(57)【要約】【課題】内燃機関をコンパクト化して車両衝突時のクラッシュストロークを確保する。【解決手段】触媒等の排ガス浄化手段３３，３４を備える多気筒内燃機関１０の排気装置において、排ガス浄化手段３３，３４を内燃機関の側部に配置し、その軸線方向Ｃ３３，Ｃ３４をクランク軸方向Ｃｃに略平行とする。これによれば内燃機関をコンパクト化でき、横置き後方排気となるように車載した場合、排ガス浄化手段と、エンジンルーム及び乗員室間の隔壁との隙間を拡大でき、クラッシュストロークを増大できる。さらに、各気筒の排気ポートからの排ガスを集合させる集合室４８の出口４９を、内燃機関のクランク軸方向の一端付近に位置させる。排ガス浄化手段３３，３４をクランク軸方向の一端側に寄せることができ、排ガス浄化手段３３，３４がクランク軸方向に沿って内燃機関本体の外側にはみ出すのを抑制し、内燃機関のコンパクト化に有利となる。【選択図】図２
2007146681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、排ガスを浄化するための排ガス浄化手段とを備える内燃機関の排気装置において、
前記排ガス浄化手段を前記内燃機関の側部に配置し、その排ガス浄化手段が設けられている側の側面視において、前記排ガス浄化手段の軸線方向をクランク軸方向に略平行とし、前記内燃機関の各気筒の排気ポートに接続されてこれら排気ポートからの排ガスを集合させる集合室を設け、該集合室の出口を、前記内燃機関のクランク軸方向の一端付近に位置させ、前記集合室の出口から、前記排ガス浄化手段の軸線方向一端側に形成された排ガス入口に排ガスを供給するようにしたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記排ガス浄化手段が、その軸線方向が平面視において前記クランク軸方向と鋭角をなすように傾斜されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
前記排ガス浄化手段の上流側且つ前記集合室の出口の下流側に、排ガス通路面積を拡大するための拡張室をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気装置。
【請求項４】
前記排ガス浄化手段の軸線方向と前記拡張室の軸線方向とが平行であることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気装置。
【請求項５】
前記排ガス浄化手段の少なくとも一部が前記拡張室の中に配置されることを特徴とする請求項３又は４記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気装置に係り、特に、自動車の前面衝突時におけるクラッシュストロークの確保に好適な内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の安全性に関する要求は常に増加傾向にあり、この要求に応えるためエンジンをできるだけコンパクト化し、ボディの潰れ代即ちクラッシュストロークをできるだけ多く確保するのが好ましい。
【０００３】
例えば、フロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）形式の自動車でエンジンを横置きに配置し、エンジンから排ガスを車両後方に向けて排気するいわゆる後方排気のレイアウトがある。また、エンジン始動時における触媒の早期活性を促すため、触媒をできるだけエンジンに近づけて、例えば排気マニホールドの直後に設置する場合がある。触媒の下流側には排気管が接続され、排気管は自動車ボディの床下を通過して自動車の後端まで伸長される。
【０００４】
このとき、触媒は排気マニホールドから斜め後下に向かって伸長されるようになる。一方、エンジンの後方下部にはドライブシャフトがあり、触媒はドライブシャフトの上方を通過する。自動車の運転中、ドライブシャフトはタイヤの上下動に応じて上下動する。またエンジンは運転中のトルク反力によりエンジンマウントを基点として回転運動を行い、これに応じて触媒も回転運動する。よってドライブシャフトと触媒との間には互いの干渉を避けるため十分な動的隙間を確保しなければならない。
