CN101220762A - 车辆排气系统结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆排气系统结构，所述车辆排气系统结构可以很好地保护排气管的弯曲部。车辆排气系统结构旨在从车身的后部排放带有横向发动机的前置发动机前轮驱动车辆的排气，并且应用于排气系统，排气系统构造成使第一催化转化器、第二催化转化器、排气系统热交换器和消音器从排气流动方向的上游侧按上述次序顺序设置。在排气系统中，将排气系统热交换器连接到消音器上的热交换器至消音器排气管具有倾斜部，并且比排气系统热交换器位于更向后的排气系统的一部分通过悬架部件悬挂在车身上。球节设置在将第二催化转化器连接到排气系统热交换器的催化转化器至热交换器排气管上，球节允许在第二催化转化器和排气系统热交换器之间的相对位移。

Description

车辆排气系统结构
技术领域
[0001]本发明涉及用于内燃机的车辆排气系统结构，所述内燃机横向地安装在例如前置发动机前轮驱动车辆的车身的前部，尤其涉及包括用于回收排气热量的排气热量回收部件的车辆排气系统结构。
背景技术
[0002]例如，如在特许公开号为10-196358和2004-190610的日本专利申请(JP-A)中所公开的，在连接到横向内燃机的排气系统中，其中催化转化器、次消音器和主消音器从排气流动方向的上游侧正好按上述次序设置，存在一种已知的结构，其中弯曲部设置在将次消音器连接到主消音器上的排气管上，并且球节分别设置在排气流动方向上的催化转化器的上游和排气流动方向上的主消音器的正上游。
[0003]然而，在上述现有技术中，令人担心的是当质量大的排气热量回收部件沿排气系统设置时，大的力施加到排气管的弯曲部上，因此这个方面内仍存在改进的空间。
发明内容
[0004]本发明是考虑到上述情况做出的，并且提出了一种车辆排气系统结构。
[0005]本发明的第一方案，提供一种用于从车身的后部排放内燃机的排气的车辆排气系统结构，所述内燃机横向地安装在所述车身的前部，所述车辆排气系统结构包括：第一催化装置、第二催化装置、排气热量回收部件和消音器，它们从排气流动方向的上游侧按上述次序顺序地设置；第一排气管，其将所述第二催化装置连接到所述排气热量回收部件上；第二排气管，其包括在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的部分，并且其将在车辆宽度方向上偏移设置的所述排气热量回收部件连接到所述消音器上；悬架部件，其将包括所述排气热量回收部件、所述第二排气管及所述消音器的所述排气系统构件的至少一部分相对于所述车身悬挂到相对于所述第一排气管的排气流动方向的下游侧上；及振动隔离机构，其设置在所述第一排气管上，并且允许在所述第二催化装置和所述排气热量回收部件之间的相对位移。
[0006]本发明的第二方案，提供一种用于从车身的后部排放内燃机的排气的车辆排气系统结构，所述内燃机横向地安装在车身的前部，所述车辆排气系统结构包括：第一催化装置、第二催化装置、排气热量回收部件以及消音器，它们从排气流动方向的上游侧按上述次序顺序地设置；排气管，其包括在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的部分，并且将在车辆宽度方向上偏移设置的所述排气热量回收部件连接到所述消音器上；振动隔离机构，其允许在所述第一催化装置和所述第二催化装置之间的相对位移，或在所述第二催化装置和所述排气热量回收部件之间的相对位移；及悬架部件，其包括固定到所述排气热量回收部件的低刚性部的被支撑构件和将所述被支撑构件支撑到所述车身上的支撑构件。
附图说明
[0007]将基于以下附图对本发明的实施例进行说明，其中：
图1是将根据本发明的实施例的车辆排气系统结构应用于排气系统的平面图；
图2是将根据本发明的实施例的车辆排气系统结构应用于排气系统的侧视图；
图3是组成根据本发明的实施例的车辆排气系统结构的排气系统热交换器的平面图；
图4是显示组成根据本发明的实施例的车辆排气系统结构的阀装置的横截面侧视图；
图5A是显示组成根据本发明的实施例的车辆排气系统结构的球节的横截面平面图；
图5B是显示组成根据本发明的实施例的车辆排气系统结构的球节的侧视图；
图6A是显示应用了根据本发明的实施例的车辆排气系统结构的排气系统按照特定频率振动的状态的平面图；
图6B是显示应用了根据本发明的实施例的车辆排气系统结构的排气系统按照特定频率振动的状态的侧视图；
图7A是显示应用了根据本发明的实施例的车辆排气系统结构的排气系统按照另一个特定频率振动的状态的平面图；及
图7B是显示应用了根据本发明的实施例的车辆排气系统结构的排气系统按照另一个特定频率振动的状态的侧视图。
具体实施方式
[0008]在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例的实例。
[0009]首先，将对应用了车辆排气系统结构10的排气系统11的总体结构进行示意性地说明，接下来，将对组成车辆排气系统结构10的排气系统热交换器15进行说明，然后，将对排气系统11相对于车身的支撑结构进行说明，所述支撑结构构成了在车辆排气系统结构10中的本发明的主体部分。注意到在下文的说明中，当简单地用到诸如上游和下游这类词语时，它们表示排气流动方向的上游和下游。此外，在各个附图中示出的箭头FR、箭头UP和箭头W，分别表示应用了车辆排气系统结构10的汽车的车辆前后方向上的前侧(行驶方向)，车辆垂直方向的上侧，以及车辆宽度方向。
[0010](总体结构)
