特許 7593503 車両用エンジンの補機配置構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】車両用エンジンの補機配置構造

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/13 20160101AFI20241126BHJP

   F02M 26/23 20160101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

F02M26/13

F02M26/23

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023553842

(86)(22)【出願日】2021-10-14

(86)【国際出願番号】 JP2021038042

(87)【国際公開番号】W WO2023062774

(87)【国際公開日】2023-04-20

【審査請求日】2024-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 肇

(72)【発明者】

【氏名】木村 洋之

【審査官】村山 美保

(56)【参考文献】

【文献】仏国特許出願公開第２９４４０６１（ＦＲ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１２４６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８５６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４８７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－７０８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５７１９３７６（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ２６／１３

Ｆ０２Ｍ ２６／２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載され、排気通路に排気浄化触媒が備えられるとともに、排気還流装置を備えたエンジンの補機配置構造であって、
前記排気還流装置は、前記エンジンの排気通路から排気の一部を吸気通路に還流する排気還流通路と、前記排気還流通路に介装された冷却装置と、を備え、
前記排気還流通路は、前記排気浄化触媒の下流側の前記排気通路に設けられた排気導入口と前記冷却装置の排気の取入口とを接続する排気側通路と、前記吸気通路と前記冷却装置の排気の排出口とを接続する吸気側通路を有し、
前記冷却装置は、前記エンジンと前記排気浄化触媒との間に配置され、前記排気の取入口と前記排気導入口との距離が、前記排気の排出口と前記排気導入口との距離より長くなるように配置されている
ことを特徴とするエンジンの補機配置構造。

【請求項2】

前記排気浄化触媒及び前記冷却装置は、車幅方向に互いにオフセットして配置され、
前記冷却装置は、長手方向が車幅方向になるように配置されるとともに、前記排気浄化触媒に対してオフセットしている方向側の端部が前記排気の取入口となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの補機配置構造。

【請求項5】

前記排気浄化触媒は、前記エンジンの後面に対して離間して配置され、
前記冷却装置の下流側の前記排気還流通路は、前記排気浄化触媒と前記エンジンの後面との間を通過して前記冷却装置とは反対側に延びることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジンの補機配置構造。

【請求項6】

前記冷却装置は、冷却水を導入して前記排気還流通路を通過する排気を冷却する水冷式の冷却器であり、
前記冷却装置へ導入される前記冷却水の通路は、前記冷却装置の上流側及び下流側の少なくとも一方で前記排気還流通路に隣接して延びるように配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジンの補機配置構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車両のエンジンの排気還流装置における冷却装置の配置構造に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載されたエンジンの多くには、排気性能を向上させるために、排気還流装置が備えられている。排気還流装置は、排気通路と吸気通路とを連通する排気還流通路を備え、排気通路から排気の一部を吸気通路に還流し、吸気の酸素濃度を低下させ燃焼室内の温度を低下しエンジンからＮＯｘの排出を抑制する。更に、排気還流ガスを導入することによる吸気温度の上昇を抑えるために冷却装置を備えたものもある。冷却装置は、排気還流通路に配置され、排気還流通路を通過する排気還流ガスを冷却する。

【0003】

特許文献１に記載された車両には、車両に横置きに搭載されたエンジンの後方側に排気マニホールドが備えられ、排気マニホールドから下方に向かって延びるように排気浄化装置が備えられている。更に、エンジンの後方側に排気浄化装置に隣接して冷却装置（ＥＧＲクーラー）が備えられている。冷却装置は排気浄化装置の下流側から排気の一部を導入している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５７１９３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１において冷却装置は、エンジンの後面と排気浄化装置との間に設けられ、車幅方向に延びるように配置されている。しかしながら、エンジンの後面側に排気浄化装置と冷却装置とが並んで配置されているので、冷却装置等の補機を含むエンジンユニット全体が車両前後方向に長くなり、車両への搭載性が低下する可能性がある。
これに対し、冷却装置の容量を抑え小型化することで、補機を含むエンジンユニット全体をコンパクト化することが可能であるが、排気還流ガスの冷却性が低下するといった問題点がある。

