WO2018021482A1 - 車両用エンジン - Google Patents

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WO2018021482A1
WO2018021482A1 PCT/JP2017/027266 JP2017027266W WO2018021482A1 WO 2018021482 A1 WO2018021482 A1 WO 2018021482A1 JP 2017027266 W JP2017027266 W JP 2017027266W WO 2018021482 A1 WO2018021482 A1 WO 2018021482A1
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vehicle
exhaust
egr
purification device
egr cooler
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PCT/JP2017/027266
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啓史 北畠
拓 倉増
保 高群
毅 中平
裕司 小島
周 津田
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マツダ株式会社
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle engine, and more specifically, to a vehicle engine having an exhaust stem that includes an exhaust manifold and an exhaust purification device.
  • the exhaust purification catalyst has an appropriate activation temperature range, and exhibits purification performance by passing exhaust gas having a temperature within the activation temperature range.
  • the active temperature range of the catalyst must be set according to the specifications of the vehicle.For example, when the temperature range of exhaust gas that can be generated is large, such as an engine that uses both compression ignition operation and spark ignition operation, It is difficult to set an activation temperature range corresponding to the temperature range, and it may be difficult to purify the exhaust gas with the exhaust purification catalyst in the entire temperature range.
  • the upper limit of the active temperature range is set in correspondence with the maximum exhaust gas temperature assumed for the engine, and the exhaust gas purification system for the exhaust gas treatment on the lowest exhaust gas temperature side is set. It is conceivable to arrange as close to the engine as possible. As an example in which the exhaust purification system is arranged close to the engine, there is an apparatus described in Patent Document 1, for example. If the exhaust gas purification system is arranged close to the engine in this way, the exhaust gas can pass through the exhaust gas purification catalyst before the temperature of the exhaust gas decreases, so that the temperature of the exhaust gas is relatively low. Even exhaust gas can be purified.
  • a vehicle engine of the present invention has an exhaust system device configured to include an exhaust manifold and an exhaust purification device, and is installed horizontally so that the cylinder row direction coincides with the vehicle width direction.
  • An exhaust manifold is disposed at a predetermined distance from a dash panel constituting a vehicle body of the vehicle, and the exhaust purification device is formed by a floor tunnel of the vehicle body when viewed from the front-rear direction of the vehicle.
  • a connecting passage that is disposed below the exhaust manifold and on one side from the center in the cylinder row direction of the engine, and connects the exhaust manifold and the exhaust purification device. It is arranged on the other side from the center in the cylinder row direction, and extends below the exhaust manifold and is connected to the exhaust purification device. It is characterized in that.
  • the exhaust manifold is disposed at a predetermined distance from the dash panel, and the exhaust purification device is disposed below the exhaust manifold. Also placed forward and near the engine. Therefore, a compact arrangement of the vehicle engine including the exhaust purification device is realized. In addition, since the exhaust gas purification device is disposed near the engine, the exhaust gas passes through the exhaust gas purification device before the temperature of the exhaust gas decreases. Purification is ensured.
  • the exhaust purification device is arranged at a position that overlaps the floor tunnel region of the vehicle body when viewed from the front-rear direction of the vehicle, the exhaust purification device is accommodated in the floor tunnel region even if the engine retreats in the event of a vehicle collision. Therefore, damage to other parts by the exhaust purification device is prevented. Therefore, vehicle collision safety is ensured.
  • the exhaust manifold is disposed at a predetermined distance from the dash panel, and the exhaust purification device is disposed below the exhaust manifold and on one side from the center in the cylinder row direction of the engine. On the other side, a space is formed between the exhaust manifold and the dash panel. For this reason, even if the engine retreats during a vehicle collision, the exhaust manifold is prevented from colliding with the dash panel, and damage to the dash panel due to the exhaust manifold is prevented. Therefore, vehicle collision safety is ensured.
  • an accessory is attached to the dash panel at the outer side in the cylinder row direction than the other end portion of the exhaust manifold in the cylinder row direction when viewed from the front-rear direction of the vehicle.
  • the accessory is attached to the dash panel, as viewed from the front-rear direction of the vehicle, on the outer side in the cylinder row direction than the other end of the exhaust manifold in the cylinder row direction. Therefore, even if the engine and the exhaust manifold are moved backward during a vehicle collision, the exhaust manifold is prevented from colliding with the auxiliary equipment. Therefore, damage to other parts due to the exhaust manifold is prevented, and vehicle collision safety is ensured.
  • the exhaust manifold is disposed at a height position corresponding to a lower portion of the accessory as viewed from the front-rear direction of the vehicle.
  • the exhaust manifold is disposed at a height position corresponding to the lower portion of the auxiliary machine as viewed from the front-rear direction of the vehicle. If the exhaust manifold moves diagonally toward the side where the auxiliary equipment is located instead of straight behind the vehicle, the exhaust manifold interferes with the auxiliary equipment because the exhaust manifold and the dash panel are separated by a predetermined distance. The possibility of doing is low. Even if the exhaust manifold moves obliquely beyond a predetermined distance, damage to the auxiliary equipment due to the collision is kept to a minimum because the exhaust manifold only interferes with the lower part of the auxiliary equipment.
  • the auxiliary machine is preferably a brake unit or an air conditioning unit. According to the present invention configured as described above, since the auxiliary machine is the brake unit or the air conditioning unit, the damage to the brake unit or the air conditioning unit due to the exhaust manifold is minimized in the event of a vehicle collision.
  • the downstream portion of the exhaust purification device preferably extends in the front-rear direction of the vehicle from below the exhaust manifold toward the floor tunnel. According to the present invention configured as described above, since the downstream portion of the exhaust purification device extends in the front-rear direction of the vehicle, the exhaust gas from the exhaust purification device flows smoothly rearward. It becomes easy.
  • the downstream portion of the exhaust purification device has an EGR gas lead-out portion for taking out part of the exhaust gas that has passed through the exhaust purification device as EGR gas at the end portion on the floor tunnel side.
  • the EGR gas lead-out portion is disposed on the side opposite to the connection passage in the cylinder row direction, and the EGR gas passage is disposed on the side opposite to the connection passage in the cylinder row direction.
  • the space between the exhaust manifold and the dash panel on the side of the connection passage is widely secured without being occupied by the EGR gas passage. Thereby, damage to other parts, such as a dash panel by the exhaust manifold at the time of a vehicle collision, is prevented.
  • the EGR gas passage is preferably arranged at a position overlapping the floor tunnel region as seen from the front-rear direction of the vehicle.
  • the EGR gas passage is disposed at a position overlapping the floor tunnel region when viewed from the front-rear direction of the vehicle. Since the EGR gas passage is accommodated in the floor tunnel region, damage to other parts due to the EGR gas passage is prevented. Therefore, vehicle collision safety is ensured.
  • FIG. 1 is a plan view of an exhaust system device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a side view of an exhaust system device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view of a vehicle exhaust system according to a first embodiment of the present invention, and is a partially broken view.
  • 1 is a bottom view of an exhaust system device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view of an exhaust system device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is an enlarged perspective view showing a part of an exhaust system device for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a plan view of a vehicle exhaust system apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a side view of the vehicle exhaust system apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a side view of the exhaust system device 1 for a vehicle according to the first embodiment of the present invention, and is a partially broken view.
  • FIG. 4 shows the first embodiment of the present invention.
  • the bottom view of the exhaust system apparatus 1 of the vehicle which concerns is shown.
  • FIG. 1 is a view of the exhaust system 1 of the vehicle as viewed from above.
  • the left-right direction indicates the front-rear direction of the vehicle
  • the left side indicates the front direction of the vehicle
  • the right side indicates the rear direction of the vehicle.
  • the vertical direction indicates the vehicle width direction of the vehicle
  • the upper side indicates the right direction of the vehicle
  • the lower side indicates the left direction of the vehicle.
  • the vehicle exhaust system 1 is applied to a compression self-ignition engine 2 such as a diesel engine or an HCCI gasoline engine.
  • the engine 2 includes a cylinder block 4 and a cylinder head 6 attached to the upper part of the cylinder block 4.
  • the engine 2 is disposed inside the engine room 102 such that a crankshaft (not shown) is along the vehicle width direction of the vehicle 100, the intake system is disposed on the vehicle front side of the engine 2, and the exhaust system is This is a so-called front intake / rear exhaust engine disposed on the vehicle rear side of the engine 2.
  • An intake manifold 8 integrated with a water-cooled intercooler is attached to the intake side of the engine 2, and along the direction of the crankshaft of the engine 2 above the intake manifold 8 on the upstream side of the intake manifold 8. That is, in this embodiment, the supercharger 9 extending along the vehicle width direction of the vehicle 100 is connected.
  • An EGR valve 10 is provided on the upstream side of the supercharger 9. The EGR valve 10 is located on the left side of the center of the engine 2 in the vehicle width direction. More specifically, the EGR valve 10 is located at substantially the same position as the side surface on the left side of the engine 2 in the vehicle width direction.
  • An intake passage that passes through the piping provided with the EGR valve 10, the supercharger 9, and the intake manifold 8 is an intake passage 11 in the present embodiment.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the exhaust system device for a vehicle according to the first embodiment of the present invention.
  • an exhaust manifold 12 is attached to the exhaust side of the engine 2.
  • the exhaust manifold 12 includes a plurality of exhaust pipes 14 connected to exhaust ports (not shown) of each cylinder (four cylinders in the present embodiment) of the engine 2 and a mixing pipe in which exhaust gas passing through the exhaust pipe 14 joins. 16.
  • the exhaust pipe 14 extends from the exhaust port of the cylinder block 4 toward the rear of the vehicle 100 and extends while curving to the right in the vehicle width direction on the downstream side, and merges with the adjacent exhaust pipes 14 on the substantially same horizontal plane.
  • the right end of the exhaust manifold 12 is connected to the mixing pipe 16.
  • the mixing pipe 16 is disposed on the right side of the exhaust manifold 12 in the vehicle width direction when the exhaust manifold 12 is viewed from above, and is disposed on the right side of the center of the engine 2 in the vehicle width direction.
  • the mixing tube 16 extends short in the vertical direction and opens at the lower surface.
  • the exhaust system device 1 of the present embodiment is connected to the mixing pipe 16 via an exhaust purification device introduction path 17.
  • the exhaust gas purification device introduction path 17 extends in the vertical direction and has a gas inlet 17A and a gas outlet 17B.
  • the gas inlet 17 ⁇ / b> A opens upward and is connected to the opening of the mixing tube 16.
  • the gas outlet 17B opens in a direction substantially orthogonal to the gas inlet 17A, and specifically opens toward the left in the vehicle width direction.
  • the exhaust system device 1 includes an exhaust gas purification device 18 that purifies exhaust gas received from the exhaust manifold 12, and a flexible pipe 20 that is connected to the exhaust gas purification device 18 in order to exhaust the exhaust gas that has passed through the exhaust gas purification device 18 to the outside.
  • an EGR gas deriving unit 22 for extracting a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust purifying device 18 as an EGR gas
  • an EGR gas deriving unit 22 connected to the EGR gas deriving unit 22 for cooling the EGR gas extracted from the exhaust purifying device 18
  • the exhaust purification device 18 has a substantially L-shape when viewed from above the vehicle 100, and is provided on the downstream side of the upstream portion 32 connected to the mixing pipe 16 of the exhaust manifold 12 and the flexible pipe 20. And a downstream portion 34 connected to the EGR gas outlet 22.
  • the exhaust purification device 18 is connected to the mixing pipe 16 of the exhaust manifold 12 via the exhaust purification device introduction path 17. Therefore, the exhaust purification device introduction path 17 functions as a connection passage that connects the exhaust manifold 12 and the exhaust purification device 18.
  • the upstream portion 32 is a substantially cylindrical portion connected to the gas outlet 17B of the exhaust gas purification device introduction path 17, and the central axis (longitudinal axis) is arranged along the vehicle width direction. Therefore, the outer surface of the upstream portion 32 is disposed adjacent to the outer surface of the cylinder block 4 of the engine 2.
  • a catalyst device is built in the upstream portion 32.