图1以平面图示意性地示出了车辆排气系统结构10的总体结构，图2以侧视图示出了车辆排气系统结构10。如这些附图所示，车辆排气系统结构10应用于排气系统11，以便其形成排气流动通道，并且第一催化转化器12、第二催化转化器14、排气系统热交换器15和消音器16从上游侧以上述次序顺序地设置，并且这些装置通过排气管18彼此串联地连通，所述第一催化转化器12作为第一催化装置用于净化排气，所述第二催化转化器14作为第二催化装置用于净化排气，排气系统热交换器15作为排气热量回收部件用于回收由排气带走的热量，以便促进发动机暖机并保持供热，所述消音器16用于减小(抑制)排气噪声。
[0011]更特别地，如图2所示，第一催化转化器12直接连接到发动机20的排气歧管20A，所述发动机20是内燃机。发动机20是横向式，其中曲轴20B的轴向大体上与车辆宽度方向重合，并且所述发动机20安装在车身的前部。在这个实施例中，发动机20应用于前轮驱动车辆(前置发动机前轮驱动车辆)或基于前轮驱动车辆的四轮驱动车辆，并且被构造成将驱动力至少施加到未示出的前轮上。此外，如图1和2所示，第一催化转化器12和第二催化转化器14经由催化转化器间排气管22彼此连接(使其彼此连通)，所述催化转化器间排气管22组成排气管18的最上游部分。第二催化转化器14和排气系统热交换器15经由作为第一排气管的催化转化器至热交换器排气管24彼此连接(使其彼此连通)，所述催化转化器至热交换器排气管24组成排气管18的上游部分。
[0012]此外，排气系统热交换器15和消音器16经由作为第二排气管(排气管)的热交换器至消音器排气管26彼此连接，所述热交换器至消音器排气管26组成排气管18的中间部分。热交换器至消音器排气管26连接到消音器16的消音器进气管路16A。此外，消音器16的消音器出气管路16B连接到下游侧排气管28的上游端，下游侧排气管28组成排气管18的下游部分。下游侧排气管28，即，排气管18的下游端被构成大气释放部分18A，已经被催化转化器12、14净化的排气通过所述大气释放部分18A排放到大气。
[0013]由于上述排气系统11的构造，从位于车身前部的发动机20的排气歧管20A排放的排气按照下述次序顺序地流经第一催化转化器12、催化转化器间排气管22、第二催化转化器14、催化转化器至热交换器排气管24、排气系统热交换器15、热交换器至消音器排气管26、消音器16和下游侧排气管28，并且从位于车身的后端部分的大气释放部分18A排放到大气。
[0014](排气系统热交换器的结构)
排气系统热交换器15被构造成将排气带走的热量回收到作为冷媒的发动机冷却水中，并且，如图4所示，排气系统热交换器15包括使排气流动通道与发动机冷却水流动通道分隔开的隔断管30。在这个实施例中，隔断管30具有在其管壁的内表面和外表面上螺旋形成的螺旋槽30A、30B。螺旋槽30A、30B几乎沿热交换部15A的整个长度形成，在热交换部15A中实现排气和发动机冷却水之间的热交换，并且使隔断管30的前部和后部分别构成相对于热交换部15A向前和向后延伸的排气引入部30C和排气排放部30D。
[0015]起到旁通管部作用的大体上形成圆柱形状的内管32，共轴地设置在隔断管30的内侧。使在隔断管30和内管32之间界定出的空间构成排气系统热交换器15的排气流动通道34。此外，隔断管30被外管36从外围侧覆盖，外管36大体上形成圆柱形状并且共轴地设置。使在隔断管30和外管36之间界定出的空间构成排气系统热交换器15的发动机冷却水流动通道38。
[0016]在排气系统热交换器15中，使在排气流动方向上形成的发动机冷却水流动通道38的范围构成热交换部15A，在热交换部15A中实现了排气和发动机冷却水之间的热交换，并且内管32比热交换部15A更向上游凸出且更向下游凸出。使在这个排气系统热交换器15中的内管32内的空间构成作为上游气体流动通道的旁路流动通道40，用于使排气系统热交换器15中的热交换部15A分支。
[0017]更特别地，如图4所示，催化转化器至热交换器排气管24的下游端连接到内管32的上游端32A，并且内管32的下游端32B几乎共轴地连接到排气导管42的上游端42A。注意取代排气导管42，内管32可以朝向下游侧延伸。此外，在隔断管30中，比外管36(发动机冷却水流动通道38)更向上游凸出的排气引入部30C(比热交换部15A更上游的部分)的前端以密封方式连接到内管32的上游端32A的外围表面上。此外，在隔断管30中，比外管36(发动机冷却水流动通道38)更向下游凸出的隔断管30的排气排放部30D(比热交换部15A更下游的部分)经由端管44以密封方式连接到排气导管42上。
[0018]此外，通孔46设置在位于隔断管30的排气引入部30C的内侧的内管32的一部分中，这些通孔46在作为内管32的内侧空间的旁路流动通道40和排气系统热交换器15的排气流动通道34之间建立连通。即，通孔46组成排气流动通道34和旁路流动通道40之间的扩散部。另一方面，在排气流动通道34的内侧和外侧之间建立连通的通孔48设置在端管44上。通孔48和排气导管42的下游侧开口端42B均通往排气出口首管(exhaust gas exit header)52，排气出口首管52是热交换器后部外壳50内的空间，外壳50作为上游侧开口端50A密封地连接到端管44的外壳。
[0019]结果，在排气系统热交换器15中，已经绕过热交换部15A并且通过旁路流动通道40的排气经由排气导管42的内侧，到达热交换器后部外壳50内的排气出口首管52，而已经经由通孔46通过排气流动通道34的排气经由排气导管42的外侧和通孔48到达热交换器后部外壳50内的排气出口首管52。