【０００５】
従来はこのようなレイアウトを採用していたため、どうしても触媒がエンジンブロックの後面から離れていくように配置され、エンジンのコンパクト化に不利であった。また、触媒の後方にはエンジンルームと乗員室とを仕切る隔壁が存在するが、この隔壁と触媒との間の距離を長くとれず、正面衝突時のエンジンの後退可能長及びクラッシュストロークの確保に不利であった。また、触媒がエンジンブロックから離れるように配置される結果、触媒の昇温にエンジンの熱を十分に利用できず、触媒の早期活性化ひいてはコールドエミッションの向上に不利であった。
【０００６】
かかる問題の解決への一助として、特許文献１には、排気マニホールドの集合部に接続される触媒の接続部を、触媒の軸線に対して所定距離だけエンジンブロック側に偏心した排気構造が開示されている。これによれば、排気マニホールドをエンジンブロックの後面に接近させて走行風が当たり難くし、排ガスの温度低下を防止して触媒の早期昇温を図ることができる。また排気マニホールドがエンジンブロックの後面に接近するので、正面衝突時にエンジンが後退できるクラッシュストロークの拡大が図れる。
【０００７】
しかし、この特許文献１に開示された技術も結局は従来レイアウトの範疇に止まり、根本的な課題解決の方策とはなり得ない。なお、特許文献１に開示された技術では、触媒における接続部を触媒の軸線に対して偏心させているので、触媒の偏心位置に排ガスが流入し、排ガス浄化効率が低下する可能性がある。
【０００８】
一方、特許文献２には、スラントエンジンの排気ポート直下に、該エンジンのクランク軸と略平行となるよう拡張室、触媒、消音室を順に列設してなる内燃機関の排気装置が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３１７６２６号公報
【特許文献２】特開平５−１５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この特許文献２に記載の排気装置の構成によれば、触媒をクランク軸と略平行となるように配置するので、触媒をエンジンブロックに近づけて配置することができ、エンジンのコンパクト化という観点からは有利性が認められる。
【００１１】
ところで、この排気装置の構成においては、拡張室が、各気筒の排気ポートからの排ガスを気筒毎のブランチパイプを介して集合させる集合室を形成し、触媒コンバータ（触媒ケーシング）のインレットポート（入口）が、拡張室の中に配置されて実質的に集合室の出口を形成している。そして触媒コンバータのインレットポートは、エンジン本体（エンジンブロック）のクランク軸方向の中央部に位置されている。
【００１２】
この構成だと、集合室の出口が内燃機関のクランク軸方向の中央部に位置されるため、触媒コンバータがクランク軸方向に沿ってエンジンブロックの外側にはみ出してしまい、内燃機関のコンパクト化及びクラッシュストロークの確保という点で課題が残されている。
【００１３】
そこで、本発明は上記のような問題点に鑑みて創案され、その目的は、内燃機関のコンパクト化を達成してクラッシュストロークの確保に有利な内燃機関の排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の第一の態様は、複数の気筒と、排ガスを浄化するための排ガス浄化手段とを備える内燃機関の排気装置において、前記排ガス浄化手段を前記内燃機関の側部に配置し、その排ガス浄化手段が設けられている側の側面視において、前記排ガス浄化手段の軸線方向をクランク軸方向に略平行とし、前記内燃機関の各気筒の排気ポートに接続されてこれら排気ポートからの排ガスを集合させる集合室を設け、該集合室の出口を、前記内燃機関のクランク軸方向の一端付近に位置させ、前記集合室の出口から、前記排ガス浄化手段の軸線方向一端側に形成された排ガス入口に排ガスを供給するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