  • the downstream portion 34 is a substantially cylindrical portion that is integrally formed with the upstream portion 32, and its central axis (longitudinal axis) is disposed substantially perpendicular to the central axis of the upstream portion 32. .
  • the central axis of the downstream portion 34 extends in the longitudinal direction of the vehicle 100 so that the upstream end of the downstream portion 34 is positioned above the downstream end, that is, from the upstream end of the downstream portion 34. It arrange
  • the downstream portion 34 incorporates a GPF (Gasoline Particulate Filter).
  • the upstream portion 32 of the exhaust purification device 18 is disposed below the exhaust manifold 12 along the vehicle width direction, and the downstream portion 34 is located on the left side of the vehicle width direction center of the engine 2 on the vehicle. 100 are arranged along the front-rear direction.
  • the flexible pipe 20 is a cylindrical member connected to an exhaust outlet 18A formed at the downstream end of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18, and is formed of a material that can be expanded and contracted to some extent.
  • the flexible pipe 20 is connected to an exhaust outlet 18 ⁇ / b> A disposed at a position on the right side in the vehicle width direction and on the lower side in the vertical direction on the circular end surface 18 ⁇ / b> B at the downstream end of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18.
  • the central axis (longitudinal axis) of the flexible pipe 20 extends in the front-rear direction of the vehicle 100 so that the downstream end is positioned below the upstream end, that is, the upstream side It arrange
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a part of the vehicle exhaust system according to the first embodiment of the present invention.
  • the EGR gas outlet 22 is a tubular member connected to an EGR gas outlet 18C formed at the downstream end of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18. is there.
  • the EGR gas outlet 22 is connected to an EGR gas outlet 18 ⁇ / b> C disposed at a position on the left side in the vehicle width direction and on the upper side in the vertical direction on the circular end surface 18 ⁇ / b> B at the downstream end of the downstream portion 34.
  • connection portion of the EGR gas outlet 22 with the exhaust purification device 18 is located above the connection portion of the flexible pipe 20 with the exhaust purification device 18 and on the left side in the vehicle width direction.
  • the longitudinal axis of the EGR gas outlet 22 is disposed along the longitudinal direction of the vehicle 100, that is, substantially parallel to the central axis of the downstream portion 34, along the gas flow direction of the exhaust gas flowing through the downstream portion 34.
  • the upstream end 22A of the EGR gas lead-out portion 22 opens at a surface that intersects an axis parallel to the central axis of the downstream portion 34, that is, a surface that is substantially orthogonal in the present embodiment.
  • the EGR gas lead-out portion 22 is formed in a substantially rectangular shape in cross section, and has a tapered shape toward the downstream side.
  • the EGR gas outlet 22 has a right side surface 22B, an upper surface 22C, a lower surface 22D, a left side surface 22E, and a downstream end surface 22F, and the right side surface 22B is inclined leftward in the vehicle width direction toward the downstream side.
  • the upper surface 22C is an inclined surface that is inclined downward toward the downstream side
  • the lower surface 22D is an inclined surface that is inclined upward toward the downstream side.
  • the left side surface 22 ⁇ / b> E has a plane parallel to the central axis of the downstream portion 34.
  • downstream end face 22 ⁇ / b> F has a plane that is substantially orthogonal to the central axis of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18.
  • the downstream end 22G of the EGR gas outlet 22 is formed on the left side 22E, and therefore the outlet (downstream end 22G) of the EGR gas outlet 22 opens toward the left side in the vehicle width direction. Further, the outlet of the EGR gas outlet 22 is disposed such that the surface including the opening surface is in contact with the outer periphery of the downstream portion 34.
  • the first EGR cooler 24 is a water-cooled EGR cooler.
  • the first EGR cooler body 36 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and its longitudinal axis is disposed substantially parallel to the central axis of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18, and one side surface of the first EGR cooler body 36 is the outer periphery of the downstream portion 34. Located adjacent to the surface.
  • a bracket 42 is provided on the upper surface of the first EGR cooler main body 36 so as to protrude from the side surface of the first EGR cooler main body 36 toward the exhaust purification device 18.
  • the bracket 42 is connected to the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18.
  • the outer surface of the first EGR cooler 24 is fixed to the outer surface of the exhaust gas purification device 18 by being fixed to the side surface of the exhaust gas by bolting or welding. Therefore, the first EGR cooler 24 is fixed and attached to each other at a location different from that connected to the exhaust gas purification device 18 via the EGR gas lead-out portion 22.
  • the first EGR gas inflow portion 38 is formed in a tubular shape and positioned rearward of the first EGR cooler body 36, and is integrally connected to the first EGR cooler body 36 at one end 38A on the first EGR cooler body 36 side.
  • the other end of the first EGR gas inflow portion 38 opens toward the right side in the vehicle direction, that is, in a plane substantially orthogonal to the vehicle width direction, and serves as a first EGR gas inlet 38B of the first EGR cooler 24.
  • the first EGR gas inflow port 38B is connected to the outlet (downstream end 22G) of the EGR gas deriving unit 22, whereby the first EGR cooler 24 and the EGR gas deriving unit 22 communicate with each other.
  • the left side surface 38C in the vehicle width direction of the first EGR gas inflow portion 38 is inclined rightward toward the rear of the vehicle 100, that is, as it goes upstream of the first EGR gas inflow portion 38, the EGR gas inlet 38B (EGR gas An inclined surface inclined toward the lead-out portion 22) is formed.
  • the upstream end 22A of the EGR gas outlet 22 opens toward the direction of the exhaust purification device 18 along the front-rear direction of the vehicle 100, and the downstream end 22G opens toward the left side in the vehicle width direction.
  • the first EGR gas inlet 38A of the first EGR cooler 24 opens toward the right side and the one end 38A opens in the direction along the front-rear direction of the vehicle 100, so that the first EGR gas inlet 38A opens from the EGR gas outlet 18A of the exhaust purification device 18.
  • the path of the EGR gas to the upstream end of the 1EGR cooler body 36 is changed from the rear direction of the vehicle 100 to the left side in the vehicle width direction by the EGR gas lead-out portion 22, and then the front direction is changed by the first EGR gas inflow portion 38.
  • the first EGR cooler 24 is disposed on the left side in the vehicle width direction with respect to the downstream portion 34 of the exhaust gas purification device 18, whereby the first EGR cooler 24 is located on the EGR valve 10 side of the intake passage 11 in the vehicle width direction. Is adjacent to the side surface of the exhaust gas purification device 18.
  • the first EGR gas outflow portion 40 is formed in a tubular shape in front of the first EGR cooler main body 36 and is integrally connected to the first EGR cooler main body 36 at one end 40A on the first EGR cooler main body 36 side.
  • the other end of the first EGR gas outflow portion 40 opens toward the left side in the vehicle direction, that is, on a surface substantially orthogonal to the vehicle width direction, and serves as a first EGR gas outlet 40B of the first EGR cooler 24.
  • the first EGR gas outlet 40 ⁇ / b> B is connected to one end of the first EGR pipe 28.
  • the first EGR gas outlet 40B (the first EGR gas outflow portion 40B) is inclined toward the left side toward the front of the vehicle 100.
  • An inclined surface inclined toward the 1EGR pipe 28) side is formed.
  • the first EGR cooler 24 having the above-described structure is disposed so as to be inclined downward toward the upstream side, that is, downwardly toward the rear of the vehicle. Accordingly, the first EGR gas outlet 40B of the first EGR cooler 24 is located above the first EGR gas inlet 38B.
  • the inclination angle of the first EGR cooler 24 is larger than the inclination angle of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18 and is substantially the same as the inclination angle of the flexible pipe 20.
  • the first EGR cooler 24 is accommodated within the vertical dimension of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18 in a side view, and the first EGR cooler 24 is upward and downward in the exhaust purification device 18 in a side view. Does not protrude in the direction.
  • the second EGR cooler 26 is a water-cooled EGR cooler.
  • the second EGR cooler body 46 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, the longitudinal axis thereof is disposed along the front-rear direction of the vehicle 100, and one side surface thereof is disposed adjacent to the left side surface of the cylinder block 4 of the engine 2. Has been.
  • brackets 52 are provided on the upper and lower surfaces of the second EGR cooler body 46 so as to protrude upward from the upper surface of the second EGR cooler body 46 or downward from the lower surface, and these brackets 52 are provided on the left side of the cylinder block 4.
  • the outer surface of the second EGR cooler 26 is fixed and attached to the outer surface of the cylinder block 4 by being fixed to the surface by bolting or welding.
  • the second EGR gas inflow portion 48 is formed in a tubular shape and positioned rearward of the second EGR cooler body 46, and is integrally connected to the second EGR cooler body 46 at one end 48A on the second EGR cooler body 46 side.
  • the other end of the second EGR gas inlet 48 opens toward the rear of the vehicle 100 and serves as a second EGR gas inlet 48B of the second EGR cooler 26.
  • the second EGR gas inlet 48B is connected to the other end of the first EGR pipe 28.
  • the second EGR gas outflow portion 50 is formed in a tubular shape in front of the second EGR cooler main body 46 and is integrally connected to the second EGR cooler main body 46 at one end 50A on the second EGR cooler main body 46 side.
  • the other end of the second EGR gas outlet 50 opens toward the front of the vehicle 100 and serves as a second EGR gas outlet 50B of the second EGR cooler 26.
  • the second EGR gas outlet 50 ⁇ / b> B is connected to one end of the second EGR pipe 30.
  • the second EGR cooler 26 having the above-described structure is disposed so as to be inclined downward toward the upstream side, that is, downward toward the rear of the vehicle. Accordingly, the second EGR gas inflow port 48B is disposed on the vehicle vertical direction lower side than the second EGR gas outflow port 50B. The inclination angle of the second EGR cooler 26 is smaller than the inclination angle of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18. Further, the second EGR gas inlet 48B is disposed on the upper side and the left side in the vehicle width direction of the first EGR gas outlet 40B of the first EGR cooler 24. With such an arrangement, the second EGR cooler 26 is located above the exhaust purification device 18 and the first EGR cooler 24 and on the left side in the vehicle width direction.
  • cooling water inlets 24A and 26A and cooling water outlets 24B and 26B are provided respectively.
  • the cooling water outlet 24B of the first EGR cooler 24 communicates with the cooling water inlet 26A of the second EGR cooler 26. Therefore, the cooling water circuits of the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26 are connected in series.
  • the cooling water exiting from the cooling water outlet 26B through the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26 cools each part of the engine such as the cylinder head and the cylinder block wall surface while being cooled by the radiator as needed, and the first EGR cooler Return to 24 cooling water inlet 24A.
  • the 1st EGR piping 28 is a tubular member which connects the 1st EGR gas outflow part 40 of the 1st EGR cooler 24, and the 2nd EGR gas inflow part 48 of the 2nd EGR cooler 26, and is formed with a rubber hose in this embodiment.
  • the first EGR pipe 28 is connected to the first EGR gas outflow portion 40 along the vehicle width direction, bends and extends forward and upward of the vehicle 100, and extends to the second EGR gas inflow portion 48 along the front direction of the vehicle 100. It is connected.
  • the second EGR pipe 30 is a tubular member that communicates the second EGR gas outlet 50 of the second EGR cooler 26 and the intake passage 11.
  • the second EGR pipe 30 extends along the forward direction of the vehicle 100 and extends upward at the lower side of the intake passage 11 and is connected to the EGR valve 10 from the lower side.
  • the first EGR cooler 24, the second EGR cooler 26, the first EGR pipe 28, and the second EGR pipe 30 are provided, and a part of the exhaust gas taken out from the exhaust purification device 18 is supplied to the intake side as EGR gas.
  • An EGR gas passage is formed.
  • the engine 2 and the exhaust system device 1 are arranged in an engine room 102 of a vehicle 100, and a vehicle compartment 104 is formed behind the engine room 102.
  • the engine room 102 and the vehicle compartment 104 are separated by a dash panel 106.
  • the dash panel 106 includes a lower dash panel 108 disposed at the lower part of the passenger compartment 104, and an upper dash panel 110 connected to the front end of the lower dash panel 108 and extending in the vehicle width direction at the front portion of the passenger compartment 104. .