[0020]此外，排气系统热交换器15包括用于打开和关闭排气导管42的下游侧开口端42B的阀装置54。阀装置54包括阀58，阀58可以处于闭合位置(参看图4中的实线)，其中阀58围绕由热交换器后部外壳50支撑的旋转轴56旋转，从而关闭排气导管42的下游侧开口端42B，并且阀58也可以处于开启位置(参看图4中的虚线)，其中阀58以箭头A表示的方向从闭合位置旋转到排气导管42的下游侧开口端42B。阀58被构造成，当阀58位于闭合位置时，其与围绕排气导管42的下游侧开口端42B设置的阀座(密封件)60邻接。
[0021]以车辆宽度方向为长度方向的旋转轴56，以相对于热交换器后部外壳50旋转的方式被支撑到固定于排气导管42的框架62上。阀58以与旋转轴56一起旋转的方式经由臂64连接到旋转轴56上，由此允许阀58围绕旋转轴56旋转，从而取得上述闭合位置和开启位置。此外，复位弹簧66设置在从热交换器后部外壳50向外凸出的旋转轴56的端部上，复位弹簧66起用于产生偏置力以便将阀58偏移到闭合位置的偏置构件作用。如图3所示，旋转轴56的端部和复位弹簧66被隔热罩68覆盖。
[0022]在具有上述阀装置54的排气系统热交换器15中，在排气压力低的情况下，阀58靠复位弹簧66的偏置力关闭排气导管42，即，旁路流动通道40，以便允许排气允许流经热交换部15A的排气流动通道34。另一方面，当排气的压力达到或超过预定值时，阀58被设计为根据抵抗复位弹簧66的偏置力的排气压力而处于开启位置。在所述实施例中，阀58被设定为处于开启位置(参看图4中的虚线)，其中通过产生发动机20的最大输出的排气压力，使通过排气压力的阀的开度变得最大。
[0023]此外，在这个实施例中，阀装置54被制成为：在与排气进行热交换的发动机冷却水的温度达到或超过预定温度的情况下，无论排气的压力，强制阀58维持在开启位置。特别地，如图3所示，第一冷却水流入管道70连接到在排气流动方向上外管36的下游侧上，所述第一冷却水流入管道70内部与发动机冷却水流动通道38连通。热执行器(thermoactuator)72设置在第一冷却水流入管道70的端部，热执行器72的操作端设置在隔热罩68内。热执行器72被构造成依靠在热执行器72内部填充的蜡的热膨胀，使旋转轴56逆着复位弹簧66的偏置力旋转。在这个实施例中，热执行器72被制成为：在发动机冷却水温度等于或高于80℃的情况下，经由旋转轴56使阀58处于全开启位置，所述全开启位置的开度大于由于排气的压力达到的开启位置的开度(使阀58保持全开启位置)。如图4中的长短虚线所示，全开启位置是当阀58在由箭头A表示的方向上从闭合位置旋转约90度时得到的位置。
[0024]如图3所示，第二冷却水流入管道74连接到第一冷却水流入管道70的中间部，用于经由第一冷却水流入管道70将发动机冷却水引入到排气系统热交换器15的发动机冷却水流动通道38中。另一方面，冷却水流出管道76连接到在排气流动方向上的外管36的上游侧，用于将来自发动机冷却水流动通道38的发动机冷却水排出。冷却水流出管道76与外管36的大体上垂直的顶点部(最高部)连通，而第二冷却水流入管道74与构成第一冷却水流入管道70的最高部的部分和高于外管36的最高部的部分连通，所述第一冷却水流入管道70与外管36在稍微低于外管36的垂直顶点部的位置上连通。第二冷却水流入管道74和冷却水流出管道76以至少沿发动机冷却水的流向与发动机20串联的方式，连接到包括发动机20、散热器和暖气风箱的冷却水循环通道上。
[0025]因此，排气系统热交换器15被制成对流式热交换器，其中排气的流动与发动机冷却水的流动相反，并且在这个实施例中，由于产生了沿螺旋槽30A的排气的螺旋流，并且产生了与排气流相反的沿螺旋槽30B的发动机冷却水的螺旋流，所以排气系统热交换器15被构造成尺寸紧凑并且提供高热交换率的排气系统热交换器。此外，在排气系统热交换器15中，由于流经旁路流动通道40排气的压力损耗(背压)相对于由于流经排气流动通道34排气的压力损耗足够小，因此当阀58处于开启位置时，排气主要流经旁路流动通道40。
[0026](车辆排气系统结构)
如图1所示，在车辆排气系统结构10中，当从平面图中看时，第一催化转化器12、催化转化器间排气管22、第二催化转化器14、催化转化器至热交换器排气管24和排气系统热交换器15沿车辆前后方向大体上呈直线设置。此外，如图2所示，在侧视图中，第一催化转化器12沿车辆垂直方向设置，并且第二催化转化器14和排气系统热交换器15均相对于水平方向稍微倾斜设置。
[0027]此外，如图1所示，如上所述，当从在平面图中观看时，大体上呈直线设置的第一催化转化器12、催化转化器间排气管22、第二催化转化器14、催化转化器至热交换器排气管24和排气系统热交换器15，大体上设置在车辆宽度方向上的中心部分上。此外，排气系统热交换器15设置在形成于车身B的地板内的通道部T内(在图1中，保持在一对左、右通道侧加强件82之间的部分)，从而不受路面和飞砾的影响。
[0028]另一方面，如图1所示，消音器16在车辆宽度方向上相对于排气系统热交换器15偏移设置。在这个实施例中，消音器16在车辆宽度方向上平行于燃料箱84设置。为此，热交换器至消音器排气管26在其中间部分(其主体部分)构成倾斜部26A，当在平面图中观看时，所述倾斜部26A在与车辆前后方向交叉的方向(所述方向相对于车辆前后方向倾斜)上延伸。热交换器至消音器排气管26的后端侧构成大体上沿车辆前后方向延伸的直线部26B，并且如上所述，所述直线部26B固定到消音器16的消音器进气管路16A上。结果，车辆排气系统结构10可以被理解为如下结构，即为了以围绕燃料箱84的方式设置排气系统11或消音器16，倾斜部26A设置在热交换器至消音器排气管26内。
