第１投影図形ＺＡとする。また、ボディ開口部６１Ａの内周面６１Ｃの形状を基準面Ｐに対して中心線Ｏの方向へ投影することにより得られる図形を第２投影図形ＺＢとする。触媒コンバータ２においては、第１投影図形ＺＡが第２投影図形ＺＢと一致するように入口開口部２Ａとボディ開口部６１Ａとの位置関係及び径の関係が設定されている。これにより、バルブ６２の開弁時において、入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２に流れ込むことが抑制されるため、副流が安定して形成されるようになる。
【００９２】
入口開口部２Ａとボディ開口部６１Ａとの位置関係及び径の関係について、上述の効果と同様の効果が得られるその他の関係としては次の（ａ）〜（ｃ）の関係が挙げられる。
（ａ）第１投影図形ＺＡが第２投影図形ＺＢ内に位置する関係。この場合の第１投影図形ＺＡは、例えば一点鎖線にて示される図形に相当する。
（ｂ）ボディ開口部６１Ａの外周面６１Ｄの形状を基準面Ｐに対して中心線Ｏの方向へ投影することにより得られる図形を第３投影図形ＺＣとして、第１投影図形ＺＡが第３投影図形ＺＣと一致する関係。
（ｃ）第１投影図形ＺＡが第２投影図形ＺＢの外側かつ第３投影図形ＺＣ内に位置する関係。この場合の第１投影図形ＺＡは、例えば二点鎖線にて示される図形に相当する。
【００９３】
上記入口開口部２Ａとボディ開口部６１Ａとの位置関係及び径の関係について、第１投影図形ＺＡと第２投影図形ＺＢとが一致する関係、並びに第１投影図形ＺＡが第２投影図形ＺＢ内に位置する関係は、第１投影図形ＺＡの全体が第２投影図形ＺＢ上に位置する関係に含まれる。また、第１投影図形ＺＡと第３投影図形ＺＣとが一致する関係、並びに第１投影図形ＺＡが第２投影図形ＺＢの外側かつ第３投影図形ＺＣ内に位置する関係は、第１投影図形ＺＡの全体が第３投影図形ＺＣ上に位置する関係に含まれる。
【００９４】
［構成Ｆ］：触媒コンバータ２においては、インレットパイプ３４の中心線Ｏとバルブ装置６のボディ開口部６１Ａの中心線Ｏとが整合するようにインレットパイプ３４とバルブ装置６との位置関係が設定されている。また、これにあわせて、インレットパイプ３４の下流開口部３４Ｂの内径とバルブ装置６のボディ開口部６１Ａの内径とが同じ大きさに設定されている。これにより、バルブ６２の開弁時において、入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２に流れ込むことが抑制されるため、副流が安定して形成されるようになる。なお、下流開口部３４Ｂの内径をボディ開口部６１Ａの内径より小さく設定することもできる。
【００９５】
［構成Ｇ］：図２２に示すように、触媒コンバータ２においては入口開口部２Ａの最も外周側において中心線Ｏに沿う排気の流れＬＡが副排気通路９２の上流開口部９２Ａと交わらないように入口開口部２Ａと上流開口部９２Ａとの位置関係が設定されている。これにより、バルブ６２の開弁時において、入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２に流れ込むことが抑制されるため、副流が安定して形成されるようになる。
【００９６】
＜ＨＣの酸化効率について１＞
三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率は、単位時間あたりに三元触媒装置８に流れ込むＨＣの量（触媒ＨＣ流入量ＥＡ）と相関を有することが確認されている。具体的には、単位時間あたりに三元触媒装置８においてＨＣを酸化させることのできる限界の量を触媒上限流入量ＥＸとして、触媒ＨＣ流入量ＥＡが触媒上限流入量ＥＸ以上のとき、三元触媒装置８に流れ込んだＨＣの少なくとも一部が酸化されないため、ＨＣの酸化効率の低下をまねくようになる。なお、触媒ＨＣ流入量ＥＡは、より具体的には単位時間あたりに三元触媒装置８の単位開口面積の通路に流れ込むＨＣの量、すなわち単位時間あたりに１つのセル８１Ｒに流れ込むＨＣの量を示す。また、触媒上限流入量ＥＸは、より具体的には単位時間あたりに三元触媒装置８の１つのセル８１ＲにおいてＨＣを酸化させることのできる限界の量を示す。
【００９７】
一方で、触媒ＨＣ流入量ＥＡが触媒上限流入量ＥＸ以上となる状況は、主に単位時間あたりにＨＣフィルタ７から離脱するＨＣの量（ＨＣ離脱量ＦＡ）が上限離脱量ＦＸ以上のときに生じることが確認されている。また、ＨＣ離脱量ＦＡは、バルブ６２の開弁時にＨＣフィルタ７を通過する排気の流速（開弁時流速ＧＡ）と相関を有することが確認されている。また、開弁時流速ＧＡが第１基準流速ＧＷ未満のときには、ＨＣ離脱量ＦＡが上限離脱量ＦＸ未満に維持されることが確認されている。また、開弁時流速ＧＡは、触媒コンバータ２の入口開口部２Ａの位置及び開口面積と相関を有することが確認されている。
【００９８】
触媒コンバータ２においては、こうしたことに基づいて以下の［構成Ｈ］が採用されているため、開弁時流速ＧＡが第１基準流速ＧＷ未満に維持されるようになる。これにより、バルブ６２の開弁時のＨＣ離脱量ＦＡが上限離脱量ＦＸ未満に維持されるため、すなわち触媒ＨＣ流入量ＥＡが触媒上限流入量ＥＸ未満に維持されるため、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率の向上が図られるようになる。なお、ＨＣの酸化効率は、一定の期間において三元触媒装置８に流れ込んだＨＣの総量に対する酸化されたＨＣの量に基づいて評価することができる。
【００９９】
［構成Ｈ］：触媒コンバータ２においては、開弁時流速ＧＡが第１基準流速ＧＷ未満となるように入口開口部２Ａの位置及び開口面積が設定されている。具体的には、入口開口部２Ａの位置がバルブ装置６の上流側かつその近傍に設定されている。また、入口開口部２Ａの開口面積がボディ開口部６１Ａの開口面積以下の大きさに設定されている。なお、本実施形態においては、図２１に示される第１投影図形ＺＡの面積が入口開口部２Ａの開口面積に相当する。また、第２投影図形ＺＢの面積がボディ開口部６１Ａの開口面積に相当する。
【０１００】
