(57)【要約】【課題】冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる空冷エンジンを提供すること。【解決手段】ピストン部と、ピストン部が摺動する摺動面を有するシリンダボディ部とを備えた空冷エンジンであって、シリンダボディ部は、シリンダボディ部の外表面に設けられた放熱部を備え、Ａｌを含有する金属からなり、前記シリンダボディ部のうち、少なくとも前記摺動面を含む内周部は、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成され、摺動面には、実質的に平行な複数の線状の溝が形成され、平均結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下である初晶Ｓｉ結晶粒が、ピストン部と接触するように露出し、複数の線状の溝の間に形成された、Ａｌ合金母材がピストン部と接触するＡｌ接触部が、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で摺動面に露出し、前記シリンダボディ部内のＡｌが前記Ａｌ接触部から前記放熱部まで物理的に連続していることを特徴とする空冷エンジン。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン部と、前記ピストン部が摺動する摺動面を有するシリンダボディ部とを備えた空冷エンジンであって、
前記シリンダボディ部は、前記シリンダボディ部の外表面に設けられた放熱部を備え、Ａｌを含有する金属からなり、前記シリンダボディ部のうち、少なくとも前記摺動面を含む内周部は、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成され、
前記摺動面には、実質的に平行な複数の線状の溝が形成され、平均結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下である初晶Ｓｉ結晶粒が、前記ピストン部と接触するように露出し、
前記複数の線状の溝の間に形成された、Ａｌ合金母材が前記ピストン部と接触するＡｌ接触部が、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で前記摺動面に露出し、前記シリンダボディ部内のＡｌが前記Ａｌ接触部から前記放熱部まで物理的に連続している、
ことを特徴とする空冷エンジン。
【請求項２】
ピストン部と、前記ピストン部が摺動する摺動面を有するシリンダボディ部とを備えた空冷エンジンであって、
前記シリンダボディ部は、前記シリンダボディ部の外表面に設けられた放熱部を備え、Ａｌを含有する金属からなり、前記シリンダボディ部のうち、少なくとも前記摺動面を含む内周部は、高圧ダイカストにより、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成され、
前記摺動面には、実質的に平行な複数の線状の溝が形成され、初晶Ｓｉ結晶粒が、前記ピストン部と接触するように露出し、
前記複数の線状の溝の間に形成された、Ａｌ合金母材が前記ピストン部と接触するＡｌ接触部が、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で前記摺動面に露出し、前記シリンダボディ部内のＡｌが前記Ａｌ接触部から前記放熱部まで物理的に連続している、
ことを特徴とする空冷エンジン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空冷エンジンであって、
前記シリンダボディ部のうち、前記内周部以外の部分は、前記放熱部を含み、前記内周部と物理的に連続しており、Ｓｉ含有量が前記内周部のＳｉ含有量と同じ又は前記内周部のＳｉ含有量よりも小さいＡｌ合金からなり、
前記シリンダボディ部内のＡｌ合金母材が前記Ａｌ接触部から前記放熱部まで物理的に連続している。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の空冷エンジンであって、
前記Ａｌ接触部が、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で前記摺動面に露出し、前記放熱部と一体成形されている。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の空冷エンジンであって、
前記複数の線状の溝は、前記初晶Ｓｉ結晶粒の間に複数本の線状の溝が通るピッチで形成されている。
【請求項６】
請求項５に記載の空冷エンジンであって、
前記ピッチは、前記初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径より小さい。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１に記載の空冷エンジンであって、
前記シリンダボディ部は、前記初晶Ｓｉ結晶粒及び前記Ａｌ合金母材に加え、前記初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径よりも小さな平均結晶粒径を有する共晶Ｓｉ結晶粒を含み、
前記複数の線状の溝は、前記シリンダボディ部のＳｉ結晶粒の粒度分布における前記共晶Ｓｉ結晶粒径の範囲の上限値の１／３以上の深さを有し、少なくとも前記摺動面の上側１／４の領域において、前記初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径よりも広いピッチで形成され、隣り合う前記初晶Ｓｉ結晶粒の間を通る部分を有する。
【請求項８】
請求項７に記載の空冷エンジンであって、
前記複数の線状の溝は、前記シリンダボディ部のＳｉ結晶粒の粒度分布における前記共晶Ｓｉ結晶粒径の範囲の上限値の１／３以上であり且つ前記共晶Ｓｉ結晶粒径の範囲の上限値より小さい深さを有する。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の空冷エンジンであって、
前記ピストン部は、ピストン本体と、前記ピストン本体の外周に設けられた複数のピストンリングを含むピストンリング部とを備え、
前記複数の線状の溝は、前記初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径よりも広く且つ前記ピストン部の往復動方向における前記ピストンリング部の下端から前記ピストンリング部の上端までの距離よりも小さいピッチで形成されている。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１に記載の空冷エンジンであって、
前記摺動面に露出する初晶Ｓｉ結晶粒の少なくとも一部は、破壊されており、破壊されることにより初晶Ｓｉ結晶粒に形成された面が、前記摺動面に露出している。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１に記載の空冷エンジンに含まれる前記シリンダボディ部を備えるシリンダボディ部材。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１に記載の空冷エンジンを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空冷エンジン、空冷エンジン用シリンダボディ部材及び空冷エンジン搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
空冷エンジンは、エンジンにて生じた熱を、空気を利用して排出することにより、エンジンの冷却を行うように構成されたエンジンである。空冷エンジンは、一般的に、水冷エンジンと比べると、比較的簡単な構造を有している。そのため、空冷エンジンは、頑丈であり、メンテナンスを行い易い。その一方で、空冷エンジンの冷却効率は、水冷エンジンの冷却効率よりも低い。エンジンにおける熱は、シリンダボディ部の歪みなどの原因となるおそれがある。そのため、空冷エンジンでは、冷却効率の向上が望まれている。
【０００３】
通常、空冷エンジンでは、シリンダボディ部の外表面（例えば、放熱フィン）に風を当てることによりエンジンの放熱が行われている。さらに、空冷エンジンの冷却については、従来、種々の工夫が行われている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１の空冷エンジンでは、潤滑油を噴射するためのオイルポンプが接続されたオイル通路が、カムチェーン室の外壁に形成されている。潤滑オイルが、オイル通路から、シリンダの外壁に向かって噴射される。また、特許文献２、３の空冷エンジンは、シリンダヘッド内の動弁室に設けられた動弁装置を潤滑した潤滑油がシリンダブロックの壁部を流れ落ちるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２６０９６０号公報
【特許文献２】特開平１０−５４２９６号公報
【特許文献３】特開平１１−１０１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる空冷エンジン、空冷エンジン用シリンダボディ部材、及び空冷エンジン搭載車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成を採用することができる。
【０００８】
（１）  ピストン部と、前記ピストン部が摺動する摺動面を有するシリンダボディ部とを備えた空冷エンジンであって、
前記シリンダボディ部は、前記シリンダボディ部の外表面に設けられた放熱部を備え、Ａｌを含有する金属からなり、前記シリンダボディ部のうち、少なくとも前記摺動面を含む内周部は、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成され、
前記摺動面には、実質的に平行な複数の線状の溝が形成され、平均結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下である初晶Ｓｉ結晶粒が、前記ピストン部と接触するように露出し、
前記複数の線状の溝の間に形成された、Ａｌ合金母材が前記ピストン部と接触するＡｌ接触部が、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で前記摺動面に露出し、前記シリンダボディ部内のＡｌが前記Ａｌ接触部から前記放熱部まで物理的に連続している、
ことを特徴とする空冷エンジン。
【０００９】