[0029]此外，在车辆排气系统结构10中，正如上文所述的，所述第一催化转化器12直接连接到发动机20的排气歧管20A上，并且包括排气系统热交换器15的排气系统11的后部通过悬架部件80支撑在车身B上。在这个实施例中，在排气系统11中，排气系统热交换器15由两个均起到排气热量回收部件悬挂部作用的支撑部86、88支撑在车身B上，消音器16由支撑部90支撑在车身B上，以及下游侧排气管28由支撑部92支撑在车身B上。下文将给予明确的说明。
[0030]如图3所示，起到被支撑构件作用的被支撑杆86A、88A被固定到排气排放部30D上，当在平面图中观看时，被支撑杆86A、88A以与排气系统热交换器15的纵向大体上成直角的方式彼此在相反的方向上凸出，所述排气排放部30D是组成排气系统热交换器15的隔断管30的外侧的外露部分。如图4所示，隔断管30的排气排放部30D构成暴露在排气系统热交换器15的外壳中的外管36和端管44之间的单层部(single-sheeted portion)。即，组成两个支撑部86、88的被支撑杆86A、88A均固定到排气系统热交换器15的低刚性部(刚性最小区域)。
[0031]如图1所示，支撑部86通过使被支撑杆86A的远端部插入支撑橡胶86C中，将构成排气系统11中最大质量组件的排气系统热交换器15悬挂(以悬挂方式支撑)在车身B上，固定到车身B上的支撑杆86B以能够进行纵向相对位移的方式(热延伸的吸收)被插入到支撑橡胶86C中。相似地，支撑部88通过使被支撑杆88A的远端部插入支撑橡胶88C中，将构成排气系统11中最大质量组件的排气系统热交换器15悬挂(以悬挂方式支撑)在车身B上，固定到车身B上的支撑杆88B以能够进行纵向相对位移的方式被插入到支撑橡胶88C中。在这个实施例中，支撑杆86B、88B固定到跨在左、右通道侧加强件82之间的车身横向构件94上。
[0032]支撑部90具有固定到消音器外壳16C的后端16D上的被支撑杆90A，消音器外壳16C组成消音器16并且在车辆宽度方向上向外凸出。被支撑杆90A通过被插入到支撑橡胶90C中，将构成排气系统11中相对较大质量组件的消音器16悬挂(以悬挂方式支撑)在车身B上，固定到车身B上的支撑杆90B以能够进行纵向相对位移的方式(热延伸的吸收)被插入到支撑橡胶90C上。此外，支撑部92具有被固定到下游侧排气管28上的某一位置的被支撑杆92A，所述下游侧排气管28位于大气释放部分18A附近并且在车辆宽度方向上向外凸出。被支撑杆92A通过被插入支撑橡胶92C中，将组成排气管18的下游侧排气管28悬挂(以悬挂方式支撑)在车身B上，固定到车身B上的支撑杆92B以能够进行纵向相对位移的方式(热延伸的吸收)被插入到支撑橡胶92C中。
[0033]尽管省略了说明，但是采取了排气系统11的重心位于由四个支撑部86、88、90、92(支撑橡胶86C、88C、90C、92C)形成的假想四边形内的结构。此外，在这个实施例中，采取了排气系统11的一部分的重心位于上述假想四边形内的结构，所述排气系统11的一部分的重心比催化转化器间排气管22的球节96(下文将说明)更位于下游侧。
[0034]此外，车辆排气系统结构10包括球节96，所述球节96起到振动隔离机构的作用并且避免发动机20的振动(围绕平行于曲轴20B的轴侧倾(roll))传送到包括排气系统热交换器15的排气系统11的后部。在这个实施例中，球节96被分别设置在催化转化器间排气管22和催化转化器至热交换器排气管24上，并且被构造成允许催化转化器间排气管22的前部22A和后部22B之间的相对位移，以及允许催化转化器至热交换器排气管24的前部24A和后部24B之间的相对位移。
[0035]更特别地，如图5A所示，在球节96中，密封垫96D具有适于与第二法兰96B的球形部96C的表面可滑动接触的球形部，所述球形部设置在催化转化器间排气管22和催化转化器至热交换器排气管24的后部22B和24B上。密封垫96D被设置为保持在第一法兰96A和第二法兰96B之间，所述第一法兰96A设置在催化转化器间排气管22和催化转化器至热交换器排气管24的前部22A和24A上。结果，催化转化器间排气管22和催化转化器至热交换器排气管24的前部22A和24A，以及催化转化器间排气管22和催化转化器至热交换器排气管24的后部22B和24B，以能够围绕球形部96C的中心相对角位移的方式连接。
[0036]此外，在球节96中，第一法兰96A和第二法兰96B通过螺栓96F经由弹簧96E紧固到一起。如图5A所示，成对的弹簧96E和螺栓96F以在车辆宽度方向上保持在催化转化器间排气管22和催化转化器至热交换器排气管24之间的方式设置，从而球节96被构造成以允许在车辆垂直方向(参看图5B中的箭头X)上相对角位移的方式，将催化转化器间排气管22和催化转化器至热交换器排气管24的前部22A和24A与催化转化器间排气管22和催化转化器至热交换器排气管24的后部22B和24B连接在一起。
[0037]此外，如图3所示，在车辆排气系统结构10中，组成排气系统热交换器15的热交换器后部外壳50具有凸出部50C，所述凸出部50C在热交换器至消音器排气管26的倾斜部26A延伸的方向上比在车辆宽度方向上的外壳50的端面50B更凸出，并且通过焊接在凸出部50C的凸出端50D处连接到热交换器至消音器排气管26(倾斜部26A)的上游端26C。即，当在平面图中观看时，凸出端50D与上游端26C之间的焊接接头Wp，在车辆宽度方向上相对于由第一催化转化器12、催化转化器间排气管22、第二催化转化器14、催化转化器至热交换器排气管24和排气系统热交换器15形成的直线偏移设置。此外，在车辆排气系统结构10中，组成排气系统热交换器15的热交换器后部外壳50将排气管18的弯曲部18B和热交换器至消音器排气管26的倾斜部26A组合到一起。