＜ＨＣの酸化効率について２＞
三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率は、ＨＣ離脱量ＦＡの変動幅（離脱量変動幅ＦＢ）と相関を有することが確認されている。具体的には、離脱量変動幅ＦＢが上限変動幅ＦＹ以上のとき、触媒ＨＣ流入量ＥＡの変動にともない触媒ＨＣ流入量ＥＡが触媒上限流入量ＥＸを上回る度合いが高くなるため、ＨＣの酸化効率の低下をまねくようになる。
【０１０１】
一方で、離脱量変動幅ＦＢが上限変動幅ＦＹ以上となる状況は、主に開弁時流速ＧＡの変動幅（流速変動幅ＧＣ）が上限変動幅ＧＺ以上のときに生じることが確認されている。また、流速変動幅ＧＣは、バルブ６２の開弁時における下流開口部９２Ｂの下流側（領域ＲＬ）の圧力と相関を有することが確認されている。
【０１０２】
さらに、バルブ６２の開弁時においては、図２３に示すように主排気通路９１から領域ＲＬに流れ込んだ排気の流れに剥離が生じることが確認されている。また、流れの剥離が生じない空間と流れの剥離が生じる空間との境界に位置する流線を剥離境界線ＬＢとしたとき、剥離境界線ＬＢよりも径方向の外側に位置する空間（領域ＲＸ）に流れのよどみが生じることが確認されている。また、剥離境界線ＬＢから離れた部位においては、剥離境界線ＬＢ近傍に比べて圧力の変動幅が小さくなる傾向を示す。また、流れのよどみが生じている部位においては、流れのよどみが生じていない部位に比べて圧力の変動幅が小さくなる傾向を示す。
【０１０３】
触媒コンバータ２においては、こうしたことに基づいて以下の［構成Ｉ］が採用されているため、流速変動幅ＧＣが上限変動幅ＧＺ未満に維持されるようになる。これにより、バルブ６２の開弁時における離脱量変動幅ＦＢが上限変動幅ＦＹ未満に維持されるため、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率の向上が図られるようになる。
【０１０４】
［構成Ｉ］：触媒コンバータ２においては、領域ＲＬにおける圧力の変動幅が小さい空間と副排気通路９２とが連通するように副排気通路９２の下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。具体的には、領域ＲＸと副排気通路９２とが連通するように下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。また、領域ＲＸにおいて剥離境界線ＬＢから一定の距離だけ離れた空間と副排気通路９２とが連通するように下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。
【０１０５】
＜ＨＣの捕捉効率について１＞
ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率は、バルブ６２の閉弁時にＨＣフィルタ７を通過する排気の流速（閉弁時流速ＧＢ）と相関を有することが確認されている。具体的には、閉弁時流速ＧＢが第２基準流速ＧＸ以上のとき、捕捉材７３によりＨＣが捕捉される前に排気がＨＣフィルタ７を通過するため、ＨＣの捕捉効率の低下をまねくようになる。なお、ＨＣの捕捉効率は、一定の期間においてＨＣフィルタ７に流れ込んだＨＣの総量に対する捕捉されたＨＣの量に基づいて評価することができる。
【０１０６】
一方で、閉弁時流速ＧＢは、副排気通路９２の上流開口部９２Ａの開口面積（上流開口面積ＳＡ）及び下流開口部９２Ｂの開口面積（下流開口面積ＳＢ）と相関を有することが確認されている。
【０１０７】
触媒コンバータ２においては、こうしたことに基づいて以下の［構成Ｊ］が採用されているため、閉弁時流速ＧＢが第２基準流速ＧＸ未満に維持されるようになる。これにより、ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率の向上が図られるようになる。
【０１０８】
［構成Ｊ］：触媒コンバータ２においては、閉弁時流速ＧＢが第２基準流速ＧＸ未満となるように上流開口面積ＳＡと下流開口面積ＳＢとの大小関係が設定されている。具体的には、下流開口面積ＳＢが上流開口面積ＳＡよりも小さく設定されている。
【０１０９】
図２４に示すように、インレットパイプ３４の小径部３４Ｈと同一の径を有するとともに、インレットパイプ３４の下流端面３４Ｆとバルブ装置６のボディ前面６１Ｅとの間に位置する仮想のパイプを仮想小径部３４Ｊとする。触媒コンバータ２においては、この仮想小径部３４Ｊにおける内周面３４Ｋの表面積が上流開口面積ＳＡに相当する。
【０１１０】
図２５に示すように、インナーパイプ４２の中心線Ｏに直交する平面を基準面Ｐとして、この基準面Ｐに対して各連通孔４３Ｈを中心線Ｏの方向へ投影することにより得られる各図形を第４投影図形ＺＤとする。触媒コンバータ２においては、各第４投影図形ＺＤの面積をあわせた面積が下流開口面積ＳＢに相当する。
【０１１１】
＜ＨＣの捕捉効率について２＞
ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率は、開弁時流速ＧＡと相関を有することが確認されている。具体的には、開弁時流速ＧＡが第２基準流速ＧＸ以上のとき、捕捉材７３によりＨＣが捕捉される前に排気がＨＣフィルタ７を通過するため、ＨＣの捕捉効率の低下をまねくようになる。なお、ＨＣの捕捉効率は、一定の期間においてＨＣフィルタ７に流れ込んだＨＣの総量に対する捕捉されたＨＣの量に基づいて評価することができる。
【０１１２】
一方で、開弁時流速ＧＡは、副排気通路９２の上流開口部９２Ａと下流開口部９２Ｂとの圧力差と相関を有することが確認されている。また、第１排気通路３１Ｒの領域ＲＢと第３排気通路５１Ｒの領域ＲＸとの圧力差は、基本的には開弁時流速ＧＡが第２基準流速ＧＸ未満に維持される程度の大きさとなることが確認されている。
【０１１３】
触媒コンバータ２においては、こうしたことに基づいて以下の［構成Ｋ］が採用されているため、開弁時流速ＧＡが第２基準流速ＧＸ未満に維持されるようになる。これにより、ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率の向上が図られるようになる。
