(57)【要約】【課題】  燃焼室におけるノッキングの発生を抑制できるピストンリング及び内燃機関を提供する。【解決手段】  ピストンリング１０４は、本体部１０９と、入熱抑制層１０７とを備える。入熱抑制層１０７は、本体部１０９よりも熱伝導率が小さい層である。入熱抑制層１０７は、本体部１０９において燃焼室６３に向く面に被覆されている。【選択図】      図４
2006299823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関においてピストンとシリンダとの間に配置されるピストンリングであって、
本体部と、
前記本体部よりも熱伝導率が小さい層であり、前記本体部において燃焼室に向く面に被覆されている入熱抑制層と、
を備えた、
ピストンリング。
【請求項２】
前記入熱抑制層を介して前記燃焼室に接している、
請求項１に記載のピストンリング。
【請求項３】
前記本体部は、
シリンダ軸に垂直な面に沿っており、略環状である第１部と、
前記第１部とシリンダ軸方向に第１距離の間隔で離れており、シリンダ軸に垂直な面に沿っており、略環状である第２部と、
前記第１部の外端と前記第２部の外端とを接続しており、シリンダ軸に平行に延びている第３部と、
を有し、
前記第３部は、前記シリンダの内周面に対向する面が、前記シリンダの内周面に略平行である、
請求項１又は２に記載のピストンリング。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のピストンリングと、
前記ピストンリングが嵌め込まれるピストンと、
を備えた、
内燃機関。
【請求項５】
前記ピストンリングの前記入熱抑制層の熱伝導率は、前記ピストンの冠面の熱伝導率よりも小さい、
請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記ピストンリングの前記入熱抑制層において前記燃焼室に接している面は、前記ピストンの冠面近傍に位置する、
請求項４又は５に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記ピストンは、前記ピストンリングとの隙間空間と前記燃焼室とを連通する連通路を有する、
請求項４から６のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記ピストンの前記連通路は、前記本体部の表面に形成された溝である、
請求項７記載の内燃機関。
【請求項９】
前記ピストンの前記連通路は、前記本体部を貫通するように開口された穴である、
請求項７に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンリング及び内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリンダ軸を含む面で切った断面視において略チャネル形状をしているピストンリングが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平５−４７６１５（第１−６頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の技術では、ピストンリングの本体部が直接的に燃焼室に接しているので、燃焼室から本体部へ直接的に熱が進入する傾向がある。このため、ピストンリングの本体部の温度が上昇して、燃焼室の熱はピストン経由でシリンダライナへと効率的に逃がされにくい。この結果、燃焼室の温度が下がりにくく、燃焼室においてノッキングが発生することがある。
【０００４】
本発明の目的は、燃焼室におけるノッキングの発生を抑制できるピストンリング及び内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るピストンリングは、本体部と、入熱抑制層とを備える。入熱抑制層は、本体部よりも熱伝導率が小さい層である。入熱抑制層は、本体部において燃焼室に向く面に被覆されている。
【０００６】
このピストンリングでは、入熱抑制層は、本体部よりも熱伝導率が小さい層である。また、入熱抑制層は、本体部において燃焼室に向く面に被覆されている。これにより、燃焼室から本体部へ直接的に熱が進入することを抑制することができる。このため、本体部の温度上昇を抑制することができるので、ピストンと本体部との温度差を確保することができる。
【０００７】
一方、ピストンと本体部との温度差を確保することができるため、燃焼室からピストンの冠面経由でピストンに進入した熱は、本体部へ容易に進入するようにすることができる。そして、本体部は、その熱をシリンダライナへ逃がすことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るピストンリングでは、燃焼室の熱をピストン経由でシリンダライナへと効率的に逃がすことができる。この結果、燃焼室の温度を下げることができるので、燃焼室におけるノッキングの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜本発明の前提となる内燃機関の構成及び動作＞
本発明の前提となる内燃機関１の構成及び動作について、図１，図２を参照しながら説明する。
【００１０】
（内燃機関の概略構成）
内燃機関１は、主として、燃焼室６３、吸排気機構、燃料噴射弁２７、点火プラグ２９、ピストン３、トップリング（ピストンリング）４，セカンドリング５及びオイルリング６を備える。
【００１１】
燃焼室６３は、シリンダヘッド２０，シリンダブロック１０およびピストン３に囲まれた室である。シリンダヘッド２０には、燃焼室６３に新気空気を供給するための吸気ポート２３と、燃焼室６３から既燃ガスを排気ガスとして排出するための排気ポート２４とが形成されている。
【００１２】
また、吸排気機構として、吸気ポート２３の下流には、吸気バルブ２１が配備されている。一方、排気ポート２４の上流には排気バルブ２２が配備されている。クランクシャフトの回転に連動して回転する吸気用カム軸２１ｂ／排気用カム軸２２ｂに固定された吸気用カム２１ａ／排気用カム２２ａは、吸気バルブ２１／排気バルブ２２の上方に配置されており、吸気バルブ２１／排気バルブ２２を開閉させる。
【００１３】
燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３にガソリン燃料を噴射する弁である。燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３上部のシリンダヘッド２０から吸気ポート２３内部へ延びるように設けられている。燃料噴射弁２７の先端は、吸気ポート２３に突出している。
【００１４】
点火プラグ２９は、燃焼室６３上部略中央のシリンダヘッド２０から燃焼室６３内部へ延びるように設けられている。点火プラグ２９の先端部分２９ａは、燃焼室６３に突出している。
【００１５】
ピストン３には、トップリング４，セカンドリング５及びオイルリング６が嵌め込まれている。トップリング４は燃焼室６３に近い側に嵌め込まれ、オイルリング６はクランク室６７に近い側に嵌め込まれる。セカンドリング５は、トップリング４とオイルリング６との間の位置に嵌め込まれる。また、シリンダブロック１０において、トップリング４，セカンドリング５及びオイルリング６が摺動する部分には、シリンダライナ１２が形成されている。シリンダライナ１２は、耐摩耗性を向上させた特殊鋳鉄で形成されている。
【００１６】
（内燃機関の概略動作）
内燃機関１では、吸気ポート２３に新気空気が導入されている。燃料噴射弁２７は、吸気ポート２３に導入された新気空気に、燃料を噴射する。これにより、新気混合気が生成される。そして、吸気行程において、吸気用カム２１ａにより吸気バルブ２１は開状態とされ、新気混合気は吸気ポート２３から主燃焼室６３へ導入される。
【００１７】
圧縮行程において、主としてトップリング４が燃焼室６３とクランク室６７とをシールしながらピストン３が上昇して、燃焼室６３の新気混合気が圧縮される。そして、点火プラグ２９の先端部分２９ａにより、燃焼室６３の新気混合気は所定のタイミングで点火され燃焼する。
【００１８】
膨張行程では、主としてトップリング４により燃焼室６３とクランク室６７とがシールされながら、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン３が押し下げられる。このとき、燃焼室６３の温度が上昇しすぎると、ノッキングが発生することがある。
【００１９】
排気行程では、排気用カム２２ａにより排気バルブ２２が開状態とされ、主燃焼室６３で燃焼された既燃ガスが、排気ガスとして排気ポート２４へ排出される。このとき、既燃ガスに含まれた熱も排気ポート２４へ排出される。
【００２０】
（ピストン及びトップリングの詳細構成）
ピストン３には、トップリング４，セカンドリング５及びオイルリング６が嵌め込まれている。トップリング４は、トップランド３ｔとセカンドランド３ｓとの間に設けられたトップリング溝に嵌め込まれている。セカンドリング５は、セカンドランド３ｓとサードランド３ｕとの間に設けられたセカンドリング溝に嵌め込まれている。オイルリング６は、サードランド３ｕとスカート３ｖとの間に設けられたオイルリング溝に嵌め込まれている。すなわち、トップリング４は、セカンドリング５及びオイルリング６よりも燃焼室６３に近い位置に配置されている。
【００２１】
トップリング４は、主として、本体部９を備える（図２参照）。このトップリング４は、図２に示すように、冠面３ａから第２距離Ｌ２ａだけクランク室６７側へ離れて位置している。トップリング４の本体部９は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面形状が略矩形状である。また、トップリング４は、シリンダ軸ＣＡ方向の上面視において一部を切り欠いた略円形状をしており、その弾性力によりシリンダライナ１２を押しつけている。すなわち、主として、第１対向面４ａとライナ面１２ａとが接することにより、燃焼室６３とクランク室６７とがシールされている。ここで、第１対向面４ａは、トップリング４においてシリンダライナ１２と対向する面である。ライナ面１２ａは、シリンダライナ１２においてトップリング４と対向する面であり、トップリング４が摺動する面である。第１対向面４ａは、ライナ面１２ａに略平行である。すなわち、第１対向面４ａは、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面で見たときに、少なくともライナ面１２ａと平行な部位（図２では頂点）を有し、その両側が緩やかに弧を描いた曲面となっている。
【００２２】
また、トップリング４は、ピストン３の冠面３ａからピストン３へ進入した熱をシリンダライナ１２へ逃がす。その熱は、シリンダライナ１２からシリンダブロック１０を経由してウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される。
【００２３】
（ピストン及びトップリングの詳細動作）
圧縮行程において、ピストン３は上昇する。このとき、図２に示すように、トップリング４の第３対向面４ｃとトップリング溝の下面３ｃとが接するようになる。ここで、第３対向面４ｃは、トップリング４においてトップリング溝の下面３ｃと対向する面である。一方、トップリング４の第２対向面４ｂとトップリング溝の上面３ｂとの間や、トップリング４の第４対向面４ｄとトップリング溝の外周面３ｄとの間には、隙間ができている。ここで、第２対向面４ｂは、トップリング４においてトップリング溝の上面３ｂと対向する面である。第４対向面４ｄは、トップリング４においてトップリング溝の外周面３ｄと対向する面である。