この本発明の第一の態様によれば、排ガス浄化手段を内燃機関の側部に配置し、その排ガス浄化手段が設けられている側の側面視において、排ガス浄化手段の軸線方向をクランク軸方向に略平行としたので、内燃機関のコンパクト化を達成することができ、内燃機関をＦＦ車に横置きして後方排気となるようにレイアウトした場合、排ガス浄化手段（典型的には触媒）とドライブシャフトとの動的隙間を容易に確保することができるようになる。また、エンジンルーム及び乗員室を仕切る隔壁と、排ガス浄化手段との隙間を大きくすることができ、正面衝突時におけるエンジンの後退可能長を増大し、クラッシュストロークを増大することができる。さらに、排ガス浄化手段をその軸線方向の長い範囲に亘って内燃機関本体に近づけることができ、内燃機関本体の熱を利用して触媒を早期に昇温、活性化することができる。さらに、集合室の出口を内燃機関のクランク軸方向の一端付近に位置させたので、排ガス浄化手段の位置をクランク軸方向の一端側に寄せることができ、排ガス浄化手段がクランク軸方向に沿って内燃機関本体の外側にはみ出すのを抑制し、内燃機関のコンパクト化に有利となる。
【００１６】
ここで、内燃機関は、クランク軸の軸線に沿った方向即ちクランク軸方向と、クランク軸の軸線に垂直で且つクランク軸の軸線の上方で上下に伸びるシリンダ軸線の方向即ちシリンダ軸線方向とを有する。「内燃機関の側部」とは、内燃機関単体をクランク軸方向一端側から見たときの左右いずれかをいう。そして「側面視」とは、クランク軸方向とシリンダ軸線方向とのいずれに対しても垂直な方向から内燃機関単体を見た場合をいう。また、「集合室の出口を内燃機関のクランク軸方向の一端付近に位置させる」とは、クランク軸方向においてその最も一端側に位置する気筒とその隣に位置する気筒の中間位置よりもクランク軸方向一端側に、集合室の出口の中心が位置されることをいう。
【００１７】
本発明の第二の態様は、前記本発明の第一の態様において、前記排ガス浄化手段が、その軸線方向が平面視において前記クランク軸方向と鋭角をなすように傾斜されていることを特徴とする。
【００１８】
この本発明の第二の態様によれば、排ガスの流れをよりスムーズにして排気抵抗の削減を図り、ひいては機関出力の向上を図ることができる。
【００１９】
ここで、「平面視」とは、シリンダ軸線方向のピストン上昇方向から内燃機関単体を見た場合をいう。
【００２０】
本発明の第三の態様は、前記本発明の第一又は第二の態様において、前記排ガス浄化手段の上流側且つ前記集合室の出口の下流側に、排ガス通路面積を拡大するための拡張室をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
この本発明の第三の態様によれば、拡張室により排気の音圧レベルを下げることができ、騒音抑制に有利となる。また、本発明に係る内燃機関を車載し、床下に消音用のマフラを設ける場合にあっては、そのマフラの容量を減少できてその分車室内スペースの拡大を図れる。
【００２２】
本発明の第四の態様は、前記本発明の第三の態様において、前記排ガス浄化手段の軸線方向と前記拡張室の軸線方向とが平行であることを特徴とする。
【００２３】
この本発明の第四の態様によれば、拡張室を設けながらも第一の態様と同様に内燃機関のコンパクト化を達成することができ、前記クラッシュストロークの確保に有利となる。
【００２４】
本発明の第五の態様は、前記本発明の第三又は第四の態様において、前記排ガス浄化手段の少なくとも一部が前記拡張室の中に配置されることを特徴とする。
【００２５】
この本発明の第五の態様によれば、拡張室の上流端から排ガス浄化手段の下流端までの長さを短縮することができ、内燃機関のコンパクト化に有利となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、内燃機関のコンパクト化を達成してクラッシュストロークの確保に有利な内燃機関の排気装置を提供することができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２８】