【０１１４】
［構成Ｋ］：触媒コンバータ２においては、開弁時流速ＧＡが第２基準流速ＧＸ未満となるように副排気通路９２の上流開口部９２Ａ及び下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。具体的には、第３排気通路５１Ｒにおいて排気の流れによどみが生じる領域ＲＸと副排気通路９２とが連通するように下流開口部９２Ｂの位置が設定されている。また、第１排気通路３１Ｒにおいて排気の流れによどみが生じない領域ＲＢと副排気通路９２とが連通するように上流開口部９２Ａの位置が設定されている。
【０１１５】
＜ＨＣの捕捉効率について３＞
ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率は、単位時間あたりにＨＣフィルタ７に流れ込むＨＣの量（フィルタＨＣ流入量ＥＢ）と相関を有することが確認されている。具体的には、単位時間あたりにＨＣフィルタ７においてＨＣを捕捉することのできる限界の量をフィルタ上限流入量ＥＹとして、フィルタＨＣ流入量ＥＢがフィルタ上限流入量ＥＹ以上のとき、ＨＣフィルタ７に流れ込んだＨＣの少なくとも一部が捕捉されないため、ＨＣの捕捉効率の低下をまねくようになる。なお、フィルタＨＣ流入量ＥＢは、より具体的には単位時間あたりにＨＣフィルタ７の単位開口面積の通路に流れ込むＨＣの量、すなわち単位時間あたりに１つのセル７１Ｒに流れ込むＨＣの量を示す。また、フィルタ上限流入量ＥＹは、より具体的には単位時間あたりにＨＣフィルタ７の１つのセル７１ＲにおいてＨＣを捕捉することのできる限界の量を示す。
【０１１６】
一方で、フィルタＨＣ流入量ＥＢがフィルタ上限流入量ＥＹ以上となる状況は、主に閉弁時流速ＧＢが第３基準流速ＧＹ以上のときに生じることが確認されている。また、閉弁時流速ＧＢは、副排気通路９２の上流開口面積ＳＡ及び下流開口面積ＳＢと相関を有することが確認されている。
【０１１７】
触媒コンバータ２においては、こうしたことに基づいて以下の［構成Ｌ］が採用されているため、閉弁時流速ＧＢが第３基準流速ＧＹ未満に維持されるようになる。これにより、バルブ６２の閉弁時のフィルタＨＣ流入量ＥＢがフィルタ上限流入量ＥＹ未満に維持されるため、ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率の向上が図られるようになる。
【０１１８】
［構成Ｌ］：触媒コンバータ２においては、閉弁時流速ＧＢが第３基準流速ＧＹ未満となるように上流開口面積ＳＡ及び下流開口面積ＳＢの大きさがそれぞれ設定されている。上流開口面積ＳＡは、インレットパイプ３４の下流端面３４Ｆとバルブ装置６との距離の適正化を通じて、上記閉弁時流速ＧＢが得られる大きさに設定されている。下流開口面積ＳＢは、エクステンションパイプ４３における連通孔４３Ｈの数の適正化を通じて、上記閉弁時流速ＧＢが得られる大きさに設定されている。
【０１１９】
＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、第１実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置（触媒コンバータ２）によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
【０１２０】
（１）本実施形態の触媒コンバータ２では、バルブ６２の開弁時に副排気通路９２に下流から上流へ向かう排気の流れ（副流）を生じさせるとともに、この副流をバルブ装置６の上流側で主排気通路９１における排気の流れ（主流）と合流させるようにしている。これにより、ＨＣフィルタ７から離脱したＨＣがバルブ装置６の上流側から主排気通路９１を介して三元触媒装置８に達するまでの間に排気中へ拡散するようになるため、三元触媒装置８の一部に多量のＨＣが流れ込むことが抑制されるようになる。従って、ＨＣフィルタ７と三元触媒装置８とを１つのケース内に備えて当該コンバータ２の車両への搭載性を向上させることと、ＨＣフィルタ７から離脱したＨＣの酸化効率を向上させることとの両立を図ることができるようになる。
【０１２１】
（２）また、ＨＣフィルタ７から離脱したＨＣがバルブ装置６の上流側において主流と合流することにより排気中のＨＣが三元触媒装置８の全体に流れ込むため、三元触媒装置８の一部に多量のＨＣが流れ込むことが抑制されるようになる。すなわち、三元触媒装置８の酸化能力を超える量のＨＣが三元触媒装置８の一部に流れ込むことに起因してＨＣが酸化されない状態をまねくことが抑制されるようになる。これにより、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率をより好適に向上させることができるようになる。
【０１２２】
ここで、副排気通路９２を上流から下流へ向けて流れた後に三元触媒装置８に流れ込む排気の流れを第２の副流として、バルブ６２の開弁時に主流と第２の副流とが形成されるように触媒コンバータ２が変更された場合を想定する。この仮想の触媒コンバータにおいては、副排気通路９２の下流開口部９２Ｂから流れ出たＨＣの大部分がセラミック担体８１において副排気通路９２と対応する部位、すなわちセラミック担体８１における径方向外側の部位に流れ込むため、三元触媒装置８の一部に多量のＨＣが流れ込むことに起因してＨＣの酸化効率の低下をまねくことが考えられる。これに対して、本実施形態の触媒コンバータ２では、副流がバルブ装置６の上流側において主流と合流するとともに、インナーパイプ４２から流れ出た排気が三元触媒装置８の全体に流れ込むため、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率を好適に向上させることができるようになる。
【０１２３】
