JP2019039348A - 車両用排気システム - Google Patents

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Abstract

【課題】車両走行時において、排気浄化装置の保温性能を高める。【解決手段】エンジン１は、そのシリンダヘッド１４に対して車両前後方向における後側に接続される排気通路５０を備え、排気通路５０には、排気ガスの流れ方向において上流側から順に、排気マニホールド６０及び排気浄化システム７０が配設され、排気浄化システム７０には、ガスの浄化性能を有するＧＰＦ装置７３が収容される。排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０の下方に位置すると共に、その排気マニホールド６０に対して車幅方向においてオーバーラップするよう配置される。排気浄化システム７０はまた、排気マニホールド６０に対して車両前後方向における後方に向かって突出するような姿勢で配置される。【選択図】図４

Description

ここに開示する技術は、車両用排気システムに関する。
特許文献１には、車両用排気システムの一例が開示されている。具体的に、この特許文献１には、シリンダヘッドと、そのシリンダヘッドに接続された排気マニホールドと、排気マニホールドに対してガスの流れ方向下流側に配置された排気浄化装置（例えば、触媒ケース）と、を備えたエンジン（内燃機関）が記載されている。この特許文献１に記載された排気浄化装置は、略下方に向かって延びるように構成されており、車両上方から見たときに、排気マニホールドによって隠れるようになっている。
特開２０１７−８９５６２号公報
ところで、前記特許文献１に記載されたような排気浄化装置には、ガスの浄化性能を有する浄化部を配設するのが通例である。特に、浄化部を触媒とした場合、その浄化性能を十分に発揮させるためには、排気浄化装置へ導入される排気ガスによって、触媒温度を所定の活性温度の範囲内に収めることが求められる。
しかし、例えば、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを両方とも実行可能に構成されたエンジンのように、ガス温の変動幅が相対的に大きくなるエンジンにおいては、触媒温度を前述の範囲内に収めるのが困難となる可能性がある。
特に、軽負荷での走行時のように、ガス温が相対的に低温となる運転シーンでは、触媒温度が活性温度の下限値を下回る虞がある。十分な浄化性能を実現するためには、触媒の保温性能を高めるような仕組みが必要となる。
上記の問題は、触媒に限らず、無機多孔質材料より成るフィルタ部材など、浄化部一般において共通である。
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両用排気システムにおいて、車両走行時における排気浄化装置の保温性能を高めることにある。
ここに開示する技術は、エンジンの一側面に接続される排気通路を備え、前記排気通路には、排気ガスの流れ方向において上流側から順に排気マニホールド及び排気浄化装置が配設され、前記排気浄化装置は、前記エンジンに対して車両前後方向における後側に配置されていると共に、排気ガスの浄化性能を有する浄化部を収容して成る車両用排気システムに係る。
前記排気浄化装置は、前記排気マニホールドの下方に位置すると共に、該排気マニホールドに対して車幅方向においてオーバーラップするよう配置される。
そして、前記排気浄化装置は、前記排気マニホールドに対して車両前後方向における後方に向かって突出するように配置される。
車両が前方へ走行すると、そのエンジンルームには、車両前後方向の前側から後方へ向かって流れるような走行風が導入される。そうした走行風の少なくとも一部は、エンジンの上側を流れた後、エンジンの側部に沿って斜め下後方へ流れるようになる。
ここで、エンジン一側面には排気マニホールドが接続されている。そうすると、前述のように流れる走行風の一部は、排気マニホールドを冷却すると共に、排気マニホールドを冷却した分だけ受熱するようになる。
前記の構成によると、排気マニホールドの下方には排気浄化装置が位置すると共に、その排気浄化装置は、排気マニホールドに対して後方に突出するようになっている。排気マニホールドと排気浄化装置とが車幅方向においてオーバーラップすることを鑑みると、排気浄化装置は、排気マニホールドの斜め下後方に位置することになる。
したがって、エンジンの側部に沿って斜め下後方へ流れるとともに、排気マニホールドを冷却することにより受熱した走行風は、その流れ方向に沿って、排気浄化装置の外面を流れるようになる。排気浄化装置の外面を流れる走行風によって、排気浄化装置、ひいては、その排気浄化装置に収容される浄化部を保温することができる。
こうして、車両走行時において、排気浄化装置の保温性能を高めることが可能になる。
また、前記エンジンの上方には、前記排気マニホールドへ走行風を導く整流部が設けられる、としてもよい。
この構成によれば、整流部を設けることにより、走行風の流速や流量が相対的に小さくなることが想定される低車速時において、排気マニホールドへ走行風をより確実に導くことが可能になる。このことは、浄化部の保温性能を確保する上で有効である。
対して、走行風の流速などが十分に確保されるものの、排気ガスのガス温が過度に高くなることが想定される高車速時において、排気マニホールドに対してより多量の走行風を導く上で有利になる。そのことで、排気マニホールドを冷却し、ひいては、排気マニホールドを通過して排気浄化装置に導入される排気ガスを冷却することが可能になる。このことは、例えば触媒温度が活性温度の上限値を上回ってしまうような状況の発生を抑制するという点で、触媒をはじめとする浄化部の保温性能を確保する上で有効となる。
こうして、低車速から高車速にかけて、浄化部の保温性能を確保する上で有利になる。
また、前記排気マニホールドの下方には、前記排気浄化装置の上流端部が配置されている一方、該排気浄化装置の下流端部は、前記排気マニホールドに対して後方に配置されている、としてもよい。
この構成によれば、排気浄化装置の上流端部は、排気マニホールドの下方に配置されている。このような配置にすると、排気浄化装置の上流端部は、その下流端部よりも排気マニホールドに近接するようになる。その結果、排気マニホールドからの輻射熱を利用して、排気浄化装置における上流側部分を保温することができる。
対して、排気浄化装置の下流端部は、排気マニホールドに対して後方に配置されている。このような配置とすることで、前述の如く、走行風を利用して、排気浄化装置における下流側部分を保温することができる。
このように、排気浄化装置の上流端部から下流端部にかけての全体を保温することで、浄化部の保温性能を確保する上で有利になる。
また、前記エンジンは、エンジンルームに搭載されるように構成されており、前記エンジンルームの車両前後方向における後方側部分を区画する隔壁には、該隔壁から車両前後方向において後方に向かって延びるトンネル部が設けられ、前記排気浄化装置は、車両前方又は後方から見たときに、前記トンネル部と重なるよう配置されている、としてもよい。
マフラーに直結される排気ダクトや、ＦＲ車において後輪に連結されるドライブシャフトの収容スペースを区画するべく、ダッシュパネルにトンネル部を設ける場合がある。トンネル部には、エンジンルームから流出する走行風が流れることになる。
前記の構成によると、車両前方又は後方から見たときに、そうしたトンネル部と排気浄化装置とが重なるようになっている。このようなレイアウトを採用すると、走行風の流路上に排気浄化装置が配置されることになるから、排気浄化装置に走行風を当てる上で有利になる。
また、前記浄化部は、ガソリンパティキュレートフィルタとして機能するよう構成され、前記浄化部の下流には、既燃ガスの少なくとも一部を前記エンジンの吸気通路へ還流するためのＥＧＲ通路が接続されている、としてもよい。
この構成によると、浄化部を通過した後の既燃ガスを外部ＥＧＲガスとして利用することが可能になる。こうした構成は、例えば、浄化部の上流にＥＧＲ通路を接続した構成と比較して、浄化部を通過するガスの流量を多く確保することができ、通過するガスによって浄化部を保温する上で有利になる。
また、浄化部がガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）として機能することで、そのＧＰＦによって煤が除去された後の既燃ガスを外部ＥＧＲガスとして利用することができる。そのことで、ＥＧＲ通路が接続される吸気通路において、外部ＥＧＲガスに含まれるデポジットの堆積を抑制することが可能になる。
前記排気マニホールドは、前記エンジンの各気筒に接続される分岐通路と、該分岐通路の各々が集合して前記排気浄化装置に接続される集合部と、を有し、前記浄化部に対して車幅方向の一側かつ車両前後方向の前側には、既燃ガスを冷却するＥＧＲクーラが配置されている一方、前記浄化部に対して車幅方向の他側かつ車両前後方向の前側には、前記集合部が配置されている、としてもよい。
ＥＧＲクーラは、既燃ガスを冷却した分だけ受熱する。よって、受熱したＥＧＲクーラを熱源として利用することができる。
前述のように、車両のエンジンルームには、車両前後方向の前側から後方へ向かって流れるような走行風が導入される。そうした走行風の少なくとも一部は、シリンダヘッドから斜め下後方へ向かって流れる一方、その他部は、車幅方向の一側と他側から、エンジンを周り込むようにして後方へ向かって流れることになる。
前記の構成によると、排気浄化装置に対して車幅方向の一側かつ車両前後方向の前側には、前述の如く熱源として利用可能なＥＧＲクーラが配置される。よって、車幅方向の一側からエンジンを周り込むようにして流れる走行風は、ＥＧＲクーラから受熱した上で排気浄化装置へ至る。そうした走行風によって、排気浄化装置に配設される浄化部を保温することができる。
一方、浄化部に対して車幅方向の他側かつ車両前後方向の前側には、排気マニホールドの集合通路が配置される。よって、車幅方向の他側からエンジンを周り込むようにして流れる走行風は、排気マニホールドの集合部から受熱した上で排気浄化装置の外面へ至る。そうした走行風によって、排気浄化装置に配設される浄化部を保温することができる。
このように、シリンダヘッドから斜め下後方へ向かって流れる走行風ばかりでなく、車幅方向の一側と他側からエンジンを周り込むようにして後方へ向かって流れる走行風を利用することにより、浄化部の保温性能を高める上で有利になる。
以上説明したように、前記の車両用排気システムによると、排気浄化装置の保温性能を高めることができる。
図１は、パワートレインユニットが搭載された車両を示す概略図である。 図２は、パワートレインユニットを後方から見て示す図である。 図３は、排気通路の構成を示す縦段面図である。 図４は、排気通路の全体構成を示す斜視図である。 図５は、排気通路を後方から見て示す図である。 図６は、排気通路を上方から見て示す図である。 図７は、排気浄化システムを上方から見て示す図である。 図８は、排気浄化システムの内部構造を示す断面図である。 図９は、外部ＥＧＲシステムを左方から見て示す図である。 図１０は、外部ＥＧＲシステムを上方から見て示す図である。 図１１は、排気浄化システムとトンネル部との相対位置関係を示す図である。