（１）の構成では、シリンダボディ部は、Ａｌを含有する金属からなり、シリンダボディ部のうち、少なくとも摺動面を含む内周部は、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成される。初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径は、８μｍ以上５０μｍ以下である。摺動面では、実質的に平行な複数の線状の溝が形成され、初晶Ｓｉ結晶粒がピストン部と接触するように露出している。ピストン部の荷重を受ける観点から見て、初晶Ｓｉ結晶粒は、適度な大きさを有し、摺動面に適度に分布する。この状況下において、Ａｌ接触部は、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で、ピストン部と接触するように、摺動面に露出する。そのため、Ａｌ接触部の硬度よりも高い硬度を有する初晶Ｓｉ結晶粒が、ピストン部の荷重を受ける。従って、Ａｌ接触部がピストン部から受ける荷重が減少し易い。また、実質的に平行な複数の線状の溝が摺動面に形成されることにより、摺動面において潤滑油がバランスよく保持され、摺動面における潤滑油の分散の均一性が向上する。この状況下において、Ａｌ接触部が、複数の線状の溝の間に形成されているため、Ａｌ接触部の表面上への潤滑油の供給が行われ易い。以上の理由により、（１）の構成によれば、Ａｌ接触部とピストン部との摺動によるスカッフの発生を抑制しつつ、ピストン部を、Ａｌ接触部と接触させることができる。そして、シリンダボディ部内のＡｌが、Ａｌ接触部から、シリンダボディ部の外表面に設けられた放熱部（例えば、放熱フィン）まで、物理的に連続している。即ち、シリンダボディ部は、Ａｌ接触部から放熱部まで連続する、Ａｌからなる熱の伝導経路を有する。従って、Ａｌ接触部がピストン部から受けた熱は、Ａｌ接触部から放熱部へ効率良く伝導され、放熱部から放射される。従って、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる。なお、ピストン部の初期摺動時には、摺動面への潤滑油の馴染みが充分ではない場合がある。冷却効率が不充分であると、高温化によって、シリンダボディ部の歪み、又は摺動面におけるスカッフが生じるおそれがある。従って、ピストン部の初期摺動時における冷却効率は、空冷エンジンにとって重要である。
【００１０】
（２）  ピストン部と、前記ピストン部が摺動する摺動面を有するシリンダボディ部とを備えた空冷エンジンであって、
前記シリンダボディ部は、前記シリンダボディ部の外表面に設けられた放熱部を備え、Ａｌを含有する金属からなり、前記シリンダボディ部のうち、少なくとも前記摺動面を含む内周部は、高圧ダイカストにより、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成され、
前記摺動面には、実質的に平行な複数の線状の溝が形成され、初晶Ｓｉ結晶粒が、前記ピストン部と接触するように露出し、
前記複数の線状の溝の間に形成された、Ａｌ合金母材が前記ピストン部と接触するＡｌ接触部が、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で前記摺動面に露出し、前記シリンダボディ部内のＡｌが前記Ａｌ接触部から前記放熱部まで物理的に連続している、
ことを特徴とする空冷エンジン。
【００１１】
（２）の構成によれば、シリンダボディ部は、Ａｌを含有する金属からなり、シリンダボディ部のうち、少なくとも摺動面を含む内周部は、高圧ダイカストにより、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成される。摺動面では、実質的に平行な複数の線状の溝が形成され、初晶Ｓｉ結晶粒がピストン部と接触するように露出している。ピストン部の荷重を受ける観点から見て、初晶Ｓｉ結晶粒は、適度な大きさを有し、摺動面に適度に分布する。この状況下において、Ａｌ接触部は、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で、ピストン部と接触するように、摺動面に露出する。そのため、Ａｌ接触部の硬度よりも高い硬度を有する初晶Ｓｉ結晶粒が、ピストン部の荷重を受ける。従って、Ａｌ接触部がピストン部から受ける荷重が減少し易い。また、実質的に平行な複数の線状の溝が摺動面に形成されることにより、摺動面において潤滑油がバランスよく保持され、摺動面における潤滑油の分散の均一性が向上する。この状況下において、Ａｌ接触部が、複数の線状の溝の間に形成されているため、Ａｌ接触部の表面上への潤滑油の供給が行われ易い。以上の理由により、（２）の構成によれば、Ａｌ接触部とピストン部との摺動によるスカッフの発生を抑制しつつ、ピストン部を、Ａｌ接触部と接触させることができる。そして、シリンダボディ部内のＡｌが、Ａｌ接触部から、シリンダボディ部の外表面に設けられた放熱部（例えば、放熱フィン）まで、物理的に連続している。即ち、シリンダボディ部は、Ａｌ接触部から放熱部まで連続する、Ａｌからなる熱の伝導経路を有する。従って、Ａｌ接触部がピストン部から受けた熱は、Ａｌ接触部から放熱部へ効率良く伝導され、放熱部から放射される。従って、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる。
【００１２】
（３）  （１）又は（２）の空冷エンジンであって、
前記シリンダボディ部のうち、前記内周部以外の部分は、前記放熱部を含み、前記内周部と物理的に連続しており、Ｓｉ含有量が前記内周部のＳｉ含有量と同じ又は前記内周部のＳｉ含有量よりも小さいＡｌ合金からなり、
前記シリンダボディ部内のＡｌ合金母材が前記Ａｌ接触部から前記放熱部まで物理的に連続している。  
【００１３】
（３）の構成によれば、Ａｌ合金母材がＡｌ接触部から放熱部まで物理的に連続している。即ち、シリンダボディ部は、Ａｌ接触部から放熱部まで連続する、Ａｌ合金母材からなる熱の伝導経路を有する。従って、Ａｌ接触部がピストン部から受けた熱は、Ａｌ接触部から放熱部へ効率良く伝導され、放熱部から放射される。従って、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる。
【００１４】
（４）  （１）〜（３）のいずれか１の空冷エンジンであって、
前記Ａｌ接触部が、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒の間で前記摺動面に露出し、前記放熱部と一体成形されている。
【００１５】
（４）の構成によれば、Ａｌ合金母材がＡｌ接触部から放熱部まで物理的に連続している。即ち、シリンダボディ部は、Ａｌ接触部から放熱部まで連続する、Ａｌ合金母材からなる熱の伝導経路を有する。従って、Ａｌ接触部がピストン部から受けた熱は、Ａｌ接触部から放熱部へ効率良く伝導され、放熱部から放射される。従って、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる。
【００１６】
（５）  （１）〜（４）のいずれか１の空冷エンジンであって、
前記複数の線状の溝は、前記初晶Ｓｉ結晶粒の間に複数本の線状の溝が通るピッチで形成されている。
【００１７】
（５）の構成によれば、複数の線状の溝が狭いピッチで形成されるので、初晶Ｓｉ結晶粒間で潤滑油がバランス良く保持される。従って、摺動面における潤滑油の分散の均一性を向上させることが可能であり、摺動面上に形成される油膜の均一性を高めることができる。そのため、Ａｌ接触部の摩耗等を効果的に抑制できる。スカッフの発生を抑制しつつ、Ａｌ接触部とピストン部とを接触させることができる。従って、Ａｌ接触部がピストン部から受けた熱は、Ａｌ接触部から放熱部へ、より効率良く伝導され、放熱部から放射される。その結果、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率をより向上させることができる。
【００１８】
（６）  （５）の空冷エンジンであって、
前記ピッチは、前記初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径より小さい。
【００１９】
（６）の構成によれば、実質的に平行な複数の線状の溝が、より狭いピッチで形成される。潤滑油の分散の均一性がより高められる。結果として、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を更に向上させることができる。
【００２０】
（７）  （１）〜（４）のいずれか１の空冷エンジンであって、
前記シリンダボディ部は、前記初晶Ｓｉ結晶粒及び前記Ａｌ合金母材に加え、前記初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径よりも小さな平均結晶粒径を有する共晶Ｓｉ結晶粒を含み、
前記複数の線状の溝は、前記シリンダボディ部のＳｉ結晶粒の粒度分布における前記共晶Ｓｉ結晶粒径の範囲の上限値の１／３以上の深さを有し、少なくとも前記摺動面の上側１／４の領域において、前記初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径よりも広いピッチで形成され、隣り合う前記初晶Ｓｉ結晶粒の間を通る部分を有する。
【００２１】
（７）の構成によれば、実質的に平行な複数の線状の溝が初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径よりも広いピッチで形成されることにより、摺動面における潤滑油の分散の均一性を向上させることができる。これにより、摺動面上に形成される油膜の均一性を高めることができる。また、複数の線状の溝が、前記シリンダボディ部のＳｉ結晶粒の粒度分布における前記共晶Ｓｉ結晶粒径の範囲の上限値の１／３以上の深さを有しているので、充分な量の潤滑油が溝に保持される。従って、摺動面上の油膜切れを抑制できる。さらに、複数の線状の溝が、隣り合う初晶Ｓｉ結晶粒の間を通る部分を有する。これにより、初晶Ｓｉ結晶粒がピストン部の荷重を受けるので、溝の両側に隣接する摺動面（Ａｌ合金母材）の摩耗が抑制され、溝内の潤滑油が保持され易い。このように、（７）の構成では、摺動面上に形成される油膜の均一性が高められるとともに、充分な量の潤滑油が保持される。そのため、Ａｌ接触部の摩耗等を効果的に抑制できる。スカッフの発生を抑制しつつ、Ａｌ接触部とピストン部とを接触させることができる。従って、Ａｌ接触部がピストン部から受けた熱は、Ａｌ接触部から放熱部へ、より効率良く伝導され、放熱部から放射される。その結果、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率をより向上させることができる。
【００２２】
（８）  （７）の空冷エンジンであって、
前記複数の線状の溝は、前記シリンダボディ部のＳｉ結晶粒の粒度分布における前記共晶Ｓｉ結晶粒径の範囲の上限値の１／３以上であり且つ前記共晶Ｓｉ結晶粒径の範囲の上限値より小さい深さを有する。
【００２３】
（８）の構成によれば、充分且つ適切な量の潤滑油が、複数の線状の溝に保持される。そのため、油膜の均一性がより向上する。結果として、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を更に向上させることができる。
【００２４】
（９）  （７）又は（８）の空冷エンジンであって、
前記ピストン部は、ピストン本体と、前記ピストン本体の外周に設けられた複数のピストンリングを含むピストンリング部とを備え、
前記複数の線状の溝は、前記初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径よりも広く且つ前記ピストン部の往復動方向における前記ピストンリング部の下端から前記ピストンリング部の上端までの距離よりも小さいピッチで形成されている。
【００２５】
（９）の構成によれば、充分且つ適切な量の潤滑油が、複数の線状の溝に保持される。そのため、油膜の均一性がより向上する。結果として、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を更に向上させることができる。
【００２６】
（１０）  （１）〜（９）のいずれか１の空冷エンジンであって、
前記摺動面に露出する初晶Ｓｉ結晶粒の少なくとも一部は、破壊されており、破壊されることにより初晶Ｓｉ結晶粒に形成された面が、前記摺動面に露出している。