図１〜図３に本発明の第一実施形態に係る内燃機関（エンジン）の全体を示す。図３がエンジン１０を単体で見たときの正面図、図２が図３を左側から見たときの左側面図、図１が図２を上から見たときの平面図である。このエンジン１０は、ＦＦ形式の自動車（図示せず）の乗員室より前のエンジンルーム内に横置きに（つまりクランク軸方向が自動車の左右方向に平行となるように）配置され、且つ、排ガスを車両後方に向けて排気する後方排気のレイアウトとなるように配置される。図１に示すように、エンジン１０の右側面が自動車の前方Ｆｒに向かって配置され、その左側面が自動車の後方Ｒｒに向かって配置される。以下、理解の容易のため、エンジン１０がこのような車載状態であることを前提として説明を行い、各方向も自動車における各方向を用いる。例えばエンジン１０の右側面のことを「前面」といい、エンジン１０の左側面のことを「後面」という。またエンジン１０の正面のことを「右側面」といい、エンジン１０の背面のことを「左側面」という。
【００２９】
エンジン１０は、ポート噴射式の多気筒火花点火式エンジンであって、より具体的には３気筒ガソリンエンジンである。ただし気筒数、燃料の種類、噴射方式等に特に制限はなく、エンジン形式も圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）などであってもよい。
【００３０】
エンジン１０はエンジン本体としてのエンジンブロック１１を有し、エンジンブロック１１はシリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の上面に結合されたシリンダヘッド１３と、シリンダヘッド１３の上面に結合されたヘッドカバー１４と、シリンダブロック１２の下面に結合されたオイルパン１５とから主に構成される。シリンダ軸線は上下方向に延在される。エンジンブロック１１の前面部には吸気マニホールド１６が取り付けられ、吸気マニホールド１６の上流側には図示しない吸気管が接続される。またエンジンブロック１１の前面部には気筒毎に燃料噴射用インジェクタ１７が設けられ、これらインジェクタ１７は共通の燃料配管であるデリバリパイプ１８に接続されている。シリンダヘッド１３には気筒毎に点火プラグ（図に現れず）が取り付けられ、これら点火プラグには個別にイグナイタ１９が接続される。
【００３１】
エンジンブロック１１の右側面からクランク軸２０の一端部が突出され、その突出端部にクランクプーリ２１が取り付けられる。このクランクプーリ２１は、補機部品としてのオルタネータ２２、ウォータポンプ２３及びエアコン用コンプレッサ２４のプーリ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａに、ベルト２５を介して連結される。こうしてこれら補機部品がクランク軸２０によって駆動されるようになる。クランク軸２０は自動車の左右方向に伸長される。
【００３２】
次に排気装置の構成を述べる。エンジン１０の後側部に排ガス浄化装置３０が配設され、排ガス浄化装置３０はエンジンブロック１１の後面部に隣接して設けられる。排ガス浄化装置３０は、排ガス流れ方向上流側から順に配置された拡張室３２、第１の触媒３３及び第２の触媒３４と、ケーシング３１とを有する。第１の触媒３３及び第２の触媒３４は、それぞれ排ガス浄化手段をなすと共にケーシング３１内に配置され、拡張室３２はケーシング３１によって画成される。また、各気筒の排気ポート（図示せず）に接続されてこれら排気ポートからの排ガスを集合させる集合室４８が設けられる。この集合室４８は、シリンダヘッド１３の後面に取り付けられた排気マニホールド４７によって画成される。なお理解の容易化のため、図１では排気マニホールド４７が仮想線で示されている。集合室４８内の排ガスは、排気マニホールド４７の下面部の右端付近に形成された出口４９から流出するようになっている。この出口４９には接続管３５の上流端が接続され、接続管３５の下流端は拡張室３２に接続される。ケーシング３１における第２の触媒３４よりも下流側の部位には排ガス浄化装置３０の出口部３６が設けられ、この出口部３６は図示しない排気管に接続される。ケーシング３１における第１の触媒３３及び第２の触媒３４の間の位置には空燃比センサ（酸素濃度センサ）３７が取り付けられる。
【００３３】