以下、車両用排気システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は例示である。図１は、ここに開示する車両用排気システムが適用されたパワートレインユニットＰが搭載された自動車（車両）１００の前部を示す図である。また、図２は、パワートレインユニットＰを後方から見て示す図であり、図３は、排気通路５０の構成を示す縦段面図である。
（パワートレインユニットの概略構成）
最初に、パワートレインユニットＰの概略構成について説明する。
パワートレインユニットＰは、エンジン１と、そのエンジン１に連結される変速機２とを備えている。エンジン１は、４ストローク式のガソリンエンジンであり、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを双方とも実行可能な構成とされている。一方、変速機２は、例えばマニュアルトランスミッションとして構成されており、エンジン１の出力を伝達することにより、ドライブシャフト３を回転駆動するようになっている。
パワートレインユニットＰが搭載される自動車１００は、フロントエンジン・フロントドライブの４輪車として構成されている。つまり、パワートレインユニットＰと、ドライブシャフト３と、そのドライブシャフト３に連結される駆動輪（つまり前輪）とは、いずれも自動車１００の前部に配置されている。
自動車１００の車体は、複数のフレームから構成されている。特に、前側の車体は、車幅方向両側に設けられ、自動車１００の前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム１０１と、一対のサイドフレーム１０１の前端間に架設されたフロントフレーム１０２と、によって構成されている。
そうした車体の前部にはエンジンルームＲが区画されており、パワートレインユニットＰは、そのエンジンルームＲに搭載されている。エンジンルームＲは、パワートレインユニットＰの上方に配置され、前方から後方に向かうにつれて高くなるように構成されたボンネット（不図示）と、図１に示すように、エンジン１の後方に配置され、乗員を収容するキャビンからエンジンルームＲを隔てるダッシュパネル１０３と、によって構成されている。なお、ダッシュパネル１０３は、エンジン１の後方に配置され、エンジンルームＲの後方側部分を区画しているという点で「隔壁」を例示している。隔壁は、ダッシュパネル１０３に限らず、ダッシュパネル１０３上方に位置するカウル（不図示）やフロアパネル（不図示）など、複数の部材の少なくとも一つから構成してもよい。
ダッシュパネル１０３の車幅方向中央部には、図１に示すように、該ダッシュパネル１０３から車両前後方向における後方に向かって延びるトンネル部Ｔが設けられている。トンネル部Ｔには、排気ガスをマフラーまで導くためのダクトが配置されたり、車両走行時においてエンジンルームＲから流出する走行風が流れたりするようになっている。
エンジン１は、列状に配置された４つのシリンダ（気筒）１１を備えており、４つのシリンダ１１が車幅方向に沿って並ぶような姿勢で搭載される、いわゆる直列４気筒の横置きエンジンとして構成されている。これにより、本実施形態では、４つのシリンダ１１の配列方向（気筒列方向）であるエンジン前後方向が車幅方向と略一致していると共に、エンジン幅方向が車両前後方向と略一致している。
なお、直列多気筒エンジンにおいては、気筒列方向と、機関出力軸としてのクランクシャフト１６の中心軸方向（機関出力軸方向）とが一致する。以下の記載では、これらの方向を全て気筒列方向（又は車幅方向）と呼称する。
以下、特に断らない限り、前側とはエンジン幅方向の一方側（車両前後方向の前側）を指し、後側とはエンジン幅方向の他方側（車両前後方向の後側）を指し、左側とはエンジン前後方向（気筒列方向）の一方側（車幅方向の左側であり、かつエンジンリヤ側であり、かつパワートレインユニットＰにおける変速機２側）を指し、右側とはエンジン前後方向（気筒列方向）の他方側（車幅方向の右側であり、かつエンジンフロント側であり、かつパワートレインユニットＰにおけるエンジン１側）を指す。
また、以下の記載において上側とは、パワートレインユニットＰを自動車１００に搭載した状態（以下、「車両搭載状態」ともいう）における車高方向の上側を指し、下側とは車両搭載状態における車高方向の下側を指す。
一方、変速機２は、エンジン１の左側面に取り付けられており、気筒列方向においてエンジン１と隣接している。図２に示すように、変速機２の高さ方向の寸法は、エンジン１よりも短くなっている。
また、エンジン１の上方（具体的には、シリンダヘッド１４の上方）には、エンジン１を覆うエンジンカバー４が設けられている。エンジンカバー４は、「整流部」の例示である。図３に示すように、エンジンカバー４の後端部は、斜め下後方へ向かって指向しており、該後端部の下面に沿って流れる走行風を排気通路５０（具体的には排気マニホールド６０）へ導くようになっている。
（エンジンの概略構成）
次に、パワートレインユニットＰを構成するエンジン１の概略構成について説明する。
この構成例では、エンジン１は、前方吸気・後方排気式に構成されている。つまり、エンジン１は、４つのシリンダ１１を有するエンジン本体１０と、エンジン本体１０の前側に配置され、吸気ポート１８を介して各シリンダ１１に連通する吸気通路３０と、エンジン本体１０の後側に配置され、排気ポート１９を介して各シリンダ１１に連通する排気通路５０と、を備えている。
吸気通路３０は、外部から導入されたガス（新気）を通過させて、エンジン本体１０の各シリンダ１１内に供給するように構成されている。この構成例では、吸気通路３０は、エンジン本体１０の前側において、ガスを導く複数の通路と、過給機やインタークーラ等の装置とが組み合わされた吸気システムを構成している。
エンジン本体１０は、吸気通路３０から供給されたガスと燃料との混合気を、各シリンダ１１内で燃焼させるように構成されている。具体的に、エンジン本体１０は、下側から順に、オイルパン１２と、オイルパン１２の上に取り付けられるシリンダブロック１３と、その上に載置されるシリンダヘッド１４と、を有している。混合気が燃焼することによって得られた動力は、シリンダブロック１３に設けられたクランクシャフト１６を介して外部へ出力される。
シリンダブロック１３の内部には、前述の４つのシリンダ１１が形成されている。４つのシリンダ１１は、クランクシャフト１６の中心軸方向（つまり気筒列方向）に沿って列を成すように並んでいる。４つのシリンダ１１は、それぞれ円筒状に形成されており、各シリンダ１１の中心軸（以下、「気筒軸」という）は、互いに平行に延び、且つ気筒列方向に対して垂直に延びている。以下、図１に示す４つのシリンダ１１を、気筒列方向に沿って右側から順に、１番気筒１１Ａ、２番気筒１１Ｂ、３番気筒１１Ｃ、及び４番気筒１１Ｄと称する場合がある。
シリンダヘッド１４には、１つのシリンダ１１につき、２つの吸気ポート１８が形成されている（１番気筒１１Ａについてのみ図示）。２つの吸気ポート１８は、気筒列方向に隣接しており、それぞれシリンダ１１に連通している。
シリンダヘッド１４にはまた、１つのシリンダ１１につき、２つの排気ポート１９が形成されている。２つの排気ポート１９は、それぞれシリンダ１１に連通している。
排気通路５０は、混合気の燃焼に伴いエンジン本体１０から排出される排気ガスが流れる通路である。具体的に、排気通路５０は、エンジン本体１０の後側に配置されており、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０には、排気ガスの流れ方向において上流側から順に、排気マニホールド６０及び排気浄化システム７０が配設されており、その排気浄化システム７０は、ガソリンパティキュレートフィルタとして機能するＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）装置７３が収容されている。なお、排気浄化システム７０は「排気浄化装置」の例示であり、ＧＰＦ装置７３は「浄化部」の例示である。
この構成例では、排気通路５０は、排気マニホールド６０など、ガスを導く複数の通路と、排気浄化システム７０等の装置とが組み合わされた排気システムを構成している。
図１に戻ると、同図に示すように、吸気通路３０及び排気通路５０は、各々エンジン本体１０の前側面及び後側面（後述の外面１４ａ）の各々に接続されている。そして、エンジン本体１０の外方（図例では左方）には、吸気通路３０及び排気通路５０を接続することによって外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、既燃ガスの一部を吸気通路３０へ還流させるための通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０におけるＧＰＦ装置７３の下流に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路３０におけるスロットルバルブ（不図示）の下流に接続されている。
ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラ５３が配設されている。ＥＧＲクーラ５３は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。ＥＧＲクーラ５３は、外部ＥＧＲガスを冷却した分だけ受熱する。よって、受熱したＥＧＲクーラ５３を熱源として利用することができる。
（排気通路の構成）
次に、エンジン１の排気通路５０の構成について詳細に説明する。
図４は、排気通路５０の全体構成を示す斜視図である。また、図５は、排気通路５０を後方から見て示す図であり、図６は、排気通路５０を上方から見て示す図である。さらに、図７は、排気浄化システム７０を上方から見て示す図であり、図８は、排気浄化システム７０の内部構造を示す断面図である。そして、図１１は、排気浄化システム７０とトンネル部Ｔとの相対位置関係を示す図である。
排気通路５０を構成する各部は、いずれもエンジン本体１０、特にシリンダヘッド１４における後側の外面１４ａに接続されている。前述の如く、排気通路５０は、排気マニホールド６０と排気浄化システム７０とが組み合わされて構成されている。
まず、排気マニホールド６０の構成について説明する。
排気マニホールド６０は、図３に示すように、シリンダヘッド１４の上端部よりも下方に配置されており、図４に示すように、エンジン１の各シリンダ１１に接続される分岐通路６１と、該分岐通路６１の各々が集合する集合部６２と、を有するダクトとして構成されている。
分岐通路６１は、後方から見たときに略Ｗ字状の外形を有している。具体的に、分岐通路６１は、気筒列方向において３分したときに、左端から右端にかけて、下方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ１を参照）と、上方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ２を参照）と、再び下方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ３を参照）とが、この順番で並んで設けられている（図５を参照）。
また、分岐通路６１は、１番気筒１１Ａに接続される第１分岐通路６１Ａと、２番気筒１１Ｂに接続される第２分岐通路６１Ｂと、３番気筒１１Ｃに接続される第３分岐通路６１Ｃと、４番気筒１１Ｄに接続される第４分岐通路６１Ｄと、を有している。
