JP2015067132A

JP2015067132A - ハイブリッド車両

Info

Publication number: JP2015067132A
Application number: JP2013203558A
Authority: JP
Inventors: 淳若月; Jun Wakatsuki
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP6168408B2

Abstract

【課題】排気熱回収器を備えたハイブリッド車両において、寒冷時での早期暖機を促進しつつ、車両が路面状態の悪い道路等を走行した場合であっても、排気熱回収器が路面と干渉するのを防止する。【解決手段】サスペンションフレーム５は、前側部で車両後方側へ窪む凹部４３を備える。ギヤボックス２４は、凹部４３内で且つ車両前後方向Ｘへ延びる車両中心線Ｃ１に対してエンジン１５側へ偏った位置に配置される。排気熱回収器３５は、ギヤボックス２４よりも車両幅方向中心側で且つサスペンションフレーム５の前方側に配置される。【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド車両に係り、特に排気熱回収器を備えたハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両においては、エンジンに接続した排気管の途中に排気熱回収器を配置しているものがある。
この排気熱回収器は、エンジンから排出される排気ガスとエンジン内を流れる冷却水との間で、熱交換を行うものである。
このような排気熱回収器を備えた車両としては、例えば、以下の先行技術文献がある。

特開２００８−１６９７１０号公報

特許文献１に係る車両用排気系構造は、車両フロアの下方で車両前後方向に延びる排気管を配置し、この排気管の途中に排気ガスの熱を回収する排気系熱交換器（排気熱回収器）を配置した構造である。

ところで、上記の特許文献１では、排気系熱交換器（排気熱回収器）が車両後部に配置される燃料タンクの前方側で且つ車両前後方向に延びるように配置され、そして、車体の下部で且つ車両前後方向中央部位に排気系熱交換器（排気熱回収器）を配置している。
このため、排気系熱交換器（排気熱回収器）が前輪と後輪との間の車両中央下部に配置されてしまい、これによって、車両が路面状態の悪い道路を走行した場合に、前輪と後輪との間の車両フロアと路面との隙間寸法が路面の凹凸によって変動し易くなり、排気系熱交換器（排気熱回収器）と路面とが接触するおそれがあった。
また、排気系熱交換器（排気熱回収器）を車両後部に配置される燃料タンク近傍で且つ前方側に配置しているため、エンジンと排気系熱交換器（排気熱回収器）との間の冷却水通路の全長寸法が大きくなり、エンジンの早期暖機性が低下するおそれがあった。

そこで、この発明は、排気熱回収器を備えたハイブリッド車両において、寒冷時での早期暖機を促進しつつ、車両が路面状態の悪い道路等を走行した場合であっても、排気熱回収器が路面と干渉するのを防止できるハイブリッド車両を提供することを目的とする。

この発明は、車両に搭載されるエンジンと、前記エンジンの車両幅方向端部に連結される発電機と、前記発電機の車両後方側に配置される駆動モータと、前記駆動モータに連結されるとともに前記駆動モータよりも下方に突出するギヤボックスと、前記ギヤボックスの後方に配置され且つ車両幅方向両端部に左右のアームを介して左右の前輪が連結されるサスペンションフレームと、前記ギヤボックスの下部と前記左右の前輪との間を連結するドライブシャフトと、前記エンジンから前記車両の車体の下部を通って車両後方へ延びる排気管と、前記排気管の途中に配置され且つ前記エンジンから排出される排気ガスと前記エンジン内を流れる冷却水との間で熱交換を行う排気熱回収器とを備えるハイブリッド車両において、前記サスペンションフレームは前側部で車両後方側へ窪む凹部を備え、前記ギヤボックスを前記凹部内で且つ車両前後方向へ延びる車両中心線に対して前記エンジン側へ偏った位置に配置し、前記排気熱回収器を前記ギヤボックスよりも車両幅方向中心側で且つ前記サスペンションフレームの前方側に配置したことを特徴とする。

この発明は、排気熱回収器を備えたハイブリッド車両において、寒冷時での早期暖機を促進しつつ、車両が路面状態の悪い道路等を走行した場合であっても、排気熱回収器が路面と干渉するのを防止できる。