【００２７】
（１０）の構成によれば、破壊されることにより初晶Ｓｉ結晶粒に形成された面（以下、破断面ともいう）は、油溜りとして機能する。初晶Ｓｉ結晶粒の破断面は、凹凸を有しているので、油溜まりが保持可能な潤滑油の量は多い。油溜りの開口面積は、例えば、初晶Ｓｉ結晶粒の断面積と同程度である。この油溜りの深さは、例えば、初晶Ｓｉ結晶粒の径よりも小さい。このように初晶Ｓｉ結晶粒の破断面を含む油溜りが、実質的に平行な複数の線状の溝とともに、摺動面に形成される。従って、潤滑油の分散の均一性を維持しつつ、潤滑油が保持される量を増加させることができる。結果として、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を更に向上させることができる。
【００２８】
（１１）  （１）〜（１０）のいずれか１の空冷エンジンに含まれる前記シリンダボディ部を備えるシリンダボディ部材。
【００２９】
（１１）の構成によれば、冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができるシリンダボディ部材を提供する。
【００３０】
（１２）  （１）〜（１０）のいずれか１の空冷エンジンを備えた車両。
【００３１】
（１２）の構成によれば、冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる空冷エンジンを備えた車両を提供できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第一実施形態に係る空冷エンジン１５０を模式的に示す断面図である。
【図２】第一実施形態に係る空冷エンジン１５０が備えるピストン部１２２を模式的に示す側面図である。
【図３】第一実施形態に係るシリンダボディ部１００の摺動面１０１を模式的に示す部分拡大平面図である。
【図４】第一実施形態に係るシリンダボディ部１００の摺動面１０１を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図５】Ｓｉ結晶粒の好ましい粒度分布の例を示すグラフである。
【図６】第二実施形態に係るシリンダボディ部１００の摺動面１０１を模式的に示す部分拡大平面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、第二実施形態に係るシリンダボディ部１００の摺動面１０１を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図８】図１に示す空冷エンジン１５０を備えた自動二輪車を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明者らは、空冷エンジンの冷却効率の向上のために鋭意研究を行い、Ａｌの熱伝導率の高さに着目した。Ａｌは、高い熱伝導率を有するが、ピストン部の往復動時におけるピストン部の接触によりスカッフを発生させるおそれがある。そのため、従来、Ａｌ含有金属製のシリンダボディ部を備えた空冷エンジンでは、Ａｌ部分とピストン部との接触が避けられていた。例えば、従来、Ｓｉ含有量が比較的高く且つ高圧ダイカストにより製造されたＡｌ合金製のシリンダボディ部では、初晶Ｓｉ結晶粒が浮島状に露出するように摺動面が加工されていた。摺動面では、ピストンリングとＡｌ合金母材との接触が抑制されるとともに、Ｓｉ結晶粒間の窪みが油溜りとして機能する。これにより、スカッフの抑制が図られていた。
【００３５】
しかし、本発明者らは、空冷エンジンの冷却効率の向上のための鋭意研究により、以下の知見を得た。
【００３６】
Ｓｉ含有量が比較的高く且つ高圧ダイカストにより製造されたＡｌ合金製のシリンダボディ部では、ピストン部の荷重を受ける観点から見て、初晶Ｓｉ結晶粒が、適度な大きさを有し、摺動面に適度に分布する。従って、摺動面において、初晶Ｓｉ結晶粒間で、充分な量の潤滑油をバランス良く保持することにより、摺動面上に形成される油膜の均一性が向上すれば、Ａｌ合金母材がピストン部と接触しても、スカッフが生じ難い。即ち、Ａｌ合金母材とピストン部との接触が許容可能となる。従って、スカッフの発生を抑制しつつ、Ａｌ合金母材とピストン部とを接触させることが可能になる。さらに、Ａｌ合金母材がピストン部と接触するＡｌ接触部から、シリンダボディ部の外表面に設けられた放熱部まで、Ａｌが物理的に連続することにより、Ａｌ接触部がピストン部から受けた熱を、Ａｌ接触部から放熱部へ効率良く伝導し、放熱部から放射できる。その結果、空冷エンジンの冷却効率、特にピストン部の初期摺動時における冷却効率を向上させることができる。
【００３７】
本発明は、上述した知見、即ち従来の設計思想と相反する知見に基づいて完成した発明である。具体的には、本発明は、スカッフの発生を抑制しつつＡｌ接触部とピストン部とを接触させており、これにより、放熱部からの放射伝熱に加え、ピストン部からシリンダボディ部の内周面（摺動面）を介して外周面（放熱部）に至るまでの効率の良い伝導伝熱を可能としている。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
＜＜第一実施形態＞＞
＜空冷エンジン＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る空冷エンジン１５０を模式的に示す断面図である。Ｒは、ピストン部１２２の往復動方向を示す。Ｕは、上方向、即ちシリンダボディ部１００からシリンダヘッド１３０に向かう方向を示す。Ｌは、下方向、即ちシリンダボディ部１００からクランクケース１１０に向かう方向を示す。空冷エンジン１５０は、強制空冷式であり、冷却ファン（図示せず）を備えている。冷却ファンは、クランクシャフト１１１の回転が伝達されるように構成されている。本発明の空冷エンジンは、強制空冷式に限定されず、自然空冷式であってもよい。本実施形態の空冷エンジンは、単気筒エンジンであるが、本発明において、空冷エンジンの気筒数は、特に限定されない。本実施形態の空冷エンジンは、４ストロークのエンジンであるが、２ストロークのエンジンであってもよい。
【００３９】
空冷エンジン１５０は、クランクケース１１０、シリンダボディ部１００およびシリンダヘッド１３０を有している。本実施形態では、シリンダボディ部１００とクランクケース１１０とが別体であるが、本発明では、シリンダボディ部１００とクランクケース１１０とが一体であってもよい。
【００４０】
クランクケース１１０内にはクランクシャフト１１１が収容されている。クランクシャフト１１１は、クランクピン１１２およびクランクウェブ１１３を有している。
【００４１】
クランクケース１１０の上に、シリンダボディ部１００が設けられている。シリンダボディ部１００は、シリンダ壁１０３を備えている。シリンダ壁１０３は、シリンダボア１０２を画定するように形成されている。シリンダ壁１０３の外周面１０３ａには、放熱部１０７（フィン）が設けられている。放熱部１０７は、空気との接触面積を大きくするために外周面１０３ａに形成された突状体である。放熱部１０７は、図１に示すような複数の板状体に限定されない。放熱部としては、例えば、棒状体、針状体が挙げられる。また、シリンダ壁１０３の外周面１０３ａが蛇腹状や波状等となるように形成されることにより、外周面１０３ａが放熱部１０７を有していてもよい。
【００４２】
シリンダボディ部１００のシリンダボア１０２内には、ピストン部１２２が挿入されている。ピストン部１２２は、シリンダボディ部１００の摺動面１０１に接触した状態でシリンダボア１０２内を摺動する（図２参照）。ピストン部１２２は、例えば、Ａｌ合金（典型的にはＳｉを含むＡｌ合金）から形成されている。ピストン部１２２は、例えば、米国特許第６２０５８３６号明細書に開示されているように鍛造により形成される。ピストン部１２２は、鋳造により形成されてもよい。
【００４３】
シリンダボア１０２内には、シリンダスリーブが、設けられていない。シリンダボディ部１００のシリンダ壁１０３の内側表面には、めっきは施されていない。本実施形態では、シリンダスリーブが必要とされないので、空冷エンジン１５０の製造工程の簡略化や、空冷エンジン１５０の軽量化、冷却性能の向上が可能となる。また、シリンダ壁１０３の内側表面にめっきを施す必要もないので、製造コストの低減を図ることもできる。
【００４４】
シリンダボディ部１００の上に、シリンダヘッド１３０が設けられている。シリンダヘッド１３０は、シリンダボディ部１００のピストン部１２２とともに燃焼室１３１を形成する。シリンダヘッド１３０は、吸気ポート１３２および排気ポート１３３を有している。吸気ポート１３２内には燃焼室１３１内に混合気を供給するための吸気弁１３４が設けられており、排気ポート１３３内には燃焼室１３１内の排気を行うための排気弁１３５が設けられている。
【００４５】
ピストン部１２２とクランクシャフト１１１とは、コンロッド１４０によって連結されている。具体的には、コンロッド１４０の小端部１４２の貫通孔にピストン部１２２のピストンピン１２３が挿入されているとともに、大端部１４４の貫通孔にクランクシャフト１１１のクランクピン１１２が挿入されており、そのことによってピストン部１２２とクランクシャフト１１１とが連結されている。大端部１４４の貫通孔の内周面とクランクピン１１２との間には、ローラベアリング（転がり軸受け）１１４が設けられている。なお、空冷エンジン１５０は、潤滑油を強制的に供給するオイルポンプを備えていないが、本発明の空冷エンジンは、オイルポンプを備えていてもよい。
【００４６】
図２は、図１に示す空冷エンジン１５０が備えるピストン部１２２を模式的に示す側面図である。
【００４７】
シリンダボディ部１００が備えるシリンダ壁１０３は、シリンダ壁１０３の内周側に、摺動面１０１を有し、シリンダ壁１０３の外周側に、放熱部１０７が形成された外周面１０３ａを有する。シリンダ壁１０３と放熱部１０７とは、一体的に成形されている。シリンダ壁１０３によって画定されたシリンダボア１０２内に、ピストン部１２２が設けられている。ピストン部１２２は、ピストン本体１２２ａと、ピストンリング部１２２ｂとを備える。ピストン本体１２２ａは、コンロッド１４０の貫通孔に挿入されるピストンピン１２３を備えている。ピストンリング部１２２ｂは、ピストン本体１２２ａの外周に設けられた３つ（複数）のピストンリング１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅからなる。
【００４８】
ピストンリング１２２ｃは、トップリングとも称され、ピストン本体１２２ａの外周に設けられたトップリング溝１２２ｆに嵌められている。ピストンリング１２２ｄは、セカンドリングとも称され、ピストン本体１２２ａの外周に設けられたセカンドリング溝１２２ｇに嵌められている。ピストンリング１２２ｅは、オイルリングとも称され、ピストン本体１２２ａの外周に設けられたオイルリング溝１２２ｈに嵌められている。トップリング１２２ｃ、セカンドリング１２２ｄ及びオイルリング１２２ｅは、ピストン部１２２の往復動方向Ｒにおいて互いに間隔を空けて、上から下方向へ、この順に設けられている。即ち、本実施形態において、ピストン部１２２の往復動方向Ｒにおけるピストンリング部１２２ｂの上端１２２ｍは、トップリング１２２ｃの上面に相当する。ピストンリング部１２２ｂの下端１２２ｎは、オイルリング１２２ｅの下面に相当する。ピストン部１２２のうち、特に、ピストンリング部１２２ｂ（ピストンリング１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅ）が、シリンダ壁１０３の摺動面１０１と接触する。なお、本実施形態では、ピストンリング部１２２ｂが、３つのピストンリングにより構成されているが、ピストンリング部１２２ｂを構成するピストンリングの数は、特に限定されない。