【００２４】
そして、ピストン３の冠面３ａからピストン３へ進入した熱は、白抜きの矢印で示すように、トップリング溝の下面３ｃへ伝達される。トップリング溝の下面３ｃへ伝達された熱は、ピストン３と本体部９との温度差によりトップリング４の第３対向面４ｃを介して本体部９へ伝達され、トップリング４の第１対向面４ａ及びライナ面１２ａを介して本体部９からシリンダライナ１２へ伝達される。さらに、シリンダライナ１２へ伝達された熱は、シリンダブロック１０を経由してウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される。なお、白抜き矢印は、伝達された熱量の大きさを太さで表している。
【００２５】
ここで、トップリング４が冠面３ａから第２距離Ｌ２ａだけクランク室６７側へ離れているので、冠面３ａからトップリング４へ伝達される熱は、トップリング４近傍へ伝達されるまでに伝達損失が大きくなる傾向がある。
【００２６】
また、隙間空間６４には、トップランド３ｔとシリンダライナ１２との隙間や、トップリング４の第２対向面４ｂとトップリング溝の上面３ｂとの隙間を経由して、燃焼室６３の圧力が導入されるようになっている。隙間空間６４は、トップリング４とピストン３とで囲まれる空間であり、トップリング４の第４対向面４ｄとピストン３の外周面３ｄとで挟まれている空間である。これにより、トップリング４がシリンダライナ１２を押しつける力が確保されている。
【００２７】
次に、膨張行程では、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン３が押し下げられる。このとき、トップリング４の第２対向面４ｂとトップリング溝の上面３ｂとの隙間に燃焼室６３の燃焼圧力が導入されて、トップリング４の第３対向面４ｃとトップリング溝の下面３ｃとが接するようになる。ここで、トップリング４の第２対向面４ｂは、燃焼室６３から導入された高温のガスにさらされることになる。
【００２８】
この場合、トップリング４の本体部９の温度が上昇する傾向がある。このため、ピストン３の冠面３ａからピストン３へ進入した熱は、白抜きの矢印で示すように、トップリング溝の下面３ｃへ伝達される。しかし、トップリング４の本体部９の温度が上昇しているので、ピストン３と本体部９との温度差が小さくなっているため、トップリング溝の下面３ｃへ伝達された熱は、トップリング４の第３対向面４ｃを介して本体部９へ伝達されにくく、トップリング４の第１対向面４ａ及びライナ面１２ａを介して本体部９からシリンダライナ１２へ伝達されにくい。
【００２９】
その他の点は、圧縮行程と同様である。
【００３０】
＜本発明の第１実施形態に係る内燃機関の構成及び動作＞
本発明の第１実施形態に係る内燃機関１００について、図３，図４を参照しながら、本発明の前提となる上記の内燃機関１と異なる点を中心に説明する。なお、本発明の前提となる内燃機関１と同様の構成要素は、同じ部材番号で示し説明を省略する。
【００３１】
（内燃機関の概略構成）
内燃機関１００は、トップリング４の代わりにトップリング（ピストンリング）１０４を備え、ピストン３の代わりにピストン１０３を備える。他の点は、本発明の前提となる内燃機関１と同様である。
【００３２】
（内燃機関の概略動作）
圧縮行程において、主としてトップリング１０４が燃焼室６３とクランク室６７とをシールしながらピストン１０３が上昇して、燃焼室６３の新気混合気が圧縮される。
【００３３】
膨張行程では、主としてトップリング１０４により燃焼室６３とクランク室６７とがシールされながら、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン１０３が押し下げられる。
【００３４】
他の点は、本発明の前提となる内燃機関１と同様である。
【００３５】
（ピストン及びトップリングの詳細構成）
ピストン１０３には、トップリング４の代わりにトップリング１０４が嵌め込まれている。トップリング１０４は、セカンドランド３ｓ上部に設けられたトップリング溝に嵌め込まれている。すなわち、トップリング１０４は、セカンドリング５及びオイルリング６よりも燃焼室６３に近い位置に配置されている。
【００３６】
具体的には、図４に示すように、トップリング１０４は、主として、本体部１０９と入熱抑制層１０７とを備える。本体部１０９は、主として、第１部１０４ａ，第２部１０４ｂ及び第３部１０４ｃを有している。第１部１０４ａは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第２部１０４ｂは、第１部１０４ａとシリンダ軸ＣＡ方向に第１距離Ｌ１０１の間隔で離れている。また、第２部１０４ｂは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第３部１０４ｃは、第１部１０４ａの外端と第２部１０４ｂの外端とを接続しており、シリンダ軸ＣＡに平行に延びている。
【００３７】
トップリング１０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。そして、トップリング溝は、トップリング１０４の略チャネル形状に対応するように形成されている。すなわち、トップリング溝の上部外周面１０３ｇがトップリング１０４の第７対向面１０４ａｇに対応し、トップリング溝の中部外周面１０３ｅがトップリング１０４の第５対向面１０４ｃｅに対応し、トップリング溝の下部外周面１０３ｄがトップリング１０４の第４対向面１０４ｂｄに対応している。ここで、第４対向面１０４ｂｄは、トップリング１０４の第２部１０４ｂにおいて下部外周面１０３ｄと対向する面である。第５対向面１０４ｃｅは、トップリング１０４の第３部１０４ｃにおいて中部外周面１０３ｅと対向する面である。第７対向面１０４ａｇは、トップリング１０４の第１部１０４ａにおいて上部外周面１０３ｇと対向する面である。また、トップリング溝の上部下面１０３ｆ，中部外周面１０３ｅ及び下部上面１０３ｂで囲まれた部分が凸部となっており、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆ，第５対向面１０４ｃｅ及び第２対向面１０４ｂｂで囲まれた部分が凹部となっており、その凸部とその凹部とが互いに嵌め込まれている。ここで、第２対向面１０４ｂｂは、トップリング１０４の第２部１０４ｂにおいてトップリング溝の下部上面１０３ｂと対向する面である。第６対向面１０４ａｆは、トップリング１０４の第１部１０４ａにおいてトップリング溝の上部下面１０３ｆと対向する面である。
【００３８】
そして、トップリング１０４は、第１対向面１０４ｃａがライナ面１２ａに略平行である。ここで、第１対向面１０４ｃａは、トップリング１０４の第３部１０４ｃにおいてシリンダライナ１２と対向する面である。すなわち、第１対向面１０４ｃａは、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面で見たときに、少なくともライナ面１２ａと平行な部位（図４では頂点）を有し、その両側が緩やかに弧を描いた曲面となっている。これにより、トップリング１０４は、本発明の前提となる内燃機関１におけるトップリング４よりも、シリンダライナ１２との接触面積が大きくなっている。なお、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａは、シリンダライナ１２との接触面積を十分確保するために、バベル形状であることが好ましい。
【００３９】
それから、入熱抑制層１０７は、本体部１０９よりも熱伝導率が小さい層である。入熱抑制層１０７は、本体部１０９において燃焼室６３に向く面に被覆されている。すなわち、トップリング１０４は、入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接して（面して）いる。そして、入熱抑制層１０７において、燃焼室６３に接している面１０７ａはピストン１０３の冠面１０３ａ近傍に（隣接する冠面１０３ａと概ね面一となるように）位置している。
【００４０】
入熱抑制層１０７は、熱伝導率が小さく断熱性が高い方が好ましい。さらに、入熱抑制層１０７は、耐熱性が高い方が好ましい。このような入熱抑制層１０７は、アルマイト処理により形成されたジルコニア層である。入熱抑制層１０７の膜厚は、１０〜５０ミクロンであることが好ましいが、その膜厚に限定されるものではない。
【００４１】
トップリング１０４は、その弾性力によりシリンダライナ１２を押しつけている。すなわち、主として、第１対向面１０４ｃａとライナ面１２ａとが接することにより、燃焼室６３とクランク室６７とがシールされている。
【００４２】
また、ピストン１０３の冠面１０３ａの面積は、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａの面積よりも大幅に大きい。このため、燃焼室６３の熱は、入熱抑制層１０７に直接的に取り込まれるよりも、ピストン１０３の冠面１０３ａ及びピストン１０３を介して伝達される方が、より多く本体部１０９へ伝達されることになる。
【００４３】
さらに、ピストン１０３は、連通路１３１を有する。連通路１３１は、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通する。隙間空間１６４は、トップリング１０４とピストン１０３とで囲まれた空間であり、トップリング１０４の第５対向面１０４ｃｅとピストン１０３の中部外周面１０３ｅとで挟まれた空間である。すなわち、連通路１３１は、ピストン１０３においてトップリング１０４の第５対向面１０４ｃｅに対向する面１０３ｅ（第２開口部１３１ｂ）から冠面１０３ａ（第１開口部１３１ａ）へ貫通するように開口された穴である。これにより、燃焼室６３の圧力が連通路１３１を介して隙間空間１６４へ伝達されるようになっている。
【００４４】
なお、燃焼室６３の熱の大部分は、排気行程において、既燃ガスとともに排気ポート２４へ排出される。一方、入熱抑制層１０７により本体部１０９への移動を阻止される熱量は、既燃ガスとともに排気ポート２４へ排出される熱量に比べて少ない。すなわち、入熱抑制層１０７により燃焼室６３の熱がトップリング１０４の本体部１０９へ進入しにくくなっていても、その影響は小さい。
【００４５】
一方、一旦ピストン１０３へ取り込まれた熱は、主として、ピストン１０３と本体部１０９との温度差によりトップリング１０４の本体部１０９を介してシリンダライナ１２へ逃がされる。このため、ピストン１０３と本体部１０９との温度差が大きい方が好ましく、本体部１０９の温度はできるだけ低く抑えられていることが好ましい。
【００４６】
（ピストン及びトップリングの詳細動作）
圧縮行程において、ピストン１０３は上昇する。このとき、図４に示すように、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとトップリング溝の上部下面１０３ｆとが接するようになる。一方、トップリング１０４の第７対向面１０４ａｇとトップリング溝の上部外周面１０３ｇとの間や、トップリング１０４の第５対向面１０４ｃｅとトップリング溝の中部外周面１０３ｅとの間や、トップリング１０４の第２対向面１０４ｂｂとトップリング溝の下部上面１０３ｂとの間や、トップリング１０４の第４対向面１０４ｂｄとトップリング溝の下部外周面１０３ｄとの間には、隙間ができている。
【００４７】
