(57)【要約】【課題】本発明は、二重管構造の排気管を含む内燃機関の排気構造において、排気管を流れる排気の温度変化を可能な限り小さく抑えることを課題とする。【解決手段】本発明は、内燃機関の排気を流通させるための内管と、該内管の外周を覆う外管と、を具備する二重管構造の排気管において、内管の外表面に形成され、該内管より放射率の高い内側放射層と、前記外管の内表面に形成され、該外管より放射率の高い外側放射層と、前記内側放射層と前記外側放射層との間に形成され、赤外線を透過し且つ前記内管及び前記外管より熱伝導率の低い中間層と、を設けることにより、該排気管へ流入する排気の温度変化に対して、該排気管から流出する排気の温度変化が小さくなるようにした。【選択図】図２
2018040311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気を流通させるための内管と、該内管の外周を覆う外管と、を具備する二重管構造の排気管を含む、内燃機関の排気構造において、
前記排気管は、
前記内管の外表面に形成され、該内管より放射率の高い内側放射層と、
前記外管の内表面に形成され、該外管より放射率の高い外側放射層と、
前記内側放射層と前記外側放射層との間に形成され、赤外線を透過し且つ前記内管及び前記外管より熱伝導率の低い中間層と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気構造。
【請求項２】
前記排気管は、該排気管より上流に配置される上流側排気系部品とフランジ継手を介して接続されており、
前記排気管側のフランジは、前記外管の上流側端部に取り付けられ、
前記内管の上流側端部には、前記上流側排気系部品から流出した排気が前記中間層へ流入することを妨げつつ前記内管の内部への流入を案内する形状であって、且つ前記外管と接触しない形状を有するガイドが設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気構造。
【請求項３】
前記排気管は、該排気管より上流に配置される上流側排気系部品とフランジ継手を介して接続されており、
前記排気管側のフランジは、前記外管の上流側端部に取り付けられ、
前記上流側排気系部品の排気出口は、該上流側排気系部品と前記排気管とが接続状態になるときに、前記内管の内部まで延在するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気構造として、内管と、該内管を覆う外管と、内管の外表面と外管の内表面との間に配置される空気層と、を具備する二重管構造の排気管を含むものが知られている。上記した排気管において、外管の内表面の放射率を、内管の外表面の放射率より高くする構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−１０１４６８号公報
【特許文献２】実公平０３−０４１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した従来の技術によると、内燃機関が高負荷運転された場合のように、排気温度が高くなる場合に、内管から外管へ熱輻射される熱エネルギの量が少なくなるため、排気から排気管へ放熱される熱エネルギが少なくなる可能性がある。その結果、排気管から流出する排気の温度が過剰に高くなる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、二重管構造の排気管を含む内燃機関の排気構造において、排気管から流出する排気の温度を適温にすることができる排気構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、内燃機関の排気を流通させるための内管と、該内管の外周を覆う外管と、を具備する二重管構造の排気管を含む、内燃機関の排気構造である。そして、前記排気管は、前記内管の外表面に設けられ、該内管より放射率の高い内側放射層と、前記外管の内表面に設けられ、該外管より放射率の高い外側放射層と、前記内側放射層と前記外側放射層との間に配置され、赤外線を透過し且つ前記内管及び前記外管より熱伝導率の低い中間層と、を備えることを特徴とする。なお、ここでいう放射率は、赤外線エネルギの放射率を示すものとする。
【０００７】
このように構成される内燃機関の排気構造によれば、内管と外管との間の熱伝導による熱エネルギの行き来を抑制しつつ、内管と外管との間の熱輻射による熱エネルギの行き来を適宜に利用することで、排気管から流出する排気の温度を適温にすることが可能になる。
【０００８】
例えば、内燃機関の冷間始動直後の暖機運転時のように、排気管の温度が低いときに、内管の内部を流れる排気から排気管へ放熱される熱エネルギが多くなると、該排気の温度低下が大きくなる。なお、内燃機関の冷間始動直後の暖機運転時において、内管の内部を流れる排気の温度低下が大きくなると、それに伴って排気管から流出する排気の温度が低くなる。そのため、排気管より下流に配置される排気浄化触媒や空燃比センサ等の機器の暖機性が低下する等の不具合を招く可能性がある。