【００４９】
シリンダボディ部１００は、Ｓｉを含むＡｌ合金から形成されている。具体的には、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成されている。Ａｌ合金は、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のＡｌ、１６質量％以上２４質量％以下のＳｉ、および２．０質量％以上５．０質量％以下の銅を含むことが好ましい。シリンダボディ部１００の耐摩耗性及び強度を高くすることができる。また、Ｓｉ含有量は、１８質量％以上であることも好ましい。Ｓｉ含有量は、２２質量％以下であることも好ましい。Ａｌ合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含むことが好ましい。Ａｌ合金が５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンを含んでいると、Ｓｉ結晶粒の粗大化を抑制することができるので、合金中にＳｉ結晶粒を均一に分散させることができる。また、Ａｌ合金のカルシウム含有量を０．０１質量％以下とすることによって、リンによるＳｉ結晶粒の微細化効果を確保し、耐摩耗性に優れた金属組織を得ることができる。
【００５０】
シリンダボディ部１００は、ピストン部１２２（図１参照）が接触する摺動面１０１を備えている。摺動面１０１は、シリンダ壁１０３のシリンダボア１０２側の表面（即ち内周面）である。言い換えると、摺動面１０１は、シリンダ壁１０３の内周面のうち、シリンダボディ部１００の径方向における最も内側に位置する面である。なお、本発明において、摺動面１０１がピストン部１２２と接触することは、摺動面１０１が、潤滑油によって形成された油膜を介してピストン部１２２と接触することを含む。
【００５１】
本実施形態では、摺動面１０１全域に、後述する線状溝４（図３参照）が形成されている。本発明において、摺動面１０１において線状溝４が形成される領域は、特に限定されない。摺動面１０１において線状溝４が形成される領域は、例えば、少なくとも摺動面１０１の上側１／４の領域であってもよい。摺動面１０１において線状溝４が形成される領域は、例えば、少なくとも摺動面１０１の上側１／４の領域及び下側１／４の領域であってもよい。摺動面１０１の上側１／４の領域とは、摺動面１０１全体をピストンの摺動方向（シリンダボア１０２の中心軸方向）に沿って均等に４分割したときに、もっともシリンダヘッド側に位置する領域を指す。摺動面１０１の下側１／４の部分とは、もっともクランクケース側に位置する領域を指す。
【００５２】
図３は、第一実施形態に係るシリンダボディ部１００の摺動面１０１を拡大して模式的に示す平面図である。Ｒは、ピストン部１２２の往復動方向を示す。図４は、第一実施形態に係るシリンダボディ部１００の摺動面１０１を拡大して模式的に示す断面図である。なお、図４は、方向Ｒに沿った断面図である。図４では、説明の便宜上、線状溝４のうち、第一線状溝４ａのみを図示している。また、図４に示す二点鎖線の矢印は、熱の流れを説明するための矢印である。
【００５３】
摺動面１０１には、複数の初晶Ｓｉ結晶粒１と、複数の共晶Ｓｉ結晶粒２と、Ａｌ合金母材３とが露出している。過共晶組成のＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を冷却したときに、最初に析出するＳｉ結晶粒は「初晶Ｓｉ結晶粒」と呼ばれる。次いで析出するＳｉ結晶粒は「共晶Ｓｉ結晶粒」と呼ばれる。初晶Ｓｉ結晶粒１は、比較的大きく、例えば、粒状を有する。共晶Ｓｉ結晶粒２は、比較的小さく、例えば、針状を有する。全ての共晶Ｓｉ結晶粒２が、必ずしも、針状を有すると限らない。一部の共晶Ｓｉ結晶粒２が、粒状を有していてもよい。この場合、複数の共晶Ｓｉ結晶粒２のうち、針状の共晶Ｓｉ結晶粒２が、主な結晶粒である。Ａｌ合金母材３は、Ａｌを含む固溶体のマトリックスである。シリンダボディ部１００は、複数の初晶Ｓｉ結晶粒１と、複数の共晶Ｓｉ結晶粒２と、Ａｌ合金母材３とを有している。複数の初晶Ｓｉ結晶粒１及び複数の共晶Ｓｉ結晶粒２は、Ａｌ合金母材３中に分散して存在している。
【００５４】
初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径は、例えば、８μｍ以上５０μｍ以下である。従って、初晶Ｓｉ結晶粒１は摺動面１０１の単位面積あたりに十分な数存在する。そのため、空冷エンジン１５０の運転時に各初晶Ｓｉ結晶粒１にかかる荷重は相対的に小さくなる。空冷エンジン１５０の運転時における初晶Ｓｉ結晶粒１の破壊が抑制される。また、初晶Ｓｉ結晶粒１のＡｌ合金母材３に埋まっている部分が十分に大きいので、初晶Ｓｉ結晶粒１の脱落が低減される。そのため、脱落した初晶Ｓｉ結晶粒１による摺動面１０１の摩耗も抑制される。これに対し、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径が８μｍ未満である場合、初晶Ｓｉ結晶粒１の、Ａｌ合金母材３中に埋まっている部分が小さい。そのため、空冷エンジン１５０の運転時には、初晶Ｓｉ結晶粒１の脱落が起こりやすい。脱落した初晶Ｓｉ結晶粒１は、研磨粒子として作用してしまうため、摺動面１０１が大きく摩耗するおそれがある。また、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径が５０μｍを超える場合、摺動面１０１の単位面積当りの初晶Ｓｉ結晶粒１の個数が少ない。そのため、空冷エンジン１５０の運転時に初晶Ｓｉ結晶粒１のそれぞれに大きな荷重がかかり、初晶Ｓｉ結晶粒１が破壊されることがある。破壊された初晶Ｓｉ結晶粒１の破片は、研磨粒子として作用してしまうため、摺動面１０１が大きく摩耗するおそれがある。なお、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径は、１２μｍ以上であることが好ましい。
【００５５】
本実施形態では、シリンダボディ部１００は、高圧ダイカスト（ＨＰＤＣ）により、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成されている。高圧ダイカストは、溶湯に圧力を加えることにより、大気圧を超える圧力で溶湯を型内に供給する鋳造方法である。高圧ダイカストによれば、大きな冷却速度（例えば４℃／秒以上５０℃／秒以下）で、摺動面１０１となる部分を冷却できる。これにより、例えば、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径を、８μｍ以上５０μｍ以下に制御することができる。
【００５６】
共晶Ｓｉ結晶粒２の平均結晶粒径は、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径より小さい。共晶Ｓｉ結晶粒２の平均結晶粒径は、７．５μｍ以下であることが好ましい。共晶Ｓｉ結晶粒２は、Ａｌ合金母材３を補強する役割を果たす。そのため、共晶Ｓｉ結晶粒２を微細化することによって、シリンダボディ部１００の耐摩耗性や強度を向上することができる。
【００５７】
ここで、シリンダボディ部１００におけるＳｉ結晶粒の粒度分布について説明する。
図５は、Ｓｉ結晶粒の好ましい粒度分布の例を示すグラフである。
図５に示すグラフにおいて、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内にあるＳｉ結晶粒は、共晶Ｓｉ結晶粒２であり、結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあるＳｉ結晶粒は、初晶Ｓｉ結晶粒１である。このように、シリンダボディ部１００のＳｉ結晶粒１、２は、結晶粒径が１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内と結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とにそれぞれピークが存在する粒度分布を有することが好ましい。シリンダボディ部１００の耐摩耗性および強度を大きく向上させることができる。
【００５８】
また、共晶Ｓｉ結晶粒２によるＡｌ合金母材３の補強の観点から、図５にも示しているように、結晶粒径１μｍ以上７．５μｍ以下の範囲内にある第１ピーク（共晶Ｓｉ結晶粒２に由来するピーク）における度数が、結晶粒径８μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にある第２ピーク（初晶Ｓｉ結晶粒１に由来するピーク）における度数の５倍以上であることが好ましい。
【００５９】
初晶Ｓｉ結晶粒１および共晶Ｓｉ結晶粒２の平均結晶粒径を制御するには、成形体を鋳造する工程（後述する工程Ｓ１ｃ）において、摺動面１０１となる部分の冷却速度を調整すればよい。具体的な一例として、例えば、摺動面１０１となる部分が４℃／秒以上５０℃／秒以下の冷却速度で冷却されるように鋳造を行うことによって、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下、共晶Ｓｉ結晶粒２の平均結晶粒径が７．５μｍ以下となるように、Ｓｉ結晶粒１、２を析出させることができる。
【００６０】
次に、摺動面１０１に形成される線状溝４について説明する。
図３及び図４に示すように、摺動面１０１には、複数の線状溝４が形成されている。本実施形態において、複数の線状溝４は、複数の第一線状溝４ａと、複数の第二線状溝４ｂとを含む。複数の第一線状溝４ａは、図３において左上から右下へ向かう方向に延びる形状を有しており、互いに実質的に平行である。複数の第一線状溝４ａは、摺動面１０１において、縞模様を成している。複数の第二線状溝４ｂは、図３において右上から左下へ向かう方向に延びる形状を有しており、互いに実質的に平行である。複数の第二線状溝４ｂは、摺動面１０１において、縞模様を成している。複数の第一線状溝４ａと、複数の第二線状溝４ｂとは、互いに平行ではなく、交差している。これにより、複数の線状溝４は、摺動面１０１において、格子模様を成している。
【００６１】
複数の線状溝４のうち、少なくとも２本以上の線状溝４は、互いに実質的に平行である。複数の線状溝４のうち、一部の線状溝４（第一線状溝４ａ）と残りの線状溝４（第二線状溝４ｂ）とは交差していてもよい。複数の線状溝４の全てが互いに交差しないように形成され、実質的に平行であってもよい。「実質的に平行」とは、隣り合う線状溝４が、交わらないように延びていることをいう。即ち、「実質的に平行」の意味に関し、例えば、線状溝４の形成時の誤差又はズレ等に起因して、隣り合う線状溝４が厳密に見て平行ではないとしても、本発明においては、隣り合う線状溝４が実質的に平行であると解釈され得る。また、摺動面１０１は、互いに平行な線状溝の組として、第一線状溝４ａの組と、第二線状溝４ｂの組とを有しているが、本発明において、互いに平行な線状溝の組の数は特に限定されない。異なる組に属する溝は互いに交差する。摺動面１０１に形成される複数の線状溝４が成す模様は、図３に示すような四角格子模様に限定されない。複数の線状溝４が成す模様は、第一線状溝４ａ又は第二線状溝４ｂが成すような縞模様であってもよく、三角格子模様等の多角格子模様であってもよい。四角格子模様は、多角格子模様の一例である。なお、縞模様及び格子模様における溝間ピッチは、必ずしも一定である必要はない。
