JP4534860B2 - エンジンの排気浄化装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、排出中の炭化水素を吸着する炭化水素吸着材を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。

エンジンの排気浄化装置では、三元触媒を通じて排気中の窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素の浄化を行う。しかし、三元触媒の温度が低いときには、炭化水素の処理能力が不十分となる。

そこで、炭化水素を一時的に捕集する炭化水素吸着材を備えた排気浄化装置が提案されている。こうした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。

炭化水素吸着材を備えた排気浄化装置では、三元触媒の低温時に炭化水素を炭化水素吸着材により吸着し、三元触媒による炭化水素の浄化が可能なときに炭化水素吸着材から三元触媒へ炭化水素を放出する。これにより、排気中の炭化水素が適切に浄化されるようになる。
特開２０００−３４５８２９号公報（第８−９頁、図１−３）

ところで、上記特許文献１の排気浄化装置においては、排気浄化性能の向上やエンジンの背圧の低下を図るために三元触媒の断面積を大きくした場合、三元触媒のサイズに応じて排気浄化装置を構成する他の部品（ケーシング、中パイプ及び炭化水素吸着材）も交換する必要がある。

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、性能の変更にともなう部品の交換を極力抑制することのできる構造のエンジンの排気浄化装置及びその製造方法を提供することにある。

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。
請求項１に記載の発明は、エンジンの排気を流入させる第１排気通路及び第２排気通路と、前記第１排気通路に設けられて前記排気中の炭化水素を吸着する炭化水素吸着材とを備えて構成された吸着部と、前記排気を流入させるバルブ部外筒と、該バルブ部外筒内部に設けられて前記第２排気通路の開閉を通じて前記排気の流通態様を切り替えるバルブとを備えて構成されたバルブ部と、前記排気を流入させる触媒部外筒と、該触媒部外筒の内部に設けられて前記排気を浄化する触媒とを備えて構成された触媒部とを備えたエンジンの排気浄化装置であって、前記吸着部は、吸着部外筒と該吸着部外筒の内部に設けられた吸着部内筒とを備え、前記吸着部外筒と前記吸着部内筒との間に前記炭化水素吸着材が設けられて前記第１排気通路が形成されるとともに、前記吸着部内筒の内部に前記第２排気通路が形成され、前記バルブ部外筒の下流側開口縁と前記吸着部外筒の上流側開口縁とがはめあわされることで前記バルブ部と前記吸着部とが接続され、前記吸着部外筒の下流側開口縁と前記触媒部外筒の上流側開口縁とがはめあわされることで前記吸着部と前記触媒部とが接続されていることを要旨としている。

上記構成によれば、吸着部、バルブ部及び触媒部のそれぞれを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、触媒のサイズの変更が必要となった場合において、これにともない炭化水素吸着材の変更が必要となるといった事態が回避される。このように、上記構成を採用することで、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。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記吸着部外筒の上流側開口縁に対してその外周側に前記バルブ部外筒の下流側開口縁がはめあわされることで前記バルブ部と前記吸着部とが接続され、前記吸着部外筒の下流側開口縁に対してその外周側に前記触媒部外筒の上流側開口縁がはめあわされることで前記吸着部と前記触媒部とが接続されていることを要旨としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記吸着部内筒の下流側開口縁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを隔てる隔壁が設けられており、前記隔壁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを連通する隔壁孔が形成されており、前記隔壁孔は、前記バルブが開いた状態のときに、上流から下流に向かう前記排気の流れによどみが生じる箇所に設けられていることを要旨としている。

排気の流れの中において、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。このため、上記構成においては、バルブが開いた状態のときに触媒部からバルブ部へ向かう排気の流れを形成させることができるようになる。また、こうした排気の流れが形成される構造の排気浄化装置に上記構成を適用した場合にあっては、触媒部からバルブ部へ向かう排気の流れを安定させることができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記吸着部内筒の下流側開口縁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを隔てる隔壁が設けられており、前記隔壁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを連通する隔壁孔が形成されており、前記隔壁孔は、前記バルブが開いた状態のときに、前記排気の圧力の変化が安定する箇所に設けられていることを要旨としている。

バルブが開いた状態のときにおいて、第１排気通路の排気の流速は、主に触媒部の圧力の影響を受けて変化する。一方で、炭化水素吸着材からは上記流速に応じた量の炭化水素が放出される。このため、第１排気通路を流れる排気の流速の変化度合いが大きい状態においては、触媒を通過する排気の炭化水素含有率が大きく変動することに起因して、過度に炭化水素濃度の高い排気が触媒へ流れ込むことも考えられる。この場合、触媒による炭化水素の浄化効率の低下をまねくことが懸念される。

上記構成では、こうしたことを考慮して、圧力の変化が安定する箇所において触媒部と第１排気通路とを連通させるようにしているため、排気の炭化水素含有率の変動を小さくして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。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記吸着部内筒の下流側開口縁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを隔てる隔壁が設けられており、前記隔壁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを連通する隔壁孔が形成されており、前記バルブが開いた状態のときに前記第２排気通路及び前記触媒部の内部空間を流れる排気について、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としたとき、前記隔壁孔は、前記剥離境界線から離れた箇所に設けられていることを要旨としている。

剥離境界線の近傍においては、剥離境界線から離れた箇所に比べて圧力の変化が大きくなる傾向にある。そこで、上記構成のように、剥離境界線から離れた箇所において第１排気通路と触媒部とを連通することで、第１排気通路を流れる排気の流速の変化度合いが小さくされるようになる。これにより、排気の炭化水素含有率の変動を小さくして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。

請求項６に記載の発明は、請求項３〜５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、前記バルブが閉じた状態のときに前記第１排気通路を流れる排気について、該排気の流速を前記炭化水素吸着材の吸着能力内に収めるべく、前記吸着部内筒の上流側開口縁及び前記吸着部外筒の上流側開口縁によって形成される第１排気通路の上流側開口縁の流路断面積と、前記隔壁孔の流路断面積との関係が設定されていることを要旨としている。
バルブが閉じた状態において、炭化水素吸着材を通過する排気の流速が過度に大きい場合、炭化水素吸着材により炭化水素が吸着される前に排気が同吸着材を通過するようになる。一方で、バルブが閉じた状態のとき、第１排気通路を流れる排気の流速は、主に上流側開口縁の流路断面積と隔壁孔の流路断面積との関係に応じて変化することが本発明者による試験等を通じて確認されている。
上記構成では、こうしたことを考慮して、排気の流速を炭化水素吸着材の吸着能力内に収めるべく上流側開口縁の流路断面積と隔壁孔の流路断面積との関係を設定しているため、炭化水素を適切に炭化水素吸着材へ吸着させることができるようになる。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６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、前記触媒部の下流へ向けて流れる前記排気について、該排気の流速を低下させる抵抗材が前記触媒部に配置されていることを要旨としている。

上記構成によれば、下流の圧力が抵抗材により高められるようになる。これにより、下流から上流へ向かう排気の流れを安定して形成させることができるようになる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記抵抗材として前記触媒を採用したことを要旨としている。

請求項９に記載の発明は、請求項７に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記抵抗材として吸音材を採用したことを要旨としている。

