車両の前部構造
【課題】本発明は、車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、エンジン前方に吸気管を配置して、エンジン後方に排気管を配置した車両の前部構造において、排気管二本をトンネル部内に配置しつつ、排気管の排気効率をできるだけ高めて、エンジン出力を高めることができる車両の前部構造を提供することを目的とする。
【解決手段】トンネル拡大部２０に配置される直キャタリスト２１Ａ，２０Ｂは、二つを車幅方向に並設して車両前後方向に延びるように設定している。そして、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂの下方には、プロペラシャフト３１を配置している。
【解決手段】トンネル拡大部２０に配置される直キャタリスト２１Ａ，２０Ｂは、二つを車幅方向に並設して車両前後方向に延びるように設定している。そして、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂの下方には、プロペラシャフト３１を配置している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の前部構造に関し、特に、車両前部のエンジンルームにエンジンを横置き配置して、エンジン前方に吸気管を配置して、エンジン後方に排気管を配置した車両の前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般的な車両においては、車室空間をできるだけ広く確保するために、フロントエンジン・フロントドライブ方式（以下、ＦＦ方式）が採用されることが多い。このとき、エンジンは、エンジンの出力軸とドライブシャフトが並行に位置する方が駆動効率の点で優れるため、通常、横置き(気筒列が車幅方向に向いた位置)に配置される。
【０００３】
また、近年においては、排気ガスの低エミッション化を図るため、排気管をエンジンの後方側に配置して、排気ポートからキャタリストまでの距離を短くする後方排気レイアウトを採用する車両が多くなっている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１では、エンジン横置きのＦＦ方式の車両において、エンジン後方に排気管を配置した後方排気レイアウトを採用した車両が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１９８６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エンジンの排気効率を高めエンジン出力を高めるためには、できるだけ、排気管を直線状に延びるようにレイアウトするのが望ましい。
【０００７】
しかし、前述の特許文献１に記載された車両の排気管は、ダッシュパネルが後方に位置しているため、エンジン上部から下方側垂直方向に屈曲して、また、その下端で後方側水平方向に屈曲するように、略クランク形状にレイアウトされている。
【０００８】
このため、特許文献１に記載された車両のエンジンにおいては、排気管が複雑に屈曲して、排気効率を高めることができず、エンジン出力を十分に高めることができないという問題がある。
【０００９】
また、エンジンの後方に排気管をレイアウトすると、車両衝突時にエンジンの後退によって、排気管がダッシュパネルを押圧することになり、ダッシュパネルの後方側への変形を大きくするおそれがある。
【００１０】
こうした問題を対策する方法として、ダッシュパネルの車幅方向中央位置に、大きな内部空間を有するトンネル拡大部を形成し、このトンネル拡大部内に略直線状に車両後方側斜め下方に延びるように排気管をレイアウトすることが考えられる。
【００１１】
しかし、トンネル拡大部をあまりに大きくすると、車室の前方空間が影響を受けることになり、車室空間が狭まるという問題がある。
【００１２】
特に、各気筒間の排気干渉をなくすため、各気筒から延びる複数の排気管を、一旦二本に集合させて、その後に一本に集合するように構成した場合には、排気管二本をトンネル拡大部内にレイアウトする必要があるため、特に大きくなる可能性がある。
【００１３】
ここで仮に、二本の排気管を上下方向に並設すると、車幅方向に並ぶ気筒列との関係で、二つの排気管が上下方向にオフセットして配置されることになり、排気管を略直線状に配置して排気効率を高めようとした効果を十分に得られないとう問題が生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、エンジン前方に吸気管を配置して、エンジン後方に排気管を配置した車両の前部構造において、排気管二本をトンネル部内に配置しつつ、排気管の排気効率をできるだけ高めて、エンジン出力を高めることができる車両の前部構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の車両の前部構造は、車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、該エンジンの前方に吸気管を配置して、該エンジンの後方に排気管を配置した車両の前部構造であって、車室の前壁を構成するダッシュパネルとフロアパネルとの接続部の車幅方向中央に、車室内方側へ突出して車両前後方向に延びるトンネル部を設け、該トンネル部の前部に、車室内方側に大きく突出するトンネル拡大部を形成して、前記排気管が、エンジンの各気筒に接続された複数の独立排気管と、該独立排気管の下流側で独立排気管を二つに集合する集合排気管とを備え、該二つの集合排気管を、前記トンネル拡大部に対応する位置で車幅方向に並列して配置したものである。
【００１６】
上記構成によれば、二つの集合排気管を、トンネル拡大部に対応する位置で車幅方向に並列して配置することで、二本の集合排気管を、上下方向にオフセットすることなく、側面視で略直線状にレイアウトすることができる。
このため、二つの集合排気管を、側面視でそれぞれ略直線状に配設することができるため、エンジンの排気効率を高めることができる。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、エンジンの駆動力を、後輪に伝達するプロペラシャフトを備え、該プロペラシャフトを前記二つの集合排気管の下方に配置したものである。
上記構成によれば、プロペラシャフトを集合排気管の下方に配置することで、プロペラシャフトが邪魔になることがなく、プロペラシャフトの上方空間を有効に利用して、集合排気管を配置することができる。
このため、二本の集合排気管を、プロペラシャフトによって制限を受けることなく、それぞれ略直線状に配設することができる。
よって、プロペラシャフトを有する四輪駆動車においても、エンジンの排気効率を高めることができる。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、前記二つの集合排気管の後方で排気管を一つに集合する集合部を設け、該集合部を、プロペラシャフトの側方に配置したものである。
上記構成によれば、排気管を一つに集合する集合部をプロペラシャフトの側方に配置することで、排気管の占有するスペースを小さくした上で、プロペラシャフトを回避して、車両後方側斜め下方に延びるように配置できる。
よって、トンネル拡大部を車幅方向に大きくすることなく、排気管を、プロペラシャフトを回避して、略直線状にレイアウトすることができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、前記集合排気管に、キャタリスト又はフレキシブルチューブを設けて、該キャタリスト又はフレキシブルチューブを、前記トンネル拡大部に対応する位置に配置したものである。
上記構成によれば、トンネル拡大部内の空間を利用して、占有スペースの大きいキャタリスト又はフレキシブルチューブを、レイアウトすることになる。
よって、エンジンとダッシュパネルとの間には、占有スペースの大きなキャタリスト又はフレキシブルチューブを設置する必要がなくなり、衝突安全性を高めることができる。
また、キャタリストを設けた場合には、加熱されるキャタリスト周りの空気（熱気）を前後方向に延びるトンネル部を利用して、車両後方側に排出することができるため、キャタリスト周りの熱害を防止することができる。
【００２０】
この発明の一実施態様においては、前記キャタリストの車両前方側に、前輪を操舵するステアリング機構を配置したものである。
上記構成によれば、キャタリストの車両前方側にステアリング機構を配置したことにより、車両走行中、ステアリング機構には、キャタリスト周りの熱気が流れにくくなる。
よって、ステアリング機構に対するキャタリストによる熱害を抑制することができ、ステアリング機構の耐久性を高めることができる。
【００２１】
この発明の一実施態様においては、前記エンジンを、エンジン上部が車両後方側に位置するように傾斜配置したものである。
上記構成によれば、エンジンが車両後方側に傾斜配置（スラント配置）されることで、エンジン上部前方とエンジン下部後方にスペースが確保できる。また、エンジンの排気ポートの位置も低くできる。
このため、エンジン前方に配置される吸気管の配置スペースを拡大することができる。また、エンジン後方に配置されるフロントデフを車両前方側に配置することができる。さらに、排気ポートの位置が低くなるため、より排気管を直線状にレイアウトしやすくなり、エンジンの排気効率を高めることができる。加えて、キャタリストまでの距離も短くできるため、触媒の早期活性化を図ることができる。
