JP2009074552A

JP2009074552A - 排気系熱交換器の車体搭載構造

Info

Publication number: JP2009074552A
Application number: JP2008275675A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Mabuchi; 知樹馬渕; Hisashi Nishino; 寿西野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】排気系熱交換器内での気泡の滞留を抑制することができる排気系熱交換器の車体搭載構造を得る。
【解決手段】車両用排気系搭載構造１０は、長手方向の一端側が他端側よりも車体上下方向の上側に位置するように傾斜して配置され排気ガスとエンジン冷却水との熱交換を行う排気系熱交換器１４と、該排気系熱交換器１４内のエンジン冷却水の流路における車体上下方向の最上部に車体上下方向の上側から連通された冷却水出口パイプ６４とを備えている。冷却水出口パイプ６４は、エンジン冷却水中の気泡を排出するためのガス抜き部としても機能する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車等の排気ガスと冷媒との熱交換を行う排気系熱交換器を車体に搭載するための排気系熱交換器の車体搭載構造に関する。

エンジンの排気ガスを排出するための排気系における触媒コンバータとマフラとの間に、排気ガスとエンジン冷却水との熱交換を行う排気系熱交換器を配設した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１０５４６４号公報

本発明は、排気系熱交換器内での気泡の滞留を抑制することができる排気系熱交換器の車体搭載構造を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、長手方向の一端側が他端側よりも車体上下方向の上側に位置するように傾斜して配置され、排気ガスと冷却液との熱交換を行う排気系熱交換器と、前記排気系熱交換器の前記冷却液の流路における車体上下方向の最上部に車体上下方向の上側から連通されたガス抜き部と、を備えている。

請求項１記載の排気系熱交換器の車体搭載構造では、例えば排気ガスを排出するエンジンの停止等に伴って冷却液の循環が停止された場合に、排気系熱交換器の余熱によって冷却液が沸騰して気泡が生じ得る。この気泡は、排気系熱交換器の冷却液流路における最上部に連通するガス抜き部に集まり、又は該ガス抜き部を経由して排出され、排気系熱交換器内での気泡の滞留を抑制することができる。

請求項２記載の発明に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、請求項１記載の排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記ガス抜き部は、前記排気系熱交換器における冷却液の流路に対する該冷却液の入口部及び出口部の少なくとも一方である。

請求項２記載の排気系熱交換器の車体搭載構造では、車体に対し傾斜して支持された排気系熱交換器における冷却液流路の最上部に該冷却液の入口部及び出口部の何れか一方又は双方が設けられており、該入口部又は出口部から、冷却液流路で生成された気泡が排出される。

請求項３記載の発明に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、請求項１又は請求項２記載の排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記排気系熱交換器は、外郭を成すシェルが前記冷却液の流路の外壁を構成しており、前記ガス抜き部は、前記シェルの車体上下方向の最上部に設けられている。

請求項３記載の排気系熱交換器の車体搭載構造では、冷却液流路が排気系熱交換器の最外層を構成しているので、換言すれば、冷却液はシェルを介して外気と熱交換（外気による冷却）可能であるため、沸騰による気泡発生自体が抑制される。また、シェルにガス抜き部を設けるため、構造が簡単である。

また、以下の態様の排気系熱交換器の車体搭載構造が考えられる。

第１の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、車体フロアの下側に配置され排気ガスと冷媒との熱交換を行う排気系熱交換器の車体上下方向における最下部が、車体骨格の車体上下方向における最下部よりも車体上下方向の上側に位置している。

この車体搭載構造では、車体骨格が排気系熱交換器よりも車体上下方向の下方に張り出しているため、路面干渉を生じる場合には、車体骨格が路面に当接し易い。このため、排気系熱交換器は、路面干渉に対し保護される。

このように、本態様の排気系熱交換器の車体搭載構造では、車体フロア下に配置された排気系熱交換器を良好に保護することができる。なお、本発明における排気系熱交換器（における最下部）は、排気ガスと冷媒との熱交換が行われる部分（の最下部）であれば足り、付属部品等が車体骨格よりも車体上下方向の下側に突出していても良い。

第２の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、第１の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記車体骨格は、前記排気系熱交換器の長手方向一端側に対し車体上下方向の下側に位置する第１部材と、前記排気系熱交換器の長手方向他端側に対し車体上下方向の下側に位置する第２部材とを含む。

この車体搭載構造では、排気系熱交換器の長手方向の一端側が第１部材によって路面干渉等に対し保護されると共に、該熱交換器の長手方向の他端側が第２部材によって路面干渉等に対し保護されている。このため、排気系熱交換器が路面等と干渉することが効果的に防止される。

第３の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、第２の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記排気系熱交換器は、車体前後方向に長手とされており、前記第１部材の車体上下方向の最下部は、該第１部材に対し車体前後方向の後側に位置する前記第２部材の車体上下方向の最下部よりも車体上下方向の上側に位置する。

この排気系熱交換器の車体搭載構造では、第１及び第２部材のうち相対的に車体前後方向の後側に位置する第２部材が、第１部材に対して車体上下方向の下側に張り出しているため、車体フロア下を流れる走行風の一部は、第２部材によって流れ方向が排気系熱交換器側に案内される。これにより、例えば排気系熱交換器の冷媒が過熱されることが防止される。

第４の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、第１〜第３の何れか１つの態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記排気系熱交換器は、車体前後方向に長手とされ、前記車体フロアに設けられたフロアトンネルに配置されており、前記車体骨格は、それぞれ車体前後方向に長手とされ、前記車体フロアにおける前記フロアトンネルの車体上下方向下向きの開口端部に対する車幅方向両側から前記排気系熱交換器よりも車体上下方向下側に突出して設けられた一対のトンネルサイドリインフォースメントを含む。

