CN104512241B - 排气系统热交换器的配置结构 - Google Patents

Abstract

一种排气系统热交换器的配置结构，能够将需要大的配置空间的排气系统热交换器配置到动力传动系统下方，能够将排气系统热交换器尽可能靠近排气歧管地配置，能够以更高温状态利用废气，通过发动机的提前预热来提高燃油经济性和加热性能。本发明的排气系统热交换器的配置结构具备：发动机，其搭载于混合动力车辆，且曲轴中心线沿着车辆宽度方向；发电机，其装配于发动机的车辆宽度方向一端部，与曲轴中心线同轴；以及排气系统热交换器，其进行发动机的废气与冷却剂的热交换，该排气系统热交换器的配置结构的特征在于，排气系统热交换器的至少一部分配置为在仰视车辆时与发电机重叠。

Description

排气系统热交换器的配置结构

技术领域

本发明涉及排气系统热交换器的配置结构，特别是，涉及能够将进行发动机的废气与冷却剂的热交换的排气系统热交换器靠近排气歧管地配置的排气系统热交换器的配置结构。

背景技术

已知为了有效利用搭载于车辆的发动机排出的废气的热而进行废气与冷却剂的热交换的排气系统热交换器。排气系统热交换器能够回收被丢弃到大气中的废气的热，通过发动机的冷机启动时的提前预热来谋求提高燃油经济性和加热性能。

关于上述排气系统热交换器的配置结构，例如在专利文献1中公开了如下结构：在与发动机的排气歧管连接的催化转化器的下游侧连接进行废气与冷却剂的热交换的排气系统热交换器，将该排气系统热交换器配置在车体地板的地板通道内并且配置于在车辆宽度方向延伸到车体框架的上侧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特许第4238899号公报

发明内容

发明要解决的问题

排气系统热交换器配置于排气管的中途，但在结构上直径比通常的排气管的直径大了进行热交换的机构的容积这部分。在现有的发动机、变速器的构成中，在这些动力传动系统的下侧没有配置排气系统热交换器的空间，因此，只能如上述专利文献1那样，将其配置在远离发动机的车辆后方侧的地板通道内。

因此，在现有的排气系统热交换器的配置结构中，发动机与排气系统热交换器的距离较远，招致进入排气系统热交换器的废气的温度下降，存在热的回收效率下降的问题。另外，在现有的排气系统热交换器的配置结构中，用于使作为冷却剂的发动机的冷却水在排气系统热交换器中循环的冷却水配管变长，因此，存在冷却水量增加而不利于预热的问题。

本发明的目的是能够将需要大的配置空间的排气系统热交换器配置在动力传动系统下方，能够将排气系统热交换器尽可能靠近排气歧管地配置，能够以更高温状态利用废气，通过发动机的提前预热来提高燃油经济性和提高加热性能。

用于解决问题的方案

本发明是排气系统热交换器的配置结构，具备：发动机，其搭载于混合动力车辆，且曲轴中心线沿着车辆宽度方向；发电机，其装配于上述发动机的车辆宽度方向一端部，与曲轴中心线同轴；以及排气系统热交换器，其进行上述发动机的废气与冷却剂的热交换，上述排气系统热交换器的配置结构的特征在于，上述排气系统热交换器的至少一部分配置为在仰视车辆时与上述发电机重叠，在上述发动机的车辆后方侧配置差速器装置，并且上述差速器装置的主要部分相对于上述发动机与上述发电机的接合面配置在上述发动机侧，上述差速器装置将由上述发动机驱动的驱动轴的旋转传递到左右一对驱动轴，上述排气系统热交换器配置为在从侧面观看车辆时至少一部分与上述差速器装置重叠。

发明效果

以往，在以曲轴中心线沿着车辆宽度方向的方式搭载有发动机的车辆的动力传动系统中，在发动机的车辆宽度方向一端部配置有变速器。而另一方面，在混合动力车辆的动力传动系统中，在相对于发动机配置变速器的位置配置与变速器相比外径较小的发电机。

从而，本发明能够通过废除变速器而有效利用在构成动力传动系统的发电机下方首创的空间来配置需要大的配置空间的排气系统热交换器。

本发明将排气系统热交换器配置于与发动机相邻的发电机的下方，由此，能够将排气系统热交换器配置在尽可能靠近排气歧管的地方，能够以更高温状态利用废气，能够通过发动机的提前预热来提高燃油经济性和加热性能。

附图说明

图1是混合动力车辆的仰视图。(实施例)

图2是图1的X-X线的混合动力车辆的截面图。(实施例)

图3是混合动力车辆的动力传动系统的主视图。(实施例)

图4是示出发动机的冷却水路径的图。(实施例)