  • the lower dash panel 108 and the upper dash panel 110 are formed with a floor tunnel 112 that extends in the front-rear direction of the vehicle 100 and protrudes toward the passenger compartment 104 side.
  • a floor tunnel region 114 which is a lower region of the floor tunnel 112, surrounded by a protruding portion of the floor tunnel 112 and opened to the lower side, is a tunnel extension whose cross-sectional area increases toward the front of the vehicle 100 at the front end portion.
  • a region 116 is included. As shown in FIGS. 1 and 4, in the tunnel extension region 116, the width of the floor tunnel region 114 in the vehicle width direction gradually increases when viewed from the vertical direction of the vehicle 100.
  • the front end of the tunnel extension region 116 is located on a vertical plane P that passes through the front end 110 ⁇ / b> A of the upper dash panel 110.
  • the tunnel extension region 116 refers to a region up to a position where the increase in the width of the floor tunnel region 114 in the vehicle width direction ends, and the floor tunnel region 114 includes the tunnel extension region 116.
  • the floor tunnel region 114 has an upper surface and a lower surface that are inclined upward toward the front in a side view of the vehicle 100. 2 and 3 also show the surface P that is the front end of the tunnel extension region 116. In a side view of the vehicle 100, a position Q where the front end surface P of the tunnel extension region 116 and a line L extending the upper end of the floor tunnel 112 intersect is the upper end of the tunnel extension region 116. Further, when viewed from the front of the vehicle 100, the boundary in the vehicle width direction of the tunnel expansion region 116 is the position of the front end 110 ⁇ / b> A of the upper dash panel 110.
  • the center of the engine 2 in the width direction is located on the right side of the center of the floor tunnel region 114 in the width direction.
  • the exhaust purification device 18, the flexible pipe 20, the EGR gas outlet 22, the first EGR cooler 24, and the second EGR cooler 26 are disposed at positions that overlap the floor tunnel region 114 when viewed from the front of the vehicle 100. That is, in the present embodiment, the EGR gas passage is arranged at a position overlapping the floor tunnel region 114 when viewed from the front of the vehicle 100.
  • the exhaust purification device 18, a part of the flexible pipe 20, the EGR gas outlet 22, and the first EGR cooler 24 are regions of the floor tunnel region 114 excluding the tunnel expansion region 116 when viewed from the front of the vehicle 100. Are also located at the overlapping positions.
  • the exhaust purification device 18 and the first EGR cooler 24 are arranged in the floor tunnel region 114 on the vehicle rear side. More specifically, a part of the downstream end of the exhaust purification device 18, most of the EGR gas outlet 22, most of the first EGR gas inlet 38 of the first EGR cooler 24, and most of the flexible pipe 20
  • the floor tunnel region 114 is disposed in a tunnel extension region 116 that is an end portion on the vehicle front side. Therefore, the downstream end of the exhaust gas purification device 18, the EGR gas outlet 22, the first EGR gas inlet 38, and the flexible pipe 20 are over the floor tunnel region 114 when viewed from the vertical direction and the side of the vehicle 100. It is arranged to wrap.
  • the exhaust manifold 12 is arranged at a position spaced a predetermined distance from the front end of the dash panel 106 in the front-rear direction. Between the rear end of the exhaust manifold 12 and the front end of the dash panel 106 and on the right side in the width direction of the engine 2 relative to the exhaust purification device 18 is a space 117 (see FIG. 1) in which components of the exhaust system device 1 are not arranged. It is formed.
  • the vehicle exhaust system 1 having such a structure operates as follows. First, the exhaust gas discharged from the engine 2 passes through the exhaust pipe 14 of the exhaust manifold 12 and merges in the mixing pipe 16, flows downward, and flows into the exhaust purification device introduction path 17. The exhaust gas that has flowed into the exhaust purification device introduction path 17 changes its direction from the lower direction to the left in the vehicle width direction and enters the exhaust purification device 18. In the exhaust purification device 18, the exhaust gas is purified by passing through the catalyst device of the upstream portion 32 toward the left and passing through the GPF of the downstream portion 34 toward the rear of the vehicle 100. Part of the exhaust gas after passing through the downstream portion 34 exits from the exhaust outlet 18A, passes through the flexible pipe 20, and then is discharged outside the vehicle through a muffler (not shown).
  • the remaining part of the exhaust gas after passing through the downstream portion 34 flows into the EGR gas outlet 22 from the EGR gas outlet 18C toward the rear of the vehicle 100 as EGR gas.
  • the EGR gas is guided to the right side surface 22B, the upper surface 22C, and the lower surface 22D of the EGR gas introduction portion 22 while changing the gas flow direction to the left in the vehicle width direction, and the left side surface of the first EGR gas inflow portion 38 of the first EGR cooler 24.
  • the gas flow direction is turned 180 ° by changing the direction of the gas flow to the forward direction while being guided by the obtaining 38C.
  • the EGR gas flowing toward the front of the vehicle 100 enters the first EGR cooler main body 36 from the first EGR gas inflow portion 38 and is cooled, and changes the gas flow from the first EGR gas outflow portion 40 leftward in the vehicle width direction. 1 Goes out to EGR piping 28.
  • the EGR gas that has passed through the first EGR pipe 28 flows into the second EGR cooler 26 toward the front of the vehicle 100, is further cooled by the second EGR cooler 26, and travels from the second EGR cooler 26 to the second EGR pipe toward the front of the vehicle 100. 30, and flows into the intake passage 11 through the EGR valve 10.
  • the vehicle exhaust system 1 having such a structure has the following effects. Since the exhaust manifold 12 is disposed at a predetermined distance from the dash panel 106 and the exhaust purification device 18 is disposed below the exhaust manifold 12, the exhaust purification device 18 of the engine 2 is positioned forward of the dash panel 106 and the engine. 2 is arranged near. Therefore, a compact arrangement of the engine 2 including the exhaust purification device 18 can be realized. Further, since the exhaust purification device 18 is disposed near the engine 2, the exhaust gas can be passed through the exhaust purification device 18 before the temperature of the exhaust gas is lowered. Thereby, the temperature required for exhaust gas purification can be ensured, and exhaust gas purification can be performed reliably.
  • the exhaust gas purification device 18 is disposed at a position overlapping the floor tunnel region 114 of the vehicle body when viewed from the front-rear direction of the vehicle 100, even if the engine 2 moves backward in the event of a vehicle collision, the exhaust gas purification device 18 remains in the floor tunnel. Contained in region 114. Therefore, it is possible to prevent the exhaust purification device 18 from damaging other components. Thereby, the collision safety of the vehicle 100 can be ensured.
  • the exhaust manifold 12 is disposed at a predetermined distance from the front end of the dash panel 106, and the exhaust purification device 18 is disposed below the exhaust manifold 12 and on one side from the center in the cylinder row direction of the engine 2, that is, on the left side.
  • a space 117 is formed between the exhaust manifold 12 and the dash panel 106 on the other side of the center of the exhaust manifold 12 in the cylinder row direction, that is, on the right side.
  • downstream portion 34 of the exhaust purification device 18 extends from the lower side of the exhaust manifold 12 toward the floor tunnel 112 in the front-rear direction of the vehicle 100, the exhaust gas from the exhaust purification device 18 flows smoothly backward. Exhaust gas can be easily discharged.
  • the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18 has an EGR gas deriving portion 22 at an end on the floor tunnel 112 side, that is, an end on the rear side, and the EGR gas deriving portion 22 is arranged in the cylinder row direction. It is arranged on the side opposite to the introduction path 17 (connection path). Further, the EGR gas passage is disposed on the side of the exhaust purification device 18 opposite to the exhaust purification device introduction path 17 in the cylinder row direction, that is, on the left side of the exhaust purification device 18. Therefore, the space 117 between the exhaust purification device introduction path 17 side, that is, the exhaust manifold 12 on one side (right side) from the center in the cylinder row direction and the dash panel 106 is not occupied by the EGR gas passage. 117 can be secured widely. By ensuring a large space 117 in this way, damage to other components such as the dash panel 106 by the exhaust manifold 12 at the time of a vehicle collision can be prevented more reliably.
  • the EGR gas passage is disposed at a position overlapping the floor tunnel region 114 when viewed from the front-rear direction of the vehicle 100, the first EGR gas inflow portion 38 and the second The parts forming the EGR gas passage such as the 1EGR cooler 24 are accommodated in the floor tunnel region 114. Therefore, damage to other parts due to the parts forming the EGR gas passage can be prevented, and the collision safety of the vehicle 100 can be ensured.
  • the first EGR cooler 24 is arranged so that the gas flow direction of the first EGR cooler 24 is opposite to the gas flow direction of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18, and the central axis of the first EGR cooler 24 is along the front-rear direction of the vehicle 100.
  • the first EGR cooler 24 is conventionally used since the first EGR cooler 24 is adjacent to the exhaust purification device 18 and the outer surface of the first EGR cooler 24 is attached to the outer surface of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18 with the bracket 42, the first EGR cooler 24 is conventionally used. Need not be attached to the cylinder block 6 of the engine 4. Therefore, the freedom degree of arrangement
  • the first EGR cooler 24 since the outer surface of the first EGR cooler 24 is fixed to the outer surface of the downstream portion 34 of the exhaust gas purification device 18 by the bracket 42, the first EGR cooler 24 and the exhaust gas purification device 18 operate as one rigid body. The occurrence of resonance between the exhaust gas purifier 24 and the exhaust gas purification device 18 can be suppressed.
  • the EGR gas lead-out portion 22 is disposed behind the vehicle 100 with respect to the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18 and is disposed downstream in the gas flow direction of the exhaust gas in the downstream portion 34, the downstream portion The exhaust gas flowing through 34 flows into the EGR gas outlet 22 without changing its direction. Therefore, it is possible to easily take out the EGR gas from the exhaust purification device 18. Therefore, for example, when the engine 2 is operated in a low rotation light load region, the exhaust gas flow rate decreases, but the necessary exhaust gas flow rate can be ensured even in the above case.
  • the EGR gas deriving unit 22 is disposed on the downstream side of the exhaust gas purification device 18, the exhaust gas that has passed through the exhaust gas purification device 18 and has a lower temperature can be taken out as EGR gas.
  • a lower temperature EGR gas can be supplied to the engine 2.
  • the condensed water is on the second EGR gas outlet 50B side. From the first to the second EGR gas inlet 48B side toward the upstream side. Further, since the second EGR gas inlet 48B is located above the first EGR gas outlet 40B of the first EGR cooler 24, the condensed water flows toward the first EGR cooler 24 toward the upstream side. Further, since the first EGR gas inlet 38B of the first EGR cooler 24 is located below the first EGR gas outlet 40B, the condensed water flowing from the second EGR cooler 26 and the condensation generated in the first EGR cooler 24 are used.
  • the water flows from the first EGR gas outlet 40B side to the first EGR gas inlet 38B side toward the upstream side. Since the first EGR gas inlet 38B is located above the exhaust outlet 18A of the exhaust purification device 18, the condensed water flows toward the exhaust outlet 18A of the exhaust purification device 18. Since the exhaust outlet 18 ⁇ / b> A is connected to the flexible pipe 20, the condensed water is discharged to the outside through the flexible pipe 20.
  • the condensed water generated in the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26 can be discharged to the outside, so that the condensed water can be prevented from being sucked to the engine 2 side. Thereby, the water hammer which may arise by suction of condensed water can be prevented. Further, it is possible to prevent the condensed water from accumulating in the first EGR cooler 24, the second EGR cooler 26, and the first and second EGR pipes 28 and 30, and to prevent corrosion of these components.
  • a first EGR cooler 24 is disposed adjacent to the left side surface in the vehicle width direction of the exhaust purification device 18 with respect to the exhaust purification device 18 disposed at the rear of the engine 2, and a first EGR pipe 28, a second EGR cooler 26, and The second EGR pipe 30 is disposed along the left side surface in the vehicle width direction of the engine 2, and the second EGR gas passage 30 communicates with the intake passage 11 at the position of the EGR valve 10 on the front left side of the engine 2. Therefore, the EGR gas path from the exhaust purification device 18 through the first and second EGR coolers 24 and 26 to the intake passage 11 may be disposed on the left side in the vehicle width direction of the engine 2 where the EGR valve 10 is disposed. it can.