（３）本実施形態の触媒コンバータ２では、上流開口部９２Ａをバルブ装置６の上流側近傍に設ける一方で下流開口部９２Ｂを三元触媒装置８の上流側近傍に設けるようにしている。これにより、バルブ６２の開弁時に副排気通路９２の上流開口部９２Ａの上流側の圧力が副排気通路９２の下流開口部９２Ｂの下流側の圧力よりも常に小さくなるため、安定して副流を形成させることができるようになる。また、副排気通路９２の上流開口部９２Ａと下流開口部９２Ｂとが互いに十分に離れた位置に設けられていることにより、ＨＣフィルタ７から離脱するＨＣの量の変動幅が小さくされるため、三元触媒装置８によるＨＣの酸化効率を好適に向上させることができるようになる。ちなみに、図２９の排気浄化装置１００では、ＨＣフィルタを通過する排気通路（通路１０１及び通路１０２により形成される通路）の上流開口部と下流開口部とが比較的に近い位置に設けられているため、バルブ装置１１５の開弁時に同排気通路における排気の流れが不安定となることが考えられる。この場合、ＨＣフィルタ１１２から離脱するＨＣの量の変動幅が大きいことに起因して、三元触媒装置１２０に多量のＨＣが送り込まれることもあるため、三元触媒装置１２０におけるＨＣの酸化効率の低下をまねくことが懸念される。
【０１２４】
（４）本実施形態の触媒コンバータ２では、インレットパイプ３４にテーパ部３４Ｉを設けるとともに、テーパ部３４Ｉの内径が大径部３４Ｇから小径部３４Ｈにかけて小さくなるように設定されている。これにより、領域ＲＢと領域ＲＬとの間に圧力差が生じている状態がより確実に維持されるため、バルブ６２の開弁時に副流を安定して形成させることができるようになる。また、これにともない、副流を通じてＨＣがＨＣフィルタ７から的確に離脱させられるようになるため、ＨＣフィルタ７に捕捉されているＨＣの量がＨＣフィルタ７においてＨＣを捕捉することのできる限界の量に達することを抑制することができるようになる。また、これにともない、ＨＣフィルタ７に多量のＨＣが捕捉されていることに起因してバルブ６２の閉弁時にＨＣがＨＣフィルタ７に捕捉されなくなることが抑制されるため、ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率を向上させることができるようになる。
【０１２５】
（５）本実施形態の触媒コンバータ２では、副排気通路９２の上流開口部９２Ａをバルブ装置６の上流側近傍の空間と連通する一方で、副排気通路９２の下流開口部９２Ｂを三元触媒装置８の上流側近傍の空間と連通するようにしている。これにより、上流開口部９２Ａと下流開口部９２Ｂとの間に常に一定の大きさ以上の圧力差が生じるため、バルブ６２の開弁時に安定して副流を形成させることができるようになる。また、これにともない、上記（４）の効果をより確実に奏することができるようになる。
【０１２６】
（６）本実施形態の触媒コンバータ２では、バルブ装置６の上流側かつその近傍に入口開口部２Ａの位置を設定するようにしている。これにより、入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２に流れ込むことが抑制されるため、バルブ６２の開弁時に安定して副流を形成させることができるようになる。また、これにともない、上記（４）の効果をより確実に奏することができるようになる。
【０１２７】
（７）本実施形態の触媒コンバータ２では、インレットパイプ３４の第１投影図形ＺＡがバルブ装置６の第２投影図形ＺＢと一致するように入口開口部２Ａとボディ開口部６１Ａとの位置関係及び径の関係を設定している。これにより、入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２に流れ込むことが抑制されるため、バルブ６２の開弁時に安定して副流を形成させることができるようになる。また、これにともない、上記（４）の効果をより確実に奏することができるようになる。
【０１２８】
（８）本実施形態の触媒コンバータ２では、インレットパイプ３４の中心線Ｏとバルブ装置６のボディ開口部６１Ａの中心線Ｏとが整合するようにインレットパイプ３４とバルブ装置６との位置関係を設定している。また、これにあわせて、インレットパイプ３４の下流開口部３４Ｂの内径とバルブ装置６のボディ開口部６１Ａの内径とを同じ大きさに設定している。これにより、入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２に流れ込むことが抑制されるため、バルブ６２の開弁時に安定して副流を形成させることができるようになる。また、これにともない、上記（４）の効果をより確実に奏することができるようになる。
【０１２９】
（９）本実施形態の触媒コンバータ２では、触媒コンバータ２においては、入口開口部２Ａの最も外周側において中心線Ｏに沿う排気の流れが副排気通路９２の上流開口部９２Ａと交わらないように入口開口部２Ａと上流開口部９２Ａとの位置関係を設定している。これにより、入口開口部２Ａを通過した排気が副排気通路９２に流れ込むことが抑制されるため、バルブ６２の開弁時に安定して副流を形成させることができるようになる。また、これにとない、上記（４）の効果をより確実に奏することができるようになる。
【０１３０】
（１０）本実施形態の触媒コンバータ２では、入口開口部２Ａの位置がバルブ装置６の上流側かつその近傍に設定するとともに、入口開口部２Ａの開口面積がボディ開口部６１Ａの開口面積以下の大きさに設定するようにしている。これにより、触媒ＨＣ流入量ＥＡが触媒上限流入量ＥＸ未満に維持されるため、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率の向上を図ることができるようになる。
【０１３１】
（１１）本実施形態の触媒コンバータ２では、領域ＲＸと副排気通路９２とが連通するように副排気通路９２の下流開口部９２Ｂの位置を設定するようにしている。これにより、バルブ６２の開弁時の離脱量変動幅ＦＢが上限変動幅ＦＹ以下に維持されるため、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率の向上を図ることができるようになる。また、触媒コンバータ２においては、上記構成にあわせて領域ＲＸにおいて剥離境界線ＬＢから一定の距離だけ離れた空間と副排気通路９２とが連通するように下流開口部９２Ｂの位置が設定されているため、ＨＣの酸化効率をより好適に向上させることができるようになる。