図６に示すように、第１分岐通路６１Ａは、上方から見たときに、シリンダヘッド１４の外面１４ａから略前方に向かって延びている。第２分岐通路６１Ｂ〜第４分岐通路６１Ｄは、上方から見たときに、いずれも、シリンダヘッド１４の外面１４ａから右斜め前方へ向かって延びており、それぞれ第１分岐通路６１Ａに合流している。
集合部６２は、気筒列方向においては１番気筒１１Ａと略同じ位置に配置されており、第１分岐通路６１Ａの下流端（後端）から下方へ向かって延びている。すなわち、集合部６２の上流端（上端）は、分岐通路６１の下流端に接続されている。対して、集合部６２の下流端（下端）は、左方に向かって開口しており、排気浄化システム７０を構成するケーシング７１の上流端が接続されている。
続いて、排気浄化システム７０の構成について説明する。
ここで、パワートレインユニットＰ、ひいては自動車１００の車体との相対的な位置関係という観点から説明すると、排気浄化システム７０は、シリンダブロック１３の直後方に配置されており、上下方向においてはエンジン１の略中央、かつ左右方向においては若干左寄りに位置している。図１１に示す領域Ｒから見て取れるように、排気浄化システム７０は、車両後方から見たときに、ダッシュパネル１０３のトンネル部Ｔと重なるようなレイアウトとされている。
また、排気マニホールド６０との相対的な位置関係という観点から説明すると、排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０（具体的には、排気マニホールド６０の分岐通路６１）の下方に位置すると共に、その排気マニホールド６０（分岐通路６１）に対して車幅方向においてオーバーラップするよう配置されている。そうした排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０（分岐通路６１）に対して車両前後方向における後方に向かって突出するような姿勢で配置されている。
具体的に、排気浄化システム７０は、略Ｌ字状のケーシング７１と、そのケーシング７１に収容される触媒コンバータ７２及びＧＰＦ装置７３と、を備えている。
ケーシング７１は、図７に示すように、横辺を車幅方向に沿わせると共に、縦辺を自動車１００の後方へ向かって延ばした略Ｌ字（特に、車両前後方向において前後反転させたＬ字）状の配管とされている。
ケーシング７１において、Ｌ字の横辺に相当する部分（以下、「横辺部」と呼称すると共に、符号“７１ａ”を付す）の右端部は、右方に向かって開口している。この右端部は、ケーシング７１、ひいては排気浄化システム７０全体の上流端部とされており、前述のように集合部６２の下流端と直結されている。この横辺部７１ａは、ケーシング７１の上流端部とされる右端部も含めて、排気マニホールド６０（具体的には分岐通路６１）の直下方に配置されている。一方、横辺部７１ａの左端部は、ケーシング７１においてＬ字の縦辺に相当する部分（以下、「縦辺部」と呼称すると共に、符号“７１ｂ”を付す）の前端に繋がっている。
また、図５〜図８から見て取れるように、横辺部７１ａを気筒列方向において２分したときに左側に位置する下流側部分（区間Ｉ４を参照）は、分岐通路６１において下方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ１を参照）に対して上下に並んでいる。
一方、横辺部７１ａを気筒列方向において２分したときに右側に位置する上流側部分（区間Ｉ５を参照）は、分岐通路６１において上方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ２を参照）に対して上下に並んでいる。
すなわち、分岐通路６１において区間Ｉ１〜Ｉ２に対応する部分と、横辺部７１ａにおいて区間Ｉ４〜Ｉ５に対応する部分とが、気筒列方向においてオーバーラップするようになっている。
対して、ケーシング７１の縦辺部７１ｂは、図４及び図６〜図７に示すように、自動車１００の後方へ向かって突出している。縦辺部７１ｂの後端部は、ケーシング７１、ひいては排気浄化システム７０全体の下流端部とされており、排気マニホールド６０に対して後方に配置されていると共に、後方へ向かって開口している。この開口部には、排気ダクト５９の上流端が接続されている。排気ダクト５９は、前述のトンネル部Ｔを介してエンジンルームＲから導出されており、自動車１００の後部において不図示のマフラーに接続されている。
縦辺部７１ｂの後端付近には、既燃ガスをケーシング７１から導出するための導出部７１ｃが設けられており、ＥＧＲ通路５２の上流端が接続されている。図８から見て取れるように、この導出部７１ｃは、ＧＰＦ装置７３の下流に設けられている。その結果、ＥＧＲ通路５２の上流端は、前述のように、排気通路５０におけるＧＰＦ装置７３の下流に接続されることになる。
図１１から見て取れるように、ケーシング７１における縦辺部７１ｂと、ダッシュパネル１０３のトンネル部Ｔとが相互に重なるようになっている。
図８に示すように、触媒コンバータ７２は、前段及び後段２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂを直列にして触媒容器に収容した２ベッド型である。前段のハニカム触媒７２ａは、ハニカム担体に第１触媒を担持してなる。後段のハニカム触媒７２ｂは、ハニカム担体に第２触媒を担持してなる。
第１触媒は、第２触媒よりも低い温度でトルエン等の不飽和高ＨＣの酸化反応に活性を示す。一方、第２触媒は、第１触媒よりも低い温度でイソペンタン等の飽和低ＨＣの酸化反応に活性を示す。
これら２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂは、双方とも略短筒状に形成されており、ケーシング７１の横辺部７１ａにおいて、右側に位置する上流側部分（区間Ｉ５を参照）に収容されている。したがって、２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂは、分岐通路６１において上方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ２を参照）に対して上下に並ぶようになっている。分岐通路６１において区間Ｉ２に対応する部分は、上方へ向かって凸を成す分だけ、２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂに対して上方に離間することになる。
なお、横辺部７１ａにおいて左側に位置する下流側部分（区間Ｉ４を参照）は、空洞とされている。そのため、この空洞部は、分岐通路６１において下方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ１を参照）に対して上下に並ぶようになっている。分岐通路６１において区間Ｉ１に対応する部分は、下方へ向かって凸を成す分だけ、空洞部に対して下方に近接することになる。
ＧＰＦ装置７３は、触媒付フィルタ７３ａをフィルタ容器に収容してなる。触媒付フィルタ７３ａは、無機多孔質材料よりなるセラミックス製フィルタ本体に前記第２触媒を担持させてなる。図示は省略するが、触媒付フィルタ７３ａは、ハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数のセルを備えている。
このＧＰＦ装置７３は、略筒状に形成されており、ケーシング７１の縦辺部７１ｂに収容されている。縦辺部７１ｂと排気マニホールド６０との間の相対位置関係を考慮すると、ＧＰＦ装置７３は、分岐通路６１及び集合部６２に対して後方に位置することになる。
（外部ＥＧＲシステムの構成）
図９は、外部ＥＧＲシステムを左方から見て示す図であり、図１０は、外部ＥＧＲシステムを上方から見て示す図である。なお、図９〜図１０においては、変速機２の図示が省略されている。
図９に示すように、ＥＧＲ通路５２は、排気浄化システム７０が介設された排気通路５０から分岐して、下流端部が吸気通路３０に接続されている。詳しくは、ＥＧＲ通路５２は、排気通路５０における排気浄化システム７０の下流側から分岐して、吸気通路３０に接続されている。
また、既に説明したように、ＥＧＲ通路５２には、該ＥＧＲ通路５２を通過するガスを冷却するＥＧＲクーラ５３が介設されている。以下、ＥＧＲ通路５２において、排気通路５０とＥＧＲクーラ５３とを相互に接続する部分を上流側ＥＧＲ通路５２ａと呼称する一方、ＥＧＲクーラ５３と吸気通路３０とを相互に接続する部分を下流側ＥＧＲ通路５２ｂと呼称する。
具体的に、上流側ＥＧＲ通路５２ａは、図９〜図１０に示すように、排気通路５０の左側部に沿って斜め上前方へ延びた後、エンジン本体１０の左側部と干渉しないように、左方へ方向転換をする。そして、上流側ＥＧＲ通路５２ａは、再び斜め上前方へ延び、ＥＧＲクーラ５３に至る。上流側ＥＧＲ通路５２ａの上流端は、既に述べたように排気通路５０における排気浄化システム７０の導出部７１ｃに対して接続されている一方、上流側ＥＧＲ通路５２ａの下流端（前端）は、ＥＧＲクーラ５３の上流端（後端）に対して接続されている。
ＥＧＲクーラ５３は、前後方向に対して若干斜めに傾斜した角筒状に形成されており、少なくとも車両搭載状態にあっては、上下方向において排気マニホールド６０と略同じ位置（つまり、排気浄化システム７０に対して上方位置）において、両端の開口を斜め前後方向に向けた姿勢で配置されている。ＥＧＲクーラ５３の上流端は、斜め下後方へ指向しており、既に説明したように上流側ＥＧＲ通路５２ａの下流端に対して接続されている。一方、ＥＧＲクーラ５３の下流端（前端）は、斜め上前方へ指向しており、下流側ＥＧＲ通路５２ｂの上流端（後端）に対して接続されている。
下流側ＥＧＲ通路５２ｂは、ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側に向かうにつれて、下方から上方へ向かって延びている。詳しくは、図９〜図１０に示すように、下流側ＥＧＲ通路５２ｂは、エンジン本体１０の左側部に沿って斜め上前方へ延びた後、略前方へ向かって方向転換をするように構成されている。下流側ＥＧＲ通路５２ｂの上流端（後端）は、既に説明したようにＥＧＲクーラ５３の下流端に対して接続されている。一方、下流側ＥＧＲ通路５２ｂの下流端（前端）は、吸気通路３０の後部に対して接続されている。
（自動車の走行に関する構成）
パワートレインユニットＰは、該パワートレインユニットＰを運転するためのＰＣＭ（Powertrain Control Module）を備えている。ＰＣＭは、各種のセンサより出力された検知信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断すると共に、種々のアクチュエータの制御量を計算する。そして、ＥＣＵは、計算した制御量に対応する制御信号を各アクチュエータへ出力し、エンジン１を運転する。
エンジン１の出力は、変速機２を介してドライブシャフト３に伝達される。そうして、ドライブシャフト３に連結されたホイールが回動することにより、自動車１００が発進する。
自動車１００が前方へ走行すると、そのエンジンルームＲには、車両前後方向の前側から後方へ向かって流れるような走行風が導入される。そうした走行風の少なくとも一部は、図３の矢印Ｗ１に示すように、シリンダヘッド１４の上方を流れた後、そのシリンダヘッド１４の後部に沿って斜め下後方へ流れるようになる。
ところで、ＧＰＦ装置７３の浄化性能を十分に発揮させるためには、排気浄化システム７０に導入される排気ガスによって、その触媒温度を所定の活性温度の範囲内に収めることが求められる。
