(57)【要約】【課題】遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能な遮熱膜部材を提供する。【解決手段】エンジンの燃焼室に面する燃焼室部材に成膜される少なくとも一つの遮熱膜部材であって、一面側が燃焼室に面するように配置される遮熱層と、遮熱層の他面側に形成された基盤層であって、固定手段によって燃焼室部材に対して着脱可能に固定される基盤層と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室に面する燃焼室部材に成膜される少なくとも一つの遮熱膜部材であって、
一面側が前記燃焼室に面するように配置される遮熱層と、
前記遮熱層の他面側に形成された基盤層であって、固定手段によって前記燃焼室部材に対して着脱可能に固定される基盤層と、を備える遮熱膜部材。
【請求項２】
前記固定手段は、少なくとも外周面の一部にねじ部が形成された軸部と、前記軸部の基端部において前記軸部よりも大径に形成された頭部と、を有するボルトからなる
請求項１に記載の遮熱膜部材。
【請求項３】
前記遮熱層は、前記ボルトの前記頭部が挿通可能な第１挿通孔を有し、
前記基盤層は、前記ボルトの前記軸部が挿通可能な第２挿通孔を有し、
前記基盤層は、前記遮熱層側から前記燃焼室部材に向かって、前記第１挿通孔および前記第２挿通孔に挿通された前記軸部の先端部が、前記燃焼室部材に開口する第１ねじ孔に螺合することで、前記燃焼室部材に固定される
請求項２に記載の遮熱膜部材。
【請求項４】
前記基盤層は、前記ボルトの前記軸部が螺合可能な第２ねじ孔を有し、
前記基盤層は、前記燃焼室部材側から前記基盤層に向かって、前記燃焼室部材に形成された挿通孔に挿通された前記軸部の先端部が、前記第２ねじ孔に螺合することで、前記燃焼室部材に固定される
請求項２に記載の遮熱膜部材。
【請求項５】
前記少なくとも一つの遮熱膜部材は、前記基盤層の前記遮熱層とは反対側の面から突出する突出部であって、前記基盤層と一体的に形成された突出部をさらに備え、
前記固定手段は、前記突出部に形成された突出部側ねじ部からなる
請求項１に記載の遮熱膜部材。
【請求項６】
前記少なくとも一つの遮熱膜部材は、前記燃焼室の上面視において周方向に並んで配置される複数の遮熱膜部材を含む
請求項１乃至４の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
【請求項７】
前記少なくとも一つの遮熱膜部材は、前記燃焼室の上面視において、内側遮熱膜部材と、前記内側遮熱膜部材を囲むように前記内側遮熱膜部材の外側に配置される外側遮熱膜部材と、を含む
請求項１乃至５の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
【請求項８】
前記少なくとも一つの遮熱膜部材は、前記基盤層の前記遮熱層とは反対側に設けられるグリス層をさらに備える
請求項１乃至７の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
【請求項９】
前記基盤層は、前記遮熱層とは反対側の面に形成される凹部であって、前記基盤層と前記燃焼室部材との間に潤滑油が浸透する隙間を形成する凹部を有する
請求項１乃至７の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの遮熱膜部材は、
自然状態において、前記固定手段によって前記燃焼室部材に固定される前記基盤層の固定部の近傍は、前記固定部の遠方よりも前記基盤層と前記燃焼室部材との間に形成される隙間が大きく形成されているとともに、
前記固定手段によって前記基盤層が前記燃焼室部材に固定された際に前記燃焼室部材の表面形状に沿って弾性変形可能に構成されている
請求項１乃至７の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
【請求項１１】
前記燃焼室部材は、ピストンからなり、
前記遮熱膜部材は、前記ピストンの頂面に着脱可能に構成されているピストン側遮熱膜部材を含む
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
【請求項１２】
前記燃焼室部材は、シリンダヘッドからなり、
前記遮熱膜部材は、前記シリンダヘッドの前記燃焼室に面する壁面に着脱可能に構成されているシリンダヘッド側遮熱膜部材を含む
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エンジンの燃焼室に面するピストンなどの燃焼室部材に成膜される遮熱膜部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（内燃機関）の低燃費率化を実現するためには、エンジンの燃焼室内における熱損失量の低減が重要である。エンジンの燃焼室壁面、具体的には燃焼室を区画するピストンの頂面やシリンダヘッドの下面（上記頂面に対向する面）に、遮熱層を形成することで、燃料と空気とが混合された混合気の燃焼による熱が、上記燃焼室壁面を通じて外部に放出されるのを抑制し、燃焼室内における熱損失の低減を図るような構造が知られている。特許文献１には、アルミニウムなどを母材とするピストンの壁面に、陽極酸化被膜からなる遮熱層を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１５５６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンを長期間にわたり運転させると、遮熱膜が損傷したり摩耗したりする虞がある。例えば、エンジンの運転中におけるエロ―ジョンにより遮熱膜の表面が削られて遮熱膜の厚さが減少する虞がある。また、エンジンを長期間にわたり運転させると、混合気の燃焼により生じるカーボン（煤）などの堆積物が燃焼室壁面に付着し、エンジンの燃費効率を低下させる可能性がある。エンジンの燃費効率の低下を避けるために、上記堆積物を例えば金属ブラシでこすり落として燃焼室壁面から除去するメンテナンス作業を行うことがあるが、メンテナンス作業の際に遮熱膜を損傷させる虞がある。このため、遮熱膜の遮熱性能を維持するためには、ピストンなどの遮熱膜が形成された部品の交換作業を行う必要がある。ピストンなどの遮熱膜が形成された部品全体を交換するので、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を招く虞がある。
【０００５】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能な遮熱膜部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる遮熱膜部材は、
エンジンの燃焼室に面する燃焼室部材に成膜される少なくとも一つの遮熱膜部材であって、
一面側が前記燃焼室に面するように配置される遮熱層と、
前記遮熱層の他面側に形成された基盤層であって、固定手段によって前記燃焼室部材に対して着脱可能に固定される基盤層と、を備える。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、遮熱膜部材は、一面側が燃焼室に面するように配置される遮熱層と、遮熱層の他面側に形成された基盤層と、を備えている。このような遮熱膜部材は、燃焼室に面するように配置される遮熱層により、遮熱膜部材や燃焼室部材への混合気の燃焼熱の入熱を抑制することで、混合気の熱損失を抑制することができる。
【０００８】
また、遮熱膜部材は、基盤層が固定手段により燃焼室部材に着脱可能に構成されている。このため、遮熱層を備える遮熱膜部材を交換することで、燃焼室部材を交換しなくても遮熱層の交換が可能である。これに対して、燃焼室部材に遮熱層が直接成膜されている場合には、遮熱層を交換するために燃焼室部材を交換する必要がある。よって、上述した遮熱膜部材によれば、燃焼室部材を交換しなくても遮熱層の交換が可能であるので、仮に燃焼室部材に直接遮熱層が成膜されている場合に比べて、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能である。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の遮熱膜部材において、上記固定手段は、少なくとも外周面の一部にねじ部が形成された軸部と、上記軸部の基端部において上記軸部よりも大径に形成された頭部と、を有するボルトからなる。