【０００９】
これに対し、本発明の排気構造では、内管と外管との間に、それら内管及び外管より熱伝導率の低い中間層が配置されるため、内管から外管への熱伝導が抑制される。よって、内管の内部を流れる排気から内管を介して外管へ熱伝導される熱エネルギが少なくなる。
【００１０】
ところで、内管より放射率の高い内側放射層が内管の外表面に設けられる場合は設けられない場合に比べ、内管の持つ熱エネルギが赤外線エネルギとして放出され易くなる。ここで、内管から放出された赤外線エネルギは、中間層を透過して外管に吸収される。つまり、内管の持つ熱エネルギは、赤外線エネルギとして外管へ伝わることになる。言い換えると、内管の持つ熱エネルギは、熱輻射によって外管へ伝わることになる。よって、内管の外表面に内側放射層が設けられる場合は設けられない場合に比べ、内管の内部を流れる排気から内管を介して外管へ熱輻射される熱エネルギが多くなることが懸念される。しかしながら、内側放射層から放出される赤外線エネルギの量は、内管の温度が高いときに比して低いときの方が少なくなる。そのため、内燃機関が暖機運転されているときのように、内管の温度が低いときは、内側放射層から放出される赤外線エネルギが少なくなる。その結果、内管の内部を流れる排気から内管を介して外管へ熱輻射される熱エネルギも少なくなる。
【００１１】
したがって、内燃機関の冷間始動直後の暖機運転時のように、排気管の温度が低いときは、内管の内部を流れる排気から内管を介して外管へ熱伝導される熱エネルギが少なくなるとともに、該排気から内管を介して外管へ熱輻射される熱エネルギも少なくなる。つまり、内燃機関が暖機運転されているときのように、内管の温度が低いときは、内管の内部を流れる排気から排気管へ放熱される熱エネルギが少なくなる。その結果、内管の内部を流れる排気の温度低下を小さくすることができる。内燃機関の冷間始動直後の暖機運転時において、内管の内部を流れる排気の温度低下が小さくなると、排気管から流出する排気の温度が比較的高い温度に維持される。それにより、排気管より下流に配置される機器の暖機性を高めることも可能となる。
【００１２】
一方、内燃機関の暖機完了後のように排気管の温度がある程度高くなっている状態において、内燃機関が高負荷運転されると、内管の内部を流れる排気の温度が高くなるため、それに伴って内管の温度も高くなる。ここで、内管と外管との間に熱伝導率の低い中間層が配置されていると、内管の内部を流れる排気から内管を介して外管へ熱伝導される熱エネルギが少なくなる。そのため、内管の内部を流れる排気の温度低下が小さくなることが懸念される。その場合、排気管から流出する排気の温度が高くなるため、排気管より下流に配置される機器が過昇温する等の不具合を招く可能性がある。
【００１３】
これに対し、本発明の排気構造では、内管より放射率の高い内側放射層が内管の外表面に設けられるため、内管の持つ熱エネルギが内側放射層から赤外線エネルギとして放出され易い。さらに、内側放射層から放出される赤外線エネルギの量は、前述したように、内管の温度が低いときに比して高いときの方が多くなる。そのため、内管の温度が高くなるときは、内管から内側放射層を介して放出される赤外線エネルギの量が多くなる。また、外管より放射率の高い外側放射層が外管の内表面に設けられる場合は設けられない場合に比べ、内側放射層から放出された赤外線エネルギのうち、外側放射層を介して外管に吸収される赤外線エネルギの量が多くなる。これは、外側放射層の放射率が高くなるほど、該外側放射層における赤外線エネルギの吸収率も高くなるためである。よって、内燃機関の暖機完了後の高負荷運転時のように、内管の温度が高くなるときは、内管の内部を流れる排気から内管を介して外管へ熱輻射される熱エネルギが多くなる。
【００１４】
したがって、内燃機関の暖機完了後の高負荷運転時のように、内管の内部を流れる排気の温度が高くなるときは、内管から外管への熱輻射を効果的に利用することができるため、該排気から内管を介して外管へ放熱される熱エネルギが多くなる。それにより、内管の
内部を流れる排気の温度低下を大きくすることができる。その結果、排気管から流出する排気の温度が低くなるため、排気管より下流に配置される機器の過昇温を抑制することも可能になる。
【００１５】
また、内燃機関が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行したときのように、内管の内部へ流入する排気の温度が高温状態から低温状態へ変化したときは、内管の持つ熱エネルギが該内管の内部を流れる排気に伝わるため、内管の温度が低下するとともに、内管の内部を流れる排気の温度が上昇することになる。ただし、内管と外管との間に熱伝導率の低い中間層が配置されていると、内管の温度が低下する過程において該内管の温度が外管の温度より低くなっても、外管から内管へ熱伝導される熱エネルギが少なくなる。それに伴い、外管から内管を介して該内管の内部を流れる排気へ伝わる熱エネルギが少なくなるため、内管の内部を流れる排気の温度上昇が小さくなることが懸念される。その結果、排気管から流出する排気の温度が低くなるため、排気管より下流に配置される機器が失活する等の不具合を招く可能性がある。