[0038]为了形成这个凸出部50C，通过将构成在车辆宽度方向上的一侧的半体98和构成另一侧的半体99结合在一起组成热交换器后部外壳50，且通过例如拉延在半体98上整体形成凸出部50C。结果，凸出部50C大体上形成锥形形状，其中，其流动通道的横截面面积朝凸出端50D逐渐减小，凸出端50D的直径大体上与热交换器至消音器排气管26的直径相同。
[0039]接下来，将对本实施例的操作进行说明。
[0040]在上述结构的车辆排气系统结构10所应用的排气系统11中，与发动机20的运行相关而产生的排气经由通过排气管18彼此连通的第一催化转化器12、第二催化转化器14、排气系统热交换器15和消音器16被净化、静音、且释放到大气中。此外，在排气系统热交换器15中，如果发动机冷却水的温度低，则阀58相对于热执行器72自由，由此阀装置54起到自增压阀的作用。由此，在低排气压力的运行条件下，排气导管42，即，旁路流动通道40，依靠复位弹簧66的偏置力而被闭合，并且排气流经热交换部15A内的排气流动通道34，从而实现流经发动机冷却水流动通道38的发动机冷却水的热交换。因此，当车辆在低温条件下启动时，可以促进发动机20的暖机，并且可以保持供热。
[0041]例如，在为了加速或爬坡而增加发动机20的输出的运行条件下，当排气的压力增加时，接收排气压力的阀58逆着复位弹簧66的偏置力按箭头A表示的方向旋转，以到达开启位置，从而使排气主要流经旁路流动通道40，并且与排气流经排气流动通道34的情况相比，背压减小了。即，在包括起自增压阀作用的阀装置54的车辆排气系统结构10中，当背压减小以确保发动机20的输出优先于排气热量的回收以使发动机20暖机等时，排气绕过热交换部15A以流经旁路流动通道40，因此背压自动减小。此外，当发动机20产生其最大输出时，通过排气压力使得阀58处于图4中虚线所表示的开启位置(通过排气压力开启到其最大开度)。
[0042]此外，在车辆排气系统结构10中，当发动机冷却水的温度到达或超过80℃时，热执行器72将可以抵抗复位弹簧66的偏置力的扭矩施加到旋转轴56上，从而使阀58保持在全开启位置，由此使排气主要流经旁路流动通道40，然后经由排气导管42和热交换器后部外壳50的排气出口首管52从排气管18排放。即，在不需要回收排气热量的运行条件下，排气流动通道自动地转换到旁路流动通道40。
[0043]附带地，在横向地安装到车身B的前部的发动机20中，产生了围绕平行于曲轴20B的轴的侧倾振动(rolling vibration)(参看图2中的箭头R)，类似的振动易于在组成排气管道18的弯曲部18B的热交换器至消音器排气管26的倾斜部26A，在倾斜部26A和热交换器后部外壳50之间的焊接接头Wp等内产生扭转或弯曲。
[0044]此处，在车辆排气系统结构10中，由于球节96设置在催化转化器至热交换器排气管24内，因此避免将发动机20的侧倾振动传送到热交换器至消音器排气管26的倾斜部26A。特别地，由于球节96被制成允许在催化转化器至热交换器排气管24的前部24A和后部24B之间在车辆垂直方向上的相对位移，并且当在平面图中观看时，构成来自发动机20的振动传送通道的第一催化装置12、催化转化器间排气管22、第二催化转化器14、催化转化器至热交换器排气管24和排气系统热交换器15大体上成直线设置，所以有效地抑制了发动机20的振动传送到热交换器至消音器排气管26侧。
[0045]即，在车辆排气系统结构10中，当从平面图观看时，第一催化转化器12、催化转化器间排气管22、第二催化转化器14、催化转化器至热交换器排气管24和排气系统热交换器15沿车辆前后方向成直线设置，并且由于与发动机20的侧倾振动有关的负荷或强制位移主要沿与车辆宽度方向(车辆宽度方向组件少)正交的平面作用，所以负荷或强制位移可以有效地被球节96切断(吸收)。
[0046]此外，在车辆排气系统结构10中，通过将球节96设置在催化转化器至热交换器排气管24上，球节96和支撑排气系统11的悬架部件80中的最前支撑部86、88之间的距离被设定得短。由此，球节96可以在空档位置以高精确度安装，从而使能够通过球节96很好地展示出振动隔离效果。
[0047]此外，在车辆排气系统结构10中，通过将球节设置在催化转化器至热交换器排气管24上，通过悬架系统80(由排气系统11组成的振动系统)支撑在车身B上的排气系统11的长度可以在外观上缩短。特别地，由于在车辆前后方向上比设置在催化转化器至热交换器排气管24上的球节96(第二法兰96B)处于更向后的排气系统11的一部分(下游侧)可以被理解为独立于排气系统11的前侧部分的振动系统，所以由排气系统11的悬架系统80支撑的振动系统的共振频率变高，从而增强了抵抗热交换器至消音器排气管26的倾斜部26A和焊接接头Wp相对发动机20的侧倾共振的强度，所述热交换器至消音器排气管26组成排气系统11的弯曲部18B，所述焊接接头Wp是倾斜部26A和热交换器后部外壳50之间的接合部。
[0048]另一方面，在车辆排气系统结构10中，由于球节96也设置在催化转化器间排气管22中，所以更有效地抑制了发动机20的侧倾振动传送到热交换器至消音器排气管26侧。即，在第二球节96设置在热交换器至消音器排气管26或下游侧排气管28上的情况下，球节96设置在支撑部86、88和支撑部90之间或支撑部90和支撑部92之间，即，在由悬架部件80所限制的部分之间，这就引起了球节96的动作被中断的担心。与此相反，在车辆排气系统结构10中，由于球节96设置在催化转化器间排气管22上，换句话说，由于两个球节96设置在由发动机20限制的第一催化装置12和悬架部件80的最前支撑部86、88之间，所以两个球节96均能够展示出所需的振动隔离效果。