【００１０】
上記（２）の構成によれば、少なくとも外周面の一部にねじ部が形成された軸部と、軸部の基端部において軸部よりも大径に形成された頭部と、を有するボルトにより、遮熱膜部材の基盤層は、燃焼室部材に取り付けられる。つまり、ボルトの締結作業により、燃焼室部材への遮熱膜部材の取り付けが可能であり、ボルトの締結を解除する作業により、燃焼室部材からの遮熱膜部材の取り外しが可能である。このような遮熱膜部材は、遮熱膜部材の交換作業を簡単且つ迅速に行うことができる。また、遮熱膜部材を燃焼室部材から取り外した状態で、遮熱膜部材に付着した堆積物を除去できるので、仮に燃焼室部材に直接遮熱層が成膜されている場合に比べて、遮熱層のメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能である。よって、上述した遮熱膜部材によれば、遮熱層の交換作業やメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能であるので、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能である。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の遮熱膜部材において、上記遮熱層は、上記ボルトの上記頭部が挿通可能な第１挿通孔を有し、上記基盤層は、上記ボルトの上記軸部が挿通可能な第２挿通孔を有し、上記基盤層は、上記遮熱層側から上記燃焼室部材に向かって、上記第１挿通孔および上記第２挿通孔に挿通された上記軸部の先端部が、上記燃焼室部材に開口する第１ねじ孔に螺合することで、上記燃焼室部材に固定される。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、ボルトは、遮熱層側から燃焼室部材に向かって遮熱層の第１挿通孔および基盤層の第２挿通孔に挿通され、挿通した軸部の先端部が燃焼室部材に開口する第１ねじ孔に螺合する。遮熱膜部材の基盤層は、遮熱層側に位置するボルトの頭部と遮熱層側とは反対側に位置する燃焼室部材との間に挟持される。このような遮熱膜部材は、ボルトの締結作業やボルトの締結を解除する作業を容易に行うことが可能である。また、ボルトの頭部は、第１挿通孔に挿通しており、遮熱層よりも外側に突出しないので、ボルトが燃焼室の燃焼効率に悪影響を与えることを防止することができる。また、ボルトの頭部は、遮熱層よりも外側に突出しないので、ボルトへの混合気の燃焼熱の入熱を抑制することができ、ひいては混合気の熱損失を抑制することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の遮熱膜部材において、上記基盤層は、上記ボルトの上記軸部が螺合可能な第２ねじ孔を有し、上記基盤層は、上記燃焼室部材側から上記基盤層に向かって、上記燃焼室部材に形成された挿通孔に挿通された上記軸部の先端部が、上記第２ねじ孔に螺合することで、上記燃焼室部材に固定される。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、ボルトは、燃焼室部材側から基盤層に向かって燃焼室部材に形成された挿通孔に挿通され、挿通した軸部の先端部が基盤層に開口する第２ねじ孔に螺合する。燃焼室部材は、挿通孔の一方側に位置する遮熱膜部材と挿通孔の他方側に位置するボルトの頭部との間に挟持される。このような遮熱膜部材は、遮熱層にボルトを挿通させる挿通孔を形成しなくてよいので、上記挿通孔を形成することによる遮熱層の遮熱性能の低下を防止することができる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の遮熱膜部材において、上記少なくとも一つの遮熱膜部材は、上記基盤層の上記遮熱層とは反対側の面から突出する突出部であって、上記基盤層と一体的に形成された突出部をさらに備え、上記固定手段は、上記突出部に形成された突出部側ねじ部からなる。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、遮熱膜部材は、上記突出部に形成された突出部側ねじ部を、燃焼室部材に形成された被螺合部に螺合させることで、燃焼室部材に固定される。つまり、突出部側ねじ部と被螺合部とを螺合締結させることで、燃焼室部材への遮熱膜部材の取り付けが可能であり、突出部側ねじ部と被螺合部との螺合締結を解除することで、燃焼室部材からの遮熱膜部材の取り外しが可能である。このような遮熱膜部材は、螺合締結や螺合締結を解除する作業を容易に行うことが可能であるので、遮熱膜部材の交換作業を簡単且つ迅速に行うことができる。また、遮熱膜部材を燃焼室部材から取り外した状態で、遮熱膜部材に付着した堆積物を除去できるので、仮に燃焼室部材に直接遮熱層が成膜されている場合に比べて、遮熱層のメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能である。よって、遮熱膜部材によれば、遮熱層の交換作業やメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能であるので、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能である。また、遮熱層にボルトを挿通させる挿通孔を形成しなくてよいので、上記挿通孔を形成することによる遮熱層の遮熱性能の低下を防止することができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の何れかに記載の遮熱膜部材において、上記少なくとも一つの遮熱膜部材は、上記燃焼室の上面視において周方向に並んで配置される複数の遮熱膜部材を含む。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、複数の遮熱膜部材のうちの、遮熱層の破損や摩耗などにより交換が必要な遮熱膜部材だけを交換することが可能である。よって、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの削減が可能である。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の何れかに記載の遮熱膜部材において、上記少なくとも一つの遮熱膜部材は、上記燃焼室の上面視において、内側遮熱膜部材と、上記内側遮熱膜部材を囲むように上記内側遮熱膜部材の外側に配置される外側遮熱膜部材と、を含む。
【００２０】
上記（７）の構成によれば、内側遮熱膜部材および外側遮熱膜部材のうちの、遮熱層の破損や摩耗などにより交換が必要な一方だけを交換することが可能である。よって、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの削減が可能である。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の何れかに記載の遮熱膜部材において、上記少なくとも一つの遮熱膜部材は、上記基盤層の上記遮熱層とは反対側に設けられるグリス層をさらに備える。
【００２２】
基盤層と燃焼室部材との密着性が十分でない場合には、基盤層と燃焼室部材との間に空隙が生じ、遮熱膜部材から燃焼室部材への伝熱性能が低下して遮熱膜部材が高温になる虞がある。上記（８）の構成によれば、基盤層と燃焼室部材との間にグリス層を介在させて、基盤層と燃焼室部材との密着性を向上させることで、基盤層と燃焼室部材との間の接触熱抵抗を低減させることができる。このような遮熱膜部材によれば、遮熱膜部材から燃焼室部材への伝熱性能の低下を抑制することができ、遮熱膜部材の温度上昇を抑制することができる。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の何れかに記載の遮熱膜部材において、上記基盤層は、上記遮熱層とは反対側の面に形成される凹部であって、上記基盤層と上記燃焼室部材との間に潤滑油が浸透する隙間を形成する凹部を有する。
【００２４】