請求項８に記載の発明では、触媒を利用しているため、装置の大型化を回避することができるようになる。また、請求項９に記載の発明では、吸音材による消音効果をあわせて得ることができるようになる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９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、前記バルブ部の上流側開口縁には排気管が挿入され、前記排気管内から前記バルブ部内へ前記排気を流入させる排気流入口縁の形成位置は、該排気流入口縁に直交して上流から下流へ向かう前記排気の流れが前記吸着部内筒の上流側開口縁及び前記吸着部外筒の上流側開口縁によって形成される前記第１排気通路の上流側開口縁を通過しない位置に設定されていることを要旨としている。

排気流入口縁に直交して上流から下流へ向かう排気の流れ上に上流側開口縁（第１排気通路）が配置されているとすると、そうした排気の流れと第１排気通路において下流から上流へ向かう排気の流れとが衝突する状態となるため、第１排気通路の排気をバルブの上流へ流入させることが困難となる。

請求項１０に記載の発明においては、こうしたことを考慮して、排気流入口縁または上流側開口縁の形成位置を設定しているため、第１排気通路の排気を好適にバルブの上流へ流入させることができるようになる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記排気管には、前記バルブ部の内部空間に位置する箇所の径方向において該排気管の内部と前記バルブ部とを連通する孔が形成されていることを要旨としている。
請求項１１に記載の発明によれば、補助排気管が不要となるため生産性の向上を図ることができるようになる。また、こうした構造を採用した場合、第１排気通路を流れる排気の流速、即ち触媒を通過する排気の炭化水素含有率を調整することができる。即ち、バルブ部や触媒部を変更しなくとも炭化水素含有率を要求される大きさに調整することができるようになる。
請求項１２記載の発明は、請求項１０に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記排気管の端部には補助排気管が接続されるとともに該補助排気管が前記バルブ部の上流側開口縁に挿入され、該補助排気管の下流側の開口縁が前記排気流入口縁として構成されていることを要旨としている。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記補助排気管には、前記バルブ部の内部空間に位置する箇所の径方向において該補助排気管の内部と前記バルブ部とを連通する孔が形成されていることを要旨としている。

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、前記吸着部内筒には、前記第２排気通路から前記吸着部への熱伝達を抑制する断熱部が設けられていることを要旨としている。

バルブが開いて第２排気通路に排気が流れる場合に、排気の熱が炭化水素吸着材に伝わり炭化水素吸着材が高温になると、吸着した炭化水素が一度に放出されてしまうため、触媒によって排気を浄化しきれないという懸念がある。上記の構成によると、排気による炭化水素吸着材の温度上昇を抑えて吸着した炭化水素を徐々に放出することができるので、触媒による炭化水素の浄化効率の向上を図ることができる。

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、前記吸着部内筒は、複数の管を同心状に配置して構成されており、隣り合うそれぞれの管との間に空間が形成されていることを要旨としている。
上記の構成によれば、隣り合うそれぞれの管との間に形成された空間が断熱層として機能するため、排気による炭化水素吸着材の温度上昇を抑えて吸着した炭化水素を徐々に放出することができるので、触媒による炭化水素の浄化効率を高めることができる。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記空間には、断熱材が配置されることを要旨としている。
上記の構成によれば、第２排気通路から炭化水素吸着材への熱伝達を一層効果的に抑制することができ、触媒による炭化水素の浄化効率を更に高めることができるようになる。

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、前記吸着部内筒をテーパ状に形成することで、該第２排気通路の軸線に直交する断面の面積が上流から下流へ向けて大きく形成されていることを要旨としている。

請求項１８に記載の発明は、エンジンの排気を流入させる第１排気通路及び第２排気通路と、前記第１排気通路に設けられて前記排気中の炭化水素を吸着する炭化水素吸着材とを備えて構成された吸着部と、前記排気を流入させるバルブ部外筒と、該バルブ部外筒内部に設けられて前記第２排気通路の開閉を通じて前記排気の流通態様を切り替えるバルブとを備えて構成されたバルブ部と、前記排気を流入させる触媒部外筒と、該触媒部外筒の内部に設けられて前記排気を浄化する触媒とを備えて構成された触媒部とを備えたエンジンの排気浄化装置の製造方法であって、前記吸着部は、吸着部外筒と該吸着部外筒の内部に設けられた吸着部内筒とを備え、前記吸着部外筒と前記吸着部内筒との間に前記炭化水素吸着材が設けられて前記第１排気通路が形成されるとともに、前記吸着部内筒の内部に前記第２排気通路が形成されたものであり、当該排気浄化装置に要求される性能に応じた前記吸着部を性能の異なる複数種類の吸着部の中から選択する工程と、当該排気浄化装置に要求される性能に応じた前記バルブ部を性能の異なる複数種類のバルブ部の中から選択する工程と、当該排気浄化装置に要求される性能に応じた前記触媒部を性能の異なる複数種類の触媒部の中から選択する工程と、前記各工程を通じて選択された前記吸着部及び前記バルブ部について、前記バルブ部外筒の下流側開口縁と前記吸着部外筒の上流側開口縁とをはめあわせる工程と、前記各工程を通じて選択された前記吸着部及び前記触媒部について、前記吸着部外筒の下流側開口縁と前記触媒部外筒の上流側開口縁とをはめあわせる工程とを含むことを要旨としている。

上記構成によれば、要求される性能に応じて個別に選択された吸着部、バルブ部及び触媒部の組み合わせを通じて排気浄化装置を構成することができるため、複数種類の排気浄化装置の製造に際して、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。

請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載のエンジンの排気浄化装置製造方法において、当該排気浄化装置の上流側に位置する排気管について、前記排気管の下流側の端部に補助排気管を接続する工程と、該補助排気管を前記バルブ部の上流側開口縁に挿入する工程とを含むことを要旨としている。

請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載のエンジンの排気浄化装置製造方法において、前記補助排気管を前記排気管へ接続する工程に先立ち、前記バルブ部の内部空間に位置する前記補助排気管の径方向において前記補助排気管の内部と前記バルブ部の内部と連通する孔を形成する工程を含むことを要旨としている。

請求項２１に記載の発明は、請求項１８に記載のエンジンの排気浄化装置において、当該排気浄化装置の上流側に位置する排気管を前記バルブ部の上流側開口縁に挿入する工程を含むことを要旨としている。

請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記排気管を前記バルブ部の上流側開口縁に挿入する工程に先立ち、前記バルブ部の内部空間に位置する前記排気管の径方向において該排気管の内部と前記バルブ部の内部とを連通する孔を形成する工程を含むことを要旨としている。

請求項２１に記載の発明によれば、補助排気管が不要となるため、生産性の向上を図ることができるようになる。また、こうした構成を採用した場合、請求項２２に記載の発明のように排気管に孔を形成することで、第１排気通路からバルブの上流へ流入する排気の流量、即ち触媒を通過する排気の炭化水素含有率を調整することができる。即ち、バルブ部や触媒部を変更しなくとも同含有率を要求される大きさに調整することができるようになる。

本発明の実施形態について、図１〜図２０を参照して説明する。なお、本実施形態では、エンジンの排気系において、エンジンから外部へ向かう排気の流れを上流から下流へ向かう排気の流れとしている。

＜排気系の構造＞
図１に、エンジンの排気系の構造を示す。
エンジン１の排気系は、触媒コンバータ２１、吸着材付き触媒コンバータ３及びマフラ２２を備えて構成されている。

エンジン１と触媒コンバータ２１とは、第１排気管２３により接続されている。
触媒コンバータ２１と吸着材付き触媒コンバータ３とは、第２排気管２４により接続されている。