そして、トップリング１０４が入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接しているので、燃焼室６３の熱は、トップリング１０４の本体部１０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部１０９の温度上昇が抑制されており、ピストン１０３と本体部１０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン１０３の冠面１０３ａを介してピストン１０３へ容易に進入する。ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、白抜きの矢印で示すように、トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達される。トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達された熱は、ピストン１０３と本体部１０９との温度差によりトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆを介して本体部１０９へ伝達され、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部１０９からシリンダライナ１２へ伝達される。さらに、シリンダライナ１２へ伝達された熱は、シリンダブロック１０を経由してウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される。
【００４８】
ここで、ピストン１０３の冠面１０３ａと上部下面１０３ｆとの距離Ｌ１０２ａは、ピストン３の冠面３ａとトップリング溝の下面３ｃとの距離Ｌ２ａ（図２参照）よりも小さい。このため、ピストン１０３において本体部１０９近傍まで伝達される熱の量は、ピストン３において本体部９近傍まで伝達される熱の量よりも多くなっている。
【００４９】
また、トップリング１０４がトップリング４（図２参照）よりもシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっているので、トップリング１０４からウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量は、トップリング４からウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量よりも多くなっている。すなわち、本体部１０９の温度上昇が抑制されており、本体部１０９の方が本体部９よりもウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量が多い結果、本体部１０９とピストン１０３との温度差は、本体部９とピストン３との温度差よりも大きくなっている。このため、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆを介して本体部１０９へ伝達される熱の量は、トップリング４の第３対向面４ｃを介して本体部９へ伝達される熱の量よりも多くなっている。
【００５０】
さらに、隙間空間１６４には、連通路１３１を経由して、燃焼室６３の圧力が導入されるようになっている。これにより、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が増えたとしても、トップリング１０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されている。すなわち、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっており、トップリング１０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されているので、トップリング１０４のシール性は向上している。
【００５１】
次に、膨張行程において、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン１０３が押し下げられる。このとき、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａに対して燃焼圧力がかかるので、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとトップリング溝の上部下面１０３ｆとが接するようになる。ここで、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａは、燃焼室６３から導入された高温の燃焼ガス（火炎）にさらされることになる。
【００５２】
この場合でも、圧縮行程と同様に、トップリング１０４が入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接しているので、燃焼室６３の熱は、トップリング１０４の本体部１０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部１０９の温度上昇が抑制されており、ピストン１０３と本体部１０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン１０３の冠面１０３ａを介してピストン１０３へ容易に進入する。ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、白抜きの矢印で示すように、トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達される。トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達された熱は、ピストン１０３と本体部１０９との温度差によりトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆを介して本体部１０９の第１部１０４ａへ伝達され、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部１０９の第３部１０４ｃからシリンダライナ１２へ伝達される。さらに、シリンダライナ１２へ伝達された熱は、シリンダブロック１０を経由してウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される。
【００５３】
このように、トップリング１０４に伝達された熱は、第１部１０４ａと第３部１０４ｃとを経由してシリンダライナ１２へ伝達される。このため、特に第１部１０４ａの温度上昇を抑える必要がある。それに対して、トップリング１０４の第１部１０４ａにおいて燃焼室６３に向く面には、入熱抑制層１０７が被覆されている。このため、燃焼室６３から本体部１０９の第１部１０４ａへ直接的に熱が進入することは抑制される。そして、本体部１０９の第１部１０４ａの温度上昇が抑制されるので、ピストン１０３と本体部１０９の第１部１０４ａとの温度差は確保される。したがって、トップリング１０４において、入熱抑制層１０７の存在により、第１部１０４ａの温度上昇は効果的に抑えられている。
【００５４】
その他の点は、圧縮行程と同様である。
【００５５】
（内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、トップリング１０４が燃焼室６３に接する面１０７ａは、燃焼室６３の熱を受ける傾向がある。特に、膨張行程において、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する（面する）面１０７ａは、高温の燃焼ガス（火炎）にさらされることになる。
【００５６】
この場合でも、トップリング１０４の入熱抑制層１０７は、本体部１０９よりも熱伝導率が小さい層である。また、入熱抑制層１０７は、本体部１０９において燃焼室６３に向く面に被覆されている。すなわち、トップリング１０４は、入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接している。これにより、燃焼室６３から本体部１０９へ直接的に熱が進入することは抑制される。このため、本体部１０９の温度上昇が抑制されるので、ピストン１０３と本体部１０９との温度差は確保される。
【００５７】
一方、ピストン１０３と本体部１０９との温度差が確保されるため、燃焼室６３からピストン１０３の冠面１０３ａ経由でピストン１０３に進入した熱は、本体部１０９へ容易に進入する。そして、本体部１０９は、その熱をシリンダライナ１２へ逃がす。
【００５８】
このように、燃焼室６３の熱はピストン１０３経由でシリンダライナ１２へと効率的に逃がされている。この結果、燃焼室６３の温度が下がるので、燃焼室６３におけるノッキングの発生は抑制される。
【００５９】
（２）
ここでは、本体部１０４は、第１部１０４ａと第２部１０４ｂと第３部１０４ｃとを有している。第１部１０４ａは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第２部１０４ｂは、第１部１０４ａとシリンダ軸ＣＡ方向に第１距離Ｌ１０１の間隔で離れている。また、第２部１０４ｂは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第３部１０４ｃは、第１部１０４ａの外端と第２部１０４ｂの外端とを接続しており、シリンダ軸ＣＡに平行に延びている。すなわち、トップリング１０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。これにより、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａと、シリンダライナ１２のライナ面１２ａとが安定して接触している。また、第３部１０４ｃは、第１対向面１０４ｃａが、ライナ面１２ａに略平行である。これにより、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａと、シリンダライナ１２のライナ面１２ａとが接触する面積が広く取られている。
【００６０】
このように、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が増やされているため、燃焼室６３の熱は本体部１０９からシリンダライナ１２へと効率的に逃がされる。
【００６１】
（３）
ここでは、トップリング１０４の入熱抑制層１０７の熱伝導率は、ピストン１０３の冠面１０３ａの熱伝導率よりも小さい。これにより、燃焼室６３の熱は、トップリング１０４の本体部１０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部１０９の温度上昇が抑制されており、ピストン１０３と本体部１０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン１０３の冠面１０３ａを介してピストン１０３へ容易に進入する。ピストン１０３へ進入した熱は、ピストン１０３と本体部１０９との温度差によりトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆを介して本体部１０９へ伝達され、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部１０９からシリンダライナ１２へ伝達される。
【００６２】
ここで、ピストン１０３の冠面１０３ａの面積は、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａの面積よりも大幅に大きい。このため、燃焼室６３の熱は、入熱抑制層１０７に直接的に取り込まれるよりも、ピストン１０３の冠面１０３ａ及びピストン１０３に取り込まれる方が、より多く取り込まれることになる。