ケーシング３１は概して一定径の円筒状に形成され、よって拡張室３２、第１の触媒３３及び第２の触媒３４も円形断面を有している。そして図２に示されるように、これら拡張室３２、第１の触媒３３及び第２の触媒３４は、後面視において、それら軸線方向Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４がそれぞれクランク軸２０の軸線方向（クランク軸方向）Ｃｃと平行とされている。言い換えれば排ガス浄化装置３０は水平に配置されている。本実施形態では図１に示されるように、拡張室３２、第１の触媒３３及び第２の触媒３４の軸線方向Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４が、平面視においてもクランク軸方向Ｃｃと平行とされている。そしてそれら軸線方向Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４は同軸とされる。拡張室３２、第１の触媒３３及び第２の触媒３４は右側から順に配置される。第１の触媒３３は前段の触媒であり、始動直後にできるだけ早期に活性化（昇温）するように第２の触媒３４よりも小容量とされている。他方、第２の触媒３４は後段の触媒であり、通常運転時の安定した排気浄化を図るべく第１の触媒３３よりも大容量とされている。第１の触媒３３及び第２の触媒３４の間には所定の隙間があり、そこではケーシング３１が若干絞られている。そしてその絞られた位置に空燃比センサ３７が取り付けられ、第１の触媒３３及び第２の触媒３４の間の隙間に空燃比センサ３７の検出部（図１０に３７Ａで示す）が挿入されている。
【００３４】
図１及び図２に示されるように、集合室４８の出口４９は、エンジン１０のクランク軸方向の一端（右端）付近に位置される。即ち、出口４９の中心Ｃ４９は、クランク軸方向においてその最も一端側に位置する気筒とその隣に位置する気筒の中間位置Ｅよりもクランク軸方向一端側に位置されている。好ましくは、図示されるように、クランク軸方向においてその最も一端側に位置する気筒のシリンダ軸線位置Ｆよりもクランク軸方向一端側に、出口４９の中心Ｃ４９が位置される。
【００３５】
接続管３５は出口４９から下がって拡張室３２に略直角に接続される。拡張室３２は排ガス通路面積を拡大するためのものであり、接続管３５よりも大きい排ガス通路面積を有する。排ガス浄化装置３０の出口部３６は、ケーシング３１から斜め下後方に直角に突出される。
【００３６】
図１及び図２に示されるように、排ガス浄化装置３０は、その左右長（全長）がエンジンブロック１１の左右長（全長）よりも僅かに短くされ、また、その左右端がエンジンブロック１１の左右端よりも僅かに内側に位置されている。また、図２及び図３に示されるように、排ガス浄化装置３０は比較的高い位置にてクランク軸方向Ｃｃに水平に伸びるようになり、その軸線方向の高さ位置はシリンダヘッド１３よりも下の位置、エンジン全体で見ればほぼ中間の高さ位置である。ここでエンジン１０の後方下部にはドライブシャフトの可動領域Ａがあるが、排ガス浄化装置３０はその可動領域Ａよりも大きく上方に離れている。排ガス浄化装置３０は、その全長に亘って、エンジンブロック１１の後面部に隣接されるようになる。
【００３７】
この排気装置においては、排ガスが出口４９から接続管３５を通じて拡張室３２に流入される。そして排ガスは流れ方向を略直角に曲げ、第１の触媒３３及び第２の触媒３４を順に通過して浄化された後、再び流れ方向を直角に曲げて出口部３６から図示しない排気管に流入する。このように出口４９から排ガス浄化装置３０の出口部３６に至るまでに、排ガスは、図２に示される後面視において、クランク状に折れ曲がって流れることになる。排気管は、自動車ボディの床下を通って自動車後端の位置で開放されている。よって排気管に流入した排ガスはその排気管を通って排気管の出口から大気に排出される。
【００３８】
次に、この排気装置の特徴を述べる。この排気装置においては、第１の触媒３３及び第２の触媒３４を、エンジン１０の側部（後側部）に配置すると共に、それら軸線方向Ｃ３３，Ｃ３４を後面視においてそれぞれクランク軸方向Ｃｃと平行になるようにしている。よってエンジンのコンパクト化を達成することができ、ドライブシャフトとの動的隙間を容易に確保できると共に、その他の車両側部品との干渉を容易に避けることができる。また、エンジンルーム及び乗員室を仕切る隔壁（図示せず）と、第１の触媒３３及び第２の触媒３４との隙間を大きくすることができ、正面衝突時におけるエンジンの後退可能長を増大し、クラッシュストロークを増大することができる。さらに、第１の触媒３３及び第２の触媒３４をその軸線方向の長い範囲に亘ってエンジンブロック１１に近づけることができ、エンジンブロック１１の熱を利用して第１の触媒３３及び第２の触媒３４を早期に昇温、活性化することができる。