【００１６】
これ対し、本発明の排気構造では、内管の外表面と外管の内表面とに内側放射層と外側放射層とがそれぞれ設けられるため、内管の温度が外管の温度より低くなると、外管から内管へ熱輻射される熱エネルギが多くなる。外管から内管へ熱輻射される熱エネルギが多くなると、内管から該内管の内部を流れる排気へ伝わる熱エネルギも多くなる。
【００１７】
したがって、内燃機関が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行した場合のように、内管の内部へ流入する排気の温度が高温状態から低温状態へ変化したときは、外管から内管への熱輻射を効果的に利用することができるため、外管から内管を介して該内管の内部を流れる排気へ放熱される熱エネルギが多くなる。それにより、内管の内部を流れる排気の温度上昇を大きくすることができる。その結果、排気管から流出する排気の温度が高くなるため、排気管より下流に配置される機器が失活することを抑制することも可能になる。
【００１８】
なお、本発明に係わる排気管は、該排気管より上流に配置されるエキゾーストマニホールドや触媒ケーシング等の上流側排気系部品とフランジ継手を介して接続される場合がある。そのような場合に、上流側排気系部品の排気出口から流出する排気が前記中間層へ流入すると、内燃機関の暖機運転時のように排気管の温度が低いときに、排気の持つ熱エネルギが直接的に外側放射層及び外管へ伝わってしまい、排気の温度低下を効果的に抑制することが困難となる。また、排気管側のフランジが内管に取り付けられると、内燃機関の暖機運転時のように排気管の温度が低いときに、排気の持つ熱エネルギが内管からフランジを介して外部へ放熱されてしまい、排気の温度低下を効果的に抑制することが困難となる。
【００１９】
そこで、本発明に係わる内燃機関の排気構造において、排気管側のフランジは、前記外管の上流側端部に取り付けられてもよい。そして、前記内管の上流側端部には、前記上流側排気系部品から流出した排気が前記中間層へ流入することを妨げつつ前記内管の内部への流入を案内する形状であって、且つ前記外管と接触しない形状を有するガイドが設けられるようにしてもよい。このような構成によれば、上流側排気系部品の排気出口から流出する排気が前記中間層へ流入することを抑制することができるとともに、内管からフランジへの熱伝導を抑制することができる。そのため、内燃機関の暖機運転時のように排気管の温度が低いときに、内管の内部を流れる排気の温度低下を小さく抑えることができる。
【００２０】
なお、上流側排気系部品の排気出口から流出する排気が中間層へ流入することを抑制するという観点にたつと、上流側排気系部品と排気管とが接続状態にあるときに、上流側排気系部品の排気出口が内管の内部まで延在するような構成（すなわち、前記上流側排気系
部品の排気出口が前記内管の内部に差し込まれる構成）を採用してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、二重管構造の排気管を含む内燃機関の排気構造において、排気管から流出する排気の温度を適温にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用する内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。
【図２】排気管の構成を示す縦断面図である。
【図３】内管温度と、内管から外管へ熱輻射される熱エネルギとの関係を示す図である。
【図４】内燃機関の暖機完了後において、該内燃機関が加速運転された場合における、流入排気温度、流出排気温度、内管温度、及び外管温度の経時変化を示す図である。
【図５】内燃機関の暖機完了後において、該内燃機関が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行した場合における、流入排気温度、流出排気温度、内管温度、及び外管温度の経時変化を示す図である。
【図６】本発明に係わる内燃機関の排気構造の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２４】
図１は、本発明を適用する内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を有する火花点火式又は圧縮着火式の内燃機関である。内燃機関１は、エキゾーストマニホールド２の上流側端部と接続されている。エキゾーストマニホールド２の下流端部は、第一触媒ケーシング３の排気入口に接続されている。第一触媒ケーシング３の排気出口は、排気管４の上流側端部に接続されている。排気管４の下流側端部は、第二触媒ケーシング５の排気入口と接続されている。
【００２５】
