(57)【要約】  ハイブリッド車両のための排気システムは排気パイプを含む。この排気パイプは、第１の端部が前記車両のエンジンに接続されるとともに、第２の端部が、第２の導管と第３の導管とに分岐する第１の導管を含む。第２の導管と第３の導管とは、それぞれ前記車両の第１のフロント側、第２のフロント側に向けて外方に延在する。第１のマフラーは前記排気パイプの第２の導管に接続され、第２のマフラーは前記排気パイプの第３の導管に接続される。第１のテールパイプは前記第１のマフラーに接続され、第２のテールパイプは前記第２のマフラーに接続される。前記排気システムは、前記第１と第２のテールパイプが前記車両前端の第１および第２のフロント側に排気ガスを噴出するように、前記車両の前端部に位置する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド車両のための排気システムであって、前記排気システムは、
第１の端部と第２の端部を有する第１の導管であって、第１の端部が前記車両のエンジンに接続されるとともに、第２の端部が、そこから、前記車両の第１のフロント側に向けて外方に延在する第２の導管と、当該位置から前記車両の第２のフロント側に向けて外方に延在する第３の導管とに分岐するところの第１の導管を含む排気パイプと、
前記排気パイプの第２の導管に接続された第１のマフラーと前記排気パイプの第３の導管に接続された第２のマフラーとであって、前記第１のマフラーが前記車両の第１のフロント側に接続され、前記第２のマフラーが前記車両の第２のフロント側に接続されるところの、第１のマフラーと第２のマフラーと、
前記第１のマフラーに接続された第１のテールパイプと前記第２のマフラーに接続された第２のテールパイプであって、前記第１および第２のテールパイプが前記車両の前端の第１および第２のフロント側に排気ガスを噴出するように前記排気システムが前記車両の前端に位置するところの、第１のテールパイプと第２のテールパイプと、
を備えてなる排気システム。
【請求項２】
前記排気システムは、前記車両の前端内で乗員区画の前方に完全に収容される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記排気システムに取り付けられ、前記車両から熱を逃がすことにより、前記車両を熱のダメージから防護する、少なくとも１個のヒートシールドをさらに備えてなる、請求項１に記載の排気システム。
【請求項４】
前記車両の電池から排気熱を逃がすように、前記第１のマフラー、第２のマフラー、及び前記排気パイプの少なくとも１個に取り付けられる少なくとも１個のヒートシールドをさらに備えてなる、請求項１に記載の排気システム。
【請求項５】
前記第２の導管に接続される近位端と、前記第１のマフラーに接続される遠位端とを有する第１の中間排気パイプと、
前記第３の導管に接続される近位端と、前記第２のマフラーに接続される遠位端とを有する第２の中間排気パイプと、
をさらに備えてなる、請求項１に記載の排気システム。
【請求項６】
前記エンジンの動きを排気システムの動きから絶縁するように前記排気パイプと前記エンジンとに取り付けられる柔軟性カップラーを、さらに備えてなる、請求項１記載の排気システム。
【請求項７】
前記第１および第２のマフラーが、前記排気システムからの排気音を減衰させる、請求項１記載の排気システム。
【請求項８】
前記車両のエンジンに接続される第１の端部と前記排気パイプの第１の導管に接続される第２の端部とを有するメイン排気パイプを、さらに備えてなる、請求項１記載の排気システム。
【請求項９】
前記排気パイプが、実質的にＹ字形状、あるいは実質的にＴ字形状をなす、請求項１記載の排気システム。
【請求項１０】
前記排気システムからの排気ガスの排出を調整する排出制御素子を、さらに備えてなる、請求項１記載の排気システム。
【請求項１１】
排気ガスの流れを制御し、背圧と絞りとを変更するための排気システム内のバルブの開閉を制御する排気制御システムを、さらに備えてなる、請求項１記載の排気システム。
【請求項１２】
排気ガスを拡散させるために、前記排気システム内に新鮮な空気を吹き込む排気パイプ内のファンを、さらに備えてなる、請求項１記載の排気システム。
【請求項１３】
排気音を変更することで、前記排気システム音を向上させる音響システムを、さらに備えてなる、請求項１記載の排気システム。
【請求項１４】
ハイブリッド車両のための排気システムであって、前記排気システムは、
