(57)【要約】  本発明の内燃機関の摺動構造に関して、シリンダは、行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、ピストンリングの外周面には傾斜面が形成され、傾斜面を介して相対移動する内壁面と外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、行程中央部領域の中でピストンリングが最高速度で通過する場所の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、同行程中央部領域に凹部が形成されない状態を仮定する場合の中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、同回転数において、行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所をピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、外部領域に複数の凹部が形成される場合における外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されるようにした。結果、ディンプルライナ技術に関して、更なる低燃費を実現できる。
2017209135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、
内燃機関のアイドリング運転において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
シリンダとピストンの摺動構造。
【請求項２】
シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
シリンダとピストンの摺動構造。
【請求項３】
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
請求の範囲２に記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項４】
シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
シリンダとピストンの摺動構造。
【請求項５】
前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の３０％以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲４に記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項６】
前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする、
請求の範囲４又は５に記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項７】
前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、
前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする、
請求の範囲４乃至６のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項８】
シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
シリンダとピストンの摺動構造。
【請求項９】
前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の３０％以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲８に記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１０】
前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする、
請求の範囲８又は９に記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１１】
前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、
前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする、
請求の範囲８乃至１０のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１２】
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、
内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、
請求の範囲８乃至１１のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１３】
前記境界外部側摩擦係数μ１と前記境界中央側摩擦係数μ２の比（μ１/μ２）が、２．５以下の範囲内に設定されることを特徴とする、
請求の範囲２及び３、並びに、請求の範囲８乃至１１のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１４】
前記境界外部側摩擦係数μ１と前記境界中央側摩擦係数μ２の比（μ１/μ２）が、１．５以下の範囲内に設定されることを特徴とする、
請求の範囲１３に記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１５】
前記傾斜面における前記内壁面からの最大距離は、前記外周面の実あたり幅の１／２０００以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲１乃至１４のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１６】
前記ピストンリングにおける前記シリンダに対する摺動面は、
母材と、
前記母材に形成される硬質な第一層と、
前記第一層に積層され、前記第一層と比較して軟質となる第二層と、を備えて構成されることを特徴とする、
請求の範囲１乃至１５のいずれかに記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１７】
前記第一層の表面粗さ（Ｒａ）は０．７μｍ以下であることを特徴とする、
請求の範囲１６に記載のシリンダとピストンの摺動構造。
【請求項１８】
シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事
【請求項１９】
シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ｃを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件Ｃ：前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるようにする事
【請求項２０】
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする請求の範囲１９に記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようする事 
【請求項２１】
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ｄを満たすように制御することを特徴とする請求の範囲１９又は２０に記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件Ｄ：前記境界外部側摩擦係数μ１と前記境界中央側摩擦係数μ２の比（μ１/μ２）が、２．５以下の範囲内になる事
【請求項２２】
シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事
【請求項２３】
シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ｃを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件Ｃ：前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるようにする事
【請求項２４】
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする請求の範囲２３に記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようする事
【請求項２５】
前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ｄを満たすように制御することを特徴とする請求の範囲２３又は２４に記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
条件Ｄ：前記境界外部側摩擦係数μ１と前記境界中央側摩擦係数μ２の比（μ１/μ２）が、２．５以下の範囲内になる事
【請求項２６】
前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の３０％以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲２２乃至２５のいずれかに記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
【請求項２７】
前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする、
請求の範囲２２乃至２６のいずれかに記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
【請求項２８】
前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、
前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする、
請求の範囲２２乃至２７のいずれかに記載の内燃機関のアイドリング運転の制御方法。
【請求項２９】
シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事
【請求項３０】
シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関の回転数を、以下条件Ｃを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
条件Ｃ：前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるようにする事
【請求項３１】
シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事
条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事
【請求項３２】
シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、
前記シリンダは、
内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、
前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、
前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、
前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、
前記内燃機関の回転数を、以下条件Ｃを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
条件Ｃ：前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるようにする事
【請求項３３】
前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の３０％以上に設定されることを特徴とする、
請求の範囲３１乃至３２のいずれかに記載の内燃機関の運転制御方法。
【請求項３４】
前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする、
請求の範囲３１乃至３３のいずれかに記載の内燃機関の運転制御方法。
【請求項３５】
前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、
前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする、
請求の範囲３１乃至３４のいずれかに記載の内燃機関の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダとピストンを有する内燃機関では、燃費向上やオイル消費量削減の為、シリンダとピストンの摺動抵抗（摩擦力）を小さくする努力がなされている。本出願人は、ピストンリングとシリンダの摩擦力を低減する手法として、いわゆるディンプルライナを開発しており（例えば、特許５１５５９２４号公報参照）、シリンダの内壁面の行程中央部領域に複数の凹部を形成すること等によって、運転時の摺動抵抗を小さくしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本出願時点で未公知ではあるが、本発明者らの更なる研究により、このディンプルライナ技術について、更に燃費向上等を実現できる余地が残っていることが明らかとなった。一方、ディンプルライナ技術により燃費向上を実現しようとすると、同時にオイル消費量も増大するという問題も明らかとなった。【０００４】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ディンプルライナに関して更なる燃費向上やオイル消費量削減を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、シリンダとピストンの摺動構造である。【０００６】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、シリンダとピストンの摺動構造である。【０００７】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする。【０００８】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、シリンダとピストンの摺動構造である。【０００９】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の３０％以上に設定されることを特徴とする。【００１０】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする。【００１１】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする。【００１２】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の摺動構造であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるように設定されることを特徴とする、シリンダとピストンの摺動構造である。【００１３】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の３０％以上に設定されることを特徴とする。【００１４】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする。【００１５】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする。【００１６】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるように設定され、一方、内燃機関のアイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数において、前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所を前記ピストンリングが通過する際の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるように設定されることを特徴とする。【００１７】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記境界外部側摩擦係数μ１と前記境界中央側摩擦係数μ２の比（μ１/μ２）が、２．５以下の範囲内に設定されることを特徴とする。【００１８】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記境界外部側摩擦係数μ１と前記境界中央側摩擦係数μ２の比（μ１/μ２）が、１．５以下の範囲内に設定されることを特徴とする。【００１９】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記傾斜面における前記内壁面からの最大距離は、前記外周面の実あたり幅の１／２０００以上に設定されることを特徴とする。【００２０】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記ピストンリングにおける前記シリンダに対する摺動面は、母材と、前記母材に形成される硬質な第一層と、前記第一層に積層され、前記第一層と比較して軟質となる第二層と、を備えて構成されることを特徴とする。【００２１】
上記シリンダとピストンの摺動構造に関連する本発明は、前記第一層の表面粗さ（Ｒａ）は０．７μｍ以下であることを特徴とする。【００２２】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法である。条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事。条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事。【００２３】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ｃを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。条件Ｃ：前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるようにする事。【００２４】
上記内燃機関のアイドリング運転の制御方法に関連する本発明は、前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする。条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事。条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようする事。 【００２５】
上記内燃機関のアイドリング運転の制御方法に関連する本発明は、前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ｄを満たすように制御することを特徴とする。条件Ｄ：前記境界外部側摩擦係数μ１と前記境界中央側摩擦係数μ２の比（μ１/μ２）が、２．５以下の範囲内になる事。【００２６】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法である。条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事。条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事。【００２７】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関のアイドリング運転の制御方法であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ｃを満たすように制御することを特徴とする内燃機関のアイドリング運転の制御方法。条件Ｃ：前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるようにする事。【００２８】
上記内燃機関のアイドリング運転の制御方法に関連する本発明は、前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする。条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事。条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようする事。【００２９】