図１は車両前部の底面図である。（実施例）図２は図１の車両前部の排気熱回収器周辺の拡大底面図である。（実施例）図３はラジエータを除いた車両前部の正面図である。（実施例）図４は図１のＩＶ−ＩＶ線による車両前部の断面図である。（実施例）図５は冷却水経路の概略構成図である。（実施例）

この発明は、排気熱回収器を備えたハイブリッド車両において、寒冷時での早期暖機を促進しつつ、車両が路面状態の悪い道路等を走行した場合であっても、排気熱回収器が路面と干渉するのを防止する目的を、排気熱回収器をギヤボックスよりも車両幅方向中心側で且つサスペンションフレームの前方側に配置して実現するものである。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図２に示すように、ハイブリッド車両（以下「車両」という）１は、車体２として、車両前後方向Ｘに延びて且つ車両幅方向Ｙで一定の間隔の左側サイドフレーム３と右側サイドフレーム４とを備える。
左側サイドフレーム３と右側サイドフレーム４とは、車両前部で、車両幅方向Ｙに延びるサスペンションフレーム５で連結される。
このサスペンションフレーム５の車両幅方向両端部には、左右のアームとしての左側アーム６と右側アーム７とを介して、左右の前輪としての左側前輪８と右側前輪９とが連結される。サスペンションフレーム５は、車両幅方向Ｙに延びて左側前輪８と右側前輪９とを支持している。

車両１は、車両前部で、エンジンルーム１０を形成している。このエンジンルーム１０は、図４に示すように、前側のグリル部１１が連結した車両フード１２と、ダッシュパネル１３とで囲まれて形成されている。
エンジンルーム１０には、発電装置１４が横置きに配置される。この発電装置１４は、エンジン１５と発電機１６とを備える。
エンジン１５は、図４に示すように、シリンダブロック１７とシリンダヘッド１８とシリンダヘッドカバー１９とが一体になって構成されている。シリンダブロック１７には、クランク軸２０が軸支されている。
発電機１６は、図４に示すように、エンジン１５の車両幅方向端部（左端部）に連結されている。この発電機１６は、シリンダブロック１７の左端面に連結したハウジング２１内に配置され、エンジン１５のクランク軸２０に接続している。

発電装置１４には、駆動装置２２が連結する。この駆動装置２２は、駆動モータ２３とギヤボックス２４とを備える。
駆動モータ２３は、発電機１６の車両後方側に配置される。
ギヤボックス２４は、駆動モータ２３に連結されるとともに、駆動モータ２３よりも下方に突出して配置される。従って、サスペンションフレーム５は、図１、図２に示すように、ギヤボックス２４の後方に配置される。
ギヤボックス２４の下部と左側前輪８・右側前輪９との間は、ドライブシャフト２５によって連結される。
図２に示すように、ドライブシャフト２５は、中間ドライブシャフト部２６と、中間ドライブシャフト部２６の左端に連結した左側ドライブシャフト部２７と、中間ドライブシャフト部２６の右端に連結した右側ドライブシャフト部２８とを有する。中間ドライブシャフト部２６は、左端部位がサポートブラケット２９によって駆動モータ２３の下部に支持され、車両上下方向で動きが規制されている。
このドライブシャフト２５は、車体２の下方で且つエンジンルーム１０の後部にギヤボックス２４と左側前輪８・右側前輪９とを連結し、駆動装置２２の駆動力を左側前輪８・右側前輪９に伝達する。

エンジン１５のシリンダヘッド１８の前部には、排気装置３０が配置される。
この排気装置３０は、図４に示すように、シリンダヘッド１８の前部に取り付けた排気マニホルド３１と、この排気マニホルド３１に連結して車両下方に延び且つ触媒３２を内蔵した触媒コンバータ３３と、この触媒コンバータ３３に連結された排気管３４とを備える。
この排気管３４は、図４に示すように、エンジン１５から車体２の下方を通って、ドライブシャフト２５及びサスペンションフレーム５よりも車両後方に延びて配置される。