よって、エンジンを後方に傾斜配置することで、後方排気エンジンの吸排気系の性能を高めることができ、また、車両のオーバーハング量を低減できるため、車両の操安性能も高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、二つの集合排気管を、側面視でそれぞれ略直線状に配設することができるため、エンジンの排気効率を高めることができる。
よって、車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、エンジン前方に吸気管を配置して、エンジン後方に排気管を配置した車両の前部構造において、排気管二本をトンネル部内に配置しつつ、排気管の排気効率をできるだけ高めて、エンジン出力を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本実施形態の車両の前部構造について説明する。
まず、図１〜図５で、車両の前部構造の全体構造について説明する。図１は車両の前部構造の特徴部分を示した斜視図、図２は車両の前部構造の全体側面図、図３はエンジンを除いた全体正面図、図４は車体フレーム等も含めた全体平面図、図５は車体フレーム等も含めた全体底面図である。
【００２４】
図２に示すように、車両の前部には、エンジン７を配置するエンジンルームＥＲと、その後方に形成される車室ＣＲとを備えている。
【００２５】
エンジンルームＥＲは、上部を前下がりに車両前後方向に延びるボンネット１で区画され、前部を上下に位置するフロントグリル２とフロントバンパー３で区画され、さらに、後部を上下方向に延びるダッシュパネル４等によって区画されて構成している。
【００２６】
また、車室ＣＲは、上部を図示しないルーフパネルで区画され、前部を前述のダッシュパネル４で区画され、下部を車両前後方向に延びるフロアパネル５と車両前後方向に延びるにトンネル部６とで区画されて構成している。
【００２７】
このうち、エンジンルームＥＲには、直列四気筒のＩ型エンジン７を横置き配置している。すなわち、四つの気筒を有するＩ型エンジン７を気筒列が車幅方向に延びるように配置している。そして、エンジン上部７ａがやや後方側に位置するように、エンジン７を後方側に傾斜(スラント)して配置している。この傾斜角αは約１５°に設定している。
【００２８】
また、エンジン上部７ａ前方には、各気筒に吸気を導入する吸気マニホールド８を設置して、エンジン上部７ａ後方には、各気筒の排気を排出する排気マニホールド９を設置している。
【００２９】
吸気マニホールド８は、気筒列方向に延びるサージタンク１０を取り囲むように湾曲形成されて、それぞれ所定の吸気通路長を確保している。
【００３０】
一方、排気マニホールド９は、後方側に傾斜したエンジン上部７ａ後面の排気ポート１１から略直線状に車両後方側斜め下方に延びるように形成されている。
【００３１】
また、図４に示すように、エンジン７の一側方（図４では図面左側）には、変速機１２を配置している。また、この変速機１２の後部には、フロントデフ１３を配置している。さらに、フロントデフ１３の他方側（図４では図面右側）には、トランスファ装置３０を配置している。このトランスファ装置３０は、後輪（図示せず）に対してプロペラシャフト３１を介して駆動力を伝達するように構成している。
変速機１２は、図示しない入力軸と出力軸が車幅方向に延びるいわゆる横置きタイプの変速機１２であり、エンジン７の駆動力を、方向変換することなく、そのままヘリカルギア等（平歯車）でフロントデフ１３へ伝達するように構成している。
【００３２】
フロントデフ１３は、変速機１２からの出力を、左右の前輪１４，１４に伝達するように構成して、図示しないドライブシャフトの出力位置を規定している。ドライブシャフトは車幅方向に延びて、車両両側に設置される前輪１４，１４に対して駆動力を伝達している。
【００３３】
トランスファ装置３０は、図示しないトランスファ軸を介してベベルギア等の方向変換歯車を用いて駆動力をプロペラシャフト３１に伝達するように構成している。プロペラシャフト３１は、トンネル部６内を車両前後方向に延びるように配置され、図示しない後輪に対して駆動力を伝達するように構成している。こうして前輪１４，１４と後輪に駆動力を伝達することで、本実施形態では、車両を四輪駆動車として構成している。
【００３４】
なお、図２に示すように、エンジン７の前方のエンジンルームＥＲ前部には、ラジエータ１５を設置している。また、エンジン下部７ｂ後方には、前輪１４を操舵するステアリング機構のステアリングラック１６を設置している。
【００３５】
車室前壁を構成するダッシュパネル４は、図３に示すように、上下方向且つ車幅方向の全域に延びるパネル体で構成している。そして、このダッシュパネル４の車幅中央には、トンネル部６につながるトンネル開口部１７を設けている。
【００３６】
車室床面を構成するフロアパネル５は、図１に示すように、ダッシュパネル４の下端から車両後方側に広がり且つ車幅方向に延びている。そして、フロアパネル５の両側端には車体骨格部材であるサイドシル１８，１８が車両前後方向に延びている（図５参照）。
【００３７】
このフロアパネル５の車幅方向中央には、図１に示すように、略ハット状に上方（車室内方）に隆起する車両前後方向に延びるトンネル部６を形成している。このトンネル部６の車幅方向の幅Ｗ及び上下方向高さＨは、全体に内部（車室外方）に一本の排気管（後部排気管１９）と、プロペラシャフト３１を配設できる程度に設定している。
【００３８】
このトンネル部６の前部には、上方及び車幅方向にさらに大きく突出したトンネル拡大部２０を形成している。このトンネル拡大部２０は、その内部（車室外方）に、前述の排気マニホールド９から後方に延びる排気系の構成要素とプロペラシャフト３１をレイアウトできるように大きく且つ高く形成している。
【００３９】
すなわち、前述の排気マニホールド９の傾斜に対応して、ダッシュパネル４上部から車両後方に傾斜して延びる上壁面２０ａと、複数の排気マニホールド９に対応して車両後方に向かうに従い中央側に傾斜して延びる側壁面２０ｂ，２０ｃとによって、内部空間Ｓを大きく確保したトンネル拡大部２０を形成して、そのトンネル拡大部２０の内部空間Ｓに、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂ、Ｙ字排気管２２等の排気系の構成要素と、車両前後方向に延びるプロペラシャフト３１をレイアウトしている。
【００４０】
このうち、排気系の構成要素について詳述する。
図４に示すように、エンジン７の後方には、排気マニホールド９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）を配設している。この排気マニホールド９は、排気干渉を避けるために、四本の排気マニホールド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが、一旦二本に集合するように構成している。すなわち、燃焼タイミングを、一番気筒Ｅ１→三番気筒Ｅ３→四番気筒Ｅ４→二番気筒Ｅ２として設定しているため、両端の一番気筒Ｅ１の排気マニホールド９ａと四番気筒Ｅ４の排気マニホールド９ｄと集合させて、中央の二番気筒Ｅ２の排気マニホールド９ｂと三番気筒Ｅ３の排気マニホールド９ｃとを集合させて構成している。
【００４１】
そして、この集合した排気マニホールド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対応して、略円筒形状の直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂを車幅方向に二つ並設するように設けている。具体的には、一番気筒Ｅ１の排気マニホールド９ａと四番気筒Ｅ４の排気マニホールド９ｄを集合された管に対応して、第一キャタリスト２１Ａを設け、二番気筒Ｅ２の排気マニホールド９ｂと三番気筒Ｅ３の排気マニホールド９ｃを集合させた管に対応して、第二キャタリスト２１Ｂを設けている。
【００４２】
このように、車幅方向に二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを並設することで、車幅方向に並ぶ各排気マニホールド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄからの排気を、それぞれ上下方向にオフセットさせることなく、滑らかに下流側に排出するようにしている。
【００４３】
この直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂは、三元触媒で構成しているが、主に、冷間時のＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の浄化を図るために、この位置に設置している。
【００４４】
この後方には、二つの管路を一つに集合する略Ｙ字状のＹ字排気管２２を設けている。排気ガスが直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂを通過すると、排気干渉の影響を受けにくいため、この位置で排気系を一本に集合するように構成している。
【００４５】
また、この後方には、略円筒状のフレキシブルジョイント２３を設けて、エンジン７のロール振動等を、このフレキシブルジョイント２３で吸収するようにしている。このため、このフレキシブルジョイント２３までの排気系が、エンジン７と共に揺動することになる。
【００４６】