吸着材付き触媒コンバータ３とマフラ２２とは、第３排気管２５により接続されている。
＜吸着材付き触媒コンバータの構造＞
図２に、吸着材付き触媒コンバータ３の全体構造を示す。

吸着材付き触媒コンバータ３は、同触媒コンバータ３内における排気の流通態様を切り替えるバルブ部４（第３構造体）、排気中の炭化水素を吸着する吸着材が設けられた吸着部５（第１構造体）、及び排気を浄化する触媒が設けられた触媒部６（第２構造体）を備えて構成されている。

吸着材付き触媒コンバータ３においては、上流から下流へ向けてバルブ部４、吸着部５及び触媒部６の順に配置されている。これら各部品は、それぞれ独立した部品として構成されている。

吸着材付き触媒コンバータ３は、吸着部５の上流側にバルブ部４が接続されるとともに、吸着部５の下流側に触媒部６が接続されることにより構成されている。バルブ部４の上流側には、第２排気管２４が接続されている。触媒部６の下流側には、第３排気管２５が接続されている。以下、各部品の構造について説明する。

〔１〕「バルブ部の構造」
図３に、バルブ部４の平面構造を示す。
図４に、図３のＶ１方向からみたバルブ部４の正面構造を示す。

図５に、図３のＶ２方向からみたバルブ部４の正面構造を示す。
図６に、図３のＤ４−Ｄ４線に沿ったバルブ部４の断面構造を示す。
バルブ部４は、その本体となるバルブ部外筒４１を備えて構成されている。

バルブ部外筒４１は、バルブ部４において最も外周側に配置されている。
バルブ部外筒４１には、バルブ部上流開口部４２及びバルブ部下流開口部４３が形成されている。

バルブ部上流開口部４２は、バルブ部４の上流とバルブ部４の内部空間とを連通する。バルブ部上流開口部４２には、第２排気管２４がはめ込まれる。即ち、バルブ部上流開口部４２の内径は、第２排気管２４の外径と略同じ大きさに設定されている。

バルブ部下流開口部４３は、バルブ部４の内部空間とバルブ部４の下流とを連通する。バルブ部下流開口部４３には、吸着部５（吸着部外筒５１）がはめ込まれる。即ち、バルブ部下流開口部４３の内径は、吸着部外筒５１の外径と略同じ大きさに設定されている。

バルブ部外筒４１の内部には、吸着材付き触媒コンバータ３内の排気の流通態様を切り替えるバルブ４４が設けられている。なお、バルブ４４は、エンジン１を統括的に制御する電子制御装置を通じて開閉駆動される。

〔２〕「吸着部の構造」
図７に、吸着部５の平面構造を示す。
図８に、図７のＶ３方向からみた吸着部５の正面構造を示す。

図９に、図７のＶ４方向からみた吸着部５の正面構造を示す。
図１０に、図８のＤ８−Ｄ８線に沿った吸着部５の断面構造を示す。
吸着部５は、その本体となる吸着部外筒５１を備えて構成されている。

吸着部外筒５１は、吸着部５において最も外周側に配置されている。
吸着部外筒５１には、吸着部上流開口部５２及び吸着部下流開口部５３が形成されている。

吸着部上流開口部５２は、吸着部５の上流と吸着部５の内部空間とを連通する。吸着部上流開口部５２は、バルブ部４にはめ込まれる。
吸着部下流開口部５３は、吸着部５の内部空間と吸着部５の下流とを連通する。吸着部下流開口部５３は、触媒部６（触媒部外筒６１）にはめ込まれる。即ち、吸着部下流開口部５３の外径は、触媒部外筒６１の内径と略同じ大きさに設定されている。

吸着部外筒５１の内部には、吸着部内筒５４が設けられている。
吸着部内筒５４の内部には、吸着部５の軸線に沿って延びる主排気通路ＲＡが形成されている。なお、主排気通路ＲＡは、第２排気通路に相当する。

吸着部内筒５４には、主排気通路上流開口部ＲＡ１及び主排気通路下流開口部ＲＡ２が形成されている。
主排気通路上流開口部ＲＡ１は、吸着部内筒５４の上流と主排気通路ＲＡとを連通する。

主排気通路下流開口部ＲＡ２は、主排気通路ＲＡと吸着部内筒５４の下流とを連通する。
吸着部内筒５４は、上流側の端部が吸着部外筒５１から突き出る態様で吸着部外筒５１に固定されている。

吸着部外筒５１の内周面と吸着部内筒５４の外周面との間には、吸着部５の軸線に沿って延びる外周排気通路ＲＢが形成されている。なお、外周排気通路ＲＢは、第１排気通路に相当する。

外周排気通路ＲＢにおいては、吸着部上流開口部５２が当該通路の上流側の開口部（外周排気通路上流開口部ＲＢ１）として機能する。即ち、吸着部外筒５１の上流と外周排気通路ＲＢとは吸着部上流開口部５２を介して連通されている。

外周排気通路ＲＢには、排気中の炭化水素を一時的に捕集する炭化水素吸着材５５が設けられている。
炭化水素吸着材５５の下流には、主排気通路ＲＡ及び外周排気通路ＲＢよりも下流に位置する吸着部５の内部空間（吸着部下流空間５６）と外周排気通路ＲＢとを隔てる隔壁５７が設けられている。

隔壁５７は、一方の端部が吸着部外筒５１の内周面に、他方の端部が吸着部内筒５４の外周面に接合されている。
隔壁５７には、外周排気通路ＲＢと吸着部下流空間５６とを連通する孔（隔壁孔５７Ｈ）が複数形成されている。即ち、外周排気通路ＲＢにおいては、隔壁孔５７Ｈが当該通路の下流側の開口部（外周排気通路下流開口部ＲＢ２）として機能する。なお、外周排気通路下流開口部ＲＢ２は、下流側開口部に相当する。

〔３〕「触媒部の構造」
図１１に、触媒部６の正面構造を示す。
図１２に、図１１のＶ５方向からみた触媒部６の正面構造を示す。

図１３に、図１１のＶ６方向から見た触媒部６の正面構造を示す。
図１４に、図１２のＤ１２−Ｄ１２線に沿った触媒部６の断面構造を示す。
触媒部６は、その本体となる触媒部外筒６１を備えて構成されている。

触媒部外筒６１は、触媒部６において最も外周側に配置されている。
触媒部外筒６１には、触媒部上流開口部６２及び触媒部下流開口部６３が形成されている。

触媒部上流開口部６２は、触媒部６の上流と触媒部６の内部空間とを連通する。触媒部上流開口部６２には、吸着部外筒５１がはめ込まれる。
触媒部下流開口部６３は、触媒部６の内部空間と触媒部６の下流とを連通する。触媒部下流開口部６３には、第３排気管２５がはめ込まれる。即ち、触媒部下流開口部６３の内径は、第３排気管２５の外径と略同じ大きさに設定されている。

触媒部外筒６１の内部には、三元触媒６４が設けられている。三元触媒６４は、触媒部６へ流入した排気のすべてが当該触媒を通過するように配置されている。
＜吸着材付き触媒コンバータの内部構造＞
図１５及び図１６を参照して、吸着材付き触媒コンバータ３の内部構造について説明する。