上記（９）の構成によれば、基盤層の凹部により、基盤層と燃焼室部材との間に潤滑油が浸透する隙間を形成することができる。上記隙間により潤滑油の浸透性を向上させることで、潤滑油により基盤層と燃焼室部材との間の密着性を向上させることができる。基盤層と燃焼室部材との間の密着性を向上させることで、基盤層と燃焼室部材との間の接触熱抵抗を低減させることができる。このような遮熱膜部材によれば、遮熱膜部材から燃焼室部材への伝熱性能の低下を抑制することができ、遮熱膜部材の温度上昇を抑制することができる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の何れかに記載の遮熱膜部材において、上記少なくとも一つの遮熱膜部材は、自然状態において、上記固定手段によって上記燃焼室部材に固定される上記基盤層の固定部の近傍は、上記固定部の遠方よりも上記基盤層と上記燃焼室部材との間に形成される隙間が大きく形成されているとともに、上記固定手段によって上記基盤層が上記燃焼室部材に固定された際に上記燃焼室部材の表面形状に沿って弾性変形可能に構成されている。
【００２６】
上記（１０）の構成によれば、遮熱膜部材は、固定手段により燃焼室部材の表面形状に沿うような形状に変形して燃焼室部材に固定される。遮熱膜部材は、燃焼室部材の表面形状に沿うような形状に変形したことで生じる復元力（弾性力）を燃焼室部材に対して作用させる。上記復元力は、基盤層の固定手段により固定される固定部から遠方の方が、基盤層と燃焼室部材との間に形成される隙間が大きい上記固定部の近傍よりも、大きくなる。このため、遮熱膜部材は、基盤層の固定部の近傍および遠方の何れにおいても、燃焼室部材との間に高い面圧を作用させた状態で、燃焼室部材に密着させることができる。遮熱膜部材の基盤層と燃焼室部材との間に高い面圧を作用させることで、基盤層と燃焼室部材との界面の接触熱抵抗を低減させることができる。このような遮熱膜部材によれば、遮熱膜部材から燃焼室部材への伝熱性能の低下を抑制することができ、遮熱膜部材の温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１０）の何れかに記載の遮熱膜部材において、上記燃焼室部材は、ピストンからなり、上記遮熱膜部材は、上記ピストンの頂面に着脱可能に構成されているピストン側遮熱膜部材を含む。
【００２８】
上記（１１）の構成によれば、ピストン側遮熱膜部材は、ピストンの頂面に着脱可能に構成されている。このため、ピストン側遮熱膜部材を交換することで、ピストンを交換しなくても遮熱層の交換が可能である。よって、ピストン側遮熱膜部材によれば、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの削減が可能である。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１０）の何れかに記載の遮熱膜部材において、上記燃焼室部材は、シリンダヘッドからなり、上記遮熱膜部材は、上記シリンダヘッドの上記燃焼室に面する壁面に着脱可能に構成されているシリンダヘッド側遮熱膜部材を含む。
【００３０】
上記（１２）の構成によれば、シリンダヘッド側遮熱膜部材は、シリンダヘッドの燃焼室に面する壁面に着脱可能に構成されている。このため、シリンダヘッド側遮熱膜部材を交換することで、シリンダヘッドを交換しなくても遮熱層の交換が可能である。よって、シリンダヘッド側遮熱膜部材によれば、遮熱層の遮熱性能の維持にかかるコストの削減が可能である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、遮熱膜の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能な遮熱膜部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一実施形態における燃焼室を備えるエンジンを概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示すエンジンの燃焼室近傍を拡大して示す概略断面図である。
【図３】一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す断面図である。
【図４】図３に示す遮熱膜部材を燃焼室の上面視で示す概略図である。
【図５】一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す断面図である。
【図６】一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す断面図である。
【図７】一実施形態にかかる遮熱膜部材を燃焼室の上面視で示す概略図である。
【図８】一実施形態にかかる遮熱膜部材を燃焼室の上面視で示す概略図である。
【図９】一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図１０】一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図１１】一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに接触させた状態を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図１２】一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図１３】一実施形態にかかる遮熱膜部材をシリンダヘッドに固定した状態を概略的に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
【００３４】
図１は、一実施形態における燃焼室を備えるエンジンを概略的に示す断面図である。図２は、図１に示すエンジンの燃焼室近傍を拡大して示す概略断面図である。図３は、一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す断面図である。図４は、図３に示す遮熱膜部材を燃焼室の上面視で示す概略図である。図１〜３に示されるように、幾つかの実施形態にかかる遮熱膜部材７は、エンジン１の燃焼室１０に面する燃焼室部材８に少なくとも一つが成膜されるものであるので、まず、エンジン１の燃焼室１０について説明する。
【００３５】
図１に示されるように、エンジン１（内燃機関）は、シリンダブロック３と、シリンダヘッド４と、少なくとも一つのピストン５と、を備えている。以下、ピストン５の軸心ＣＡの延在する方向（図１中上下方向）を軸方向とする。
【００３６】
シリンダブロック３は、図１に示されるように、軸方向に延在する筒状の空間であるシリンダ２を気筒の数だけ内部に有している。図１に示される実施形態では、シリンダブロック３は、軸方向におけるシリンダヘッド４側に位置する第１シリンダブロック３Ａと、軸方向におけるシリンダヘッド４から離れた側に位置する第２シリンダブロック３Ｂと、が組み合わされて構成されている。シリンダブロック３に形成された筒状の空間に、軸方向に沿って延在する筒状のシリンダライナ６が嵌め込まれることで、シリンダライナ６の内周面６１を壁面とするシリンダ２が形成されている。シリンダライナ６の内周面６１（シリンダ２の壁面）は、燃焼室１０の側壁を形成している。
【００３７】
ピストン５は、図１に示されるように、シリンダ２の夫々に一つが収納されるとともに、シリンダ２内で軸方向に沿って摺動可能に構成されている。ピストン５は、図１〜３に示されるように、軸方向に直交する方向に沿って延在するヘッド部５１と、ヘッド部５１から軸方向に沿って延在する筒状のスカート部５２と、を有する有底筒状に形成されている。
以下、軸方向においてスカート部５２に対してヘッド部５１が位置する側を一方側といい、一方側とは反対側を他方側という。ヘッド部５１は、軸方向の一方側から視て円形状の輪郭形状を有している。スカート部５２は、ヘッド部５１の他方側の縁から軸方向の他方側に向かって延在する筒状に形成されている。
【００３８】
図１〜３に示される実施形態では、ピストン５は、軸方向における一方側に位置する第１ピストン５Ａと、軸方向における他方側に位置する第２ピストン５Ｂと、が組み合わされて構成されている。そして、図１〜３に示されるように、第１ピストン５Ａと第２ピストン５Ｂとが組み合わされることで、ヘッド部５１の内部に環状の空間５０が形成されている。
【００３９】