上記内燃機関のアイドリング運転の制御方法に関連する本発明は、前記内燃機関のアイドリング運転時の回転数を、以下条件Ｄを満たすように制御することを特徴とする。条件Ｄ：前記境界外部側摩擦係数μ１と前記境界中央側摩擦係数μ２の比（μ１/μ２）が、２．５以下の範囲内になる事。【００３０】
上記内燃機関のアイドリング運転の制御方法に関連する本発明は、前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の３０％以上に設定されることを特徴とする。【００３１】
上記内燃機関のアイドリング運転の制御方法に関連する本発明は、前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする。【００３２】
上記内燃機関のアイドリング運転の制御方法に関連する本発明は、前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする。【００３３】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、前記内燃機関の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事。条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事。【００３４】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間の全部又は一部となる行程中央部領域に複数の凹部が形成されており、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、前記内燃機関の回転数を、以下条件Ｃを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法。条件Ｃ：前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるようにする事。【００３５】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、前記内燃機関の回転数を、以下条件Ａ及び条件Ｂを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法である。条件Ａ：前記行程中央部領域の中で前記ピストンリングが最高速度で通過する場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、中央摩擦係数）が、前記行程中央部領域に前記凹部が形成されない状態を仮定する場合の前記中央摩擦係数よりも小さくなるようにする事。条件Ｂ：前記行程中央部領域の外側となる外部領域のいずれかの場所の前記内壁面と前記外周面の間の摩擦係数（以下、外部摩擦係数）が、前記外部領域に複数の前記凹部が形成される状態を仮定する場合の前記外部摩擦係数よりも小さくなるようにする事。【００３６】
上記目的を達成する本発明は、シリンダとピストンを有する内燃機関の運転制御方法であって、前記シリンダは、内壁面のうち、前記ピストンの上死点における最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、前記ピストンの下死点における最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの間（以下、基準行程領域と呼ぶ）には、該基準行程領域の上死点側の端縁よりも下側において、複数の凹部を有する行程中央部領域が形成され、前記内壁面のうち、前記基準行程領域の前記上死点側の端縁から、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁までの間の全部には、前記凹部を有しない上側平滑領域が形成され、前記ピストンの前記リング溝に設置されるピストンリングは、前記内壁面と対向する外周面の軸方向両外側縁には、軸方向外側に向かって前記内壁面から離れる方向に傾斜しつつ前記内壁面と接触し得る傾斜面が形成され、前記傾斜面を介して相対移動する前記内壁面と前記外周面の隙間に潤滑油が流入して流体潤滑可能に構成され、前記内燃機関の回転数を、以下条件Ｃを満たすように制御することを特徴とする内燃機関の運転制御方法である。条件Ｃ：前記行程中央部領域と、前記行程中央部領域の外側となる外部領域との境界に隣接する前記行程中央部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界中央側摩擦係数）が、前記境界に隣接する前記外部領域側の近傍を前記ピストンリングが通過する際の摩擦係数（以下、境界外部側摩擦係数）よりも小さくなるようにする事。【００３７】
上記内燃機関の運転制御方法に関連する本発明は、前記上側平滑領域の行程方向距離は、前記基準行程領域の全距離の３０％以上に設定されることを特徴とする。【００３８】
上記内燃機関の運転制御方法に関連する本発明は、前記行程中央部領域における行程方向の中央点は、前記基準行程領域における行程方向の中央点と比較して、前記ピストンの下死点側に位置することを特徴とする。【００３９】
上記内燃機関の運転制御方法に関連する本発明は、前記最上位のピストンリングが前記内壁面を最高速度で通過する位置を最速点と定義した場合に、前記行程中央部領域の前記上死点側の端縁は、前記最速点以下に設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、燃費を向上させ、または、オイル消費量を削減させるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の摺動構造に適用されるシリンダライナの軸方向に沿う断面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は同シリンダライナの内周壁を周方向に展開した状態を示す展開図である。
【図３】同シリンダライナの内周壁の軸直角方向の断面図である。
【図４】（Ａ）は同内燃機関の摺動構造に適用されるピストン及びピストンリングを示す側面図であり、（Ｂ）は同ピストン及びピストンリングを示す部分拡大断面図であり、（Ｃ）はトップリングの部分拡大断面図であり、（Ｄ）はセカンドリングの部分拡大断面図である。
【図５】（Ａ）は２ピースタイプのオイルリングの断面図であり、（Ｂ）は３ピースタイプのオイルリングの断面図である。
【図６】一般的な内燃機関の摺動に関するストライベック線図である。
【図７】（Ａ）は本実施形態の内燃機関の摺動構造を説明するためのストライベック線図であり、（Ｂ）はシリンダライナとピストンリングの摺動行程を示す側面図である。
【図８】（Ａ）は本実施形態の内燃機関の摺動構造を説明するためのストライベック線図であり、（Ｂ）はシリンダライナとピストンリングの摺動行程を示す側面図である。
【図９】（Ａ）は本実施形態の内燃機関の摺動構造を説明するためのストライベック線図であり、（Ｂ）はシリンダライナとピストンリングの摺動行程を示す側面図である。
【図１０】（Ａ）は本実施形態の内燃機関の摺動構造を説明するためのストライベック線図であり、（Ｂ）はシリンダライナとピストンリングの摺動行程を示す側面図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態の内燃機関の運転制御を説明するためのストライベック線図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態の内燃機関の運転制御を説明するためのストライベック線図である。
【図１３】（Ａ）は本実施形態の応用例に係る２ピースタイプのオイルリングの断面図であり、（Ｂ）は３ピースタイプのオイルリングの断面図である。
【図１４】マイクロテクスチャ技術が適用されるシリンダライナの例を示すシリンダライナの軸方向に沿う断面図である。
【図１５】本発明の第二実施形態に係る内燃機関の摺動構造に適用されるシリンダライナの軸方向に沿う断面図である。
【図１６】（Ａ）は本実施形態の内燃機関の摺動構造を説明するためのストライベック線図であり、（Ｂ）はシリンダライナとピストンリングの摺動行程を示す側面図である。
【図１７】（Ａ）は本実施形態の内燃機関の摺動構造を説明するためのストライベック線図であり、（Ｂ）はシリンダライナとピストンリングの摺動行程を示す側面図である。
【図１８】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態の内燃機関の運転制御を説明するためのストライベック線図である。
【図１９】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態の内燃機関の運転制御を説明するためのストライベック線図である。
【図２０】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態の変形例に係る内燃機関の運転制御を説明するためのストライベック線図である。
【図２１】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態の変形例に係る内燃機関の運転制御を説明するためのストライベック線図である。
【図２２】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態の変形例に係る内燃機関の運転制御を説明するためのストライベック線図である。
【図２３】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態の変形例に係る内燃機関の運転制御を説明するためのストライベック線図である。
【図２４】（Ａ）は本実施形態の実験例に内燃機何の摺動構造の断面図であり、（Ｂ）は検証結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態に関して添付図面を参照して説明する。まず、本発明の実施の形態に係る内燃機関の摺動構造について詳細に説明する。
【００４３】
＜シリンダライナ＞