附图标记说明

1 混合动力车辆

7 发动机室

8 发动机

14 发电机

15 驱动电动机

16 驱动轴

18 差速器装置

20、21 驱动轴

27 散热器

29 散热器入口配管

30 散热器出口配管

31 温控器

32 水泵

33 排气歧管

34 催化转化器

36 排气管

37 排气系统热交换器

38 交换器主体

39 冷却水导入配管

40 冷却水供给配管

43 控制阀

44 排气管

46 消声器

具体实施方式

以下，根据附图来说明本发明的实施例。

图1～图3是示出本发明的实施例的图。在图1、图2中，在混合动力车辆1中，在车辆宽度方向两侧配置有一对纵梁2、3，车辆前部的纵梁2、3间通过悬架4连结，在悬架4的上方配置有仪表板5。在混合动力车辆1中，在仪表板5的前侧设置有被发动机罩6覆盖的发动机室7来配置发动机8。如图3所示，发动机8具有气缸体9、气缸盖10、气缸盖罩11、油底壳12以及链盒13。发动机8使曲轴中心线C沿着车辆宽度方向地搭载在纵梁2、3间。

如图2、图3所示，在发动机8中，在车辆宽度方向一端部(左端部)，发电机14与曲轴中心线C同轴地装配于气缸体9。发电机14由发动机8驱动，产生用于驱动车辆的电力。发电产生的电力存储于电池。混合动力车辆1的发电机14与通常的车辆中连结于发动机8的变速器相比，外径较小。由此，在发电机14的下方形成有空间S1。

在上述发电机14的车辆后方侧配置有用于驱动车辆的驱动电动机15。驱动电动机15利用由发动机8驱动的发电机14发电产生的电力来驱动。驱动电动机15具有输出驱动力的驱动轴16，与发电机14一起被壳体17覆盖。在发动机8的车辆后方侧配置有差速器装置18。差速器装置18的差速器壳19装配于壳体17的下侧。发动机8、发电机14、驱动电动机15以及差速器装置18构成混合动力车辆1的动力传动系统。

如图1所示，上述差速器装置18将驱动电动机15的驱动轴16的旋转传递到左右一对驱动轴20、21。如图2所示，差速器装置18配置在发动机8的车辆后方侧，使得驱动轴20、21与发电机14相比位于车辆后方侧且与驱动电动机15相比位于车辆下方侧。另外，如图1所示，差速器装置18以主要部分相对于发动机8与发电机14的接合面P而在车辆宽度方向位于发动机8侧的方式配置。

如图1所示，上述一对驱动轴20、21将驱动力传递到通过左右一对悬臂22、23悬架于悬架4的左右前车轮24、25。在驱动轴20、21的轴方向，在驱动电动机15的下侧设置有支撑部26。支撑部26支撑相对于差速器装置18配置在发电机14侧的一方(左侧)的驱动轴20。

如图2所示，在上述混合动力车辆1中，在发动机8的车辆前方侧配置有冷却发动机8的冷却水的散热器27。散热器27在后面具备冷却风扇28，并具备从发动机8导入升温后的冷却水的散热器入口配管29和将由散热器27冷却后的冷却水供给到发动机8的散热器出口配管30。散热器入口配管29的上游侧连接到在发电机14的上方设置于气缸盖10的车辆宽度方向一端部的温控器31，下游侧连接到散热器27的车辆宽度方向一侧(左侧)的上部。散热器出口配管30的上游侧连接到散热器27的车辆宽度方向另一侧(右侧)的下部，下游侧连接到设置在发动机8的车辆宽度方向另一端部(右端部)的链盒13中的水泵32(参照图3)。

如图3所示，在上述发动机8中，在气缸盖10的前侧装配有排气歧管33，在排气歧管33的下侧装配有催化转化器34。排气歧管33和催化转化器34被排气歧管罩35覆盖。催化转化器34的下侧连接着将废气导向车辆后方侧的排气管36的上游侧。如图1、图3所示，排气管36以如下方式弯曲：使朝向车辆下方的中间部向车辆后方侧弯曲后再向车辆宽度方向一侧(左侧)弯曲，从车辆宽度方向另一侧越过发动机8与发电机14的接合面P向车辆宽度方向一侧(右侧)延伸，在发电机14的下侧，下游侧朝向车辆后方。排气管36的朝向车辆后方的下游侧连接到排气系统热交换器37。

排气系统热交换器37具备进行热交换的大致圆筒形状的交换器主体38。交换器主体38的车辆前端部连接着上述排气管36的下游侧。如图1所示，排气系统热交换器37配置为：交换器主体38相对于发动机8与发电机14的接合面P配置在发电机14侧，交换器主体38的长边方向朝向车辆前后方向，并且横跨发电机14和驱动电动机15。交换器主体38连接着从发动机8向交换器主体38导入冷却水的冷却水导入配管39，连接着将在交换器主体38中升温后的冷却水供给到发动机8的冷却水供给配管40。