第１の端部と第２の端部を有する第１の導管であって、第１の端部が前記車両のエンジンに接続されるとともに、第２の端部が、そこから前記車両の第１のフロント側に向けて外方に延在する第２の導管と、当該位置から前記車両の第２のフロント側に向けて外方に延在する第３の導管とに分岐するところの第１の導管を含む排気パイプと、
前記第２の導管に接続される近位端と、前記第１のマフラーに接続される遠位端とを有する第１の中間排気パイプと、前記第３の導管に接続される近位端と、前記第２のマフラーに接続される遠位端とを有する第２の中間排気パイプとであって、前記第１のマフラーが前記車両の第１のフロント側に接続され、前記第２のマフラーが前記車両の第２のフロント側に接続されるところの、第１の中間排気パイプと第２の中間排気パイプと、
前記第１のマフラーに接続された第１のテールパイプと前記第２のマフラーに接続された第２のテールパイプと、
前記排気システムに取り付けられ、前記車両から熱を逃がすことにより、前記車両を熱のダメージから防護する、少なくとも１個のヒートシールドであって、前記排気システムが前記車両の前端内で乗員区画の前方に完全に収容され、第１及び第２のテールパイプが前記車両前端の第１および第２のフロント側に排気ガスを噴出するところの、ヒートシールドと、
を備えてなる排気システム。
【請求項１５】
ハイブリッド車両のための排気システムであって、前記排気システムは、
第１の端部と第２の端部を有する第１の導管であって、第１の端部が前記車両のエンジンに接続されるとともに、第２の端部が、そこから前記車両の第１のフロント側に向けて外方に延在する第２の導管と、当該位置から前記車両の第２のフロント側に向けて外方に延在する第３の導管とに分岐するところの第１の導管を含む、実質的にＹ字形状、あるいは実質的にＴ字形状をなす、排気パイプと、
前記車両のエンジンに接続される第１の端部と前記排気パイプの第１の導管に接続される第２の端部とを有するメイン排気パイプと、
前記エンジンの動きを排気システムの動きから絶縁するように前記排気パイプと前記エンジンとに取り付けられる柔軟性カップラーと、
前記第２の導管に接続される近位端と、前記第１のマフラーに接続される遠位端とを含む第１の中間排気パイプと、前記第３の導管に接続される近位端と、前記第２のマフラーに接続される遠位端とを有する第２の中間排気パイプとであって、前記第１のマフラーが前記車両の第１のフロント側に接続され、前記第２のマフラーが前記車両の第２のフロント側に接続されるところの、第１の中間排気パイプと第２の中間排気パイプと、
前記第１のマフラーに接続された第１のテールパイプと前記第２のマフラーに接続された第２のテールパイプと、
前記排気システムに取り付けられ前記車両から熱を逃がすことにより、前記車両を熱のダメージから防護する、少なくとも１個のヒートシールドであって、前記排気システムが前記車両の前端内で乗員区画の前方に完全に収容され、第１及び第２のテールパイプが前記車両前端の第１および第２のフロント側に排気ガスを噴出するところの、ヒートシールドと、
を備えてなる排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年４月２９日出願の米国仮特許出願第６１／３２９，２０８号の利益と優先権を主張する。この仮出願は本明細書に参照として取り込まれる。
【０００２】
本開示は広く排気システムに関し、特に、ハイブリッド車のための前端排気システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の内燃エンジンのための排気システム、その他、これに属するものは、マフラーとテールパイプとに接続された排気パイプを含む。内燃エンジンからのガスは、音を減衰および消音するためにテールパイプを介してマフラー内に排出される。従来の排気システムは、大気中に入る前の排気ガス中の有害排出物を浄化するための触媒コンバータも含む場合もある。
【０００４】
従来の排気システムは、ハイブリッド車（ＨＥＶ）を含む各種の車両において実現されている。ＨＥＶは、電気的推進システムを備えた、従来の内燃エンジンを合わせもつハイブリッド車である。電気的推進システム（すなわち、パワートレイン）を含むと言うことは、車両の燃料経済性の向上を意図している。ＨＥＶの一例はハイブリッド電気自動車である。ハイブリッド電気自動車は一般に、ガソリン内燃エンジンと、電池駆動の一台またはそれ以上の電気モーターを含む。
【０００５】