ピストン５は、図１〜３に示されるように、ヘッド部５１の一方側に設けられる頂面５３を有している。図１〜３に示される実施形態では、頂面５３は、軸心ＣＡの径方向外側が径方向内側よりも一方側に向かって突出した浅皿状に形成されている。ピストン５の頂面５３は、燃焼室１０の底面を形成している。
【００４０】
シリンダヘッド４は、図１に示されるように、軸方向における他方側に位置する端面４１が、シリンダブロック３の軸方向における一方側に位置する端面３１に接触するようにして、シリンダブロック３に取り付けられる。なお、シリンダブロック３とシリンダヘッド４との間に不図示のガスケットを挟むようにしてもよい。図１、２に示されるように、シリンダヘッド４の、ピストン５の頂面５３に対向する位置に設けられた下面４２は、燃焼室１０の上面を形成している。
【００４１】
図１、２に示されるように、ピストン５が上死点に位置するとき、ピストン５とシリンダヘッド４との間に一気筒分の燃焼室１０が区画される。具体的には、燃焼室１０は、図１に示されるように、ピストン５の頂面５３と、シリンダヘッド４の頂面５３に対向する面である下面４２と、シリンダライナ６の内周面６１（シリンダ２の壁面）と、により区画される。つまり、エンジン１は、燃焼室１０を形成する燃焼室形成部１１を備えている。燃焼室形成部１１は、図１、２に示されるように、上述したシリンダ２を区画するシリンダブロック３又はシリンダライナ６の何れか一方と、上述したシリンダヘッド４と、上述したピストン５と、により構成されている。
【００４２】
図２に示される実施形態では、ピストン５のヘッド部５１の外周部には、３つの環状のピストンリング溝５４が形成されている。３つの環状のピストンリング溝５４の夫々は、軸方向において、他のピストンリング溝５４と間隔を開けて離れた位置に形成されている。３つのピストンリング溝５４の夫々には、ピストンリング１２が嵌合される。ピストンリング１２は、ピストン５の外周面５５よりも径方向の外側に突出しており、シリンダライナ６の内周面６１（シリンダ２の壁面）と接触する外周面を有する。ピストンリング１２の外周面は、シリンダ２が軸方向に沿って摺動している間もシリンダライナ６の内周面６１に接触する。このため、シリンダライナ６の内周面６１とピストン５の外周面５５との間の隙間はピストンリング１２により閉塞される。燃焼室１０からピストン５のヘッド部５１に伝わった熱は、ピストンリング１２を介してシリンダライナ６やシリンダブロック３に伝わることで放出される。不図示であるが、シリンダブロック３の内部には冷却水が循環する冷却水流路が形成されていてもよい。なお、ピストンリング溝５４の数は３つに限定されることはなく。ピストンリング溝５４の数は１つでもよく、２つ又は４つ以上の複数であってもよい。
【００４３】
ピストン５は、図１、３に示されるように、ピストンピン１３を介してコンロッド１４の小端部１４１に連結されている。図１に示されるように、コンロッド１４は、小端部１４１と、小端部１４１が形成された側とは反対側（他方側）の端部に小端部１４１よりも大きい大端部１４２と、小端部１４１と大端部１４２とを繋ぐ接続部１４３と、を有している。大端部１４２は、クランクシャフト１５に連結されている。
【００４４】
シリンダヘッド４は、図２に示されるように、吸気ポート１６と、排気ポート１７と、吸気ポート１６を開閉可能な吸気バルブ１８と、排気ポート１７を開閉可能な排気バルブ１９と、を備えている。
【００４５】
吸気ポート１６は、図２に示されるように、シリンダヘッド４の下面４２に形成された吸気側開口部１６１を有しており、吸気側開口部１６１において燃焼室１０に接続している。吸気バルブ１８は、吸気側開口部１６１を開閉可能に構成されている。吸気バルブ１８により吸気側開口部１６１を閉じると、吸気ポート１６から燃焼室１０への吸気の供給が遮断される。
【００４６】
排気ポート１７は、図１に示されるように、シリンダヘッド４の下面４２に形成された排気側開口部１７１を有しており、排気側開口部１７１において燃焼室１０に接続している。排気バルブ１９は、排気側開口部１７１を開閉可能に構成されている。排気バルブ１９により排気側開口部１７１を閉じると、燃焼室１０から排気ポート１７への排気の排出が遮断される。
【００４７】
エンジン１は、図２に示されるように、着火装置２４をさらに備えている。図２に示される実施形態では、エンジン１は、上述した燃焼室１０を形成する燃焼室形成部１１と、副燃焼室２０を形成する副燃焼室形成部２１と、を備える副燃焼室式エンジン１Ａを含んでいる。そして、着火装置２４は、副燃焼室２０に設けられる。
【００４８】
具体的には、副燃焼室形成部２１は、図２に示されるように、燃焼室１０の上部（軸方向におけるピストン５とは反対側）に位置するように、シリンダヘッド４に設置された副室口金２２により形成されている。上述した副燃焼室２０は、副室口金２２により画定されている。副燃焼室形成部２１は、内部に形成された副燃焼室２０と外部とを連通する複数の噴孔２３を有しており、複数の噴孔２３を介して燃焼室１０と副燃焼室２０とが連通されている。
【００４９】
副室口金２２は、図２に示されるように、所定の内径を有する筒状の小径筒室２２１であって、複数の噴孔２３が接続される小径筒室２２１を形成する小径筒形成部２２２と、小径筒室２２１よりも大きい内径を有する筒状の大径筒室２２３を形成する大径筒形成部２２４と、で構成されている。副燃焼室２０は、小径筒室２２１と大径筒室２２３とを含んでいる。副室中心軸線ＣＳは、小径筒室２２１の中心軸線となっている。なお、図２に示される実施形態では、副室中心軸線ＣＳは、燃焼室中心軸線ＣＣと一致しているが、燃焼室中心軸線ＣＣに平行であってもよく、燃焼室中心軸線ＣＣに対して傾斜していてもよい。また、副室口金２２は、一定の内径を有する筒形状などのような他の形状であってもよい。
【００５０】
着火装置２４は、図２に示されるように、混合気を着火（点火）することが可能な着火部２４１を有する。具体的には、着火装置２４は点火プラグであり、点火プラグの電極（着火部２４１）が副室中心軸線ＣＳ上に位置するように、着火装置２４は、副燃焼室２０の大径筒室２２３に設置されている。なお、着火装置２４は、着火部２４１が副室中心軸線ＣＳから所定距離だけ離れて位置に設置されても良い。
【００５１】
図２に示される実施形態では、エンジン１（副燃焼室式エンジン１Ａ）は、燃焼室１０を介さずに副燃焼室２０に燃料ガスを直接供給する燃料供給装置２５をさらに備えている。燃料供給装置２５は、図２に示されるように、大径筒室２２３に燃料ガスを供給するように構成されており、燃料供給バルブ２６により副燃焼室２０への燃料ガスの供給が制御される。
【００５２】
上述したエンジン１（副燃焼室式エンジン１Ａ）は、例えば、吸気行程において、ピストン５が下降する際には、吸気バルブ１８が開き、排気バルブ１９が閉じる。吸気バルブ１８が開くと、吸気バルブ１８に繋がる吸気ポート１６から燃料ガスと空気を混合させた希薄予混合気が燃焼室１０内に導入される。また、燃料供給バルブ２６が開くことにより、燃料ガスが副燃焼室２０に導入される。他方、圧縮行程において、ピストン５が上昇する際には燃料供給バルブ２６が閉じる。そして、吸気ポート１６を介して燃焼室１０内に導入された希薄予混合気はピストン５の上昇に伴って圧縮されるに伴って、その一部が、副燃焼室２０の複数の噴孔２３の各々を通って副燃焼室２０に導入される。
【００５３】
燃焼行程において、燃焼室１０から副燃焼室２０に導入された希薄予混合気は、燃料ガスと混合して、副燃焼室２０に着火に適した濃度の混合気が生成される。そして、ピストン５が圧縮上死点近傍に位置する際の所定のタイミングで着火装置２４により副燃焼室２０の混合気を着火すると、副燃焼室２０の混合気が燃焼し、この燃焼によって生じた燃焼火炎が複数の噴孔２３の各々から燃焼室１０へ噴出し、燃焼室１０内の希薄予混合気を着火することで、燃焼室１０の希薄予混合気の燃焼に至る。燃焼室１０内の希薄予混合気の燃焼圧力を受けたピストン５は、シリンダ２内を軸方向に沿って往復運動を行う。ピストン５の往復運動は、コンロッド１４およびクランクシャフト１５を介して回転運動に変換される。
【００５４】