ここで、本実施形態における排気管４の構成について図２に基づいて説明する。図２は、第一触媒ケーシング３と排気管４との接続部分における縦断面図である。図２に示すように、排気管４は、円筒状の内管４０と、内管４０の外径より大きな内径を有する円筒状の部材であって、且つ内管４０の外周を覆う外管４１と、内管４０の外周面と外管４１の内周面との間に配置される筒状の間隙である中間層４２と、中間層４２の一部に配置される環状の部材であって、且つ内管４０を外管４１と同軸に支持する支持部材４３と、を備える。
【００２６】
内管４０と外管４１とは、熱伝導率が比較的低く、且つ耐食性の高い合金鋼（例えば、ステンレス綱等）で形成される。中間層４２は、内管４０及び外管４１に比して熱伝導率が低く、且つ赤外線を透過するように構成される。このような中間層４２の好適な例としては、真空層や空気層を用いることができるが、本実施形態では空気層を用いるものとする。また、支持部材４３は、断熱性が高い部材であって、例えばアルミナ繊維等のセラミックファイバーにより形成される。
【００２７】
内管４０の外表面には、内管４０より放射率の高い内側放射層４０ａが設けられる。また、外管４１の内表面には、外管４１より放射率の高い外側放射層４１ａが設けられる。これら内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａは、例えば、内管４０及び外管４１より放射率の高い黒体塗料を、内管４０の外表面と外管４１の内表面とにそれぞれコ−ティングすることにより形成される。その際、黒体塗料として、内管４０及び外管４１より熱伝導
率の低いセラミック系の黒体塗料を用いてもよい。
【００２８】
また、上記した排気管４は、第一触媒ケーシング３とフランジ継手により接続されている。第一触媒ケーシング３のケース３０の下流側端部に形成されるフランジ３０ａと、外管４１の上流側端部に形成されるフランジ４１ｂとがボルト等の締結手段により接続されるものとする。さらに、内管４０の上流側端部には、第一触媒ケーシング３の排気出口から流出する排気が内管４０と外管４１との間隙である中間層４２へ流入することを妨げつつ、内管４０の内部への流入を案内するガイド４０ｂが設けられる。その際、ガイド４０ｂは、外管４１及びフランジ４１ｂと接触しない形状で構成されるものとする。例えば、図２に示すように、内管４０の上流側端部を、外管４１の内径より小さくなる範囲において、上流側へ向かうにつれて徐々に拡径するテーパ状に形成すればよい。なお、ガイド４０ｂの形状は、第一触媒ケーシング３の排気出口から流出する排気が内管４０と外管４１との間隙である中間層４２へ流入することを妨げつつ、該排気の内管４０の内部への流入を案内する機能を有し、且つ外管４１及びフランジ４１ｂと接触しない形状を有する、という条件を満たす限り、如何なる形状であってもよい。
【００２９】
このように構成される排気構造によれば、内管４０と外管４１との間の熱伝導による熱エネルギの行き来を抑制しつつ、内管４０と外管４１との間の熱輻射を適宜に利用することにより、排気管４から流出する排気の温度（以下、「流出排気温度」と称する）を適温にすることができる。
【００３０】
例えば、内燃機関１が冷間始動された直後の暖機運転時のように排気管４の温度が低いときに、内管４０の内部へ流入する排気の熱エネルギが内管４０を介して外管４１へ放熱されると、内管４０の内部を流れる排気の温度低下が大きくなることが懸念される。その場合、流出排気温度が低くなるため、該排気管４の下流に配置される機器（例えば、第二触媒ケーシング５に収容される触媒や、図示しないセンサ等）の暖機性が低下する可能性がある。
【００３１】
しかしながら、本実施形態の排気管４では、内管４０と外管４１との間に熱伝導率の低い中間層４２が配置されるため、内管４０の内部を流れる排気から内管４０を介して外管４１へ熱伝導される熱エネルギが少なくなる。その際、内側放射層４０ａとして、内管４０より熱伝導率の低い黒体塗料を用いれば、内管４０から中間層４２への熱伝導を小さくすることができるため、内管４０の内部を流れる排気から内管４０を介して外管４１へ熱伝導される熱エネルギをより確実に少なくすることができる。
【００３２】
ところで、内管４０の外表面に設けられる内側放射層４０ａは、内管４０より放射率が高いため、内管４０の持つ熱エネルギが内側放射層４０ａから赤外線エネルギとして放出され易い。また、本実施形態の中間層４２が赤外線を透過するように構成されるため、内側放射層４０ａから放出される赤外線エネルギが外側放射層４１ａに到達し易い。さらに、外管４１の内表面に設けられる外側放射層４１ａは、外管４１より放射率が高いため、それに比例して、該外側放射層４１ａの吸収率（赤外線エネルギの吸収率）も、外管４１より高くなる。これらの要因により、内側放射層４０ａから放出された赤外線エネルギが外側放射層４１ａを介して外管４１に吸収され易い。よって、図２に示したように構成される排気管４によると、内管４０の内部を流れる排気から内管４０を介して外管４１へ熱輻射される熱エネルギが多くなることが懸念される。しかしながら、内側放射層４０ａから放出される赤外線エネルギは、内管４０の温度が高いときに比して低いときの方が少なくなる。ここで、内管４０の温度と、内管４０から外管４１へ熱輻射される熱エネルギと、の関係を図３に示す。図３に示すように、内管４０から外管４１へ熱輻射される熱エネルギは、内管４０の温度が低いときは少なくなり、且つ内管４０の温度が高くなるにつれて指数関数的に多くなる。よって、内燃機関１の暖機運転時のように内管４０の温度が低