【０１３２】
（１２）本実施形態の触媒コンバータ２では、副排気通路９２の下流開口面積ＳＢを上流開口面積ＳＡよりも小さく設定している。これにより、バルブ６２の閉弁時に閉弁時流速ＧＢが第２基準流速ＧＸ未満に維持されるため、ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率の向上を図ることができるようになる。
【０１３３】
（１３）本実施形態の触媒コンバータ２では、第３排気通路５１Ｒにおいて排気の流れによどみが生じる領域ＲＸと副排気通路９２とが連通するように下流開口部９２Ｂの位置を設定するとともに、第１排気通路３１Ｒにおいて排気の流れによどみが生じない領域ＲＢと副排気通路９２とが連通するように上流開口部９２Ａの位置を設定するようにしている。これにより、開弁時流速ＧＡが第２基準流速ＧＸ未満に維持されるため、ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率の向上を図ることができるようになる。
【０１３４】
（１４）本実施形態の触媒コンバータ２では、閉弁時流速ＧＢが第３基準流速ＧＹ未満となるように副排気通路９２の上流開口面積ＳＡ及び下流開口面積ＳＢの大きさをそれぞれ設定している。これにより、バルブ６２の閉弁時におけるフィルタＨＣ流入量ＥＢがフィルタ上限流入量ＥＹ未満に維持されるため、ＨＣフィルタ７におけるＨＣの捕捉効率の向上を図ることができるようになる。
【０１３５】
（１５）触媒コンバータ２の入口開口部２Ａについて、コンバータケース２１の開口部（第１ケース３１の上流開口部３１Ａ）を入口開口部２Ａとして機能させることが考えられるが、この場合には入口開口部２Ａとバルブ装置６のボディ開口部６１Ａとの関係を変更する際の制約が大きくなる。本実施形態の触媒コンバータ２では、こうしたことを考慮してインレットパイプ３４を別途備えるとともにその開口部（下流開口部３４Ｂ）を入口開口部２Ａとして機能させるようにしているため、入口開口部２Ａとボディ開口部６１Ａとの関係をより高い自由度をもって設定することができるようになる。
【０１３６】
（１６）本実施形態の触媒コンバータ２では、メタル担体７１及びインナーパイプ４２の支持構造として次のような構造を採用している。すなわち、メタル担体７１を第２ケース４１に接合するとともに、ワイヤメッシュ４５を介してメタル担体７１によりインナーパイプ４２を支持するようにしている。ここで、こうした構造を通じて得られる作用効果について、図２６に示す仮想の触媒コンバータ２００との比較に基づいて説明する。
【０１３７】
図２６の触媒コンバータ２００は、本実施形態の触媒コンバータ２におけるメタル担体７１及びインナーパイプ４２の支持構造を次のように変更した装置として構成されている。なお、以下で説明する点以外については、本実施形態の触媒コンバータ２と実質的に同じ構成が採用されている。また、図２６において、本実施形態の触媒コンバータ２と共通する要素については同一の符合を付している。
【０１３８】
触媒コンバータ２００においては、メタル担体７１の周囲に巻き付けられたマット２０１を通じて、第２ケース４１に対するＨＣフィルタ７の位置が保持されている。すなわち、第２ケース４１とＨＣフィルタ７とにより圧縮されたマット２０１が圧縮前の状態に変形しようとする力により、第２ケース４１に対するＨＣフィルタ７の位置が保持されている。また、第２ケース４１の内周面４１Ｃとメタル担体７１の外周面７１Ｄとの間がマット２０１によりシールされている。また、メタル担体７１の内周面７１Ｃとインナーパイプ４２の外周面４２Ｄとの接合を通じて、ＨＣフィルタ７（第２ケース４１）に対するインナーパイプ４２の位置が固定されている。こうした構成を採用した場合にも、基本的には本実施形態の触媒コンバータ２と同様の機能が得られるようになるものの、次の［Ａ］及び［Ｂ］のような問題をまねくことが確認されている。
【０１３９】
［Ａ］：触媒コンバータ２００においては、インナーパイプ４２の温度上昇にともないバルブ装置６の損傷をまねくことが確認されている。こうしたバルブ装置６の損傷が生じる理由については、次のように考えられる。触媒コンバータ２００においては、インナーパイプ４２がメタル担体７１に接合されているため、インナーパイプ４２が熱膨張しようとする際の変形がメタル担体７１に妨げられるようになる。すなわち、メタル担体７１にマット２０１の力が加えられていることにより、メタル担体７１の変形が妨げられているため、これにともないインナーパイプ４２の変形も妨げられるようになる。このとき、インナーパイプ４２を熱膨張させようとする力がバルブ装置６に作用することにより、インナーパイプ４２とバルブ装置６との接合部に応力集中が生じるため、バルブ装置６の損傷が生じるようになる。ちなみに、こうしたバルブ装置６の損傷を抑制するために、マット２０１からメタル担体７１に加えられる力を小さくしてメタル担体７１の変形が生じやすくするように変更することも考えられるが、この場合にはマット２０１のシール性が低下するため好ましい方法とは言い難い。
【０１４０】
［Ｂ］：触媒コンバータ２００においては、インナーパイプ４２の振動にともないバルブ装置６の損傷をまねくことが確認されている。こうしたバルブ装置６の損傷が生じる理由については、次のように考えられる。触媒コンバータ２００においては、インナーパイプ４２にメタル担体７１が接合されているため、インナーパイプ４２を振動させる力が作用したときには、インナーパイプ４２がバルブ装置６との接合部を支点としてメタル担体７１と一体的に振動するようになる。こうしたことに加えて、メタル担体７１が比較的質量の大きい構造体であることにより、バルブ装置６の接合部にはメタル担体７１の質量に応じた大きなモーメントが生じるため、バルブ装置６の損傷が生じるようになる。
【０１４１】