  • route of EGR gas can be shortened and the response of EGR control can be made favorable.
  • the longitudinal axis of the downstream portion 34 of the exhaust purification device 18 is disposed on the left side in the vehicle width direction with respect to the engine 2, and therefore, the EGR including the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26. By arranging the gas path along the left side of the engine 2 in the vehicle width direction, the EGR gas path can be made shorter.
  • the exhaust purification device 18 and the first EGR cooler 24 are arranged behind the engine 2 so that the longitudinal axis is along the front-rear direction of the vehicle 100 while ensuring the safety of the passenger. Can do. Therefore, the exhaust purification device 18 and the first EGR cooler 24 can be arranged along the front-rear direction in addition to being arranged along the vehicle width direction, so that the exhaust purification device 18 and the first EGR cooler 24 can be arranged in the arrangement direction. The degree of freedom can be increased.
  • the second EGR cooler 26 is provided on the downstream side of the first EGR cooler 24, necessary cooling capacity can be ensured while suppressing an increase in the size of the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26. Moreover, since the enlargement of the 1st EGR cooler 24 can be suppressed, the resonance of the 1st EGR cooler 24 and the exhaust emission control device 18 to which the 1st EGR cooler 24 is attached can be suppressed.
  • first EGR pipe 28 is composed of a rubber hose, vibrations of the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26 can be absorbed. Therefore, resonance between the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26 can be suppressed.
  • FIG. 7 is a side view of an exhaust system device 60 for a vehicle according to the second embodiment of the present invention.
  • a turbocharger 62 is disposed behind the engine 2 and on the left side of the center of the engine 2 in the vehicle width direction.
  • the turbocharger 62 includes a turbine (not shown) disposed on the right side and a compressor 62A disposed on the left side.
  • the turbine is connected to the exhaust manifold 12, and the compressor 62A has a compressor downstream passage 66 on the downstream side.
  • the compressor downstream passage 66 is connected to the compressor 62A of the turbocharger 62 at one end and extends along the vehicle width direction behind the engine 2 to the left end in the vehicle width direction of the engine 2 and on the left side of the engine 2 in the vehicle width direction. It extends so as to incline downward toward the front side along the side surface, and is connected to the intake manifold 8 on the front side of the engine 2.
  • an intake passage that passes from the compressor 62 ⁇ / b> A of the turbocharger 62 through the compressor downstream passage 66 to the intake manifold 8 is an intake passage 68.
  • An exhaust purification device 18 is connected to the downstream side of the turbine.
  • An upstream end (exhaust gas inlet) of the exhaust purification device 18 is disposed below the exhaust outlet of the turbocharger 62.
  • An EGR gas outlet 22 and an EGR cooler 64 are connected to the downstream side of the exhaust purification device 18.
  • the EGR cooler 64 is adjacent to the left side of the exhaust purification device 18 in the vehicle width direction, and its outer surface is attached to the outer surface of the exhaust purification device 18 by a bracket (not shown), as in the first embodiment. Further, the exhaust purification device 18 and the EGR cooler 64 are inclined downward toward the rear of the vehicle 100, as in the first embodiment.
  • EGR cooler downstream passage 70 One end of the EGR cooler downstream passage 70 is connected to the EGR gas outlet 64A which is the downstream end of the EGR cooler 64.
  • the EGR cooler downstream passage 70 extends so as to incline downward toward the rear along the front-rear direction of the vehicle 100 on the left side in the vehicle width direction of the exhaust purification device 18 and the turbocharger 64.
  • the other end of the EGR cooler downstream passage 70 is connected to a portion of the compressor downstream passage 66 that extends in the vehicle width direction behind the engine 2.
  • An EGR valve 72 is provided in the middle of the EGR cooler downstream passage 70, and the EGR valve 72 is fixed to the turbocharger 62 by a bracket 74.
  • a part of the exhaust gas exiting the exhaust purification device 18 is taken out as EGR gas by the EGR gas outlet 22 and cooled by the EGR cooler 64 as in the first embodiment.
  • the EGR gas is supplied to the compressor downstream passage 66 of the intake passage 68 through the EGR cooler downstream passage 70.
  • the exhaust system device 60 of the second embodiment having the above-described structure has the following effects in addition to the same effects as the first embodiment.
  • the EGR cooler 64 is provided in the vehicle width direction of the exhaust purification device 18.
  • the EGR cooler downstream passage 70 is also attached adjacently on the left side surface, and is also disposed on the left side in the vehicle width direction of the exhaust purification device 18.
  • the EGR cooler downstream passage 70 is connected to a portion of the compressor downstream passage 66 that extends along the vehicle width direction behind the engine 2.
  • both the EGR cooler 64 and the EGR cooler downstream passage 70 are arranged on the left side in the vehicle width direction of the turbocharger 62, that is, on the left side in the vehicle width direction of the exhaust gas purification device 18. Therefore, the EGR gas path from the exhaust purification device 18 to the compressor downstream passage 66 can be shortened, and the response of the EGR control can be improved.
  • 3rd Embodiment demonstrates the case where the auxiliary machine is attached to the dash panel 106 compared with 1st Embodiment. Also, the third embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the EGR gas path from the exhaust purification device 18 to the intake passage.
  • FIG. 8 is a plan view of the exhaust system device 200 of the vehicle 100 according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a bottom view of the exhaust system device 200 of the vehicle 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of the exhaust system device 200 of the vehicle 100 according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a perspective view of the exhaust system device 200 of the vehicle 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • the brake unit 202 is attached to the front surface of the upper dash panel 110 of the dash panel 106 and is located on the outer side (right side) in the vehicle width direction than the floor tunnel region 114 when viewed from the front-rear direction of the vehicle. As a result, the brake unit 202 is more outward in the cylinder row direction (outward in the vehicle width direction, that is, on the right side) than the other end of the exhaust manifold 12 in the cylinder row direction, that is, the right end in the cylinder row direction. positioned.
  • the brake unit 202 is positioned so that the exhaust manifold 12 is disposed at a height position corresponding to a lower portion of the brake unit 202 when viewed from the front-rear direction or the left-right direction of the vehicle 100.
  • an EGR lead-out portion 208 that protrudes in the radial direction is provided.
  • An outlet (downstream end) 208 ⁇ / b> A of the EGR outlet 208 is open toward the front of the vehicle 100.
  • An EGR pipe 210 is connected to the outlet 208A, the EGR pipe 210 extends along the front-rear direction of the vehicle 100, and an EGR cooler 212 is connected to the downstream end thereof.
  • EGR cooler 212 only one EGR cooler 212 is provided, and this EGR cooler 212 is fixed to the side surface of the cylinder block 4 of the engine 2.
  • the EGR cooler 212 has an upstream end connected to the EGR pipe 210 and a downstream end connected to the intake passage.
  • an EGR gas passage is formed including the EGR pipe 210 and the EGR cooler 212.
  • the EGR pipe 210 and the EGR cooler 212 are disposed at a position overlapping the floor tunnel region 114. That is, in the present embodiment, the EGR gas passage is arranged at a position overlapping the floor tunnel region 114 when viewed from the front of the vehicle 100.
  • the exhaust purification device 18, a part of the flexible pipe 20, the EGR gas outlet 208 and the EGR pipe 210 are located in the floor tunnel region 114 except for the tunnel expansion region 116 when viewed from the front of the vehicle 100. Are also arranged at overlapping positions.
  • a brake unit 202 is attached to the dash panel 106 as an auxiliary device on the other side in the cylinder row direction of the exhaust manifold 12, that is, on the outer side in the cylinder row direction than the end on the right side. Even if the engine 2 and the exhaust manifold 12 are moved backward, the exhaust manifold 12 can be prevented from colliding with the brake unit 202. Therefore, damage to other parts due to the exhaust manifold 12 can be prevented, and the collision safety of the vehicle 100 can be ensured.
  • the exhaust manifold 12 is disposed at a height position corresponding to the lower portion of the brake unit 202 when viewed from the front-rear direction of the vehicle 100.
  • a space 117 is formed with a predetermined distance between the exhaust manifold 12 and the dash panel 106. Therefore, the possibility that the exhaust manifold 12 interferes with the brake unit 202 is reduced. Further, even if the exhaust manifold 12 moves obliquely beyond a predetermined distance, the exhaust manifold 12 only interferes with the lower part of the brake unit 202, so that damage to the brake unit 202 due to the collision is minimized. Can be fastened.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and may be, for example, as follows.
  • the longitudinal axis of the first EGR cooler 24 or EGR cooler 64 may be substantially parallel to the central axis of the downstream portion 34 of the exhaust purification device.
  • the longitudinal axis of the EGR cooler and the central axis of the downstream end of the exhaust gas purification device do not necessarily have to coincide or be parallel to each other, and may intersect each other.
  • the longitudinal axis of the EGR cooler only needs to be disposed along the front-rear direction of the vehicle.
  • the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26 are both water-cooled, but this is not limiting, and when two EGR coolers are provided in series, the upstream EGR The cooler may be air-cooled, and the downstream EGR cooler may be water-cooled.
  • the EGR cooler When an air-cooled type is adopted as the EGR cooler, an increase in the size of the EGR cooler can be suppressed as compared with a water-cooled type.
  • the cooling water circuits of the first EGR cooler 24 and the second EGR cooler 26 are connected in series. Not only this but in order to give different cooling performance, the 1st EGR cooler and the 2nd EGR cooler may be provided on a respectively different cooling water circuit.
  • the auxiliary machine is the brake unit 202 in the above-described third embodiment.
  • the auxiliary machine is not limited to this and may be an air conditioning unit, for example, and any auxiliary machine of the vehicle can be adopted.
  • the engine is not limited to a compression self-ignition type engine, and a spark ignition type engine may be used, for example.