しかし、この構成例のように、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを両方とも実行可能に構成されたエンジン１の場合、排気ガスのガス温の変動幅が相対的に大きくなる。そうしたエンジン１においては、触媒温度を前述の範囲内に収めるのが困難となる可能性がある。
特に、軽負荷での走行時のように、ガス温が相対的に低温となる運転シーンでは、触媒温度が活性温度の下限値を下回る虞がある。十分な浄化性能を実現するためには、ＧＰＦ装置７３の保温性能を高めるような仕組みが必要となる。
本実施形態に係るエンジン１は、自動車１００の運転に伴い生じる走行風と、排気マニホールド６０及び排気浄化システム７０のレイアウトに着目した構成とされている。
すなわち、図３に示すように、シリンダヘッド１４の後部には排気マニホールド６０が接続されている。そうすると、前述のように、矢印Ｗ１に沿って流れる走行風は、排気マニホールド６０を冷却すると共に、排気マニホールド６０を冷却した分だけ受熱するようになる。
図４等に示すように、排気マニホールド６０の下方には排気浄化システム７０が位置すると共に、その排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０に対して後方に突出するようになっている。排気マニホールド６０と排気浄化システム７０とが車幅方向においてオーバーラップすることを鑑みると、排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０の斜め下後方に位置することになる。
したがって、排気マニホールド６０を冷却することにより受熱した走行風は、図３の矢印Ｗ２に示すように、排気浄化システム７０の外面を流れるようになる。排気浄化システム７０の外面を流れる走行風によって、排気浄化システム７０、及び、排気浄化システム７０に収容されるＧＰＦ装置７３を保温することができる。
こうして、車両走行時において、排気浄化システム７０の保温性能を高めることができる。
また、シリンダヘッド１４の上方に位置するエンジンカバー４の後端部は、図３に示すように、斜め下後方へ向かって指向している。よって、そうしたエンジンカバー４に沿って流れる走行風を排気マニホールド６０へ導くことができる。
特に、走行風の流速や流量が相対的に小さくなることが想定される低車速時において、排気マニホールド６０へ走行風をより確実に導くことが可能になる。このことは、ＧＰＦ装置７３の保温性能を確保する上で有効である。
対して、走行風の流速などが十分に確保されるものの、排気ガスのガス温が過度に高くなることが想定される高車速時において、排気マニホールド６０に対してより多量の走行風を導く上で有利になる。そのことで、排気マニホールド６０を冷却し、ひいては、排気マニホールド６０を通過して排気浄化システム７０に導入される排気ガスを冷却することが可能になる。このことは、触媒温度が活性温度の上限値を上回ってしまうような状況の発生を抑制するという点で、ＧＰＦ装置７３の保温性能を確保する上で有効となる。
こうして、低車速から高車速にかけて、ＧＰＦ装置７３の保温性能を確保する上で有利になる。
また、図４〜図６に示すように、排気浄化システム７０の上流端部は、排気マニホールド６０の下方に配置されている。このような配置にすると、排気浄化システム７０の上流端部は、その下流端部よりも排気マニホールド６０に近接するようになる。その結果、排気マニホールド６０からの輻射熱を利用して、排気浄化システム７０における上流側部分を保温することができる。
対して、図６に示すように、排気浄化システム７０の下流端部は、排気マニホールド６０に対して後方に配置されている。このような配置とすることで、前述の如く、矢印Ｗ１〜Ｗ２に示す走行風を利用して、排気浄化システム７０における下流側部分（具体的には、ケーシング７１の縦辺部７１ｂ）を保温することができる。
このように、排気浄化システム７０の上流端部から下流端部にかけての全体を保温することは、ＧＰＦ装置７３の保温性能を確保する上で有利になる。
また、図１１に示すように、排気浄化システム７０は、車両後方から見たときに、トンネル部Ｔと重なるよう配置されている。このようなレイアウトを採用すると、図３の矢印Ｗ３に示すように、走行風の流路上に排気浄化システム７０を配置することになるから、排気浄化システム７０に走行風を当てる上で有利になる。
また、これまでは、排気浄化システム７０をトンネル部Ｔに収容するような構成が一般的であった。その場合、車両前突時にエンジン１が後方へ移動したとしても、排気浄化システム７０がトンネル部Ｔの中を移動することになるため、排気浄化システム７０とダッシュパネル１０３との間の接触を防ぐことができた。
一方、本実施形態では、排気マニホールド６０付近を流れる走行風によって排気浄化システム７０を保温するべく、排気マニホールド６０と排気浄化システム７０とが従来よりも近接するようになっている。そのような構成とした場合、車両前突時において、排気浄化システム７０とダッシュパネル１０３との接触が懸念されるところ、本実施形態のように、車両後方から見たときに、排気浄化システム７０と、トンネル部Ｔとが重なるようにレイアウトすることで、車両前突時にエンジン１が後方へ移動したとしても、排気浄化システム７０は、トンネル部Ｔの中を移動するようになる。
そうして、車両前突時における安全性をより十分に確保することができる。
また、図８に示すように、ＧＰＦ装置７３を通過した後の既燃ガスを外部ＥＧＲガスとして利用することが可能になる。こうした構成は、例えば、ＧＰＦ装置７３の上流にＥＧＲ通路５２を接続した構成と比較して、ＧＰＦ装置７３を通過するガスの流量を多く確保することができ、通過するガスによってＧＰＦ装置７３を保温する上で有利になる。
また、ＧＰＦ装置７３がガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）として機能することで、そのＧＰＦによって煤が除去された後のガスを外部ＥＧＲガスとして利用することができる。そのことで、ＥＧＲ通路５２が接続される吸気通路３０において、外部ＥＧＲガスに含まれるデポジットの堆積を抑制することが可能になる。
また、前述のように、自動車１００のエンジンルームＥには、車両前後方向の前側から後方へ向かって流れるような走行風が導入される。そうした走行風の少なくとも一部は、図３の矢印Ｗ１に示すように、シリンダヘッド１４から斜め下後方へ向かって流れる一方、その他部は、車幅方向の右側と左側から、エンジン１を周り込むようにして後方へ向かって流れることになる。
図８〜図１０に示すように、ＧＰＦ装置７３に対して車幅方向の左側かつ車両前後方向の前側には、前述の如く熱源として利用可能なＥＧＲクーラ５３が配置される。よって、車幅方向の左側からエンジン１を周り込むようにして流れる走行風は、ＥＧＲクーラ５３から受熱した上で排気浄化システム７０の外面へ至る。そうした走行風によって、排気浄化システム７０に配設されるＧＰＦ装置７３を保温することができる。
一方、ＧＰＦ装置７３に対して車幅方向の右側かつ車両前後方向の前側には、排気マニホールド６０の集合部６２が配置される。よって、車幅方向の右側からエンジン１を周り込むようにして流れる走行風は、排気マニホールド６０の集合部６２から受熱した上で排気浄化システム７０の外面へ至る。そうした走行風によって、排気浄化システム７０に配設されるＧＰＦ装置７３を保温することができる。
このように、シリンダヘッド１４から斜め下後方へ向かって流れる走行風ばかりでなく、車幅方向の右側と左側からエンジン１を周り込むようにして後方へ向かって流れる走行風を利用することにより、ＧＰＦ装置７３の保温性能を高める上で有利になる。
また、図５〜図８に示すように、分岐通路６１において区間Ｉ２に対応する部分は、上方へ向かって凸を成す分だけ、２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂに対して上方に離間するようになっている。詳しくは、図５に示すように、分岐通路６１において区間Ｉ２に対応する部分と排気浄化システム７０との距離Ａは、同通路において区間Ｉ１に対応する部分と排気浄化システム７０との距離Ｂよりも大きくなっている。よって、分岐通路６１において区間Ｉ２に対応する部分は、その下方に位置する２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂの双方に対して上方に離間するようになる。これにより、ハニカム触媒７２ａ，７２ｂにおける過度の昇温を抑制することができる。
対して、分岐通路６１において区間Ｉ１に対応する部分は、下方へ向かって凸を成す分だけ、ケーシング７１における空洞部に対して下方に近接するようになっている。これにより、空洞部周辺の配管を介してケーシング７１を温めることができるようになる。
《他の実施形態》
前記実施形態では、直列４気筒エンジンについて例示したが、この構成には限られない。例えば直列６気筒エンジンとしてもよい。また、気筒数に応じて、排気マニホールド６０の形態を適宜変更してもよい。
また、前記実施形態では、横置き式のエンジン１について説明したが、これには限られない。例えば、縦置き式のエンジンとしてもよい。このように構成した場合、排気マニホールドはエンジンの左右一側に配置されるものの、排気浄化システム７０は、横置き式のエンジン１と同様に、エンジンの後側に配置されることになる。この場合、排気マニホールドと排気浄化装置との相対位置関係を横置き式と同様に構成すれば、縦置き式のエンジンにおいても、横置き式と同様の作用効果を奏することになる。
１ エンジン
４ エンジンカバー（整流部）
１１ シリンダ
１４ シリンダヘッド
３０ 吸気通路
５０ 排気通路
５２ ＥＧＲ通路
５３ ＥＧＲクーラ
６０ 排気マニホールド
６１ 分岐通路
６２ 集合部
７０ 排気浄化システム（排気浄化装置）
７１ ケーシング
７１ａ 横辺部
７１ｂ 縦辺部
７３ ＧＰＦ装置（浄化部）
１００ 自動車（車両）
１０３ ダッシュパネル（隔壁）
Ｒ エンジンルーム
Ｔ トンネル部
ここに開示する技術は、車両用排気システムに関する。
特許文献１には、車両用排気システムの一例が開示されている。具体的に、この特許文献１には、シリンダヘッドと、そのシリンダヘッドに接続された排気マニホールドと、排気マニホールドに対してガスの流れ方向下流側に配置された排気浄化装置（例えば、触媒ケース）と、を備えたエンジン（内燃機関）が記載されている。この特許文献１に記載された排気浄化装置は、略下方に向かって延びるように構成されており、車両上方から見たときに、排気マニホールドによって隠れるようになっている。
特開２０１７−８９５６２号公報
ところで、前記特許文献１に記載されたような排気浄化装置には、ガスの浄化性能を有する浄化部を配設するのが通例である。特に、浄化部を触媒とした場合、その浄化性能を十分に発揮させるためには、排気浄化装置へ導入される排気ガスによって、触媒温度を所定の活性温度の範囲内に収めることが求められる。
しかし、例えば、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを両方とも実行可能に構成されたエンジンのように、ガス温の変動幅が相対的に大きくなるエンジンにおいては、触媒温度を前述の範囲内に収めるのが困難となる可能性がある。