このフレキシブルジョイント２３の後方には、略円筒状のアンダーフットキャタリスト２４を設けている。このアンダーフットキャタリスト２４も、三元触媒で構成しているが、主に、ＮＯx（窒素酸化物）の浄化を図るため、この位置に設置している。
【００４７】
この後方（下流）には、一本の後部排気管１９を、トンネル部６内を車両後方側に延びるように形成し、この後端に図示しないサイレンサーを設けて、車両後方に排気ガスを排出するように構成している。
【００４８】
このように構成される排気系の構成要素のうち、図４に示すように、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂは、前後方向でトンネル拡大部２０に対応するように設けている。
【００４９】
これは、前述のように、排気マニホールド９が側面視でエンジン上部７ａの排気ポート１１から略直線状に斜め下方に延びるように形成されていることに伴い、直キャタリスト２１を、その直線状の配置に対応して、斜め下方に延びるよう配置するためである。
【００５０】
このように、排気系を略直線状に並ぶように配置することにより、エンジン７の排気効率を高めることができる。
【００５１】
こうして、トンネル部６前部に大きなトンネル拡大部２０を形成することによって、排気系の構成要素を略直線状にレイアウトすることが可能となる。
【００５２】
このトンネル拡大部における、排気系の構成要素とプロペラシャフトの位置関係を、図６及び図７でより詳細に説明する。図６はトンネル拡大部近傍の詳細側方断面図、図７は図６のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００５３】
図６に示すように、トンネル拡大部２０の上壁面２０ａは、ダッシュパネル４の上部４ａ近傍から下方に所定の傾斜角β（例えばβ＝２０°）をもって傾斜するように形成している。この傾斜角βは、直キャタリスト２１の傾斜角γ（例えばγ＝２０°）とほぼ同様の値としている。これは、後述するように、車両衝突の際に、排気系がこの上壁面２０ａに沿って、できるだけトンネル部６内に潜り込みやすくするためである。
【００５４】
また、この上壁面２０ａの傾斜角βの延長線Ｌよりも下方に、排気ポート１１が位置するように設定している。これは、車両が衝突した際には、より排気マニホールド９をトンネル部６の空間内６Ａに案内しやすくすると共に、排気系の構成要素をより直線状にレイアウトするためである。
【００５５】
また、トンネル拡大部２０に配置される直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂは、二つを車幅方向に並設して車両前後方向に延びるように設定している。そして、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂの下方には、プロペラシャフト３１を配置している。
【００５６】
図７に示すように、トンネル拡大部２０の内部空間Ｓに設置される二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂは、第一キャタリスト２１Ａと第二キャタリスト２１Ｂとで構成し、それぞれ上下同じ位置に並設してレイアウトしている。
【００５７】
このようにレイアウトすることで、前述したように第一キャタリスト２１Ａと第二キャタリスト２１Ｂが上下方向にオフセットしないため、全ての排気系の構成要素を側面視で略直線状にレイアウトすることが可能となり、排気効率を高めることができる。
【００５８】
また、プロペラシャフト３１を、この直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂの下方にレイアウトすることで、二つの直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂのレイアウト自由度を阻害することがなく、トンネル拡大部２１の内部空間Ｓの上部を、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂのレイアウトスペースとして有効に利用することができる。
【００５９】
図６に示すように、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂの後方には、Ｙ字排気管２２を介して一本のフレキシブルジョイント２３を設けている。このフレキシブルジョイント２３は、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂの傾斜よりも大きく傾斜配置されており、ちょうどプロペラシャフト３１の側方に配置している。
【００６０】
図８に示すように、フレキシブルジョイント２３をプロペラシャフト３１の側方にレイアウトすることにより、排気管を一本に集合した部分でプロペラシャフト３１を回避することができ、プロペラシャフト３１と排気系との交差領域での、トンネル部６の幅の拡大を防止している。
【００６１】
次に、車両衝突時の挙動について、図９により説明する。
【００６２】
図９は、側面視における車両衝突時の挙動を示した説明図であり、（ａ）が衝突初期、（ｂ）が衝突中期、（ｃ）が衝突後期を示した図である。
【００６３】
図９（ａ）に示すように、車両前方から衝突荷重Ｆが作用すると、エンジン７が後退して排気マニホールド９も後退する。このとき、トンネル拡大部２０の上壁面２０ａが傾斜していることにより、直キャタリスト２１等が上壁面２０ａに当接して排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）が下方に案内されることになる。
【００６４】
このとき、直キャタリスト２１後方のフレキシブルジョイント２３が、比較的脆弱であるため、この部分で折れ曲りが生じて、より排気系の構成要素（９、２１,２２，２３，２４）がトンネル拡大部２０の内部空間Ｓ及びトンネル部６の内部空間６Ａに潜り込みやすくなる。
【００６５】
（ｂ）に示すように、衝突中期になると、直キャタリスト２１がトンネル拡大部２０の上壁面２０ａで下方に案内される。これにより、エンジン７もその上部７ａが、さらに後方側に回転して、さらに排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）がトンネル拡大部２０の内部空間Ｓやトンネル部６の内部空間６Ｓに潜り込みやすくなる。
【００６６】
（ｃ）に示すように、さらに衝突後期になると、エンジン７の排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）がほぼ全てトンネル拡大部２０及びトンネル部６に潜り込むことになり、ダッシュパネル４には、排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）が何ら影響を与えることはない。
【００６７】
また、下方に配置しているプロペラシャフト３１は、図示しないセンターベアリングサポートに脱落機構による衝突安全機構を設けているため、図示するようにトンネル部６から下方に脱落することになり、プロペラシャフト３１がエンジン７の後退を妨げることなく、車両の衝突安全性を高めている。
【００６８】
なお、プロペラシャフト３１の衝突安全機構は、この他に、軸方向に圧縮力が作用した際にシャフトが縮まるように構成した、いわゆるコラプス機構であってもよい。
【００６９】
このように、二つの直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂを車幅方向に並設していても、プロペラシャフト３１が下方に脱落するため、二つの直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂの下方移動を阻害しないため、車両の衝突安全性を確保することができる。
【００７０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
この実施形態の車両の前部構造は、ダッシュパネル４とフロアパネル５との間の車幅方向中央に、車室内方側へ突出して車両前後方向に延びるトンネル部６を設け、このトンネル部６の前部に、車室内方側に大きく突出するトンネル拡大部２０を形成して、このトンネル拡大部２０に対応する位置に、排気マニホールド９を集合させた二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを車幅方向に並列して配置している。
【００７１】
これにより、二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを、上下方向にオフセットすることなく、側面視で略直線状にレイアウトすることができる。
このため、二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを、側面視でそれぞれ略直線状に配設することができるため、エンジン７の排気効率を高めることができる。
【００７２】
よって、車両前部のエンジンルームＥＲに横置きにエンジン７を配置して、エンジン７前方に吸気マニホールド８を配置して、エンジン７後方に排気マニホールド９を配置した車両の前部構造において、直キャタリストの二つ２１Ａ,２１Ｂをトンネル拡大部２０内に配置しつつ、排気系の排気効率をできるだけ高めて、エンジン出力を高めることができる。
【００７３】
また、この実施形態では、エンジン７の駆動力を、後輪に伝達するプロペラシャフト３１を備え、このプロペラシャフト３１を二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂの下方に配置している。