この車体搭載構造では、車体フロアの外面（車体上下方向の下面）側に、フロアトンネルの下向き開口端に沿ってトンネルサイドリインフォースメントが配設されており、このトンネルサイドリインフォースメントの車体上下方向の下端が、フロアトンネルに配設された排気系熱交換器の最下部よりも車体上下方向の下側に張り出している。すなわち、排気系熱交換器は、その長手方向の各部がトンネルサイドリインフォースメントによって、路面等と干渉することが効果的に防止される。

第５の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、車体前後方向に長手とされて車体フロアの下側に配置され、排気ガスと冷媒との熱交換を行う排気系熱交換器と、前記排気系熱交換器の前端側に対し車体上下方向の下側に配置された第１部材と、前記排気系熱交換器の後端側に対する車体上下方向の下側に配置されると共に、車体上下方向の最下部が前記第１部材の車体上下方向の最下部よりも車体上下方向の下側に位置する第２部材と、を備えている。

この排気系熱交換器の車体搭載構造では、第２部材が、該第２部材の車体前後方向の前側に位置する第１部材に対して車体上下方向の下側に張り出しているため、車体フロア下を流れる走行風の一部は、第２部材によって排気系熱交換器側に案内（流れ方向が変換）される。これにより、例えば排気系熱交換器の冷媒が過熱されることが防止される。

第６の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、第３又は第５の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記第１部材における車体上下方向の上側の面は、車体前後方向の前側よりも後側が車体上下方向の上側に位置するように傾斜した傾斜部を含む。

この排気系熱交換器の車体搭載構造では、車体フロア下を流れる走行風の一部は、第１部材の傾斜面によって排気系熱交換器側に案内（流れ方向が変換）される。これにより、例えば排気系熱交換器の冷媒が過熱されることが効果的に防止される。

第７の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、車体前後方向に長手とされて車体フロアの下側に配置され、排気ガスと冷媒との熱交換を行う排気系熱交換器と、前記排気系熱交換器の前端側に対し車体上下方向の下側に配置され、車体上下方向の上側及び車体前後方向の前側を共に向くように傾斜した傾斜面を有する車体骨格部材と、を備えている。

この排気系熱交換器の車体搭載構造では、車体フロア下を流れる走行風の一部は、車体骨格部材の傾斜面によって排気系熱交換器側に案内（流れ方向が変換）される。これにより、例えば排気系熱交換器の冷媒が過熱されることが効果的に防止される。

第８の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、第１〜第７の何れか１つの態様に係る記載の排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記排気系熱交換器は、車体前後方向に長手とされ、かつ車体前後方向の前側が後側よりも車体上下方向の上側に位置するように傾斜して配置されている。

この排気系熱交換器の車体搭載構造では、排気系熱交換器の下端が車体前後方向の前側を向くように該熱交換器が車体に対し傾斜して支持されている。このため、排気系熱交換器は、車体前後方向の前端側が路面上の障害物等に干渉する（引っ掛かる）ことが防止される。

第９の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、第８の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記排気系熱交換器は、前記冷媒として冷却液を流通させるようになっており、該冷却液の流路における車体上下方向の最上部に車体上下方向の上側から連通されたガス抜き部を有する。

この排気系熱交換器の車体搭載構造では、例えば排気ガスを排出するエンジンの停止等に伴って冷却液の循環が停止された場合に、排気系熱交換器の余熱によって冷却液が沸騰して気泡が生じ得る。この気泡は、排気系熱交換器の冷却液流路における最上部に連通するガス抜き部に集まり、又は該ガス抜き部を経由して排出され、排気系熱交換器内での気泡の滞留を抑制することができる。

第１０の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、長手方向の一端側が他端側よりも車体上下方向の上側に位置するように傾斜して配置され、排気ガスと冷却液との熱交換を行う排気系熱交換器と、前記排気系熱交換器の前記冷却液の流路における車体上下方向の最上部に車体上下方向の上側から連通されたガス抜き部と、を備えている。

第１１の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、第９又は第１０の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記ガス抜き部は、前記排気系熱交換器における冷却液の流路に対する該冷却液の入口部及び出口部の少なくとも一方である。

この排気系熱交換器の車体搭載構造では、車体に対し傾斜して支持された排気系熱交換器における冷却液流路の最上部に該冷却液の入口部及び出口部の何れか一方又は双方が設けられており、該入口部又は出口部から、冷却液流路で生成された気泡が排出される。

第１２の態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、第９〜第１１の何れか１つの態様に係る排気系熱交換器の車体搭載構造において、前記排気系熱交換器は、外郭を成すシェルが前記冷却液の流路の外壁を構成しており、前記ガス抜き部は、前記シェルの車体上下方向の最上部に設けられている。

この排気系熱交換器の車体搭載構造では、冷却液流路が排気系熱交換器の最外層を構成しているので、換言すれば、冷却液はシェルを介して外気と熱交換（外気による冷却）可能であるため、沸騰による気泡発生自体が抑制される。また、シェルにガス抜き部を設けるため、構造が簡単である。

以上説明したように本発明に係る排気系熱交換器の車体搭載構造は、排気系熱交換器内での気泡の滞留を抑制することができるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る排気系熱交換器の車体搭載構造が適用された車両用排気系搭載構造１０について、図１乃至図１０に基づいて説明する。以下、車両用排気系搭載構造１０の排気ガス系統の概略全体構成、排気系熱交換器の構成、車両用排気系搭載構造１０が搭載される車体Ｂの概略全体構成、車体Ｂに対する排気系熱交換器１４の搭載構造（搭載姿勢）の順で説明することとする。なお、以下の説明で、単に上流・下流の語を用いるときは、排気ガスの流れ方向の上流・下流を示すものとする。また、各図に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印Ｗは、車両用排気系搭載構造１０が適用された自動車の車体前後方向の前側（走行方向）、車体上下方向の上側、車幅方向をそれぞれ示すものとする。