従来の排気システムをＨＥＶにおいて実現する場合、そのＨＥＶにおける従来の排気システムの実現には多くの難題がある。たとえば、ＨＥＶは、排気システムを組み込むのに、独自の問題を有している。大きな電池を車両の中央位置に組み付けることは、運転動特性を助けるが、排気システムは大容量を必要とし、大変熱くなる。電池の隣に排気システムを組み付けることは電池にダメージを与え、及び／または電池の容積と容量とを減少させ得る。排気システムの他の部位への組み付けは、乗員室空間の減少と車両の規模への好ましくない影響という結果を生じさせる。
【０００６】
このように、電池にダメージを与えることなく電池の近くに位置させることができ、小容積で車両性能を向上させる排気システムのための技術分野における要請がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本開示に係るハイブリッド車両のための排気システムは排気パイプを含む。この排気パイプは、第１の端部が前記車両のエンジンに接続されるとともに、第２の端部が、第２の導管と第３の導管とに分岐する第１の導管を含む。第２の導管と第３の導管とは、それぞれ前記車両の第１のフロント側、第２のフロント側に向けて外方に延在する。第１のマフラーは前記排気パイプの第２の導管に接続され、第２のマフラーは前記排気パイプの第３の導管に接続される。第１のテールパイプは前記第１のマフラーに接続され、第２のテールパイプは前記第２のマフラーに接続される。前記排気システムは、前記第１と第２のテールパイプが前記車両前端の第１および第２のフロント側に排気ガスを噴出するように、前記車両の前端部に位置する。
【０００８】
本開示のひとつの利点は、排気システムが、たとえば排気熱、その他のダメージから電池を保護することである。他の本開示の利点は、排気システムが車両の前端部に完全に位置し、これにより車両の他の空間を空いた状態にできる。さらなる本開示の利点は、排気システムが車両の空いている所に柔軟性をもって組み付けられることである。
【０００９】
本開示の他の特徴及び利点は、添付の図面と併せて説明された以下の詳細な説明を読むことにより容易に評価され、またより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態における、ハイブリッド車両の斜視図である。
【図２】本実施の形態における、デュアルテールパイプを有するハイブリッド車両の後方からの斜視図である。
【図３】図２のハイブリッド車両の部分拡大図である。
【図４】本実施の形態における、車両スペースフレームの斜視図である。
【図５】本実施の形態における、ハイブリッド車両のための排気システムの上部の斜視図である。
【図６】本実施の形態における、図５のＹ字パイプの線図である。
【図７】本実施の形態における、排気システムを含むハイブリッド車両の部分的な底面を見た状態である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付図全般を、さらに特に図１を参照するに、電気的推進システムと排気システム１２とを有するハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）１０が示されている。車両１０は、排気システム１２の構成部品である複数のテールパイプ１４，１６を含む。示された車両は２ドアセダンであるが、車両は、ミニバン、スポーツユーティリティー車両、その他のいずれのタイプでもよいことは、理解されるべきである。本開示の排気システムは、ＨＥＶにおける使用のために記載されているが、カーボンベース、代替燃料ベースの内燃エンジンその他、電気車両その他、のような推進システムを有する車両において使用されるように考慮してもよい。
【００１２】
ここで、図２及び３を参照するに、デュアルテールパイプ１４，１６を有するＨＥＶが示されている。このデュアルテールパイプ１４，１６は、車両１０の下部フロント部の両側に位置している。示された排気システム１２とテールパイプ１４，１６とは、車両１０の側部と下部フロント部に位置しているが、排気システム１２とテールパイプ１４，１６とは、車両の後部等や他の任意の位置に置かれ、他の位置づけを有してもよい。
【００１３】