[0049]此外，由于在第二催化装置14的上游和下游均设置了球节96，因此保护在第二催化转化器14和催化转化器间排气管22之间的接合部，使其免于发动机20的侧倾振动。在采用未在催化转化器间排气管22设置球节96的结构的情况下，由于催化转化器间排气管22的上游端所连接到的第一催化转化器12被固定到发动机20上，因此产生了与设置在催化转化器至热交换器排气管24上的球节96的动作有关的振动，给催化转化器间排气管22和第二催化装置14之间的接合部施加高应力的担心。与此相反，在车辆排气系统结构10中，由于通过将球节96设置在催化转化器间排气管22上，使第二催化装置14以相对于前、后限制部(发动机20、悬架部件80)发生位移的方式被支撑(或使其自由)，因此保护了催化转化器间排气管22和第二催化装置14之间的接合部。
[0050]此外，在车辆排气系统结构10中，由于组成悬架部件80的最前支撑部86、88固定到构成排气系统热交换器15的低刚性部的隔断管30的排气排放部30D上，故由于隔断管30的排气排放部30D的弹性形变，排气系统热交换器15执行振荡动作(围绕作为支轴的排气排放部30D)，在隔断管30处被支撑杆86A、88A的固定与球节96的振动隔离动作关联。由此，与球节96的振动隔离动作关联的排气系统热交换器15的下游部(后部)的位移被抑制，并且抑制了位移(振动)传送到热交换器至消音器排气管26，因此，特别地，有效地抑制了热交换器至消音器排气管26的倾斜部26A的扭转的输入。
[0051]此外，在车辆排气系统结构10中，由于组成排气系统热交换器15的热交换器后部外壳50，将排气管18的弯曲部18B和热交换器至消音器排气管26的倾斜部26A组成在一起，所以排气管18的弯曲部18B的横截面面积在热交换器后部外壳50处比其它部分(排气管18的直线部分)大，因此对于弯曲和扭转很坚固。此外，由于设置在热交换器后部外壳50上的凸出部50C朝向倾斜部26A逐渐减小其横截面面积，所以没有形成横截面急剧改变而使应力容易集中的部分，因此避免过大应力施加到弯曲部18B上。此外，由于凸出部50C比热交换器后部外壳50的端面50B在车辆宽度方向上更凸出，换句话说，由于凸出部50C的凸出端50D和热交换器至消音器排气管26的上游端26C之间的焊接接头Wp在车辆宽度方向上与构成扭转和/或弯曲输入部的排气系统热交换器15的后端部间隔开，所以可以减小施加到焊接接头Wp上的应力。
[0052]为了更确切地说明这点，通过数字分析确认：在产生振动模式的情况下，如图6A所示，例如，催化转化器至热交换器排气管24的球节96在车辆宽度方向上以特定频率偏移，图6B也示出排气管18的变形模式，其中热交换器至消音器排气管26以向后推动消音器16而不向弯曲部18B施加过大弯曲的方式发生位移。此外，通过数字分析确认：在产生振动模式的情况下，如图7A所示，催化转化器至热交换器排气管24的球节96以另一特定频率向后倾斜偏移，图7B也示出排气管18的变形模式，其中热交换器至消音器排气管26以向后推动消音器16而不向弯曲部18B施加过大弯曲的方式发生位移。即，分析性地确定出，通过使热交换器后部外壳50组成车辆排气系统结构10所应用的排气系统11中的弯曲部18B的至少一部分，可以抑制不然会被施加到排气管18的弯曲部18B和焊接接头Wp的应力。
[0053]作为至此说明的结构的结果，在包括车辆排气系统结构10所应用的排气系统11的汽车中，可以布置排气系统11，同时避免燃料箱84与将排气热量交换器15设置在车身下方的有限空间内的结构的干涉。此外，通过具有少量构成组件或在少量支撑点处的悬架部件80，可以将包括大质量的排气热量交换器15的排气系统11支撑在车身B上，并且减小由于发动机20的侧倾施加到弯曲部18B上的应力，可以很好地保护弯曲部18B，因此通过将车辆排气系统结构10应用到排气系统11上，例如，设置排气系统热交换器15并且避免燃料箱84的干涉的排气系统11可以设置在带有横向发动机的小型前置发动机前轮驱动车辆中。
[0054]注意到尽管在上述实施例中，所说明的实例中包括排气系统热交换器15的排气系统11通过车辆排气系统结构10被支撑在车身上，但是本发明不局限于此，因此，本发明还可以应用于具有多种类型的排气系统热交换器的排气系统中。
[0055]此外，尽管在上述实施例中，所说明的实例中球节96设置在催化转化器间排气管22上，但是本发明不局限于此，因此，例如，在第二催化转化器14经由托架或类似物被支撑到发动机20的结构中，可以省去催化转化器间排气管22上的球节96。
[0056]此外，尽管在上述实施例中，所说明的实例中悬架部件包括四个支撑部86、88、90、92，但是本发明不局限于此，因此，例如，排气系统11可以被制成由三个支撑部支撑。
[0057]此外，尽管在上述实施例中，所说明的实例中球节96设置在催化转化器至热交换器排气管24上，并且悬架部件80的被支撑杆86A、88A固定到隔断管30的排气排放部30D上，但是本发明不局限于此，因此，本发明可以被构造成仅包括上述两个特征结构的任意一个。
[0058]本发明提供一种可以很好地保护排气管的弯曲部的车辆排气系统结构。