図１５は、バルブ４４が閉じた状態の吸着材付き触媒コンバータ３について、図２のＤ２−Ｄ２線に沿った断面構造を示す。
図１６は、バルブ４４が開いた状態の吸着材付き触媒コンバータ３について、図２のＤ２−Ｄ２線に沿った断面構造を示す。

吸着材付き触媒コンバータ３においては、バルブ部外筒４１と吸着部外筒５１との接触部、及び吸着部外筒５１と触媒部外筒６１との接触部がそれぞれ接合されている。
バルブ部４においては、バルブ部上流開口部４２にはめ込まれた第２排気管２４とバルブ部外筒４１との接触部が接合されている。

触媒部６においては、触媒部下流開口部６３にはめ込まれた第３排気管２５と触媒部外筒６１との接触部が接合されている。
吸着部内筒５４において吸着部外筒５１から突き出た箇所は、バルブ部４の内部空間に配置されている。また、主排気通路上流開口部ＲＡ１にバルブ４４がはめ込まれた状態で配置されている。即ち、バルブ４４を通じて主排気通路ＲＡを開閉することが可能となっている。

バルブ部４の内部空間（バルブ部空間４５）は、主排気通路上流開口部ＲＡ１よりも上流の空間（バルブ部上流空間４５Ａ）と、バルブ部外筒４１の内周と吸着部内筒５４の外周との間の空間（補助排気通路ＲＣ）とから形成されている。なお、バルブ部上流空間４５Ａは、バルブ４４の上流の空間と連続している吸着材付き触媒コンバータ３の内部空間に相当する。

補助排気通路ＲＣは、バルブ部４の軸線に沿って延びている。
補助排気通路ＲＣの下流側は、外周排気通路上流開口部ＲＢ１を介して外周排気通路ＲＢと連通している。

補助排気通路ＲＣの上流側は、補助排気通路上流開口部ＲＣ１を介してバルブ部上流空間４５Ａと連通している。なお、補助排気通路上流開口部ＲＣ１は、上流側開口部に相当する。

吸着材付き触媒コンバータ３においては、補助排気通路ＲＣと外周排気通路ＲＢとにより副排気通路ＲＤが形成されている。なお、補助排気通路上流開口部ＲＣ１は、バルブ部上流空間４５Ａと副排気通路ＲＤとを連通する開口部、即ち副排気通路ＲＤの上流側の開口部として機能する。また、外周排気通路下流開口部ＲＢ２は、副排気通路ＲＤと吸着部下流空間５６とを連通する開口部、即ち副排気通路ＲＤの下流側の開口部として機能する。

副排気通路ＲＤは、主排気通路ＲＡと平行して形成されている。また、炭化水素吸着材５５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。
吸着材付き触媒コンバータ３においては、内部の各部位にて必要とされる排気の流通態様を形成させるべくバルブ部４、吸着部５及び触媒部６を構成している。以下、要求される排気の流通態様、及びそうした流通態様を形成させるための構成について説明する。

〔１〕「副排気通路における排気の流れ方向（バルブ開時）」
炭化水素吸着材５５から離脱した炭化水素が三元触媒６４を通過する排気と十分に混ざり合っていないとき、例えば、三元触媒６４の一部において炭化水素の濃度が過度に高くなることに起因して、炭化水素が十分に浄化されないまま排気が外部へ放出されることもある。

そこで、本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３においては、バルブ４４が開いた状態のときに副排気通路ＲＤにて下流から上流へ向かう排気の流れ、即ち排気の逆流を生じさせるとともに、この排気がバルブ４４の上流へ流れ込むように構成している。これにより、炭化水素吸着材５５から放出された炭化水素が、三元触媒６４へ到達するまでに主排気通路ＲＡを流れる排気と十分に混ざり合うようになるため、三元触媒６４によ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。

吸着材付き触媒コンバータ３では、上記排気の流れの形成に寄与する構成として、以下に示す（ａ）〜（ｅ）の構成を採用している。
（ａ）補助排気通路上流開口部ＲＣ１及び外周排気通路下流開口部ＲＢ２について、バルブ４４が開いた状態のときに補助排気通路上流開口部ＲＣ１の上流の圧力が外周排気通路下流開口部ＲＢ２の下流の圧力よりも小さくなるように、これら各開口部の形成位置を設定している。具体的には、次の（ｂ）及び（ｃ）の態様をもって設定している。

（ｂ）補助排気通路上流開口部ＲＣ１について、バルブ４４が開いた状態のときに排気の流れによどみ（渦）が生じない吸着部５の内部空間と副排気通路ＲＤとが連通するように、この開口部の形成位置を設定している。また、外周排気通路下流開口部ＲＢ２について、バルブ４４が開いた状態のときに排気の流れによどみ（渦）が生じる吸着部５の内部空間と副排気通路ＲＤとが連通するように、この開口部の形成位置を設定している。

排気の流れの中において、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。このため、上記構成を採用することで、バルブ４４が開いた状態のときに副排気通路ＲＤにおいて下流から上流へ向かう排気の流れを安定して形成させることができるようになる。

（ｃ）補助排気通路上流開口部ＲＣ１について、バルブ４４の近傍にこの開口部の形成位置を設定している。また、外周排気通路下流開口部ＲＢ２について、三元触媒６４の近傍にこの開口部の形成位置を設定している。

吸着材付き触媒コンバータ３においては、三元触媒６４が排気の流れに対する抵抗となるため、三元触媒６４の上流の圧力がバルブ４４の近傍の圧力よりも高くなる。即ち、三元触媒６４を排気の流速を低下させる抵抗材として機能させている。このため、上記構成を採用することで、バルブ４４が開いた状態のときに副排気通路ＲＤにおいて下流から上流へ向かう排気の流れを安定して形成させることができるようになる。

（ｄ）第２排気管２４内の排気を当該触媒コンバータ３内へ流入させる排気流入口ＲＥについて、排気流入口ＲＥをバルブ４４の直前に配置している。なお、本実施形態では、第２排気管２４の下流側の開口部を排気流入口ＲＥとして機能させるとともにこの開口部をバルブ４４の直前に配置することで、上記構造を実現している。

バルブ部４においては、排気流入口ＲＥとバルブ４４との距離が近くなるほど、バルブ４４が開いた状態のときに排気流入口ＲＥから主排気通路ＲＡ内へ流れ込む排気の流量が増加する。即ち、排気流入口ＲＥから副排気通路ＲＤへ向けて流れる排気の流量が減少する。このように、上記構成においては、副排気通路ＲＤにおいて下流から上流へ向かう排気の流れが排気流入口ＲＥから下流へ向けて流れる排気に妨げられにくくなるため、下流から上流への排気の流れを安定して形成させることができるようになる。

（ｅ）図１７に示すように、排気流入口ＲＥに直交する排気の流れ（直線ＬＡ）が補助排気通路上流開口部ＲＣ１を通過しないように排気流入口ＲＥの形成位置を設定している。本実施形態では、排気流入口ＲＥの径を吸着部内筒５４の外径よりも小さく設定するとともに、第２排気管２４の軸線と吸着部内筒５４の軸線とを略同軸上に配置することで、上記構造を実現している。

ここで、排気流入口ＲＥに直交して上流から下流へ向かう排気の流れ上に補助排気通路上流開口部ＲＣ１（副排気通路ＲＤ）が配置されているとすると、そうした排気の流れと副排気通路ＲＤにおいて下流から上流へ向かう排気の流れとが衝突する状態となるため、下流から上流へ向かう排気の流れが妨げられるようになる。