（排気ガス系統の概略全体構成）
図９（Ａ）には、車両用排気系搭載構造１０の概略全体構成が底面図にて示されており、図９（Ｂ）には車両用排気系搭載構造１０が側面図にて示されている。これらの図に示される如く、車両用排気系搭載構造１０は、上流から順に、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ１２、エンジンの暖機促進や暖房維持のために排気ガスの熱回収する排気系熱交換器１４、排気音を低減（消音）するためのマフラ１６が設けられ、これらの機器が排気管１８にて直列に連通されている。

下流端が触媒コンバータ１２の上流側に接続された排気管１８Ａは、上流端が図示しない内燃機関エンジンの排気マニホルドに接続されており、該内燃機関エンジンの排気ガスが導入されるようになっている。また、触媒コンバータ１２と排気系熱交換器１４とは、それぞれの長手方向が車体前後方向に略一致され、排気管１８Ｂによって平面視で略直線状に連結されている。この実施形態では、排気管１８Ａ、触媒コンバータ１２、排気管１８Ｂ、排気系熱交換器１４が平面視で略直線状に配設されている。一方、上流端が排気系熱交換器１４の下流端に接続された排気ガス流出管部としての排気管１８Ｃは、平面視で車体前後方向に対し傾斜している。これにより、車両用排気系搭載構造１０は、例えば排気系熱交換器１４の後方に配置された図示しない燃料タンクを回避している。排気管１８Ｃの詳細構成については後述する。

マフラ１６は、長手方向が車体前後方向に略一致されており、例えば上記した燃料タンクと車幅方向に並列して配置される。排気管１８Ｃの下流端は、マフラインレットパイプ２２の上流端に接続されている。マフラインレットパイプ２２は、その上流部２２Ａが排気管１８Ｃと略一直線を成すように車体前後方向に対し傾斜すると共に、その主にマフラ１６内に位置する下流部２２Ｂが車体前後方向に沿って長手とされ、これら上流部２２Ａと下流部２２Ｂとを連続するように中間部２２Ｃが湾曲している。また、上流部２４Ａがマフラ１６内に配置されたマフラアウトレットパイプ２４は、下流端が排気ガスの大気開放部１８Ｄとされた排気管１８Ｅに一体化されている。

以上説明したような車両用排気系搭載構造１０のレイアウトは、例えば小型のエンジン前置き前輪駆動車（ＦＦ車）に適用される。

（排気系熱交換器の構造）
排気系熱交換器１４は、排気ガスの熱を冷媒又は冷却液としてのエンジン冷却水に回収する構成とされており、図１０に示される如く該排気ガスの流路とエンジン冷却水の流路とを隔てる隔壁パイプ２６を備えている。この実施形態では、隔壁パイプ２６は、そのパイプ壁の内外に螺旋状に形成された螺旋溝２６Ａ、２６Ｂが形成されている。螺旋溝２６Ａ、螺旋溝２６Ｂは、排気ガスとエンジン冷却水との熱交換を行う熱交換部１４Ａの略全長に亘り形成されており、隔壁パイプ２６の前後は、熱交換部１４Ａに対し前後にそれぞれ延設された排気ガス導入部２６Ｃ、排気ガス排出部２６Ｄとされている。

隔壁パイプ２６の内側には、略円筒状に形成されたインナパイプ２８が同軸的に配置されている。この隔壁パイプ２６とインナパイプ２８との間に形成された空間が、排気系熱交換器１４の排気ガス流路３０とされている。また、隔壁パイプ２６は、略円筒状に形成されると共に同軸的に配置されたアウタパイプ３２にて外周側から覆われている。この隔壁パイプ２６とアウタパイプ３２との間の空間が排気系熱交換器１４のエンジン冷却水流路３４とされている。

排気系熱交換器１４では、排気ガス流れ方向におけるエンジン冷却水流路３４の形成範囲が、排気ガスとエンジン冷却水との熱交換が行われる熱交換部１４Ａとされており、インナパイプ２８は熱交換部１４Ａよりも上流側及び下流側に突出している。この排気系熱交換器１４におけるインナパイプ２８内の空間は、排気系熱交換器１４における熱交換部１４Ａをバイパスするためのバイパス流路３６とされている。

より具体的には、図１０に示される如く、インナパイプ２８の上流端２８Ａは、排気管１８Ｂの下流端が接続されており、インナパイプ２８の下流端２８Ｂは、排気ガス案内パイプ３８の上流端３８Ａに略同軸的に接続されている。なお、排気ガス案内パイプ３８に代えて、インナパイプ２８を下流側に延長しても良い。また、隔壁パイプ２６におけるアウタパイプ３２（エンジン冷却水流路３４）よりも上流に突出した排気ガス導入部２６Ｃ（熱交換部１４Ａよりも上流部分）の前端は、インナパイプ２８の上流端２８Ａの外周面に気密状態で接続されている。さらに、隔壁パイプ２６におけるアウタパイプ３２（エンジン冷却水流路３４）よりも下流に突出した隔壁パイプ２６の排気ガス排出部２６Ｄ（熱交換部１４Ａよりも下流部分）は、エンドパイプ４０を介して排気ガス案内パイプ３８に気密状態で接続されている。

そして、インナパイプ２８における隔壁パイプ２６の排気ガス導入部２６Ｃの内側に位置する部分には、該インナパイプ２８内の空間であるバイパス流路３６と排気系熱交換器１４の排気ガス流路３０と連通する透孔４２が設けられている。すなわち、透孔４２が排気ガス流路３０とバイパス流路３６との分岐部を構成している。一方、エンドパイプ４０には、排気ガス流路３０の内外を連通する透孔４４が設けられている。透孔４４及び排気ガス案内パイプ３８の下流側開口端３８Ｂは、上流側開口端４６Ａがエンドパイプ４０に気密状態で接続された排気系熱交換器後部シェル４６内の空間である排気ガス出口ヘッダ４８において、それぞれ開口している。