【００３９】
また、集合室４８の出口４９をエンジン１０のクランク軸方向Ｃｃの一端（右端）付近に位置させ、第１の触媒３３の軸線方向一端（右端）に形成された排ガス入口３３Ａに排ガスを供給するようにしたので、第１の触媒３３の位置、ひいては第２の触媒３４の位置をクランク軸方向Ｃｃの一端（右端）側に寄せることができる。よって、第１の触媒３３及び第２の触媒３４がクランク軸方向に沿ってエンジンブロック１１の外側に（即ち、エンジンブロック１１よりもクランク軸方向他端側に）はみ出すのを抑制し、内燃機関のコンパクト化に有利となる。また、これにより排ガス浄化装置３０をエンジンの左右長（全長）の範囲内に収めることが可能になる。さらに、出口４９から流出した排ガスが後面視においてクランク状に流れるように排ガス経路が形成されているので、これによっても排気装置のコンパクト化が可能になる。
【００４０】
また、排ガス浄化装置３０に拡張室３２を設けたので、排気音の音圧レベルを下げることができる。よって通常自動車ボディの床下に設けられるマフラを省略したり小型化したりすることができ、排気経路を簡素化できると共に、車室内スペースの拡大を図れる。
【００４１】
図８及び図９には従来の排気装置及び本実施形態の排気装置をそれぞれ概略的に示す。図８に示すように、従来の排気装置の場合、第１の触媒５１が、エンジン５２から床下までの間の領域で上下方向に延びて配置されており、床下の位置に第２の触媒５３、サブマフラ５４及びメインマフラ５５が配置されている。これに対し、図９に示す本実施形態の排気装置の場合、排ガス浄化装置３０（即ち拡張室３２、第１の触媒３３及び第２の触媒３４）が、エンジン１０から床下までの間の位置にクランク軸方向に沿って配置されており、排ガス浄化装置３０から排気管３９が自動車後端に向かって床下に延在され、その床下の排気管３９の途中にメインマフラ３８が配置されている。
【００４２】
図１０は本発明者らが行った騒音試験の結果であり、図中、横軸は周波数、縦軸は音圧レベルを示す。一点鎖線は、図８に示したような従来の排気装置の場合であり、破線は、図８に示したような従来の排気装置からサブマフラ５４を省略した場合であり、実線は図９に示したような本実施形態の排気装置の場合である。ここで本実施形態の排気装置において、メインマフラ３８は、従来の排気装置のサブマフラ５４及びメインマフラ５５の合計容量よりも小容量のものが使用されている。
【００４３】
一点鎖線と破線とを比較すると、従来の排気装置からサブマフラ５４を省略した場合、乗員が感じることができる周波数帯域である常用域Ｂにおいて、音圧レベルが大きく増大することがわかる。なお高周波数側の音圧ピークはＰ１からＰ２へと低周波数側に移動している。これに対し、実線で示す本実施形態の排気装置の場合、メインマフラ３８が従来の排気装置のサブマフラ５４及びメインマフラ５５の合計容量よりも小容量であるにも拘わらず、常用域Ｂにおける音圧レベルを従来装置と同等レベルにすることができる。そして常用域Ｂのうち、低周波数側では音圧レベルを従来装置とほぼ同等とし、高周波数側では音圧レベルを従来装置よりも若干下げることができる。一方、常用域Ｂより高周波数側において、音圧レベルのピークＰ３は従来装置のピークＰ１よりも高くなっているが、この周波数帯域は乗員にとって不感帯となるため特に問題はない。なお高周波数側の音圧ピークＰ３は従来装置のピークＰ１よりも高周波数側に移動している。このように、本実施形態の排気装置の場合、従来装置と同程度の騒音レベルを達成するために、従来より小容量のマフラを床下に設置すればよいことになり、これにより床下における排気経路を簡素化し、車室内スペースを拡大することができる。
【００４４】