幾つかの実施形態にかかる遮熱膜部材７は、図３に示されるように、一面７１１側が燃焼室１０に面するように配置される遮熱層７１と、遮熱層７１の他面７１２側に形成された基盤層７２と、を備えている。そして、基盤層７２は、図３に示されるように、固定手段９によって燃焼室部材８に対して着脱可能に固定される。図３、４に示される実施形態では、燃焼室部材８はピストン５であり、遮熱膜部材７はピストン５の頂面５３に着脱可能に構成されているピストン側遮熱膜部材７Ａである。なお、燃焼室部材８は、燃焼室１０に面する部材であればよく、他の実施形態では、燃焼室部材８は、シリンダヘッド４、シリンダライナ６、吸気バルブ１８、又は排気バルブ１９であってもよい。また、シリンダライナ６を設けない構成の場合には、燃焼室部材８は、シリンダブロック３であってもよい。
【００５５】
ピストン５は、図３に示されるように、頂面５３の中央から軸方向における他方側に向かって凹んだ中央凹部５６が形成されている。また、ピストン５は、図３に示されるように、頂面５３から軸方向における他方側に向かって少なくとも一つの第１ねじ孔８１が形成されている。少なくとも一つの第１ねじ孔８１は、図４に示されるように、軸心ＣＡの周方向に各々が所定角度（図４では６０度）だけ離れた位置に配置されている。
【００５６】
遮熱膜部材７（ピストン側遮熱膜部材７Ａ）の基盤層７２は、ピストン５と種類が同じ材料であるアルミニウムから構成されている。なお、基盤層７２やピストン５は、アルミニウムではなく、鋼、チタン、ニッケル、銅やそれらの合金から構成されていてもよいし、互いに別の種類の材料により構成されていてもよい。
【００５７】
また、基盤層７２は、図３、４に示されるように、ピストン５の頂面５３の表面形状に沿うような板状に形成されているとともに、燃焼室１０の上方視、すなわち軸心ＣＡの一方側から視て環状に形成されている。基盤層７２は、軸方向における他方側の面である他方側面７２２がピストン５の頂面５３に接触するように配置されている。なお、基盤層７２は、燃焼室１０の上方視において、例えば円形状や多角形状などの環状以外の形状に形成されていてもよい。
【００５８】
遮熱層７１は、基盤層７２やピストン５よりも体積比熱や熱伝導率が低くなるように構成されている。また、図３に示される実施形態では、遮熱層７１は、陽極酸化により基盤層７２の一方側面７２１の表面に生じる陽極酸化被膜であり、遮熱層７１の他面７１２は、基盤層７２の軸方向における一方側の面である一方側面７２１に全面にわたり密着している。なお、遮熱層７１は、陽極酸化被膜に限定されるわけではなく、例えば、溶射加工やめっき加工、真空蒸着加工などの表面処理により、セラミックスなどの材料が基盤層７２の一方側面７２１の表面に担持されることで形成されてもよいし、遮熱塗料又は断熱塗料が基盤層７２の一方側面７２１の表面に塗布されることで形成されていてもよい。また、遮熱層７１は、燃焼室１０内の温度への追従性が高く構成されていることが望ましい。遮熱層７１の追従性が高いと、遮熱層７１と燃焼室１０内の混合気との温度差を小さくすることができ、熱損失の低減が可能である。
【００５９】
また、図３、４に示される実施形態では、固定手段９は、少なくとも外周面９３の一部にねじ部９４が形成された軸部９１と、軸部９１の基端部９５において軸部９１よりも大径に形成された頭部９２と、を有するボルト９０である。軸部９１の、基端部９５とは反対側の端部である先端部９６は、当該部分の外周面９３にねじ部９４が形成されている。ボルト９０は、耐高温性の材料により構成されている。ボルト９０は、好ましくは線膨張係数の高い材料により構成されている。
【００６０】
遮熱層７１は、図３に示されるように、ボルト９０の頭部９２が挿通可能な第１挿通孔７１３を有している。第１挿通孔７１３は、一面７１１から他面７１２まで貫通している。基盤層７２は、図３に示されるように、ボルト９０の軸部９１が挿通可能な第２挿通孔７２３を有している。第２挿通孔７２３は、一方側面７２１から他方側面７２２まで貫通しているとともに、一方側面７２１側にザグリが形成されたザグリ孔である。第１挿通孔７１３や第２挿通孔７２３は、図４に示されるように、孔の中心位置が第１ねじ孔８１の中心位置に対向するように配置されている。第１挿通孔７１３や第２挿通孔７２３は、図４に示される第１ねじ孔８１と同様に、軸心ＣＡの周方向に各々が所定角度（図４では６０度）だけ離れた位置に配置されている。
【００６１】
図３に示されるように、基盤層７２は、遮熱層７１側から燃焼室部材８に向かって、第１挿通孔７１３および第２挿通孔７２３に挿通された軸部９１の先端部９６が、燃焼室部材８に開口する第１ねじ孔８１に螺合することで、燃焼室部材８に固定される。具体的には、図３に示されるように、ボルト９０は、遮熱層７１側から燃焼室部材８に向かって遮熱層７１の第１挿通孔７１３および基盤層７２の第２挿通孔７２３に挿通され、挿通した軸部９１の先端部９６が燃焼室部材８に開口する第１ねじ孔８１に螺合する。遮熱膜部材７の基盤層７２は、遮熱層７１側に位置するボルト９０の頭部９２と、遮熱層７１とは反対側に位置する燃焼室部材８との間に挟持される。ボルト９０の頭部９２は、図３に示されるように、第１挿通孔７１３や第２挿通孔７２３に収納されるので、遮熱層７１の一面７１１よりも外側に突出しない。
【００６２】
図１に基づいて、ピストン５に遮熱層７１が直接成膜されている場合のピストン５の交換作業について説明する。まず、シリンダヘッド４をシリンダブロック３から取り外す。次に、クランクシャフト１５にボルト締結により連結されているコンロッド１４の大端部１４２を、ボルト締結を解除してクランクシャフト１５から切り離す。そして、ピストン５をシリンダライナ６から軸方向における一方側に向かって引き抜く。シリンダライナ６から引き剥いたピストン５からピストンピン１３を取り外し、新品のピストン５に交換する。ピストン５を交換した後は、上述した作業手順とは逆の手順を行う。すなわち、ピストン５にピストンピン１３を取り付けた後に、ピストン５をシリンダライナ６内に挿入する。そして、コンロッド１４の大端部１４２を、ボルト締結によりクランクシャフト１５に取り付け、シリンダブロック３にシリンダヘッド４を取り付ける。
【００６３】
次に、図１に基づいて、遮熱層７１を備えるピストン側遮熱膜部材７Ａの交換作業について説明する。まず、シリンダヘッド４をシリンダブロック３から取り外す。次に、ピストン５にボルト締結により連結されているピストン側遮熱膜部材７Ａを、ボルト締結を解除してピストン５から取り外し、新品のピストン側遮熱膜部材７Ａに交換する。ピストン側遮熱膜部材７Ａを交換した後は、ピストン側遮熱膜部材７Ａをボルト締結によりピストン５に取り付け、シリンダブロック３にシリンダヘッド４を取り付ける。
【００６４】
以上に説明したように、遮熱層７１を備えるピストン側遮熱膜部材７Ａの交換作業は、ピストン５に遮熱層７１が直接成膜されている場合のピストン５の交換作業よりも簡単且つ迅速に行うことができる。
【００６５】
上述したように、幾つかの実施形態にかかる遮熱膜部材７は、上述した遮熱層７１と、上述した基盤層７２と、を備えている。この場合には、遮熱膜部材７は、一面７１１側が燃焼室１０に面するように配置される遮熱層７１と、遮熱層７１の他面７１２側に形成された基盤層７２と、を備えている。このような遮熱膜部材７は、燃焼室１０に面するように配置される遮熱層７１により、遮熱膜部材７や燃焼室部材８への混合気の燃焼熱の入熱を抑制することで、混合気の熱損失を抑制することができる。
【００６６】
また、遮熱膜部材７は、基盤層７２が固定手段９により燃焼室部材８に着脱可能に構成されている。このため、遮熱層７１を備える遮熱膜部材７を交換することで、燃焼室部材８を交換しなくても遮熱層７１の交換が可能である。これに対して、燃焼室部材８に遮熱層７１が直接成膜されている場合には、遮熱層７１を交換するために燃焼室部材８を交換する必要がある。よって、上述した遮熱膜部材７によれば、燃焼室部材８を交換しなくても遮熱層７１の交換が可能であるので、仮に燃焼室部材８に直接遮熱層７１が成膜されている場合に比べて、遮熱層７１の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能である。また、高性能の遮熱層７１が開発された場合には、上記高性能の遮熱層７１への取り替えが容易である。
【００６７】