したがって、排気系熱交換器１４では、熱交換部１４Ａをバイパスしてバイパス流路３６を通過した排気ガスは、排気ガス案内パイプ３８の内側を経由して排気系熱交換器後部シェル４６内の排気ガス出口ヘッダ４８に至り、一方、透孔４２を経由して排気ガス流路３０を通過した排気ガスは、排気ガス案内パイプ３８の外側、透孔４４を経由して排気系熱交換器後部シェル４６内の排気ガス出口ヘッダ４８に至る構成とされている。

さらに、排気系熱交換器１４は、排気ガス案内パイプ３８の下流側開口端３８Ｂを開閉するためのバルブ装置５０を備えている。バルブ装置５０は、排気系熱交換器後部シェル４６に支持された回動軸５２廻りに回動することで、排気ガス案内パイプ３８の下流側開口端３８Ｂを閉止する閉止姿勢（図１０の実線参照）と、該閉止位置から矢印Ａ方向に回動して排気ガス案内パイプ３８の下流側開口端３８Ｂを開放する開放姿勢（図１０の想像線参照）とをとり得るバルブ５４を備えている。閉止姿勢に位置するバルブ５４は、排気ガス案内パイプ３８における下流側開口端３８Ｂ廻りに設けられた弁座（シール）５５に当接する構成とされている。

また、バルブ装置５０は、バルブ５４を閉止位置に偏倚させるための付勢力を回動軸５２に付与するリターンスプリング５６を備えている。これにより、排気系熱交換器１４では、排気ガスの圧力が低い場合には、リターンスプリング５６の付勢力によってバルブ５４が排気ガス案内パイプ３８すなわちバイパス流路３６を閉止し、排気ガスが熱交換部１４Ａの排気ガス流路３０を流通するようになっている。一方、排気ガスの圧力が所定値以上になると、バルブ５４はリターンスプリング５６の付勢力に抗して排気ガスの圧力に応じた開放姿勢をとるようになっている。この実施形態では、上記した内燃機関エンジンが最高出力を発生する場合の排気ガスの圧力によって、バルブ５４は、排気ガスの圧力による最大開度となる開放姿勢をとる設定とされている。

また、この実施形態では、バルブ装置５０は、排気ガスと熱交換を行うエンジン冷却水の温度が所定温度以上である場合には、排気ガスの圧力に依らず強制的にバルブ５４を開放姿勢で保持するようになっている。具体的には、アウタパイプ３２における排気ガス流れ方向の下流側には、内部がエンジン冷却水流路３４に連通した第１冷却水入口パイプ５８が接続されている。第１冷却水入口パイプ５８の端部には、サーモアクチュエータ６０が配設されており、サーモアクチュエータ６０は、内部に充填したワックスの熱膨張によって、リターンスプリング５６の付勢力に抗して回動軸５２から径方向に張り出した図示しないレバーを押圧して、バルブ５４を開放位置側に回動させるようになっている。この実施形態では、サーモアクチュエータ６０は、エンジン冷却水温が８０℃以上である場合に、バルブ５４を上記した排気ガス圧力による開放姿勢よりも開度が大きい全開姿勢（図１０の一点鎖線参照）とするようになっている。

図１０に示される如く、第１冷却水入口パイプ５８の中間部には、該第１冷却水入口パイプ５８を経由して排気系熱交換器１４のエンジン冷却水流路３４にエンジン冷却水を導入するための第２冷却水入口パイプ６２が接続されている。一方、アウタパイプ３２における排気ガス流れ方向の上流側には、エンジン冷却水流路３４からエンジン冷却水を排出するための冷却水出口パイプ６４が接続されている。冷却水出口パイプ６４は、アウタパイプ３２のほぼ上下方向頂部（後述する車体Ｂへの取付姿勢における最上部）に連通しており、第２冷却水入口パイプ６２は、アウタパイプ３２の上下方向頂部よりも若干下側に連通した第１冷却水入口パイプ５８の最上部であって、アウタパイプ３２の最上部よりも高位である部分に連通している。第２冷却水入口パイプ６２及び冷却水出口パイプ６４は、内燃機関エンジン、ラジエータ、ヒータコアを含む冷却水循環路に、少なくともエンジン冷却水流れに沿って内燃機関エンジンと直列となるように接続されている。

以上により、排気系熱交換器１４は、排気ガスの流れ方向とエンジン冷却水の流れ方向とが反対向きである向流型排気系熱交換器とされており、この実施形態では、排気系熱交換器１４は、排気ガスが螺旋溝２６Ａに沿って螺旋状の流れを生じると共に、エンジン冷却水が螺旋溝２６Ｂに沿って排気ガスとは逆向きの螺旋状の流れを生じることで、コンパクトで熱交換効率の高い構成とされている。また、排気系熱交換器１４では、バイパス流路３６を通過することによる排気ガスの圧力損失（背圧）が、排気ガス流路３０を通過することによる排気ガスの圧力損失に対し十分に小さく、バルブ５４が開放姿勢をとる場合に排気ガスは主にバイパス流路３６を流通するようになっている。

（車体構造）
図２には、車体Ｂの前部構造が底面図にて示されており、図３には、車体Ｂの前部構造が側面図にて示されている。これらの図に示される如く、車体Ｂは、それぞれ車体前後方向に長手とされた左右一対のロッカ６６を備えている。左右のロッカ６６は、車幅方向外端のボディ骨格を構成している。左右のロッカ６６には、フロントフロアパネル６８の車幅方向の異なる端部がそれぞれ接合されている。このフロントフロアパネル６８の車幅方向中央部には、車体上下方向の下向きに開口するフロアトンネル７０が形成されている。フロアトンネル７０は、車体前後方向の前向きにも開口しており、図３に示される如くフロントフロアパネル６８の前端６８Ａに接合されたダッシュパネル７２に形成されたトンネル部７２Ａに連続している。