特に、軽負荷での走行時のように、ガス温が相対的に低温となる運転シーンでは、触媒温度が活性温度の下限値を下回る虞がある。十分な浄化性能を実現するためには、触媒の保温性能を高めるような仕組みが必要となる。
上記の問題は、触媒に限らず、無機多孔質材料より成るフィルタ部材など、浄化部一般において共通である。
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両用排気システムにおいて、車両走行時における排気浄化装置の保温性能を高めることにある。
ここに開示する技術は、エンジンの一側面に接続される排気通路を備え、前記排気通路には、排気ガスの流れ方向において上流側から順に排気マニホールド及び排気浄化装置が配設され、前記排気浄化装置は、前記エンジンに対して車両前後方向における後側に配置されて成る車両用排気システムに係る。
前記排気浄化装置は、前記排気マニホールドを通過した排気ガスを流通させ、該排気ガスを車両前後方向における後方へ導くケーシングと、前記ケーシングに収容され、該ケーシングを通過する排気ガスを浄化する浄化部と、を有する。
前記ケーシングは、前記排気マニホールドの下方に位置すると共に、該排気マニホールドに対して車幅方向においてオーバーラップするよう配置される。
前記ケーシングは、車両前後方向に沿って延びかつ前記排気マニホールドに対して車両前後方向における後方に向かって突出する突出部を有し、前記突出部には前記浄化部が収容される。
そして、前記排気浄化装置は、前記エンジン及び前記排気マニホールドの上方に配置されるエンジンカバーを備え、前記エンジンカバーは、前記排気マニホールドへ走行風を導く整流部として構成され、前記エンジンカバーの車両前後方向における後端部は、該後端部の下面に沿って流れる走行風を前記排気マニホールドへ導くべく、前記排気マニホールドと前記突出部との並び方向に沿って斜め下後方へ指向している。
車両が前方へ走行すると、そのエンジンルームには、車両前後方向の前側から後方へ向かって流れるような走行風が導入される。そうした走行風の少なくとも一部は、エンジンの上側を流れた後、エンジンの側部に沿って斜め下後方へ流れるようになる。
ここで、エンジン一側面には排気マニホールドが接続されている。そうすると、前述のように流れる走行風の一部は、排気マニホールドを冷却すると共に、排気マニホールドを冷却した分だけ受熱するようになる。
前記の構成によると、排気マニホールドの下方には排気浄化装置が位置すると共に、その排気浄化装置は、排気マニホールドに対して後方に突出するようになっている。排気マニホールドと排気浄化装置とが車幅方向においてオーバーラップすることを鑑みると、排気浄化装置は、排気マニホールドの斜め下後方に位置することになる。
したがって、エンジンの側部に沿って斜め下後方へ流れるとともに、排気マニホールドを冷却することにより受熱した走行風は、その流れ方向に沿って、排気浄化装置の外面を流れるようになる。排気浄化装置の外面を流れる走行風によって、排気浄化装置、ひいては、その排気浄化装置に収容される浄化部を保温することができる。
こうして、車両走行時において、排気浄化装置の保温性能を高めることが可能になる。
さらに、前記の構成によれば、整流部を設けることにより、走行風の流速や流量が相対的に小さくなることが想定される低車速時において、排気マニホールドへ走行風をより確実に導くことが可能になる。このことは、浄化部の保温性能を確保する上で有効である。
対して、走行風の流速などが十分に確保されるものの、排気ガスのガス温が過度に高くなることが想定される高車速時において、排気マニホールドに対してより多量の走行風を導く上で有利になる。そのことで、排気マニホールドを冷却し、ひいては、排気マニホールドを通過して排気浄化装置に導入される排気ガスを冷却することが可能になる。このことは、例えば触媒温度が活性温度の上限値を上回ってしまうような状況の発生を抑制するという点で、触媒をはじめとする浄化部の保温性能を確保する上で有効となる。
こうして、低車速から高車速にかけて、浄化部の保温性能を確保する上で有利になる。
また、前記エンジンの上方には、前記排気マニホールドへ走行風を導く整流部が設けられる、としてもよい。
また、前記排気マニホールドの下方には、前記ケーシングの上流端部が配置されている一方、該ケーシングの下流端部は、前記排気マニホールドに対して後方に配置されている、としてもよい。
この構成によれば、排気浄化装置の上流端部は、排気マニホールドの下方に配置されている。このような配置にすると、排気浄化装置の上流端部は、その下流端部よりも排気マニホールドに近接するようになる。その結果、排気マニホールドからの輻射熱を利用して、排気浄化装置における上流側部分を保温することができる。
対して、排気浄化装置の下流端部は、排気マニホールドに対して後方に配置されている。このような配置とすることで、前述の如く、走行風を利用して、排気浄化装置における下流側部分を保温することができる。
このように、排気浄化装置の上流端部から下流端部にかけての全体を保温することで、浄化部の保温性能を確保する上で有利になる。
また、前記エンジンは、エンジンルームに搭載されるように構成されており、前記エンジンルームの車両前後方向における後方側部分を区画する隔壁には、該隔壁から車両前後方向において後方に向かって延びるトンネル部が設けられ、前記排気浄化装置は、車両前方又は後方から見たときに、前記トンネル部と重なるよう配置されている、としてもよい。
マフラーに直結される排気ダクトや、ＦＲ車において後輪に連結されるドライブシャフトの収容スペースを区画するべく、ダッシュパネルにトンネル部を設ける場合がある。トンネル部には、エンジンルームから流出する走行風が流れることになる。
前記の構成によると、車両前方又は後方から見たときに、そうしたトンネル部と排気浄化装置とが重なるようになっている。このようなレイアウトを採用すると、走行風の流路上に排気浄化装置が配置されることになるから、排気浄化装置に走行風を当てる上で有利になる。
また、前記浄化部は、ガソリンパティキュレートフィルタとして機能するよう構成され、前記浄化部の下流には、既燃ガスの少なくとも一部を前記エンジンの吸気通路へ還流するためのＥＧＲ通路が接続されている、としてもよい。
この構成によると、浄化部を通過した後の既燃ガスを外部ＥＧＲガスとして利用することが可能になる。こうした構成は、例えば、浄化部の上流にＥＧＲ通路を接続した構成と比較して、浄化部を通過するガスの流量を多く確保することができ、通過するガスによって浄化部を保温する上で有利になる。
また、浄化部がガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）として機能することで、そのＧＰＦによって煤が除去された後の既燃ガスを外部ＥＧＲガスとして利用することができる。そのことで、ＥＧＲ通路が接続される吸気通路において、外部ＥＧＲガスに含まれるデポジットの堆積を抑制することが可能になる。
前記排気マニホールドは、前記エンジンの各気筒に接続される分岐通路と、該分岐通路の各々が集合して前記排気浄化装置に接続される集合部と、を有し、前記浄化部に対して車幅方向の一側かつ車両前後方向の前側には、既燃ガスを冷却するＥＧＲクーラが配置されている一方、前記浄化部に対して車幅方向の他側かつ車両前後方向の前側には、前記集合部が配置されている、としてもよい。
ＥＧＲクーラは、既燃ガスを冷却した分だけ受熱する。よって、受熱したＥＧＲクーラを熱源として利用することができる。
前述のように、車両のエンジンルームには、車両前後方向の前側から後方へ向かって流れるような走行風が導入される。そうした走行風の少なくとも一部は、シリンダヘッドから斜め下後方へ向かって流れる一方、その他部は、車幅方向の一側と他側から、エンジンを周り込むようにして後方へ向かって流れることになる。
前記の構成によると、排気浄化装置に対して車幅方向の一側かつ車両前後方向の前側には、前述の如く熱源として利用可能なＥＧＲクーラが配置される。よって、車幅方向の一側からエンジンを周り込むようにして流れる走行風は、ＥＧＲクーラから受熱した上で排気浄化装置へ至る。そうした走行風によって、排気浄化装置に配設される浄化部を保温することができる。
一方、浄化部に対して車幅方向の他側かつ車両前後方向の前側には、排気マニホールドの集合通路が配置される。よって、車幅方向の他側からエンジンを周り込むようにして流れる走行風は、排気マニホールドの集合部から受熱した上で排気浄化装置の外面へ至る。そうした走行風によって、排気浄化装置に配設される浄化部を保温することができる。
このように、シリンダヘッドから斜め下後方へ向かって流れる走行風ばかりでなく、車幅方向の一側と他側からエンジンを周り込むようにして後方へ向かって流れる走行風を利用することにより、浄化部の保温性能を高める上で有利になる。
また、前記ケーシングは、前記排気マニホールドと前記突出部とを接続する中継部を有し、前記中継部は、前記排気マニホールドの下方に配置されていて触媒を収容して成り、前記排気マニホールドは、車高方向における上方に向かって凸をなすように湾曲した湾曲部を有し、前記触媒は、車両上方側から見たときに前記湾曲部と重なる位置に配置されている、としてもよい。
以上説明したように、前記の車両用排気システムによると、排気浄化装置の保温性能を高めることができる。
図１は、パワートレインユニットが搭載された車両を示す概略図である。 図２は、パワートレインユニットを後方から見て示す図である。 図３は、排気通路の構成を示す縦段面図である。 図４は、排気通路の全体構成を示す斜視図である。 図５は、排気通路を後方から見て示す図である。 図６は、排気通路を上方から見て示す図である。 図７は、排気浄化システムを上方から見て示す図である。 図８は、排気浄化システムの内部構造を示す断面図である。 図９は、外部ＥＧＲシステムを左方から見て示す図である。 図１０は、外部ＥＧＲシステムを上方から見て示す図である。 図１１は、排気浄化システムとトンネル部との相対位置関係を示す図である。
以下、車両用排気システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は例示である。図１は、ここに開示する車両用排気システムが適用されたパワートレインユニットＰが搭載された自動車（車両）１００の前部を示す図である。また、図２は、パワートレインユニットＰを後方から見て示す図であり、図３は、排気通路５０の構成を示す縦段面図である。
（パワートレインユニットの概略構成）
最初に、パワートレインユニットＰの概略構成について説明する。
パワートレインユニットＰは、エンジン１と、そのエンジン１に連結される変速機２とを備えている。エンジン１は、４ストローク式のガソリンエンジンであり、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを双方とも実行可能な構成とされている。一方、変速機２は、例えばマニュアルトランスミッションとして構成されており、エンジン１の出力を伝達することにより、ドライブシャフト３を回転駆動するようになっている。
パワートレインユニットＰが搭載される自動車１００は、フロントエンジン・フロントドライブの４輪車として構成されている。つまり、パワートレインユニットＰと、ドライブシャフト３と、そのドライブシャフト３に連結される駆動輪（つまり前輪）とは、いずれも自動車１００の前部に配置されている。