図１に示すように、本実施形態の内燃機関に係るシリンダライナ１０の内壁面１２には、複数の凹部１４が形成される。凹部１４は、内壁面１２における行程中央部領域２０のみに形成される。この行程中央部領域２０とは、ピストン３０の上死点Ｔにおける最下位のピストンリングのリング溝の下面位置から、ピストン３０の下死点Ｕおける最上位のピストンリングのリング溝の上面位置までの範囲を最大とし、その内の全部または一部領域となる（ここでは全部の範囲が行程中央部領域２０となり、そこに凹部１４が形成される場合を例示する）。行程中央部領域２０の外側の領域を外部領域２５と定義すると、この外部領域２５は、行程中央部領域２０の上死点側に隣接する上側外部領域２５Ａと、行程中央部領域２０の下死点側に隣接する下側外部領域２５Ｂから構成される。ピストン３０がシリンダライナ１０内を往復運動する際、上側外部領域２５Ａ、行程中央部領域２０、下側外部領域２５Ｂ、行程中央部領域２０、上側外部領域２５Ａをこの順に繰り返し通過する。なお、上側外部領域２５Ａと行程中央部領域２０の境界を上側境界２７Ａ、下側外部領域２５Ｂと行程中央部領域２０の境界を下側境界２７Ｂと定義する。
【００４４】
凹部１４は、行程中央部領域２０の内壁面１２において、どの場所の軸直角方向の断面をとっても、少なくとも一つの凹部１４がその断面に存在するように配置される。即ち、凹部１４は、軸方向に重なり合うように配置される。この結果、行程中央部領域２０を通過するピストンリングの外周面は、常に、少なくとも１つの凹部１４と対向している。一方、上側外部領域２５Ａと下側外部領域２５Ｂには凹部１４が形成されない。
【００４５】
凹部１４の形状は、軸方向に対して斜めに配置される方形（正方形又は長方形）となっており、結果として、複数の凹部１４全体が斜め格子状に配置される。このようにすると、図２（Ａ）の展開図に示すように、ある特定の凹部１４に着目する場合、その凹部１４の軸方向の最下点１４ｂが、他の凹部１４の軸方向の最上点１４ａよりも軸方向下側に位置する。このように、複数の凹部１４が軸方向に重なり合うので、行程中央部領域２０におけるあらゆる場所（例えば、矢視Ａ、矢視Ｂ、矢視Ｃ）の軸直角方向断面において、凹部１４が常に存在できる。ここでは、行程中央部領域２０において、同じ面積となる複数の凹部１４が、面方向（軸方向及び周方向）に均一に配置されている。
【００４６】
なお、図２（Ｂ）の展開図に示すように、同一面積となる複数の凹部１４が、面方向に不均一に配置されていても良い。ここでは行程中央部領域２０の軸方向端部における周方向の帯状領域２０Ｐは、複数の凹部１４が占める面積が小さくなっており、行程中央部領域２０の軸方向中央部における周方向の帯状領域２０Ｑは、複数の凹部１４が占める面積が大きくなっている。
【００４７】
凹部１４の寸法や形状は特に限定されないが、シリンダやピストンリングの寸法や目的に応じて適宜選択される。例えば、凹部１４は、行程中央部領域２０のシリンダ軸方向に貫く（又は延びる）ようにスリット状又は帯状に形成されることができる。一方、シリンダの気密性の観点に鑑みると、凹部１４のシリンダ軸方向の最大平均長さＪ（図２（Ａ）参照）を、ピストンの最も上位に位置するピストンリング（トップリング）のシリンダ軸方向長さ（厚さ）以下、具体的にはその５〜１００％程度とすることが好ましい。凹部１４の平均長さＪとは、複数の凹部１４の軸方向の最大寸法にバラつきがある場合はその平均値を意味する。
【００４８】
凹部１４のシリンダ周方向の最大平均長さＳは、０．１ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内が好ましく、０．３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内が望ましい。これらの範囲より小さくなると、凹部１４自体による摺動面積低減効果が十分に得られない場合がある。一方、これらの範囲より大きくなると、ピストンリングの一部が凹部内に入り込みやすくなり、ピストンリングが変形する等の不具合が発生する場合がある。
【００４９】
図３に示すように、凹部１４のシリンダ径方向の最大平均長さＲ（最大平均深さＲ）は、０．１μｍ〜１０００μｍの範囲内が好ましく、０．１μｍ〜５００μｍの範囲内が望ましい。より望ましくは０．１μｍ〜５０μｍに設定する。凹部１４のシリンダ径方向の最大平均長さＲが、これらの範囲より小さくなると、凹部１４自体の摺動面積低減効果が十分に得られない場合がある。一方、これらの範囲より大きくしようとすると、加工が困難となり、また、シリンダの肉厚を厚くする必要がある等の不具合が生じ得る。
【００５０】
図２に戻って、軸方向に同位置で周方向に隣り合う凹部１４間のシリンダ周方向の最小の間隔Ｈの平均値は、０．０５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内が好ましく、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内が特に好ましい。これらの範囲より小さくなると、ピストンリングとシリンダライナの接触面積（摺動面積）が小さすぎて、安定して摺動できない可能性が有る。一方、これらの範囲より大きいと、凹部１４自体の摺動面積低減効果が十分に得られない場合がある。
【００５１】
ちなみに、このディンプルライナ技術と一見すると似ているが、根本的に異なるものとしてマイクロテクスチャ技術が存在するので、これについて簡単に説明する。マイクロテクスチャとは、図１４に示すように、シリンダライナの内壁面のシリンダ軸方向に沿って、凹部が形成される領域Ｖと、凹部が全く存在しない領域Ｚとが交互に繰り返されるようにし、ピストンリングがこの内壁面を移動する度に、凹部に対してエンジンオイルの流入・流出を生じさせ、その動圧によって油膜を厚くして摩擦力を下げる理論である。従って、本実施形態のように、複数の凹部が軸方向に重なるように配置するディンプルライナ技術とは、根本の技術思想を異にしている。
【００５２】
＜ピストン及びピストンリング＞
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にピストン３０及びこのピストン３０のリング溝に設置されるピストンリング４０（トップリング５０、セカンドリング６０、オイルリング７０）を示す。ピストンリング４０は、シリンダライナ１０の内壁面１２に対して、外周面４２が対向する状態でシリンダ軸方向に往復運動する。トップリング５０は、ピストン３０とシリンダライナ１０との間のすき間を無くし、燃焼室からクランクケース側へと圧縮ガスが抜ける現象（ブローバイ）を防ぐ。セカンドリング６０は、トップリング５０と同様に、ピストン３０とシリンダライナ１０との間のすき間を無くす役割と、シリンダライナ１０の内壁面１２に付着する余分なエンジンオイルをかき落とす役割を兼ねる。オイルリング７０は、シリンダライナ１０の内壁面１２についている余分なエンジンオイルをかき落として、適度な油膜を形成することで、ピストン３０の焼きつきを防止する。
【００５３】
図４（Ｃ）に拡大して示すように、トップリング５０は、単一の環状部材であり、外周面５２を断面視すると、径方向外側に凸となるいわゆるバレル形状となっている。具体的には、外周面５２のシリンダ軸方向両外側縁には、シリンダ軸方向の外側に向かって内壁面１２から離れる方向に傾斜しつつ、内壁面１２を接触し得る傾斜面５４，５４を有する。即ち、この傾斜面５４，５４は、いわゆるダレ形状であり、ピストン３０及びピストンリング４０をなじみ運転し、その接触摩耗によって形成される面となる。傾斜面５４，５４における内壁面１２からの最大距離ｅは、外周面５２の実あたり幅ｆの１／２０００〜１／５００に設定され、より好ましくは１／１５００〜１／５００とする。本実施形態では、１／１０００程度としている。なお、この実あたり幅ｆとは、トップリング５０が内壁面１２に対して微細に傾斜したり、変形したりしながら摺動することで、実質的に内壁面１２と接触し得る範囲を意味しており、傾斜面５４，５４の全部を両端に含む。実あたり幅ｆは、例えば０．３ｍｍ以下に形成すると好適である。
【００５４】
図４（Ｄ）に拡大して示すように、セカンドリング６０は、単一の環状部材であり、外周面６２を断面視すると、径方向外側に凸となるいわゆるバレル形状となっている。トップリングと同様に、外周面６２のシリンダ軸方向両外側縁は、シリンダ軸方向の外側に向かって内壁面１２から離れる方向に傾斜しつつ、内壁面１２を接触し得る傾斜面６４，６４を有する。この傾斜面６４，６４は、いわゆるダレ形状であり、ピストン３０及びピストンリング４０をなじみ運転し、その摩耗によって形成される面となる。傾斜面６４，６４における内壁面１２からの最大距離ｅは、外周面６２の実あたり幅ｆの１／２０００〜１／５００に設定され、より好ましくは１／１５００〜１／５００とする。本実施形態では、１／１０００程度としている。車両用内燃機関の場合、実あたり幅ｆは例えば０．３ｍｍ以下に形成すると好適である。
【００５５】
図５（Ａ）に拡大して示すオイルリング７０は、２ピースタイプであり、リング本体７２と、コイルばね状のコイルエキスパンダ７６を有する。リング本体７２は、軸方向両端に配置される一対の環状のレール７３，７３と、この一対のレール７３，７３の間に配置されてこれらを連結する環状の柱部７５を有する。一対のレール７３，７３及び柱部７５を合わせた断面形状は略Ｉ形状又はＨ形状となっており、この形状を利用して、内周面側には、コイルエキスパンダ７６を収容するための断面半円弧形状の内周溝７６が形成される。また、一対のレール７３，７３には、それぞれ、柱部７５を基準として径方向外側に突出する環状突起７４，７４が形成される。この環状突起７４，７４の突端に形成される外周面８２，８２が、シリンダライナ１０の内壁面１２と当接する。コイルエキスパンダ７６は、内周溝７６に収容されることで、リング本体７２を径方向外側に押圧付勢する。なお、リング本体７２の柱部７５には、油戻し孔７７が、周方向に複数形成される。
【００５６】
図５（Ａ）の領域Ｏに更に拡大して示すように、一対の外周面８２，８２は、リング本体７２に一体的に形成されていることから、両外周面８２，８２を合わせて単一外周面８３と定義できる。この単一外周面８３のシリンダ軸方向両外側縁には、シリンダ軸方向の外側に向かって内壁面１２から離れる方向に傾斜しつつ、内壁面１２を接触し得る傾斜面８４，８４が形成される。この傾斜面８４，８４は、いわゆるダレ形状であり、ピストン３０及びピストンリング４０をなじみ運転し、その摩耗によって形成される面となる。傾斜面８４，８４における内壁面１２からの最大距離ｅは、各外周面８２の実あたり幅ｆ１，ｆ２の合計値となる実あたり幅ｆの１／２０００〜１／５００に設定され、より好ましくは１／１５００〜１／５００とする。本実施形態では、１／１０００程度としている。なお、実あたり幅ｆは、０．０２ｍｍ〜０．１８ｍｍに形成されることが好ましい。
【００５７】
なお、オイルリング７０は２ピースタイプに限られず、例えば図５（Ｂ）に示す３ピースタイプのオイルリング７０であっても良い。このオイルリング７０は、上下に分離している環状のサイドレール７３ａ，７３ｂと、このサイドレール７３ａ，７３ｂの間に配置されるスペーサエキスパンダ７６ｓを有する。