排気管３４の途中には、図４に示すように、排気コンバータ３３の下流側で且つ発電装置１４の下方に、排気熱回収器３５が配置される。この排気熱回収器３５は、エンジン１５から排出される排気ガスとエンジン１５内を流れる冷却水との間で、熱交換を行うものである。

エンジンルーム１０の前部には、図１、図５に示すように、発電装置１４の前方で、車両幅方向Ｙに延びるラジエータ３６が配置される。このラジエータ３６は、エンジン１５の冷却水を冷却するものであって、ラジエータインレットパイプ３７及びラジエータアウトレットパイプ３８によってエンジン１５と連結している。
ラジエータインレットパイプ３７は、エンジン１５からの高温の冷却水をラジエータ３６へ導くものであって、一端がエンジン１５のシリンダヘッド１８に取り付けられたサーモスタット３９に接続しているとともに、他端がラジエータ３６の上部タンク４０に接続している。サーモスタット３９は、車両幅方向Ｙで、発電機１６側に配置されている。
ラジエータアウトレットパイプ３８は、ラジエータ３６で冷却された冷却水をエンジン１５へ導くものであって、一端がラジエータ３６の下部タンク４１に接続しているとともに、他端がエンジン１５のシリンダブロック１７の前部に取り付けたウォータポンプ４２に接続している。このウォータポンプ４２は、エンジン１５によって駆動され、ラジエータ３６側からの冷却水をエンジン１５内のウォータジャケットに送給するものである。

図１に示すように、サスペンションフレーム５は、前側部に車両後方側へ窪んだ第１空間Ｓ１を形成するように湾曲形状の凹部４３を備える。また、ギヤボックス２４は、凹部４３内で且つ車両前後方向Ｘへ延びる車両中心線Ｃ１に対してエンジン１５側へ距離Ｌだけ偏った位置に配置されている。更に、排気熱回収器３５は、ギヤボックス２４よりも車両幅方向中心側で且つサスペンションフレーム５の前方側に配置されている。
具体的に説明すると、図２に示すように、凹部４３の第１空間Ｓ１とギヤボックス２４に対して車両幅方向端部側に形成された第２空間Ｓ２とによって、ギヤボックス２４の車両幅方向Ｙの側方であって、且つサスペンションフレーム５の前方側に大きく開放した第３空間（凹部４３の第１空間Ｓ１に跨る空間）Ｓ３を形成することが可能であり、ここに、排気熱回収器３５を配置する。

このような構造において、駆動モータ２３よりも下方に突出するギヤボックス２４を、サスベンションフレーム５の前側部に形成される凹部４３内で且つ車両前後方向Ｘへ延びる車両中心線Ｃ１に対してエンジン１５側ヘ偏った位置に配置したため、ギヤボックス２４に対して車両中心線Ｃ１側で且つサスペンションフレーム５の前方側に排気熱回収器３５を配置する第３空間Ｓ３を創出できる。
そして、排気熱回収器３５をギヤボックス２４よりも車両幅方向中心側で且つサスペンションフレーム５の前方側に配置したため、排気熱回収器３５を、ギヤボックス２４との干渉を避けつつ、エンジン１５に近づけて配置することができる。
このため、排気熱回収器３５に流入する排気ガスの温度を高くし、エンジン１５の冷却水を早期に昇温させることができる。
また、図４に示すように、車両１が悪路を走行する場合に、車両前後方向Ｘで前輪８・９と後輪との間の部分よりも路面Ｇとのクリアランスを確保し易い前輪８・９の近くであり、且つ前輪８・９から飛散する石や異物と衝突し難い車両幅方向中心側に排気熱回収器３５を配置することができる。
これにより、エンジン１５の冷却水を早期に昇温させ、且つ車両１が悪路を走行する場合に、排気熱回収器３５が路面Ｇと干渉することを防止できる。