自動車１００の車体は、複数のフレームから構成されている。特に、前側の車体は、車幅方向両側に設けられ、自動車１００の前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム１０１と、一対のサイドフレーム１０１の前端間に架設されたフロントフレーム１０２と、によって構成されている。
そうした車体の前部にはエンジンルームＲが区画されており、パワートレインユニットＰは、そのエンジンルームＲに搭載されている。エンジンルームＲは、パワートレインユニットＰの上方に配置され、前方から後方に向かうにつれて高くなるように構成されたボンネット（不図示）と、図１に示すように、エンジン１の後方に配置され、乗員を収容するキャビンからエンジンルームＲを隔てるダッシュパネル１０３と、によって構成されている。なお、ダッシュパネル１０３は、エンジン１の後方に配置され、エンジンルームＲの後方側部分を区画しているという点で「隔壁」を例示している。隔壁は、ダッシュパネル１０３に限らず、ダッシュパネル１０３上方に位置するカウル（不図示）やフロアパネル（不図示）など、複数の部材の少なくとも一つから構成してもよい。
ダッシュパネル１０３の車幅方向中央部には、図１に示すように、該ダッシュパネル１０３から車両前後方向における後方に向かって延びるトンネル部Ｔが設けられている。トンネル部Ｔには、排気ガスをマフラーまで導くためのダクトが配置されたり、車両走行時においてエンジンルームＲから流出する走行風が流れたりするようになっている。
エンジン１は、列状に配置された４つのシリンダ（気筒）１１を備えており、４つのシリンダ１１が車幅方向に沿って並ぶような姿勢で搭載される、いわゆる直列４気筒の横置きエンジンとして構成されている。これにより、本実施形態では、４つのシリンダ１１の配列方向（気筒列方向）であるエンジン前後方向が車幅方向と略一致していると共に、エンジン幅方向が車両前後方向と略一致している。
なお、直列多気筒エンジンにおいては、気筒列方向と、機関出力軸としてのクランクシャフト１６の中心軸方向（機関出力軸方向）とが一致する。以下の記載では、これらの方向を全て気筒列方向（又は車幅方向）と呼称する。
以下、特に断らない限り、前側とはエンジン幅方向の一方側（車両前後方向の前側）を指し、後側とはエンジン幅方向の他方側（車両前後方向の後側）を指し、左側とはエンジン前後方向（気筒列方向）の一方側（車幅方向の左側であり、かつエンジンリヤ側であり、かつパワートレインユニットＰにおける変速機２側）を指し、右側とはエンジン前後方向（気筒列方向）の他方側（車幅方向の右側であり、かつエンジンフロント側であり、かつパワートレインユニットＰにおけるエンジン１側）を指す。
また、以下の記載において上側とは、パワートレインユニットＰを自動車１００に搭載した状態（以下、「車両搭載状態」ともいう）における車高方向の上側を指し、下側とは車両搭載状態における車高方向の下側を指す。
一方、変速機２は、エンジン１の左側面に取り付けられており、気筒列方向においてエンジン１と隣接している。図２に示すように、変速機２の高さ方向の寸法は、エンジン１よりも短くなっている。
また、エンジン１の上方（具体的には、シリンダヘッド１４の上方）には、エンジン１を覆うエンジンカバー４が設けられている。エンジンカバー４は、「整流部」の例示である。図３に示すように、エンジンカバー４の後端部は、斜め下後方へ向かって指向しており、該後端部の下面に沿って流れる走行風を排気通路５０（具体的には排気マニホールド６０）へ導くようになっている。
（エンジンの概略構成）
次に、パワートレインユニットＰを構成するエンジン１の概略構成について説明する。
この構成例では、エンジン１は、前方吸気・後方排気式に構成されている。つまり、エンジン１は、４つのシリンダ１１を有するエンジン本体１０と、エンジン本体１０の前側に配置され、吸気ポート１８を介して各シリンダ１１に連通する吸気通路３０と、エンジン本体１０の後側に配置され、排気ポート１９を介して各シリンダ１１に連通する排気通路５０と、を備えている。
吸気通路３０は、外部から導入されたガス（新気）を通過させて、エンジン本体１０の各シリンダ１１内に供給するように構成されている。この構成例では、吸気通路３０は、エンジン本体１０の前側において、ガスを導く複数の通路と、過給機やインタークーラ等の装置とが組み合わされた吸気システムを構成している。
エンジン本体１０は、吸気通路３０から供給されたガスと燃料との混合気を、各シリンダ１１内で燃焼させるように構成されている。具体的に、エンジン本体１０は、下側から順に、オイルパン１２と、オイルパン１２の上に取り付けられるシリンダブロック１３と、その上に載置されるシリンダヘッド１４と、を有している。混合気が燃焼することによって得られた動力は、シリンダブロック１３に設けられたクランクシャフト１６を介して外部へ出力される。
シリンダブロック１３の内部には、前述の４つのシリンダ１１が形成されている。４つのシリンダ１１は、クランクシャフト１６の中心軸方向（つまり気筒列方向）に沿って列を成すように並んでいる。４つのシリンダ１１は、それぞれ円筒状に形成されており、各シリンダ１１の中心軸（以下、「気筒軸」という）は、互いに平行に延び、且つ気筒列方向に対して垂直に延びている。以下、図１に示す４つのシリンダ１１を、気筒列方向に沿って右側から順に、１番気筒１１Ａ、２番気筒１１Ｂ、３番気筒１１Ｃ、及び４番気筒１１Ｄと称する場合がある。
シリンダヘッド１４には、１つのシリンダ１１につき、２つの吸気ポート１８が形成されている（１番気筒１１Ａについてのみ図示）。２つの吸気ポート１８は、気筒列方向に隣接しており、それぞれシリンダ１１に連通している。
シリンダヘッド１４にはまた、１つのシリンダ１１につき、２つの排気ポート１９が形成されている。２つの排気ポート１９は、それぞれシリンダ１１に連通している。
排気通路５０は、混合気の燃焼に伴いエンジン本体１０から排出される排気ガスが流れる通路である。具体的に、排気通路５０は、エンジン本体１０の後側に配置されており、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０には、排気ガスの流れ方向において上流側から順に、排気マニホールド６０及び排気浄化システム７０が配設されており、その排気浄化システム７０は、ガソリンパティキュレートフィルタとして機能するＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）装置７３が収容されている。なお、排気浄化システム７０は「排気浄化装置」の例示であり、ＧＰＦ装置７３は「浄化部」の例示である。
この構成例では、排気通路５０は、排気マニホールド６０など、ガスを導く複数の通路と、排気浄化システム７０等の装置とが組み合わされた排気システムを構成している。
図１に戻ると、同図に示すように、吸気通路３０及び排気通路５０は、各々エンジン本体１０の前側面及び後側面（後述の外面１４ａ）の各々に接続されている。そして、エンジン本体１０の外方（図例では左方）には、吸気通路３０及び排気通路５０を接続することによって外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、既燃ガスの一部を吸気通路３０へ還流させるための通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０におけるＧＰＦ装置７３の下流に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路３０におけるスロットルバルブ（不図示）の下流に接続されている。
ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラ５３が配設されている。ＥＧＲクーラ５３は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。ＥＧＲクーラ５３は、外部ＥＧＲガスを冷却した分だけ受熱する。よって、受熱したＥＧＲクーラ５３を熱源として利用することができる。
（排気通路の構成）
次に、エンジン１の排気通路５０の構成について詳細に説明する。
図４は、排気通路５０の全体構成を示す斜視図である。また、図５は、排気通路５０を後方から見て示す図であり、図６は、排気通路５０を上方から見て示す図である。さらに、図７は、排気浄化システム７０を上方から見て示す図であり、図８は、排気浄化システム７０の内部構造を示す断面図である。そして、図１１は、排気浄化システム７０とトンネル部Ｔとの相対位置関係を示す図である。
排気通路５０を構成する各部は、いずれもエンジン本体１０、特にシリンダヘッド１４における後側の外面１４ａに接続されている。前述の如く、排気通路５０は、排気マニホールド６０と排気浄化システム７０とが組み合わされて構成されている。
まず、排気マニホールド６０の構成について説明する。
排気マニホールド６０は、図３に示すように、シリンダヘッド１４の上端部よりも下方に配置されており、図４に示すように、エンジン１の各シリンダ１１に接続される分岐通路６１と、該分岐通路６１の各々が集合する集合部６２と、を有するダクトとして構成されている。
分岐通路６１は、後方から見たときに略Ｗ字状の外形を有している。具体的に、分岐通路６１は、気筒列方向において３分したときに、左端から右端にかけて、下方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ１を参照）と、上方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ２を参照）と、再び下方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ３を参照）とが、この順番で並んで設けられている（図５を参照）。
また、分岐通路６１は、１番気筒１１Ａに接続される第１分岐通路６１Ａと、２番気筒１１Ｂに接続される第２分岐通路６１Ｂと、３番気筒１１Ｃに接続される第３分岐通路６１Ｃと、４番気筒１１Ｄに接続される第４分岐通路６１Ｄと、を有している。
図６に示すように、第１分岐通路６１Ａは、上方から見たときに、シリンダヘッド１４の外面１４ａから略前方に向かって延びている。第２分岐通路６１Ｂ〜第４分岐通路６１Ｄは、上方から見たときに、いずれも、シリンダヘッド１４の外面１４ａから右斜め前方へ向かって延びており、それぞれ第１分岐通路６１Ａに合流している。
集合部６２は、気筒列方向においては１番気筒１１Ａと略同じ位置に配置されており、第１分岐通路６１Ａの下流端（後端）から下方へ向かって延びている。すなわち、集合部６２の上流端（上端）は、分岐通路６１の下流端に接続されている。対して、集合部６２の下流端（下端）は、左方に向かって開口しており、排気浄化システム７０を構成するケーシング７１の上流端が接続されている。
続いて、排気浄化システム７０の構成について説明する。
ここで、パワートレインユニットＰ、ひいては自動車１００の車体との相対的な位置関係という観点から説明すると、排気浄化システム７０は、シリンダブロック１３の直後方に配置されており、上下方向においてはエンジン１の略中央、かつ左右方向においては若干左寄りに位置している。図１１に示す領域Ｒから見て取れるように、排気浄化システム７０は、車両後方から見たときに、ダッシュパネル１０３のトンネル部Ｔと重なるようなレイアウトとされている。