ここで、図４を参照するに、典型的な実施の形態による車両スペースフレーム１８が示されている。車両スペースフレーム１８は、前方（フロント）フレーム部、中央フレーム部２２、後方（リヤ）フレーム部２４を含む。また、車両スペースフレーム１８は、第１の側部部材２６、第２の側部部材２８、フロント部部材３０、リヤ部部材３２、上部（トップ）表面材３４と、下部（ボトム）表面材３６を含む。第１と第２の横方向に広がり、縦方向に延在した下側サイドレール部材３８，４０が、車両スペースフレーム１８の下部表面材３６の第１と第２の側部部材２６，２８上の全長に延在して配置されている。車両スペースフレーム１８の下部（ボトム）表面材３６は、複数の鉛直支持部材４２（たとえばストラクチャ、ピラー、コラム等）によって、車両スペースフレーム１８の上部（トップ）表面材３４と連結されている。これらの鉛直支持部材４２は一対の第１の鉛直支持部材（すなわちＡピラー）４４、一対の第２の鉛直支持部材（すなわちＢピラー）４６、一対の第３の鉛直支持部材（すなわちＣピラー）４８、その他を含む。フロントフレーム部２０、中央フレーム部２２、リヤフレーム部２４は、それぞれ実質的に箱状（すなわち、かご状）をなし、同様に実質的に箱状（すなわち、かご状）をなす車両スペースフレーム１８を形成するように一体的に連結されている。車両スペースフレーム１８は、排気システム１２、エンジン、ドライブトレイン、車体部材、車体側部アッセンブリ、その他のような、それぞれの車両の構成部品の取付けのための複数の開口や領域５０も含む。車体側部アッセンブリは、フロアパン、屋根、フェンダー、車体パネル、ボンネット、トランクリッド、ドア、その他を含んでも良い。
【００１４】
ここで、図５−６を参照するに、排気システム１２とその構成部品が示されている。排気システム１２は、以下において詳述する、一般にメイン排気パイプ５１、第１および第２中間排気パイプ５２ａ、５２ｂ、第１および第２マフラー５４，５６、排気パイプ部材（Ｙパイプ）５８、柔軟性カップラー６０、及び第１および第２テールパイプ１４，１６を含む。
【００１５】
排気システムは、第１端部および第２端部とを有するメイン排気パイプ５１を含む。メイン排気パイプの第１端部５１ａは車両１０のエンジン５５に接続されている。メイン排気パイプの第２端部５１ｂは排気パイプ部材５８に接続されている。
【００１６】
排気パイプ部材５８は、排気ガスを２本以上の導管に分岐させる。排気パイプ部材５８は、Ｙ字形、Ｔ字形、その他の各種の形状と寸法とを有することができる。本例において、排気パイプ部材５８は実質的にＹ字形をなし、第２導管５８ｂと第３導管５８ｃとに分岐する第１導管５８ａを含む。メイン排気パイプの第２の端部５１ｂは排気パイプ部材の第１導管５８ａに接続されている。
【００１７】
排気システム１２は、複数の相互に接続された中間排気パイプも有する。本例では、第１中間排気パイプ５７と第２中間排気パイプ５９である。第１中間排気パイプ５７は排気部材の第２導管５８ｂに接続される前端５７ａと、末端５７ｂとを有する。同様に、第２中間排気パイプ５９は排気部材の第３導管５８ｃに接続される前端５９ａと、末端５９ｂとを有する。第１中間排気パイプ５７は排気パイプ部材５８から外方に車両１０の第１の側に向けて延在しており、第２中間排気パイプ５９は排気パイプ部材５８から外方に車両１０の対向する第２の側に向けて延在している。
【００１８】
第１マフラー５４は、第１中間排気パイプの末端５７ｂに接続され、第２マフラー５６は第２中間排気パイプの末端５９ｂに接続されている。２本のマフラー５４，５６が排気システム１２に含まれているが、幾本ものマフラーを使用することを考慮できる。第１のテールパイプ１４が第１のマフラー５４に接続され、第２のテールパイプ１６が第２のマフラー５６に接続されている。テールパイプ１４，１６は、動力性能、美的外観、その他を向上させるために型式化したり、形状、寸法、表面の特徴、質感、その他を有すようにすることができる。たとえば、テールパイプ１４，１６（また以後、排気システム）は背圧が増加するのを防止するために幅広にしたり、排気（Ｅ）の出口速度増加等のために、相対的に狭い状態を保持することもできる。
【００１９】
排気システム１２は、動力性能を妨げ、及び／または排気システム１２に損傷を与えるおそれのある排気システム１２の動きから、エンジン５５の如何なる動きを絶縁する柔軟性カップラ６０を含むこともできる。排気システム１２は、また選択的に縁石側排気を行えるようなＹ−パイプ５８にバルブ（図示せず）を有する排気制御システムを含むこともできる。排気システム１２は、また排気（Ｅ）を拡散させ、排気システム１２の動力性能を向上させるために、排気システム１２内に新鮮な空気（Ａ）を吹き込む排気パイプ部材５８内にファン６６を設けることもできる。ひとつあるいは複数のヒートシールド６４が、バッテリー等のようなその他の車両の構成部品をダメージから防護するために、排気システム１２に取り付けられることもできる。また、ひとつあるいは複数のヒートシールド６４は車両の構成部品（排気マニホールド等）の表面温度を低下させるために熱を逃がすように使用されてもよい。ヒートシールド６４は、最適な性能と熱防護のために有利な（例えば、排気パイプ５８と柔軟性カップラ６０とに隣接した、第１および第２のマフラー５４，５６、その他に隣接した）位置において、車両１０（例えば、スペースフレーム１８、他の車両の構成部品、その他）に取り付けられることができる。排気システム１２は、さらに、排気システム１２と車両１０の効率と性能をさらに向上させるために排出制御素子を含むようにしてもよい。これらの排出制御素子は、触媒コンバータ、排気ガス再循環システム、空気噴射システム、コンピュータ制御された排気管理システム、その他を含むことが好ましい。