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Abstract

車両用エンジン2は、排気マニホールド12及び排気浄化装置18を備えて構成される排気系装置を有し、気筒列方向が車幅方向と一致するように横置きされ、排気マニホールド12は、車両100の車体を構成するダッシュパネル106から所定距離離間して配置され、排気浄化装置18は、車両100の前後方向から見て、車体のフロアトンネルによって形成されるフロアトンネル領域114にオーバーラップする位置に配置されるとともに、排気マニホールド12の下方且つエンジン2の気筒列方向中央より一方側に配置され、排気マニホールド12と排気浄化装置18とを接続する排気浄化装置導入路17は、排気マニホールド12の気筒列方向中央より他方側に配置されるとともに、排気マニホールド12から下方に延びて排気浄化装置18に接続される。

Description

車両用エンジン
 本発明は、車両用エンジンに関し、より具体的には、排気マニホールド及び排気浄化装置を備えて構成される排気ステムを有する車両用エンジンに関する。
 排気浄化触媒は、適正な活性温度範囲があり、その活性温度範囲内の温度の排気ガスを通過させることで浄化性能を発揮する。触媒の活性温度範囲は、車両の仕様に合わせて設定する必要があるが、例えば圧縮着火運転と火花点火運転を併用するエンジンのように、発生する可能性のある排ガスの温度範囲が大きい場合には、その温度範囲に対応する活性温度範囲を設定することが難しく、全ての温度範囲において排気浄化触媒で排気ガスを浄化することが難しい場合がある。
 このような問題を解決するために、例えば活性温度範囲の上限をそのエンジンに想定される最高排気ガス温度に対応させて設定し、最低排気ガス温度側の排気ガスの処理については、排気浄化システムをできるだけエンジンに近づけて配置することが考えられる。排気浄化システムをエンジンに近づけて配置した例として例えば特許文献1に記載の装置がある。このように排気浄化システムをエンジンに近づけて配置すると、排気ガスの温度が下がってしまう前に排気ガスを排気浄化触媒に通過させることができるから、排気ガスの温度が比較的低い場合であっても排気ガスを浄化することが可能になる。
特開2012-57519号公報
 ところで、上記のように排気浄化システムをエンジンに近づけて配置すると、エンジンルームに、排気浄化触媒を含むより多くの部品が配置されることとなる。このため、車両の衝突時には、衝突によってエンジンが後退しても、排気浄化システムが他の部品に与える損傷を小さくできるようにする必要がある。
 本発明は、排気浄化システムをエンジンの近くに配置しながら、衝突安全性を確保できる車両用エンジンを提供することにある。
 上記の目的を達成するために、本発明の車両用エンジンは、排気マニホールド及び排気浄化装置を備えて構成される排気系装置を有し、気筒列方向が車幅方向と一致するように横置きされた車両用エンジンであって、排気マニホールドは、車両の車体を構成するダッシュパネルから所定距離離間して配置され、排気浄化装置は、車両の前後方向から見て、車体のフロアトンネルによって形成されるフロアトンネル領域にオーバーラップする位置に配置されるとともに、排気マニホールドの下方且つエンジンの気筒列方向中央より一方側に配置され、排気マニホールドと排気浄化装置とを接続する接続通路は、排気マニホールドの気筒列方向中央より他方側に配置されるとともに、排気マニホールドの下方に延びて排気浄化装置に接続される、ことを特徴としている。
 このように構成された本発明によれば、排気マニホールドがダッシュパネルから所定距離離間して配置され、排気浄化装置が排気マニホールドの下方に配置されているので、エンジンの排気浄化装置がダッシュパネルよりも前方に、エンジンの近くに配置される。したがって、排気浄化装置を含む車両用エンジンのコンパクトな配置が実現される。また、排気浄化装置がエンジンの近くに配置されるので、排気ガスの温度が下がらないうちに排気ガスが排気浄化装置を通過するので、排気ガスの浄化に必要な温度が確保され、排気ガスの浄化が確実に行われる。
 排気浄化装置が、車両の前後方向から見て車体のフロアトンネル領域にオーバーラップする位置に配置されているので、車両衝突時にエンジンが後退しても、排気浄化装置がフロアトンネル領域内に収容されるから、排気浄化装置による他の部品の損傷が防止される。よって車両の衝突安全性が確保される。
 また、排気マニホールドがダッシュパネルから所定距離離間して配置され、排気浄化装置が排気マニホールドの下方且つエンジンの気筒列方向中央より一方側に配置されているので、排気マニホールドの気筒列方向中央よりも他方側には、排気マニホールドとダッシュパネルとの間に空間が形成される。このため、車両衝突時にエンジンが後退しても、排気マニホールドがダッシュパネルに衝突するのが回避され、排気マニホールドによるダッシュパネルの損傷が防止される。よって車両の衝突安全性が確保される。
 本発明において、ダッシュパネルには、車両の前後方向から見て、排気マニホールドの気筒列方向の他方側の端部よりも気筒列方向外方に、補機が取り付けられていることが好ましい。
 このように構成された本発明によれば、ダッシュパネルには、車両の前後方向から見て、排気マニホールドの気筒列方向の他方側の端部よりも気筒列方向外方に、補機が取り付けられているので、車両衝突時にエンジン及び排気マニホールドが後退しても、排気マニホールドが補機に衝突するのが回避される。よって排気マニホールドによる他の部品の損傷が防止され、車両の衝突安全性が確保される。
 本発明において、排気マニホールドは、車両の前後方向から見て、補機の下方部分に対応する高さ位置に配置されていることが好ましい。
 このように構成された本発明によれば、排気マニホールドが、車両の前後方向から見て、補機の下方部分に対応する高さ位置に配置されている。車両衝突時に排気マニホールドがまっすぐ後方ではなく補機が配置されている側に向かって斜めに移動した場合、排気マニホールドとダッシュパネルとの間は所定距離離間しているので排気マニホールドが補機に干渉する可能性は低くなる。もし仮に排気マニホールドが所定距離を超えて斜めに移動した場合であっても、排気マニホールドが補機の下方部分に干渉するのみなので、衝突による補機の損傷が最小限に留められる。
 本発明において、補機は、ブレーキユニットまたは空調ユニットであることが好ましい。
 このように構成された本発明によれば、補機がブレーキユニットまたは空調ユニットであるので、車両衝突時には、排気マニホールドによるブレーキユニットまたは空調ユニットの損傷が最小限に留められる。
 本発明において、排気浄化装置の下流側部分は、排気マニホールドの下方からフロアトンネルに向かって車両の前後方向に延びることが好ましい。
 このように構成された本発明によれば、排気浄化装置の下流側部分が車両の前後方向に延びているので、排気浄化装置からの排気ガスがスムーズに後方に流れるから、排気ガスの排出が容易になる。
 本発明において、排気浄化装置の下流側部分は、フロアトンネル側の端部に、排気浄化装置を通った排気ガスの一部をEGRガスとして取り出すためのEGRガス導出部を有し、EGRガス導出部は、気筒列方向において接続通路とは反対側に配置され、EGRガス導出部の下流側に接続されるEGRガス通路は、気筒列方向において接続通路とは反対側の排気浄化装置の側方に配置されていることが好ましい。
 このように構成された本発明によれば、EGRガス導出部が、気筒列方向において接続通路とは反対側に配置され、EGRガス通路が、気筒列方向において接続通路とは反対側の排気浄化装置の側方に配置されているので、接続通路側、つまり気筒列方向中央より一方側の排気マニホールドとダッシュパネルとの間の空間がEGRガス通路に占有されることなく、広く確保される。これにより、車両衝突時の排気マニホールドによるダッシュパネル等の他の部品への損傷が防止される。
 本発明において、EGRガス通路は、車両の前後方向から見て、フロアトンネル領域にオーバーラップする位置に配置されることが好ましい。
 このように構成された本発明によれば、EGRガス通路が、車両の前後方向から見て、フロアトンネル領域にオーバーラップする位置に配置されるので、車両衝突時に、エンジンが後退しても、EGRガス通路がフロアトンネル領域内に収容されるから、EGRガス通路による他の部品の損傷が防止される。よって車両の衝突安全性が確保される。
本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置の平面図である。 本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置の側面図である。 本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置の側面図であり、一部を破断した図である。 本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置の底面図である。 本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置の斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置の一部を示す拡大斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る車両の排気系装置の側面図である。 本発明の第3実施形態に係る車両の排気系装置の平面図である。 本発明の第3実施形態に係る車両の排気系装置の底面図である。 本発明の第3実施形態に係る車両の排気系装置の側面図である。 本発明の第3実施形態に係る車両の排気系装置の斜視図である。
 以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、第2実施形態以降では、第1実施形態と同様の構成には、図面に第1実施形態と同一符号を付し、その説明を簡略化または省略する。
[第1実施形態]
 図1には、本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置1の平面図を示し、図2には、本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置1の側面図を示し、図3には、本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置1の側面図であって一部を破断した図を示し、図4には、本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置1の底面図を示す。なお、図1は、車両の排気系装置1を上方から見た図であるが、この図において左右方向が車両の前後方向を示し、左側が車両の前方向、右側が車両の後ろ方向を示す。また、この図において、上下方向が車両の車幅方向を示し、上側が車両の右方向、下側が車両の左方向を示す。
 これらの図1~図4に示すように、本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置1は、例えばディーゼルエンジンやHCCIガソリンエンジン等の圧縮自己着火形式のエンジン2に適用される。エンジン2は、シリンダブロック4と、シリンダブロック4の上部に取り付けられたシリンダヘッド6と、を有する。本実施形態において、エンジン2は、エンジンルーム102の内部で、図示しないクランクシャフトが車両100の車幅方向に沿うように配置され、吸気系がエンジン2の車両前方側に配置され、排気系がエンジン2の車両後方側に配置された、いわゆる前方吸気・後方排気のエンジンである。
 エンジン2の吸気側には、水冷インタークーラと一体となった吸気マニホールド8が取り付けられており、吸気マニホールド8の上流側には、吸気マニホールド8の上方で、エンジン2のクランクシャフトの方向に沿って、つまり本実施形態では車両100の車幅方向に沿って延びるスーパーチャージャ9が接続されている。スーパーチャージャ9の上流側にはEGRバルブ10が設けられている。EGRバルブ10は、エンジン2の車幅方向中央よりも左側に位置しており、より具体的には、車幅方向に関して、エンジン2の車幅方向左側の側面とほぼ同じ位置に位置する。EGRバルブ10が設けられた配管、スーパーチャージャ9、及び吸気マニホールド8を通る吸気の通路が、本実施形態における吸気通路11となっている。
 図5には、本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置の斜視図を示す。この図5及び前述の図1~図4に示すように、エンジン2の排気側には、排気マニホールド12が取り付けられている。排気マニホールド12は、エンジン2の各シリンダ(本実施形態では4つのシリンダ)の排気ポート(図示せず)に接続される複数の排気管14と、排気管14を通る排気ガスが合流する混合管16とを有する。排気管14は、シリンダブロック4の排気ポートからそれぞれ車両100の後方に向かって延びるとともに、その下流側で車幅方向右側に湾曲しながら延び、ほぼ同じ水平面上で順次隣接する排気管14と合流しながら排気マニホールド12の右端で混合管16に接続されている。このような構造により、混合管16は、排気マニホールド12を上から見たとき、排気マニホールド12の車幅方向右側に配置され、また、エンジン2の車幅方向中央よりも右側に配置されている。混合管16は、上下方向に短く延びるとともに下面で開口している。混合管16には、排気浄化装置導入路17を介して本実施形態の排気系装置1が接続されている。
 排気浄化装置導入路17は、上下方向に延びて、ガス入口17Aとガス出口17Bとを有する。ガス入口17Aは、上方に向かって開口し、混合管16の開口に連結している。また、ガス出口17Bは、ガス入口17Aに対して略直交する方向に開口しており、具体的には、車幅方向左側に向かって開口している。