上記構成においては、こうしたことを考慮して、排気流入口ＲＥの形成位置を設定しているため、副排気通路ＲＤにおいて下流から上流へ向かう排気の流れを安定して形成させることができるようになる。

〔２〕「副排気通路における排気の流速の変化度合い（バルブ開時）」
バルブ４４が開いた状態のとき、副排気通路ＲＤの排気の流速は、主に外周排気通路下流開口部ＲＢ２下流の圧力の影響を受けて変化する。一方で、炭化水素吸着材５５からは上記排気の流速に応じた量の炭化水素が放出される。このため、副排気通路ＲＤを流れる排気の流速の変化度合いが大きい状態においては、主排気通路ＲＡを流れる排気の炭化水素含有率が大きく変動することに起因して、過度に炭化水素濃度の高い排気が三元触媒６４へ流れ込むことも考えられる。この場合、三元触媒６４による炭化水素の浄化効率の低下をまねくことが懸念される。

そこで、本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３においては、副排気通路ＲＤを流れる排気の流速について、その変化度合いが小さくなるように構成している。これにより、主排気通路ＲＡを流れる排気について、その炭化水素含有率の変動が小さくされるため、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。

吸着材付き触媒コンバータ３では、上記排気の流れの形成に寄与する構成として、以下に示す（ａ）及び（ｂ）の構成を採用している。
（ａ）外周排気通路下流開口部ＲＢ２について、バルブ４４が開いた状態のときに圧力の変化度合いが小さい（圧力の変化が安定した）吸着部５の内部空間と副排気通路ＲＤとが連通するように、この開口部の形成位置を設定している。具体的には、次の（ｂ）の態様をもって設定している。

（ｂ）図１８に示すように、バルブ４４が開いた状態のときに副排気通路ＲＤの周囲（主排気通路ＲＡ及び吸着部下流空間５６）を流れる排気について、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とする。外周排気通路下流開口部ＲＢ２について、剥離境界線ＬＢから離れているとともに排気の流れによどみが生じる領域（よどみ領域５６Ａ）と副排気通路ＲＤとが連通するように、この開口部の形成位置を設定している。即ち、剥離境界線ＬＢよりも外側（吸着部外筒５１側）のよどみ領域５６Ａと副排気通路ＲＤとが連通するように、開口部の形成位置を設定している。

剥離境界線ＬＢの近傍においては、剥離境界線ＬＢから離れた箇所に比べて圧力の変化度合いが大きくなる。また、排気の流れによどみが生じている箇所では、圧力の変化度合いが小さくなる。従って、上記構成を採用することで、副排気通路ＲＤの排気の流速について、その変化度合いを小さくすることができるようになる。

〔３〕「副排気通路における排気の流速の大きさ（バルブ開時）」
バルブ４４が開いた状態のときに、主排気通路ＲＡを流れる排気の炭化水素含有率が三元触媒６４の炭化水素の浄化能力を上回っている場合、三元触媒６４により浄化されない炭化水素が存在するようになる。

そこで、本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３においては、主排気通路ＲＡの排気の炭化水素含有率が三元触媒６４の炭化水素の浄化能力内に収められるように構成している。即ち、主排気通路ＲＡの排気の炭化水素含有率が上限含有率を超えないように構成している。これにより、三元触媒６４を通じて炭化水素を適切に浄化することができるようになる。

吸着材付き触媒コンバータ３では、上記排気の流れの形成に寄与する構成として、以下に示す（ａ）の構成を採用している。
（ａ）主排気通路ＲＡの排気の炭化水素含有率は、炭化水素吸着材５５から放出される炭化水素の量、即ち副排気通路ＲＤを流れる排気の流速の影響を受けて大きく変化する。一方で、副排気通路ＲＤの排気の流速は、排気流入口ＲＥの形成位置及び径の大きさに応じて変化することが本発明者による試験等を通じて確認されている。

そこで、本実施形態では、主排気通路ＲＡの排気の炭化水素含有率が三元触媒６４の浄化能力内に収められるように、排気流入口ＲＥの形成位置及び径の大きさを適正化している。

排気流入口ＲＥの形成位置については、副排気通路ＲＤを流れる排気の流速との関係のもとにバルブ４４との距離を調整することで、適正な形成位置に設定している。また、排気流入口ＲＥの径の大きさについては、副排気通路ＲＤを流れる排気の流速との関係のもとに第２排気管２４の先端を径方向へ縮めることで、適正な大きさに設定している。なお、吸着材付き触媒コンバータ３の構成によっては、第２排気管２４の先端を径方向へ拡げることにより適正な径の大きさに設定することが可能となる場合もある。

〔４〕「副排気通路における排気の流速の大きさ（バルブ閉時）」
バルブ４４が閉じた状態において、炭化水素吸着材５５を通過する排気の流速が過度に大きい場合、炭化水素が吸着される前に排気が同吸着材５５を通過するようになる。即ち、同排気の流速が、炭化水素吸着材５５において炭化水素の吸着が可能となる上限の速度（吸着限界速度）を超えている場合、炭化水素吸着材５５に吸着されない炭化水素が存在するようになる。

そこで、本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３においては、バルブ４４が閉じた状態のときに副排気通路ＲＤを流れる排気について、その流速が上記吸着限界速度を越えないように構成している。これにより、バルブ４４が閉じた状態のとき、炭化水素吸着材５５を通過する排気の炭化水素が同吸着材５５に吸着されるようになる。

吸着材付き触媒コンバータ３では、上記排気の流れの形成に寄与する構成として、以下に示す（ａ）〜（ｄ）の構成を採用している。
（ａ）バルブ４４が閉じた状態のときに副排気通路ＲＤを流れる排気について、その流速が吸着限界速度を越えないように、補助排気通路上流開口部ＲＣ１の面積と外周排気通路下流開口部ＲＢ２の面積との関係を設定している。具体的には、次の（ｂ）の態様をもって設定している。

（ｂ）外周排気通路下流開口部ＲＢ２の面積（すべての隔壁孔５７Ｈの開口面積をあわせた面積）を補助排気通路上流開口部ＲＣ１の面積よりも小さく設定している。また、これとともに、要求される排気の流速が得られるように外周排気通路下流開口部ＲＢ２の面積及び補助排気通路上流開口部ＲＣ１の面積をそれぞれ設定している。

（ｃ）バルブ４４が開いた状態のときに、補助排気通路上流開口部ＲＣ１の上流の圧力と外周排気通路下流開口部ＲＢ２の下流の圧力との差が過度に大きくならないように、即ち副排気通路ＲＤを流れる排気の流速が吸着限界速度を越えない圧力差となるように、補助排気通路上流開口部ＲＣ１及び外周排気通路下流開口部ＲＢ２の形成位置を設定している。具体的には、次の（ｄ）の態様をもって設定している。

（ｄ）外周排気通路下流開口部ＲＢ２について、排気の流れによどみ（渦）が生じる吸着部５の内部空間と副排気通路ＲＤとが連通するように、この開口部の形成位置を設定している。また、補助排気通路上流開口部ＲＣ１について、バルブ部上流空間４５Ａと副排気通路ＲＤとが連通するように、この開口部の形成位置を設定している。