これにより、プロペラシャフト３１が邪魔になることがなく、プロペラシャフト３１の上方空間を有効に利用して、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを自由に配置することができる。
このため、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを、プロペラシャフト３１によって制限を受けることなく、それぞれ略直線状に配設することができる。
よって、プロペラシャフト３１を有する四輪駆動車においても、エンジン７の排気効率を高めることができる。
【００７４】
また、この実施形態では、二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂの後方に排気系を一つに集合したフレキシブルジョイント２３を設け、このフレキシブルジョイント２３を、プロペラシャフト３１の側方に配置している。
これにより、排気系の占有するスペースを小さくした上で、プロペラシャフト３１を回避して、車両後方側斜め下方に延びるように配置できる。
よって、トンネル部６やトンネル拡大部２０を車幅方向に大きくすることなく、排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）を、プロペラシャフト３１を回避して、略直線状にレイアウトすることができる。
【００７５】
また、この実施形態では、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを、トンネル拡大部２０に対応する位置に配置している。
これにより、トンネル拡大部２０の内部空間Ｓを利用して、占有スペースの大きい直キャタリスト２１を、レイアウトすることができる。
よって、エンジン７とダッシュパネル４との間には、占有スペースの大きな直キャタリスト２１を設置する必要がなくなり、エンジン７の後退によって直キャタリスト２１がダッシュパネル４を押圧しないため、より衝突安全性を高めることができる。
また、加熱される直キャタリスト２１周りの空気（熱気）を前後方向に延びるトンネル部６を利用して、車両後方側に排出することができるため、キャタリスト周りの熱害を防止することができる。
【００７６】
また、この実施形態では、直キャタリスト２１の後方位置に、フレキシブルジョイント２３を設けている。
このため、このフレキシブルジョイント２３の脆弱性を利用して、より排気系の構成要素を下方に変形し易くして、車両衝突時のトンネル拡大部２０内への潜り込みを促進することができる。
【００７７】
また、この実施形態では、直キャタリスト２１の車両前方側に、前輪１４を操舵するステアリングラック１６を配置している（図２及び図５参照）。
これにより、車両走行中、ステアリングラック１６には、直キャタリスト２１周りの熱気が流れにくくなる。
よって、ステアリングラック１６に対する直キャタリスト２１による熱害を抑制することができ、ステアリングラック１６の耐久性を高めることができる。
【００７８】
また、この実施形態では、エンジン７を、エンジン上部７ａが車両後方側に位置するように傾斜配置している（図２参照）。
これにより、エンジン上部７ａ前方とエンジン下部７ｂ後方にスペースが確保できる。また、エンジン７の排気ポート１１の位置も低くできる。
このため、エンジン７前方に配置される吸気マニホールド８の配置スペースを拡大することができる。また、エンジン７後方に配置されるフロントデフ１３を車両前方側に配置することができる。さらに、排気ポート１１の位置が低くなるため、より排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）を略直線状にレイアウトしやすくなり、エンジン７の排気効率を高めることができる。加えて、直キャタリスト２１Ａ、２１Ｂまでの距離も短くできるため、触媒の早期活性化を図ることができる。
よって、エンジン７を後方に傾斜配置することで、後方排気エンジンの吸排気系の性能を高めることができ、また、車両のオーバーハング量を低減できるため、車両の操安性能も高めることができる。
【００７９】
なお、他の実施形態として、図９に示すような、車両の前部構造も考えられる。すなわち、排気マニホールド９の直後に二つのフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂを配置し（図面では一つだけ示す）、この二つのフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂの後方にＹ字排気管１２２を配置し、その後方にキャタリスト１２４を配置するように構成して、このうち、二つのフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂをトンネル拡大部２０内で車幅方向に並設してレイアウトする構造である。
【００８０】
このように、フレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂをトンネル拡大部２０内にレイアウトすることで、この実施形態でも、トンネル拡大部２０内の比較的大きな空間（内部空間Ｓ）を利用して、占有スペースの大きいフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂを容易にレイアウトできる。
【００８１】
また、フレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂを車幅方向に並設したことで、前述の実施形態と同様に、排気系の構成要素を、上下方向にオフセットさせることなく、略直線状にレイアウトできるため、排気効率を高めることができる。
【００８２】
よって、排気マニホールド９の直後に二つのフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂを配置したものであっても、エンジン７の排気効率を高め、エンジン出力の向上を図ることができる。
【００８３】
以上、この発明の構成と、前述の実施形態との対応において、
この発明の吸気管は、吸気マニホールド８、サージタンク１０に対応し、
以下、同様に
排気管は、排気マニホールド９、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂ、Ｙ字排気管２２、フレキシブルジョイント２３、アンダーフットキャタリスト２４に対応し、
ステアリング機構は、ステアリングラック１６に対応するも、
この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、あらゆる車両の前部構造の実施形態を含むものである。
【００８４】
本実施形態では、変速機１２を備えた一般的な車両で説明したが、モータ・ジュネレータを備えたハイブリッド車両の前部構造で実施してもよい。
【００８５】
また、排気マニホールド９の直後の集合管は、直キャタリスト２１やフレキシブルジョイント１２３を設けることなく、単なる筒状の集合排気管で構成してもよい。さらに、その位置も側面視で一部重合していれば、やや上下方向にオフセットしていてもよい。
【００８６】
また、集合させる排気マニホールドの組み合わせも、前述の実施形態のものに限定されるものではなく、さらに、集合する排気マニホールドの本数についても、二本に限定されず、三本、四本であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】車両の前部構造の特徴部分を示した斜視図。
【図２】車両の前部構造の全体側面図。
【図３】エンジンを除いた全体正面図。
【図４】車体フレーム等も含めた全体平面図。
【図５】車体フレーム等も含めた全体底面図。
【図６】トンネル拡大部近傍の詳細側方断面図。
【図７】Ａ−Ａ線矢視断面図。
【図８】Ｂ−Ｂ線矢視断面図。
【図９】側面視における車両衝突時の挙動を示した説明図で、（ａ）が衝突初期、（ｂ）が衝突中期、（ｃ）が衝突後期を示した図。
【図１０】他の実施形態の車両の前部構造の全体側面図。
【符号の説明】
【００８８】
ＥＲ…エンジンルーム
ＣＲ…車室
４…ダッシュパネル
５…フロアパネル
７…エンジン
８…吸気マニホールド
９…排気マニホールド
２０…トンネル拡大部
２１Ａ,２１Ｂ…直キャタリスト
２３…フレキシブルジョイント
２４…アンダーフットキャタリスト
３１…プロペラシャフト
１２３Ａ,１２３Ｂ…フレキシブルジョイント
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の前部構造に関し、特に、車両前部のエンジンルームにエンジンを横置き配置して、エンジン前方に吸気管を配置して、エンジン後方に排気管を配置した車両の前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般的な車両においては、車室空間をできるだけ広く確保するために、フロントエンジン・フロントドライブ方式（以下、ＦＦ方式）が採用されることが多い。このとき、エンジンは、エンジンの出力軸とドライブシャフトが並行に位置する方が駆動効率の点で優れるため、通常、横置き(気筒列が車幅方向に向いた位置)に配置される。
【０００３】