また、図２に示すように、排気熱回収器３５は、その中心軸線Ｃ２が車両中心線Ｃ１に対して角度θだけ傾斜した状態で、車両中心線Ｃ１上に配置されている。
このような構造によって、排気熱回収器３５を、排気熱の回収に必要な長さを維持しつつ、サスペンションフレーム５の前方側に配置することができる。また、図１に示すように、排気熱回収器３５の前端部Ｆ１を前輪８・９の前端部Ｐ１よりも距離Ｄだけ車両後方側に配置できる。なお、図１において、符号Ｐ２は、前輪８・９の後端部である。
これによって、排気熱回収器３５が前輪８・９の前端部Ｐ１よりも大きく突出するのを防止でき、排気熱回収器３５の前端部Ｆ１が路面Ｇの段差と衝突することを防止できる。つまり、排気熱回収器３５は、ドライブシャフト２５から近い位置に配置されていることから、路面Ｇの段差を超えるときに、路面Ｇに接触しにくくなる。
図４に示すように、路面Ｇから排気熱回収器３５の下端部Ｂ１までの高さ寸法Ｈを、前輪８・９の下端部Ｂ２から排気熱回収器３５までの高さ寸法とすることができる。

さらに、図２、図３に示すように、排気熱回収器３５の前端部Ｆ１は、エンジン１５の冷却水が導入される冷却水導入部４４と、排気熱回収器３５を通過してエンジン１５ヘ冷却水を戻す冷却水排出部４５とを備える。
冷却水導入部４４には、上流側冷却水通路４６を形成する上流側冷却水パイプ４７が接続する。この上流側冷却水パイプ４７は、上流側の一端がサーモスタット３９に接続するとともに、下流側の他端が冷却水導入部４４に接続している。
冷却水排出部４５には、下流側冷却水通路４８を形成する下流側冷却水パイプ４９が接続する。この下流側冷却水パイプ４９は、上流側の一端が冷却水排出部４５に接続するとともに、下流側の他端がラジエータアウトレットパイプ３８の途中に接続している。
排気熱回収器３５は、図２に示すように、前端部Ｆ１が車両幅方向Ｙでエンジン１５側に位置するとともに、後端部Ｆ２が車両幅方向Ｙで発電機１６側に位置するように、排気熱回収器３５の中心軸線Ｃ２が車両中心線Ｃ１に対して所定の角度θで傾斜して配置される。
排気熱回収器３５には、図２に示すように、上流側冷却水パイプ４７と冷却水導入部４４との間に配置された制御バルブ５０が取り付けられる。この制御バルブ５０は、エンジン１５を早期に暖機するために、排気熱回収器３５内に排気ガスが流入して冷却水の温度が第１の所定値以下（第１の所定値と同じ状態、又は第１の所定値よりも低い状態）で開動作して冷却水を排気熱回収器３５へ流入させ、冷却水に排気ガスの熱を受熱させる一方、エンジン１５が必要以上に加熱されるのを防止するために、エンジン１５の暖機が完了して冷却水の温度が前記第１の所定値よりも高い第２の所定値以上（第２の所定値と同じ状態、又は第２の所定値よりも高い状態）になると、閉動作して冷却水が排気熱回収器３５へ流入するのを停止する。
このような構造により、この実施例では、冷却水導入部４４と冷却水排出部４５とが排気熱回収器３５の後部に設けられた構造に比べて、排気熱回収器３５の冷却水排出部４５からラジエータアウトレットパイプ３８又はウォータポンプ４２までの下流側冷却水通路４８の全長寸法を短縮することができる。
これにより、下流側冷却水通路４８中の冷却水量を減少させるとともに、排気熱回収器３５で受熱した冷却水を瞬時にウォータポンプ４２を介してエンジン１５へと供給させて、寒冷時等にエンジン１５から排気熱回収器３５に流れる冷却水を早期に暖機でき、排気熱回収器３５によって加温された冷却水をエンジン１５ヘと戻すことでき、エンジン１５の早期暖機を確実に促進することができる。また、下流側冷却水通路４８の全長寸法を短縮することで、排気熱回収器３５から排出された冷却水が下流側冷却水パイプ４９内を通過する時間を短縮でき、下流側冷却水パイプ４９で冷却水の熱が奪われるのを抑制することができる。
さらに、排気熱回収器３５の後部を第３空間Ｓ３内へ配置することができ、排気熱回収器３５を左側前輪８と右側前輪９との間に収めて配置することができる。