また、排気マニホールド６０との相対的な位置関係という観点から説明すると、排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０（具体的には、排気マニホールド６０の分岐通路６１）の下方に位置すると共に、その排気マニホールド６０（分岐通路６１）に対して車幅方向においてオーバーラップするよう配置されている。そうした排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０（分岐通路６１）に対して車両前後方向における後方に向かって突出するような姿勢で配置されている。
具体的に、排気浄化システム７０は、略Ｌ字状のケーシング７１と、そのケーシング７１に収容される触媒コンバータ７２及びＧＰＦ装置７３と、を備えている。
ケーシング７１は、図７に示すように、横辺を車幅方向に沿わせると共に、縦辺を自動車１００の後方へ向かって延ばした略Ｌ字（特に、車両前後方向において前後反転させたＬ字）状の配管とされている。
ケーシング７１において、Ｌ字の横辺に相当する部分（以下、「横辺部」と呼称すると共に、符号“７１ａ”を付す）の右端部は、右方に向かって開口している。この右端部は、ケーシング７１、ひいては排気浄化システム７０全体の上流端部とされており、前述のように集合部６２の下流端と直結されている。この横辺部７１ａは、ケーシング７１の上流端部とされる右端部も含めて、排気マニホールド６０（具体的には分岐通路６１）の直下方に配置されている。一方、横辺部７１ａの左端部は、ケーシング７１においてＬ字の縦辺に相当する部分（以下、「縦辺部」と呼称すると共に、符号“７１ｂ”を付す）の前端に繋がっている。
また、図５〜図８から見て取れるように、横辺部７１ａを気筒列方向において２分したときに左側に位置する下流側部分（区間Ｉ４を参照）は、分岐通路６１において下方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ１を参照）に対して上下に並んでいる。
一方、横辺部７１ａを気筒列方向において２分したときに右側に位置する上流側部分（区間Ｉ５を参照）は、分岐通路６１において上方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ２を参照）に対して上下に並んでいる。
すなわち、分岐通路６１において区間Ｉ１〜Ｉ２に対応する部分と、横辺部７１ａにおいて区間Ｉ４〜Ｉ５に対応する部分とが、気筒列方向においてオーバーラップするようになっている。
対して、ケーシング７１の縦辺部７１ｂは、図４及び図６〜図７に示すように、自動車１００の後方へ向かって突出している。縦辺部７１ｂの後端部は、ケーシング７１、ひいては排気浄化システム７０全体の下流端部とされており、排気マニホールド６０に対して後方に配置されていると共に、後方へ向かって開口している。この開口部には、排気ダクト５９の上流端が接続されている。排気ダクト５９は、前述のトンネル部Ｔを介してエンジンルームＲから導出されており、自動車１００の後部において不図示のマフラーに接続されている。
縦辺部７１ｂの後端付近には、既燃ガスをケーシング７１から導出するための導出部７１ｃが設けられており、ＥＧＲ通路５２の上流端が接続されている。図８から見て取れるように、この導出部７１ｃは、ＧＰＦ装置７３の下流に設けられている。その結果、ＥＧＲ通路５２の上流端は、前述のように、排気通路５０におけるＧＰＦ装置７３の下流に接続されることになる。
図１１から見て取れるように、ケーシング７１における縦辺部７１ｂと、ダッシュパネル１０３のトンネル部Ｔとが相互に重なるようになっている。
図８に示すように、触媒コンバータ７２は、前段及び後段２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂを直列にして触媒容器に収容した２ベッド型である。前段のハニカム触媒７２ａは、ハニカム担体に第１触媒を担持してなる。後段のハニカム触媒７２ｂは、ハニカム担体に第２触媒を担持してなる。
第１触媒は、第２触媒よりも低い温度でトルエン等の不飽和高ＨＣの酸化反応に活性を示す。一方、第２触媒は、第１触媒よりも低い温度でイソペンタン等の飽和低ＨＣの酸化反応に活性を示す。
これら２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂは、双方とも略短筒状に形成されており、ケーシング７１の横辺部７１ａにおいて、右側に位置する上流側部分（区間Ｉ５を参照）に収容されている。したがって、２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂは、分岐通路６１において上方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ２を参照）に対して上下に並ぶようになっている。分岐通路６１において区間Ｉ２に対応する部分は、上方へ向かって凸を成す分だけ、２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂに対して上方に離間することになる。
なお、横辺部７１ａにおいて左側に位置する下流側部分（区間Ｉ４を参照）は、空洞とされている。そのため、この空洞部は、分岐通路６１において下方へ向かって凸を成すよう湾曲した部分（区間Ｉ１を参照）に対して上下に並ぶようになっている。分岐通路６１において区間Ｉ１に対応する部分は、下方へ向かって凸を成す分だけ、空洞部に対して下方に近接することになる。
ＧＰＦ装置７３は、触媒付フィルタ７３ａをフィルタ容器に収容してなる。触媒付フィルタ７３ａは、無機多孔質材料よりなるセラミックス製フィルタ本体に前記第２触媒を担持させてなる。図示は省略するが、触媒付フィルタ７３ａは、ハニカム構造をなしており、互いに平行に延びる多数のセルを備えている。
このＧＰＦ装置７３は、略筒状に形成されており、ケーシング７１の縦辺部７１ｂに収容されている。縦辺部７１ｂと排気マニホールド６０との間の相対位置関係を考慮すると、ＧＰＦ装置７３は、分岐通路６１及び集合部６２に対して後方に位置することになる。
（外部ＥＧＲシステムの構成）
図９は、外部ＥＧＲシステムを左方から見て示す図であり、図１０は、外部ＥＧＲシステムを上方から見て示す図である。なお、図９〜図１０においては、変速機２の図示が省略されている。
図９に示すように、ＥＧＲ通路５２は、排気浄化システム７０が介設された排気通路５０から分岐して、下流端部が吸気通路３０に接続されている。詳しくは、ＥＧＲ通路５２は、排気通路５０における排気浄化システム７０の下流側から分岐して、吸気通路３０に接続されている。
また、既に説明したように、ＥＧＲ通路５２には、該ＥＧＲ通路５２を通過するガスを冷却するＥＧＲクーラ５３が介設されている。以下、ＥＧＲ通路５２において、排気通路５０とＥＧＲクーラ５３とを相互に接続する部分を上流側ＥＧＲ通路５２ａと呼称する一方、ＥＧＲクーラ５３と吸気通路３０とを相互に接続する部分を下流側ＥＧＲ通路５２ｂと呼称する。
具体的に、上流側ＥＧＲ通路５２ａは、図９〜図１０に示すように、排気通路５０の左側部に沿って斜め上前方へ延びた後、エンジン本体１０の左側部と干渉しないように、左方へ方向転換をする。そして、上流側ＥＧＲ通路５２ａは、再び斜め上前方へ延び、ＥＧＲクーラ５３に至る。上流側ＥＧＲ通路５２ａの上流端は、既に述べたように排気通路５０における排気浄化システム７０の導出部７１ｃに対して接続されている一方、上流側ＥＧＲ通路５２ａの下流端（前端）は、ＥＧＲクーラ５３の上流端（後端）に対して接続されている。
ＥＧＲクーラ５３は、前後方向に対して若干斜めに傾斜した角筒状に形成されており、少なくとも車両搭載状態にあっては、上下方向において排気マニホールド６０と略同じ位置（つまり、排気浄化システム７０に対して上方位置）において、両端の開口を斜め前後方向に向けた姿勢で配置されている。ＥＧＲクーラ５３の上流端は、斜め下後方へ指向しており、既に説明したように上流側ＥＧＲ通路５２ａの下流端に対して接続されている。一方、ＥＧＲクーラ５３の下流端（前端）は、斜め上前方へ指向しており、下流側ＥＧＲ通路５２ｂの上流端（後端）に対して接続されている。
下流側ＥＧＲ通路５２ｂは、ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側に向かうにつれて、下方から上方へ向かって延びている。詳しくは、図９〜図１０に示すように、下流側ＥＧＲ通路５２ｂは、エンジン本体１０の左側部に沿って斜め上前方へ延びた後、略前方へ向かって方向転換をするように構成されている。下流側ＥＧＲ通路５２ｂの上流端（後端）は、既に説明したようにＥＧＲクーラ５３の下流端に対して接続されている。一方、下流側ＥＧＲ通路５２ｂの下流端（前端）は、吸気通路３０の後部に対して接続されている。
（自動車の走行に関する構成）
パワートレインユニットＰは、該パワートレインユニットＰを運転するためのＰＣＭ（Powertrain Control Module）を備えている。ＰＣＭは、各種のセンサより出力された検知信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断すると共に、種々のアクチュエータの制御量を計算する。そして、ＥＣＵは、計算した制御量に対応する制御信号を各アクチュエータへ出力し、エンジン１を運転する。
エンジン１の出力は、変速機２を介してドライブシャフト３に伝達される。そうして、ドライブシャフト３に連結されたホイールが回動することにより、自動車１００が発進する。
自動車１００が前方へ走行すると、そのエンジンルームＲには、車両前後方向の前側から後方へ向かって流れるような走行風が導入される。そうした走行風の少なくとも一部は、図３の矢印Ｗ１に示すように、シリンダヘッド１４の上方を流れた後、そのシリンダヘッド１４の後部に沿って斜め下後方へ流れるようになる。
ところで、ＧＰＦ装置７３の浄化性能を十分に発揮させるためには、排気浄化システム７０に導入される排気ガスによって、その触媒温度を所定の活性温度の範囲内に収めることが求められる。
しかし、この構成例のように、火花点火燃焼と圧縮着火燃焼とを両方とも実行可能に構成されたエンジン１の場合、排気ガスのガス温の変動幅が相対的に大きくなる。そうしたエンジン１においては、触媒温度を前述の範囲内に収めるのが困難となる可能性がある。
特に、軽負荷での走行時のように、ガス温が相対的に低温となる運転シーンでは、触媒温度が活性温度の下限値を下回る虞がある。十分な浄化性能を実現するためには、ＧＰＦ装置７３の保温性能を高めるような仕組みが必要となる。
本実施形態に係るエンジン１は、自動車１００の運転に伴い生じる走行風と、排気マニホールド６０及び排気浄化システム７０のレイアウトに着目した構成とされている。
すなわち、図３に示すように、シリンダヘッド１４の後部には排気マニホールド６０が接続されている。そうすると、前述のように、矢印Ｗ１に沿って流れる走行風は、排気マニホールド６０を冷却すると共に、排気マニホールド６０を冷却した分だけ受熱するようになる。
図４等に示すように、排気マニホールド６０の下方には排気浄化システム７０が位置すると共に、その排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０に対して後方に突出するようになっている。排気マニホールド６０と排気浄化システム７０とが車幅方向においてオーバーラップすることを鑑みると、排気浄化システム７０は、排気マニホールド６０の斜め下後方に位置することになる。