如图3所示，上述冷却水导入配管39的上游侧连接到散热器入口配管29所连接的温控器31，下游侧连接到交换器主体38的入口部41。上述冷却水供给配管40的上游侧连接到交换器主体38的出口部42，下游侧连接到散热器出口配管30。排气系统热交换器37在冷却水导入配管39的入口部41的附近具备调整导入到交换器主体38的冷却水的流量的控制阀43。控制阀43装配于交换器主体38。

排气系统热交换器37在交换器主体38的车辆后端部连接着排气管44的上游侧。如图1所示，排气管44相对于发动机8与发电机14的接合面P配置在发电机14侧。如图2所示，排气管44在以从一方驱动轴20的下方越过悬架4的上方的方式弯曲后，下游侧向车辆后方侧延伸。该排气管44的下游侧在车辆后方侧连接到消声器45。消声器45相对于发动机8与发电机14的接合面P配置在发电机14侧。消声器45连接着向车辆后方侧延伸的尾管46。

其次，说明发动机8的冷却水的流动。

如图4所示，由发动机8的水套47加温后的冷却水通过温控器31由散热器入口配管29引导到散热器27。由散热器27冷却后的冷却水由散热器出口配管30通过水泵32返回水套47，冷却发动机8。

该发动机8具备加热用的加热器芯体48。在加热器芯体48中，加热器导入配管49连接到温控器31，加热器返回配管50连接到散热器出口配管30。加热器芯体48通过温控器31由加热器导入配管49导入由发动机8的水套47加温后的冷却水，使车厢的空气变暖。在加热器芯体48中通过与空气的热交换被冷却后的冷却水由加热器返回配管50排出到散热器出口配管30，与来自散热器27的冷却水一起通过水泵32返回到水套47。

与上述加热器芯体48并联地连接有流量调整阀51。在流量调整阀51中，调整阀导入配管52连接到温控器31，调整阀返回配管53连接到加热器返回配管50。流量调整阀51在发动机8处于冷机状态而温控器31关闭了散热器入口配管29时，通过调整阀导入配管52和调整阀返回配管53调整从温控器31流到加热器返回配管50的冷却水的流量，从而调整流到加热器芯体48的冷却水的流量。由此，流量调整阀51在发动机8处于冷机状态时利用加热器芯体48防止冷却水被过度冷却。

上述排气系统热交换器37将在发动机8的水套47中升温后的冷却水通过温控器31由冷却水导入配管39导入到交换器主体38。交换機主体38进行废气与作为冷却剂的冷却水的热交换。利用废气的热升温后的冷却水由冷却水供给配管40供给到散热器出口配管30，与来自散热器27的冷却水一起通过水泵32供给到水套47。

设置于上述冷却水导入配管39的控制阀43在发动机8启动后处于冷机状态时，在废气流到排气管36的同时打开，将由排气系统热交换器37利用废气的热加热后的冷却水(冷却剂)供给到发动机8，从而实现发动机8的提前预热。为了防止发动机8被过度地加热，控制阀43在发动机8的预热结束后被关闭。

在该排气系统热交换器37的配置结构中，如图1所示，排气系统热交换器37的至少一部分配置为在仰视车辆时与发电机14重叠。

以往，在横置地搭载有发动机的车辆的动力传动系统中，在发动机的车辆宽度方向一端部配置有变速器。而另一方面，在该混合动力车辆1的动力传动系统中，如图2所示，在相对于发动机8配置变速器的位置，配置有与变速器相比外径较小的发电机14。

从而，该排气系统热交换器37的配置结构能够通过废除变速器而有效利用在构成动力传动系统的发电机14的下方形成的空间S1来配置需要大的配置空间的排气系统热交换器37。

这样，该排气系统热交换器37的配置结构通过将排气系统热交换器37配置到与发动机8相邻的发电机14的下方，能够将排气系统热交换器37尽可能靠近排气歧管33地配置，能够以更高温状态将废气导入到排气系统热交换器37而有效利用热，能够通过发动机8的提前预热来提高燃油经济性和加热性能。

在该排气系统热交换器37的配置结构中，如图1所示，将由发动机8驱动的驱动轴16的旋转传递到左右一对驱动轴20、21的差速器装置18被配置在发动机8的车辆后方侧，并且差速器装置18的主要部分相对于发动机8与发电机14的接合面P配置在发动机8侧。并且，如图2所示，排气系统热交换器37配置为在从侧面观看车辆时至少一部分与差速器装置18重叠。

在连结有现有的变速器的横置的发动机中，一般来说，在车辆宽度方向，差速器装置的差速器壳的发动机侧端部和发动机与变速器的接合面是一致的。因此，差速器壳相对于发动机与变速器的接合面配置在变速器侧，从而在包括发动机和变速器的动力传动系统的下方确保可配置排气系统热交换器的空间是困难的。