また、フロントフロアパネル６８におけるフロアトンネル７０と左右のロッカ６６との間の下面には、車体前部の骨格を成すフロントサイドメンバ７４の後部７４Ａが接合されている。フロントサイドメンバ７４の後部７４Ａは、上向きに開口する断面ハット形状に形成され、フロントフロアパネル６８に接合されて閉断面を成している。フロントサイドメンバ７４の後部７４Ａは、車体前後方向に対し後端７４Ｂ側が車幅方向外側に位置するように傾斜（湾曲）しており、該後端７４Ｂにおいて左右のロッカ６６に接合（連結）されている。左右のフロントサイドメンバ７４は、それぞれの後部７４Ａの前側に連続すると共にダッシュパネル７２の下面に接合されたキック部７４Ｃを有し、キック部７４Ｃの前端７４Ｄには、単独で閉断面を成す前部７４Ｅが連続している。前部７４Ｅの前端７４Ｆ間は、フロントバンパを構成するフロントバンパリインフォースメント７５にて架け渡されている。

さらに、図２に示される如く、フロントフロアパネル６８におけるフロアトンネル７０の開口端７０Ａの車幅方向両外側の近傍には、それぞれ車体前後方向に長手とされたトンネルサイドリインフォースメント７６が設けられている。各トンネルサイドリインフォースメント７６は、図４乃至図８に示される如く車体上下方向の上向きに開口する断面形状を有し、開口端から延設されたフランジ７６Ａがフロントフロアパネル６８の下面、フロアトンネル７０の内面に接合されることで閉断面を成している。それぞれ車体Ｂの車幅方向中央に対し同じ側のトンネルサイドリインフォースメント７６とフロントサイドメンバ７４の後部７４Ａとは、フロントフロアパネル６８の下面に接合されることで車幅方向に長手でかつ閉断面の骨格を成すフロアクロスメンバ７８にて架け渡されている。

そして、図２及び図３に示される如く、左右のトンネルサイドリインフォースメント７６は、車幅方向に長手とされると共に左右のフロアクロスメンバ７８と車体前後方向の同じ位置に配置されたボディクロスメンバ８０にて架け渡されている。図７及び図８に示される如く、ボディクロスメンバ８０は、車体上下方向の下向きに開口する略ハット形状の断面形状を有すると共に、正面視で全体として車体上下方向の上向きに開口するハット形状を成し、該上向き開口端から車幅方向に張り出したフランジ８０Ａがトンネルサイドリインフォースメント７６の下面７６Ｂに接合されている。このため、ボディクロスメンバ８０におけるフロントサイドメンバ７４の車体上下方向の下方を横切るクロス部８０Ｂ（の上面）は、トンネルサイドリインフォースメント７６の下面７６Ｂよりも車体上下方向の下側に位置している。

なお、車体Ｂの車幅方向に対し同じ側に位置するフロントサイドメンバ７４の後部７４Ａとトンネルサイドリインフォースメント７６とは、フロントフロアパネル６８の前端６８Ａに沿って配置されたクロスメンバ８２にて架け渡されており、車体Ｂの車幅方向に対し同じ側に位置するフロントサイドメンバ７４の後部７４Ａとロッカ６６とは、フロントフロアパネル６８の前端６８Ａに沿って配置されたクロスメンバ８４にて架け渡されている。

また、図２に示される如く、車体Ｂは、フロントフロアパネル６８の前方に配置されたサブフレーム（サスペンションメンバ）８６を備えている。サブフレーム８６は、それぞれ車体前後方向に長手とされ後端８８Ａが車幅方向中央に対し同じ側に位置するフロントサイドメンバ７４のキック部７４Ｃに固定された左右一対のサイドレール８８と、車幅方向に長手とされ左右一対のサイドレール８８の後端８８Ａ間を架け渡したエンジンリヤマウントサポートメンバ（リヤクロスメンバ）９０と、車幅方向に長手とされ左右一対のサイドレール８８の前端８８Ｂ間を架け渡したフロントクロスメンバ９２とで、平面視で略矩形枠状に形成されている。

この実施形態では、サブフレーム８６は、上記した排気ガスを排出する図示しない内燃機関エンジン、左右の前輪を支持するためのフロントサスペンション等が取り付けられるようになっている。より具体的には、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０には、内燃機関エンジンの後部を支持するための図示しないエンジンリヤマウントが固定されるリヤマウント支持部９０Ａが設けられている。また、左右一対のサイドレール８８にそれぞれフロントサスペンションを構成するロアアームを支持するための前後一対のロアアーム支持部８８Ｃ、８８Ｄが形成されている。さらに、左右一対のサイドレール８８のロアアーム支持部８８Ｃ、８８Ｄ間には、フロントサイドメンバ７４の前部７４Ｅに接続されるサイドメンバ結合部８８Ｅが設けられている。

以上説明したサブフレーム８６のエンジンリヤマウントサポートメンバ９０は、図１に示される如く、ボディクロスメンバ８０のクロス部８０Ｂよりも車体上下方向の上側に位置している。

また、車体Ｂでは、ダッシュパネル７２によって隔てられたエンジンルームＥと車室Ｃとに、図示しない変速機とシフトレバー装置とが配置されており、これら変速機とシフトレバー装置は、シフトケーブル９４にて操作可能に連結されている。シフトケーブル９４は、エンジンルームＥからフロアトンネル７０内を経由し、該フロアトンネル７０の上壁７０Ｂを貫通して車室Ｃに至っている。