【００６２】
本実施形態では、複数の線状溝４が、規則性を有する模様（縞模様又は多角格子模様等）を成す。本実施形態では、規則性を有する模様内において、初晶Ｓｉ結晶粒１とともに、Ａｌ合金母材３が、ピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）と接触するように摺動面１０１に露出する。規則性を有する模様を成す線状溝４が形成された摺動面１０１は、従来の不規則な摺動面（Ｓｉ結晶粒が浮島状に露出した摺動面）よりも、潤滑油の分散の均一性を向上させることができる。その結果、本実施形態では、摺動面１０１上に形成される油膜の均一性が高い。なお、以下において、第一線状溝４ａと第二線状溝４ｂとが区別されている場合を除いて、線状溝４についての説明は、第一線状溝４ａと第二線状溝４ｂとの両方についての説明でもある。
【００６３】
線状溝４の平面視形状に関し、図３に示すように、線状溝４の平面視形状は、直線状である。しかし、本発明において、線状溝４の平面視形状は、実質的に平行となるように隣り合う線状溝４と交わらないように延びる線状を有していればよく、直線状に限定されない。即ち、線状溝４は、曲線状であってもよい。線状溝４は、曲線状の部分と、直線状の部分とを有していてもよい。また、線状溝４は、屈曲部分を有していてもよい。また、複数の線状溝４の平面視形状は、線状溝４によって異なっていてもよい。全ての線状溝４の平面視形状が同じ又は実質的に同じであってもよい。また、複数の線状溝４の各々は、必ずしも、摺動面１０１の全域で連続するように形成されている必要はない。複数の線状溝４の各々は、必ずしも、摺動面１０１の端縁まで延びている必要はない。複数の線状溝４の各々は、摺動面１０１上において途切れた部分を有していてもよい。
【００６４】
線状溝４の幅に関し、線状溝４の幅は、特に限定されない。線状溝４の幅は、シリンダボディ部１００の粒度分布における初晶Ｓｉ結晶粒１の粒径の範囲の最大値以下であることが好ましい。線状溝４の幅は、約１０μｍ以下であることも好ましい。また、線状溝４の幅は、シリンダボディ部１００の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の最小値以上であることが好ましい。線状溝４の幅は、約５μｍ以上であることも好ましい。図３に示すように、線状溝４は、一定の幅を有しているが、本発明はこの例に限定されない。線状溝４は、場所によって異なる幅を有していてもよい。また、複数の線状溝４の幅は、線状溝４によって異なっていてもよい。全ての線状溝４が、同じ幅又は実質的に同じ幅を有していてもよい。
【００６５】
線状溝４の深さに関し、本実施形態において、線状溝４は、０．１μｍ以上２．０μｍ未満の深さを有する。但し、本発明において、線状溝４の深さは、特に限定されない。また、本発明では、線状溝４が０．１μｍ以上２．０μｍ未満の深さを有する場合、線状溝４に加えて、線状溝４の深さよりも大きな深さ（例えば、２．０μｍ以上の深さ）を有する溝が、摺動面１０１に形成されていてもよい。言い換えると、本発明においては、摺動面に、本発明で規定された線状溝以外の溝（例えば、後述する線状溝８）が形成されていてもよい。なお、線状溝４の深さは、１．５μｍ以下であってもよい。線状溝４の深さは、０．５μｍ以上であってもよい。
【００６６】
線状溝４の断面形状は、線状溝４の深さが大きくなるにつれて線状溝４の幅が小さくなる形状である。線状溝４の断面形状は、線状溝４が延びる方向と垂直な平面における線状溝４の断面形状である。なお、本発明において、線状溝４の断面形状は、特に限定されない。線状溝４の断面形状は、例えば、図４に示すような略Ｖ形状であってもよく、略Ｕ形状であってもよい。また、線状溝４の断面形状は、全て同じである必要はない。線状溝４の断面形状は、場所によって異なっていてもよく、線状溝４によって異なっていてもよい。また、線状溝４の間の部分（山）は、必ずしも、図３及び図４に示すように平坦面である必要はない。線状溝４の間の部分は、傾斜面であってもよく、稜線を形成していてもよい。
【００６７】
第一線状溝４ａのピッチに関し、実質的に平行な複数の第一線状溝４ａは、初晶Ｓｉ結晶粒１の間に複数本の第一線状溝４ａが通るピッチで形成されている。例えば、図４に示すように、複数の第一線状溝４ａは、初晶Ｓｉ結晶粒１の間のギャップＰ内を通っている。さらに、摺動面１０１において、これら複数本の第一線状溝４ａの間の部分は、ピストン部１２２（図１、２参照）と接触するように露出している。摺動面１０１においてピストン部１２２と接触する部分が、平面視において第一線状溝４ａと隣接しているので、摺動面１０１への潤滑油の供給が円滑に行われる。第一線状溝４ａのピッチは、シリンダボディ部１００のＳｉ結晶粒の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の範囲に含まれることが好ましい。第一線状溝４ａのピッチは、５μｍ以上であることが好ましい。第一線状溝４ａのピッチは、１０μｍ以下であることが好ましい。図３では、互いに隣り合う一対の第一線状溝４ａのピッチは、場所によらず一定であるが、本発明は、この例に限定されない。即ち、互いに隣り合う一対の第一線状溝４ａのピッチは、必ずしも、一定である必要はない。例えば、互いに隣り合う第一線状溝４ａの各々が蛇行するように形成され、これらの第一線状溝４ａのピッチが、場所によって異なっていてもよい。なお、上述の説明は、第一線状溝４ａに関する説明であるが、第二線状溝４ｂについての説明は、第一線状溝４ａについての説明と同じであるから、ここでの説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、線状溝４の少なくとも一本が、初晶Ｓｉ結晶粒１を破壊することにより、初晶Ｓｉ結晶粒１を通過するように形成されている。即ち、線状溝４の少なくとも一本が、初晶Ｓｉ結晶粒１の露出面上を通過するように形成されている。これにより、摺動面１０１における潤滑油の分散の均一性がより高められる。本発明は、この例に限定されない。
【００６９】
本実施形態では、図４に示すように、破断面５ａを有する初晶Ｓｉ結晶粒１が、摺動面１０１に露出している。即ち、本実施形態では、摺動面１０１に露出する初晶Ｓｉ結晶粒１の少なくとも一部が、破壊されており、破壊されることにより、初晶Ｓｉ結晶粒１に形成された面（即ち破断面５ａ）が、摺動面１０１に露出している。これにより、摺動面１０１には、油溜まり５ｂが形成されている。初晶Ｓｉ結晶粒１の破断面は、凹凸を有しているので、油溜まり５ｂが保持可能な潤滑油の量は多い。油溜り５ｂの開口面積は、初晶Ｓｉ結晶粒１の断面積（摺動面１０１に露出した部分の面積）と同程度である。油溜り５ｂの深さは、初晶Ｓｉ結晶粒１の径よりも小さい。初晶Ｓｉ結晶粒１の破断面５ａを含む油溜り５ｂが、実質的に平行な複数の第一線状溝４ａとともに、摺動面１０１に形成されている。従って、潤滑油の分散の均一性を維持しつつ、潤滑油が保持される量を増加させることができる。より効果的にスカッフを抑制できる。破断面５ａは、シリンダボディ部１００の鋳造後にシリンダボディ部１００の表面加工が施される時に形成される。具体的には、破断面５ａは、例えば、初晶Ｓｉ結晶粒１が砥石により削られる時に形成される。
【００７０】
図４に示すように、Ａｌ接触部１０６は、Ａｌ合金母材３がピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）と接触する部分である。Ｓｉ接触部１０８は、初晶Ｓｉ結晶粒１がピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）と接触する部分である。
【００７１】
Ａｌ接触部１０６は、複数の第一線状溝４ａの間に形成されている。Ａｌ接触部１０６は、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒１（Ｓｉ接触部１０８）の間で、摺動面１０１に露出している。Ａｌ接触部１０６は、シリンダ壁１０３の一部であり、シリンダ壁１０３は、放熱部１０７と一体的に成形されている。即ち、Ａｌ接触部１０６と放熱部１０７とは一体的に成形されている。そのため、Ａｌ合金母材３は、ピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）と接触するＡｌ接触部１０６から放熱部１０７まで物理的に連続している。そのため、図４の二点鎖線の矢印により示すように、ピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）の熱の一部は、Ａｌ接触部１０６に伝導し、シリンダ壁１０３を通じて放熱部１０７に至り、放熱部１０７から放散される。従って、空冷エンジン１５０の冷却効率が、特にピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）の初期摺動時における冷却効率が向上する。
【００７２】
また、本実施形態では、図４に示すように、複数の線状溝４（第一線状溝４ａ、及び第二線状溝４ｂ）が、初晶Ｓｉ結晶粒１の間に、複数本の線状溝４が通るピッチで形成されている。そのため、互いに隣り合う２つのＳｉ接触部１０８の間に、複数の線状溝４と、複数のＡｌ接触部１０６とが位置している。具体的に、互いに隣り合う２つのＳｉ接触部１０８の間に、複数の線状溝４と、複数のＡｌ接触部１０６とが交互に位置している。従って、潤滑油の分散の均一性を向上させることができる。そのため、Ａｌ接触部１０６の摩耗等を効果的に抑制できる。スカッフの発生を抑制しつつ、Ａｌ接触部１０６とピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）とを接触させることができる。
【００７３】
複数の線状溝４は、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径より小さいピッチで形成されている。複数の線状溝４が、狭いピッチで形成されている。そのため、潤滑油の分散の均一性がより高められる。結果として、空冷エンジン１５０の冷却効率、特にピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）の初期摺動時における冷却効率をより向上させることができる。
【００７４】
＜製造方法＞
本実施形態におけるシリンダボディ部１００の製造方法を説明する。
【００７５】
シリンダボディ部１００は、例えば、下記工程Ｓ１〜Ｓ４が順に行われることにより製造される。
工程Ｓ１  成形体の用意
工程Ｓ２  ファインボーリング
工程Ｓ３  粗ホーニング
工程Ｓ４  仕上ホーニング
【００７６】
シリンダボディ部１００の製造方法では、まず、Ｓｉを含むＡｌ合金から形成された成形体を用意する（工程Ｓ１）。この成形体は、表面近傍に初晶Ｓｉ結晶粒および共晶Ｓｉ結晶粒を含んでいる。成形体を用意する工程Ｓ１は、例えば、工程Ｓ１ａ〜Ｓ１ｅを含んでいる。
工程Ｓ１ａ  シリコン含有Ａｌ合金の用意
工程Ｓ１ｂ  溶湯の生成
工程Ｓ１ｃ  高圧ダイカスト
工程Ｓ１ｄ  熱処理
工程Ｓ１ｅ  機械加工
【００７７】