【００６３】
このように、燃焼室６３の熱がより多く取り込まれて本体部１０９へ伝達されるので、より多くの熱がシリンダライナ１２へ逃がされる。
【００６４】
（４）
ここでは、トップリング１０４の入熱抑制層１０７において、燃焼室６３に接している面１０７ａはピストン１０３の冠面１０３ａ近傍に位置している。また、トップリング１０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。このため、ピストン１０３の冠面１０３ａと上部下面１０３ｆとの距離Ｌ１０２ａは、ピストン３の冠面３ａとトップリング溝の下面３ｃとの距離Ｌ２ａ（図２参照）よりも小さくなっている。
【００６５】
ここで、ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達され、ピストン１０３と本体部１０９との温度差により、トップリング溝の上部下面１０３ｆとトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとを介して本体部１０９へ伝達されることになる。
【００６６】
すなわち、燃焼室６３の熱が本体部１０９へ伝達される距離が短くなっている。このため、燃焼室６３の熱がトップリング１０４に伝達されるまでに発生する伝達損失の量は抑えられる。
【００６７】
（５）
ここでは、圧縮行程又は膨張行程において、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとトップリング溝の上部下面１０３ｆとが接している。このため、ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、ピストン１０３と本体部１０９との温度差により、トップリング溝の上部下面１０３ｆとトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとを介して本体部１０９の第１部１０４ａへ伝達されることになる。すなわち、ピストン１０３と本体部１０９の第１部１０４ａとの温度差を確保する必要があるので、トップリング１０４において、特に第１部１０４ａの温度上昇を抑える必要がある。
【００６８】
この場合でも、トップリング１０４の第１部１０４ａにおいて燃焼室６３に向く面には、入熱抑制層１０７が被覆されている。このため、燃焼室６３から本体部１０９の第１部１０４ａへ直接的に熱が進入することは抑制される。そして、本体部１０９の第１部１０４ａの温度上昇が抑制されるので、ピストン１０３と本体部１０９の第１部１０４ａとの温度差は確保される。したがって、トップリング１０４において、入熱抑制層１０７の存在により、第１部１０４ａの温度上昇は効果的に抑えられている。
【００６９】
（６）
ここでは、連通路１３１は、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通する。具体的には、連通路１３１は、ピストン１０３においてトップリング１０４の第５対向面１０４ｃｅに対向する面１０３ｅ（第２開口部１３１ｂ）から冠面１０３ａ（第１開口部１３１ａ）へ貫通するように開口された穴である。これにより、燃焼室６３の圧力が連通路１３１を介して隙間空間１６４へ伝達されるようになっている。このため、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が増えたとしても、トップリング１０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されている。
【００７０】
このように、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっており、トップリング１０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されているので、トップリング１０４のシール性は向上している。
【００７１】
また、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通する連通路がトップリング１０４に形成された場合に、連通路を形成するためにトップリング１０４の形成工数を大幅に増加させる必要があり、コストが増加する傾向にある。
【００７２】
それに対して、本発明では、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通する連通路１３１がピストン１０３に形成されている。このため、連通路１３１を形成するためにトップリング１０４の形成工数を大幅に増加させる必要がなく、コストが抑えられている。
【００７３】
（第１実施形態の変形例）
トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａは、ライナ面１２ａと完全に平行な形状であっても良いし、シリンダライナ１２との接触面積を十分確保することができる形状であればどのような形状であっても良い。
【００７４】
入熱抑制層１０７は、ジルコニア−イットリア層であっても良いし、熱伝導率が小さく耐熱性が高い材質であればどのような材質で形成された層であっても良い。
【００７５】
連通路１３１の流路方向に垂直な断面形状は、円や楕円などのように丸い形状であってもよいし、四角形などのように角張った形状であってもよい。
【００７６】
＜本発明の第２実施形態に係る内燃機関の構成及び動作＞
本発明の第２実施形態に係る内燃機関２００について、図５を参照しながら、本発明の前提となる上記の内燃機関１と異なる点を中心に説明する。なお、本発明の前提となる内燃機関１と同様の構成要素は、同じ部材番号で示し説明を省略する。
【００７７】
（内燃機関の概略構成）
内燃機関２００は、トップリング４の代わりにトップリング（ピストンリング）２０４を備え、ピストン３の代わりにピストン１０３を備える。他の点は、本発明の前提となる内燃機関１と同様である。
【００７８】
（内燃機関の概略動作）
圧縮行程において、主としてトップリング２０４が燃焼室６３とクランク室６７とをシールしながらピストン１０３が上昇して、燃焼室６３の新気混合気が圧縮される。
【００７９】
膨張行程では、主としてトップリング２０４により燃焼室６３とクランク室６７とがシールされながら、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン１０３が押し下げられる。
【００８０】
他の点は、本発明の前提となる内燃機関１と同様である。
【００８１】
（ピストン及びトップリングの詳細構成）
ピストン１０３には、トップリング４の代わりにトップリング２０４が嵌め込まれている。トップリング２０４は、セカンドランド３ｓ上部に設けられたトップリング溝に嵌め込まれている。すなわち、トップリング２０４は、セカンドリング５及びオイルリング６よりも燃焼室６３に近い位置に配置されている。
【００８２】
具体的には、図５に示すように、トップリング２０４は、主として、本体部２０９と入熱抑制層１０７とを備える。本体部２０９は、主として、第１部２０４ａ，第２部２０４ｂ及び第３部２０４ｃを有している。第１部２０４ａは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第２部２０４ｂは、第１部２０４ａとシリンダ軸ＣＡ方向に第１距離Ｌ１０１の間隔で離れている。また、第２部２０４ｂは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第３部２０４ｃは、第１部２０４ａの外端と第２部２０４ｂの外端とを接続しており、シリンダ軸ＣＡに平行に延びている。
【００８３】
トップリング２０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。そして、トップリング溝は、トップリング２０４の略チャネル形状に対応するように形成されている。すなわち、トップリング溝の上部外周面１０３ｇがトップリング２０４の第７対向面２０４ａｇに対応し、トップリング溝の中部外周面１０３ｅがトップリング２０４の第５対向面２０４ｃｅに対応し、トップリング溝の下部外周面１０３ｄがトップリング２０４の第４対向面２０４ｂｄに対応している。ここで、第４対向面２０４ｂｄは、トップリング２０４の第２部２０４ｂにおいて下部外周面１０３ｄと対向する面である。第５対向面２０４ｃｅは、トップリング２０４の第３部２０４ｃにおいて中部外周面１０３ｅと対向する面である。第７対向面２０４ａｇは、トップリング２０４の第１部２０４ａにおいて上部外周面１０３ｇと対向する面である。また、トップリング溝の上部下面１０３ｆ，中部外周面１０３ｅ及び下部上面１０３ｂで囲まれた部分が凸部となっており、トップリング２０４の第６対向面２０４ａｆ，第５対向面２０４ｃｅ及び第２対向面２０４ｂｂで囲まれた部分が凹部となっており、その凸部とその凹部とが互いに嵌め込まれている。ここで、第２対向面２０４ｂｂは、トップリング２０４の第２部２０４ｂにおいてトップリング溝の下部上面１０３ｂと対向する面である。第６対向面２０４ａｆは、トップリング２０４の第１部２０４ａにおいてトップリング溝の上部下面１０３ｆと対向する面である。
【００８４】
そして、トップリング２０４は、第１対向面２０４ｃａがライナ面１２ａに略平行である。ここで、第１対向面２０４ｃａは、トップリング２０４の第３部２０４ｃにおいてシリンダライナ１２と対向する面である。すなわち、第１対向面２０４ｃａは、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面で見たときに、少なくともライナ面１２ａと平行な部位（図５では頂点）を有し、その両側が緩やかに弧を描いた曲面となっている。これにより、トップリング２０４は、本発明の前提となる内燃機関１におけるトップリング４よりも、シリンダライナ１２との接触面積が大きくなっている。なお、トップリング２０４の第１対向面２０４ｃａは、シリンダライナ１２との接触面積を十分確保するために、バベル形状であることが好ましい。
【００８５】
それから、トップリング２０４は、主として、本体部２０９と入熱抑制層１０７と補助入熱抑制層２０８とを備える。入熱抑制層１０７は、本体部２０９よりも熱伝導率が小さい層である。入熱抑制層１０７は、本体部２０９において燃焼室６３に向く面に被覆されている。すなわち、トップリング２０４は、入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接して（面して）いる。そして、入熱抑制層１０７において、燃焼室６３に接している面１０７ａはピストン１０３の冠面１０３ａ近傍に（隣接する冠面１０３ａと概ね面一となるように）位置している。また、補助入熱抑制層２０８は、本体部２０９よりも熱伝導率が小さい層である。補助入熱抑制層２０８は、本体部２０９において隙間空間２６４に向く面に被覆されている。ここで、隙間空間２６４は、トップリング２０４とピストン１０３とで囲まれた空間であり、トップリング２０４の第５対向面２０４ｃｅとピストン１０３の中部外周面１０３ｅとで挟まれた空間である。
【００８６】
入熱抑制層１０７は、熱伝導率が小さく断熱性が高い方が好ましい。さらに、入熱抑制層１０７は、耐熱性が高い方が好ましい。このような入熱抑制層１０７は、アルマイト処理により形成されたジルコニア層である。入熱抑制層１０７の膜厚は、１０〜５０ミクロンであることが好ましい。
【００８７】