【００５８】
スペーサエキスパンダ７６ｓは、鋼材をシリンダ軸方向に凹凸を繰り返す波形形状に塑性加工して形成される。この波型形状を利用して、上方側支持面７８ａと下方側支持面７８ｂが形成され、一対のサイドレール７３ａ，７３ｂがそれぞれ軸方向に支持される。スペーサエキスパンダ７６ｓの内周側端部には、軸方向外側に向かってアーチ状に立設される耳部７４ｍを有する。この耳部７４ｍは、サイドレール７３ａ，７３ｂの内周面に当接する。なお、スペーサエキスパンダ７６ｓは、合口が付き合わされて、周方向に収縮状態でピストン３０のリング溝に組み込まれる。結果、スペーサエキスパンダ７６ｓの復元力によって、耳部７４ｍがサイドレール７３ａ，７３ｂを径方向外側に押圧付勢する。
【００５９】
図５（Ｂ）の領域Ｏに更に拡大して示すように、サイドレール７３ａ，７３ｂの各々の外周面８２のシリンダ軸方向両外側縁は、シリンダ軸方向の外側に向かって内壁面１２から離れる方向に傾斜しつつ、内壁面１２を接触し得る傾斜面８４，８４を有する。この傾斜面８４，８４は、いわゆるダレ形状であり、ピストン３０及びピストンリング４０をなじみ運転し、その摩耗によって形成される面となる。傾斜面８４，８４における内壁面１２からの最大距離ｅは、外周面８２の実あたり幅ｆの１／２０００〜１／５００に設定され、より好ましくは１／１５００〜１／５００とする。本実施形態では、１／１０００程度としている。なお、実あたり幅ｆは、０．０２ｍｍ〜０．１８ｍｍに形成されることが好ましい。
【００６０】
＜シリンダライナとピストンリングの摩擦態様＞
次に、シリンダライナとピストンリングの摩擦態様について説明する。一般的な摺動時の摩擦には、図６に示すストライベック線図として表現されるように、直接接触して摺動する固体接触領域１１０の摩擦態様、油性被膜を介して摺動する境界接触領域１１２の摩擦態様、粘性潤滑油膜を介して摺動する流体潤滑領域１１４における摩擦態様に分別される。なお、このストライベック線図は、横軸が、「動粘度（動粘性率）μ」×「速度Ｕ」／「接触荷重Ｗ」を対数表示したものであり、縦軸が、摩擦係数（μ）となる。従って、摩擦力が最も小さくなり得るのは流体潤滑領域１１４であり、この領域１１４を有効利用することが、低摩擦化、即ち、低燃費に有効となる。一方、速度Ｕが上昇しても、境界接触領域１１２の途中から流体潤滑領域１１４に移行できない場合は、点線に示すように、境界接触領域１１２がそのまま高速領域まで継続する状態（又は流体潤滑領域１１４との混在状態）になる。
【００６１】
ちなみに、流体潤滑領域１１４の摩擦力の大部分は、オイルのせん断抵抗であり、このせん断抵抗は、（粘度）×（速度）×（面積）／（油膜厚さ）で定義される。結果、せん断面積を低減することが、摩擦力の低減に直結する。
【００６２】
そこで、本実施形態では、ピストンリング４０の外周面４２をバレル形状とし、その傾斜面を利用して、実あたり面にオイルを積極的に流入させることで、素早く流体潤滑領域１１４に移行して低摩擦化を実現する。同時に、シリンダライナ１０に対していわゆるディンプルライナ技術を適用することで、シリンダライナ１０の行程中央部領域２０に凹部１４を形成して、オイルのせん断抵抗が生じる実質面積を減少させることで、より効率的に摩擦力の低下を達成する。ちなみに、近年のピストンリングでは、ピストンリングの外周面の実あたり幅を極端に小さくし（即ちＶ字形状断面とし）、接触荷重Ｗを小さくしつつ（低張力化）、その表面硬度（耐摩耗性）を高くすることで、ダレ形状を形成することなく、境界接触領域１１２において低摩擦化を実現する思想が主流となっている。
【００６３】
次に、シリンダライナ１０とピストンリング４０の摩擦態様等について説明する。なお、ピストン３０に対して、これに設置されるトップリング５０、セカンドリング６０、オイルリング７０の固定位置が、シリンダ軸方向に相対的に異なることから、シリンダライナ１０と摩擦状態も厳密にはそれぞれのピストンリングで微差が生じる。しかし、ここではセカンドリング６０の摩擦態様について説明を行うことにし、セカンドリング６０の摩擦態様から類推的に把握可能なトップリング５０及びオイルリング７０の摩擦態様の説明を省略する。なお、最速通過点Ｃに限っては、トップリング５０を基準としている。
【００６４】
＜凹部なしシリンダライナとピストンリングの摩擦態様＞
図７（Ａ）の点線（base liner）のストライベックの線図は、本発明者らによって実測された、行程中央部領域２０と外部領域２５の双方（内壁面全体）に凹部１４が形成されていないシリンダライナ１０と、ピストンリング４０の流体潤滑領域１１４における摩擦態様となる。なお、このストライベック線図の横軸は、「動粘度（動粘性率）μ」×「速度Ｕ」／「接触荷重Ｗ」を、対数ではなくそのまま実数表示したものであり、縦軸が摩擦係数（μ）となる。「動粘度（動粘性率）μ」や「接触荷重Ｗ」は、シリンダライナ１０とピストンリング４０の仕様で略固定される定数であることから、ピストン３０が、シリンダライナ１０の上死点Ｔから下死点Ｕまで摺動する際の、シリンダライナ１０とピストンリング４０の摩擦係数（μ）の変動は、両者の相対速度に依存することになり、この相対速度は、エンジンの回転数（ｒｐｍ）によって一義的に決定する。従って、点線（base liner）に沿って付記される行程線２１４と図７（Ｂ）に示すように、ピストン３０が上死点Ｔから最速通過点Ｃを経て下死点Ｕまで移動する過程で、ピストンリング４０とシリンダライナ１０の相対速度Ｕが零から最高速度となって零に戻り、その間に摩擦係数が常に変化する。なお、ピストンクランク機構におけるピストン３０の移動速度が最高速度となる最速通過点Ｃは、往復工程の中心ではなく、中心から多少上死点Ｔ側に偏った地点となる。なお、図７以降のストライベックの線図における領域Ｑは、アイドリング運転の回転数以上の回転数領域において、ピストンリング４０の移動速度が最速となる地点（つまり、グラフ内を遷移する行程線２１４の右端）の到達範囲の例を示している。
【００６５】
＜全体凹部有りシリンダライナとピストンリングの摩擦態様＞
図８（Ａ）の実線（Dimple liner）のストライベックの線図は、行程中央部領域２０と外部領域２５の双方（内壁面全体）に凹部１４が形成されるシリンダライナ１０と、ピストンリング４０の流体潤滑領域１１４における摩擦態様となる。ピストン３０が、シリンダライナ１０の上死点Ｔから下死点Ｕまで摺動する際の、シリンダライナ１０とピストンリング４０の摩擦係数（μ）の変動は、両者の相対速度に依存することになり、この相対速度は、エンジンの回転数（ｒｐｍ）に一義的に決定する。従って、実線（Dimple liner）に沿って付記される行程線３１４及び図８（Ｂ）に示すように、ピストン３０が、シリンダライナ１０の上死点Ｔから下死点Ｕまで摺動する過程で、リンダライナ１０とピストンリング４０の相対速度Ｕが零から最高速度となって零に戻り、その間に摩擦係数が常に変化する。ここで、実線（Dimple liner）のストライベックの線図は、点線（base liner）のストライベックの線図と比較して右側（高速側）にオフセットしており、更に、下側（低摩擦側）にオフセットしていることが分かる。特に、高速領域になるほど、実線（Dimple liner）と点線（base liner）の摩擦係数の差が大きくなる。
【００６６】
＜本実施形態のシリンダライナとピストンリングの摺動構造＞
図１で説明した行程中央部領域２０のみに凹部１４を有するシリンダライナ１０とピストンリング４０の摩擦態様は、図７（Ａ）の点線（base liner）の行程線２１４と、図８（Ａ）の実線（Dimple liner）の行程線３１４を組み合わせたものになると推察される。この状態を図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示す。つまり、シリンダライナ１０の外部領域２５を、ピストンリング４０が上死点Ｔから下死点Ｕに向かって相対移動している最中は、図９（Ａ）に示すように、点線（base liner）に沿った行程線２１４（Ａ及びＢ）となり、シリンダライナ１０の行程中央部領域２０をピストンリング４０が相対移動している最中は、実線（Dimple liner）に沿った行程線３１４（Ｌ及びＭ）となる。また、シリンダライナ１０の外部領域２５を、ピストンリング４０が下死点Ｕから上死点Ｔに向かって相対移動している最中は、図１０（Ａ）に示すように、点線（base liner）に沿った行程線２１４（Ａ及びＢ）となり、シリンダライナ１０の行程中央部領域２０をピストンリング４０が相対移動している最中は、実線（Dimple liner）に沿った行程線３１４（Ｌ及びＭ）となる。
【００６７】
更に本実施形態の摺動構造では、アイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数（ここではアイドリング時の回転数とする）において、行程中央部領域２０の中でピストンリング４０が最高速度で通過する場所（全行程の最速通過点Ｃ）の内壁面１２と外周面４２の間の摩擦係数Ｃａ（以下、中央摩擦係数Ｃａと称する）が、行程中央部領域に凹部が形成されない状態を仮定する場合の同タイミング（最速通過点Ｃ）の中央摩擦係数Ｃｂよりも小さくなる。更に、同回転数（ここではアイドリング運転の回転数）において、行程中央部領域２０の外側となる外部領域２５のいずれかの場所をピストンリング４０が通過する際の内壁面１２と外周面４２の間の摩擦係数Ｔａ（上死点側）、Ｕａ（下死点側）（以下、外部摩擦係数Ｔａ，Ｕａ）が、外部領域２５に複数の凹部が形成される場合における同タイミングの外部摩擦係数Ｔｂ，Ｕｂよりも小さくなるように設定される。
【００６８】
このようにすると、凹部が無い外部領域２５を低速域で活用することで、凹部１４が存在しないことによる低摩擦化を実現し、一方、凹部１４が存在する行程中央部領域２０を高速域で活用することで、凹部１４の存在による低摩擦化を実現し、双方に利点を両立させた摺動構造とすることができる。
【００６９】