（排気系熱交換器の搭載構造）
図３に示される如く、車両用排気系搭載構造１０では、内燃機関エンジンに接続された排気管１８Ａ、触媒コンバータ１２は、エンジンルームＥ内に配置され、排気管１８Ｂがフロアトンネル７０の前向き開口端７０Ｃを通じてフロアトンネル７０内に至っている。そして、上記の通り車体前後方向に長手とされた排気系熱交換器１４は、フロアトンネル７０内に配設されている。また、マフラ１６は、一方のトンネルサイドリインフォースメント７６に対し車幅方向外側に位置しており、底面視では排気管１８Ｃがトンネルサイドリインフォースメント７６を横切っている。

車両用排気系搭載構造１０では、排気系が全体として、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるサポートロッド９６、９８、１００を介して車体Ｂに支持されている。この実施形態では、サポートロッド９６は、排気系熱交換器１４を構成する隔壁パイプ２６の排気ガス排出部２６Ｄに溶接にて固定されており、サポートロッド９８は、マフラ１６の前端部１６Ａに溶接にて固定されており、サポートロッド１００は、排気管１８Ｅの後部に溶接にて接合されている。これらのサポートロッド９６、９８、１００は、それぞれ車体側のサポートロッド（図示省略）が挿し込まれたサポートゴム１０２に挿し込まれることで、車体Ｂに対し弾性的に支持されている。サポートロッド９６、９８、１００のサポートゴム１０２による支持点を結ぶ仮想的な三角形Ｔの内側には、車両用排気系搭載構造１０の重心Ｇが配置されるようになっている。

そして、上記の車体Ｂに対する支持状態で排気系熱交換器１４は、図１に示される如く、フロアトンネル７０内で、車体前後方向の前端１４Ｂが後端１４Ｃ（排気系熱交換器後部シェル４６側）よりも車体上下方向の上側に位置する（路面Ｒから離間する）ように、水平面に対し傾斜（後傾）している。また、排気系熱交換器１４の前端１４Ｂは、車体骨格又は第１部材としてのエンジンリヤマウントサポートメンバ９０に対する車体上下方向の上側に位置し、後端１４Ｃは、車体骨格又は第２部材としてのボディクロスメンバ８０に対する車体上下方向の上側に位置している。

より具体的には、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０は、下向きに開口する断面ハット形状のアッパメンバ１０４のフランジに平板状のロアメンバ１０６を接合することで閉断面構造を成しており、その上壁１０８は、車体上下方向の上側及び車体前後方向の前側を向くように傾斜した前傾面１０８Ａと、前傾面１０８Ａの後方に連続し車体上下方向の上側及び車体前後方向の後側を向くように傾斜した後傾面１０８Ｂとを有している。排気系熱交換器１４の前端１４Ｂは、主にエンジンリヤマウントサポートメンバ９０の後傾面１０８Ｂの上方に位置している。

また、排気系熱交換器１４の後端１４Ｃを構成する排気系熱交換器後部シェル４６は、ボディクロスメンバ８０に対するほぼ真上に離間して（非接触で）配置されている。したがって、排気系熱交換器１４の最下部である後端１４Ｃにおける最下部１４Ｄは、ボディクロスメンバ８０よりも車体上下方向の上側に位置している。さらに、排気系熱交換器１４の車体前後方向の前方に位置する排気管１８Ｂは、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０の前傾面１０８Ａに対する車体上下方向の上側を該前傾面１０８Ａから離間して（非接触で）通過している。

さらに、車両用排気系搭載構造１０では、図３に示される如く、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０とボディクロスメンバ８０との間では、排気系熱交換器１４は、トンネルサイドリインフォースメント７６の下面７６Ｂよりも上側に位置している。すなわち、図４乃至図８に示される如く、排気系熱交換器１４におけるエンジンリヤマウントサポートメンバ９０とボディクロスメンバ８０との間に位置する部分の長手方向の各位置で、左右のトンネルサイドリインフォースメント７６が、排気系熱交換器１４の長手方向各位置での最下部１４Ｅよりも車体上下方向の下側に張り出している。これにより、排気系熱交換器１４は、その前後左右から、該排気系熱交換器１４よりも車体上下方向の下側に突出した車体骨格にて囲まれている。

特に、車両用排気系構造１０では、排気系熱交換器１４の熱交換部１４Ａは、車体前後方向の全長に亘って、最下部１４Ｅがトンネルサイドリインフォースメント７６の下面７６Ｂよりも車体上下方向の上側に位置している。すなわち、熱交換部１４Ａに対しては、トンネルサイドリインフォースメント７６が、最下部１４Ｅのうちの最下部（熱交換部１４Ａの後端における最下部１４Ｅ）よりも車体上下方向の下方に位置するトンネルサイドリインフォースメント７６の下面７６Ｂ（最下部）を有し、本発明における車体骨格部材に相当するものと把握することができる。

またさらに、上記の通り全体として後傾するように傾斜して配置された排気系熱交換器１４では、シェルとしてのアウタパイプ３２の前端近傍における頂部に下端部６４Ａが接続された冷却水出口パイプ６４は、エンジン冷却水流路３４の略最上部に連通して本発明におけるガス抜き部としても機能する（後述）ようになっている。この冷却水出口パイプ６４には、図示しないヒータホースが接続されており、該ヒータホースを介して内燃機関エンジンの冷却水路（ウォータポンプ）に連通されている。車両用排気系搭載構造１０では、排気系熱交換器１４の車体前後方向の前端１４Ｂに冷却水出口パイプ６４を配置しているため、該冷却水出口パイプ６４と内燃機関エンジンとを最短距離で結ぶようにヒータホースを配策する構成とされている。すなわち、熱交換部１４Ａにて排気ガスからエンジン冷却水に回収した熱がヒータホースから放出されることが抑制される構成とされている。

また、図３に示される如く、シフトケーブル９４は、フロアトンネル７０の上壁７０Ｂの貫通部分を含め、排気系熱交換器１４に対する車体上下方向の上側に配索されている。すなわち、シフトケーブル９４は、フロアトンネル７０内における排気系からの輻射熱が小さい部分である排気系熱交換器１４の上方に配索されることで、熱害対策が簡素化されると共に耐久寿命が向上されている。