いときは、内管４０から外管４１へ熱輻射される熱エネルギが少なくなる。
【００３３】
したがって、内燃機関１が冷間始動された直後の暖機運転時のように、排気管４の温度が低いときは、内管４０の内部を流れる排気から内管４０を介して外管４１へ熱伝導される熱エネルギが少なくなるとともに、該排気から内管４０を介して外管４１へ熱輻射される熱エネルギも少なくなるため、該排気から排気管４へ放熱される熱エネルギを少なく抑えることができる。その際、第一触媒ケーシング３から排気管４へ流入する排気のうち、中間層４２に流入する排気の量が多くなると、排気の持つ熱エネルギが直接的に外側放射層４１ａ及び外管４１へ伝わるため、排気の温度低下量が大きくなる可能性がある。これに対し、本実施形態の排気管４では、前述したように、内管４０の上流側端部にガイド４０ｂが設けられるため、第一触媒ケーシング３から排気管４へ流入する排気が中間層４２へ流入しにくく、且つ該排気が内管４０の内部へ流入しやすくなっている。そのため、第一触媒ケーシング３から排気管４へ流入する排気のうち、中間層４２に流入する排気の量を少量に抑えることができる。また、内管４０のガイド４０ｂが外管４１やフランジ４１ｂと接触していると、排気の持つ熱エネルギが内管４０及びガイド４０ｂを介して外管４１やフランジ４１ｂへ熱伝導されるため、排気の温度低下量が大きくなる可能性がある。しかしながら、本実施形態のガイド４０ｂは、外管４１及びフランジ４１ｂと接触しないように形成されるため、排気から内管４０及びガイド４０ｂを介して外管４１やフランジ４１ｂへ熱伝導される熱エネルギを少なく抑えることができる。よって、内燃機関１が冷間始動された直後の暖機運転時のように、排気管４の温度が低いときに、内管４０の内部を流れる排気の温度低下をより確実に小さく抑えることができる。その結果、流出排気温度が比較的高い温度に維持されるため、該排気管４の下流に配置される機器の暖機性を高めることも可能になる。
【００３４】
次に、内燃機関１の暖機完了後において、該内燃機関１が高負荷運転（例えば、加速運転）されるときのように、排気管４の温度がある程度高くなっている状態において、内管４０の内部へ流入する排気の温度が高温になると、該排気の持つ熱エネルギが内管４０へ伝わるため、該排気の温度が低下する。ただし、内管４０と外管４１との間に中間層４２が設けられていると、内管４０から外管４１への熱伝導が抑制されるため、内管４０の内部を流れる排気から内管４０を介して外管４１へ熱伝導される熱エネルギが少なくなる。このように、内管４０の内部を流れる排気から内管４０を介して外管へ熱伝導される熱エネルギが少なくなると、内管４０の内部を流れる排気の温度低下が小さくなることが懸念される。その場合、流出排気温度が高くなるため、排気管４の下流に配置される機器の温度が過剰に高くなる可能性がある。
【００３５】
しかしながら、本実施形態における排気管４によれば、前述した図３の説明に示したように、内管４０の温度が高温になるときは、該内管４０から内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａを介して外管４１へ熱輻射される熱エネルギが多くなる。これは、内側放射層４０ａの温度が高くなるにつれて、該内側放射層４０ａから放出される赤外線エネルギが多くなるとともに、外側放射層４１ａの温度が高くなるにつれて、該外側放射層４１ａが吸収する赤外線エネルギが多くなるためである。
【００３６】
したがって、内燃機関１の暖機完了後における高負荷運転時のように、排気管４の温度がある程度高くなっている状態で該排気管４へ流入する排気の温度が上昇するときは、内管４０から外管４１への熱輻射を効果的に利用することができるため、内管４０の内部を流れる排気から内管４０を介して外管４１へ放熱される熱エネルギを多くすることができる。その結果、内管４０の内部を流れる排気の温度低下を大きくすることができる。
【００３７】
ここで、内燃機関１の暖機完了後において、該内燃機関１が加速運転された場合における、排気管４へ流入する排気の温度（以下、「流入排気温度」と称する）、流出排気温度
、内管４０の温度（内管温度）、及び外管４１の温度（外管温度）の経時変化を図４に示す。図４中の破線（１）は、流入排気温度を示す。図４中の３本の実線（３）、（５）、（６）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合における流出排気温度、内管温度、外管温度をそれぞれ示す。また、図４中の３本の一点鎖線（２）、（４）、（７）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合における流出排気温度、内管温度、外管温度をそれぞれ示す。なお、図４中の（２）〜（７）の各温度は、同一の運転条件における温度である。