また、近年においては、排気ガスの低エミッション化を図るため、排気管をエンジンの後方側に配置して、排気ポートからキャタリストまでの距離を短くする後方排気レイアウトを採用する車両が多くなっている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１では、エンジン横置きのＦＦ方式の車両において、エンジン後方に排気管を配置した後方排気レイアウトを採用した車両が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１９８６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エンジンの排気効率を高めエンジン出力を高めるためには、できるだけ、排気管を直線状に延びるようにレイアウトするのが望ましい。
【０００７】
しかし、前述の特許文献１に記載された車両の排気管は、ダッシュパネルが後方に位置しているため、エンジン上部から下方側垂直方向に屈曲して、また、その下端で後方側水平方向に屈曲するように、略クランク形状にレイアウトされている。
【０００８】
このため、特許文献１に記載された車両のエンジンにおいては、排気管が複雑に屈曲して、排気効率を高めることができず、エンジン出力を十分に高めることができないという問題がある。
【０００９】
また、エンジンの後方に排気管をレイアウトすると、車両衝突時にエンジンの後退によって、排気管がダッシュパネルを押圧することになり、ダッシュパネルの後方側への変形を大きくするおそれがある。
【００１０】
こうした問題を対策する方法として、ダッシュパネルの車幅方向中央位置に、大きな内部空間を有するトンネル拡大部を形成し、このトンネル拡大部内に略直線状に車両後方側斜め下方に延びるように排気管をレイアウトすることが考えられる。
【００１１】
しかし、トンネル拡大部をあまりに大きくすると、車室の前方空間が影響を受けることになり、車室空間が狭まるという問題がある。
【００１２】
特に、各気筒間の排気干渉をなくすため、各気筒から延びる複数の排気管を、一旦二本に集合させて、その後に一本に集合するように構成した場合には、排気管二本をトンネル拡大部内にレイアウトする必要があるため、特に大きくなる可能性がある。
【００１３】
ここで仮に、二本の排気管を上下方向に並設すると、車幅方向に並ぶ気筒列との関係で、二つの排気管が上下方向にオフセットして配置されることになり、排気管を略直線状に配置して排気効率を高めようとした効果を十分に得られないとう問題が生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、エンジン前方に吸気管を配置して、エンジン後方に排気管を配置した車両の前部構造において、排気管二本をトンネル部内に配置しつつ、排気管の排気効率をできるだけ高めて、エンジン出力を高めることができる車両の前部構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の車両の前部構造は、車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、該エンジンの前方に吸気管を配置して、該エンジンの後方に排気管を配置した車両の前部構造であって、車室の前壁を構成するダッシュパネルとフロアパネルとの接続部の車幅方向中央に、車室内方側へ突出して車両前後方向に延びるトンネル部を設け、該トンネル部の前部に、車室内方側に大きく突出するトンネル拡大部を形成して、前記排気管が、エンジンの各気筒に接続された複数の独立排気管と、該独立排気管の下流側で独立排気管を二つに集合する集合排気管とを備え、該二つの集合排気管を、前記トンネル拡大部に対応する位置で車幅方向に並列して配置したものである。
【００１６】
上記構成によれば、二つの集合排気管を、トンネル拡大部に対応する位置で車幅方向に並列して配置することで、二本の集合排気管を、上下方向にオフセットすることなく、側面視で略直線状にレイアウトすることができる。
このため、二つの集合排気管を、側面視でそれぞれ略直線状に配設することができるため、エンジンの排気効率を高めることができる。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、エンジンの駆動力を、後輪に伝達するプロペラシャフトを備え、該プロペラシャフトを前記二つの集合排気管の下方に配置したものである。
上記構成によれば、プロペラシャフトを集合排気管の下方に配置することで、プロペラシャフトが邪魔になることがなく、プロペラシャフトの上方空間を有効に利用して、集合排気管を配置することができる。
このため、二本の集合排気管を、プロペラシャフトによって制限を受けることなく、それぞれ略直線状に配設することができる。
よって、プロペラシャフトを有する四輪駆動車においても、エンジンの排気効率を高めることができる。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、前記二つの集合排気管の後方で排気管を一つに集合する集合部を設け、該集合部を、プロペラシャフトの側方に配置したものである。
上記構成によれば、排気管を一つに集合する集合部をプロペラシャフトの側方に配置することで、排気管の占有するスペースを小さくした上で、プロペラシャフトを回避して、車両後方側斜め下方に延びるように配置できる。
よって、トンネル拡大部を車幅方向に大きくすることなく、排気管を、プロペラシャフトを回避して、略直線状にレイアウトすることができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、前記集合排気管に、キャタリスト又はフレキシブルチューブを設けて、該キャタリスト又はフレキシブルチューブを、前記トンネル拡大部に対応する位置に配置したものである。
上記構成によれば、トンネル拡大部内の空間を利用して、占有スペースの大きいキャタリスト又はフレキシブルチューブを、レイアウトすることになる。
よって、エンジンとダッシュパネルとの間には、占有スペースの大きなキャタリスト又はフレキシブルチューブを設置する必要がなくなり、衝突安全性を高めることができる。
また、キャタリストを設けた場合には、加熱されるキャタリスト周りの空気（熱気）を前後方向に延びるトンネル部を利用して、車両後方側に排出することができるため、キャタリスト周りの熱害を防止することができる。
【００２０】
この発明の一実施態様においては、前記キャタリストの車両前方側に、前輪を操舵するステアリング機構を配置したものである。
上記構成によれば、キャタリストの車両前方側にステアリング機構を配置したことにより、車両走行中、ステアリング機構には、キャタリスト周りの熱気が流れにくくなる。
よって、ステアリング機構に対するキャタリストによる熱害を抑制することができ、ステアリング機構の耐久性を高めることができる。
【００２１】
この発明の一実施態様においては、前記エンジンを、エンジン上部が車両後方側に位置するように傾斜配置したものである。
上記構成によれば、エンジンが車両後方側に傾斜配置（スラント配置）されることで、エンジン上部前方とエンジン下部後方にスペースが確保できる。また、エンジンの排気ポートの位置も低くできる。
このため、エンジン前方に配置される吸気管の配置スペースを拡大することができる。また、エンジン後方に配置されるフロントデフを車両前方側に配置することができる。さらに、排気ポートの位置が低くなるため、より排気管を直線状にレイアウトしやすくなり、エンジンの排気効率を高めることができる。加えて、キャタリストまでの距離も短くできるため、触媒の早期活性化を図ることができる。
よって、エンジンを後方に傾斜配置することで、後方排気エンジンの吸排気系の性能を高めることができ、また、車両のオーバーハング量を低減できるため、車両の操安性能も高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、二つの集合排気管を、側面視でそれぞれ略直線状に配設することができるため、エンジンの排気効率を高めることができる。
よって、車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、エンジン前方に吸気管を配置して、エンジン後方に排気管を配置した車両の前部構造において、排気管二本をトンネル部内に配置しつつ、排気管の排気効率をできるだけ高めて、エンジン出力を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本実施形態の車両の前部構造について説明する。
まず、図１〜図５で、車両の前部構造の全体構造について説明する。図１は車両の前部構造の特徴部分を示した斜視図、図２は車両の前部構造の全体側面図、図３はエンジンを除いた全体正面図、図４は車体フレーム等も含めた全体平面図、図５は車体フレーム等も含めた全体底面図である。
【００２４】
図２に示すように、車両の前部には、エンジン７を配置するエンジンルームＥＲと、その後方に形成される車室ＣＲとを備えている。
【００２５】
エンジンルームＥＲは、上部を前下がりに車両前後方向に延びるボンネット１で区画され、前部を上下に位置するフロントグリル２とフロントバンパー３で区画され、さらに、後部を上下方向に延びるダッシュパネル４等によって区画されて構成している。
【００２６】
また、車室ＣＲは、上部を図示しないルーフパネルで区画され、前部を前述のダッシュパネル４で区画され、下部を車両前後方向に延びるフロアパネル５と車両前後方向に延びるにトンネル部６とで区画されて構成している。
【００２７】
このうち、エンジンルームＥＲには、直列四気筒のＩ型エンジン７を横置き配置している。すなわち、四つの気筒を有するＩ型エンジン７を気筒列が車幅方向に延びるように配置している。そして、エンジン上部７ａがやや後方側に位置するように、エンジン７を後方側に傾斜(スラント)して配置している。この傾斜角αは約１５°に設定している。
【００２８】