上述したように、幾つかの実施形態では、上述した固定手段９は、軸部９１と頭部９２とを有する上述したボルト９０を含んでいる。この場合には、少なくとも外周面９３の一部にねじ部９４が形成された軸部９１と、軸部９１の基端部９５において軸部９１よりも大径に形成された頭部９２と、を有するボルト９０により、遮熱膜部材７の基盤層７２は、燃焼室部材８に取り付けられる。つまり、ボルト９０の締結作業により、燃焼室部材８への遮熱膜部材７の取り付けが可能であり、ボルト９０の締結を解除する作業により、燃焼室部材８からの遮熱膜部材７の取り外しが可能である。このような遮熱膜部材７は、遮熱膜部材７の交換作業を簡単且つ迅速に行うことができる。また、遮熱膜部材７を燃焼室部材８から取り外した状態で、遮熱膜部材７に付着した堆積物を除去できるので、仮に燃焼室部材８に直接遮熱層７１が成膜されている場合に比べて、遮熱層７１のメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能である。よって、上述した遮熱膜部材７によれば、遮熱層７１の交換作業やメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能であるので、遮熱層７１の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能である。
【００６８】
上述したように、幾つかの実施形態では、上述した遮熱層７１は、ボルト９０の頭部９２が挿通可能な第１挿通孔７１３を有している。上述した基盤層７２は、ボルト９０の軸部９１が挿通可能な第２挿通孔７２３を有している。そして、基盤層７２は、遮熱層７１側から燃焼室部材８に向かって、第１挿通孔７１３および第２挿通孔７２３に挿通された軸部９１の先端部９６が、燃焼室部材８に開口する第１ねじ孔８１に螺合することで、燃焼室部材８に固定される。
【００６９】
上記の構成によれば、ボルト９０は、遮熱層７１側から燃焼室部材８に向かって遮熱層７１の第１挿通孔７１３および基盤層７２の第２挿通孔７２３に挿通され、挿通した軸部９１の先端部９６が燃焼室部材８に開口する第１ねじ孔８１に螺合する。遮熱膜部材７の基盤層７２は、遮熱層７１側に位置するボルト９０の頭部９２と、遮熱層７１とは反対側に位置する燃焼室部材８と、の間に挟持される。このような遮熱膜部材７は、ボルト９０の締結作業やボルト９０の締結を解除する作業を容易に行うことが可能である。また、ボルト９０の頭部９２は、第１挿通孔７１３に挿通しており、遮熱層７１よりも外側に突出しないので、ボルト９０が燃焼室１０の燃焼効率に悪影響を与えることを防止することができる。また、ボルト９０の頭部９２は、遮熱層７１よりも外側に突出しないので、ボルト９０への混合気の燃焼熱の入熱を抑制することができ、ひいては混合気の熱損失を抑制することができる。
【００７０】
次に、図５〜図１２を用いてピストン側遮熱膜部材７Ａおよび燃焼室部材８の幾つかの変形例について説明する。図５および図６は、一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す断面図である。図７および図８は、一実施形態にかかる遮熱膜部材を燃焼室の上面視で示す概略図である。図９、１０および１２は、一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに固定した状態を概略的に示す部分拡大断面図である。図１１は、一実施形態にかかる遮熱膜部材をピストンに接触させた状態を概略的に示す部分拡大断面図である。
【００７１】
以下で説明するピストン側遮熱膜部材７Ａや燃焼室部材８の夫々は、上述したピストン側遮熱膜部材７Ａや燃焼室部材８の夫々と基本的構成は同様である。以下の変形例では、ピストン側遮熱膜部材７Ａや燃焼室部材８の各構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略し、各変形例の特徴的な構成を中心に説明する。
【００７２】
幾つかの実施形態では、図５に示されるように、上述した基盤層７２は、ボルト９０の軸部９１が螺合可能な第２ねじ孔７２４を有している。そして、基盤層７２は、ピストン５（燃焼室部材８）側から基盤層７２に向かって、燃焼室部材８に形成された挿通孔８２に挿通された軸部９１の先端部９６が、第２ねじ孔７２４に螺合することで、燃焼室部材８に固定される。具体的には、図５に示されるように、ボルト９０は、燃焼室部材８側遮熱層７１からに向かって燃焼室部材８に形成された挿通孔８２に挿通され、挿通した軸部９１の先端部９６が基盤層７２に開口する第２ねじ孔７２４に螺合する。燃焼室部材８は、挿通孔８２の一方側に位置する遮熱膜部材７と挿通孔８２の他方側に位置するボルト９０の頭部９２との間に挟持される。
【００７３】
図５に示される実施形態では、頂面５３は、軸方向に直交する方向に沿って延在するとともに軸方向の一方側から視て円形状の輪郭形状を有する平面である底面５７と、底面５７よりも軸心ＣＡの径方向外側に位置するとともに径方向外側が径方向内側よりも一方側に向かって傾斜した傾斜面５８と、を有する浅皿状に形成されている。ピストン５は、ヘッド部５１の頂面５３とは反対側の面の中央から一端側に向かって凹んだ凹部５９が形成されている。凹部５９は、環状の空間５０よりも径方向内側に設けられており、内部にボルト９０の頭部９２を収納するようになっている。挿通孔８２は、凹部５９の底面から底面５７（頂面５３）まで貫通している。第２ねじ孔７２４は、他方側面７２２側にのみ開口し、基盤層７２を貫通してはいない。
【００７４】
上記の構成によれば、ボルト９０は、燃焼室部材８側から基盤層７２に向かって燃焼室部材８に形成された挿通孔８２に挿通され、挿通した軸部９１の先端部９６が基盤層７２に開口する第２ねじ孔７２４に螺合する。燃焼室部材８は、挿通孔８２の一方側に位置する遮熱膜部材７と挿通孔８２の他方側に位置するボルト９０の頭部９２との間に挟持される。このような遮熱膜部材７は、遮熱層７１にボルト９０を挿通させる挿通孔（第１挿通孔７１３）を形成しなくてよいので、上記挿通孔（第１挿通孔７１３）を形成することによる遮熱層７１の遮熱性能の低下を防止することができる。
【００７５】
幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した遮熱膜部材７は、基盤層７２の遮熱層７１とは反対側の面（他方側面７２２）から突出する突出部７３であって、基盤層７２と一体的に形成された突出部７３をさらに備えている。そして、上述した固定手段９は、突出部７３に形成された突出部側ねじ部７４を含んでいる。燃焼室部材８（ピストン５）は、図６に示されるように、突出部側ねじ部７４が螺合可能な被螺合部８４が形成されている。遮熱膜部材７は、図６に示されるように、突出部７３に形成された突出部側ねじ部７４を、燃焼室部材８に形成された被螺合部８４に螺合させることで、燃焼室部材８に固定される。遮熱膜部材７は、燃焼室部材８に固定された際に、遮熱膜部材７の他面７１２に燃焼室部材８の一方側面７２１が密着するようになっている。
【００７６】
図６に示される実施形態では、突出部７３は、他方側に向かって筒状に突出しており、突出部側ねじ部７４は、突出部７３の外周の少なくとも一部に形成されている。また、突出部７３の内周面は、上述した凹部５９を区画する。燃焼室部材８（ピストン５）は、ヘッド部５１の頂面５３の中央から軸方向に沿って他方側に円筒状に凹んだ円筒凹部８３であって、内部に突出部７３が挿入可能な円筒凹部８３が形成されている。円筒凹部８３の内周の少なくとも一部に上述した被螺合部８４が形成されている。なお、他の実施形態では、突出部７３の内周の少なくとも一部に突出部側ねじ部７４が形成され、且つ該突出部側ねじ部７４に螺合可能な被螺合部８４が形成されていてもよい。
【００７７】