さらに、図３に示される如く、上流端が排気系熱交換器１４の排気系熱交換器後部シェル４６に接続された排気管１８Ｃは、該排気系熱交換器１４とマフラ１６（マフラインレットパイプ２２）との間に最低所１１０を形成するように湾曲形成されている。これにより、熱交換部１４Ａでの熱交換によって冷却された排気ガスから凝縮された凝縮水が、排気系熱交換器１４（排気系熱交換器後部シェル４６）内に滞留することなく排気管１８Ｃに排出されるようになっている。排気管１８Ｃに排出された凝縮水は、排気ガスの排出に伴ってマフラ１６で気化（霧化）され、排気管１８Ｅから系外に排出されるようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

上記構成の車両用排気系搭載構造１０では、エンジン冷却水温が低い場合には、サーモアクチュエータ６０に対しバルブ５４がフリーとされ、バルブ装置５０は自圧バルブとして作用する。このため、排気ガスの圧力が低い運転条件では、リターンスプリング５６の付勢力によって排気ガス案内パイプ３８すなわちバイパス流路３６が閉止され、排気ガスは、熱交換部１４Ａの排気ガス流路３０を流れ、エンジン冷却水流路３４を流れるエンジン冷却水との熱交換が行われる。これにより、内燃機関エンジンの暖機促進や、低温始動時の暖房維持が果たされる。

例えば加速や登坂等の内燃機関エンジンの出力が増す運転条件で、排気ガスの圧力が上昇すると、この排気ガスの圧力を受けたバルブ５４は、リターンスプリング５６の付勢力に抗し矢印Ａ方向に回動し、開放姿勢に至る。これにより、排気ガスは、主にバイパス流路３６を流れ、排気ガス流路３０を流れる場合と比較して背圧が低減される。すなわち、自圧バルブとして機能するバルブ装置５０を備えた車両用排気系搭載構造１０では、内燃機関エンジンの暖気等のための排気熱回収よりも出力確保のための背圧低減が優先される場合に、排気ガスが熱交換部１４Ａをバイパスしてバイパス流路３６を流れることで、自動的に背圧の低減が果たされる。そして、内燃機関エンジンが最高出力を発生する際には、その排気ガスの圧力でバルブ５４が図１０に想像線にて示す誘導姿勢（排気ガスの圧力による最大開度）となる。

また、車両用排気系搭載構造１０では、エンジン冷却水温が８０℃以上になると、サーモアクチュエータ６０の押圧ロッド６０Ａが回動軸５２の図示しないレバーを押圧してバルブ５４を全開位置に保持する。これにより、排気ガスは主にバイパス流路３６を流れ、排気ガス案内パイプ３８、排気系熱交換器後部シェル４６の排気ガス出口ヘッダ４８を経由して排気管１８Ｃから排出される。すなわち、排気熱の回収が不要な運転状態では、排気ガス流路が自動的にバイパス流路３６に切り替えられる。

ここで、車両用排気系搭載構造１０では、排気系熱交換器１４の車体上下方向の最下部１４Ｄ（この実施形態では排気系熱交換器後部シェル４６）がボディクロスメンバ８０よりも上側に位置するため、排気系熱交換器１４が車両走行に伴う路面干渉に対し保護される。特に、車両用排気系搭載構造１０では、排気系熱交換器１４の前端１４Ｂがエンジンリヤマウントサポートメンバ９０の上方に位置すると共に、排気系熱交換器１４の前端１４Ｂが８０の上方に位置するため、排気系熱交換器１４への路面干渉が生じ難い。すなわち、路面干渉の衝撃荷重（ダメージ）を排気系熱交換器１４が直接的に受けることが防止される。

また特に、車両用排気系搭載構造１０では、左右のトンネルサイドリインフォースメント７６が、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０とボディクロスメンバ８０との間で、排気系熱交換器１４の長手方向各位置の最下部１４Ｅよりも車体上下方向の下側に張り出しているため、排気系熱交換器１４を前後左右の四方向から路面干渉に対し保護することができる。しかも、左右のトンネルサイドリインフォースメント７６は、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０とボディクロスメンバ８０との間において、排気系熱交換器１４の長手方向の略全長（エンジンリヤマウントサポートメンバ９０近傍の一部を除く全長）に亘り、排気系熱交換器１４の最下部１４Ｅよりも車体上下方向の下側に張り出しているため、排気系熱交換器１４は、路面干渉に対し一層効果的に保護される。特に、エンジン冷却水が流れる熱交換部１４Ａ（アウタパイプ３２）は、左右のトンネルサイドリインフォースメント７６によって、全長に亘ってより一層効果的に保護される。

さらに、車両用排気系搭載構造１０では、排気系熱交換器１４が前端１４Ｂ（における最下部１４Ｅ）を後端１４Ｃ（における最下部１４Ｅである最下部１４Ｄ）よりも車体上下方向の上側に位置させるように傾斜しているため、車両走行に伴って車体前後方向の前端１４Ｂが路面Ｒ上の障害物等に干渉する（引っ掛かる）ことが防止される。

またここで、車両用排気系搭載構造１０では、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０よりも車体上下方向の下側にボディクロスメンバ８０が配置されているため、図１に矢印Ｆ１にて示される如く、ボディクロスメンバ８０によって（堰き止められた）走行風が排気系熱交換器１４の熱交換部１４Ａに向けて案内され、この走行風を熱交換部１４Ａを構成するアウタパイプ３２に当てることができる。また、車両用排気系搭載構造１０では、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０の上面の前部が前傾面１０８Ａとされているため、図１に矢印Ｆ２にて示される如く、走行風が前傾面１０８Ａに案内され、この走行風を熱交換部１４Ａを構成するアウタパイプ３２に当てることができる。これらにより、高速走行時等の排気ガスがバイパス流路３６を流通する運転条件で、エンジン冷却水温が上昇してラジエータの負荷が上昇することが防止される。