本実施形態の触媒コンバータ２では、こうした触媒コンバータ２００における問題を考慮して、次のようなＨＣフィルタ７及びインナーパイプ４２の支持構造を採用するようにしている。すなわち、メタル担体７１と第２ケース４１とを接合する一方でメタル担体７１とインナーパイプ４２とを接合しないようにしている。これにより、インナーパイプ４２が温度上昇したときには、インナーパイプ４２が下流側へ向けて熱膨張するため、インナーパイプ４２とバルブ装置６との接合部に応力集中が生じることが抑制されるようになる。また、インナーパイプ４２を振動させる力が加えられたときには、インナーパイプ４２がバルブ装置６との接合部を支点としてメタル担体７１から独立して振動するため、バルブ装置６の接合部に過度に大きなモーメントが生じることが抑制されるようになる。このように、本実施形態の支持構造によれば、触媒コンバータ２００において生じる上記［Ａ］及び［Ｂ］の問題が解消されるため、バルブ装置６の損傷を好適に抑制することができるようになる。
【０１４２】
また、メタル担体７１が第２ケース４１を通じて支持されていることにより、メタル担体７１の重量がインナーパイプ４２に作用しないため、インナーパイプ４２の中心線Ｏが第３ケース５１の中心線Ｏに対して傾くことが抑制されるようになる。これにより、インナーパイプ４２の熱膨張時にエクステンションパイプ４３が第３ケース５１に対して円滑に移動するため、インナーパイプ４２の熱膨張に際してインナーパイプ４２とバルブ装置６との接合部に応力集中が生じることを好適に抑制することができるようになる。ちなみに、メタル担体７１がインナーパイプ４２を通じて支持されている場合には、メタル担体７１の重量がインナーパイプ４２に作用するため、インナーパイプ４２の中心線Ｏが第３ケース５１の中心線Ｏに対して傾くこともある。この場合には、インナーパイプ４２が熱膨張しようとする際に第３ケース５１に対するエクステンションパイプ４３の移動が妨げられるため、インナーパイプ４２とバルブ装置６との接合部に応力集中が生じることが懸念される。
【０１４３】
（１７）本実施形態の触媒コンバータ２においては、上記（１５）の支持構造の採用にともない、ＨＣフィルタ７の内側にシール材であるワイヤメッシュ４５を設けるようにしているため、ＨＣフィルタ７の外側にシール材であるマット２０１が設けられる触媒コンバータ２００に比べて、ＨＣフィルタ７まわりの通路のシール性を高めることができるようになる。また、例えばＨＣフィルタ７の外側にワイヤメッシュ４５を設ける場合に比べて、要求されるシール性を確保するために必要となるワイヤメッシュ４５の体積が小さくなるため、コストの低減を図ることができるようになる。なお、ここでは、本実施形態の触媒コンバータ２におけるインナーパイプ４２の外周面４２Ｄからサブパイプ４４の内周面４４Ｃまでの長さと、仮想の触媒コンバータ２００におけるメタル担体７１の外周面７１Ｄから第２ケース４１の内周面４１Ｃまでの長さとが同じ大きさに設定される場合を想定している。また、通路のシール性は、単位時間あたりに通路を通過する排気の流量に基づいて評価することができる。また、同流量が小さくなるにつれてシール性が高い状態を示す。
【０１４４】
ちなみに、ワイヤメッシュ４５やマット２０１等のシール材によりシールされる通路について、そのシール性は通路の開口面積が小さくなるにつれて高くなる傾向を示す。こうしたことから、シールされる通路の開口面積が仮想の触媒コンバータ２００よりも小さい本実施形態の触媒コンバータ２においては、より高いシール性を確保することができるようになる。なお、触媒コンバータ２においてワイヤメッシュ４５によりシールされる通路の開口面積は、次の面積を示す。すなわち、インナーパイプ４２の外周面４２Ｄとサブパイプ４４の内周面４４Ｃとの間に形成される排気通路について、インナーパイプ４２の中心線Ｏに直交する平面に対して同排気通路の開口部を中心線Ｏに沿う方向へ投影して得られる図形の面積に相当する。また、触媒コンバータ２００においてマット２０１によりシールされる通路の開口面積は、次の面積を示す。すなわち、ＨＣフィルタ７の外周面７１Ｄと第２ケース４１の内周面４１Ｃとの間に形成される排気通路について、インナーパイプ４２の中心線Ｏに直交する平面に対して同排気通路の開口部を中心線Ｏに沿う方向へ投影して得られる図形の面積に相当する。
【０１４５】
（１８）本実施形態の触媒コンバータ２においては、三元触媒装置８をインナーパイプ４２の外部に配置しているため、三元触媒装置８の開口面積（径方向ＡＲの長さ）を従来の触媒コンバータ（図２９の排気浄化装置１００）よりも大きく設定することが可能となる。すなわち、排気浄化装置１００においては三元触媒装置１２０の外径が第２排気管１１４の内径と同じ大きさに設定されていることに対して、触媒コンバータ２においては三元触媒装置８の外径をインナーパイプ４２の内径よりも大きく設定している。これにより、従来の触媒コンバータ（図２９の排気浄化装置１００）に比べてエンジンの背圧を小さくすることが可能となるため、エンジン１の出力の向上に貢献することができるようになる。
【０１４６】
（１９）本実施形態の触媒コンバータ２では、第１アッセンブリ３、第２アッセンブリ４及び第３アッセンブリ５をそれぞれ独立した部品として構成するとともに、これら各部品を直列に配置した構造を採用するようにしている。これにより、ＨＣフィルタ７や三元触媒装置８をそれぞれ要求される性能に応じて個別に変更することができる。例えば、三元触媒装置８における排気の浄化性能の変更が要求される場合においては、第１アッセンブリ３から第３アッセンブリ５のうち第３アッセンブリ５のみを変更することによりそうした要求に対応することが可能となるため、性能の変更にともなう部品の交換を極力抑制することができるようになる。
【０１４７】
（第２実施形態）
図２７を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態の触媒コンバータ２は、前記第１実施形態の触媒コンバータ２の一部を変更した装置として構成されている。なお、本実施形態の触媒コンバータ２について、以下で説明する点以外は実質的に前記第１実施形態の触媒コンバータ２と同様の構造が採用されている。また、図２７において、前記第１実施形態と共通する要素については同第１実施形態と同一の符合を付している。