また本実施形態では、図９（Ｂ）及び図１０（Ｂ）に示すように、行程中央部領域２０と外部領域２５の境界（上側境界２７Ａ、下側境界２７Ｂ）に隣接する行程中央部領域２０側の近傍領域２０ｉｎをピストンリング４０が通過する際の摩擦係数Ｔｉｎ（上死点側），Ｕｉｎ（下死点側）（以下、両者を共に境界中央側摩擦係数という）が、同境界に隣接する外部領域２５の側の近傍領域２５ｏｕｔをピストンリング４０が通過する際の摩擦係数Ｔｏｕｔ（上死点側），Ｕｏｕｔ（下死点側）（以下、両者を共に境界外部側摩擦係数という）よりも小さくなるように設定される。即ち、図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示す、実線（Dimple liner）のストライベックの線図と点線（base liner）のストライベックの線図が交差する点Ｋ（以下、摩擦転換点Ｋという）を基準とする場合、それよりも右側（高速領域側）の範囲内において、行程中央部領域２０と外部領域２５の境界２７Ａ，２７Ｂを通過することで、摩擦係数をシフトさせるようにしている。
【００７０】
このようにする理由として、実線（Dimple liner）のストライベック線図の摩擦転換点Ｋよりも低速領域側は、急激に摩擦係数が増大しており、その領域内で境界２７Ａ，２７Ｂを通過させてしまうと、実線（Dimple liner）のストライベック線図の低速側領域（高い摩擦係数となる領域）を利用してしまい、燃費効率をかえって悪化させてしまうからである。
【００７１】
更に本実施形態では、アイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数（ここではアイドリング時の回転数とする）において、上記境界外部側摩擦係数Ｔｏｕｔ，Ｕｏｕｔと上記境界中央側摩擦係数Ｔｉｎ，Ｕｉｎの境界シフト時の変動比（Ｔｏｕｔ/Ｔｉｎ），（Ｕｏｕｔ/Ｕｉｎ）が、２．５以下となるように設定し、更に望ましくは１．５以下の範囲内に設定する。このようにすると、境界外部側摩擦係数Ｔｏｕｔ，Ｕｏｕｔと上記境界中央側摩擦係数Ｔｉｎ，Ｕｉｎができる限り接近する状態で、境界２７Ａ，２７Ｂを通過することが可能となり、急激な摩擦係数の変化を抑制できる。結果、より滑らかなエンジン回転を実現できる。なお、本実施形態では、点線（base liner）のストライベックの線図に示すように、外部摩擦係数Ｔｏｕｔ，Ｕｏｕｔが大きくなりすぎる高速範囲を活用するのは無駄が多いため、本実施形態では、境界外部側摩擦係数Ｔｏｕｔ，Ｕｏｕｔの少なくとも一方が０．０６以下となるように設定している。
【００７２】
＜本実施形態の内燃機関のアイドリング運転時のエンジン回転数制御＞
【００７３】
次に、内燃機関のアイドリング運転時のエンジン回転数制御について説明する。本実施形態で示す内燃機関では、ピストンリング４０の移動速度によって、摩擦態様が変化することから、アイドリング運転時においてピストンリング４０の移動速度の設定が、燃費等に大きな影響を与える。
【００７４】
例えば図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アイドリング運転時のエンジン回転数を低く設定すると、摩擦転換点Ｋよりも低速側の領域でピストンリング４０が境界２７Ａ，２７Ｂを通過する。結果、境界２７Ａ，２７Ｂから摩擦転換点Ｋまでの間において、行程中央部領域２０の存在が摩擦係数をかえって悪化させることになる（実線（Dimple liner）のストライベックの線図を参照のこと）。
【００７５】
一方、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、図１１の状態よりもアイドリング運転時のエンジン回転数を高くすると、ピストンリング４０が境界２７Ａ，２７Ｂを通過するタイミングが、摩擦転換点Ｋよりも高速側の領域に移動することで、図１１に示す行程中央部領域２０の悪影響は解消される。しかしながら、今度は摩擦転換点Ｋよりも高速側における外部領域２５の高摩擦係数が悪影響を及ぼし始める（点線（base liner）のストライベックの線図を参照のこと）。なお、この図１２（Ａ）及び（Ｂ）は未だ適切な範囲内であるが、アイドリング運転時の回転数を更に高くすると、境界２７Ａ，２７Ｂを通過するタイミングが更に高速側に移動し、境界シフト時の摩擦係数の変動比（Ｔｏｕｔ/Ｔｉｎ），（Ｕｏｕｔ/Ｕｉｎ）が２．５を超え出す結果となり、摩擦係数の変化が大きくなりすぎて、円滑な回転を阻害し得る。
【００７６】
以上の結果、図９及び図１０で示すような摺動構造を実現できるように、アイドリング運転時の内燃機関の回転数を設定することが好ましいことが分かる。
【００７７】
＜ピストンリングの応用構造＞
【００７８】
次に２ピースタイプのオイルリング７０（図１３（Ａ）参照）及び３ピースタイプのオイルリング７０（図１３（Ｂ）参照）の応用構造について説明する。図１３（Ａ）に示すように、２ピースタイプのオイルリング７０の一対のレール７３，７３は、母材６００と、母材６００の表面に形成される表面処理層６２０を有する。母材６００は、鋼材、鋳鉄材、アルミニウム合金等から構成されるが、良好な耐摩耗性を発揮するものであればその材料は特に限定されない。望ましい鋼材の例としては、Ｃ：０．１６〜１．３０％を含有する鋼材、あるいはこれにＭｏ及びＶの少なくともいずれか一方を少量含有させるクロム鋼等が挙げられる。
【００７９】
表面処理層６２０は、硬質な第一層６２２と、第一層６２２と比較して軟質な第二層６２４とを備える。第一層６２２は、例えばビッカース硬度がＨＶ８００以上であることが好ましい。具体的には、硬質炭素被膜（ＤＬＣ）や硬質クロムメッキ等が用いられる。また第一層６２２は、窒化層及び／又はＣｒ−Ｎ又はＣｒ−Ｂ−Ｎからなるイオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理的蒸着法（ＰＶＤ）によるＰＶＤ被膜としてもよく、また、溶射又はガス窒化処理（ＧＮ）などの窒化処理法による耐摩耗性の表面処理を施すことで得てもよい。
【００８０】
図１３（Ｂ）に示すように、３ピースタイプのオイルリング７０のサイドレール７３ａ，７３ｂについても、２ピースタイプと同様の母材６００と、母材６００の表面に形成される表面処理層６２０を有する。表面処理層６２０は、硬質な第一層６２２と、第一層６２２と比較して軟質な第二層６２４とを備える。
【００８１】
第一層６２２の厚さは、ガス窒化による窒化層として形成する場合、２ピースタイプのオイルリング７０では１０〜１５０μｍ、３ピースタイプのオイルリング７０においては２〜５０μｍとすることが好ましい。物理的蒸着（ＰＶＤ）によるＰＶＤ被膜の場合は、２ピースタイプのオイルリング７０では５〜５０μｍ、３ピースオイルリングにおいては５〜３０μｍとすることが好ましい。
【００８２】
また第一層６２２の形成後であって、第二層６２４を形成する前に、その表面に対してラッピング等の仕上げ処理を施すことが好ましく、表面粗さ（Ｒａ）は０．７μｍ以下に形成され、より好ましくは０．５μｍ以下とし、０．０５μｍ以上にすることが望ましい。なお、表面粗さ（Ｒａ）は「算術平均粗さ」を意味する。
【００８３】
第二層６２４は、第一層６２２と比較して軟質な材料、例えばビッカース高度でＨＶ８００以下又はＨＶ８００未満に形成される。具体的に第二層６２４は、クロム（Ｃｒ）、ニッケルリン（Ｎｉ−Ｐ）、ポリアミドイミド樹脂等の合成樹脂、Ｃｒ−Ｎ又はＣｒ−Ｂ−Ｎからなる被膜及び錫（Ｓｎ）等を用いることが好ましい。また、第二層６２４の外表面は、第一層６２２と異なり、ラッピング等の仕上げ処理を施す必要はない。
【００８４】
第二層６２４は、内燃機関の初期運転時（なじみ運転時）に適度に摩滅させる役割を担い、結果として、第一層６２２の一部が露出して、外周面８２がバレル形状を呈することができる。外周面８２における実あたり幅を構成する実あたり面では、露出された第一層６２２と、この第一層６２２の両脇に残存して断面が湾曲形状となるように摩滅された第二層６２４とが、互いに滑らかに連続する。
【００８５】
以上の結果、両脇の第二層６２４の存在により、外周面８２が効果的なバレル形状にできるので、本実施形態の摺動構造で求められる流体潤滑領域を、オイルリング７０とシリンダライナ１０の間に創出することができる。なお第二層６２４の厚さは、なじみ運転後のバレル形状のダレ量（シリンダライナ１０からの最大離反距離ｅ）が所望量となる程度に形成され、具体的には１０μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ〜５．０μｍに設定される。好ましいダレ量としては、オイルリング７０とシリンダライナ１０の実あたり幅ｆに対して、その１／１５００〜１／５００の範囲に形成されることが好ましい。ダレ量を上記範囲に設定すると、ピストンリングとシリンダライナの間に好適な流体潤滑を創出することができ、低摩擦化を達成できる。
【００８６】
なお、２ピースタイプ又は３ピースタイプのオイルリング７０の母材６００は、１３Ｃｒ鋼を用いることができる。この１３Ｃｒ鋼は、炭素０．６〜０．７質量％、ケイ素０．２５〜０．５質量％、マンガン０．２０〜０．５０質量％、クロム１３．０〜１４．０質量％、モリブデン０．２〜０．４質量％、リン０．０３質量％以下、硫黄０．０３質量％以下、残部鉄及び不可避不純物の組成のものをいう。
【００８７】
また、上記以外にも、オイルリング７０の母材６００は、１７Ｃｒ鋼を用いることができる。この１７Ｃｒ鋼は、炭素０．８０〜０．９５質量％、ケイ素０．３５〜０．５質量％、マンガン０．２５〜０．４０質量％、クロム１７．０〜１８．０質量％、モリブデン１．００〜１．２５質量％、バナジウム０．０８〜０．１５質量％、リン０．０４質量％以下、硫黄０．０４質量％以下、残部鉄及び不可避不純物の組成のものをいう。他の材料として８Ｃｒ鋼、ＳＷＲＨ７７Ｂ相当材を用いることができる。
【００８８】
なお、なお第二層６２４を含めた状態で実あたり幅が設定されることから、母材６００及び第一層６２２の突端の実幅は、この実あたり幅と比較して、小さく設定することが好ましい。
【００８９】
なお、ここでは、オイルリング７０について、母材６００と、母材６００の表面に形成される表面処理層６２０を有する場合を例示したが、トップリング５０やセカンドリング６０についても、同様の表面処理層を形成することが好ましい。
【００９０】
以下、本発明の第二の実施の形態に関して添付図面を参照して説明する。まず、本発明の実施の形態に係る内燃機関の摺動構造について詳細に説明する。
【００９１】
＜シリンダライナ＞
図１５に示すように、本実施形態の内燃機関に係るシリンダライナ１０の内壁面１２には、複数の凹部１４が形成される。凹部１４は、内壁面１２における行程中央部領域２０のみに形成される。この行程中央部領域２０は、ピストン３０の上死点Ｔにおける最下位のピストンリングのリング溝の下面位置２７Ａ（以下、上死点側端縁とも呼ぶ）から、ピストン３０の下死点Ｕおける最上位のピストンリングのリング溝の上面位置２７Ｂ（以下、下死点側端縁とも呼ぶ）までの全範囲（以下、基準行程領域１９と呼ぶ）の一部となっており、とりわけ、基準行程領域１９の上死点側端縁２７Ａよりも下側にずれた位置となる。その結果、基準行程領域１９の上死点側端縁２７Ａから、行程中央部領域２０の上死点側の端縁２０Ａまでの間の全部には、凹部を有しない平滑な上側平滑領域１３０が形成される。