【0006】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気還流ガスの冷却性を確保しつつ、冷却装置及び排気浄化装置をエンジンの傍に配置してコンパクトに構成できる車両用エンジンの補機配置構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用エンジンの補機配置構造は、車両に搭載され、排気通路に排気浄化触媒が備えられるとともに、排気還流装置を備えたエンジンの補機配置構造であって、前記排気還流装置は、前記エンジンの排気通路から排気の一部を吸気通路に還流する排気還流通路と、前記排気還流通路に介装された冷却装置と、を備え、前記排気還流通路は、前記排気浄化触媒の下流側の前記排気通路に設けられた排気導入口と前記冷却装置の排気の取入口とを接続する排気側通路と、前記吸気通路と前記冷却装置の排気の排出口とを接続する吸気側通路を有し、前記冷却装置は、前記エンジンと前記排気浄化触媒との間に配置され、前記排気の取入口と前記排気導入口との距離が、前記排気の排出口と前記排気導入口との距離より長くなるように配置されていることを特徴とする。

【0008】

これにより、排気通路の排気導入口から冷却装置の排気の取入口までの排気側通路を長く確保することができ、冷却装置に流入する排気還流ガスの温度を低下させることができる。

【0009】

好ましくは、前記排気浄化触媒及び前記冷却装置は、車幅方向に互いにオフセットして配置され、前記冷却装置は、長手方向が車幅方向になるように配置されるとともに、前記排気浄化触媒に対してオフセットしている方向側の端部が前記排気の取入口となるように配置されているとよい。

【0010】

これにより、排気浄化触媒と冷却装置とが、エンジンの後方で車両前後方向に重なることを抑制することができる。したがって、排気浄化触媒及び冷却装置を含むエンジンユニットの前後寸法を抑えて車両の搭載性を向上させることができる。
また、排気還流通路の排気側通路を長く確保するように冷却装置を容易にレイアウトすることができる。

【0011】

好ましくは、前記排気浄化触媒は、排気入口から排気出口に向かって前記冷却装置と離間する方向に傾斜して配置されているとよい。

【0012】

これにより、冷却装置及び排気還流通路と排気浄化触媒とを離間させ、排気浄化触媒の温度上昇に伴う排気還流ガスの温度上昇を抑制することができる。

【0013】

好ましくは、前記排気浄化触媒と前記冷却装置とは、前記エンジンの後面視において、車幅方向で全ての部位が互いに異なる位置に配置されているとよい。

【0014】

これにより、冷却装置と排気浄化触媒とを大きく離間させ、排気浄化触媒の温度上昇に伴う排気還流ガスの温度上昇を大幅に抑制することができる。

【0015】

好ましくは、前記排気浄化触媒は、前記エンジンの後面に対して離間して配置され、前記冷却装置の下流側の前記排気還流通路は、前記排気浄化触媒と前記エンジンの後面との間を通過して前記冷却装置とは反対側に延びるとよい。

【0016】

これにより、車両の衝突時にエンジンが車両後方へ押された場合に、エンジンと排気浄化触媒との間で排気通路を圧縮して排気浄化触媒の後方への移動を抑制することができるとともに、冷却装置をコンパクトに配置することができる。

【0017】

好ましくは、前記冷却装置は、冷却水を導入して前記排気還流通路を通過する排気を冷却する水冷式の冷却器であり、前記冷却装置へ導入される前記冷却水の通路は、前記冷却装置の上流側及び下流側の少なくとも一方で前記排気還流通路に隣接して延びるように配置されているとよい。

【0018】

これにより、冷却装置へ導入される冷却水の通路によって、排気還流通路を冷却して、排気還流ガスの温度を低下させることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る車両用エンジンの補機配置構造によれば、排気通路における排気導入箇所と冷却装置との間の排気還流通路を長く確保して、冷却装置に流入する排気還流ガスの温度を低下させることができるので、エンジンの吸気温度をより低下させて排気還流装置の性能向上を図るとともに、冷却装置を小型化して冷却装置を含むエンジンユニットを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係る車両の前部の概略構成図である。

【図2】エンジンの後面視におけるエンジン補機のレイアウト図である。

【図3】エンジンの側面視におけるエンジン補機のレイアウト図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン３の補機配置構造を採用した車両１の前部の概略構造図である。図２は、エンジン３の後面視におけるエンジン補機のレイアウト図である。図３は、エンジン３の側面視におけるエンジン補機のレイアウト図である。

【0022】

図１に示すように、本発明を採用した車両１は、前部のエンジンルーム２にエンジン３を含むパワーユニット４を搭載している。車両１は、ＥＶモード、シリーズモード、パラレルモードが可能なプラグインハイブリッド車である。