さらに、触媒を複数とし、本実施形態では触媒を第１の触媒３３と第２の触媒３４との二つとしたので、前段の第１の触媒３３を小容量化してエンジン始動後短時間で活性化させることができ、コールドエミッションの向上が図れる。そして従来床下にあった第２の触媒３４も、床下より上流側のよりエンジンに近い位置に設けたので、第２の触媒３４に流入する排ガス温度を上昇させられ、第２の触媒３４の活性化ひいてはエミッションの向上に有利であると共に、第２の触媒３４に担持させる貴金属の量を減少することができてコスト上も有利となる。
【００４５】
次に、本発明の第二実施形態を説明する。なお前記第一実施形態と同様の構成部分については説明を省略すると共に、異なる構成部分についてのみ説明を行う。
【００４６】
図４に本発明の第二実施形態に係る内燃機関を示す。図４は図１と同様の平面図である。図示するように、この第二実施形態は第一実施形態に対して排ガス浄化装置３０の構成のみが異なっている。即ち、排ガス浄化装置３０においては、ケーシング３１が第１の触媒３３と第２の触媒３４との間の位置で折れ曲がっており、第１の触媒３３が前記第一実施形態と同様に配置されるのに対し、第２の触媒３４はその下流側（出口側）がエンジンブロック１１から後方に離れるように傾斜して配置されている。そして図４に示すように、平面視において、第２の触媒３４は、その軸線方向Ｃ３４がクランク軸方向Ｃｃと鋭角である角度αをなすように配置されている。排ガス浄化装置３０の出口部３６は第一実施形態同様に車両後方に向かって伸びている。よって第２の触媒３４の軸線方向Ｃ３４と出口部３６の軸線方向Ｃ３６との間の角度β１は直角とはならず、鈍角に拡大される。
【００４７】
このように第１の触媒３３と第２の触媒３４とを屈曲状に配置した結果、図４から理解されるように、第１の触媒３３と第２の触媒３４との間の隙間が第一実施形態に比べ拡大され、空燃比センサ３７の設置が容易となる。また、その隙間が大きくなった分、ケーシング３１が第一実施形態よりも大きく絞られる（或いはくびれる）ようになって、空燃比センサ３７の設置位置及びその検出部の位置をケーシング３１の中心に近づけることができ、検出部へのガス当たりを良好として空燃比の検出精度を高めることができる。
【００４８】
また、この第二実施形態によれば、前記第一実施形態の作用効果に加え、第１の触媒３３を出た後の排ガスの流れを第一実施形態よりもスムーズとすることができ、排気抵抗の削減を図り、機関出力の向上を図ることができる。すなわち、第一実施形態の場合だと、第１の触媒３３を出た排ガスが方向を変えずに第２の触媒３４をまっすぐ通過し、その後直角に曲がって出口部３６に流入する。これに対し第二実施形態の場合だと、第１の触媒３３を出た排ガスが第２の触媒３４に入るときに斜めに曲がり、第２の触媒３４を通過した後、さらに斜めに曲がって出口部３６に流入する。このように、第一実施形態の場合では１回の曲げで排ガスの流れを直角に変えるが、第二実施形態の場合では２回の曲げで排ガスの流れを直角に変えるので、排ガスの流れを第一実施形態よりもスムーズにすることができる。
【００４９】
なお、この第二実施形態の構成によっても、第１の触媒３３は第一実施形態と同様に全長に亘ってエンジンブロック１１に隣接して配置されるので、エンジンブロック１１からのふく射熱を利用して第１の触媒３３の早期昇温を促進することができる。
【００５０】
次に、本発明の第三実施形態を説明する。なお前記実施形態と同様の構成部分については説明を省略すると共に、異なる構成部分についてのみ説明を行う。
【００５１】
図５に本発明の第三実施形態に係る内燃機関を示す。図５は図１及び図４と同様の平面図である。図示するように、この第三実施形態は、第二実施形態に対して排ガス浄化装置３０の構成のみが異なっている。即ち、第１の触媒３３の少なくとも一部が拡張室３２の中に配置されている。具体的には、第一実施形態及び第二実施形態の場合よりも、第１の触媒３３が長くされ、拡張室３２が大径とされ、第１の触媒３３のほぼ全体が拡張室３２の中に配置されている。
【００５２】