さらにまた、図２、図４に示すように、ドライブシャフト２５は、ギヤボックス２４から車両幅方向端部側へ延びる中間ドライブシャフト部２６を有する。この中間ドライブシャフト部２６は、サポートブラケット２９によって駆動モータ２３に支持されている。排気熱回収器３５は、中間ドライブシャフト部２６の下方に配置されている。または、排気熱回収器３５を、中間ドライブシャフト部２６の下方で、且つギヤボックス２４とサポートブラケット２９との間に配置している。
このような構造により、ドライブシャフト２５のうちサポートブラケット２９で保持されて車両上下方向へ変動しない中間ドライブシャフ卜部２６の下方に、排気熱回収器３５又は排気熱回収器３５の一部を配置しているため、排気熱回収器３５をドライブシャフト２５の変動を考慮して、排気熱回収器３５とドライブシャフト２５の中間ドライブシャフト部２６との間の隙間を過剰に設定する必要がなくなる。これにより、排気熱回収器３５と路面Ｇとの距離寸法が過剰に小さくなるのを防止して、排気熱回収器３５と路面Ｇとの距離を十分に確保し、排気熱回収器３５と路面Ｇとが接触するのを防止できる。

図５には、この実施例に係る冷却水経路の構造を具体的に説明する。
図５に示すように、サーモスタット３９には、ラジエータインレットパイプ３７の一端が接続している。このラジエータインレットパイプ３７の他端は、ラジエータ３６に接続している。また、ラジエータ３６には、ラジエータアウトレットパイプ３８の一端が接続している。このラジエータアウトレットパイプ３８の他端は、ウォータポンプ４２に接続している。
また、サーモスタット３９には、上流側冷却水パイプ４７の一端が接続している。この上流側冷却水パイプ４７の他端は、排気熱回収器３５に接続している。上流側冷却水パイプ４７と排気熱回収器３５との間には、制御バルブ５０が配置されている。排気熱回収器３５には、下流側冷却水パイプ４９の一端が接続している。この下流側冷却水パイプ４９の他端は、ラジエータアウトレットパイプ３８の途中に接続している。
さらに、サーモスタット３９には、第１連絡冷却水パイプ５１の一端が接続している。この第１連絡冷却水パイプ５１の他端は、下流側冷却水パイプ４９よりも上流側のラジエータアウトレットパイプ３８の途中に接続している。第１連絡冷却水パイプ５１の途中には、暖房装置のヒータコア５２が配置されている。
さらにまた、サーモスタット３９には、第２連絡冷却水パイプ５３の一端が接続している。この第２連絡冷却水パイプ５３の他端は、ヒータコア５２よりも下流側の第１連絡冷却水パイプ５１の途中に接続している。第２連絡冷却水パイプ５３の途中には、流量制御弁５４が配置されている。
このような冷却水経路の構造において、エンジン１５のウォータジャケット５５からの高温の冷却水は、サーモスタット３９が開動作することで、ラジエータインレットパイプ３７からラジエータ３６に導かれて冷却される。そして、ラジエータ３６で冷却された低温の冷却水は、ラジエータアウトレットパイプ３８からウォータポンプ４２に至り、その後、エンジン１５のウォータジャケット５５に流入する。
また、エンジン１５のウォータジャケット５５からの高温の冷却水は、上流側冷却水パイプ４７に流入すると、制御バルブ５０に至る。この制御バルブ５０は、上述したように、温度状態に応じて開閉動作し、上流側冷却水パイプ４７から排気熱回収器３５への冷却水の供給・停止を行う。排気熱回収器３５は、上述したように、エンジン１５から排出されて触媒コンバータ３３を経た排気ガスと制御バルブ５０側からの冷却水との間で、熱交換を行う。この排気熱回収器３５を通過した冷却水は、ウォータポンプ４２に至り、その後、エンジン１５のウォータジャケット５５に流入する。
さらに、エンジン１５のウォータジャケットからの高温の冷却水は、第１連絡冷却水パイプ５１に流入すると、ヒータコア５２に至る。このヒータコア５２は、車室の空気を暖める。このヒータコア５２で空気と熱交換されて低温になった冷却水は、ウォータポンプ４２に至り、その後、エンジン１５のウォータジャケット５５に流入する。
また、エンジン１５のウォータジャケットからの高温の冷却水は、第２連絡冷却水パイプ５３に流入すると、流量制御弁５４に至る。この流量制御弁５４は、エンジン１５が冷機状態でサーモスタット３９が閉動作しているときに、第１連絡冷却水パイプ５１及び第２連絡冷却水パイプ５３によってサーモスタット３９から第１連絡冷却水パイプ５１に流れる冷却水の流量を調整し、ヒータコア５２に流れる冷却水の流量を調整する。これにより、エンジン１５の冷機時に、冷却水がヒータコア５２で過冷却されることを防止できる。流量制御弁５４を通過した冷却水は、ウォータポンプ４２に至り、その後、エンジン１５のウォータジャケット５５に流入する。