【0023】

パワーユニット４は、エンジン３と図示しない走行駆動用モータ及び発電用モータジェネレータを備えている。走行駆動用モータ及び発電用モータジェネレータは、エンジン３の左側方に配置されている。発電用モータジェネレータは、エンジン３のスタータモータとしても使用される。

【0024】

エンジン３は、例えば４気筒であり、車両１に横置きに搭載されている。エンジン３の前面に吸気マニホールド５が備えられ、吸気通路６が配置されている。一方、エンジン３の後面側に排気マニホールド７が備えられ、排気通路８が配置されている。

【0025】

吸気通路６には、スロットルバルブ１０が備えられている。また、吸気通路６のスロットルバルブ１０と吸気マニホールド５との間には、サージタンク１１が備えられている。

【0026】

スロットルバルブ１０は、エンジン３の前面側の上部に位置し、スロットルバルブ１０はエンジン３の車幅方向中央部に位置する２番気筒に連結する吸気マニホールド５のブランチ管１２と３番気筒に連結するブランチ管１２との間に配置されている。

【0027】

サージタンク１１は、エンジン３の前面側の上部から中央部に位置し、スロットルバルブ１０の下方に配置されている。サージタンク１１から各気筒に向けて吸気マニホールド５のブランチ管１２が夫々接続されている。ブランチ管１２はサージタンク１１の下面から車両前側に屈曲しサージタンク１１の前側に隣接して上方に延び、各気筒の上部前面の吸気ポート１３に接続されている。

【0028】

一方、排気通路８には、排気マニホールド７の下流側にフロント触媒２０（排気浄化触媒）が備えられている。また、排気通路８のフロント触媒２０より下流側にリヤ触媒２１が備えられている。フロント触媒２０及びリヤ触媒２１は、例えば三元触媒のような排気を浄化可能な触媒である。フロント触媒２０は比較的小型であり、エンジン３の後面３ｂ（車両後方側側面）に隣接して配置されている。フロント触媒２０は、エンジン始動直後のような冷態運転時において排気の浄化性能を向上させるために、エンジン３からすぐに排気が流入するようにエンジン３の近くに配置されている。リヤ触媒２１は比較的大型であり、例えば車両１のフロア下に配置されている。

【0029】

更に、エンジン３には、排気還流装置３０（ＥＧＲ装置）が備えられている。排気還流装置３０は、排気の一部を吸気通路６に還流することで、吸気の酸素濃度を低下させてエンジン３の燃焼室内の温度上昇を抑える。これにより、エンジン３の排気中におけるＮＯｘを低減させる。

【0030】

排気還流装置３０は、吸気通路６と排気通路８とを接続する排気還流通路３１（ＥＧＲ通路）と、排気還流通路３１に介装され排気還流通路３１の開度を調節する図示しない排気還流バルブ（ＥＧＲバルブ）と、排気還流通路３１に備えられた冷却装置３２（ＥＧＲクーラー）を有している。

【0031】

冷却装置３２は、排気還流通路３１を通過する排気（排気還流ガス)の温度を低下させる水冷式の冷却器である。冷却装置３２は、排気還流ガスの温度を低下させることで、排気還流ガスを導入した吸気の温度の上昇を更に抑え、排気還流装置３０によるＮＯｘ低減効果を向上させる。

【0032】

図２、３に示すように、フロント触媒２０は、エンジン３の後面３ｂから排気マニホールド７を挟んで後方に位置し、エンジン３の左右方向中央位置からやや左側に配置されている。

【0033】

フロント触媒２０は、略円筒状に形成されており、一端側に排気マニホールド７に接続された排気入口２０ａが設けられ、他端側に排気出口２０ｂが設けられている。
フロント触媒２０は、排気入口２０ａから排気出口２０ｂに向かって下方かつ車両後方に傾斜して配置されている。また、フロント触媒２０は、排気入口２０ａから排気出口２０ｂに向かって車幅方向左側に僅かに傾斜して配置されている。

【0034】

排気マニホールド７は、エンジン３の後面３ｂの上部に位置する各気筒の排気ポート３５から後方に延びるとともに下方に屈曲して合流し、フロント触媒２０の排気入口２０ａに接続されるブランチ管３６を有している。