【００２０】
動作中において、メイン排気パイプ５１は、排気システム１２からの排気流がテールパイプ１４，１６を通じて車両１０の両側に分岐され、排出され、噴出され、また言い換えると、拡散することを可能とするような方法で排気パイプ５８に接続される。２個の分離したマフラー５４，５６は、排気システム１２からの音の発散を減衰させることで排気システム１２および車両１０の性能を向上させる。第１および第２の形式化されたテールパイプ１４，１６は、排気システム１２からの排気ガスを車両１０の側部に排出させることができる。
【００２１】
排気システム１２はスペースフレーム１８または車両１０の他の部分、例えば車両のその他部材によって支持され、それに連結され、また例えば溶接、固定部材、ボルト締め、その他の従来の手法によって固定されている。排気システム１２は車両１０のいかなる場所にも配置してもよい。本例では、排気システム１２は、車両２０のフロント部内、また特に乗員区画の前部の車両のボンネットの下側に収容されている。排気システムとその構成部品は、たとえば金属、合成材料、樹脂、耐熱材料、その他の各種の材料で製造することができる。
【００２２】
ここで、図７を参照するに、ＨＥＶ１０のフロント下部に取り付けられた本開示における排気システム１２が示されている。ここに開示された排気システム１２が実現されることにより、たとえば排気マニホールド、触媒コンバータ、その他の車両構成部品の高い表面温度を著しく低下させることができる。例えば、排気マニホールドと触媒コンバータの高い表面温度は、それぞれ８３２℃から３２７℃に、８６５℃から４７１℃に低下させることができる。
【００２３】
本開示における排気システム１２の消音システムは、アクティブあるいはパッシブ、そして各種の方法において構成されたもののいずれでもよい。例えば、パッシブマフラー内により絞り（拘束）を加えたものは、音響パワーを低減できるが、エンジンの動力性能が低下する。マフラー内の絞りを減らすことで、エンジン動力性能を改善することができるが、音響パワーが増加する。大きなマフラーを設けることで、低絞りを達成し、音響パワーを低減し得るが、過剰な他の構成部品を詰める空間を小さくし、熱の逃げる隙間を減らしたり、あるいは車両の寸法の変更を生じさせるであろう。このように、本開示の排気システム１２は、エンジン運転性能の改善及び／または最適化と音響パワーの最少化を実現するとともに、製造と組み付けの向上を図るようにするために、パッシブ消音、セミアクティブ消音、あるいはアクティブ消音の組み合わせ利用を構成することができる。一実施例によれば、アクティブ消音システムが、排気音をキャンセルする一つあるいは複数の音響装置を含むように設定することができる。セミアクティブシステムは、好ましいエンジン運転性能と音響パワーとを得るために動的に、背圧と絞り（たとえば排気流路を切り替えるためのバルブによる）を変化させるように構成することができる。
【００２４】
本開示は図示される方法において述べられた。使用された術語は制限のためでなく、説明のための語としての性質を有することを意図させたものであることを理解するべきである。
【００２５】
本開示の多くの改変や変形が上述の教示に照らして可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内で、本開示は具体的に記述されたもの以外でも実施することができる。
【図１】
2013528518.tif 000003
【図２】
2013528518.tif 000004
【図３】
2013528518.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013528518.tif 000007
【図６】
2013528518.tif 000008
【図７】
2013528518.tif 000009
【国際調査報告】
2013528518.tif 000010