【００３８】
図４に示すように、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の内管温度（５）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の内管温度（４）よりも低くなっている。これに対して、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の外管温度（６）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の外管温度（７）よりも高くなっている。これは、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合は設けられていない場合に比べ、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａの働きによって、内管４０から外管４１へ熱輻射される熱エネルギが多くなることに因る。その結果、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の流出排気温度（３）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の流出排気温度（２）に比べ、低くなる。
【００３９】
よって、本実施形態の排気構造によれば、内燃機関１の暖機完了後の高負荷運転時のように、排気管４の温度がある程度高くなっている状態で流入排気温度が上昇するときは、該排気管４の内部を流れる排気の温度低下を大きくすることができる。その結果、流出排気温度が低くなるため、排気管４の下流に配置される機器の温度が過剰に高くなることを抑制することが可能になる。
【００４０】
次に、内燃機関１の暖機完了後において、該内燃機関１が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行したときのように、排気管４の温度が上昇している状況で流入排気温度が高温状態から低温状態へ移行したときは、内管４０の内部へ流入する排気の温度が急速に低下するため、内管４０の持つ熱エネルギが排気へ伝わることになる。それにより、内管４０の温度が低下する。このようにして内管４０の温度が低下する過程において、内管４０の温度が外管４１の温度より低くなると、外管４１の熱エネルギが中間層４２を介して内管４０へ熱伝導されることになるが、中間層４２の熱伝導率が小さいため、内管４０から外管４１へ熱伝導される熱エネルギが少なくなる。
【００４１】
しかしながら、本実施形態の排気管４によれば、外管４１の持つ熱エネルギが外側放射層４１ａから赤外線エネルギとして放出され易く、且つ外側放射層４１ａから放出された赤外線エネルギが内側放射層４０ａを介して内管４０に吸収され易い。そのため、内燃機関１が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行した場合において、内管４０の温度が外管４１の温度より低くなると、外管４１から内管４０への熱輻射を効果的に利用することができるため、外管４１から内管４０へ放熱される熱エネルギが多くなる。それに伴い、内管４０から該内管４０の内部を流れる排気へ伝わる熱エネルギも多くなる。
【００４２】
ここで、内燃機関１の暖機完了後において、該内燃機関１が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行した場合における、流入排気温度、流出排気温度、内管温度、及び外管温度の経時変化を図５に示す。図５中に示す（１）〜（７）の各線は、前述した図４中の（１）〜（７）の各線と同一の温度を示す。
【００４３】
図５に示すように、内燃機関１が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行した直後においては、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の内管温度（５）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の内管
温度（４）よりも低い。また、内燃機関１が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行した直後においては、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の外管温度内管温度（６）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の外管温度（７）より高い。これらの要因は、減速フューエルカット直前の高負荷運転時において、前述の図４の説明で述べたように、内管４０の内部を流れる排気の熱エネルギが内管４０を介して外管４１へ熱輻射されることにある。