さらにここで、車両用排気系搭載構造１０では、冷却水出口パイプ６４がエンジン冷却水流路３４の最上部に連通されているので、エンジン冷却水流路３４内にエンジン冷却液よりも比重の小さい異物が混入した場合に、エンジン冷却水の循環停止状態でも、この異物は冷却水出口パイプ６４から排出される。このため、例えば内燃機関エンジンの高負荷運転直後に該ネイ念帰還エンジンを停止した場合に、仮に（万が一）排気系熱交換器１４の余熱でエンジン冷却液が沸騰して気泡が生じた場合でも、この気泡は排気系熱交換器１４のエンジン冷却水流路３４から冷却水出口パイプ６４を経由して排出され、エンジン冷却水の冷却に伴って消滅する。すなわち車両用排気系搭載構造１０では、排気系熱交換器１４のエンジン冷却水流路３４に気泡等の異物が滞留することが防止される。

また、冷却水出口パイプ６４をガス抜き部として用いるため、換言すれば、エンジン冷却水流路３４から排出された異物をエンジン冷却液の循環に伴って熱交換部１４Ａから遠ざけることができるため、内燃機関エンジンの再起動によってガス抜き部内に留まった気泡が排気ガスの熱で膨張することがない。さらに、ガス抜き部として別部材を設ける必要もなく、また熱交換性能に影響を与えることなくエンジン冷却水流路３４内の異物滞留を防止する構成が実現された。

さらに、車両用排気系搭載構造１０では、排気系熱交換器１４の熱交換部１４Ａの最外層をエンジン冷却水流路３４が構成しているため、換言すれば、エンジン冷却水はアウタパイプ３２を介して外気と熱交換（外気による冷却）可能であるため、エンジン冷却水の沸騰による気泡発生自体が抑制される。また、単にアウタパイプ３２に冷却水出口パイプ６４を設けるため、構造が簡単である。

なお、上記実施形態では、冷却水出口パイプ６４が本発明におけるガス抜き部である例を示したが本発明はこれに限定されず、本発明のガス抜き部は基本的にエンジン冷却水の循環停止中に機能すれば足りるので、例えば、エンジン冷却水流路３４のエンジン冷却水流れ方向を逆にしてエンジン冷却水の入口をガス抜き部として機能するように構成しても良く、エンジン冷却水が熱交換部１４Ａの長手方向に往復するようにエンジン冷却水流路３４を構成してエンジン冷却水の出入口を共にガス抜き部として機能するように構成しても良い。

また、上記実施形態では、車両用排気系搭載構造１０が排気系熱交換器１４の路面干渉に対する保護機能、走行風による冷却促進機能、内燃機関エンジン停止時の気泡の除去機能等を共に果たす例を示したが、本発明はこれに限定されず、上記した機能のうち少なくとも気泡の除去機能を果たすように構成すれば良い。

したがって、長手方向一端側が他端側よりも車体上下方向の上側に位置するように傾斜配置された排気系熱交換器１４にガス抜き部を有する構成においては、該排気系熱交換器１４がボディクロスメンバ８０、エンジンリヤマウントサポートメンバ９０、一対のトンネルサイドリインフォースメント７６の少なくとも１つにて保護される構成や、走行風が熱交換部１４Ａに案内される構成に限定されることはない。

またさらに、上記実施形態では、排気系熱交換器１４が略車体前後方向に沿って長手とされた例を示したが、本発明はこれに限定されず、排気系熱交換器１４を平面視で車体前後方向に対し傾斜して配置したり、車幅方向に沿って配置したりしても良い。

本発明の実施形態に係る排気系搭載構造の要部を示す側断面図である。本発明の実施形態に係る排気系搭載構造を示す底面図である。本発明の実施形態に係る車両用排気系構造を示す側面図である。図２の４―４線に沿った断面図である。図２の５―５線に沿った断面図である。図２の６―６線に沿った断面図である。図２の７―７線に沿った断面図である。図２の８―８線に沿った断面図である。本発明の実施形態に係る排気系搭載構造の排気ガス系統を示す図であって、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は側面図である。本発明の実施形態に係る排気系搭載構造を構成する排気系熱交換器の側断面図である。

符号の説明

１０排気系搭載構造（排気系熱交換器の車体搭載構造）
１４排気系熱交換器
３２アウタパイプ（シェル）
３４エンジン冷却水流路（冷却液の流路）
６４冷却水出口パイプ（ガス抜き部）
６８フロントフロアパネル（車体フロア）
７０フロアトンネル
７６トンネルサイドリインフォースメント（車体骨格）
８０ボディクロスメンバ（車体骨格、第２部材）
９０エンジンリヤマウントサポートメンバ（車体骨格、第１部材）
１０８Ａ前傾面（傾斜部）

Claims

長手方向の一端側が他端側よりも車体上下方向の上側に位置するように傾斜して配置され、排気ガスと冷却液との熱交換を行う排気系熱交換器と、
前記排気系熱交換器の前記冷却液の流路における車体上下方向の最上部に車体上下方向の上側から連通されたガス抜き部と、
を備えた排気系熱交換器の車体搭載構造。
前記ガス抜き部は、前記排気系熱交換器における冷却液の流路に対する該冷却液の入口部及び出口部の少なくとも一方である請求項１記載の排気系熱交換器の車体搭載構造。
前記排気系熱交換器は、外郭を成すシェルが前記冷却液の流路の外壁を構成しており、前記ガス抜き部は、前記シェルの車体上下方向の最上部に設けられている請求項１又は請求項２記載の排気系熱交換器の車体搭載構造。