[0059]本发明的第一方案，提供一种用于从车身的后部排放内燃机的排气的车辆排气系统结构，所述内燃机横向地安装在所述车身的前部，所述车辆排气系统结构包括：第一催化装置、第二催化装置、排气热量回收部件和消音器，它们从排气流动方向的上游侧按上述次序顺序地设置；第一排气管，其将所述第二催化装置连接到所述排气热量回收部件上；第二排气管，其包括在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的部分，并且其将在车辆宽度方向上偏移设置的所述排气热量回收部件连接到所述消音器上；悬架部件，其将包括所述排气热量回收部件、所述第二排气管及所述消音器的所述排气系统构件的至少一部分相对于所述车身悬挂到相对于所述第一排气管的排气流动方向的下游侧上；及振动隔离机构，其设置在所述第一排气管上，并且允许在所述第二催化装置和所述排气热量回收部件之间的相对位移。
[0060]根据上述方案，从内燃机排放的排气以这个顺序从车身的前部朝后部流过第一催化装置、第二催化装置、排气热量回收部件和消音器，从而排放到大气。由于横向安装的内燃机围绕沿车辆宽度方向的轴侧倾，通过在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的悬架部件，支撑在车身上的排气系统的第二排气管的一部分(弯曲部)受到扭转或弯曲(负荷或强迫位移)，但是扭转或弯曲被振动隔离机构抑制(吸收)。此处，在排气流动方向上比振动隔离机构位于更上游的部分可以理解为通过悬架部件从车身上的支撑部分隔开的部分(振动系统)。此外，在车辆排气系统结构中，由于振动隔离机构设置在位于第二催化装置和排气热量回收部件之间的第一排气管上，所以由悬架部件支撑在车身上的排气系统的振动系统被构造得短(轻)，因此可以增加共振频率，从而可以增加在排气管和抵抗归因于内燃机的振动的共振的排气系统组件之间具有弯曲部或接合部(焊缝或类似物)的第二排气管的强度。
[0061]根据上述方案，可以很好地保护排气管的弯曲部。
[0062]在上述方案中，当从平面图中观看时，可以沿车辆前后方向成直线地设置第一催化装置、第二催化装置、第一排气管和排气热量回收部件，振动隔离机构可构造成使得在车辆前后方向上的第一排气管的前部和后部可以相对于彼此在车辆垂直方向上移动。
[0063]根据上述方案，为了允许在第一排气管的前部和后部之间在车辆垂直方向上的相对位移，振动隔离机构可以有效地抑制横向内燃机的侧倾传送到第二排气管的弯曲部。
[0064]在上述方案中，悬架部件可以具有排气热量回收部件悬挂部，所述排气热量回收部件悬挂部相对于车身悬挂所述排气热量回收部件，并且其处在排气流动方向的最上游位置，并且排气热量回收部件悬挂部可以包括被支撑构件，所述被支撑构件被固定到排气热量回收部件的低刚性部。
[0065]根据上述方案，包括被支撑构件的排气热量回收部件悬挂部构成悬架部件的悬挂部，所述被支撑构件被固定到刚性低于(容易变形)排气热量回收部件的其它部分的低刚性部，所述悬架部件的悬挂部处于排气流动方向的最上游位置并且最靠近振动隔离机构设置。由此，振动隔离机构内产生的位移被排气热量回收部件的低刚性部的变形吸收，因此抑制了与内燃机的侧倾相关的负荷或强迫位移传送到第二排气管(弯曲部)，所述第二排气管在排气流动方向上比排气热量回收部件处于更下游位置，从而进一步地增加了弯曲部抵抗共振的强度。
[0066]在上述方案中，可以进一步提供允许在第一催化装置和第二催化装置之间的相对位移的振动隔离机构。
[0067]根据上述方案，至少两个振动隔离机构在排气流动方向上，以使第二催化装置固定在它们之间的方式设置。即，至少两个振动隔离机构设置在内燃机和第二排气管的弯曲部之间，从而抑制与内燃机的侧倾相关的负荷或强迫位移传送到第二排气管的弯曲部，并且进一步地增加了弯曲部抵抗共振的强度。此外，由于两个振动隔离机构在排气流动方向上设置的比排气系统由悬架部件支撑的位置更上游，因此通过悬架部件抑制了振动隔离机构的振动隔离操作的中断。
[0068]在上述方案中，第二排气管的弯曲部可以由形成在排气热量回收部件的一端处的外壳和在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的第二排气管的倾斜部构成。
[0069]根据上述方案，由于第二排气管的弯曲部在外壳中的横截面面积大于其它部分(排气管的直线部分)的横截面面积，因此可以增加抵抗弯曲或扭转的强度。
[0070]在上述方案中，外壳可以包括凸出部，所述凸出部在倾斜部延伸的方向上比在车辆宽度方向上的外壳端面更凸出。
[0071]根据上述方案，由于在凸出部的凸出端与第二排气管的上游端之间的焊接接头，在车辆宽度方向上与构成扭转或弯曲被输入部分的排气热量回收部件的后端部相间隔，因此可以减小施加到焊接接头上的应力。
[0072]本发明的第二方案，提供一种用于从车身的后部排放内燃机的排气的车辆排气系统结构，所述内燃机横向地安装在车身的前部，所述车辆排气系统结构包括：第一催化装置、第二催化装置、排气热量回收部件以及消音器，它们从排气流动方向的上游侧按上述次序顺序地设置；排气管，其包括在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的部分，并且将在车辆宽度方向上偏移设置的所述排气热量回收部件连接到所述消音器上；振动隔离机构，其允许在所述第一催化装置和所述第二催化装置之间的相对位移，或在所述第二催化装置和所述排气热量回收部件之间的相对位移；及悬架部件，其包括固定到所述排气热量回收部件的低刚性部的被支撑构件和将所述被支撑构件支撑到所述车身上的支撑构件。