＜排気の流通態様＞
図１９及び図２０を参照して、吸着材付き触媒コンバータ３における排気の流通態様について説明する。

本実施形態のエンジン１では、電子制御装置を通じて、触媒コンバータ２１の三元触媒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、三元触媒が活性していない状態にあると判定したとき、触媒冷間モードを選択してバルブ４４を閉じた状態に維持する。一方で、三元触媒が活性した状態にあると判定したとき、触媒暖機モードを選択してバルブ４４を開いた状態に維持する。なお、電子制御装置における上記判定は、エンジン１の運転状態等に基づいて行われる。

〔１〕「触媒冷間モードにおける排気の流通態様」
図１９に、触媒冷間モードにおける排気の流通態様（第１の流通態様）を示す。
触媒冷間モードの選択時においては、排気が次のように吸着材付き触媒コンバータ３内を流れる。
［ａ］第２排気管２４内の排気が、第２排気管２４の開口部（排気流入口ＲＥ）を介してバルブ部上流空間４５Ａへ流れ込む。
［ｂ］バルブ部上流空間４５Ａの排気が、補助排気通路上流開口部ＲＣ１を介して副排気通路ＲＤへ流れ込む。［ｃ］副排気通路ＲＤの排気が、炭化水素吸着材５５を通過した後、外周排気通路下流開口部ＲＢ２を介して吸着部下流空間５６へ流れ込む。このとき、排気中の炭化水素が炭化水素吸着材５５に吸着される。
［ｄ］吸着部下流空間５６の排気が、三元触媒６４を通過した後、第３排気管２５内へ流れ込む。このとき、三元触媒６４により排気中の窒素酸化物及び一酸化炭素が浄化される。

このように、触媒冷間モードにおいては、吸着材付き触媒コンバータ３内に流れ込んだ排気のすべてが炭化水素吸着材５５を通過した後に三元触媒６４を通過することにより、炭化水素が排気とともに外部へ放出されることが回避される。

〔２〕「触媒暖機モードにおける排気の流通態様」
図２０に、触媒暖機モードにおける排気の流通態様（第２の流通態様）を示す。
触媒暖機モードの選択時においては、排気の流れとして主流及び副流が形成される。なお、図２０において実線で示される流れが主流に相当する。また、破線で示される流れが副流に相当する。

主流では、次のように排気が流れる。
［ａ］第２排気管２４内の排気が、第２排気管２４の開口部（排気管開口部２４Ｈ）を介してバルブ部上流空間４５Ａへ流れ込む。
［ｂ］バルブ部上流空間４５Ａの排気が、バルブ４４及び主排気通路上流開口部ＲＡ１を介して主排気通路ＲＡへ流れ込む。
［ｃ］主排気通路ＲＡの排気が、主排気通路下流開口部ＲＡ２を介して吸着部下流空間５６へ流れ込む。
［ｄ］吸着部下流空間５６の排気が、三元触媒６４を通過した後、第３排気管２５内へ流れ込む。このとき、三元触媒６４により排気中の窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素が浄化される。

副流では、次のように排気が流れる。
［ａ］吸着部下流空間５６の排気が、外周排気通路下流開口部ＲＢ２を介して副排気通路ＲＤへ流れ込む。
［ｂ］副排気通路ＲＤの下流側の排気が、炭化水素吸着材５５を介して副排気通路ＲＤの上流側へ流れる。このとき、炭化水素吸着材５５に捕集されている炭化水素が、炭化水素吸着材５５から離脱して排気とともに上流へ向けて流れる。
［ｃ］副排気通路ＲＤの上流側の排気が、補助排気通路上流開口部ＲＣ１を介してバルブ部上流空間４５Ａへ流れ込む。
［ｄ］バルブ部上流空間４５Ａの排気が、バルブ４４の上流において主流へ流れ込む。

このように、触媒暖機モードにおいては、副流を通じて炭化水素吸着材５５から離脱した炭化水素がバルブ４４の上流で主流と混ざり合うとともに、主流の排気が三元触媒６４を通過することにより、離脱した炭化水素が三元触媒６４により浄化される。

＜作用効果＞
本実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置（吸着材付き触媒コンバータ３）によれば、次のような作用効果が奏せられるようになる。

（１）本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３では、バルブ部４、吸着部５及び触媒部６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て当該触媒コンバータ３を構成している。これにより、バルブ部４、吸着部５及び触媒部６のそれぞれを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６４のサイズの変更が必要となった場合において、これにともない炭化水素吸着材５５の変更が必要となるといった事態が回避される。このように、上記構成を採用することで、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。

（２）本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３によれば、バルブ４４が開いた状態のとき、炭化水素吸着材５５から放出された炭化水素が三元触媒６４へ到達するまでに主流の排気と十分に混ざり合うようになるため、三元触媒６４によ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。

（３）本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３によれば、バルブ４４が開いた状態のとき、副排気通路ＲＤにおいて下流から上流へ向かう排気の流れを安定して形成させることができるようになる。

（４）本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３によれば、三元触媒６４を通過する排気について、その炭化水素含有率の変動が小さくされるため、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。

（５）本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３によれば、主流の炭化水素含有率が三元触媒６４の炭化水素浄化能力内に収められるため、三元触媒６４を通じて適切に炭化水素を浄化することができるようになる。

（６）本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３によれば、バルブ４４が閉じた状態のときに副排気通路ＲＤを流れる排気について、その流速が吸着限界速度未満に維持されるため、炭化水素吸着材５５による炭化水素の吸着を十分に行うことができるようになる。

（７）本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３では、外周排気通路下流開口部ＲＢ２の下流に三元触媒６４を配置することで、外周排気通路下流開口部ＲＢ２の下流の圧力を高めるようにしている。このように、三元触媒６４を抵抗材として利用しているため、装置の大型化を回避することができるようになる。

（８）本実施形態の吸着材付き触媒コンバータ３では、第２排気管２４の開口部をバルブ部上流空間４５Ａに配置することで、排気流入口ＲＥをバルブ４４の直前に配置するようにしている。このように、第２排気管２４を利用することで別の部材が必要とならない構成を採用しているため、生産性の向上を図ることができるようになる。

＜吸着材付き触媒コンバータの製造方法＞
吸着材付き触媒コンバータ３の製造方法について説明する。
吸着材付き触媒コンバータ３の製造は、以下の工程１〜工程５を含めて行われる。
［工程１］要求される性能に応じたバルブ部４を性能の異なる複数種類のバルブ部の中から選択する。
［工程２］要求される性能に応じた吸着部５を性能の異なる複数種類の吸着部の中から選択する。
［工程３］要求される性能に応じた触媒部６を性能の異なる複数種類の触媒部の中から選択する。
［工程４］上記各工程を通じて選択されたバルブ部４、吸着部５及び触媒部６を直列に配置して接合する。
［工程５］第２排気管２４の下流側の開口部（排気流入口ＲＥ）をバルブ部上流空間４５Ａに配置して、第２排気管２４とバルブ部４とを接合する。

＜作用効果＞
本実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置の製造方法によれば、次のような作用効果が奏せられるようになる。

（９）本実施形態の製造方法によれば、性能の異なる複数種類の吸着材付き触媒コンバータ３の製造に際して、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。