また、エンジン上部７ａ前方には、各気筒に吸気を導入する吸気マニホールド８を設置して、エンジン上部７ａ後方には、各気筒の排気を排出する排気マニホールド９を設置している。
【００２９】
吸気マニホールド８は、気筒列方向に延びるサージタンク１０を取り囲むように湾曲形成されて、それぞれ所定の吸気通路長を確保している。
【００３０】
一方、排気マニホールド９は、後方側に傾斜したエンジン上部７ａ後面の排気ポート１１から略直線状に車両後方側斜め下方に延びるように形成されている。
【００３１】
また、図４に示すように、エンジン７の一側方（図４では図面左側）には、変速機１２を配置している。また、この変速機１２の後部には、フロントデフ１３を配置している。さらに、フロントデフ１３の他方側（図４では図面右側）には、トランスファ装置３０を配置している。このトランスファ装置３０は、後輪（図示せず）に対してプロペラシャフト３１を介して駆動力を伝達するように構成している。
変速機１２は、図示しない入力軸と出力軸が車幅方向に延びるいわゆる横置きタイプの変速機１２であり、エンジン７の駆動力を、方向変換することなく、そのままヘリカルギア等（平歯車）でフロントデフ１３へ伝達するように構成している。
【００３２】
フロントデフ１３は、変速機１２からの出力を、左右の前輪１４，１４に伝達するように構成して、図示しないドライブシャフトの出力位置を規定している。ドライブシャフトは車幅方向に延びて、車両両側に設置される前輪１４，１４に対して駆動力を伝達している。
【００３３】
トランスファ装置３０は、図示しないトランスファ軸を介してベベルギア等の方向変換歯車を用いて駆動力をプロペラシャフト３１に伝達するように構成している。プロペラシャフト３１は、トンネル部６内を車両前後方向に延びるように配置され、図示しない後輪に対して駆動力を伝達するように構成している。こうして前輪１４，１４と後輪に駆動力を伝達することで、本実施形態では、車両を四輪駆動車として構成している。
【００３４】
なお、図２に示すように、エンジン７の前方のエンジンルームＥＲ前部には、ラジエータ１５を設置している。また、エンジン下部７ｂ後方には、前輪１４を操舵するステアリング機構のステアリングラック１６を設置している。
【００３５】
車室前壁を構成するダッシュパネル４は、図３に示すように、上下方向且つ車幅方向の全域に延びるパネル体で構成している。そして、このダッシュパネル４の車幅中央には、トンネル部６につながるトンネル開口部１７を設けている。
【００３６】
車室床面を構成するフロアパネル５は、図１に示すように、ダッシュパネル４の下端から車両後方側に広がり且つ車幅方向に延びている。そして、フロアパネル５の両側端には車体骨格部材であるサイドシル１８，１８が車両前後方向に延びている（図５参照）。
【００３７】
このフロアパネル５の車幅方向中央には、図１に示すように、略ハット状に上方（車室内方）に隆起する車両前後方向に延びるトンネル部６を形成している。このトンネル部６の車幅方向の幅Ｗ及び上下方向高さＨは、全体に内部（車室外方）に一本の排気管（後部排気管１９）と、プロペラシャフト３１を配設できる程度に設定している。
【００３８】
このトンネル部６の前部には、上方及び車幅方向にさらに大きく突出したトンネル拡大部２０を形成している。このトンネル拡大部２０は、その内部（車室外方）に、前述の排気マニホールド９から後方に延びる排気系の構成要素とプロペラシャフト３１をレイアウトできるように大きく且つ高く形成している。
【００３９】
すなわち、前述の排気マニホールド９の傾斜に対応して、ダッシュパネル４上部から車両後方に傾斜して延びる上壁面２０ａと、複数の排気マニホールド９に対応して車両後方に向かうに従い中央側に傾斜して延びる側壁面２０ｂ，２０ｃとによって、内部空間Ｓを大きく確保したトンネル拡大部２０を形成して、そのトンネル拡大部２０の内部空間Ｓに、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂ、Ｙ字排気管２２等の排気系の構成要素と、車両前後方向に延びるプロペラシャフト３１をレイアウトしている。
【００４０】
このうち、排気系の構成要素について詳述する。
図４に示すように、エンジン７の後方には、排気マニホールド９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）を配設している。この排気マニホールド９は、排気干渉を避けるために、四本の排気マニホールド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが、一旦二本に集合するように構成している。すなわち、燃焼タイミングを、一番気筒Ｅ１→三番気筒Ｅ３→四番気筒Ｅ４→二番気筒Ｅ２として設定しているため、両端の一番気筒Ｅ１の排気マニホールド９ａと四番気筒Ｅ４の排気マニホールド９ｄと集合させて、中央の二番気筒Ｅ２の排気マニホールド９ｂと三番気筒Ｅ３の排気マニホールド９ｃとを集合させて構成している。
【００４１】
そして、この集合した排気マニホールド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに対応して、略円筒形状の直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂを車幅方向に二つ並設するように設けている。具体的には、一番気筒Ｅ１の排気マニホールド９ａと四番気筒Ｅ４の排気マニホールド９ｄを集合された管に対応して、第一キャタリスト２１Ａを設け、二番気筒Ｅ２の排気マニホールド９ｂと三番気筒Ｅ３の排気マニホールド９ｃを集合させた管に対応して、第二キャタリスト２１Ｂを設けている。
【００４２】
このように、車幅方向に二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを並設することで、車幅方向に並ぶ各排気マニホールド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄからの排気を、それぞれ上下方向にオフセットさせることなく、滑らかに下流側に排出するようにしている。
【００４３】
この直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂは、三元触媒で構成しているが、主に、冷間時のＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の浄化を図るために、この位置に設置している。
【００４４】
この後方には、二つの管路を一つに集合する略Ｙ字状のＹ字排気管２２を設けている。排気ガスが直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂを通過すると、排気干渉の影響を受けにくいため、この位置で排気系を一本に集合するように構成している。
【００４５】
また、この後方には、略円筒状のフレキシブルジョイント２３を設けて、エンジン７のロール振動等を、このフレキシブルジョイント２３で吸収するようにしている。このため、このフレキシブルジョイント２３までの排気系が、エンジン７と共に揺動することになる。
【００４６】
このフレキシブルジョイント２３の後方には、略円筒状のアンダーフットキャタリスト２４を設けている。このアンダーフットキャタリスト２４も、三元触媒で構成しているが、主に、ＮＯx（窒素酸化物）の浄化を図るため、この位置に設置している。
【００４７】
この後方（下流）には、一本の後部排気管１９を、トンネル部６内を車両後方側に延びるように形成し、この後端に図示しないサイレンサーを設けて、車両後方に排気ガスを排出するように構成している。
【００４８】
このように構成される排気系の構成要素のうち、図４に示すように、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂは、前後方向でトンネル拡大部２０に対応するように設けている。
【００４９】
これは、前述のように、排気マニホールド９が側面視でエンジン上部７ａの排気ポート１１から略直線状に斜め下方に延びるように形成されていることに伴い、直キャタリスト２１を、その直線状の配置に対応して、斜め下方に延びるよう配置するためである。
【００５０】
このように、排気系を略直線状に並ぶように配置することにより、エンジン７の排気効率を高めることができる。
【００５１】
こうして、トンネル部６前部に大きなトンネル拡大部２０を形成することによって、排気系の構成要素を略直線状にレイアウトすることが可能となる。
【００５２】
このトンネル拡大部における、排気系の構成要素とプロペラシャフトの位置関係を、図６及び図７でより詳細に説明する。図６はトンネル拡大部近傍の詳細側方断面図、図７は図６のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００５３】
図６に示すように、トンネル拡大部２０の上壁面２０ａは、ダッシュパネル４の上部４ａ近傍から下方に所定の傾斜角β（例えばβ＝２０°）をもって傾斜するように形成している。この傾斜角βは、直キャタリスト２１の傾斜角γ（例えばγ＝２０°）とほぼ同様の値としている。これは、後述するように、車両衝突の際に、排気系がこの上壁面２０ａに沿って、できるだけトンネル部６内に潜り込みやすくするためである。
【００５４】
また、この上壁面２０ａの傾斜角βの延長線Ｌよりも下方に、排気ポート１１が位置するように設定している。これは、車両が衝突した際には、より排気マニホールド９をトンネル部６の空間内６Ａに案内しやすくすると共に、排気系の構成要素をより直線状にレイアウトするためである。