【００９２】
本実施形態では、行程中央部領域２０の上死点側の端縁２０Ａを、凹部１４が形成される場所と凹部１４が形成されない場所の境界線を意味する「上側境界２０Ａ」と呼ぶことがあり、また、行程中央部領域２０の下死点側の端縁２０Ｂを、凹部１４が形成される場所と凹部１４が形成されない場所の境界線を意味する「下側境界２０Ｂ」と呼ぶこともある。なお、本実施形態では、行程中央部領域２０の下死点側の端縁（下側境界）２０Ｂは、基準行程領域１９の下死点側端縁２７Ｂと一致させているが、必ずしもそれに限定されず、それよりも下側に位置しても良く、上側に位置しても良い。
【００９３】
また、行程中央部領域２０の外側の領域を外部領域２５と定義すると、この外部領域２５は、行程中央部領域２０の上死点側に隣接する上側外部領域２５Ａと、行程中央部領域２０の下死点側に隣接する下側外部領域２５Ｂから構成される。なお、上側外部領域２５Ａの一部には、上側平滑領域１３０が含まれることになる。
【００９４】
ピストン３０がシリンダライナ１０内を往復運動する際、上側外部領域２５Ａ（上側平滑領域１３０）、行程中央部領域２０、下側外部領域２５Ｂ、行程中央部領域２０、上側外部領域２５Ａ（上側平滑領域１３０）をこの順に繰り返し通過する。
【００９５】
上側平滑領域１３０の行程方向距離は、望ましくは、基準行程領域１９の行程方向全距離の３０％以上に設定される。また、行程中央部領域２０における行程方向の中央点２０Ｍは、基準行程領域における行程方向の中央点１９Ｍと比較して、ピストンの下死点Ｕ側に位置する。
【００９６】
最上位のピストンリング（後述するトップリング５０）が内壁面１２を最高速度で通過する位置を最速通過点Ｃと定義した場合、行程中央部領域２０の上死点側の端縁（上側境界）２０Ａは、最速通過点Ｃ以下に設定される。本実施形態では、上側境界２０Ａと最速通過点Ｃが一致するように設定されている。
【００９７】
＜上側平滑領域の存在意義＞
既に述べたように、本実施形態では、行程中央部領域２０よりも上死点側に、凹部が形成されない上側平滑領域１３０を備える。この上側平滑領域１３０の意義は次の通りである。ピストン３０の上死点側は、燃焼室が存在することから高温環境となる。従って、シリンダライナ１０の上死点側に凹部を形成して、凹部内にエンジンオイルを滞留させてしまうと、そのエンジンオイルが高温となり、気化することでオイル消費量が増大する。また、ピストン３０の上死点Ｔ側は、高温環境によってエンジンオイルの粘性も低下して摩擦係数が小さくなるので、凹部の必要性も下死点Ｕ側と比較すれば少ない。
【００９８】
＜本実施形態のシリンダライナとピストンリングの摺動構造＞
図１５で説明した、上側平滑領域１３０と行程中央部領域２０を有するシリンダライナ１０とピストンリング４０の摩擦態様は、図７（Ａ）の点線（base liner）の行程線２１４と、図８（Ａ）の実線（Dimple liner）の行程線３１４を組み合わせたものになると推察される。この状態を図１６（Ａ）及び図１７（Ａ）に示す。
【００９９】
図１６（Ａ）及び（Ｂ）には、シリンダライナ１０をピストンリング４０が上死点Ｔから下死点Ｕに向かって相対移動する行程を示す。ピストンリング４０が、上側外部領域２５Ａ及びその一部となる上側平滑領域１３０を相対移動する際中は、図１６（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ａ、Ｌとなる。そして、ピストンリング４０が、上側平滑領域１３０及びシリンダライナ１０の最速通過点Ｃを通過して、行程中央部領域２０に進入し、そこをピストンリング４０が相対移動している最中は、図１６（Ａ）の実線（Dimple liner）に沿った行程線Ｍとなる。更に、行程中央部領域２０を通過して、シリンダライナ１０の下側外部領域２５Ｂを、ピストンリング４０が下死点側に向かって相対移動している最中は、図１６（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｂとなる。
【０１００】
図１７（Ａ）及び（Ｂ）には、シリンダライナ１０をピストンリング４０が下死点Ｕから上死点Ｔに向かって相対移動する行程を示す。シリンダライナ１０の下側外部領域２５Ｂを、ピストンリング４０が上死点側に向かって相対移動している最中は、図１７（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｂとなる。そして、下側外部領域２５Ｂを通過して、行程中央部領域２０に進入し、そこをピストンリング４０が相対移動している最中は、図１７（Ａ）の実線（Dimple liner）に沿った行程線Ｍとなる。行程中央部領域２０及びシリンダライナ１０の最速通過点Ｃを通過して、上側外部領域２５Ａ及びその一部となる上側平滑領域１３０を上死点側に向かって相対移動する際中は、図１７（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｌ、Ａとなる。
【０１０１】
更に本実施形態の摺動構造では、アイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数（ここではアイドリング時の回転数とする）において、行程中央部領域２０の中でピストンリング４０が最高速度で通過する場所（本実施形態では行程中央部領域２０の上側境界２０Ａ）の内壁面１２と外周面４２の間の摩擦係数Ｃａ（以下、中央摩擦係数Ｃａと称する）が、行程中央部領域に凹部が形成されない状態を仮定する場合の同タイミング（上側境界２０Ａを通過するタイミング）の中央摩擦係数Ｃｂよりも小さくなる。更に、同回転数（ここではアイドリング運転の回転数）において、行程中央部領域２０の外側となる外部領域２５（上側外部領域２５Ａ又は下側外部領域２５Ｂ）のいずれかの場所をピストンリング４０が通過する際の内壁面１２と外周面４２の間の摩擦係数Ｔａ（上死点側）、Ｕａ（下死点側）（以下、外部摩擦係数Ｔａ，Ｕａ）が、外部領域２５に複数の凹部が形成される場合における同タイミングの外部摩擦係数Ｔｂ，Ｕｂよりも小さくなるように設定される。
【０１０２】
このようにすると、凹部が無い外部領域２５を低速域で活用することで、凹部１４が存在しないことによる低摩擦化を実現し、一方、凹部１４が存在する行程中央部領域２０を高速域で活用することで、凹部１４の存在による低摩擦化を実現し、双方に利点を両立させた摺動構造とすることができる。更に、行程中央部領域２０を下死点Ｕ側にオフセットさせつつ、上死点Ｔ側に、凹部が形成されない上側平滑領域１３０を確保することで、オイル消費量を低減することも同時に実現している。
【０１０３】
また本実施形態では、図１６（Ｂ）及び図１７（Ｂ）に示すように、行程中央部領域２０と外部領域２５の境界（上側境界２０Ａ、下側境界２０Ｂ）に隣接する行程中央部領域２０側の近傍領域２０ｉｎをピストンリング４０が通過する際の摩擦係数Ｔｉｎ（上死点側），Ｕｉｎ（下死点側）（以下、両者を共に境界中央側摩擦係数という）が、同境界に隣接する外部領域２５の側の近傍領域２５ｏｕｔをピストンリング４０が通過する際の摩擦係数Ｔｏｕｔ（上死点側），Ｕｏｕｔ（下死点側）（以下、両者を共に境界外部側摩擦係数という）よりも小さくなるように設定される。即ち、図１６（Ａ）及び図１７（Ａ）に示す、実線（Dimple liner）のストライベックの線図と点線（base liner）のストライベックの線図が交差する点Ｋ（以下、摩擦転換点Ｋという）を基準とする場合、それよりも右側（高速領域側）の範囲内において、行程中央部領域２０と外部領域２５の境界２０Ａ，２０Ｂを通過することで、摩擦係数をシフトさせるようにしている。
【０１０４】
このようにする理由として、実線（Dimple liner）のストライベック線図の摩擦転換点Ｋよりも低速領域側は、急激に摩擦係数が増大しており、その領域内で境界２０Ａ，２０Ｂを通過させてしまうと、実線（Dimple liner）のストライベック線図の低速側領域（高い摩擦係数となる領域）を利用してしまい、燃費効率をかえって悪化させてしまうからである。
【０１０５】
更に本実施形態では、アイドリング運転の回転数以上となるいずれかの回転数（ここではアイドリング時の回転数とする）において、下側境界２０Ｂにおける境界外部側摩擦係数Ｕｏｕｔと、下側境界２０Ｂにおける境界中央側摩擦係数Ｕｉｎの境界シフト時の変動比（Ｕｏｕｔ/Ｕｉｎ）が、２．５以下となるように設定し、更に望ましくは１．５以下の範囲内に設定する。このようにすると、境界外部側摩擦係数Ｕｏｕｔと上記境界中央側摩擦係数Ｕｉｎができる限り接近する状態で、下側境界２０Ｂを通過することが可能となり、急激な摩擦係数の変化を抑制できる。結果、より滑らかなエンジン回転を実現できる。なお、本実施形態では、境界外部側摩擦係数Ｕｏｕｔが０．０６以下となるように設定している。
【０１０６】
＜本実施形態の内燃機関のアイドリング運転時のエンジン回転数制御＞
【０１０７】
次に、内燃機関のアイドリング運転時のエンジン回転数制御について説明する。本実施形態で示す内燃機関では、ピストンリング４０の移動速度によって、摩擦態様が変化することから、アイドリング運転時においてピストンリング４０の移動速度の設定が、燃費等に大きな影響を与える。
【０１０８】
例えば図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アイドリング運転時のエンジン回転数を低く設定すると、摩擦転換点Ｋよりも低速側の領域でピストンリング４０が下側境界２０Ｂを通過する。結果、下側境界２０Ｂから摩擦転換点Ｋまでの間において、行程中央部領域２０の存在が摩擦係数をかえって悪化させることになる（実線（Dimple liner）のストライベックの線図の行程線Ｌを参照のこと）。
【０１０９】
一方、図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、図１８の状態よりもアイドリング運転時のエンジン回転数を高くすると、ピストンリング４０が下側境界２０Ｂを通過するタイミングが、摩擦転換点Ｋよりも高速側の領域に移動することで、図１８に示す行程中央部領域２０の悪影響は解消される。しかしながら、今度は摩擦転換点Ｋよりも高速側における外部領域２５の高摩擦係数が悪影響を及ぼし始める（点線（base liner）のストライベックの線図の行程線Ｂを参照のこと）。なお、この図１９（Ａ）及び（Ｂ）は未だ適切な範囲内であるが、アイドリング運転時の回転数を更に高くすると、下側境界２０Ｂを通過するタイミングが更に高速側に移動し、境界シフト時の摩擦係数の変動比（Ｕｏｕｔ/Ｕｉｎ）が２．５を超え出す結果となり、摩擦係数の変化が大きくなりすぎて、円滑な回転を阻害し得る。