【０１４８】
インナーパイプ４７は、上流側の開口部（上流開口部４７Ａ）から下流側の開口部（下流開口部４７Ｂ）までにわたって排気を流通させることのできる空間（排気通路４７Ｒ）を有する要素として構成されている。具体的には、同一の中心線Ｏを有するとともに互いに径が異なる２つのパイプ（小径部４７Ｇ及び大径部４７Ｈ）と、これらパイプをつなぐテーパ部４７Ｉとにより構成されている。テーパ部４７Ｉは、小径部４７Ｇから大径部４７Ｈにかけて内径が大きくなる部位として構成されている。排気通路４７Ｒは、インナーパイプ４７の内周面４７Ｃに囲まれて形成されている。下流開口部４７Ｂの内径（大径部４７Ｈの内径）は、上流開口部４７Ａの内径（小径部４７Ｇの内径）よりも大きくかつバルブ装置６のボディ開口部６１Ａの外形と同じ大きさに設定されている。なお、ＨＣフィルタ７、サブパイプ４４、ワイヤメッシュ４５及びエクステンションパイプ４３は、こうしたインナーパイプ４７の形状の変更に応じて、前記第１実施形態の構成から変更されている。
【０１４９】
＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、第２実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置によれば、先の第１実施形態による前記（１）〜（１９）の効果に加えて、以下に示す効果が得られるようになる。
【０１５０】
（２０）本実施形態の触媒コンバータ２では、テーパ形状のインナーパイプ４７を設けるようにしている。これにより、前記第１実施形態の触媒コンバータ２に比べて、バルブ６２の開弁時にインナーパイプ４７から流れ出た排気が三元触媒装置８のより広い範囲に流れ込むようになるため、三元触媒装置８におけるＨＣの酸化効率をより好適に向上させることができるようになる。また、ＮＯｘの還元効率及びＣＯの酸化効率についても向上させることができるようになる。
【０１５１】
（その他の実施形態）
その他、上記各実施形態に共通して変更することのできる形態を以下に示す。
・上記各実施形態では、インレットパイプ３４を第１ケース３１に接合することにより、入口開口部２Ａをバルブ装置６の上流側かつその近傍に配置する構造を採用したが、次のように変更することもできる。すなわち、フロントパイプ１６Ａの下流側の開口部を第１ケース３１内に挿入するとともに同開口部を触媒コンバータ２の入口開口部２Ａとして機能させることにより、入口開口部２Ａがバルブ装置６の上流側かつその近傍に配置された構造を実現することもできる。
【０１５２】
・上記各実施形態では、サブパイプ４４の軸方向の長さをＨＣフィルタ７の軸方向の長さよりも大きく設定する構成を採用したが、サブパイプ４４の軸方向の長さとＨＣフィルタ７の軸方向の長さを同じ大きさに設定することもできる。
【０１５３】
・上記各実施形態では、サブパイプ４４の下流端面４４Ｆをメタル担体７１の下流端面７１Ｆと同じ平面に設ける一方でサブパイプ４４の上流端面４４Ｅをメタル担体７１の上流端面７１Ｅと異なる平面に設ける構造を採用したが、次のように変更することもできる。すなわち、サブパイプ４４の上流端面４４Ｅをメタル担体７１の上流端面７１Ｅと同じ平面に設けるとともに、サブパイプ４４の下流端面４４Ｆをメタル担体７１の下流端面７１Ｆと同じ平面に設けることもできる。
【０１５４】
・上記各実施形態では、インレットパイプ３４の小径部３４Ｈに設けられる下流開口部３４Ｂを触媒コンバータ２の入口開口部２Ｂとして機能させる構成を採用したが、例えば次のように変更することもできる。すなわち、インレットパイプ３４の小径部３４Ｈを省略することにより、テーパ部３４Ｉの下流側の開口部をインレットパイプ３４の下流開口部３４Ｂひいては触媒コンバータ２の入口開口部２Ｂとして機能させる構成に変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明にかかるエンジンの排気浄化装置を具体化した第１実施形態について、同エンジンの排気装置の全体構成を示す斜視図。
【図２】同実施形態の排気浄化装置について、その斜視構造を示す斜視図。
【図３】同実施形態の排気浄化装置について、その斜視構造を示す斜視図。
【図４】同実施形態の排気浄化装置について、その斜視構造を示す斜視図。
【図５】同実施形態の排気浄化装置について、その平面構造を示す平面図。
【図６】（Ａ）同実施形態の排気浄化装置について、図５のＶＡ方向からみた正面構造を示す正面図。（Ｂ）同排気浄化装置について、図５のＶＢ方向からみた背面構造を示す背面図。
【図７】同実施形態の排気浄化装置を構成する第１アッセンブリについて、各構成要素に分解された状態の斜視構造を示す斜視図。
【図８】（Ａ）同実施形態の排気浄化装置を構成する第１アッセンブリについて、図５のＶＡ方向からみた正面構造を示す正面図。（Ｂ）同第１アッセンブリについて、図５のＶＢ方向からみた背面構造を示す背面図。
【図９】（Ａ）同実施形態の排気浄化装置を構成するバルブ装置について、図５のＶＡ方向からみた正面構造を示す正面図。（Ｂ）同バルブ装置について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図１０】同実施形態の排気浄化装置を構成する第２アッセンブリについて、その斜視構造を示す斜視図。
【図１１】同実施形態の排気浄化装置を構成する第２アッセンブリについて、各構成要素に分解された状態の斜視構造を示す斜視図。
【図１２】同実施形態の排気浄化装置を構成する第２アッセンブリについて、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図１３】（Ａ）同実施形態の排気浄化装置を構成する第２アッセンブリについて、図５のＶＡ方向からみた正面構造を示す正面図。（Ｂ）同第２アッセンブリについて、図５のＶＢ方向からみた背面構造を示す背面図。