[0073]根据上述方案，从内燃机排放的排气以这个顺序从车身的前部朝后部流过第一催化装置、第二催化装置、排气热量回收部件和消音器，从而排放到大气。由于横向安装的内燃机围绕沿车辆宽度方向的轴侧倾，通过在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的悬架部件，支撑在车身上的排气系统的第二排气管的一部分(弯曲部)受到扭转或弯曲(负荷或强迫位移)，但是扭转或弯曲由振动隔离机构抑制(吸收)。此处，在车辆排气系统结构中，在包括排气热量回收部件的排气系统中，由于固定到排气热量回收部件的低刚性部的被支撑构件经由支撑构件被支撑在车身上，所以在振动隔离机构内产生的位移被排气热量回收部件的低刚性部的变形吸收。由此，抑制与内燃机的侧倾相关的负荷或强迫位移传送到排气管的弯曲部，所述排气管在排气流动方向上比排气热量回收部件处于更下游位置，从而可以增加在排气管和抵抗归因于内燃机的振动的共振的排气系统组件之间具有弯曲部或接合部(焊缝或类似物)的排气管的强度。
[0074]根据上述方案，可以很好地保护排气管的弯曲部。
[0075]在上述方案中，排气管的弯曲部可以由形成在排气热量回收部件的一端的外壳和在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的排气管的倾斜部构成。
[0076]根据上述方案，由于排气管的弯曲部在外壳中的横截面面积大于其它部分(排气管的直线部分)的横截面面积，所以可以增加抵抗弯曲或扭转的强度。
[0077]在上述方案中，外壳可以包括凸出部，所述凸出部在倾斜部延伸的方向上比在车辆宽度方向上的外壳端面更凸出。
[0078]根据上述方案，由于在凸出部的凸出端与排气管的上游端之间的焊接接头，在车辆宽度方向上与构成扭转或弯曲被输入的部分的排气热量回收部件的后端部相间隔，因此可以减小施加到焊接接头上的应力。
[0079]如至此所述，根据本发明的车辆排气系统结构具有可以很好地保护排气管的弯曲部的效果。
[0080]出于例证和说明的目的，提供了本发明的示例性实施例的上述说明。不是旨在使本发明穷尽或限制在所公开的精确形式。显然，多种改进和变化对于本领域专业技术人员都将是明显的。为了最好地解释本发明的原理和其实际应用，选择并说明了所述示例性实施例，从而使本领域其他技术人员理解本发明的多种实施例以及适合于预期的特定用途的多种改进。旨在使本发明的范围由附随的权利要求及其等同替换所界定。

Claims (10)

1.一种用于从车身的后部排放内燃机的排气的车辆排气系统结构，所述内燃机横向地安装在所述车身的前部，所述车辆排气系统结构包括：
第一催化装置、第二催化装置、排气热量回收部件和消音器，它们从排气流动方向的上游侧按上述次序顺序地设置；
第一排气管，其将所述第二催化装置连接到所述排气热量回收部件上；
第二排气管，其包括在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的部分，并且其将在车辆宽度方向上偏移设置的所述排气热量回收部件连接到所述消音器上；
悬架部件，其将包括所述排气热量回收部件、所述第二排气管及所述消音器的所述排气系统构件的至少一部分相对于所述车身悬挂到相对于所述第一排气管的排气流动方向的下游侧上；及
振动隔离机构，其设置在所述第一排气管上，并且允许在所述第二催化装置和所述排气热量回收部件之间的相对位移。
2.如权利要求1所述的车辆排气系统结构，其中，
当在平面图中观看时，所述第一催化装置、所述第二催化装置、所述第一排气管和所述排气热量回收部件被沿车辆前后方向直线状设置；
所述振动隔离机构构造成使得在所述车辆前后方向上的所述第一排气管的前部和后部可以在车辆垂直方向上相对于彼此移动。
3.如权利要求1或2中任一项所述的车辆排气系统结构，其中，
所述悬架部件具有排气热量回收部件悬挂部，所述排气热量回收部件悬挂部相对于所述车身悬挂所述排气热量回收部件，并且处在排气流动方向的最上游位置，并且其中，
所述排气热量回收部件悬挂部包括被固定到所述排气热量回收部件的低刚性部的被支撑构件。
4.如权利要求1或2中任一项所述的车辆排气系统结构，进一步包括：
振动隔离机构，其允许在所述第一催化装置和所述第二催化装置之间的相对位移。
5.如权利要求3所述的车辆排气系统结构，进一步包括：
振动隔离机构，其允许在所述第一催化装置和所述第二催化装置之间的相对位移。
6.如权利要求1或2中任一项所述的车辆排气系统结构，其中，
所述第二排气管的弯曲部由形成在所述排气热量回收部件的一端处的外壳和在与所述车辆前后方向交叉的方向上延伸的所述第二排气管的倾斜部构成。
7.如权利要求6所述的车辆排气系统结构，其中，
所述外壳包括凸出部，所述凸出部在所述倾斜部延伸的方向上比在车辆宽度方向上的所述外壳的端面更凸出。
8.一种用于从车身的后部排放内燃机的排气的车辆排气系统结构，所述内燃机横向地安装在车身的前部，所述车辆排气系统结构包括：
第一催化装置、第二催化装置、排气热量回收部件以及消音器，它们从排气流动方向的上游侧按上述次序顺序地设置；
排气管，其包括在与车辆前后方向交叉的方向上延伸的部分，并且将在车辆宽度方向上偏移设置的所述排气热量回收部件连接到所述消音器上；
振动隔离机构，其允许在所述第一催化装置和所述第二催化装置之间的相对位移，或在所述第二催化装置和所述排气热量回收部件之间的相对位移；及
悬架部件，其包括固定到所述排气热量回收部件的低刚性部的被支撑构件和将所述被支撑构件支撑到所述车身上的支撑构件。
9.如权利要求8所述的车辆排气系统结构，其中，
所述排气管的弯曲部由形成在所述排气热量回收部件的一端处的外壳和在与所述车辆前后方向交叉的方向上延伸的所述排气管的倾斜部构成。
10.如权利要求9所述的车辆排气系统结构，其中，
所述外壳包括凸出部，所述凸出部在所述倾斜部延伸的方向上比在车辆宽度方向上的所述外壳的端面更凸出。
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