トップリング２０４は、その弾性力によりシリンダライナ１２を押しつけている。すなわち、主として、第１対向面２０４ｃａとライナ面１２ａとが接することにより、燃焼室６３とクランク室６７とがシールされている。
【００８８】
また、ピストン１０３の冠面１０３ａの面積は、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａの面積よりも大幅に大きい。このため、燃焼室６３の熱は、入熱抑制層１０７に直接的に取り込まれるよりも、ピストン１０３の冠面１０３ａ及びピストン１０３を介して伝達される方が、より多く本体部２０９へ伝達されることになる。
【００８９】
さらに、ピストン１０３は、連通路１３１を有する。連通路１３１は、隙間空間２６４と燃焼室６３とを連通する。隙間空間２６４は、トップリング２０４の第５対向面２０４ｃｅが向いている空間である。すなわち、連通路１３１は、ピストン１０３においてトップリング２０４の第５対向面２０４ｃｅに対向する面１０３ｅ（第２開口部１３１ｂ）から冠面１０３ａ（第１開口部１３１ａ）へ貫通するように開口された穴である。これにより、燃焼室６３の圧力が連通路１３１を介して隙間空間２６４へ伝達されるようになっている。
【００９０】
なお、燃焼室６３の熱の大部分は、排気行程において、既燃ガスとともに排気ポート２４へ排出される。一方、入熱抑制層１０７により本体部２０９への移動を阻止される熱量は、既燃ガスとともに排気ポート２４へ排出される熱量に比べて少ない。すなわち、入熱抑制層１０７により燃焼室６３の熱がトップリング２０４の本体部２０９へ進入しにくくなっていても、その影響は小さい。
【００９１】
一方、一旦ピストン１０３へ取り込まれた熱は、主として、ピストン１０３と本体部２０９との温度差によりトップリング２０４の本体部２０９を介してシリンダライナ１２へ逃がされる。このため、ピストン１０３と本体部２０９との温度差が大きい方が好ましく、本体部２０９の温度はできるだけ低く抑えられていることが好ましい。
【００９２】
（ピストン及びトップリングの詳細動作）
圧縮行程において、ピストン１０３は上昇する。このとき、図５に示すように、トップリング２０４の第６対向面２０４ａｆとトップリング溝の上部下面１０３ｆとが接するようになる。一方、トップリング２０４の第７対向面２０４ａｇとトップリング溝の上部外周面１０３ｇとの間や、トップリング２０４の第５対向面２０４ｃｅとトップリング溝の中部外周面１０３ｅとの間や、トップリング２０４の第２対向面２０４ｂｂとトップリング溝の下部上面１０３ｂとの間や、トップリング２０４の第４対向面２０４ｂｄとトップリング溝の下部外周面１０３ｄとの間には、隙間ができている。
【００９３】
そして、トップリング２０４が入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接しているので、燃焼室６３の熱は、トップリング２０４の本体部２０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部２０９の温度上昇が抑制されており、ピストン１０３と本体部２０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン１０３の冠面１０３ａを介してピストン１０３へ容易に進入する。ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、白抜きの矢印で示すように、トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達される。トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達された熱は、ピストン１０３と本体部２０９との温度差によりトップリング２０４の第６対向面２０４ａｆを介して本体部２０９へ伝達され、トップリング２０４の第１対向面２０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部２０９からシリンダライナ１２へ伝達される。さらに、シリンダライナ１２へ伝達された熱は、シリンダブロック１０を経由してウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される。
【００９４】
ここで、ピストン１０３の冠面１０３ａと上部下面１０３ｆとの距離Ｌ１０２ａは、ピストン３の冠面３ａとトップリング溝の下面３ｃとの距離Ｌ２ａ（図２参照）よりも小さい。このため、ピストン１０３において本体部２０９近傍まで伝達される熱の量は、ピストン３において本体部９近傍まで伝達される熱の量よりも多くなっている。
【００９５】
また、トップリング２０４がトップリング４（図２参照）よりもシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっているので、トップリング２０４からウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量は、トップリング４からウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量よりも多くなっている。すなわち、本体部２０９の温度上昇が抑制されており、本体部２０９の方が本体部９よりもウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量が多い結果、本体部２０９とピストン１０３との温度差は、本体部９とピストン３との温度差よりも大きくなっている。このため、トップリング２０４の第６対向面２０４ａｆを介して本体部２０９へ伝達される熱の量は、トップリング４の第３対向面４ｃを介して本体部９へ伝達される熱の量よりも多くなっている。
【００９６】
さらに、隙間空間２６４には、連通路１３１を経由して、燃焼室６３の圧力が導入されるようになっている。これにより、トップリング２０４とシリンダライナ１２との接触面積が増えたとしても、トップリング２０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されている。すなわち、トップリング２０４とシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっており、トップリング２０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されているので、トップリング２０４のシール性は向上している。
【００９７】
また、隙間空間２６４に向く面に補助入熱抑制層２０８が設けられているので、隙間空間２６４に燃焼室６３の圧力が導入された際に燃焼室６３の熱の一部が隙間空間２６４に導入されたとしても、本体部２０９の温度上昇は抑制される。
【００９８】
次に、膨張行程において、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン１０３が押し下げられる。このとき、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａに対して燃焼圧力がかかるので、トップリング２０４の第６対向面２０４ａｆとトップリング溝の上部下面１０３ｆとが接するようになる。ここで、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａは、燃焼室６３から導入された高温の燃焼ガス（火炎）にさらされることになる。
【００９９】
この場合でも、圧縮行程と同様に、トップリング２０４が入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接しているので、燃焼室６３の熱は、トップリング２０４の本体部２０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部２０９の温度上昇が抑制されており、ピストン１０３と本体部２０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン１０３の冠面１０３ａを介してピストン１０３へ容易に進入する。ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、白抜きの矢印で示すように、トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達される。トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達された熱は、ピストン１０３と本体部２０９との温度差によりトップリング２０４の第６対向面２０４ａｆを介して本体部２０９の第１部２０４ａへ伝達され、トップリング２０４の第１対向面２０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部２０９の第３部２０４ｃからシリンダライナ１２へ伝達される。さらに、シリンダライナ１２へ伝達された熱は、シリンダブロック１０を経由してウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される。
【０１００】
このように、トップリング２０４に伝達された熱は、第１部２０４ａと第３部２０４ｃとを経由してシリンダライナ１２へ伝達される。このため、特に第１部２０４ａの温度上昇を抑える必要がある。それに対して、トップリング２０４の第１部２０４ａにおいて燃焼室６３に向く面には、入熱抑制層１０７が被覆されている。このため、燃焼室６３から本体部２０９の第１部２０４ａへ直接的に熱が進入することは抑制される。そして、本体部２０９の第１部２０４ａの温度上昇が抑制されるので、ピストン１０３と本体部２０９の第１部２０４ａとの温度差は確保される。したがって、トップリング２０４において、入熱抑制層１０７の存在により、第１部２０４ａの温度上昇は効果的に抑えられている。
【０１０１】
その他の点は、圧縮行程と同様である。
【０１０２】
（内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、トップリング１０４が燃焼室６３に接する面１０７ａは、燃焼室６３の熱を受ける傾向がある。特に、膨張行程において、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する（面する）面１０７ａは、高温の燃焼ガス（火炎）にさらされることになる。
【０１０３】
この場合でも、トップリング２０４の入熱抑制層１０７は、本体部２０９よりも熱伝導率が小さい層である。また、入熱抑制層１０７は、本体部２０９において燃焼室６３に向く面に被覆されている。すなわち、トップリング２０４は、入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接している。これにより、燃焼室６３から本体部２０９へ直接的に熱が進入することは抑制される。このため、本体部２０９の温度上昇が抑制されるので、ピストン１０３と本体部２０９との温度差は確保される。
【０１０４】
一方、ピストン１０３と本体部２０９との温度差が確保されるため、燃焼室６３からピストン１０３の冠面１０３ａ経由でピストン１０３に進入した熱は、本体部２０９へ容易に進入する。そして、本体部２０９は、その熱をシリンダライナ１２へ逃がす。
【０１０５】
このように、燃焼室６３の熱はピストン１０３経由でシリンダライナ１２へと効率的に逃がされている。この結果、燃焼室６３の温度が下がるので、燃焼室６３におけるノッキングの発生は抑制される。
【０１０６】
（２）