【００５５】
また、トンネル拡大部２０に配置される直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂは、二つを車幅方向に並設して車両前後方向に延びるように設定している。そして、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂの下方には、プロペラシャフト３１を配置している。
【００５６】
図７に示すように、トンネル拡大部２０の内部空間Ｓに設置される二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂは、第一キャタリスト２１Ａと第二キャタリスト２１Ｂとで構成し、それぞれ上下同じ位置に並設してレイアウトしている。
【００５７】
このようにレイアウトすることで、前述したように第一キャタリスト２１Ａと第二キャタリスト２１Ｂが上下方向にオフセットしないため、全ての排気系の構成要素を側面視で略直線状にレイアウトすることが可能となり、排気効率を高めることができる。
【００５８】
また、プロペラシャフト３１を、この直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂの下方にレイアウトすることで、二つの直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂのレイアウト自由度を阻害することがなく、トンネル拡大部２１の内部空間Ｓの上部を、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂのレイアウトスペースとして有効に利用することができる。
【００５９】
図６に示すように、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂの後方には、Ｙ字排気管２２を介して一本のフレキシブルジョイント２３を設けている。このフレキシブルジョイント２３は、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂの傾斜よりも大きく傾斜配置されており、ちょうどプロペラシャフト３１の側方に配置している。
【００６０】
図８に示すように、フレキシブルジョイント２３をプロペラシャフト３１の側方にレイアウトすることにより、排気管を一本に集合した部分でプロペラシャフト３１を回避することができ、プロペラシャフト３１と排気系との交差領域での、トンネル部６の幅の拡大を防止している。
【００６１】
次に、車両衝突時の挙動について、図９により説明する。
【００６２】
図９は、側面視における車両衝突時の挙動を示した説明図であり、（ａ）が衝突初期、（ｂ）が衝突中期、（ｃ）が衝突後期を示した図である。
【００６３】
図９（ａ）に示すように、車両前方から衝突荷重Ｆが作用すると、エンジン７が後退して排気マニホールド９も後退する。このとき、トンネル拡大部２０の上壁面２０ａが傾斜していることにより、直キャタリスト２１等が上壁面２０ａに当接して排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）が下方に案内されることになる。
【００６４】
このとき、直キャタリスト２１後方のフレキシブルジョイント２３が、比較的脆弱であるため、この部分で折れ曲りが生じて、より排気系の構成要素（９、２１,２２，２３，２４）がトンネル拡大部２０の内部空間Ｓ及びトンネル部６の内部空間６Ａに潜り込みやすくなる。
【００６５】
（ｂ）に示すように、衝突中期になると、直キャタリスト２１がトンネル拡大部２０の上壁面２０ａで下方に案内される。これにより、エンジン７もその上部７ａが、さらに後方側に回転して、さらに排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）がトンネル拡大部２０の内部空間Ｓやトンネル部６の内部空間６Ｓに潜り込みやすくなる。
【００６６】
（ｃ）に示すように、さらに衝突後期になると、エンジン７の排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）がほぼ全てトンネル拡大部２０及びトンネル部６に潜り込むことになり、ダッシュパネル４には、排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）が何ら影響を与えることはない。
【００６７】
また、下方に配置しているプロペラシャフト３１は、図示しないセンターベアリングサポートに脱落機構による衝突安全機構を設けているため、図示するようにトンネル部６から下方に脱落することになり、プロペラシャフト３１がエンジン７の後退を妨げることなく、車両の衝突安全性を高めている。
【００６８】
なお、プロペラシャフト３１の衝突安全機構は、この他に、軸方向に圧縮力が作用した際にシャフトが縮まるように構成した、いわゆるコラプス機構であってもよい。
【００６９】
このように、二つの直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂを車幅方向に並設していても、プロペラシャフト３１が下方に脱落するため、二つの直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂの下方移動を阻害しないため、車両の衝突安全性を確保することができる。
【００７０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
この実施形態の車両の前部構造は、ダッシュパネル４とフロアパネル５との間の車幅方向中央に、車室内方側へ突出して車両前後方向に延びるトンネル部６を設け、このトンネル部６の前部に、車室内方側に大きく突出するトンネル拡大部２０を形成して、このトンネル拡大部２０に対応する位置に、排気マニホールド９を集合させた二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを車幅方向に並列して配置している。
【００７１】
これにより、二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを、上下方向にオフセットすることなく、側面視で略直線状にレイアウトすることができる。
このため、二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを、側面視でそれぞれ略直線状に配設することができるため、エンジン７の排気効率を高めることができる。
【００７２】
よって、車両前部のエンジンルームＥＲに横置きにエンジン７を配置して、エンジン７前方に吸気マニホールド８を配置して、エンジン７後方に排気マニホールド９を配置した車両の前部構造において、直キャタリストの二つ２１Ａ,２１Ｂをトンネル拡大部２０内に配置しつつ、排気系の排気効率をできるだけ高めて、エンジン出力を高めることができる。
【００７３】
また、この実施形態では、エンジン７の駆動力を、後輪に伝達するプロペラシャフト３１を備え、このプロペラシャフト３１を二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂの下方に配置している。
これにより、プロペラシャフト３１が邪魔になることがなく、プロペラシャフト３１の上方空間を有効に利用して、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを自由に配置することができる。
このため、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを、プロペラシャフト３１によって制限を受けることなく、それぞれ略直線状に配設することができる。
よって、プロペラシャフト３１を有する四輪駆動車においても、エンジン７の排気効率を高めることができる。
【００７４】
また、この実施形態では、二つの直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂの後方に排気系を一つに集合したフレキシブルジョイント２３を設け、このフレキシブルジョイント２３を、プロペラシャフト３１の側方に配置している。
これにより、排気系の占有するスペースを小さくした上で、プロペラシャフト３１を回避して、車両後方側斜め下方に延びるように配置できる。
よって、トンネル部６やトンネル拡大部２０を車幅方向に大きくすることなく、排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）を、プロペラシャフト３１を回避して、略直線状にレイアウトすることができる。
【００７５】
また、この実施形態では、直キャタリスト２１Ａ,２１Ｂを、トンネル拡大部２０に対応する位置に配置している。
これにより、トンネル拡大部２０の内部空間Ｓを利用して、占有スペースの大きい直キャタリスト２１を、レイアウトすることができる。
よって、エンジン７とダッシュパネル４との間には、占有スペースの大きな直キャタリスト２１を設置する必要がなくなり、エンジン７の後退によって直キャタリスト２１がダッシュパネル４を押圧しないため、より衝突安全性を高めることができる。
また、加熱される直キャタリスト２１周りの空気（熱気）を前後方向に延びるトンネル部６を利用して、車両後方側に排出することができるため、キャタリスト周りの熱害を防止することができる。
【００７６】
また、この実施形態では、直キャタリスト２１の後方位置に、フレキシブルジョイント２３を設けている。