上記の構成によれば、遮熱膜部材７は、突出部７３に形成された突出部側ねじ部７４を、燃焼室部材８に形成された被螺合部８４に螺合させることで、燃焼室部材８に固定される。つまり、突出部側ねじ部７４と被螺合部８４とを螺合締結させることで、燃焼室部材８への遮熱膜部材７の取り付けが可能であり、突出部側ねじ部７４と被螺合部８４との螺合締結を解除することで、燃焼室部材８からの遮熱膜部材７の取り外しが可能である。このような遮熱膜部材７は、螺合締結や螺合締結を解除する作業を容易に行うことが可能であるので、遮熱膜部材７の交換作業を簡単且つ迅速に行うことができる。また、遮熱膜部材７を燃焼室部材８から取り外した状態で、遮熱膜部材７に付着した堆積物を除去できるので、仮に燃焼室部材８に直接遮熱層７１が成膜されている場合に比べて、遮熱層７１のメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能である。よって、遮熱膜部材７によれば、遮熱層７１の交換作業やメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能であるので、遮熱層７１の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制可能である。また、遮熱層７１にボルト９０を挿通させる挿通孔（第１挿通孔７１３）を形成しなくてよいので、上記挿通孔（第１挿通孔７１３）を形成することによる遮熱層７１の遮熱性能の低下を防止することができる。
【００７８】
上述した幾つかの実施形態では、一つの燃焼室部材８に一つの遮熱膜部材７が着脱可能に構成されていたが、図７、８に示されるように、一つの燃焼室部材８に複数の遮熱膜部材７が着脱可能に構成されていてもよい。
【００７９】
幾つかの実施形態では、図７に示されるように、上述した少なくとも一つの遮熱膜部材７は、燃焼室１０の上面視において、周方向に並んで配置される複数の遮熱膜部材７Ｂを含んでいる。図７に示される実施形態では、燃焼室１０の上面視において、複数の遮熱膜部材７Ｂの夫々は、所定角度（図４では６０度）の中心角を有する扇形に形成されている。そして、複数の遮熱膜部材７Ｂの夫々に、第１挿通孔７１３および第２挿通孔７２３が形成されている。なお、他の実施形態では、複数の遮熱膜部材７Ｂの夫々に、第２ねじ孔７２４や突出部７３、突出部側ねじ部７４が形成されていてもよい。
【００８０】
上記の構成によれば、複数の遮熱膜部材７Ｂのうちの、遮熱層７１の破損や摩耗などにより交換が必要な遮熱膜部材７Ｂだけを交換することが可能である。よって、遮熱層７１の遮熱性能の維持にかかるコストの削減が可能である。
【００８１】
幾つかの実施形態では、図８に示されるように、上述した少なくとも一つの遮熱膜部材７は、燃焼室１０の上面視において、内側遮熱膜部材７Ｃと、内側遮熱膜部材７Ｃを囲むように内側遮熱膜部材７Ｃの外側に配置される外側遮熱膜部材７Ｄと、を含んでいる。図８に示される実施形態では、燃焼室１０の上面視において、内側遮熱膜部材７Ｃおよび外側遮熱膜部材７Ｄの夫々は、円環状に形成されている。そして、内側遮熱膜部材７Ｃおよび外側遮熱膜部材７Ｄの夫々に、第１挿通孔７１３および第２挿通孔７２３が形成されている。なお、他の実施形態では、内側遮熱膜部材７Ｃおよび外側遮熱膜部材７Ｄの夫々に、第２ねじ孔７２４や突出部７３、突出部側ねじ部７４が形成されていてもよい。
【００８２】
上記の構成によれば、内側遮熱膜部材７Ｃおよび外側遮熱膜部材７Ｄのうちの、遮熱層７１の破損や摩耗などにより交換が必要な一方だけを交換することが可能である。よって、遮熱層７１の遮熱性能の維持にかかるコストの削減が可能である。
【００８３】
幾つかの実施形態では、図９に示されるように、上述した少なくとも一つの遮熱膜部材７は、基盤層７２の遮熱層７１とは反対側に設けられるグリス層７５をさらに備えている。グリス層７５を構成するグリス７６は耐高温性の材料により構成されており、基盤層７２の他方側面７２２にグリス７６が塗布されることにより形成されている。図９に示される実施形態では、基盤層７２の他方側面７２２とピストン５の頂面５３との間の全面にわたりグリス層７５が形成されている。グリス層７５により、遮熱膜部材７をピストン５に固定した際に、基盤層７２の他方側面７２２とピストン５の頂面５３との界面に形成される微小な隙間にグリス７６が充填される。グリス７６は、熱伝導率の高い金属あるいは金属酸化物の粒子を均一に分散させたものが好ましい。上記粒子として用いられるのは、銅や銀、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム又はこれらの混合物である。
【００８４】
基盤層７２と燃焼室部材８との密着性が十分でない場合には、基盤層７２と燃焼室部材８との間に空隙が生じ、遮熱膜部材７から燃焼室部材８への伝熱性能が低下して遮熱膜部材７が高温になる虞がある。上記の構成によれば、基盤層７２と燃焼室部材８との間にグリス層７５を介在させて、基盤層７２と燃焼室部材８との密着性を向上させることで、基盤層７２と燃焼室部材８との間の接触熱抵抗を低減させることができる。このような遮熱膜部材７によれば、遮熱膜部材７から燃焼室部材８への伝熱性能の低下を抑制することができ、遮熱膜部材７の温度上昇を抑制することができる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、図１０に示されるように、上述した基盤層７２は、遮熱層７１とは反対側の面（他方側面７２２）に形成される凹部７７であって、基盤層７２と燃焼室部材８との間に潤滑油７８が浸透する隙間７７０を形成する凹部７７を有している。図１０中の矢印に示されるように、シリンダライナ６の内周面６１に付着した潤滑油７８は、ピストン５の往復運動によりピストン５の頂面５３よりも一方側まで掻き揚げられる。掻き揚げられた潤滑油７８は、図１０に示されるように、基盤層７２の他方側面７２２とピストン５の頂面５３との界面に径方向外側から入り込み、界面を径方向内側に向かって浸透していく。凹部７７は、図１０に示されるように、他方側面７２２より一方側に向かって凹んで形成されており、凹部７７の底面７７１とピストン５の頂面５３との間に上述した隙間７７０が形成されている。図１０に示されるように、凹部７７により形成された隙間７７０に潤滑油７８を蓄えることで、基盤層７２の他方側面７２２とピストン５の頂面５３との界面における潤滑性を向上させることができる。
【００８６】
図１０に示される実施形態では、燃焼室部材８（ピストン５）は、基盤層７２の他方側面７２２とピストン５の頂面５３との界面における潤滑油７８を、ピストン５のヘッド部５１よりも他方側に排出するための排出孔８５が形成されている。排出孔８５は、凹部５９の底面から底面５７（頂面５３）まで貫通している。この場合には、排出孔８５により基盤層７２の他方側面７２２とピストン５の頂面５３との界面に潤滑油７８が溜まりすぎることを防止することができる。
【００８７】
また、図１０に示される実施形態では、上述した凹部７７は、遮熱膜部材７の外周に潤滑油７８を凹部７７の内部に導入するための導入口７７２が形成されている。この場合には、導入口７７２により潤滑油７８を凹部７７の内部に導入することで、基盤層７２の他方側面７２２とピストン５の頂面５３との界面における潤滑性を向上させることができる。また、図１０に示される実施形態では、上述した凹部７７は、上述した導入口７７２と上述した排出孔８５とを繋ぐ潤滑油流路７７３を形成する。この場合には、潤滑油流路７７３により、径方向外側に位置する導入口７７２から導入された潤滑油７８を、径方向内側の排出孔８５に連通する部分まで流すことができ、過剰な潤滑油７８を排出孔８５から排出することができる。また、潤滑油流路７７３を流れる潤滑油７８を潤滑油流路７７３から基盤層７２の他方側面７２２とピストン５の頂面５３との界面に浸透させることができる。なお、凹部７７は、図１０に示されるような溝状に限定されるものではなく、例えばディンプル状であってもよい。
【００８８】
上記の構成によれば、基盤層７２の凹部７７により、基盤層７２と燃焼室部材８との間に潤滑油７８が浸透する隙間７７０を形成することができる。上記隙間７７０により潤滑油７８の浸透性を向上させることで、潤滑油７８により基盤層７２と燃焼室部材８との間の密着性を向上させることができる。基盤層７２と燃焼室部材８との間の密着性を向上させることで、基盤層７２と燃焼室部材８との間の接触熱抵抗を低減させることができる。このような遮熱膜部材７によれば、遮熱膜部材７から燃焼室部材８への伝熱性能の低下を抑制することができ、遮熱膜部材７の温度上昇を抑制することができる。
【００８９】
なお、基盤層７２と燃焼室部材８との間に潤滑油７８が浸透する隙間を形成する凹部は、燃焼室部材８に形成されていてもよく、基盤層７２および燃焼室部材８の両方に形成されていてもよい。
【００９０】