この発明に係るハイブリッド車両の構造を、各種器機に適用可能である。

１車両（ハイブリッド車両）
２車体
３左側サイドフレーム
４右側サイドフレーム
５サスペンションフレーム
６左側アーム
７右側アーム
８左側前輪
９右側前輪
１０エンジンルーム
１４発電装置
１５エンジン
１６発電機
２０クランク軸
２２駆動装置
２３駆動モータ
２４ギヤボックス
２５ドライブシャフト
２６中間ドライブシャフト部
２７左側ドライブシャフト部
２８右側ドライブシャフト部
３０排気装置
３１排気マニホルド
３２触媒
３３触媒コンバータ
３４排気管
３５排気熱回収器
３６ラジエータ
３７ラジエータインレットパイプ
３８ラジエータアウトレットパイプ
３９サーモスタット
４３凹部
４４冷却水導入部
４５冷却水排出部
４６上流側冷却水通路
４７上流側冷却水パイプ
４８下流側冷却水通路
４９下流側冷却水パイプ
５０制御バルブ

Claims

車両に搭載されるエンジンと、前記エンジンの車両幅方向端部に連結される発電機と、前記発電機の車両後方側に配置される駆動モータと、前記駆動モータに連結されるとともに前記駆動モータよりも下方に突出するギヤボックスと、前記ギヤボックスの後方に配置され且つ車両幅方向両端部に左右のアームを介して左右の前輪が連結されるサスペンションフレームと、前記ギヤボックスの下部と前記左右の前輪との間を連結するドライブシャフトと、前記エンジンから前記車両の車体の下部を通って車両後方へ延びる排気管と、前記排気管の途中に配置され且つ前記エンジンから排出される排気ガスと前記エンジン内を流れる冷却水との間で熱交換を行う排気熱回収器とを備えるハイブリッド車両において、前記サスペンションフレームは前側部で車両後方側へ窪む凹部を備え、前記ギヤボックスを前記凹部内で且つ車両前後方向へ延びる車両中心線に対して前記エンジン側へ偏った位置に配置し、前記排気熱回収器を前記ギヤボックスよりも車両幅方向中心側で且つ前記サスペンションフレームの前方側に配置したことを特徴とするハイブリッド車両。
前記排気熱回収器は、その中心軸線が前記車両中心線に対して傾斜した状態で、前記車両中心線上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記排気熱回収器の前端部は、前記エンジンの冷却水が導入される冷却水導入部と、前記排気熱回収器を通過して前記エンジンヘ冷却水を戻す冷却水排出部とを備え、前記排気熱回収器は、前端部が車両幅方向で前記エンジン側に位置するとともに、後端部が車両幅方向で前記発電機側に位置するように、傾斜して配置されたことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
前記ドライブシャフトは前記ギヤボックスから車両幅方向端部側へ延びる中間ドライブシャフト部を有し、前記中間ドライブシャフト部をサポートブラケットによって前記駆動モータに支持させ、前記排気熱回収器を前記中間ドライブシャフト部の下方に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。