【0035】

冷却装置３２は、例えば筒状に形成されており、一方の端部に設けられたガス入口３２ａ（排気の取入口）から他方の端部に設けられたガス出口３２ｂ（排気の排出口）に向かって排気還流ガスが通過するように構成されている。また、冷却装置３２には、エンジン３冷却用の冷却水の一部が導入され、排気還流ガスと冷却水とが熱交換して排気還流ガスを冷却する。

【0036】

冷却装置３２はフロント触媒２０の車幅方向右側に位置し、車幅方向に延びるように配置されている。冷却装置３２は、排気還流ガスの取入口であるガス入口３２ａがエンジン３の車幅方向右側に位置し、ガス出口３２ｂがエンジン３の車幅方向略中央に位置している。また、冷却装置３２は、エンジン３の後面３ｂとフロント触媒２０との間の車両前後方向位置に配置されている。

【0037】

排気還流通路３１は、中空状のパイプであって、フロント触媒２０の排気出口２０ｂの近傍の排気導入口２０ｃから車幅方向右側かつ車両前方に延びて冷却装置３２のガス入口３２aに接続されている（排気側通路３１ａ）。また、排気還流通路３１は、冷却装置３２のガス出口３２ｂから、エンジン３の後面とフロント触媒２０との間を車幅方向左側に向かって延び、フロント触媒２０の車幅方向左側で上方に延びてエンジン３の前側に回り込み、図示しない排気還流バルブを通過して、スロットルバルブ１０とサージタンク１１との間の吸気通路６に接続されている（吸気側通路３１ｂ）。

【0038】

また、冷却装置３２に冷却水を導入するための冷却水路は、エンジン３の前部から右側面を通過して後方に回り込み冷却装置３２に接続された冷却水導入路４０と、冷却装置３２からエンジン３の後面に沿って車幅方向左方に延びる冷却水排出路４１（冷却水の通路）を備えている。冷却水排出路４１は、排気マニホールド７と排気還流通路３１の間の空間を通るとともに、冷却装置３２のガス出口３２ｂから延びる排気還流通路３１に沿って延びている。なお、冷却装置３２より下流側の排気還流通路３１と冷却水排出路４１とは、互いに熱交換し易いように隣接して配置されるとよい。

【0039】

以上のように、本実施形態では、車両１に横置きに搭載されたエンジン３の後面３ｂ側に、フロント触媒２０及び冷却装置３２が備えられている。図２に示すように、フロント触媒２０と冷却装置３２とは、エンジン３の後面視で重ならないように配置されている。

【0040】

このような構成により、フロント触媒２０及び冷却装置３２といったエンジン３の補機を含むエンジンユニットの前後寸法を抑えてコンパクトに構成し、車両の搭載性を向上させることができる。また、エンジンユニットを車両前後方向にコンパクトに構成することで、車両前突時においてエンジン３の後方にクラッシャブルスペースを大きく確保することができる。

【0041】

また、フロント触媒２０と冷却装置３２とが、エンジン３の後面視で重ならないように配置されることで、車両前突時にエンジン３が後方に向かって押された場合に、フロント触媒２０と冷却装置３２とが接触することを回避することができる。これにより車両前突時に、例えば排気マニホールド７のブランチ管３６が屈曲して衝撃を吸収できるとともに、フロント触媒２０の車両後方への突出を抑制することができる。

【0042】

フロント触媒２０とエンジン３の後面との間に位置する排気還流通路３１は、中空状のパイプであり冷却装置３２よりも潰れ易いので、車両前突時にエンジン３が後方に移動した際に、フロント触媒２０とエンジン３の後面３ｂとの間に排気還流通路３１が挟まれたときに、排気還流通路３１が潰れて衝撃を吸収することができる。

【0043】

また、フロント触媒２０は車幅方向左側に位置し、冷却装置３２は車幅方向右方側に位置し、エンジン３の後面３ｂに沿って車幅方向に互いにオフセットして配置されており、冷却装置３２のガス入口３２ａは冷却装置３２において車幅方向右側に位置している。特に、本実施形態では、冷却装置３２は、フロント触媒２０に対して全ての部位が車幅方向右側に、即ち車幅方向に異なる位置に位置するように配置されている。