 排気系装置1は、排気マニホールド12から受け入れた排気ガスを浄化する排気浄化装置18と、排気浄化装置18を通った排気ガスを外部へ排出するために排気浄化装置18に接続されたフレキシブルパイプ20と、排気浄化装置18を通った排気ガスの一部をEGRガスとして取り出すためのEGRガス導出部22と、EGRガス導出部22に接続し、排気浄化装置18から取り出したEGRガスを冷却する第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26と、第1EGRクーラ24と第2EGRクーラ26とを連結する第1EGR配管28と、第2EGRクーラ26と吸気通路11とを連結する第2EGR配管30と、を備える。
 排気浄化装置18は、車両100の上方からみて略L字形の形状を呈し、排気マニホールド12の混合管16に接続する上流側部分32と、上流側部分32の下流側に設けられ、フレキシブルパイプ20及びEGRガス導出部22に接続する下流側部分34とを有する。本実施形態では、排気浄化装置18は、排気浄化装置導入路17を介して排気マニホールド12の混合管16に接続している。したがって、排気浄化装置導入路17は、排気マニホールド12と排気浄化装置18とを接続する接続通路として機能する。
 上流側部分32は、排気浄化装置導入路17のガス出口17Bに連結された略筒状の部分であり、その中心軸(長手方向軸線)は、車幅方向に沿って配置されている。したがって、上流側部分32の外面は、エンジン2のシリンダブロック4の外面に隣接して配置されている。上流側部分32には、触媒装置が内蔵されている。
 下流側部分34は、上流側部分32に一体的に形成された略筒状部分であり、その中心軸(長手方向軸線)が上流側部分32の中心軸に対して略直角に配置されている。また、下流側部分34の中心軸は、車両100の前後方向に延びており、下流側部分34の上流端が下流端よりも上方に位置するように、すなわち、下流側部分34の上流端から下流端に向かうにしたがって下方に傾斜するように配置されている。下流側部分34には、GPF(Gasoline Particulate Filter)が内蔵されている。
 このような構造により、排気浄化装置18の上流側部分32は排気マニホールド12の下方で車幅方向に沿って配置され、下流側部分34は、エンジン2の車幅方向中央よりも左側において、車両100の前後方向に沿って配置されている。
 フレキシブルパイプ20は、排気浄化装置18の下流側部分34の下流端に形成された排気出口18Aに接続された筒状部材であり、ある程度の伸縮及び屈曲が可能な材料で形成されている。フレキシブルパイプ20は、排気浄化装置18の下流側部分34の下流端の円形端面18Bにおいて車幅方向右側且つ上下方向下側の位置に配置された排気出口18Aに連結している。また、フレキシブルパイプ20の中心軸(長手方向軸線)は、車両100の前後方向に延びており、下流側の端部が上流側の端部よりも下方に位置するように、すなわち、上流側の端部から下流側の端部に向かうにしたがって下方に傾斜するように配置されており、その傾斜角度は、排気浄化装置18の下流側部分34の傾斜角度よりも大きく設定されている。
 図6は、本発明の第1実施形態に係る車両の排気系装置の一部を示す拡大斜視図である。この図6及び前述の図1~図5に示すように、EGRガス導出部22は、排気浄化装置18の下流側部分34の下流端に形成されたEGRガス出口18Cに連結された管状部材である。EGRガス導出部22は、下流側部分34の下流端の円形端面18Bにおいて車幅方向左側且つ上下方向上側の位置に配置されたEGRガス出口18Cに連結している。このような配置により、EGRガス導出部22の排気浄化装置18との接続部は、フレキシブルパイプ20の排気浄化装置18との接続部よりも上方且つ車幅方向左側に位置している。
 EGRガス導出部22の長手方向軸線は、車両100の前後方向に沿って、つまり下流側部分34の中心軸とほぼ平行に、下流側部分34を流れる排気ガスのガス流れ方向に沿って配置されており、EGRガス導出部22の上流端22Aは、下流側部分34の中心軸に平行な軸線に交わる面、本実施形態では略直交する面で開口している。
 EGRガス導出部22は、断面略矩形状に形成されており、下流側に向かうにしたがって先細りの形状となっている。詳細には、EGRガス導出部22は、右側面22B、上面22C、下面22D、左側面22E、及び下流端面22Fを有し、右側面22Bは下流側に向かうにしたがって車幅方向左側に傾斜した傾斜面となっており、上面22Cは、下流側に向かうにしたがって下方に、下面22Dは下流側に向かうにしたがって上方に傾斜した傾斜面となっている。ただし、左側面22Eは、下流側部分34の中心軸に平行な平面を有する。また、下流端面22Fは、排気浄化装置18の下流側部分34の中心軸に対してほぼ直交する平面を有する。
 EGRガス導出部22の下流端22Gは、左側面22Eに形成されており、したがって、EGRガス導出部22の出口(下流端22G)は、車幅方向左側に向かって開口している。また、EGRガス導出部22の出口は、その開口面を含む面が、下流側部分34の外周に接するように配置されている。
 第1EGRクーラ24は、水冷式のEGRクーラであり、第1EGRクーラ本体36と、第1EGRクーラ本体36の上流側の一端に形成された第1EGRガス流入部38と、第1EGRクーラ本体36の下流側の他端に形成された第1EGRガス流出部40と、を有する。
 第1EGRクーラ本体36は、略直方体に形成されており、その長手方向軸線が、排気浄化装置18の下流側部分34の中心軸とほぼ平行に配置され、その一側面が下流側部分34の外周面に隣接して配置されている。
 また、第1EGRクーラ本体36の上面には、第1EGRクーラ本体36の側面から排気浄化装置18の方へ突出するブラケット42が設けられており、このブラケット42を排気浄化装置18の下流側部分34の側面にボルト止めや溶接等で固定することにより、第1EGRクーラ24の外面が、排気浄化装置18の外面に固定されている。したがって、第1EGRクーラ24は、EGRガス導出部22を介して排気浄化装置18に接続されているのとは別の箇所において、互いに固定され取り付けられている。
 第1EGRガス流入部38は、第1EGRクーラ本体36より車両後方に位置して管状に形成され、第1EGRクーラ本体36側の一端38Aで第1EGRクーラ本体36に一体的に連結している。第1EGRガス流入部38の他端は、車両方向右側に向かって、つまり車幅方向と略直交する面で開口して、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流入口38Bとなっている。第1EGRガス流入口38Bは、EGRガス導出部22の出口(下流端22G)に連結され、これにより、第1EGRクーラ24とEGRガス導出部22が連通している。第1EGRガス流入部38の車幅方向の左側面38Cには、車両100の後方に向かって右側に傾斜した、つまり第1EGRガス流入部38の上流側に向かうにつれてEGRガス流入口38B(EGRガス導出部22)側に傾斜した傾斜面が形成されている。
 このように、EGRガス導出部22の上流端22Aが排気浄化装置18の車両100の前後方向に沿った方向に向かって開口し且つ下流端22Gが車幅方向左側に向かって開口し、また、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流入口38Aが右側に向かって開口し且つ一端38Aが車両100の前後方向に沿った方向に向かって開口することにより、排気浄化装置18のEGRガス出口18Aから第1EGRクーラ本体36の上流端までのEGRガスの経路は、車両100の後ろ方向から、EGRガス導出部22で車幅方向左側に方向を転換した後、第1EGRガス流入部38で前方に方向を転換し、全体として後方から前方に180°転回している。また、第1EGRクーラ24は、排気浄化装置18の下流側部分34に対して車幅方向左側に配置され、これにより、第1EGRクーラ24は、車幅方向に関して、吸気通路11のEGRバルブ10側の排気浄化装置18の側面に隣接している。
 第1EGRガス流出部40は、第1EGRクーラ本体36より車両前方に位置して管状に形成され、第1EGRクーラ本体36側の一端40Aで第1EGRクーラ本体36に一体的に連結している。第1EGRガス流出部40の他端は、車両方向左側に向かって、つまり車幅方向と略直交する面で開口しており、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流出口40Bとなっている。第1EGRガス流出口40Bは、第1EGR配管28の一端と連結している。第1EGRガス流出部40の車幅方向の右側面40Cには、車両100の前方に向かって左側に傾斜した、つまり第1EGRガス流出部40の下流側に向かうにつれて第1EGRガス流出口40B(第1EGR配管28)側に傾斜した傾斜面が形成されている。
 上記のような構造の第1EGRクーラ24は、上流側に向かって下方に、つまり車両後方に向かって下方に傾斜して配置されている。したがって、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流出口40Bは、第1EGRガス流入口38Bよりも上方に位置している。第1EGRクーラ24のこの傾斜角度は、排気浄化装置18の下流側部分34の傾斜角度よりも大きく、フレキシブルパイプ20の傾斜角度とほぼ同じである。
 また、第1EGRクーラ24は、側面視において、排気浄化装置18の下流側部分34の上下方向寸法内に収まっており、第1EGRクーラ24は、側面視において、排気浄化装置18の上方向及び下方向に突出しない。
 第2EGRクーラ26は、水冷式のEGRクーラであり、第2EGRクーラ本体46と、第2EGRクーラ本体46の上流側の一端に形成された第2EGRガス流入部48と、第2EGRクーラ本体46の下流側の他端に形成された第2EGRガス流出部50と、を有する。
 第2EGRクーラ本体46は、略直方体に形成されており、その長手方向軸線が、車両100の前後方向に沿って配置され、その一側面がエンジン2のシリンダブロック4の左側面に隣接して配置されている。
 また、第2EGRクーラ本体46の上面及び下面には、第2EGRクーラ本体46の上面から上方に、または下面から下方に突出するブラケット52が設けられており、これらのブラケット52をシリンダブロック4の左側面にボルト止めや溶接等で固定することにより、第2EGRクーラ26の外面が、シリンダブロック4の外面に固定され取り付けられている。
 第2EGRガス流入部48は、第2EGRクーラ本体46より車両後方に位置して管状に形成され、第2EGRクーラ本体46側の一端48Aで第2EGRクーラ本体46に一体的に連結している。第2EGRガス流入部48の他端は、車両100の後方に向かって開口し、第2EGRクーラ26の第2EGRガス流入口48Bとなっている。第2EGRガス流入口48Bは、第1EGR配管28の他端と連結している。
 第2EGRガス流出部50は、第2EGRクーラ本体46より車両前方に位置して管状に形成され、第2EGRクーラ本体46側の一端50Aで第2EGRクーラ本体46に一体的に連結している。第2EGRガス流出部50の他端は、車両100の前方に向かって開口し、第2EGRクーラ26の第2EGRガス流出口50Bとなっている。第2EGRガス流出口50Bは、第2EGR配管30の一端と連結している。
 上記のような構造の第2EGRクーラ26は、上流側に向かって下方に、つまり車両後方に向かって下方に傾斜して配置されている。したがって、第2EGRガス流入口48Bは、第2EGRガス流出口50Bよりも、車両上下方向下側に配置されている。第2EGRクーラ26の傾斜角度は、排気浄化装置18の下流側部分34の傾斜角度よりも小さい。また、第2EGRガス流入口48Bは、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流出口40Bよりも上側且つ車幅方向左側に配置されている。このような配置により、第2EGRクーラ26は、排気浄化装置18及び第1EGRクーラ24よりも上方且つ車幅方向左側に位置している。
 なお、第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26は、水冷式であるため、それぞれに冷却水入口24A,26A及び冷却水出口24B、26Bが設けられている。第1EGRクーラ24の冷却水出口24Bは、第2EGRクーラ26の冷却水入口26Aに連通しており、したがって、第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26の冷却水回路は直列に連結している。第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26を通って冷却水出口26Bから出た冷却水は、必要に応じてラジエータで冷却されながら、シリンダヘッドやシリンダブロック壁面等のエンジン各部を冷却し、第1EGRクーラ24の冷却水入口24Aに戻る。
 第1EGR配管28は、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流出部40と、第2EGRクーラ26の第2EGRガス流入部48とを連通する管状部材であり、本実施形態ではゴムホースで形成されている。第1EGR配管28は、車幅方向に沿って第1EGRガス流出部40と連結し、車両100の前方且つ上方に向かって曲がって延び、車両100の前方方向に沿って第2EGRガス流入部48に連結している。
 第2EGR配管30は、第2EGRクーラ26の第2EGRガス流出部50と、吸気通路11とを連通する管状部材である。第2EGR配管30は、車両100の前方方向に沿って延び吸気通路11下側で上方に向かって曲がって延び、EGRバルブ10に下側から連結している。
 本実施形態では、第1EGRクーラ24、第2EGRクーラ26、第1EGR配管28、及び第2EGR配管30を備えて、排気浄化装置18から取り出した排気ガスの一部をEGRガスとして吸気側に供給するためのEGRガス通路が形成されている。
 ここで、排気系装置1の、車両100に対する配置について説明する。
 図2~図4に示すように、エンジン2及び排気系装置1は、車両100のエンジンルーム102に配置されており、エンジンルーム102の後方には、車室104が形成されている。エンジンルーム102と車室104は、ダッシュパネル106によって区切られている。ダッシュパネル106は、車室104下部に配置されたロアダッシュパネル108と、ロアダッシュパネル108の前端に連結されるとともに、車室104の前部に車幅方向に延びるアッパダッシュパネル110とを有する。