まず、Ｓｉを含むＡｌ合金を用意する（工程Ｓ１ａ）。シリンダボディ部１００の耐摩耗性および強度を十分に高くするためには、Ａｌ合金として、７３．４質量％以上７９．６質量％以下のＡｌ、１６質量％以上２４質量％以下のＳｉ、および２．０質量％以上５．０質量％以下の銅を含むＡｌ合金を用いることが好ましい。
【００７８】
次に、用意したＡｌ合金を溶解炉で加熱して溶解させることによって、溶湯を形成する（工程Ｓ１ｂ）。溶解前のＡｌ合金あるいは溶湯には、１００質量ｐｐｍ程度のリンを添加しておくことが好ましい。Ａｌ合金が５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンを含んでいると、Ｓｉ結晶粒の粗大化を抑制することができるので、合金中にＳｉ結晶粒を均一に分散させることができる。また、Ａｌ合金のカルシウム含有量を０．０１質量％以下とすることによって、リンによるＳｉ結晶粒の微細化効果を確保し、耐摩耗性に優れた金属組織を得ることができる。つまり、Ａｌ合金は、５０質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下のリンと、０．０１質量％以下のカルシウムとを含むことが好ましい。
【００７９】
続いて、Ａｌ合金の溶湯を用いて、高圧ダイカストにより、鋳造を行う（工程Ｓ１ｃ）。つまり、溶湯を鋳型の中で冷却して成形体を形成する。このとき、シリンダ壁１０３の摺動面１０１となる部分を大きな冷却速度（例えば４℃／秒以上５０℃／秒以下）で冷却することによって、耐摩耗性に寄与するＳｉ結晶粒を表面近傍に有する成形体が得られる。この鋳造工程Ｓ１ｃは、例えば、国際公開第２００４／００２６５８号パンフレットに開示されている鋳造装置を用いて行うことができる。
【００８０】
次に、鋳型から取り出した成形体に対し、「Ｔ５」、「Ｔ６」および「Ｔ７」と呼ばれる熱処理のうちのいずれかを行う（工程Ｓ１ｄ）。Ｔ５処理は、成形体を鋳型から取り出した直後に水冷等により急冷し、続いて、機械的性質の改善や寸法安定化のために所定温度で所定時間だけ人工時効し、その後空冷する処理である。Ｔ６処理は、成形体を鋳型から取り出した後に所定温度で所定時間だけ溶体化処理し、続いて水冷し、次いで所定温度で所定時間だけ人工時効処理し、その後空冷する処理である。Ｔ７処理は、Ｔ６処理に比べて過時効にする処理であり、Ｔ６処理よりも寸法安定化を図ることができるが硬度はＴ６処理よりも低下する。
【００８１】
続いて、成形体に所定の機械加工を行う（工程Ｓ１ｅ）。具体的には、シリンダヘッドとの合せ面やクランクケースとの合せ面の研削等を行う。
【００８２】
上述したようにして成形体を用意した後、成形体の表面、具体的には、シリンダ壁１０３の内周面（すなわち摺動面１０１となる面）に対して寸法精度を調整するためのファインボーリング加工を行う（工程Ｓ２）。
【００８３】
次に、ファインボーリング加工を施した面に対して粗いホーニング処理を行う（工程Ｓ３）。つまり、摺動面１０１となる面を、番手が比較的小さい砥石（砥粒が大きい砥石）を用いて研磨する。
【００８４】
続いて、仕上ホーニング処理を行う（工程Ｓ４）。つまり、成形体の表面のうちの摺動面１０１となる領域を、番手が比較的大きい砥石（砥粒が小さい砥石）を用いて研磨する。なお、粗ホーニング処理及び仕上ホーニング処理は、例えば、特開２００４−２６８１７９号公報に開示されているようなホーニング装置を用いて実施可能である。また、粗ホーニング処理及び仕上ホーニング処理における砥石の仕様（砥粒の種類、番手（砥粒径）、ボンド剤の種類等）は、摺動面１０１に形成される線状溝４の仕様に応じて設定可能である。
【００８５】
上述した工程を経て、本実施形態に係る摺動面１０１が形成される。摺動面１０１には、複数の初晶Ｓｉ結晶粒１とＡｌ合金母材３とが露出している。ピストン部１２２がシリンダボア１０２内を往復動する時に、複数の初晶Ｓｉ結晶粒１及びＡｌ合金母材３がピストン部１２２と接触する。また、摺動面１０１は、複数の線状溝４を有している。複数の線状溝４は、互いに実質的に平行な複数の第一線状溝４ａと、互いに実質的に平行な複数の第二線状溝４ｂとを含む。本実施形態では、線状溝４が、砥石により形成されているが、本発明は、この例に限定されない。線状溝４は、例えば、レーザにより形成されてもよい。また、粗ホーニング処理及び仕上ホーニング処理の回数は、１回に限定されず、２回以上であってもよい。
【００８６】
＜＜第二実施形態＞＞
第二実施形態に係る空冷エンジン１５０は、線状溝４に代えて、線状溝８が形成されている点を除いて、第一実施形態に係る空冷エンジン１５０と同じである。そこで、以下においては、主に、線状溝８について説明することにする。第一実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８７】
図６は、第二実施形態に係るシリンダボディ部１００の摺動面１０１を拡大して模式的に示す平面図である。Ｒは、ピストン部１２２の往復動方向を示す。図７（ａ）、（ｂ）は、第二実施形態に係るシリンダボディ部１００の摺動面１０１を拡大して模式的に示す断面図である。なお、図７（ａ）、（ｂ）は、方向Ｒに沿った断面図である。図７（ａ）、（ｂ）では、説明の便宜上、線状溝８のうち、第一線状溝８ａのみを図示している。また、図７（ａ）に示す二点鎖線の矢印は、熱の流れを説明するための矢印である。
【００８８】
摺動面１０１には、複数の線状溝８が形成されている。本実施形態において、複数の線状溝８は、複数の第一線状溝８ａと、複数の第二線状溝８ｂとを含む。複数の第一線状溝８ａは、図６において左上から右下へ向かう方向に延びる形状を有しており、互いに実質的に平行である。複数の第一線状溝８ａは、摺動面１０１において、縞模様を成している。複数の第二線状溝８ｂは、図６において右上から左下へ向かう方向に延びる形状を有しており、互いに実質的に平行である。複数の第二線状溝８ｂは、摺動面１０１において、縞模様を成している。複数の第一線状溝８ａと、複数の第二線状溝８ｂとは、互いに平行ではなく、交差している。これにより、複数の線状溝８は、摺動面１０１において、格子模様を成している。なお、図５において、初晶Ｓｉ結晶粒１及び／又は共晶Ｓｉ結晶粒２と線状溝８とが重複する部分は、線状溝８が初晶Ｓｉ結晶粒１及び／又は共晶Ｓｉ結晶粒２の露出面上を通過するように形成された部分を示す。当該部分の少なくとも一部では、図７（ｂ）に示すような破断面５ａが形成されている。
【００８９】
複数の線状溝８のうち、少なくとも２本以上の線状溝８は、互いに実質的に平行である。複数の線状溝８のうち、一部の線状溝８（第一線状溝８ａ）と残りの線状溝８（第二線状溝８ｂ）とは交差していてもよい。複数の線状溝８の全てが互いに交差しないように形成され、実質的に平行であってもよい。「実質的に平行」とは、隣り合う線状溝８が、交わらないように延びていることをいう。即ち、「実質的に平行」の意味に関し、例えば、線状溝８の形成時の誤差又はズレ等に起因して、隣り合う線状溝８が厳密に見て平行ではないとしても、本発明においては、隣り合う線状溝８が実質的に平行であると解釈され得る。また、摺動面１０１は、互いに平行な線状溝の組として、第一線状溝８ａの組と、第二線状溝８ｂの組とを有しているが、本発明において、互いに平行な線状溝の組の数は特に限定されない。異なる組に属する溝は互いに交差する。摺動面１０１に形成される複数の線状溝８が成す模様は、図５に示すような四角格子模様に限定されない。複数の線状溝８が成す模様は、第一線状溝８ａ又は第二線状溝８ｂが成すような縞模様であってもよく、三角格子模様等の多角格子模様であってもよい。四角格子模様は、多角格子模様の一例である。なお、縞模様及び格子模様における溝間ピッチは、必ずしも一定である必要はない。
【００９０】
本実施形態では、複数の線状溝８が、規則性を有する模様（縞模様又は多角格子模様等）を成す。本実施形態では、規則性を有する模様内において、初晶Ｓｉ結晶粒１とともに、Ａｌ合金母材３が、ピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）と接触するように摺動面１０１に露出する。規則性を有する模様を成す線状溝８が形成された摺動面１０１は、従来の不規則な摺動面（Ｓｉ結晶粒が浮島状に露出した摺動面）よりも、潤滑油の分散の均一性を向上させることができる。その結果、本実施形態では、摺動面１０１上に形成される油膜の均一性が高い。なお、以下において、第一線状溝８ａと第二線状溝８ｂとが区別されている場合を除いて、線状溝８についての説明は、第一線状溝８ａと第二線状溝８ｂとの両方についての説明でもある。
【００９１】
線状溝８の平面視形状に関し、図６に示すように、線状溝８の平面視形状は、直線状である。しかし、本発明において、線状溝８の平面視形状は、実質的に平行となるように隣り合う線状溝８と交わらないように延びる線状を有していればよく、直線状に限定されない。即ち、線状溝８は、曲線状であってもよい。線状溝８は、曲線状の部分と、直線状の部分とを有していてもよい。また、線状溝８は、屈曲部分を有していてもよい。また、複数の線状溝８の平面視形状は、線状溝８によって異なっていてもよい。全ての線状溝８の平面視形状が同じ又は実質的に同じであってもよい。また、複数の線状溝８の各々は、必ずしも、摺動面１０１の全域で連続するように形成されている必要はない。複数の線状溝８の各々は、必ずしも、摺動面１０１の端縁まで延びている必要はない。複数の線状溝８の各々は、摺動面１０１上において途切れた部分を有していてもよい。
【００９２】
線状溝８の幅に関し、線状溝８の幅は、特に限定されない。線状溝８の幅は、シリンダボディ部１００の粒度分布における初晶Ｓｉ結晶粒１の粒径の範囲の最大値以下であることが好ましい。線状溝８の幅は、約１０μｍ以下であることも好ましい。また、線状溝８の幅は、シリンダボディ部１００の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の最小値以上であることが好ましい。線状溝８の幅は、約５μｍ以上であることも好ましい。図６に示すように、線状溝８は、一定の幅を有しているが、本発明はこの例に限定されない。線状溝８は、場所によって異なる幅を有していてもよい。また、複数の線状溝８の幅は、線状溝８によって異なっていてもよい。全ての線状溝８が、同じ幅又は実質的に同じ幅を有していてもよい。
【００９３】