在该排气系统热交换器37的配置结构中，差速器装置18的大部分配置在比发动机8与发电机14的接合面P靠近发动机8侧，因此，结合发电机14的下方形成的空间S1与驱动电动机15的下方的空间S2，能够在发电机14和驱动电动机15的下方形成在车辆前后方向延伸的大的空间(S1+S2)。

其结果是，该排气系统热交换器37的配置结构能够将纵向较长的排气系统热交换器37朝向车辆前后方向配置于首创的大的空间(S1+S2)，从而能够提高热交换的效率。

在该排气系统热交换器37的配置结构中，如图1所示，对在一对驱动轴20、21的轴方向相对于差速器装置18配置在发电机14侧的一方驱动轴20进行支撑的支撑部26设置在驱动电动机15的下侧。从排气系统热交换器37向车辆后方侧延伸的排气管44利用一方驱动轴20的下方的空间导出。

在该排气系统热交换器37的配置结构中，来自排气系统热交换器37的排气管44利用相对于差速器装置18配置在发电机14侧的一方驱动轴20的下方的空间导出，从而，不需要为了避开驱动轴20而将排气管44设为不自然的迂回形状，能够降低废气的流动阻力。

在该排气系统热交换器37的配置结构中，如图2所示，用于驱动车辆的驱动电动机15配置在发电机14的车辆后方侧，并且如图1所示，排气系统热交换器37的至少一部分配置为在仰视车辆时也与驱动电动机15重叠。

该排气系统热交换器37的配置结构通过将驱动电动机15配置到发电机14的车辆后方侧，能够在驱动电动机15下方首创空间S2，再加上发电机14下方的空间S1，能够首创配置更大的排气系统热交换器37的空间(S1+S2)。

因此，该排气系统热交换器37的配置结构通过将排气系统热交换器37配置为在仰视车辆时不仅与发电机14重叠还与驱动电动机15重叠，而能配置更大的排气系统热交换器37。

在该排气系统热交换器37的配置结构中，如图1所示，从排气系统热交换器37向车辆后方侧延伸的排气管44连接着在一对驱动轴20、21的轴方向相对于差速器装置18配置在发电机14侧的消声器45。

在该排气系统热交换器37的配置结构中，排气系统热交换器37和消声器45相对于差速器装置18在车辆宽度方向偏置于一方侧地配置，因此，能够将排气管44形成为不从其它部件旁边迂回的较短的长度。

工业上的可利用性

本发明能够将排气系统热交换器尽可能靠近排气歧管地配置，能够以更高温状态利用废气，能够提高加热性能，不仅能应用于车辆，还能应用于搭载有包括发动机、发电机、驱动电动机以及差速器装置的动力传动系统的移动设备。

Claims (5)

1.一种排气系统热交换器的配置结构，具备：

发动机，其搭载于混合动力车辆，且曲轴中心线沿着车辆宽度方向；发电机，其装配于上述发动机的车辆宽度方向一端部，与曲轴中心线同轴；以及排气系统热交换器，其进行上述发动机的废气与冷却剂的热交换，上述排气系统热交换器的配置结构的特征在于，上述排气系统热交换器的至少一部分配置为在仰视车辆时与上述发电机重叠，

在上述发动机的车辆后方侧配置差速器装置，并且上述差速器装置的主要部分相对于上述发动机与上述发电机的接合面配置在上述发动机侧，上述差速器装置将由上述发动机驱动的驱动轴的旋转传递到左右一对驱动轴，上述排气系统热交换器配置为在从侧面观看车辆时至少一部分与上述差速器装置重叠。

2.根据权利要求1所述的排气系统热交换器的配置结构，其特征在于，

从上述排气系统热交换器向车辆后方侧延伸的排气管在上述一对驱动轴的轴方向上，相对于上述差速器装置，从配置在上述发电机侧的一方驱动轴的下方导出。

3.根据权利要求1或2所述的排气系统热交换器的配置结构，其特征在于，

在上述发电机的车辆后方侧配置用于驱动车辆的驱动电动机，并且上述排气系统热交换器的至少一部分配置为在仰视车辆时与上述驱动电动机重叠。

4.根据权利要求2所述的排气系统热交换器的配置结构，其特征在于，

从上述排气系统热交换器向车辆后方侧延伸的排气管在上述一对驱动轴的轴方向上，相对于上述差速器装置，与配置在上述发电机侧的消声器连接。

5.根据权利要求3所述的排气系统热交换器的配置结构，其特征在于，

从上述排气系统热交换器向车辆后方侧延伸的排气管在上述一对驱动轴的轴方向上，相对于上述差速器装置，与配置在上述发电机侧的消声器连接。