このため、このフレキシブルジョイント２３の脆弱性を利用して、より排気系の構成要素を下方に変形し易くして、車両衝突時のトンネル拡大部２０内への潜り込みを促進することができる。
【００７７】
また、この実施形態では、直キャタリスト２１の車両前方側に、前輪１４を操舵するステアリングラック１６を配置している（図２及び図５参照）。
これにより、車両走行中、ステアリングラック１６には、直キャタリスト２１周りの熱気が流れにくくなる。
よって、ステアリングラック１６に対する直キャタリスト２１による熱害を抑制することができ、ステアリングラック１６の耐久性を高めることができる。
【００７８】
また、この実施形態では、エンジン７を、エンジン上部７ａが車両後方側に位置するように傾斜配置している（図２参照）。
これにより、エンジン上部７ａ前方とエンジン下部７ｂ後方にスペースが確保できる。また、エンジン７の排気ポート１１の位置も低くできる。
このため、エンジン７前方に配置される吸気マニホールド８の配置スペースを拡大することができる。また、エンジン７後方に配置されるフロントデフ１３を車両前方側に配置することができる。さらに、排気ポート１１の位置が低くなるため、より排気系の構成要素（９、２１，２２，２３，２４）を略直線状にレイアウトしやすくなり、エンジン７の排気効率を高めることができる。加えて、直キャタリスト２１Ａ、２１Ｂまでの距離も短くできるため、触媒の早期活性化を図ることができる。
よって、エンジン７を後方に傾斜配置することで、後方排気エンジンの吸排気系の性能を高めることができ、また、車両のオーバーハング量を低減できるため、車両の操安性能も高めることができる。
【００７９】
なお、他の実施形態として、図９に示すような、車両の前部構造も考えられる。すなわち、排気マニホールド９の直後に二つのフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂを配置し（図面では一つだけ示す）、この二つのフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂの後方にＹ字排気管１２２を配置し、その後方にキャタリスト１２４を配置するように構成して、このうち、二つのフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂをトンネル拡大部２０内で車幅方向に並設してレイアウトする構造である。
【００８０】
このように、フレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂをトンネル拡大部２０内にレイアウトすることで、この実施形態でも、トンネル拡大部２０内の比較的大きな空間（内部空間Ｓ）を利用して、占有スペースの大きいフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂを容易にレイアウトできる。
【００８１】
また、フレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂを車幅方向に並設したことで、前述の実施形態と同様に、排気系の構成要素を、上下方向にオフセットさせることなく、略直線状にレイアウトできるため、排気効率を高めることができる。
【００８２】
よって、排気マニホールド９の直後に二つのフレキシブルジョイント１２３Ａ，１２３Ｂを配置したものであっても、エンジン７の排気効率を高め、エンジン出力の向上を図ることができる。
【００８３】
以上、この発明の構成と、前述の実施形態との対応において、
この発明の吸気管は、吸気マニホールド８、サージタンク１０に対応し、
以下、同様に
排気管は、排気マニホールド９、直キャタリスト２１Ａ，２１Ｂ、Ｙ字排気管２２、フレキシブルジョイント２３、アンダーフットキャタリスト２４に対応し、
ステアリング機構は、ステアリングラック１６に対応するも、
この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、あらゆる車両の前部構造の実施形態を含むものである。
【００８４】
本実施形態では、変速機１２を備えた一般的な車両で説明したが、モータ・ジュネレータを備えたハイブリッド車両の前部構造で実施してもよい。
【００８５】
また、排気マニホールド９の直後の集合管は、直キャタリスト２１やフレキシブルジョイント１２３を設けることなく、単なる筒状の集合排気管で構成してもよい。さらに、その位置も側面視で一部重合していれば、やや上下方向にオフセットしていてもよい。
【００８６】
また、集合させる排気マニホールドの組み合わせも、前述の実施形態のものに限定されるものではなく、さらに、集合する排気マニホールドの本数についても、二本に限定されず、三本、四本であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】車両の前部構造の特徴部分を示した斜視図。
【図２】車両の前部構造の全体側面図。
【図３】エンジンを除いた全体正面図。
【図４】車体フレーム等も含めた全体平面図。
【図５】車体フレーム等も含めた全体底面図。
【図６】トンネル拡大部近傍の詳細側方断面図。
【図７】Ａ−Ａ線矢視断面図。
【図８】Ｂ−Ｂ線矢視断面図。
【図９】側面視における車両衝突時の挙動を示した説明図で、（ａ）が衝突初期、（ｂ）が衝突中期、（ｃ）が衝突後期を示した図。
【図１０】他の実施形態の車両の前部構造の全体側面図。
【符号の説明】
【００８８】
ＥＲ…エンジンルーム
ＣＲ…車室
４…ダッシュパネル
５…フロアパネル
７…エンジン
８…吸気マニホールド
９…排気マニホールド
２０…トンネル拡大部
２１Ａ,２１Ｂ…直キャタリスト
２３…フレキシブルジョイント
２４…アンダーフットキャタリスト
３１…プロペラシャフト
１２３Ａ,１２３Ｂ…フレキシブルジョイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、該エンジンの前方に吸気管を配置して、該エンジンの後方に排気管を配置した車両の前部構造であって、
車室の前壁を構成するダッシュパネルとフロアパネルとの接続部の車幅方向中央に、車室内方側へ突出して車両前後方向に延びるトンネル部を設け、
該トンネル部の前部に、車室内方側に大きく突出するトンネル拡大部を形成して、前記排気管が、エンジンの各気筒に接続された複数の独立排気管と、該独立排気管の下流側で独立排気管を二つに集合する集合排気管とを備え、
該二つの集合排気管を、前記トンネル拡大部に対応する位置で車幅方向に並列して配置した
車両の前部構造。
【請求項２】
エンジンの駆動力を、後輪に伝達するプロペラシャフトを備え、
該プロペラシャフトを前記二つの集合排気管の下方に配置した
請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項３】
前記二つの集合排気管の後方で排気管を一つに集合する集合部を設け、
該集合部を、プロペラシャフトの側方に配置した
請求項２記載の車両の前部構造。
【請求項４】
前記集合排気管に、キャタリスト又はフレキシブルチューブを設けて、
該キャタリスト又はフレキシブルチューブを、前記トンネル拡大部に対応する位置に配置した
請求項２又は３記載の車両の前部構造。
【請求項５】
前記キャタリストの車両前方側に、前輪を操舵するステアリング機構を配置した
請求項４記載の車両の前部構造。
【請求項６】
前記エンジンを、エンジン上部が車両後方側に位置するように傾斜配置した
請求項１〜５いずれか記載の車両の前部構造。
【請求項１】
車両前部のエンジンルームに横置きにエンジンを配置して、該エンジンの前方に吸気管を配置して、該エンジンの後方に排気管を配置した車両の前部構造であって、
車室の前壁を構成するダッシュパネルとフロアパネルとの接続部の車幅方向中央に、車室内方側へ突出して車両前後方向に延びるトンネル部を設け、
該トンネル部の前部に、車室内方側に大きく突出するトンネル拡大部を形成して、前記排気管が、エンジンの各気筒に接続された複数の独立排気管と、該独立排気管の下流側で独立排気管を二つに集合する集合排気管とを備え、
該二つの集合排気管を、前記トンネル拡大部に対応する位置で車幅方向に並列して配置した
車両の前部構造。
【請求項２】
エンジンの駆動力を、後輪に伝達するプロペラシャフトを備え、
該プロペラシャフトを前記二つの集合排気管の下方に配置した
請求項１記載の車両の前部構造。
【請求項３】
前記二つの集合排気管の後方で排気管を一つに集合する集合部を設け、
該集合部を、プロペラシャフトの側方に配置した
請求項２記載の車両の前部構造。
【請求項４】
前記集合排気管に、キャタリスト又はフレキシブルチューブを設けて、
該キャタリスト又はフレキシブルチューブを、前記トンネル拡大部に対応する位置に配置した
請求項２又は３記載の車両の前部構造。
【請求項５】
前記キャタリストの車両前方側に、前輪を操舵するステアリング機構を配置した
請求項４記載の車両の前部構造。
【請求項６】
前記エンジンを、エンジン上部が車両後方側に位置するように傾斜配置した
請求項１〜５いずれか記載の車両の前部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２６５６９１（Ｐ２００８−２６５６９１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１５０７３（Ｐ２００７−１１５０７３）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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