ここでは、本体部２０４は、第１部２０４ａと第２部２０４ｂと第３部２０４ｃとを有している。第１部２０４ａは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第２部２０４ｂは、第１部２０４ａとシリンダ軸ＣＡ方向に第１距離Ｌ１０１の間隔で離れている。また、第２部２０４ｂは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第３部２０４ｃは、第１部２０４ａの外端と第２部２０４ｂの外端とを接続しており、シリンダ軸ＣＡに平行に延びている。すなわち、トップリング２０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。これにより、トップリング２０４の第１対向面２０４ｃａと、シリンダライナ１２のライナ面１２ａとが安定して接触している。また、第３部２０４ｃは、第１対向面２０４ｃａが、ライナ面１２ａに略平行である。これにより、トップリング２０４の第１対向面２０４ｃａと、シリンダライナ１２のライナ面１２ａとが接触する面積が広く取られている。
【０１０７】
このように、トップリング２０４とシリンダライナ１２との接触面積が増やされているため、燃焼室６３の熱は本体部２０９からシリンダライナ１２へと効率的に逃がされる。
【０１０８】
（３）
ここでは、トップリング２０４の入熱抑制層１０７の熱伝導率は、ピストン１０３の冠面１０３ａの熱伝導率よりも小さい。これにより、燃焼室６３の熱は、トップリング２０４の本体部２０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部２０９の温度上昇が抑制されており、ピストン１０３と本体部２０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン１０３の冠面１０３ａを介してピストン１０３へ容易に進入する。ピストン１０３へ進入した熱は、ピストン１０３と本体部２０９との温度差によりトップリング２０４の第６対向面２０４ａｆを介して本体部２０９へ伝達され、トップリング２０４の第１対向面２０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部２０９からシリンダライナ１２へ伝達される。
【０１０９】
ここで、ピストン１０３の冠面１０３ａの面積は、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａの面積よりも大幅に大きい。このため、燃焼室６３の熱は、入熱抑制層１０７に直接的に取り込まれるよりも、ピストン１０３の冠面１０３ａ及びピストン１０３に取り込まれる方が、より多く取り込まれることになる。
【０１１０】
このように、燃焼室６３の熱がより多く取り込まれて本体部２０９へ伝達されるので、より多くの熱がシリンダライナ１２へ逃がされる。
【０１１１】
（４）
ここでは、トップリング１０４の入熱抑制層１０７において、燃焼室６３に接している面１０７ａはピストン１０３の冠面１０３ａ近傍に位置している。また、トップリング１０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。このため、ピストン１０３の冠面１０３ａと上部下面１０３ｆとの距離Ｌ１０２ａは、ピストン３の冠面３ａとトップリング溝の下面３ｃとの距離Ｌ２ａ（図２参照）よりも小さくなっている。
【０１１２】
ここで、ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達され、ピストン１０３と本体部２０９との温度差により、トップリング溝の上部下面１０３ｆとトップリング２０４の第６対向面２０４ａｆとを介して本体部２０９へ伝達されることになる。
【０１１３】
すなわち、燃焼室６３の熱が本体部２０９へ伝達される距離が短くなっている。このため、燃焼室６３の熱がトップリング２０４に伝達されるまでに発生する伝達損失の量は抑えられる。
【０１１４】
（５）
ここでは、圧縮行程又は膨張行程において、トップリング２０４の第６対向面２０４ａｆとトップリング溝の上部下面１０３ｆとが接している。このため、ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、ピストン１０３と本体部２０９との温度差により、トップリング溝の上部下面１０３ｆとトップリング２０４の第６対向面２０４ａｆとを介して本体部２０９の第１部２０４ａへ伝達されることになる。すなわち、ピストン１０３と本体部２０９の第１部２０４ａとの温度差を確保する必要があるので、トップリング２０４において、特に第１部２０４ａの温度上昇を抑える必要がある。
【０１１５】
この場合でも、トップリング２０４の第１部２０４ａにおいて燃焼室６３に向く面には、入熱抑制層１０７が被覆されている。このため、燃焼室６３から本体部２０９の第１部２０４ａへ直接的に熱が進入することは抑制される。そして、本体部２０９の第１部２０４ａの温度上昇が抑制されるので、ピストン１０３と本体部２０９の第１部２０４ａとの温度差は確保される。したがって、トップリング２０４において、入熱抑制層１０７の存在により、第１部２０４ａの温度上昇は効果的に抑えられている。
【０１１６】
（６）
ここでは、連通路１３１は、隙間空間２６４と燃焼室６３とを連通する。具体的には、連通路１３１は、ピストン１０３においてトップリング２０４の第５対向面２０４ｃｅに対向する面１０３ｅ（第２開口部１３１ｂ）から冠面１０３ａ（第１開口部１３１ａ）へ貫通するように開口された穴である。これにより、燃焼室６３の圧力が連通路１３１を介して隙間空間２６４へ伝達されるようになっている。このため、トップリング２０４とシリンダライナ１２との接触面積が増えたとしても、トップリング２０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されている。
【０１１７】
このように、トップリング２０４とシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっており、トップリング２０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されているので、トップリング２０４のシール性は向上している。
【０１１８】
また、隙間空間２６４と燃焼室６３とを連通する連通路がトップリング２０４に形成された場合に、連通路を形成するためにトップリング２０４の形成工数を大幅に増加させる必要があり、コストが増加する傾向にある。
【０１１９】
それに対して、本発明では、隙間空間２６４と燃焼室６３とを連通する連通路１３１がピストン１０３に形成されている。このため、連通路１３１を形成するためにトップリング２０４の形成工数を大幅に増加させる必要がなく、コストが抑えられている。
【０１２０】
（７）
ここでは、補助入熱抑制層２０８は、隙間空間２６４に向く面に設けられている。このため、隙間空間２６４に燃焼室６３の圧力が導入された際に燃焼室６３の熱の一部が隙間空間２６４に導入されたとしても、本体部２０９の温度上昇は抑制される。
【０１２１】
（第２実施形態の変形例）
トップリング２０４の第１対向面２０４ｃａは、ライナ面１２ａと完全に平行な形状であっても良いし、シリンダライナ１２との接触面積を十分確保することができる形状であればどのような形状であっても良い。
【０１２２】
入熱抑制層１０７は、ジルコニア−イットリア層であっても良いし、熱伝導率が小さく耐熱性が高い材質であればどのような材質で形成された層であっても良い。
【０１２３】
連通路１３１の流路方向に垂直な断面形状は、円や楕円などのように丸い形状であってもよいし、四角形などのように角張った形状であってもよい。
【０１２４】
＜本発明の第３実施形態に係る内燃機関の構成及び動作＞
本発明の第３実施形態に係る内燃機関３００について、図６を参照しながら、本発明の前提となる上記の内燃機関１と異なる点を中心に説明する。なお、本発明の前提となる内燃機関１と同様の構成要素は、同じ部材番号で示し説明を省略する。
【０１２５】
（内燃機関の概略構成）
内燃機関３００は、トップリング４の代わりにトップリング（ピストンリング）１０４を備え、ピストン３の代わりにピストン３０３を備える。他の点は、本発明の前提となる内燃機関１と同様である。
【０１２６】
（内燃機関の概略動作）
圧縮行程において、主としてトップリング１０４が燃焼室６３とクランク室６７とをシールしながらピストン３０３が上昇して、燃焼室６３の新気混合気が圧縮される。
【０１２７】
膨張行程では、主としてトップリング１０４により燃焼室６３とクランク室６７とがシールされながら、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン３０３が押し下げられる。
【０１２８】
他の点は、本発明の前提となる内燃機関１と同様である。
【０１２９】
（ピストン及びトップリングの詳細構成）
ピストン３０３には、トップリング４の代わりにトップリング１０４が嵌め込まれている。トップリング１０４は、セカンドランド３ｓ上部に設けられたトップリング溝に嵌め込まれている。すなわち、トップリング１０４は、セカンドリング５及びオイルリング６よりも燃焼室６３に近い位置に配置されている。
【０１３０】
具体的には、図６に示すように、トップリング１０４は、主として、本体部１０９と入熱抑制層１０７とを備える。本体部１０９は、主として、第１部１０４ａ，第２部１０４ｂ及び第３部１０４ｃを有している。第１部１０４ａは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第２部１０４ｂは、第１部１０４ａとシリンダ軸ＣＡ方向に第１距離Ｌ１０１の間隔で離れている。また、第２部１０４ｂは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第３部１０４ｃは、第１部１０４ａの外端と第２部１０４ｂの外端とを接続しており、シリンダ軸ＣＡに平行に延びている。
【０１３１】
トップリング１０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。そして、トップリング溝は、トップリング１０４の略チャネル形状に対応するように形成されている。すなわち、トップリング溝の上部外周面３０３ｇがトップリング１０４の第７対向面１０４ａｇに対応し、トップリング溝の中部外周面３０３ｅがトップリング１０４の第５対向面１０４ｃｅに対応し、トップリング溝の下部外周面３０３ｄがトップリング１０４の第４対向面１０４ｂｄに対応している。ここで、第４対向面１０４ｂｄは、トップリング１０４の第２部１０４ｂにおいて下部外周面３０３ｄと対向する面である。第５対向面１０４ｃｅは、トップリング１０４の第３部１０４ｃにおいて中部外周面３０３ｅと対向する面である。第７対向面１０４ａｇは、トップリング１０４の第１部１０４ａにおいて上部外周面３０３ｇと対向する面である。また、トップリング溝の上部下面３０３ｆ，中部外周面３０３ｅ及び下部上面３０３ｂで囲まれた部分が凸部となっており、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆ，第５対向面１０４ｃｅ及び第２対向面１０４ｂｂで囲まれた部分が凹部となっており、その凸部とその凹部とが互いに嵌め込まれている。ここで、第２対向面１０４ｂｂは、トップリング１０４の第２部１０４ｂにおいてトップリング溝の下部上面３０３ｂと対向する面である。第６対向面１０４ａｆは、トップリング１０４の第１部１０４ａにおいてトップリング溝の上部下面３０３ｆと対向する面である。
【０１３２】