【図１４】同実施形態の排気浄化装置を構成する第３アッセンブリについて、各構成要素に分解された状態の斜視構造を示す斜視図。
【図１５】（Ａ）同実施形態の排気浄化装置を構成する第３アッセンブリについて、図５のＶＡ方向からみた正面構造を示す正面図。（Ｂ）同第３アッセンブリについて、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図１６】同実施形態の排気浄化装置について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図１７】同実施形態の排気浄化装置について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図１８】同実施形態の排気浄化装置について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図１９】同実施形態の排気浄化装置について、バルブの閉弁時における排気の流れを示す断面図。
【図２０】同実施形態の排気浄化装置について、バルブの開弁時における排気の流れを示す断面図。
【図２１】（Ａ）同実施形態の排気浄化装置におけるバルブ装置周辺の部位について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。（Ｂ）インレットパイプの開口部及びバルブ装置の開口部の投影図。
【図２２】同実施形態の排気浄化装置におけるバルブ装置周辺の部位について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図２３】同排気浄化装置におけるエクステンションパイプ周辺の部位について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図２４】（Ａ）同実施形態の排気浄化装置におけるバルブ装置周辺の部位について、その斜視構造を示す斜視図。（Ｂ）同バルブ装置周辺の部位について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。
【図２５】（Ａ）同実施形態の排気浄化装置におけるエクステンションパイプ周辺の部位について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造を示す断面図。（Ｂ）副排気通路の開口部の投影図。
【図２６】同実施形態の排気浄化装置の一部に改良を加えて構成した仮想の排気浄化装置について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う断面構造に相当する断面構造を示す断面図。
【図２７】本発明にかかるエンジンの排気浄化装置を具体化した第２実施形態について、図５のＤＡ−ＤＡ線に沿う同排気浄化装置の断面構造を示す断面図。
【図２８】従来のエンジンの排気浄化装置について、その断面構造を示す断面図。
【図２９】従来のエンジンの排気浄化装置について、その断面構造を示す断面図。
【符号の説明】
【０１５６】
１…エンジン、１１…排気装置、１２…エキゾーストマニホールド、１３…触媒コンバータ、１４…サブマフラ、１５…メインマフラ、１６…エキゾーストパイプ、１６Ａ…フロントパイプ、１６Ｂ…第１センターパイプ、１６Ｃ…第２センターパイプ、１６Ｄ…テールパイプ、２…触媒コンバータ、２Ａ…入口開口部、２Ｂ…出口開口部、２１…コンバータケース、３…第１アッセンブリ、３１…第１ケース、３１Ａ…上流開口部、３１Ｂ…下流開口部、３１Ｃ…内周面、３１Ｅ…開口部、３１Ｒ…第１排気通路、３２…上部ケース、３３…下部ケース、３４…インレットパイプ、３４Ａ…上流開口部、３４Ｂ…下流開口部、３４Ｃ…内周面、３４Ｄ…外周面、３４Ｆ…下流端面、３４Ｇ…大径部、３４Ｈ…小径部、３４Ｉ…テーパ部、３４Ｊ…仮想小径部、３４Ｋ…内周面、３４Ｒ…排気通路、４…第２アッセンブリ、４１…第２ケース、４１Ａ…上流開口部、４１Ｂ…下流開口部、４１Ｃ…内周面、４１Ｄ…外周面、４１Ｅ…上流端面、４１Ｒ…第２排気通路、４２…インナーパイプ、４２Ａ…上流開口部、４２Ｂ…下流開口部、４２Ｃ…内周面、４２Ｄ…外周面、４２Ｇ…大径部、４２Ｈ…小径部、４２Ｉ…テーパ部、４２Ｒ…排気通路、４３…エクステンションパイプ、４３Ａ…上流開口部、４３Ｂ…下流開口部、４３Ｃ…内周面、４３Ｄ…外周面、４３Ｅ…小径パイプ、４３Ｆ…大径パイプ、４３Ｇ…拡張部、４３Ｈ…連通孔、４３Ｒ…排気通路、４３Ｓ…排気通路、４３Ｔ…排気通路、４４…サブパイプ、４４Ａ…上流開口部、４４Ｂ…下流開口部、４４Ｃ…内周面、４４Ｄ…外周面、４４Ｅ…上流端面、４４Ｆ…下流端面、４４Ｒ…排気通路、４５…ワイヤメッシュ、４６…ワイヤメッシュ、４７…インナーパイプ、４７Ａ…上流開口部、４７Ｂ…下流開口部、４７Ｃ…内周面、４７Ｇ…小径部、４７Ｈ…大径部、４７Ｉ…テーパ部、４７Ｒ…排気通路、５…第３アッセンブリ、５１…第３ケース、５１Ａ…上流開口部、５１Ｂ…下流開口部、５１Ｃ…内周面、５１Ｒ…第３排気通路、５２…マット、６…バルブ装置、６１…バルブボディ、６１Ａ…ボディ開口部、６１Ｃ…内周面、６１Ｄ…外周面、６１Ｅ…ボディ前面、６１Ｆ…ボディ背面、６２…バルブ、６３…ロッド、７…ＨＣフィルタ、７１…メタル担体、７１Ａ…上流開口部、７１Ｂ…下流開口部、７１Ｃ…内周面、７１Ｄ…外周面、７１Ｅ…上流端面、７１Ｆ…下流端面、７１Ｒ…セル、７２…リブ、７３…捕捉材、８…三元触媒装置、８１…セラミック担体、８１Ａ…上流開口部、８１Ｂ…下流開口部、８１Ｄ…外周面、８１Ｒ…セル、８２…リブ、８３…三元触媒、９１…主排気通路、９１Ａ…上流開口部、９１Ｂ…下流開口部、９２…副排気通路、９２Ａ…上流開口部、９２Ｂ…下流開口部、ＡＸ…軸方向、ＡＲ…径方向、Ｏ…中心線、Ｐ…基準面、ＺＡ…第１投影図形、ＺＢ…第２投影図形、ＺＣ…第３投影図形、ＺＤ…第４投影図形、ＬＡ…排気の流れ、ＬＢ…剥離境界線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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