線状溝８の深さに関し、本実施形態において、線状溝８は、シリンダボディ部１００のＳｉ結晶粒の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の上限値の１／３以上の深さを有する。ここで、線状溝８の深さの意義について説明する。特許文献３は、上死点近傍におけるスカッフの発生をより効果的に抑制するための技術を開示している。特許文献３では、摺動面にエッチング処理が施され、Ａｌ合金母材が、浮島状に存在するＳｉ結晶粒の領域を除く摺動面全域において、深さ方向へ略均一に溶出する。そのため、特許文献３の技術においては、エッチング処理は、Ｓｉ結晶粒が摺動面から脱落し難くなる又は脱落しないように行われることが好ましく、深い凹部又は溝の形成は困難である。これに対して、本実施形態では、線状溝８が、初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径よりも広いピッチで形成されるので、除去されるＡｌ合金母材は限定される。従って、比較的大きな深さを有する線状溝８が形成可能である。具体的には、本実施形態では、線状溝８は、主に針状を有する共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の上限値の１／３以上の深さを有するが、共晶Ｓｉ結晶粒２の脱落は防止又は抑制される。初晶Ｓｉ結晶粒１は、共晶Ｓｉ結晶粒２の平均結晶粒径より大きい平均結晶粒径を有しており、初晶Ｓｉ結晶粒１の脱落も防止又は抑制される。比較的大きな深さを有する、実質的に平行な複数の線状の溝が摺動面に形成されるので、多くの潤滑油を保持できるとともに、潤滑油の分散の均一性が向上する。従って、本実施形態では、Ｓｉ結晶粒の脱落を防止又は抑制できるとともに、油膜の均一性を高めることができる。線状溝８は、２．０μｍ以上の深さを有することが好ましい。また、線状溝８は、シリンダボディ部１００のＳｉ結晶粒の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の上限値の４０％以上の深さを有していてもよい。また、シリンダボディ部１００のＳｉ結晶粒の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の上限値の１／２以上の深さを有していてもよい。
【００９４】
さらに、線状溝８は、共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の上限値よりも小さい深さを有することが好ましい。線状溝８に保持された潤滑油が適切に且つ効率良く摺動面１０１に供給されるからである。また、線状溝８は、６．０μｍ以下の深さを有することが好ましい。また、本発明では、線状溝８の深さの上限値と下限値とが定められている場合、線状溝８の深さの下限値よりも小さな深さを有する溝、及び／又は線状溝８の深さの上限値よりも大きな深さを有する溝が、摺動面１０１に形成されていてもよい。言い換えると、本発明においては、摺動面に、本発明で規定された線状溝以外の溝（例えば、上述した線状溝４）が形成されていてもよい。
【００９５】
線状溝８の断面形状は、線状溝８の深さが大きくなるにつれて線状溝８の幅が小さくなる形状である。線状溝８の断面形状は、線状溝８が延びる方向と垂直な平面における線状溝８の断面形状である。なお、本発明において、線状溝８の断面形状は、特に限定されない。線状溝８の断面形状は、例えば、図７（ａ）に示すような略Ｖ形状であってもよく、略Ｕ形状であってもよい。また、線状溝８の断面形状は、全て同じである必要はない。線状溝８の断面形状は、場所によって異なっていてもよく、線状溝８によって異なっていてもよい。また、線状溝８の間の部分（山）は、必ずしも、図６及び図７（ａ）、（ｂ）に示すように平坦面である必要はない。線状溝８の間の部分は、傾斜面であってもよく、稜線を形成していてもよく、線状溝８の深さより小さい深さを有する１つ又は複数の溝が形成されていてもよい。
【００９６】
第一線状溝８のピッチに関し、実質的に平行な複数の第一線状溝８ａは、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径より広いピッチで形成されている。その結果、複数の初晶Ｓｉ結晶粒１の少なくとも一部が、互いに隣り合う第一線状溝８ａの間に位置する。本実施形態では、隣り合う第一線状溝８ａの間の領域において、初晶Ｓｉ結晶粒１とＡｌ合金母材３との両方が、ピストン部１２２と接触するように摺動面１０１に露出している。摺動面１０１においてピストン部１２２と接触する部分が、平面視において第一線状溝８ａと隣接しているので、摺動面１０１への潤滑油の供給が円滑に行われる。また、Ａｌ合金母材３がピストン部１２２と接触するように摺動面１０１に露出しているが、初晶Ｓｉ結晶粒１もピストン部１２２と接触するように摺動面１０１に露出しているので、摺動面１０１（Ａｌ合金母材３）の摩耗がより効果的に抑制される。図６では、互いに隣り合う一対の第一線状溝８ａのピッチは、場所によらず一定であるが、本発明は、この例に限定されない。即ち、互いに隣り合う一対の第一線状溝８ａのピッチは、必ずしも、一定である必要はない。例えば、互いに隣り合う第一線状溝８ａの各々が蛇行するように形成され、これらの第一線状溝８ａのピッチが、場所によって異なっていてもよい。なお、上述の説明は、第一線状溝８ａに関する説明であるが、第二線状溝８ｂについての説明は、第一線状溝８ａについての説明と同じであるから、ここでの説明を省略する。
【００９７】
本実施形態では、図６に示すように、線状溝８の少なくとも一本が、初晶Ｓｉ結晶粒１を破壊することにより、初晶Ｓｉ結晶粒１を通過するように形成されている。即ち、線状溝８の少なくとも一本が、初晶Ｓｉ結晶粒１の露出面上を通過するように形成されている。これにより、摺動面１０１における潤滑油の分散の均一性がより高められる。本発明は、この例に限定されない。
【００９８】
本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、破断面５ａを有する初晶Ｓｉ結晶粒１が、摺動面１０１に露出している。即ち、本実施形態では、摺動面１０１に露出する初晶Ｓｉ結晶粒１の少なくとも一部が、破壊されており、破壊されることにより、初晶Ｓｉ結晶粒１に形成された面（即ち破断面５ａ）が、摺動面１０１に露出している。これにより、摺動面１０１には、油溜まり５ｂが形成されている。初晶Ｓｉ結晶粒１の破断面は、凹凸を有しているので、油溜まり５ｂが保持可能な潤滑油の量は多い。油溜り５ｂの開口面積は、初晶Ｓｉ結晶粒１の断面積（摺動面１０１に露出した部分の面積）と同程度である。油溜り５ｂの深さは、初晶Ｓｉ結晶粒１の径よりも小さい。初晶Ｓｉ結晶粒１の破断面５ａを含む油溜り５ｂが、実質的に平行な複数の第一線状溝８ａとともに、摺動面１０１に形成されている。従って、潤滑油の分散の均一性を維持しつつ、潤滑油が保持される量を増加させることができる。より効果的にスカッフを抑制できる。破断面５ａは、シリンダボディ部１００の鋳造後にシリンダボディ部１００の表面加工が施される時に形成される。具体的には、破断面５ａは、例えば、初晶Ｓｉ結晶粒１が砥石により削られる時に形成される。
【００９９】
図７（ａ）に示すように、Ａｌ接触部１０６は、複数の第一線状溝８ａの間に形成されている。Ａｌ接触部１０６は、互いに隣り合う２つの初晶Ｓｉ結晶粒１（Ｓｉ接触部１０８）の間で、摺動面１０１に露出している。Ａｌ接触部１０６は、シリンダ壁１０３の一部であり、シリンダ壁１０３は、放熱部１０７と一体的に成形されている。即ち、Ａｌ接触部１０６と放熱部１０７とは一体的に成形されている。そのため、Ａｌ合金母材３は、ピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）と接触するＡｌ接触部１０６から放熱部１０７まで物理的に連続している。そのため、図７の二点鎖線の矢印により示すように、ピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）の熱の一部は、Ａｌ接触部１０６に伝導し、シリンダ壁１０３を通じて放熱部１０７に至り、放熱部１０７から放散される。従って、空冷エンジン１５０の冷却効率が、特にピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）の初期摺動時における冷却効率が向上する。
【０１００】
また、本実施形態では、複数の線状溝８（第一線状溝８ａ、及び第二線状溝８ｂ）が、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径よりも広いピッチで形成される。そのため、隣り合う線状溝８の間に、１つ又は複数のＳｉ接触部１０８が位置している。また、線状溝８（第一線状溝８ａ）は、隣り合う初晶Ｓｉ結晶粒１の間を通る部分を有する。従って、互いに隣り合う２本の線状溝８ａの間に、１つ又は複数のＳｉ接触部１０８と、１つ又は複数のＡｌ接触部１０６とが位置している。これにより、摺動面１０１上に形成される油膜の均一性を高めることができる。また、複数の線状溝８が、シリンダボディ部１００のＳｉ結晶粒の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の上限値の１／３以上の深さを有しているので、充分な量の潤滑油が線状溝８に保持される。従って、摺動面１０１上の油膜切れを抑制できる。さらに、複数の線状溝８が、隣り合う初晶Ｓｉ結晶粒１の間を通る部分を有する。これにより、初晶Ｓｉ結晶粒１がピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）の荷重を受けるので、線状溝８の両側に隣接する摺動面１０１（Ａｌ合金母材３）の摩耗が抑制され、線状溝８内の潤滑油が保持され易い。そのため、本実施形態の空冷エンジン１５０では、スカッフの発生を抑制しつつ、Ａｌ接触部１０６とピストンリング部１２２ｂ（ピストン部１２２）とを接触させることができる。その結果、空冷エンジン１５０の冷却効率、特にピストン部１２２の初期摺動時における冷却効率が向上する。
【０１０１】
複数の線状溝８は、シリンダボディ部１００のＳｉ結晶粒の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の上限値の１／３以上の深さを有し、且つシリンダボディ部１００のＳｉ結晶粒の粒度分布における共晶Ｓｉ結晶粒２の粒径の範囲の上限値より小さい深さを有する。従って、充分且つ適切な量の潤滑油が、複数の線状溝８に保持される。そのため、油膜の均一性がより向上する。結果として、空冷エンジン１５０の冷却効率、特にピストン部１２２の初期摺動時における冷却効率を更に向上させることができる。
【０１０２】
複数の線状溝８は、初晶Ｓｉ結晶粒１の平均結晶粒径よりも広く且つピストン部１２２の往復動方向におけるピストンリング部１２２ｂの下端１２２ｎからピストンリング１２２ｂの上端１２２ｍまでの距離よりも小さいピッチで形成されている。従って、充分に且つ適切な量の潤滑油が複数の線状溝８に保持される。そのため、油膜の均一性が向上する。結果として、空冷エンジン１５０の冷却効率、特にピストン部１２２の初期摺動時における冷却効率を更に向上させることができる。
【０１０３】
上述した第一実施形態及び第二実施形態では、シリンダボディ部の全体が、Ｓｉ含有量が１６重量％以上であるＡｌ合金から形成される場合について説明したが、本発明は、この例に限定されない。本発明では、シリンダボディ部が、Ａｌを含有する金属からなり、シリンダボディ部のうち、少なくとも内周部が、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成されていればよい。この場合、シリンダボディ部の径方向における内周部の厚さは、特に限定されない。なお、内周部は、摺動面を含んでいる。本発明では、シリンダボディ部内のＡｌがＡｌ接触部から放熱部まで物理的に連続することにより、空冷エンジンの冷却性が向上する。
【０１０４】
本発明は、以下の構成を採用してもよい。
シリンダボディ部のうち、摺動面を含む内周部が、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成される。前記内周部以外の部分が、放熱部を含み、前記内周部と物理的に連続している。前記内周部以外の部分は、Ｓｉ含有量が前記内周部のＳｉ含有量と同じ又は前記内周部のＳｉ含有量よりも小さいＡｌ合金からなる。シリンダボディ部内のＡｌ合金母材がＡｌ接触部から放熱部まで物理的に連続している。