 ロアダッシュパネル108及びアッパダッシュパネル110には、車両100の前後方向に延び、車室104側に突出するフロアトンネル112が形成されている。フロアトンネル112の突出した部分に囲まれ下側に開口した、フロアトンネル112の下側の領域であるフロアトンネル領域114は、前端部分に、断面積が車両100の前方に向かって増大するトンネル拡張領域116を有する。トンネル拡張領域116では、図1及び図4に示すように車両100の上下方向からみて、フロアトンネル領域114の車幅方向の幅が徐々に増大し、この幅の増大は、フロアトンネル領域114の車幅方向両側で、アッパダッシュパネル110の最も前端側に突出した前端110Aで終了する。したがって、本実施形態において、トンネル拡張領域116の前端は、アッパダッシュパネル110の前端110Aを通る鉛直方向の面Pに位置する。このように、トンネル拡張領域116は、フロアトンネル領域114の車幅方向の幅の増大が終了する位置までの領域をいい、フロアトンネル領域114は、トンネル拡張領域116を含む。
 また、フロアトンネル領域114は、図2及び図3に示すように、車両100の側面視において、上面及び下面が前方に向かって上方に傾斜している。なお、図2及び図3においても、トンネル拡張領域116の前端となる面Pを示す。車両100の側面視において、トンネル拡張領域116の前端の面Pと、フロアトンネル112の上端を延長した線Lとが交わる位置Qが、トンネル拡張領域116の上端となる。また、車両100の前方からみて、トンネル拡張領域116の車幅方向の境界は、アッパダッシュパネル110の前端110Aの位置となる。
 本実施形態の車両の排気系装置1では、エンジン2は、その幅方向中央がフロアトンネル領域114の幅方向中央よりも右側に位置している。排気浄化装置18、フレキシブルパイプ20、EGRガス導出部22,第1EGRクーラ24、及び第2EGRクーラ26は、車両100の前方から見て、フロアトンネル領域114とオーバーラップする位置に配置されている。つまり、本実施形態では、EGRガス通路は、車両100の前方から見て、フロアトンネル領域114とオーバーラップする位置に配置されている。なお、排気浄化装置18、フレキシブルパイプ20の一部、EGRガス導出部22、及び第1EGRクーラ24は、車両100の前方から見て、フロアトンネル領域114のうち、トンネル拡張領域116を除いた領域にもオーバーラップする位置に配置されている。
 また、図1~図4に示すように、排気浄化装置18及び第1EGRクーラ24の車両後方側の部分は、フロアトンネル領域114内に配置されている。より詳細には、排気浄化装置18の下流側端部の一部、EGRガス導出部22の大部分、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流入部38の大部分、及びフレキシブルパイプ20の大部分が、フロアトンネル領域114の車両前方側端部であるトンネル拡張領域116内に配置されている。したがって、これらの排気浄化装置18の下流側端部、EGRガス導出部22、第1EGRガス流入部38、及びフレキシブルパイプ20は、車両100の上下方向及び側方からみて、フロアトンネル領域114にオーバーラップするように配置されている。
 このような配置により、排気マニホールド12は、ダッシュパネル106の前端から前後方向に所定距離離間した位置に配置される。排気マニホールド12の後端とダッシュパネル106の前端との間で且つ排気浄化装置18よりもエンジン2の幅方向右側には、排気系装置1の構成部品が配置されない空間117(図1参照)が形成される。
 このような構造の車両の排気系装置1では、次のように動作する。
 まず、エンジン2から排出された排気ガスは、排気マニホールド12の排気管14を通って混合管16で合流し、下方向に向かって流れて排気浄化装置導入路17に流入する。排気浄化装置導入路17に流入した排気ガスは、下方向から車幅方向左方向に向きを変えて排気浄化装置18に入る。排気浄化装置18では、排気ガスは、上流側部分32の触媒装置を左方向に向かって通り、下流側部分34のGPFを車両100の後方に向かって通り、浄化される。下流側部分34を通った後の排気ガスの一部は、排気出口18Aから出てフレキシブルパイプ20を通り、その後図示しないマフラ等を通って車外に排出される。
 一方、下流側部分34を通った後の排気ガスの残りの一部は、EGRガスとして、EGRガス出口18CからEGRガス導出部22に車両100の後方に向かって流入する。EGRガスは、EGRガス導入部22の右側面22B、上面22C及び下面22Dに案内されながらガス流れの向きを車幅方向左方向に変え、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流入部38の左側面得38Cに案内されながらガス流れの向きを前方方向に変えることよって、ガス流れ方向を180°転回する。
 車両100の前方に向かって流れるEGRガスは、第1EGRガス流入部38から第1EGRクーラ本体36に入って冷却され、第1EGRガス流出部40から車幅方向左向きにガスの流れを変更しながら第1EGR配管28に出る。第1EGR配管28を通ったEGRガスは、車両100の前方に向かって第2EGRクーラ26に流入し、第2EGRクーラ26によって更に冷却され、車両100の前方に向かって第2EGRクーラ26から第2EGR配管30に入り、EGRバルブ10を介して吸気通路11に流入する。
 このような構造の車両の排気系装置1では、次のような効果を奏する。
 排気マニホールド12がダッシュパネル106から所定距離離間して配置され、排気浄化装置18が排気マニホールド12の下方に配置されているので、エンジン2の排気浄化装置18がダッシュパネル106よりも前方に、エンジン2の近くに配置される。したがって、排気浄化装置18を含むエンジン2のコンパクトな配置を実現することができる。また、排気浄化装置18がエンジン2の近くに配置されるので、排気ガスの温度が下がらないうちに排気ガスを排気浄化装置18に通過させることができる。これにより、排気ガスの浄化に必要な温度を確保することができ、排気ガスの浄化を確実に行うことができる。
 排気浄化装置18が、車両100の前後方向から見て車体のフロアトンネル領域114にオーバーラップする位置に配置されているので、車両衝突時にエンジン2が後退しても、排気浄化装置18がフロアトンネル領域114内に収容される。したがって、排気浄化装置18によって他の部品を損傷するのを防止することができる。これにより、車両100の衝突安全性を確保することができる。
 また、排気マニホールド12がダッシュパネル106の前端から所定距離離間して配置され、排気浄化装置18が排気マニホールド12の下方且つエンジン2の気筒列方向中央より一方側、つまり左側に配置されているので、排気マニホールド12の気筒列方向中央よりも他方側、つまり右側には、排気マニホールド12とダッシュパネル106との間に空間117が形成される。このため、車両衝突時にエンジン2が後退しても、排気マニホールド12がダッシュパネル106に衝突するのを回避することができ、排気マニホールド12によるダッシュパネル106の損傷を防止することができる。よって車両100の衝突安全性を確保することができる。
 排気浄化装置18の下流側部分34が、排気マニホールド12の下方からフロアトンネル112に向かって車両100の前後方向に延びているので、排気浄化装置18からの排気ガスがスムーズに後方に流れるから、排気ガスを容易に排出することができる。
 排気浄化装置18の下流側部分34が、フロアトンネル112側の端部、すなわち後方側の端部に、EGRガス導出部22を有し、EGRガス導出部22は、気筒列方向において排気浄化装置導入路17(接続通路)と反対側に配置されている。また、EGRガス通路は、気筒列方向において排気浄化装置導入路17とは反対側の排気浄化装置18の側方、つまり排気浄化装置18の左側に配置されている。したがって、排気浄化装置導入路17側、つまり気筒列方向中央より一方側(右側)の排気マニホールド12とダッシュパネル106との間の空間117が、EGRガス通路に占有されることがないので、空間117を広く確保することができる。このように空間117を広く確保することにより、車両衝突時の排気マニホールド12によるダッシュパネル106等の他の部品への損傷をより確実に防止することができる。
 EGRガス通路が、車両100の前後方向から見て、フロアトンネル領域114にオーバーラップする位置に配置されているので、車両衝突時に、エンジン2が後退しても、第1EGRガス流入部38や第1EGRクーラ24等のEGRガス通路を形成する部品がフロアトンネル領域114内に収容される。したがって、EGRガス通路を形成する部品による他の部品の損傷を防止することができ、車両100の衝突安全性を確保することができる。
 第1EGRクーラ24のガス流れ方向が排気浄化装置18の下流側部分34のガス流れ方向と逆向きとなるように、且つ第1EGRクーラ24の中心軸が車両100の前後方向に沿って配置されるように、第1EGRクーラ24を排気浄化装置18に隣接させ、第1EGRクーラ24の外面を排気浄化装置18の下流側部分34の外面にブラケット42で取り付けたので、従来のように第1EGRクーラ24をエンジン4のシリンダブロック6に取り付ける必要がない。したがって、第1EGRクーラ24の配置の自由度を高めることができる。また第1EGRクーラ24の外面が排気浄化装置18の下流側部分34の外面にブラケット42で固定されているので、第1EGRクーラ24及び排気浄化装置18が1つの剛体として動作するから、第1EGRクーラ24と排気浄化装置18との共振の発生を抑制することができる。
 EGRガス導出部22が排気浄化装置18の下流側部分34に対して車両100の後方に配置され、下流側部分34内の排気ガスのガス流れ方向の下流側に配置されるので、下流側部分34を流れる排気ガスが方向を変更することなくEGRガス導出部22に流れこむ。したがって、排気浄化装置18からEGRガスを取り出しやすくすることができる。よって、例えばエンジン2が低回転軽負荷域で運転されている場合、排気ガス流量が少なくなるが、上記のような場合でも必要な排気ガス流量を確保することができる。
 また、EGRガス導出部22が排気浄化装置18の下流側に配置されているので、排気浄化装置18を通過して、より温度が低下した状態の排気ガスをEGRガスとして取り出すことができるから、より低い温度のEGRガスをエンジン2に供給することができる。
 第2EGRクーラ26の第2EGRガス流出口50Bが第2EGRガス流入口48Bよりも上方に位置しているので、第2EGRクーラ26で凝縮水が発生した場合、凝縮水が第2EGRガス流出口50B側から第2EGRガス流入口48B側へ、上流側に向かって流れる。また、第2EGRガス流入口48Bが、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流出口40Bよりも上方に位置しているので、凝縮水は第1EGRクーラ24へ、上流側に向かって流れる。
 更に、第1EGRクーラ24の第1EGRガス流入口38Bが、第1EGRガス流出口40Bよりも下方に位置しているので、第2EGRクーラ26から流れてきた凝縮水及び第1EGRクーラ24で発生した凝縮水は、第1EGRガス流出口40B側から第1EGRガス流入口38B側へ、上流側に向かって流れる。そして、第1EGRガス流入口38Bは、排気浄化装置18の排気出口18Aよりも上方に位置しているので、凝縮水は、排気浄化装置18の排気出口18Aに向かって流れる。排気出口18Aはフレキシブルパイプ20と接続しているので、凝縮水はフレキシブルパイプ20を通って外部に排出される。
 上記のような構造により、第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26で発生した凝縮水を外部に排出することができるから、凝縮水をエンジン2側に吸引するのを防止することができる。これにより、凝縮水の吸引によって生じる場合があるウォーターハンマを防止することができる。また、第1EGRクーラ24、第2EGRクーラ26及び第1,第2EGR配管28,30に凝縮水が溜まるのを防止することができ、これらの部品の腐食を防止することができる。
 エンジン2の後方に配置された排気浄化装置18に対して、第1EGRクーラ24が排気浄化装置18の車幅方向左側の側面に隣接して配置され、第1EGR配管28、第2EGRクーラ26、及び第2EGR配管30がエンジン2の車幅方向左側の側面に沿って配置され、第2EGRガス通路30がエンジン2の前方左側においてEGRバルブ10の位置で吸気通路11と連通している。したがって、排気浄化装置18から第1、第2EGRクーラ24,26を通って吸気通路11に至るEGRガスの経路を、EGRバルブ10が配置された、エンジン2の車幅方向左側に配置することができる。これにより、EGRガスの経路を短くすることができ、EGR制御のレスポンスを良好にすることができる。特に、本実施形態においては、排気浄化装置18の下流側部分34の長手方向軸線がエンジン2に対して車幅方向左側に配置されているので、第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26を含むEGRガスの経路をエンジン2の車幅方向左側に沿って配置することにより、EGRガスの経路をより短くすることができる。
 排気浄化装置18及び第1EGRクーラ24の後方側端部が、車両100の下方及び側方からみて、フロアトンネル領域114にオーバーラップするので、車両100の衝突時にエンジン2やそれに接続する部品が後方に移動した場合でも、排気浄化装置18及び第1EGRクーラ24がフロアトンネル領域144内に収容されるようになる。したがって、車両100の衝突時の乗員の安全を確保することできるとともに、排気浄化装置18及び第1EGRクーラ24の損傷も防止することができる。また、このような配置により、乗員の安全性を確保しながら、排気浄化装置18及び第1EGRクーラ24を、エンジン2の後方で、長手方向軸線が車両100の前後方向に沿うように配置することができる。よって、排気浄化装置18及び第1EGRクーラ24を、車幅方向に沿って配置する他、前後方向に沿って配置することも可能になるから、排気浄化装置18及び第1EGRクーラ24の配置方向の自由度を高めることができる。