【００４４】
また、内燃機関１が減速フューエルカット状態へ移行してから暫く経過すると、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の内管温度（５）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の内管温度（４）よりも高い温度に維持される。また、内燃機関１が減速フューエルカット状態へ移行してから暫く経過すると、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の外管温度（６）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の外管温度（７）に近づいていく。これらの要因は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合に比べ、外管４１から内管４０へ熱輻射される熱エネルギが多くなるためである。
【００４５】
その結果、内燃機関１が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行した直後においては、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の流出排気温度（３）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の流出排気温度（２）より低くなるものの、内燃機関１が減速フューエルカット状態へ移行してから暫く経過すると、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられている場合の流出排気温度（３）は、内側放射層４０ａ及び外側放射層４１ａが設けられていない場合の流出排気温度（２）より高い温度に維持されることになる。
【００４６】
よって、本実施形態の排気構造によれば、内燃機関１の暖機完了後において、該内燃機関１が高負荷運転状態から減速フューエルカット状態へ移行したときのように、排気管４の温度が上昇している状況で流入排気温度が高温状態から低温状態へ移行したときは、内管４０の内部を流れる排気の温度上昇を大きくすることができる。その結果、流出排気温度が高くなるため、排気管４の下流に配置される機器の温度が過剰に低下することを抑制することができる。
【００４７】
以上述べたように、本実施形態における内燃機関の排気構造によれば、流出排気温度を適温にすることができる。その結果、排気管４の下流に配置される機器の温度を、該機器の動作に適した温度にすることが容易となる。
【００４８】
＜変形例＞
前述した実施例においては、排気管４へ流入する排気が中間層４２へ流入することを抑制する方法として、内管４０の上流側端部にガイド４０ｂを設ける方法を挙げたが、第一触媒ケーシング３の排気出口を、内管４０の内部に差し込まれるように形成する方法を用いることもできる。図６は、本発明に係わる内燃機関の排気構造の変形例を示す図である。図６において、第一触媒ケーシング３のケース３０における排気出口３０ｂは、フランジ３０ａより下流側へ延在するように形成される。その際、排気管４は、内管４０の内径が前記排気出口３０ｂの外径よりも大きくなるように構成されることが望ましい。このように第一触媒ケーシング３の排気出口３０ｂ及び排気管４が構成されると、これら第一触媒ケーシング３と排気管４とをフランジ継手によって接続した場合に、排気出口３０ｂの下流側端部が内管４０の上流側端部より下流側まで差し込まれた状態になるため、排気出口３０ｂから流出する排気が中間層４２に流入することが抑制される。また、内管４０の内径が排気出口３０ｂの外径よりも大きく形成されることで、内管４０の内壁と排気出口３０ｂの外壁とが接触しないため、内燃機関１の暖機運転時等に排気から内管４０及び排
気出口３０ｂを介してフランジ３０ａへ熱伝導される熱エネルギを少なく抑えることもできる。よって、図６に示した変形例によれば、前述した実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１      内燃機関
２      エキゾーストマニホールド
３      第一触媒ケーシング
４      排気管
５      第二触媒ケーシング
３０    ケース
３０ａ  フランジ
３０ｂ  排気出口
４０    内管
４０ａ  内側放射層
４０ｂ  ガイド
４１    外管
４１ａ  外側放射層
４１ｂ  フランジ
４２    中間層
【図１】
2018040311.tif 000003
【図２】
2018040311.tif 000004
【図３】
2018040311.tif 000005
【図４】
2018040311.tif 000006
【図５】
2018040311.tif 000007
【図６】
2018040311.tif 000008