したがって、排気マニホールド６０を冷却することにより受熱した走行風は、図３の矢印Ｗ２に示すように、排気浄化システム７０の外面を流れるようになる。排気浄化システム７０の外面を流れる走行風によって、排気浄化システム７０、及び、排気浄化システム７０に収容されるＧＰＦ装置７３を保温することができる。
こうして、車両走行時において、排気浄化システム７０の保温性能を高めることができる。
また、シリンダヘッド１４の上方に位置するエンジンカバー４の後端部は、図３に示すように、斜め下後方へ向かって指向している。よって、そうしたエンジンカバー４に沿って流れる走行風を排気マニホールド６０へ導くことができる。
特に、走行風の流速や流量が相対的に小さくなることが想定される低車速時において、排気マニホールド６０へ走行風をより確実に導くことが可能になる。このことは、ＧＰＦ装置７３の保温性能を確保する上で有効である。
対して、走行風の流速などが十分に確保されるものの、排気ガスのガス温が過度に高くなることが想定される高車速時において、排気マニホールド６０に対してより多量の走行風を導く上で有利になる。そのことで、排気マニホールド６０を冷却し、ひいては、排気マニホールド６０を通過して排気浄化システム７０に導入される排気ガスを冷却することが可能になる。このことは、触媒温度が活性温度の上限値を上回ってしまうような状況の発生を抑制するという点で、ＧＰＦ装置７３の保温性能を確保する上で有効となる。
こうして、低車速から高車速にかけて、ＧＰＦ装置７３の保温性能を確保する上で有利になる。
また、図４〜図６に示すように、排気浄化システム７０の上流端部は、排気マニホールド６０の下方に配置されている。このような配置にすると、排気浄化システム７０の上流端部は、その下流端部よりも排気マニホールド６０に近接するようになる。その結果、排気マニホールド６０からの輻射熱を利用して、排気浄化システム７０における上流側部分を保温することができる。
対して、図６に示すように、排気浄化システム７０の下流端部は、排気マニホールド６０に対して後方に配置されている。このような配置とすることで、前述の如く、矢印Ｗ１〜Ｗ２に示す走行風を利用して、排気浄化システム７０における下流側部分（具体的には、ケーシング７１の縦辺部７１ｂ）を保温することができる。
このように、排気浄化システム７０の上流端部から下流端部にかけての全体を保温することは、ＧＰＦ装置７３の保温性能を確保する上で有利になる。
また、図１１に示すように、排気浄化システム７０は、車両後方から見たときに、トンネル部Ｔと重なるよう配置されている。このようなレイアウトを採用すると、図３の矢印Ｗ３に示すように、走行風の流路上に排気浄化システム７０を配置することになるから、排気浄化システム７０に走行風を当てる上で有利になる。
また、これまでは、排気浄化システム７０をトンネル部Ｔに収容するような構成が一般的であった。その場合、車両前突時にエンジン１が後方へ移動したとしても、排気浄化システム７０がトンネル部Ｔの中を移動することになるため、排気浄化システム７０とダッシュパネル１０３との間の接触を防ぐことができた。
一方、本実施形態では、排気マニホールド６０付近を流れる走行風によって排気浄化システム７０を保温するべく、排気マニホールド６０と排気浄化システム７０とが従来よりも近接するようになっている。そのような構成とした場合、車両前突時において、排気浄化システム７０とダッシュパネル１０３との接触が懸念されるところ、本実施形態のように、車両後方から見たときに、排気浄化システム７０と、トンネル部Ｔとが重なるようにレイアウトすることで、車両前突時にエンジン１が後方へ移動したとしても、排気浄化システム７０は、トンネル部Ｔの中を移動するようになる。
そうして、車両前突時における安全性をより十分に確保することができる。
また、図８に示すように、ＧＰＦ装置７３を通過した後の既燃ガスを外部ＥＧＲガスとして利用することが可能になる。こうした構成は、例えば、ＧＰＦ装置７３の上流にＥＧＲ通路５２を接続した構成と比較して、ＧＰＦ装置７３を通過するガスの流量を多く確保することができ、通過するガスによってＧＰＦ装置７３を保温する上で有利になる。
また、ＧＰＦ装置７３がガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）として機能することで、そのＧＰＦによって煤が除去された後のガスを外部ＥＧＲガスとして利用することができる。そのことで、ＥＧＲ通路５２が接続される吸気通路３０において、外部ＥＧＲガスに含まれるデポジットの堆積を抑制することが可能になる。
また、前述のように、自動車１００のエンジンルームＥには、車両前後方向の前側から後方へ向かって流れるような走行風が導入される。そうした走行風の少なくとも一部は、図３の矢印Ｗ１に示すように、シリンダヘッド１４から斜め下後方へ向かって流れる一方、その他部は、車幅方向の右側と左側から、エンジン１を周り込むようにして後方へ向かって流れることになる。
図８〜図１０に示すように、ＧＰＦ装置７３に対して車幅方向の左側かつ車両前後方向の前側には、前述の如く熱源として利用可能なＥＧＲクーラ５３が配置される。よって、車幅方向の左側からエンジン１を周り込むようにして流れる走行風は、ＥＧＲクーラ５３から受熱した上で排気浄化システム７０の外面へ至る。そうした走行風によって、排気浄化システム７０に配設されるＧＰＦ装置７３を保温することができる。
一方、ＧＰＦ装置７３に対して車幅方向の右側かつ車両前後方向の前側には、排気マニホールド６０の集合部６２が配置される。よって、車幅方向の右側からエンジン１を周り込むようにして流れる走行風は、排気マニホールド６０の集合部６２から受熱した上で排気浄化システム７０の外面へ至る。そうした走行風によって、排気浄化システム７０に配設されるＧＰＦ装置７３を保温することができる。
このように、シリンダヘッド１４から斜め下後方へ向かって流れる走行風ばかりでなく、車幅方向の右側と左側からエンジン１を周り込むようにして後方へ向かって流れる走行風を利用することにより、ＧＰＦ装置７３の保温性能を高める上で有利になる。
また、図５〜図８に示すように、分岐通路６１において区間Ｉ２に対応する部分は、上方へ向かって凸を成す分だけ、２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂに対して上方に離間するようになっている。詳しくは、図５に示すように、分岐通路６１において区間Ｉ２に対応する部分と排気浄化システム７０との距離Ａは、同通路において区間Ｉ１に対応する部分と排気浄化システム７０との距離Ｂよりも大きくなっている。よって、分岐通路６１において区間Ｉ２に対応する部分は、その下方に位置する２つのハニカム触媒７２ａ，７２ｂの双方に対して上方に離間するようになる。これにより、ハニカム触媒７２ａ，７２ｂにおける過度の昇温を抑制することができる。
対して、分岐通路６１において区間Ｉ１に対応する部分は、下方へ向かって凸を成す分だけ、ケーシング７１における空洞部に対して下方に近接するようになっている。これにより、空洞部周辺の配管を介してケーシング７１を温めることができるようになる。
《他の実施形態》
前記実施形態では、直列４気筒エンジンについて例示したが、この構成には限られない。例えば直列６気筒エンジンとしてもよい。また、気筒数に応じて、排気マニホールド６０の形態を適宜変更してもよい。
また、前記実施形態では、横置き式のエンジン１について説明したが、これには限られない。例えば、縦置き式のエンジンとしてもよい。このように構成した場合、排気マニホールドはエンジンの左右一側に配置されるものの、排気浄化システム７０は、横置き式のエンジン１と同様に、エンジンの後側に配置されることになる。この場合、排気マニホールドと排気浄化装置との相対位置関係を横置き式と同様に構成すれば、縦置き式のエンジンにおいても、横置き式と同様の作用効果を奏することになる。
１ エンジン
４ エンジンカバー（整流部）
１１ シリンダ
１４ シリンダヘッド
３０ 吸気通路
５０ 排気通路
５２ ＥＧＲ通路
５３ ＥＧＲクーラ
６０ 排気マニホールド
６１ 分岐通路
６２ 集合部
７０ 排気浄化システム（排気浄化装置）
７１ ケーシング
７１ａ 横辺部
７１ｂ 縦辺部
７３ ＧＰＦ装置（浄化部）
１００ 自動車（車両）
１０３ ダッシュパネル（隔壁）
Ｒ エンジンルーム
Ｔ トンネル部

Claims (6)

  1. エンジンの一側面に接続される排気通路を備え、前記排気通路には、排気ガスの流れ方向において上流側から順に排気マニホールド及び排気浄化装置が配設され、前記排気浄化装置は、前記エンジンに対して車両前後方向における後側に配置されていると共に、排気ガスの浄化性能を有する浄化部を収容して成る車両用排気システムであって、
    前記排気浄化装置は、前記排気マニホールドの下方に位置すると共に、該排気マニホールドに対して車幅方向においてオーバーラップするよう配置され、
    前記排気浄化装置は、前記排気マニホールドに対して車両前後方向における後方に向かって突出するように配置される
    ことを特徴とする車両用排気システム。
  2. 請求項１に記載された車両用排気システムにおいて、
    前記エンジンの上方には、前記排気マニホールドへ走行風を導く整流部が設けられる
    ことを特徴とする車両用排気システム。
  3. 請求項１又は２に記載された車両用排気システムにおいて、
    前記排気マニホールドの下方には、前記排気浄化装置の上流端部が配置されている一方、該排気浄化装置の下流端部は、前記排気マニホールドに対して後方に配置されている
    ことを特徴とする車両用排気システム。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された車両用排気システムにおいて、
    前記エンジンは、エンジンルームに搭載されるように構成されており、
    前記エンジンルームの車両前後方向における後方側部分を区画する隔壁には、該隔壁から車両前後方向において後方に向かって延びるトンネル部が設けられ、
    前記排気浄化装置は、車両前方又は後方から見たときに、前記トンネル部と重なるよう配置されている
    ことを特徴とする車両用排気システム。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された車両用排気システムにおいて、
    前記浄化部は、ガソリンパティキュレートフィルタとして機能するよう構成され、
    前記浄化部の下流には、既燃ガスの少なくとも一部を前記エンジンの吸気通路へ還流するためのＥＧＲ通路が接続されている
    ことを特徴とする車両用排気システム。
  6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された車両用排気システムにおいて、
    前記排気マニホールドは、前記エンジンの各気筒に接続される分岐通路と、該分岐通路の各々が集合して前記排気浄化装置に接続される集合部と、を有し、
    前記浄化部に対して車幅方向の一側かつ車両前後方向の前側には、既燃ガスを冷却するＥＧＲクーラが配置されている一方、前記浄化部に対して車幅方向の他側かつ車両前後方向の前側には、前記集合部が配置されている
    ことを特徴とする車両用排気システム。
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