この構成では、シリンダボディ部内のＡｌ合金母材がＡｌ接触部から放熱部まで物理的に連続しており、これにより、空冷エンジンの冷却性が向上する。
【０１０５】
本発明の空冷エンジンが備えるシリンダボディ部は、上述した例に限定されず、例えば、次に述べるように構成されていてもよい。前記シリンダボディ部は、外表面に放熱部を備えたシリンダ外筒部と、前記シリンダ外筒部内に設けられることにより用いられるシリンダスリーブとから構成される。この場合、シリンダスリーブが、シリンダボディ部の内周部に相当する。シリンダ外筒部が、シリンダボディ部のうち、内周部以外の部分に相当する。シリンダスリーブの設置方法としては、特に限定されず、例えば、シリンダボア１０２内への嵌め込み、鋳包み等が挙げられる。シリンダスリーブは、ピストン部が摺動する摺動面を有しており、摺動面内に、Ａｌ合金母材がピストン部と接触するＡｌ接触部を有している。前記摺動面については、第一実施形態又は第二実施形態で述べた通りであるから、説明を省略する。シリンダスリーブは、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成されている。シリンダスリーブは、例えば、第一実施形態で述べた組成を有している。シリンダ外筒部は、Ｓｉ含有量が１６質量％以上であるＡｌ合金から形成されていてもよく、Ｓｉ含有量が１６質量％未満であるＡｌ合金又はＡｌ材から形成されていてもよい。また、シリンダ外筒部は、Ｓｉ含有量がシリンダスリーブのＳｉ含有量と同じであるＡｌ合金から形成されていてもよく、Ｓｉ含有量がシリンダスリーブのＳｉ含有量より小さいＡｌ合金又はＡｌ材から形成されていてもよい。シリンダ外筒部及びシリンダスリーブの両方が、Ａｌを含有する金属（Ｓｉを含有するＡｌ合金又はＡｌ材）から形成されており、シリンダ外筒部及びシリンダスリーブの熱膨張係数の差が小さい又は無いので、温度上昇に起因してシリンダ外筒部とシリンダスリーブとが離れてしまうことが抑制される。即ち、シリンダスリーブとシリンダ外筒部とが直接物理的に接触した状態が維持される。さらに、シリンダスリーブの外表面に存在するＡｌ合金母材と、シリンダ外筒部の内表面に存在するＡｌ合金母材又はＡｌ材とが、直接物理的に接触している。これにより、Ａｌの物理的な連続性が確保される。従って、このシリンダボディ部では、ＡｌがＡｌ接触部から放熱部まで物理的に連続している。即ち、シリンダボディ部は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、Ａｌ接触部から放熱部まで連続する、Ａｌからなる熱の伝導経路を有する。このようにシリンダ外筒部及びシリンダスリーブから構成されるシリンダボディ部は、本発明のシリンダボディ部の一例である。
【０１０６】
＜シリンダボディ部材＞
本実施形態におけるシリンダボディ部材は、第一実施形態に係るシリンダボディ部１００そのものである（図１等参照）。シリンダボディ部１００は、摺動面１０１を有する部分である。但し、本発明において、シリンダボディ部材は、この例に限定されない。シリンダボディ部材は、摺動面１０１を有するシリンダボディ部１００を備えていればよい。本発明におけるシリンダボディ部材は、シリンダボディ部１００とクランクケース１１０とが一体成形されることにより形成された部材（所謂シリンダブロック）であってもよい。前記シリンダボディ部材は、複数の線状溝４の間でピストン部と接触するＡｌ接触部１０６と一体成形された放熱部１０７を備えているので、空冷エンジンに適用されることにより、空冷エンジンの冷却効率を高めることができる。なお、本実施形態におけるシリンダボディ部材として、第一実施形態に係るシリンダボディ部１００に代えて、第二実施形態に係るシリンダボディ部が適用されてもよい。また、本発明におけるシリンダボディ部材は、上述したようなシリンダ外筒部及びシリンダスリーブから構成されるシリンダボディ部そのものであってもよい。
【０１０７】
＜車両＞
本発明に係る車両は、自動車、自動二輪車、および、スノーモービルなどの雪上車など、様々なタイプの車両を包含し、車輪数も四輪、三輪、二輪など、特に制限されるものではない。また、本発明に係る車両は、エンジンルーム等のシートから離れた箇所にエンジンが配置される箱型車両、並びに、エンジンの少なくとも一部がシートの下方に配置され、運転者がシートにまたがって搭乗する鞍乗型車両であってもよい。鞍乗型車両には、運転者が膝を揃えて搭乗することもできるスクータ型の車両も含まれる。
【０１０８】
以下、車両の一例として、自動二輪車を例に挙げて説明する。
図８は、第一実施形態に係る空冷エンジン１５０を備えた自動二輪車を模式的に示す側面図である。
【０１０９】
図８に示す自動二輪車では、本体フレーム３０１の前端にヘッドパイプ３０２が設けられている。ヘッドパイプ３０２には、フロントフォーク３０３が車両の左右方向に揺動し得るように取り付けられている。フロントフォーク３０３の下端には、前輪３０４が回転可能なように支持されている。フロントフォーク３０３の上端には、ハンドル３０５が設けられている。
【０１１０】
本体フレーム３０１の後端上部から後方に延びるようにリアフレーム３０６が取り付けられている。本体フレーム３０１上に燃料タンク３０７が設けられており、リアフレーム３０６上にメインシート３０８ａおよびタンデムシート３０８ｂが設けられている。
【０１１１】
また、本体フレーム３０１の後端に、後方へ延びるリアアーム３０９が取り付けられている。リアアーム３０９の後端に後輪３１０が回転可能なように支持されている。
【０１１２】
本体フレーム３０１の中央部には、図１に示した空冷エンジン１５０が保持されている。空冷エンジン１５０には、本実施形態におけるシリンダボディ部１００が用いられている。空冷エンジン１５０の排気ポートには排気管３１２が接続されており、排気管３１２の後端にマフラー３１３が取り付けられている。
【０１１３】
空冷エンジン１５０には変速機３１５が連結されている。変速機３１５の出力軸３１６に駆動スプロケット３１７が取り付けられている。駆動スプロケット３１７は、チェーン３１８を介して後輪３１０の後輪スプロケット３１９に連結されている。変速機３１５およびチェーン３１８は、空冷エンジン１５０により発生した動力を駆動輪に伝える伝達機構として機能する。
【０１１４】
本実施形態における自動二輪車（車両）は、複数の線状溝４の間でピストン部１２２と接触するＡｌ接触部１０６と一体成形された放熱部１０７を備えるシリンダボディ部１００を含む空冷エンジン１５０を搭載しているので、空冷エンジンの冷却効率を高めることができる。なお、本実施形態における自動二輪車（車両）は、第一実施形態に係る空冷エンジン１５０を備えているが、第二実施形態に係る空冷エンジン１５０を備えていてもよい。
【０１１５】
初晶Ｓｉ結晶粒及び共晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径の測定は、シリンダボディ部の摺動面となる部分を対象として、画像処理を用いて行われる。画像処理により得られた画像内のＳｉ結晶粒の面積に基づいて、画像内のＳｉ結晶粒が真円であると仮定した場合における各Ｓｉ結晶粒の直径（等価直径）を算出する。なお、直径が１μｍ未満の微細結晶は、Ｓｉ結晶粒（初晶Ｓｉ結晶粒又は共晶Ｓｉ結晶粒）として算入しない。以上により、Ｓｉ結晶粒の個数（度数）及び直径を特定する。これに基づいて、シリンダボディ部におけるＳｉ結晶粒の粒度分布が得られる。粒度分布は、例えば図５に示すようなヒストグラムである。粒度分布には、２つのピークが含まれる。２つのピークの間の谷を成す部分の直径を閾値として前記粒度分布を２つの領域に分ける。大きな直径に対応する領域が初晶Ｓｉ結晶粒の粒度分布であるとする。小さな直径に対応する領域が共晶Ｓｉ結晶粒の粒度分布であるとする。そして、各粒度分布に基づいて、初晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径と、共晶Ｓｉ結晶粒の平均結晶粒径とを算出する。
【０１１６】
線状溝の幅とは、線状溝と交差する断面（断面曲線）において互いに隣り合う一対の稜線の間の距離である。なお、前記断面は、ピストン部と摺動面との摺動方向（ピストン部の往復動方向Ｒ）と平行である。また、前記断面は、シリンダボディ部の径方向とも平行である。線状溝の深さは、線状溝と隣接する一対の稜線のうちのより高い稜線から、線状溝の最深部までの深さである。線状溝のピッチは、前記断面（断面曲線）において互いに隣り合う一対の溝の最深部の間の距離である。なお、線状溝と隣接する摺動面が実質的に平坦面である場合には、線状溝の幅は、一対の摺動面（平坦面）の縁の間の距離である。
【０１１７】
本発明において、線状溝の幅、深さ及びピッチとしては、距離３〜５ｍｍの断面曲線に含まれる線状溝の平均値が用いられる。なお、本発明では、摺動面に、本発明で規定された深さを有する線状溝以外の溝が形成されていてもよい。その場合、線状溝の幅及びピッチを特定する際には、本発明で規定された深さを有する線状溝が用いられる。
【０１１８】
ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示され且つ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。
【０１１９】
本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施例を提供するものと見なされるべきである。それら実施例は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。
【０１２０】
本発明の図示実施形態を幾つかここに記載した。本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ）、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本のプロセキューション中に記載された実施例に限定されるべきではない。そのような実施例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「好ましくは」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。
【符号の説明】
【０１２１】
１  初晶Ｓｉ結晶粒
２  共晶Ｓｉ結晶粒
３  Ａｌ合金母材
４  線状溝
４ａ  第一線状溝
４ｂ  第二線状溝
５ａ  破断面
５ｂ  油溜まり
１００  シリンダボディ部（シリンダボディ部材）
１０１  摺動面
１０２  シリンダボア
１０３  シリンダ壁
１０６  Ａｌ接触部
１０７  放熱部
１２２  ピストン部
１２２ａ  ピストン本体
１２２ｂ  ピストンリング部
１２２ｃ  トップリング（ピストンリング）
１２２ｄ  セカンドリング（ピストンリング）
１２２ｅ  オイルリング（ピストンリング）
１２２ｆ  トップリング溝
１２２ｇ  セカンドリング溝
１２２ｈ  オイルリング溝
１２２ｍ  （ピストンリング部１２２ｂの）上端
１２２ｎ  （ピストンリング部１２２ｂの）下端
１２３  ピストンピン
１４０  コンロッド
１５０  空冷エンジン
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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