幾つかの実施形態では、図１１、１２に示されるように、上述した遮熱膜部材７は、自然状態において、固定手段９によって燃焼室部材８に固定される基盤層７２の固定部７９（第２挿通孔７２３）の近傍は、固定部７９の遠方よりも基盤層７２と燃焼室部材８との間に形成される隙間（固定前隙間７９０）が大きく形成されているとともに、固定手段９によって基盤層７２が燃焼室部材８に固定された際に燃焼室部材８の表面形状に沿って弾性変形可能に構成されている。
【００９１】
図１１、１２に示される実施形態では、遮熱膜部材７は、図１１に示されるような軸方向に沿った断面視において、径方向内側から径方向外側に向かって直線状に延在するとともに、径方向外側に向かうにつれて徐々に一方側に傾斜する形状を有している。そして、遮熱膜部材７は、他方側面７２２の内周縁と外周縁とにおいて、ピストン５の頂面５３に接触している。遮熱膜部材７は、図１２に示されるように、固定手段９により燃焼室部材８に固定される際に、上記形状からピストン５の頂面５３の表面形状に沿うような形状に変形する。
【００９２】
上記の構成によれば、遮熱膜部材７は、固定手段９により燃焼室部材８の表面形状に沿うような形状に変形して燃焼室部材８に固定される。遮熱膜部材７は、図１２に示されるような、燃焼室部材８の表面形状に沿うような形状に変形したことで生じる復元力Ｆ（弾性力）を燃焼室部材８に対して作用させる。復元力Ｆは、基盤層の固定手段９により固定される固定部７９から遠方の方が、基盤層７２と燃焼室部材８との間に形成される隙間（固定前隙間７９０）が大きい固定部７９の近傍よりも、大きくなる。このため、遮熱膜部材７は、基盤層７２の固定部４９の近傍および遠方の何れにおいても、燃焼室部材８との間に高い面圧を作用させた状態で、燃焼室部材８に密着させることができる。遮熱膜部材７の基盤層７２と燃焼室部材８との間に高い面圧を作用させることで、基盤層７２と燃焼室部材８との界面の接触熱抵抗を低減させることができる。このような遮熱膜部材７によれば、遮熱膜部材７から燃焼室部材８への伝熱性能の低下を抑制することができ、遮熱膜部材７の温度上昇を抑制することができる。
【００９３】
上述したように、幾つかの実施形態では、上述した燃焼室部材８は、ピストン５を含んでいる。そして、上述した遮熱膜部材７は、ピストン５の頂面５３に着脱可能に構成されているピストン側遮熱膜部材７Ａを含んでいる。上記の構成によれば、ピストン側遮熱膜部材７Ａは、ピストン５の頂面５３に着脱可能に構成されているので、ピストン側遮熱膜部材７Ａの交換作業やメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能である。
【００９４】
上述した幾つかの実施形態は、燃焼室部材８がシリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダライナ６、吸気バルブ１８、又は排気バルブ１９の何れかである場合にも適用可能である。以下に一例として燃焼室部材８がシリンダヘッド４である場合について説明する。
【００９５】
図１３は、一実施形態にかかる遮熱膜部材をシリンダヘッドに固定した状態を概略的に示す概略図である。幾つかの実施形態では、図１３に示されるように、上述した燃焼室部材８は、シリンダヘッド４を含んでいる。そして、上述した遮熱膜部材７は、シリンダヘッド４の燃焼室１０に面する壁面（下面４２）に着脱可能に構成されているシリンダヘッド側遮熱膜部材７Ｅを含んでいる。
【００９６】
図１３に示される実施形態では、上述した固定手段９は、上述したボルト９０である。上述した遮熱層７１は、上述した第１挿通孔７１３を有し、上述した基盤層７２は、上述した第２挿通孔７２３を有している。そして、基盤層７２は、遮熱層７１側からシリンダヘッド４に向かって、第１挿通孔７１３および第２挿通孔７２３に挿通された軸部９１の先端部９６が、シリンダヘッド４に開口する第３ねじ孔８６（ピストン５の第１ねじ孔８１に相当）に螺合することで、シリンダヘッド４に固定される。
【００９７】
上記の構成によれば、シリンダヘッド側遮熱膜部材７Ｅは、シリンダヘッド４の燃焼室１０に面する壁面（下面４２）に着脱可能に構成されているので、シリンダヘッド側遮熱膜部材７Ｅの交換作業やメンテナンス作業を簡単且つ迅速に行うことが可能である。
【００９８】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。例えば、上述したエンジン１は、上述した副燃焼室式エンジン１Ａに限定されるわけではなく、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガソリンエンジンの何れであってもよい。また、エンジン１は、船舶用のエンジン、発電用のエンジン、自動車用のエンジンの何れの用途に用いられるものであってもよい。なお、エンジン１が船舶用のエンジンや発電用のエンジンである場合には、長期間にわたりエンジンを稼働させるので、自動車用のエンジンに比べて、交換作業やメンテナンス作業が多く発生するとともに、交換作業やメンテナンス作業を迅速に行う必要がある。よって、本発明は、船舶用のエンジンや発電用のエンジンに特に有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１          エンジン
１Ａ        副燃焼室式エンジン
２          シリンダ
３          シリンダブロック
４          シリンダヘッド
５          ピストン
６          シリンダライナ
７，７Ｂ    遮熱膜部材
７Ａ        ピストン側遮熱膜部材
７Ｃ        内側遮熱膜部材
７Ｄ        外側遮熱膜部材
７Ｅ        シリンダヘッド側遮熱膜部材
８          燃焼室部材
９          固定手段
１０        燃焼室
１１        燃焼室形成部
１２        ピストンリング
１３        ピストンピン
１４        コンロッド
１５        クランクシャフト
１６        吸気ポート
１７        排気ポート
１８        吸気バルブ
１９        排気バルブ
２０        副燃焼室
２１        副燃焼室形成部
２２        副室口金
２３        噴孔
２４        着火装置
２５        燃料供給装置
２６        燃料供給バルブ
７１        遮熱層
７２        基盤層
７３        突出部
７４        突出部側ねじ部
７５        グリス層
７７        凹部
７１１        一面
７１２        他面
７１３        第１挿通孔
７２１        一方側面
７２２        他方側面
７２３        第２挿通孔
７２４        第２ねじ孔
７２５        突出部
７２６        突出部側ねじ部
８１        第１ねじ孔
８２        挿通孔
８３        円筒凹部
８４        被螺合部
８５        排出孔
９０        ボルト
９１        軸部
９２        頭部
９３        外周面
９４        ねじ部
９５        基端部
９６        先端部
ＣＡ    軸心
ＣＣ    燃焼室中心軸線
ＣＳ    副室中心軸線
【図１】
2019203450.tif 000003
【図２】
2019203450.tif 000004
【図３】
2019203450.tif 000005
【図４】
2019203450.tif 000006
【図５】
2019203450.tif 000007
【図６】
2019203450.tif 000008
【図７】
2019203450.tif 000009
【図８】
2019203450.tif 000010
【図９】
2019203450.tif 000011
【図１０】
2019203450.tif 000012
【図１１】
2019203450.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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