そして、トップリング１０４は、第１対向面１０４ｃａがライナ面１２ａに略平行である。ここで、第１対向面１０４ｃａは、トップリング１０４の第３部１０４ｃにおいてシリンダライナ１２と対向する面である。すなわち、第１対向面１０４ｃａは、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面で見たときに、少なくともライナ面１２ａと平行な部位（図６では頂点）を有し、その両側が緩やかに弧を描いた曲面となっている。これにより、トップリング１０４は、本発明の前提となる内燃機関１におけるトップリング４よりも、シリンダライナ１２との接触面積が大きくなっている。なお、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａは、シリンダライナ１２との接触面積を十分確保するために、バベル形状であることが好ましい。
【０１３３】
それから、入熱抑制層１０７は、本体部１０９よりも熱伝導率が小さい層である。入熱抑制層１０７は、本体部１０９において燃焼室６３に向く面に被覆されている。すなわち、トップリング１０４は、入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接して（面して）いる。そして、入熱抑制層１０７において、燃焼室６３に接している面１０７ａはピストン３０３の冠面３０３ａ近傍に（隣接する冠面１０３ａと概ね面一となるように）位置している。
【０１３４】
入熱抑制層１０７は、熱伝導率が小さく断熱性が高い方が好ましい。さらに、入熱抑制層１０７は、耐熱性が高い方が好ましい。このような入熱抑制層１０７は、アルマイト処理により形成されたジルコニア層である。入熱抑制層１０７の膜厚は、１０〜５０ミクロンであることが好ましい。
【０１３５】
トップリング１０４は、その弾性力によりシリンダライナ１２を押しつけている。すなわち、主として、第１対向面１０４ｃａとライナ面１２ａとが接することにより、燃焼室６３とクランク室６７とがシールされている。
【０１３６】
また、ピストン３０３の冠面３０３ａの面積は、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａの面積よりも大幅に大きい。このため、燃焼室６３の熱は、入熱抑制層１０７に直接的に取り込まれるよりも、ピストン３０３の冠面３０３ａ及びピストン３０３を介して伝達される方が、より多く本体部１０９へ伝達されることになる。
【０１３７】
さらに、ピストン３０３は、連通路３３１を有する。連通路３３１は、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通する。ここで、隙間空間１６４は、トップリング１０４とピストン３０３とで囲まれた空間であり、トップリング１０４の第５対向面１０４ｃｅとピストン３０３の中部外周面３０３ｅとで挟まれた空間である。すなわち、連通路３３１は、図面上において、上部下面３０３ｆを上から下へ延びるように設けられ、上部外周面３０３ｇを右から左へ延びるように設けられている。また、連通路３３１において、流路に垂直な断面形状は、Ｖ字状である。これにより、燃焼室６３の圧力が連通路３３１を介して隙間空間１６４へ伝達されるようになっている。
【０１３８】
なお、燃焼室６３の熱の大部分は、排気行程において、既燃ガスとともに排気ポート２４へ排出される。一方、入熱抑制層１０７により本体部１０９への移動を阻止される熱量は、既燃ガスとともに排気ポート２４へ排出される熱量に比べて少ない。すなわち、入熱抑制層１０７により燃焼室６３の熱がトップリング１０４の本体部１０９へ進入しにくくなっていても、その影響は小さい。
【０１３９】
一方、一旦ピストン３０３へ取り込まれた熱は、主として、ピストン３０３と本体部１０９との温度差によりトップリング１０４の本体部１０９を介してシリンダライナ１２へ逃がされる。このため、ピストン３０３と本体部１０９との温度差が大きい方が好ましく、本体部１０９の温度はできるだけ低く抑えられていることが好ましい。
【０１４０】
（ピストン及びトップリングの詳細動作）
圧縮行程において、ピストン３０３は上昇する。このとき、図６に示すように、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとトップリング溝の上部下面３０３ｆとが接するようになる。一方、トップリング１０４の第７対向面１０４ａｇとトップリング溝の上部外周面３０３ｇとの間や、トップリング１０４の第５対向面１０４ｃｅとトップリング溝の中部外周面３０３ｅとの間や、トップリング１０４の第２対向面１０４ｂｂとトップリング溝の下部上面３０３ｂとの間や、トップリング１０４の第４対向面１０４ｂｄとトップリング溝の下部外周面３０３ｄとの間には、隙間ができている。
【０１４１】
そして、トップリング１０４が入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接しているので、燃焼室６３の熱は、トップリング１０４の本体部１０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部１０９の温度上昇が抑制されており、ピストン３０３と本体部１０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン３０３の冠面３０３ａを介してピストン３０３へ容易に進入する。ピストン３０３の冠面３０３ａからピストン３０３へ進入した熱は、白抜きの矢印で示すように、トップリング溝の上部下面３０３ｆへ伝達される。トップリング溝の上部下面３０３ｆへ伝達された熱は、ピストン３０３と本体部１０９との温度差によりトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆを介して本体部１０９へ伝達され、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部１０９からシリンダライナ１２へ伝達される。さらに、シリンダライナ１２へ伝達された熱は、シリンダブロック１０を経由してウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される。
【０１４２】
ここで、ピストン３０３の冠面３０３ａと上部下面３０３ｆとの距離Ｌ１０２ａは、ピストン３の冠面３ａとトップリング溝の下面３ｃとの距離Ｌ２ａ（図２参照）よりも小さい。このため、ピストン３０３において本体部１０９近傍まで伝達される熱の量は、ピストン３において本体部９近傍まで伝達される熱の量よりも多くなっている。
【０１４３】
また、トップリング１０４がトップリング４（図２参照）よりもシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっているので、トップリング１０４からウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量は、トップリング４からウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量よりも多くなっている。すなわち、本体部１０９の温度上昇が抑制されており、本体部１０９の方が本体部９よりもウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される熱の量が多い結果、本体部１０９とピストン３０３との温度差は、本体部９とピストン３との温度差よりも大きくなっている。このため、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆを介して本体部１０９へ伝達される熱の量は、トップリング４の第３対向面４ｃを介して本体部９へ伝達される熱の量よりも多くなっている。
【０１４４】
さらに、隙間空間１６４には、連通路３３１を経由して、燃焼室６３の圧力が導入されるようになっている。これにより、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が増えたとしても、トップリング１０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されている。すなわち、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっており、トップリング１０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されているので、トップリング１０４のシール性は向上している。
【０１４５】
次に、膨張行程において、新気混合気が燃焼して発生した燃焼圧力によって、ピストン３０３が押し下げられる。このとき、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａに対して燃焼圧力がかかるので、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとトップリング溝の上部下面１０３ｆとが接するようになる。ここで、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａは、燃焼室６３に導入された高温の燃焼ガス（火炎）にさらされることになる。
【０１４６】
この場合でも、圧縮行程と同様に、トップリング１０４が入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接しているので、燃焼室６３の熱は、トップリング１０４の本体部１０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部１０９の温度上昇が抑制されており、ピストン３０３と本体部１０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン３０３の冠面３０３ａを介してピストン３０３へ容易に進入する。ピストン３０３の冠面３０３ａからピストン３０３へ進入した熱は、白抜きの矢印で示すように、トップリング溝の上部下面３０３ｆへ伝達される。トップリング溝の上部下面３０３ｆへ伝達された熱は、ピストン３０３と本体部１０９との温度差によりトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆを介して本体部１０９の第１部１０４ａへ伝達され、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部１０９の第３部１０４ｃからシリンダライナ１２へ伝達される。さらに、シリンダライナ１２へ伝達された熱は、シリンダブロック１０を経由してウォータージャケット１１へと伝達されて冷却される。
【０１４７】
このように、トップリング１０４に伝達された熱は、第１部１０４ａと第３部１０４ｃとを経由してシリンダライナ１２へ伝達される。このため、特に第１部１０４ａの温度上昇を抑える必要がある。それに対して、トップリング１０４の第１部１０４ａにおいて燃焼室６３に向く面には、入熱抑制層１０７が被覆されている。このため、燃焼室６３から本体部１０９の第１部１０４ａへ直接的に熱が進入することは抑制される。そして、本体部１０９の第１部１０４ａの温度上昇が抑制されるので、ピストン１０３と本体部１０９の第１部１０４ａとの温度差は確保される。したがって、トップリング１０４において、入熱抑制層１０７の存在により、第１部１０４ａの温度上昇は効果的に抑えられている。
【０１４８】
その他の点は、圧縮行程と同様である。
【０１４９】
（内燃機関に関する特徴）
（１）