＜変更例＞
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・図２１に示すように、径方向において第２排気管２４の内部と外部とを連通する孔（連通孔７１）を形成することで、副排気通路ＲＤの排気の流速（炭化水素吸着材５５から放出される炭化水素の量）を調整することもできる。こうした構成を採用する場合、吸着材付き触媒コンバータ３の製造方法においては、［工程５］に先立ち第２排気管２４に連通孔７１を形成する工程が含まれる。上記構成によれば、バルブ部４や吸着部５を変更しなくとも排気の流速を要求される大きさに調整することが可能となるため、生産性の向上が図られるようになる。

・上記実施形態では、第２排気管２４をバルブ部上流空間４５Ａに配置することで、排気流入口ＲＥをバルブ４４の直前に配置する構造を実現したが、例えば次のように変更することもできる。即ち、第２排気管２４とは別体の補助排気管を第２排気管２４の下流側先端に接続するとともに、この補助排気管をバルブ部上流空間４５に配置する。そして、補助排気管の開口部を排気流入口ＲＥとして機能させることで、排気流入口ＲＥをバルブ４４の直前に配置する構造を実現することもできる。

・また、上記構成を採用した場合において、径方向において補助排気管の内部と外部とを連通する孔を形成することで、副排気通路ＲＤの排気の流速を調整することもできる。こうした構成を採用する場合、吸着材付き触媒コンバータ３の製造方法においては、バルブ部上流空間４５Ａへの補助排気管の配置に先立ち補助排気管に孔を形成する工程が含まれる。

・上記実施形態では、抵抗材として三元触媒６４を利用す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。即ち、図２２に示すように、抵抗材として吸音材（グラスウール７２）を外周排気通路下流開口部ＲＢ２の下流に配置することもできる。この場合、副排気通路ＲＤにおいて副流を安定して形成させることが可能になるとともに、吸着材付き触媒コンバータ３にマフラの機能をもたせることができるようになる。

・図２３に示すように、吸着部内筒５４の形状を上流から下流へ向けて断面積（軸線に直交する断面の面積）が大きくなるテーパ状にすることもできる。この場合、排気の流れの剥離が生じにくくなるため、エンジン１の背圧の低減を図ることができるようになる。また、三元触媒６４に対して均一に排気が当たるようになるため、排気の浄化効率の向上を図ることができるようになる。

・図２４に示すように、吸着部内筒５４を吸着部５に接触する外管５４ａとその内側に同心状に配設される内管５４ｂとによって構成し、これら各管５４ａ，５４ｂとの間に空間５８を形成する、といった２重管構造を採用することもできる。すなわち、内管５４ｂの一端側を外管５４ａの上流側内周面に固定する一方、内管５４ｂの他端側と外管５４ａの下流側内周面との間にワイヤーメッシュ５９を介在させる。このワイヤーメッシュ５９は外管５４ａと内管５４ｂとの熱膨張による伸びの差を吸収するものである。この構成によると、空間５８が断熱層として機能するため、バルブ４４が開いたときに主排気通路ＲＡを流れる排気の熱が、外管５４ａの外側に配置された炭化水素吸着材５５に伝わりにくくなる。このため、炭化水素吸着材５５が高温となり吸着した炭化水素が一度に放出されるという状態を抑制することができる。すなわち、排気による炭化水素吸着材の温度上昇を抑えて吸着した炭化水素を徐々に放出することで、触媒による炭化水素の浄化効率の向上を図ることができる。なお、空間５８に断熱材を配置する等で断熱効果を高めてもよい。

・またこの場合、図２４に示されるように、内管５４ｂの上流側部分を下流側に向かって徐々に縮径する構成を採用することにより、吸着部内筒５４を通過する排気を内管５４ｂの上流側内周面から剥離させて主排気通路ＲＡの排気から内管５４ｂに伝達される熱量の低減を図るようにするのが好ましい。これにより、断熱効果を一層高めることができる。

本発明にかかるエンジンの排気浄化装置を具体化した実施形態について、エンジンの排気系の全体構成を示す構成図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、吸着材付き触媒コンバータの全体構成を示す構成図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、バルブ部の平面構造を示す平面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図３のＶ１方向からみたバルブ部の正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図３のＶ２方向からみたバルブ部の正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図４のＤ４−Ｄ４線に沿ったバルブ部の断面構造を示す断面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、吸着部の平面構造を示す平面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図７のＶ３方向からみた吸着部の正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図７のＶ４方向からみた吸着部の正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図８のＤ８−Ｄ８線に沿った吸着部の断面構造を示す断面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、触媒部の平面構造を示す平面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図１１のＶ５方向からみた触媒部の正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図１１のＶ６方向からみた触媒部の正面構造を示す正面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図１２のＤ１２−Ｄ１２線に沿った断面構造を示す断面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図２のＤ２−Ｄ２線に沿った吸着材付き触媒コンバータの断面構造を示す断面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、図２のＤ２−Ｄ２線に沿った吸着材付き触媒コンバータの断面構造を示す断面図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、バルブ付近の拡大構造を示す拡大図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、隔壁付近の拡大構造を示す拡大図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、バルブが閉じた状態における排気の流通態様を示す動作図。 同実施形態のエンジンの排気浄化装置について、バルブが開いた状態における排気の流通態様を示す動作図。 その他の実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置について、軸線に沿った吸着材付き触媒コンバータの断面構造を示す断面図。 その他の実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置について、軸線に沿った吸着材付き触媒コンバータの断面構造を示す断面図。 その他の実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置について、軸線に沿った吸着材付き触媒コンバータの断面構造を示す断面図。 その他の実施形態にかかるエンジンの排気浄化装置について、軸線に沿った吸着材付き触媒コンバータの断面構造を示す断面図。

符号の説明

１…エンジン、２１…触媒コンバータ、２２…マフラ、２３…第１排気管、２４…第２排気管、２５…第３排気管、３…吸着材付き触媒コンバータ。
４…バルブ部、４１…バルブ部外筒、４２…バルブ部上流開口部、４３…バルブ部下流開口部、４４…バルブ、４５…バルブ部内部空間、４５Ａ…バルブ部上流空間。

５…吸着部、５１…吸着部外筒、５２…吸着部上流開口部、５３…吸着部下流開口部、５４…吸着部内筒（５４ａ…外管，５４ｂ…内管）、５５…炭化水素吸着材、５６…吸着部下流空間、５６Ａ…よどみ領域、５７…隔壁、５７Ｈ…隔壁孔。

６…触媒部、６１…触媒部外筒、６２…触媒部上流開口部、６３…触媒部下流開口部、６４…三元触媒。
７１…連通孔、７２…グラスウール。

ＲＡ…主排気通路、ＲＡ１…主排気通路上流開口部、ＲＡ２…主排気通路下流開口部、ＲＢ…外周排気通路、ＲＢ１…外周排気通路上流開口部、ＲＢ２…外周排気通路下流開口部、ＲＣ…補助排気通路、ＲＣ１…補助排気通路上流開口部、ＲＤ…副排気通路、ＲＥ…排気流入口。

Claims (22)