【0044】

これにより、冷却装置３２のガス入口３２ａと排気導入口２０ｃとの距離が、ガス出口３２ｂと排気導入口２０ｃとの距離より長くなるように配置されており、排気導入口２０ｃと冷却装置３２との間の排気側通路３１ａを、即ち排気通路８からの排気導入箇所と冷却装置３２との間の排気還流通路３１を長く確保することができる。したがって、排気通路８と冷却装置３２との間の排気還流通路３１において、排気還流ガスの温度を大きく低下させることができる。これにより、エンジン３の吸気温度をより低下させて排気還流装置の性能向上を図るとともに、冷却装置３２を小型化して冷却装置３２を含むエンジンユニットの車両１への搭載性を更に向上させることができる。

【0045】

本実施形態では、冷却装置３２は、長手方向が車幅方向になるように配置されるとともに、フロント触媒２０に対して車幅方向遠方側である車幅方向右側の端部がガス入口３２ａとなっている。
なお、本実施形態においては、冷却装置３２のガス入口３２ａはフロント触媒２０に対する冷却装置３２のオフセット方向側に位置している。

【0046】

これにより、排気通路８と冷却装置３２との間の排気還流通路３１を長く確保するように冷却装置３２を容易にレイアウトすることができる。

【0047】

更に、図２、３に示すように、フロント触媒２０は、排気入口２０ａから排気出口２０ｂに向かって車幅方向左方かつ車両後方に、即ち冷却装置３２と離間する方向に傾斜して配置されている。これにより、冷却装置３２とフロント触媒２０とを離間させ、フロント触媒２０の温度上昇に伴う排気還流ガスの温度上昇を抑制することができる。

【0048】

また、本実施形態では、冷却装置３２を通過した冷却水排出路４１の一部が、排気マニホールド７と排気還流通路３１の間の空間を通るとともに、冷却装置３２の下流の排気還流通路３１に隣接して延びるように配置されている。これにより、冷却水排出路４１を通過する冷却水によって、排気還流通路３１を冷却して、排気還流ガスの温度を更に低下させることができる。

【0049】

また、冷却水排出路４１が排気マニホールド７と排気還流通路３１の間の空間に配置されることで、排気マニホールド７の熱を排気還流通路３１に伝わり難くする効果も有する。

【0050】

なお、本発明は上記実施形態に限定するものではない。例えば、上記実施形態では、フロント触媒２０と冷却装置３２とが車両後面視において完全に重ならないように配置されているが、一部重なっていてもよい。この場合、フロント触媒２０あるいは冷却装置３２の車両前後方向の大きさが比較的小さい箇所で重なっていることが望ましい。このように、フロント触媒２０と冷却装置３２とが車両後面視において一部が重なるように配置されていたとしても、車両前突時にてエンジン３の後方にクラッシャブルスペースを大きく確保することができるとともに、フロント触媒２０の後方への移動を抑制することができる。

【0051】

また、フロント触媒２０と冷却装置３２は、エンジン３の後面３ｂに沿って車幅方向に互いにオフセットして配置されているが、例えば上下方向や上下左右斜め方向に互いにオフセットしていてもよい。また、冷却装置３２をエンジン３の後面に沿って、例えば上下方向や上下左右斜め方向に傾斜して配置してもよい。このような場合でも、冷却装置３２のうち、フロント触媒２０の下流側の排気通路８から遠い位置をガス入口３２ａとすることで、排気還流通路３１を長くして、排気還流ガスの温度低下を促すことができる。

【0052】

また、上記実施形態では、冷却装置３２を通過した冷却水排出路４１の一部が、冷却装置３２の下流の排気還流通路３１に隣接して延びるように配置されているが、冷却装置３２に冷却水を導入する冷却水導入路４０の少なくとも一部と排気還流通路３１とが隣接して延びるように配置してもよい。

【0053】

また、本実施形態では、プラグインハイブリッド車に搭載したエンジン３に本発明を適用しているが、ハイブリッド車やガソリン車に搭載されたエンジン、あるいは車両搭載以外のエンジンにも適用することができる。本発明は冷却装置を有する車両のエンジンに対して広く適用することが可能である。

【符号の説明】

【0054】

１ 車両
３ エンジン
３ｂ 後面
６ 吸気通路
８ 排気通路
２０ フロント触媒（排気浄化触媒）
２０ａ 排気入口
２０ｂ 排気出口
２０ｃ 排気導入口
３０ 排気還流装置
３１ 排気還流通路
３１ａ 排気側通路
３１ｂ 吸気側通路
３２ 冷却装置
３２ａ ガス入口（排気の取入口）
３２ｂ ガス出口 (排気の排出口)
４１ 冷却水排出路（冷却水の通路）

【図1】

【図2】

【図3】