図６は図５のVI-VI線で切断した場合の排ガス浄化装置３０の断面を示し、図７は図５のVII-VII線で切断した場合の排ガス浄化装置３０の断面を示す（ただし図７において排気マニホールド４７及び接続管３５は切断されていない）。これら図に見られるように、第１の触媒３３はほぼ全体が拡張室３２の中に配置されている。ケーシング３１は、第１の触媒３３を収容する触媒ケーシング４１と、拡張室３２を画成する拡張室画成部分４２とを有する。拡張室画成部分４２は触媒ケーシング４１より大径とされ、触媒ケーシング４１を隙間を隔てて囲繞すると共に、触媒ケーシング４１の下流端付近における外周面に溶接などで固定されている。触媒ケーシング４１の入口部４１Ａは絞られており、その入口端４１Ａから拡張室画成部分４２の右端壁４２Ａまでの間に所定距離の流入隙間が形成されている。第１の触媒３３の軸線方向Ｃ３３と拡張室３２の軸線方向Ｃ３２とは同軸である。
【００５３】
この第三実施形態によれば、前記第二実施形態の作用効果に加え、第１の触媒３３の少なくとも一部が拡張室３２の中に配置されるので、第１の触媒３３の長さを延長（容量を増大）しつつ、第１の触媒３３及び拡張室３２の合計長さ、ひいては排ガス浄化装置３０の長さを一定以内に抑えることが可能である。そして限られた長さの中で必要な拡張室３２の容量を容易に確保でき、また、拡張室３２内の排ガスで第１の触媒３３を暖めることができ、第１の触媒３３の早期活性化に有利となる。
【００５４】
本発明の実施形態は前記第一乃至第三実施形態以外にも様々なものが考えられる。例えば、前記実施形態ではＦＦ車に横置きされる後方排気エンジンであったが、車両の種類やレイアウトに拘わらず、エンジンがコンパクト化されれば、クラッシュストロークの確保をはじめとして、様々な面で有利であることから、本発明は例えばＦＲ車でも、縦置きや前方排気のレイアウトでも、好適に適用可能である。
【００５５】
また、前記実施形態では第１の触媒と第２の触媒という二つの触媒を備えたが、これに限らず、より多くの触媒を備えたり、逆に一つの触媒しか備えない場合でも、本発明は好適に適用可能である。触媒の断面形状は、加工性や熱の影響を考慮すると円形であるのが好ましいが、円形に限定される訳ではない。例えば楕円形でもよい。
【００５６】
さらに、拡張室は任意であり、これを省略した実施形態も可能である。他方、拡張室を設ける場合、拡張室は排ガス浄化装置において触媒よりも下流側に設けることもできる。拡張室の断面形状は前記円形に限らず、その自由度は比較的高い。例えば四角形とすることもでき、対称形状でなくてもよい。さらにエンジンブロック側の部材に倣う形状として空間効率を高めるようにしてもよい。触媒とは必ずしも軸線方向が同軸である必要はない。例えば拡張室の軸線方向を触媒の軸線方向に対し平行のままオフセットしたり、非平行とすることができる。
【００５７】
空燃比センサの位置も任意であり、例えば拡張室に設けてもよい。なお空燃比センサとしては、リッチからリーンまでの広範囲の空燃比をリニアに測定可能な全域空燃比センサのほか、ストイキ付近で出力値が急変するＯ２センサも使用可能である。
【００５８】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限定されず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第一実施形態に係る内燃機関の平面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】同正面図である。
【図４】第二実施形態に係る内燃機関の平面図である。
【図５】第三実施形態に係る内燃機関の平面図である。
【図６】図５のVI-VI線における断面図である。
【図７】図５のVII-VII線における断面図である。
【図８】従来の排気装置を概略的に示す構成図である。
【図９】本実施形態の排気装置を概略的に示す構成図である。
【図１０】騒音試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１０  エンジン
２０  クランク軸
３２  拡張室
３３  第１の触媒
３４  第２の触媒
４８  集合室
４９  集合室の出口
Ｃ３３  第１の触媒の軸線方向
Ｃ３４  第２の触媒の軸線方向
Ｃｃ  クランク軸の軸線方向
【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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