ここでは、トップリング１０４が燃焼室６３に接する面１０７ａは、燃焼室６３の熱を受ける傾向がある。特に、膨張行程において、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する（面する）面１０７ａは、高温の燃焼ガス（火炎）にさらされることになる。
【０１５０】
この場合でも、トップリング１０４の入熱抑制層１０７は、本体部１０９よりも熱伝導率が小さい層である。また、入熱抑制層１０７は、本体部１０９において燃焼室６３に向く面に被覆されている。すなわち、トップリング１０４は、入熱抑制層１０７を介して燃焼室６３に接している。これにより、燃焼室６３から本体部１０９へ直接的に熱が進入することは抑制される。このため、本体部１０９の温度上昇が抑制されるので、ピストン３０３と本体部１０９との温度差は確保される。
【０１５１】
一方、ピストン３０３と本体部１０９との温度差が確保されるため、燃焼室６３からピストン３０３の冠面３０３ａ経由でピストン３０３に進入した熱は、本体部１０９へ容易に進入する。そして、本体部１０９は、その熱をシリンダライナ１２へ逃がす。
【０１５２】
このように、燃焼室６３の熱はピストン３０３経由でシリンダライナ１２へと効率的に逃がされている。この結果、燃焼室６３の温度が下がるので、燃焼室６３におけるノッキングの発生は抑制される。
【０１５３】
（２）
ここでは、本体部１０４は、第１部１０４ａと第２部１０４ｂと第３部１０４ｃとを有している。第１部１０４ａは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第２部１０４ｂは、第１部１０４ａとシリンダ軸ＣＡ方向に第１距離Ｌ１０１の間隔で離れている。また、第２部１０４ｂは、シリンダ軸ＣＡに垂直な面に沿っており、略環状である。第３部１０４ｃは、第１部１０４ａの外端と第２部１０４ｂの外端とを接続しており、シリンダ軸ＣＡに平行に延びている。すなわち、トップリング１０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。これにより、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａと、シリンダライナ１２のライナ面１２ａとが安定して接触している。また、第３部１０４ｃは、第１対向面１０４ｃａが、ライナ面１２ａに略平行である。これにより、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａと、シリンダライナ１２のライナ面１２ａとが接触する面積が広く取られている。
【０１５４】
このように、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が増やされているため、燃焼室６３の熱は本体部１０９からシリンダライナ１２へと効率的に逃がされる。
【０１５５】
（３）
ここでは、トップリング１０４の入熱抑制層１０７の熱伝導率は、ピストン３０３の冠面３０３ａの熱伝導率よりも小さい。これにより、燃焼室６３の熱は、トップリング１０４の本体部１０９へ進入しにくくなっている。これにより、本体部１０９の温度上昇が抑制されており、ピストン３０３と本体部１０９との温度差が確保されている。一方、燃焼室６３の熱は、ピストン３０３の冠面３０３ａを介してピストン３０３へ容易に進入する。ピストン３０３へ進入した熱は、ピストン３０３と本体部１０９との温度差によりトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆを介して本体部１０９へ伝達され、トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａ及びライナ面１２ａを介して本体部１０９からシリンダライナ１２へ伝達される。
【０１５６】
ここで、ピストン３０３の冠面３０３ａの面積は、入熱抑制層１０７が燃焼室６３に接する面１０７ａの面積よりも大幅に大きい。このため、燃焼室６３の熱は、入熱抑制層１０７に直接的に取り込まれるよりも、ピストン３０３の冠面３０３ａ及びピストン３０３に取り込まれる方が、より多く取り込まれることになる。
【０１５７】
このように、燃焼室６３の熱がより多く取り込まれて本体部１０９へ伝達されるので、より多くの熱がシリンダライナ１２へ逃がされる。
【０１５８】
（４）
ここでは、トップリング１０４の入熱抑制層１０７において、燃焼室６３に接している面１０７ａはピストン１０３の冠面１０３ａ近傍に位置している。また、トップリング１０４は、シリンダ軸ＣＡを含む面で切った断面視において略チャネル形状をしている。このため、ピストン１０３の冠面１０３ａと上部下面１０３ｆとの距離Ｌ１０２ａは、ピストン３の冠面３ａとトップリング溝の下面３ｃとの距離Ｌ２ａ（図２参照）よりも小さくなっている。
【０１５９】
ここで、ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、トップリング溝の上部下面１０３ｆへ伝達され、ピストン１０３と本体部１０９との温度差により、トップリング溝の上部下面１０３ｆとトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとを介して本体部１０９へ伝達されることになる。
【０１６０】
すなわち、燃焼室６３の熱が本体部１０９へ伝達される距離が短くなっている。このため、燃焼室６３の熱がトップリング１０４に伝達されるまでに発生する伝達損失の量は抑えられる。
【０１６１】
（５）
ここでは、圧縮行程又は膨張行程において、トップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとトップリング溝の上部下面１０３ｆとが接している。このため、ピストン１０３の冠面１０３ａからピストン１０３へ進入した熱は、ピストン１０３と本体部１０９との温度差により、トップリング溝の上部下面１０３ｆとトップリング１０４の第６対向面１０４ａｆとを介して本体部１０９の第１部１０４ａへ伝達されることになる。すなわち、ピストン１０３と本体部１０９の第１部１０４ａとの温度差を確保する必要があるので、トップリング１０４において、特に第１部１０４ａの温度上昇を抑える必要がある。
【０１６２】
この場合でも、トップリング１０４の第１部１０４ａにおいて燃焼室６３に向く面には、入熱抑制層１０７が被覆されている。このため、燃焼室６３から本体部１０９の第１部１０４ａへ直接的に熱が進入することは抑制される。そして、本体部１０９の第１部１０４ａの温度上昇が抑制されるので、ピストン１０３と本体部１０９の第１部１０４ａとの温度差は確保される。したがって、トップリング１０４において、入熱抑制層１０７の存在により、第１部１０４ａの温度上昇は効果的に抑えられている。
【０１６３】
（６）
ここでは、連通路３３１は、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通する。具体的には、連通路３３１は、トップリング１０４に接触する面であって燃焼室６３に近い方の面３０３ｆと上部外周面３０３ｇとに形成された溝である。これにより、燃焼室６３の圧力が連通路３３１を介して隙間空間１６４へ伝達されるようになっている。このため、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が増えたとしても、トップリング１０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されている。
【０１６４】
このように、トップリング１０４とシリンダライナ１２との接触面積が大きくなっており、トップリング１０４がシリンダライナ１２を押しつけるのに十分な力が確保されているので、トップリング１０４のシール性は向上している。
【０１６５】
また、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通する連通路がトップリング１０４に形成された場合に、連通路を形成するためにトップリング１０４の形成工数を大幅に増加させる必要があり、コストが増加する傾向にある。
【０１６６】
それに対して、本発明では、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通する連通路３３１がピストン３０３に形成されている。このため、連通路３３１を形成するためにトップリング１０４の形成工数を大幅に増加させる必要がなく、コストが抑えられている。
【０１６７】
（第３実施形態の変形例）
トップリング１０４の第１対向面１０４ｃａは、ライナ面１２ａと完全に平行な形状であっても良いし、シリンダライナ１２との接触面積を十分確保することができる形状であればどのような形状であっても良い。
【０１６８】
入熱抑制層１０７は、ジルコニア−イットリア層であっても良いし、熱伝導率が小さく耐熱性が高い材質であればどのような材質で形成された層であっても良い。
【０１６９】
連通路３３１の流路方向に垂直な断面形状は、円や楕円などのように丸い形状の溝であってもよいし、四角形などのように角張った形状の溝であってもよいし、隙間空間１６４と燃焼室６３とを連通するように形成されていればどのような形状の溝であっても良い。
【０１７０】
また、連通路３３１は、トップリング溝の上部下面３０３ｆのみに形成されていてもよい。この場合でも、トップリング１０４の第７対向面１０４ａｇとトップリング溝の上部外周面３０３ｇとの間に隙間ができており、隙間空間１６４と燃焼室６３とが連通するので、燃焼室６３の圧力が隙間空間１６４に導入される。
【０１７１】
＜その他＞
本発明の説明を行うために、選択された第１実施形態〜第３実施形態のみが取り上げられているが、特許請求の範囲において定義される発明の要旨を逸脱しない範囲で、本明細書内で様々な変化および修正が実施され得ることは、この開示により、当業者であれば容易に分かることである。
【０１７２】
さらに、本発明に準ずる実施形態に関する上述の説明は、説明のためのみを目的としており、特許請求の範囲およびそれに相当するものにおいて定義される発明の限定を目的としていない。従って、本発明の範囲は開示された実施形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明に係るピストンリング及び内燃機関は、燃焼室におけるノッキングの発生を抑制できるという効果を有し、ピストンリング及び内燃機関等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】前提となる内燃機関の断面図。
【図２】前提となる内燃機関におけるトップリングの断面図。
【図３】前提となる内燃機関におけるトップリングの断面図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の断面図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る内燃機関におけるトップリングの断面図。
【図６】本発明の第１実施形態に係る内燃機関におけるトップリングの断面図。
【符号の説明】
【０１７５】
１，１００，２００，３００  内燃機関
３，１０３，３０３  ピストン
３ａ，１０３ａ，３０３ａ  冠面
４，１０４，２０４  トップリング（ピストンリング）
９，１０９，２０９  本体部
６４，１６４  内周空間
１０７  入熱抑制層
１３１，３３１  連通路
【図１】
2006299823.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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