1. エンジンの排気を流入させる第１排気通路及び第２排気通路と、前記第１排気通路に設けられて前記排気中の炭化水素を吸着する炭化水素吸着材とを備えて構成された吸着部と、
   前記排気を流入させるバルブ部外筒と、該バルブ部外筒内部に設けられて前記第２排気通路の開閉を通じて前記排気の流通態様を切り替えるバルブとを備えて構成されたバルブ部と、
   前記排気を流入させる触媒部外筒と、該触媒部外筒の内部に設けられて前記排気を浄化する触媒とを備えて構成された触媒部と
   を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
   前記吸着部は、吸着部外筒と該吸着部外筒の内部に設けられた吸着部内筒とを備え、前記吸着部外筒と前記吸着部内筒との間に前記炭化水素吸着材が設けられて前記第１排気通路が形成されるとともに、前記吸着部内筒の内部に前記第２排気通路が形成され、
   前記バルブ部外筒の下流側開口縁と前記吸着部外筒の上流側開口縁とがはめあわされることで前記バルブ部と前記吸着部とが接続され、
   前記吸着部外筒の下流側開口縁と前記触媒部外筒の上流側開口縁とがはめあわされることで前記吸着部と前記触媒部とが接続されている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記吸着部外筒の上流側開口縁に対してその外周側に前記バルブ部外筒の下流側開口縁がはめあわされることで前記バルブ部と前記吸着部とが接続され、前記吸着部外筒の下流側開口縁に対してその外周側に前記触媒部外筒の上流側開口縁がはめあわされることで前記吸着部と前記触媒部とが接続されている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記吸着部内筒の下流側開口縁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを隔てる隔壁が設けられており、前記隔壁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを連通する隔壁孔が形成されており、
   前記隔壁孔は、前記バルブが開いた状態のときに、上流から下流に向かう前記排気の流れによどみが生じる箇所に設けられている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
4. 請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記吸着部内筒の下流側開口縁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを隔てる隔壁が設けられており、前記隔壁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを連通する隔壁孔が形成されており、
   前記隔壁孔は、前記バルブが開いた状態のときに、前記排気の圧力の変化が安定する箇所に設けられている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
5. 請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記吸着部内筒の下流側開口縁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを隔てる隔壁が設けられており、前記隔壁には、前記第１排気通路と前記触媒部の内部空間とを連通する隔壁孔が形成されており、
   前記バルブが開いた状態のときに前記第２排気通路及び前記触媒部の内部空間を流れる排気について、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としたとき、前記隔壁孔は、前記剥離境界線から離れた箇所に設けられている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
6. 請求項３〜５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、
   前記バルブが閉じた状態のときに前記第１排気通路を流れる排気について、該排気の流速を前記炭化水素吸着材の吸着能力内に収めるべく、前記吸着部内筒の上流側開口縁及び前記吸着部外筒の上流側開口縁によって形成される第１排気通路の上流側開口縁の流路断面積と、前記隔壁孔の流路断面積との関係が設定されている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
7. 請求項１〜６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、
   前記触媒部の下流へ向けて流れる前記排気について、該排気の流速を低下させる抵抗材が前記触媒部に配置されている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
8. 請求項７に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記抵抗材として前記触媒を採用した
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
9. 請求項７に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記抵抗材として吸音材を採用した
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
10. 請求項１〜９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、
    前記バルブ部の上流側開口縁には排気管が挿入され、
    前記排気管内から前記バルブ部内へ前記排気を流入させる排気流入口縁の形成位置は、該排気流入口縁に直交して上流から下流へ向かう前記排気の流れが前記吸着部内筒の上流側開口縁及び前記吸着部外筒の上流側開口縁によって形成される前記第１排気通路の上流側開口縁を通過しない位置に設定されている
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
11. 請求項１０に記載のエンジンの排気浄化装置において、
    前記排気管には、前記バルブ部の内部空間に位置する箇所の径方向において該排気管の内部と前記バルブ部とを連通する孔が形成されている
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
12. 請求項１０に記載のエンジンの排気浄化装置において、
    前記排気管の端部には補助排気管が接続されるとともに該補助排気管が前記バルブ部の上流側開口縁に挿入され、該補助排気管の下流側の開口縁が前記排気流入口縁として構成されている
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
13. 請求項１２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
    前記補助排気管には、前記バルブ部の内部空間に位置する箇所の径方向において該補助排気管の内部と前記バルブ部とを連通する孔が形成されている
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
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、
    前記吸着部内筒には、前記第２排気通路から前記吸着部への熱伝達を抑制する断熱部が設けられている
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
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、
    前記吸着部内筒は、複数の管を同心状に配置して構成されており、隣り合うそれぞれの管との間に空間が形成されている
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
16. 請求項１５に記載のエンジンの排気浄化装置において、
    前記空間には断熱材が配置される
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
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、
    前記吸着部内筒をテーパ状に形成することで、該第２排気通路の軸線に直交する断面の面積が上流から下流へ向けて大きく形成されている
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
18. エンジンの排気を流入させる第１排気通路及び第２排気通路と、前記第１排気通路に設けられて前記排気中の炭化水素を吸着する炭化水素吸着材とを備えて構成された吸着部と、前記排気を流入させるバルブ部外筒と、該バルブ部外筒内部に設けられて前記第２排気通路の開閉を通じて前記排気の流通態様を切り替えるバルブとを備えて構成されたバルブ部と、前記排気を流入させる触媒部外筒と、該触媒部外筒の内部に設けられて前記排気を浄化する触媒とを備えて構成された触媒部とを備えたエンジンの排気浄化装置の製造方法であって、
    前記吸着部は、吸着部外筒と該吸着部外筒の内部に設けられた吸着部内筒とを備え、前記吸着部外筒と前記吸着部内筒との間に前記炭化水素吸着材が設けられて前記第１排気通路が形成されるとともに、前記吸着部内筒の内部に前記第２排気通路が形成されたものであり、
    当該排気浄化装置に要求される性能に応じた前記吸着部を性能の異なる複数種類の吸着部の中から選択する工程と、
    当該排気浄化装置に要求される性能に応じた前記バルブ部を性能の異なる複数種類のバルブ部の中から選択する工程と、
    当該排気浄化装置に要求される性能に応じた前記触媒部を性能の異なる複数種類の触媒部の中から選択する工程と、
    前記各工程を通じて選択された前記吸着部及び前記バルブ部について、前記バルブ部外筒の下流側開口縁と前記吸着部外筒の上流側開口縁とをはめあわせる工程と、
    前記各工程を通じて選択された前記吸着部及び前記触媒部について、前記吸着部外筒の下流側開口縁と前記触媒部外筒の上流側開口縁とをはめあわせる工程とを含む
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置の製造方法。
19. 請求項１８に記載のエンジンの排気浄化装置の製造方法において、
    当該排気浄化装置の上流側に位置する排気管について、前記排気管の下流側の端部に補助排気管を接続する工程と、該補助排気管を前記バルブ部の上流側開口縁に挿入する工程とを含む
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置の製造方法。
20. 請求項１９に記載のエンジンの排気浄化装置製造方法において、
    前記補助排気管を前記排気管へ接続する工程に先立ち、前記バルブ部の内部空間に位置する前記補助排気管の径方向において前記補助排気管の内部と前記バルブ部の内部と連通する孔を形成する工程を含む
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置の製造方法。
21. 請求項１８に記載のエンジンの排気浄化装置において、
    当該排気浄化装置の上流側に位置する排気管を前記バルブ部の上流側開口縁に挿入する工程を含む
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置の製造方法。
22. 請求項２１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
    前記排気管を前記バルブ部の上流側開口縁に挿入する工程に先立ち、前記バルブ部の内部空間に位置する前記排気管の径方向において該排気管の内部と前記バルブ部の内部とを連通する孔を形成する工程を含む
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置の製造方法。

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