 第1EGRクーラ24の下流側に第2EGRクーラ26を設けたので、第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26の大型化を抑制しながら必要な冷却能力を確保することができる。また、第1EGRクーラ24の大型化を抑制できるので、第1EGRクーラ24と、第1EGRクーラ24が取り付けられた排気浄化装置18との共振を抑制することができる。
 第1EGR配管28をゴムホースで構成したので、第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26の振動を吸収することができる。したがって、第1EGRクーラ24と第2EGRクーラ26との共振を抑制することができる。
[第2実施形態]
 次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態では、第1実施形態と比べて、エンジン2の後方にターボ過給機62が配置され、排気浄化装置18から吸気通路に至るまでのEGRガスの経路が異なる。
 図7は、本発明の第2実施形態に係る車両の排気系装置60の側面図である。この図7に示すように、エンジン2の後方且つエンジン2の車幅方向中央よりも左側には、ターボ過給機62が配置されている。ターボ過給機62は、右側に配置されたタービン(図示せず)と、左側に配置されたコンプレッサ62Aとを有する。タービンは、排気マニホールド12に接続されており、コンプレッサ62Aは、下流側にコンプレッサ下流通路66を有する。コンプレッサ下流通路66は、一端でターボ過給機62のコンプレッサ62Aに接続され、エンジン2の車幅方向左端まで、エンジン2の後方で車幅方向に沿って延び、エンジン2の車幅方向左側の側面に沿って、前方側に向かって下方に傾斜するように延び、エンジン2の前方側において吸気マニホールド8に接続されている。本実施形態においては、ターボ過給機62のコンプレッサ62Aからコンプレッサ下流通路66を通って吸気マニホールド8へ通る吸気の通路が、吸気通路68となっている。
 タービンの下流側には、排気浄化装置18が接続されている。排気浄化装置18の上流側の端部(排気ガス入口)は、ターボ過給機62の排気出口よりも下方に配置されている。排気浄化装置18の下流側には、EGRガス導出部22及びEGRクーラ64が接続されている。ここで、EGRクーラ64の構造は、第1実施形態の第1EGRクーラ24と同じであるので、説明を省略する。EGRクーラ64は、排気浄化装置18の車幅方向左側に隣接して、第1実施形態と同様にブラケット(図示せず)によってその外面が排気浄化装置18の外面に取り付けられている。また、排気浄化装置18及びEGRクーラ64は、第1実施形態と同様に、車両100の後方に向かって下方に傾斜している。
 EGRクーラ64の下流側端部であるEGRガス流出口64Aには、EGRクーラ下流通路70の一端が接続されている。EGRクーラ下流通路70は、排気浄化装置18及びターボ過給機64の車幅方向左側で車両100の前後方向に沿って、後方に向かって下方に傾斜するように延びている。EGRクーラ下流通路70の他端は、コンプレッサ下流通路66において、エンジン2の後方で車幅方向に延びた部分に接続している。EGRクーラ下流通路70の途中には、EGRバルブ72が設けられており、EGRバルブ72は、ブラケット74によってターボ過給機62に固定されている。
 このような構造の排気系装置60では、第1実施形態と同様に、排気浄化装置18を出た排気ガスの一部をEGRガスとしてEGRガス導出部22で取り出し、EGRクーラ64で冷却した後、EGRクーラ下流通路70を通して吸気通路68のコンプレッサ下流通路66にEGRガスを供給する。
 以上のような構造の第2実施形態の排気系装置60では、第1実施形態と同様の効果の他、次のような効果を奏する。
 エンジン2の後方にターボ過給機62が設けられ、コンプレッサ下流通路66がターボ過給機62の車幅方向左側に設けられている構造において、EGRクーラ64が、排気浄化装置18の車幅方向左側の側面で隣接して取り付けられ、EGRクーラ下流通路70も、排気浄化装置18の車幅方向左側に配置されている。そして、EGRクーラ下流通路70が、コンプレッサ下流通路66において、エンジン2の後方で車幅方向に沿って延びる部分に接続されている。このような構造により、EGRクーラ64及びEGRクーラ下流通路70を共に、コンプレッサ下流通路66が設けられた、ターボ過給機62の車幅方向左側、つまり排気浄化装置18の車幅方向左側に配置したので、排気浄化装置18からコンプレッサ下流通路66までのEGRガスの経路を短くすることができ、EGR制御のレスポンスを良好にすることができる。
[第3実施形態]
 次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態では、第1実施形態と比べて、ダッシュパネル106に補機が取り付けられている場合について説明する。また、第3実施形態は、第1実施形態に比べて、排気浄化装置18から吸気通路に至るまでのEGRガスの経路の構成が異なる。
 図8は、本発明の第3実施形態に係る車両100の排気系装置200の平面図であり、図9は、本発明の第3実施形態に係る車両100の排気系装置200の底面図であり、図10は、本発明の第3実施形態に係る車両100の排気系装置200の側面図であり、図11は、本発明の第3実施形態に係る車両100の排気系装置200の斜視図である。
 これらの図8~図11に示すように、第3実施形態に係る車両100には、ダッシュパネル106に、補機としてブレーキユニット202が取り付けられている。ブレーキユニット202は、ダッシュパネル106のアッパダッシュパネル110の前面に取り付けられており、車両の前後方向から見て、フロアトンネル領域114よりも車幅方向外側(右側)に位置している。これにより、ブレーキユニット202は、排気マニホールド12の気筒列方向の他方側の端部、つまり気筒列方向の右側の端部よりも、気筒列方向外方(車幅方向外方、つまり右側)に位置している。
 また、ブレーキユニット202は、車両100の前後方向または左右方向から見て、排気マニホールド12が、ブレーキユニット202の下方部分に対応する高さ位置に配置されるように、位置決めされている。
 排気浄化装置204の下流側部分206の下流端(後方端)には、径方向に突出するEGR導出部208が設けられている。EGR導出部208の出口(下流端)208Aは、車両100の前方に向かって開口している。出口208Aには、EGR配管210が接続され、このEGR配管210は、車両100の前後方向に沿って延び、その下流端にはEGRクーラ212が接続されている。本実施形態では、EGRクーラ212は1つのみ設けられており、このEGRクーラ212は、エンジン2のシリンダブロック4の側面に固定されている。EGRクーラ212は、また、上流側の端部がEGR配管210に接続され、下流側の端部が吸気通路に接続されている。本実施形態では、EGR配管210、及びEGRクーラ212を含んで、EGRガス通路が形成されている。
 ここで、車両100の前方から見て、EGR配管210及びEGRクーラ212は、フロアトンネル領域114とオーバーラップする位置に配置されている。つまり、本実施形態では、EGRガス通路は、車両100の前方から見て、フロアトンネル領域114とオーバーラップする位置に配置されている。なお、排気浄化装置18、フレキシブルパイプ20の一部、EGRガス導出部208、及びEGR配管210は、車両100の前方から見て、フロアトンネル領域114のうち、トンネル拡張領域116を除いた領域にもオーバーラップする位置に配置されている。
 以上のような構成の第3実施形態によれば、次のような効果が得られる。
 ダッシュパネル106には、排気マニホールド12の気筒列方向の他方側の端部、つまり右側の端部よりも気筒列方向外方に、補機としてブレーキユニット202が取り付けられているので、車両衝突時にエンジン2及び排気マニホールド12が後退しても、排気マニホールド12がブレーキユニット202に衝突するのを回避することができる。よって排気マニホールド12による他の部品の損傷を防止することができ、車両100の衝突安全性を確保することができる。
 排気マニホールド12が、車両100の前後方向から見て、ブレーキユニット202の下方部分に対応する高さ位置に配置されている。車両衝突時に排気マニホールド12がまっすぐ後方ではなくブレーキユニット202が配置されている側に向かって斜めに移動した場合、排気マニホールド12とダッシュパネル106との間は所定距離離間して空間117が形成されているので排気マニホールド12がブレーキユニット202に干渉する可能性は低くなる。また、もし仮に排気マニホールド12が所定距離を超えて斜めに移動した場合であっても、排気マニホールド12がブレーキユニット202の下方部分に干渉するのみなので、衝突によるブレーキユニット202の損傷を最小限に留めることができる。
 本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、例えば、以下のような態様であってもよい。
 第1EGRクーラ24またはEGRクーラ64の長手方向軸線は、排気浄化装置の下流側部分34の中心軸線とほぼ平行であってもよい。例えば車両の側面視において、EGRクーラの長手方向軸線と排気浄化装置の下流側端部の中心軸線とが必ずしも一致または平行になっていなくてもよく、互いに交わっていてもよい。要するに、EGRクーラの長手方向軸線は、車両の前後方向に沿って配置されていればよい。
 前述の実施形態では、第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26はともに水冷式のものであったが、これに限らず、EGRクーラが2つ直列に設けられている場合には、上流側のEGRクーラが空冷式で、下流側のEGRクーラが水冷式であってもよい。EGRクーラとして空冷式のものを採用すると、水冷式のものと比べてEGRクーラの大型化を抑制することができる。また、上流側の空冷式のEGRクーラでEGRガスの粗熱を取り、下流側の水冷式のEGRクーラでEGRガスを所望の温度まで確実に冷却することができるので、効率的にEGRガスの冷却を行うことができる。
 また、前述の実施形態では、第1EGRクーラ24及び第2EGRクーラ26の冷却水回路は直列に連結されていたが。これに限らず、異なる冷却性能を持たせるために第1EGRクーラ及び第2EGRクーラがそれぞれ異なる冷却水回路上に設けられていてもよい。
 補機は、前述の第3実施形態ではブレーキユニット202であったが、これに限らず、例えば空調ユニットであってもよく、車両の任意の補機を採用することができる。
 エンジンとしては、圧縮自己着火形式のエンジンに限らず、例えば火花点火形式のエンジンを使用してもよい。
1,60 排気系装置
2 エンジン
11 吸気通路
18 排気浄化装置
22 EGRガス導出部
24 第1EGRクーラ
26 第2EGRクーラ
28 第1EGR配管
30 第2EGR配管
32 上流側部分
34 下流側部分
100 車両

Claims (7)

  1.  排気マニホールド及び排気浄化装置を備えて構成される排気ステムを有し、気筒列方向が車幅方向と一致するように横置きされた車両用エンジンであって、
     前記排気マニホールドは、前記車両の車体を構成するダッシュパネルから所定距離離間して配置され、
     前記排気浄化装置は、前記車両の前後方向から見て、前記車体のフロアトンネルによって形成されるフロアトンネル領域にオーバーラップする位置に配置されるとともに、前記排気マニホールドの下方且つ前記エンジンの前記気筒列方向中央より一方側に配置され、
     前記排気マニホールドと前記排気浄化装置とを接続する接続通路は、前記排気マニホールドの前記気筒列方向中央より他方側に配置されるとともに、前記排気マニホールドの下方に延びて前記排気浄化装置に接続される、
     ことを特徴とする車両用エンジン。
  2.  前記ダッシュパネルには、前記車両の前後方向から見て、前記排気マニホールドの前記気筒列方向の前記他方側の端部よりも前記気筒列方向外方に、補機が取り付けられている、
     請求項1に記載の車両用エンジン。
  3.  前記排気マニホールドは、前記車両の前後方向から見て、前記補機の下方部分に対応する高さ位置に配置されている、
     請求項2に記載の車両用エンジン。
  4.  前記補機は、ブレーキユニットまたは空調ユニットである、
     請求項2または請求項3に記載の車両用エンジン。
  5.  前記排気浄化装置の下流側部分は、前記排気マニホールドの下方から前記フロアトンネルに向かって前記車両の前後方向に延びる、
     請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車両用エンジン。
  6.  前記排気浄化装置の下流側部分は、前記フロアトンネル側の端部に、前記排気浄化装置を通った排気ガスの一部をEGRガスとして取り出すためのEGRガス導出部を有し、
     前記EGRガス導出部は、前記気筒列方向において前記接続通路とは反対側に配置され、
     前記EGRガス導出部の下流側に接続されるEGRガス通路は、前記気筒列方向において前記接続通路とは反対側の前記排気浄化装置の側方に配置されている、
     請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両用エンジン。
  7.  前記EGRガス通路は、前記車両の前後方向から見て、前記フロアトンネル領域にオーバーラップする位置に配置される、
     請求項6に記載の車両用エンジン。
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