【０１１０】
以上の結果、図１６及び図１７で示すような摺動構造を実現できるように、アイドリング運転時の内燃機関の回転数を設定することが好ましいことが分かる。
【０１１１】
＜本実施形態の変形例に係るシリンダライナとピストンリングの摺動構造＞
図２０及び図２１に、図１６（Ａ）及び図１７（Ａ）に示した摺動構造の変形例を示す。この変形例においては、上側平滑領域１３０の範囲が更に下死点Ｕ側に広がっており、結果、行程中央部領域２０の上死点側の端縁（上側境界）２０Ａは、最速通過点Ｃよりも下側に位置している。
【０１１２】
図２０（Ａ）及び（Ｂ）には、シリンダライナ１０をピストンリング４０が上死点Ｔから下死点Ｕに向かって相対移動する行程を示す。ピストンリング４０が、上側外部領域２５Ａ及びその一部となる上側平滑領域１３０を相対移動する際中は、図２０（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ａ、Ｌ１、Ｌ２となる。なお、図２０（Ｂ）の通り、上側平滑領域１３０を相対移動する途中で、最速通過点Ｃを通過することになるので、図２０（Ａ）の行程線Ｌ１、Ｌ２に示すように、点線（base liner）に沿って最速通過点Ｃで折り返す。そして、ピストンリング４０が、上側平滑領域１３０を通過して、行程中央部領域２０に進入し、そこをピストンリング４０が相対移動している最中は、図２０（Ａ）の実線（Dimple liner）に沿った行程線Ｍとなる。更に、行程中央部領域２０を通過して、シリンダライナ１０の下側外部領域２５Ｂを、ピストンリング４０が下死点側に向かって相対移動している最中は、図２０（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｂとなる。
【０１１３】
図２１（Ａ）及び（Ｂ）には、シリンダライナ１０をピストンリング４０が下死点Ｕから上死点Ｔに向かって相対移動する行程を示す。シリンダライナ１０の下側外部領域２５Ｂを、ピストンリング４０が上死点側に向かって相対移動している最中は、図２１（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｂとなる。そして、下側外部領域２５Ｂを通過して、行程中央部領域２０に進入し、そこをピストンリング４０が相対移動している最中は、図２１（Ａ）の実線（Dimple liner）に沿った行程線Ｍとなる。行程中央部領域２０を通過して上側平滑領域１３０に進入して相対移動する際中は、図２１（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｌ２となり、更に最速通過点Ｃを通過して上側平滑領域１３０を相対移動する際中は、図２１（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｌ１となり、上側平滑領域１３０を通過して残りの上側外部領域２５Ａを相対移動する際中は、図２１（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ａとなる。このようにすると、上側平滑領域１３０が更に広く確保されることで、オイル消費量を一層低減することができる。
【０１１４】
図２２及び図２３に、図１６（Ａ）及び図１７（Ａ）に示した摺動構造の他の変形例を示す。この変形例においては、上側平滑領域１３０の範囲が狭くなっており、結果、行程中央部領域２０の上死点側の端縁（上側境界）２０Ａが、最速通過点Ｃよりも上側に位置している。
【０１１５】
図２２（Ａ）及び（Ｂ）には、シリンダライナ１０をピストンリング４０が上死点Ｔから下死点Ｕに向かって相対移動する行程を示す。ピストンリング４０が、上側外部領域２５Ａ及びその一部となる上側平滑領域１３０を相対移動する際中は、図２２（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ａ、Ｌとなる。そして、そして、ピストンリング４０が、上側平滑領域１３０を通過して、行程中央部領域２０に進入し、そこをピストンリング４０が相対移動している最中は、図２２（Ａ）の実線（Dimple liner）に沿った行程線Ｍ１となる。なお、図２２（Ｂ）の通り、行程中央部領域２０を相対移動する途中で、最速通過点Ｃを通過することになるので、図２２（Ａ）の行程線Ｍ１、Ｍ２に示すように、実線（Dimple liner）に沿って最速通過点Ｃで折り返す。そして、ピストンリング４０が、行程線Ｍ２に沿って相対移動して行程中央部領域２０を通過し、シリンダライナ１０の下側外部領域２５Ｂに進入する。その後、ピストンリング４０が下死点側に向かって相対移動している最中は、図２２（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｂとなる。
【０１１６】
図２３（Ａ）及び（Ｂ）には、シリンダライナ１０をピストンリング４０が下死点Ｕから上死点Ｔに向かって相対移動する行程を示す。シリンダライナ１０の下側外部領域２５Ｂを、ピストンリング４０が上死点側に向かって相対移動している最中は、図２３（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｂとなる。そして、下側外部領域２５Ｂを通過して、行程中央部領域２０に進入し、そこをピストンリング４０が相対移動している最中は、図２３（Ａ）の実線（Dimple liner）に沿った行程線Ｍ２となる。更に最速通過点Ｃを通過して行程中央部領域２０を相対移動する際中は、図２３（Ａ）の実線（Dimple liner）に沿った行程線Ｍ１となる。行程中央部領域２０を通過して上側平滑領域１３０に進入して相対移動する際中は、図２３（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ｌとなり、上側平滑領域１３０を通過して残りの上側外部領域２５Ａを相対移動する際中は、図２３（Ａ）の点線（base liner）に沿った行程線Ａとなる。このようにすると、上側平滑領域１３０が多少狭くなるため、オイル消費量は多少増加するものの、実線（Dimple liner）に沿った行程線Ｍ１、Ｍ２が長くなるので、燃費効率を高めることができる。
【０１１７】
＜検証例＞
【０１１８】
図２４（Ａ）に示すように、基準行程領域１９の距離をＳ、上側平滑領域１３０の距離をＰ、行程中央部領域２０の距離をＱ、基準行程領域１９の残部距離をＲとし、各行程の比率を変更した実験例１〜３を用意し、エンジンを１８００ｒｐｍで試運転することでオイル消費量（ＬＯＣ）を検証した。なお、行程中央部領域２０に形成される凹部１４の形状は、直径０．５ｍｍの正円とし、その深さは３．５μｍとした。また、行程中央部領域２０において凹部１４が占める面積率は５０％とした。また、基準行程領域１９の距離Ｓは１１５ｍｍとし、この基準工程領域１９の下死点側端縁２７Ｂからトップリング５０が最速で通過する最速通過点Ｃまでの距離Ｏを７０ｍｍとした。
【０１１９】
また比較例１として、基準行程領域１９の全てが行程中央部領域２０となる場合、即ち、上側平滑領域１３０を全く設けない場合を検証し、また、比較例２として、行程中央部領域２０を設けない場合、即ち、凹部１４を形成しない場合を検証した。オイル消費量の評価は、比較例２の行程中央部領域２０を設けない場合の検証結果となるオイル消費量を基準オイル消費量とし、その基準オイル消費量に対して、他の検証結果がどの程度増減するかについて比率により相対評価した。
【０１２０】
図２４（Ｂ）の比較例１に示すように、上側平滑領域１３０を設けずに、全域に凹部を形成する場合は、オイル消費量の増加が９０％となる。
【０１２１】
一方、図２４（Ｂ）の実験例１に示すように、行程中央部領域２０が、最速通過点Ｃから下側の全域に設けた場合、換言すると、上側平滑領域１３０が基準行程領域１９の３０％以上、望ましくは３５％以上を占める場合、オイル消費量の増加が５％に抑制される。また、実験例２に示すように、上側平滑領域１３０が、基準行程領域１９の５％以上、かつ、３０％未満の場合、オイル消費量の増加が６０％に抑制される。なお、実験例３に示すように、上側平滑領域１３０が、実験例２と同じ距離に設定しつつ、行程中央部領域２０を短くしても、オイル消費量に殆ど変化が生じないことも分かる。つまり、オイル消費量は、上側平滑領域１３０の占有比率に依存することが分かる。勿論、燃費効率の観点では、行程中央部領域２０の面積が大きいことが好ましいことから、残部距離Ｒは略零（又は基準行程領域１９の距離Ｓの１０％以下）に設定することが望ましい。
【０１２２】
また、上記検証結果からわかるとおり、基準行程領域１９に対して行程中央部領域２０を下死点側にオフセットすれば、オイル消費量を抑制できることが分かる。具体的には、行程中央部領域２０における行程方向の中央点２０Ｍが、基準行程領域における行程方向の中央点１９Ｍと比較して、ピストンの下死点Ｕ側に位置するようにすれば良い。
【０１２３】
また、本実施形態では、アイドリング運転時の内燃機関の摺動構造や回転数制御について説明したが、本発明はこれに限定されない。つまり、アイドリング運転の回転数よりも高くなるいずれかの任意回転数の時に、本実施形態で示したような摺動構造（摺動状態）が実現されていれば良く、その場合は、アイドリング運転時（アイドリング回転数の運転状態の時）は、本実施形態で示したような摺動構造（摺動状態）が実現されていない場合を含む。勿論、アイドリング運転時に本実施形態で示した摺動構造が実現されていることが好ましく、結果、それよりも高回転領域においても本摺動構造が継続して実現される可能性が高い。同様に、アイドリング運転時以外の運転態様において、本実施形態の回転数制御を適用することができる。例えば、船舶や汽車等の内燃機関の場合は、通常航行／走行時の回転数制御に適用しても良い。また例えば、発電機用の内燃機関の場合は、定常発電時の内燃機関の回転数制御に適用しても良い。即ち、内燃機関において燃費に影響を与えるような、長時間の運転態様時に、本発明の回転数制御を適用することが好ましい。
【０１２４】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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