(57)【要約】【課題】ピストンリングの外周部にダイヤモンドライクカーボン層が形成された構成を有する内燃機関において、ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が適切な大きさでないことに起因する問題の発生を抑制する。【解決手段】本発明の実施形態による内燃機関が備えるピストンは、ピストンヘッドと、ピストンヘッドの外周部に装着されたピストンリングと、シリンダ壁に沿ってピストンヘッドの外周部から延びるピストンスカートとを有する。ピストンリングは、外周部にダイヤモンドライクカーボン層を有する。ピストンスカートは、シリンダ壁に対して摺動する摺動部を含み、摺動部は、少なくとも一部に、ピストンの熱がピストンスカートからシリンダ壁に伝熱されることを妨げる樹脂層を有する。【選択図】図２
2016160777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを画定するシリンダ壁を有するシリンダと、
前記シリンダボア内に収容されるとともにシリンダ軸線に平行な第１方向および前記第１方向とは反対の第２方向に往復運動可能なピストンと、
前記シリンダボアの前記第１方向の端部に設けられ、前記シリンダ壁および前記ピストンとともに燃焼室を画定するシリンダヘッドと、を有し、
前記ピストンは、
前記燃焼室の前記第２方向の端部を画定するピストンヘッドと、
前記ピストンヘッドの外周部に装着されたピストンリングであって、前記シリンダ壁に接触して前記ピストンの熱を前記シリンダ壁に伝達する外周部を含むピストンリングと、
前記シリンダ壁に対して摺動する摺動部を含み、前記シリンダ壁に沿って前記ピストンヘッドの外周部から前記第２方向に延びるピストンスカートと、を有し、
前記ピストンリングは、前記外周部にダイヤモンドライクカーボン層を有し、
前記ピストンスカートの前記摺動部は、少なくとも一部に、前記ピストンスカートから前記シリンダ壁への前記ピストンの熱の伝達を妨げる樹脂層を有する、鞍乗型車両用の内燃機関。
【請求項２】
前記シリンダヘッドは、前記燃焼室に燃料を導入するための吸気ポートと、前記燃焼室から排気ガスを排出するための排気ポートとを有し、
前記ピストンスカートは、径方向においてシリンダ軸線を挟むように位置する第１スカート部および第２スカート部を有し、
前記第１スカート部は、前記樹脂層を有するとともに前記第１方向に見て少なくとも一部が前記吸気ポートに重なり、
前記第２スカート部は、前記樹脂層を有するとともに前記第１方向に見て少なくとも一部が前記排気ポートに重なり、
前記第１スカート部における前記樹脂層の面積は、前記第２スカート部における前記樹脂層の面積よりも大きい請求項１に記載の鞍乗型車両用の内燃機関。
【請求項３】
前記摺動部の略全体に前記樹脂層が形成されている請求項１に記載の鞍乗型車両用の内燃機関。
【請求項４】
前記ピストンスカートの前記第２方向に沿った長さＬと、前記シリンダボアの直径Ｄとが、Ｌ／Ｄ≧０．３の関係を満足する請求項１から３のいずれかに記載の鞍乗型車両用の内燃機関。
【請求項５】
前記樹脂層の厚さは、１５μｍ以上である請求項１から４のいずれかに記載の鞍乗型車両用の内燃機関。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関を備えた鞍乗型車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鞍乗型車両用の内燃機関および鞍乗型車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、よく知られているように、燃料を燃焼（爆発）させるための燃焼室が設けられている。燃焼室は、シリンダボアを形成するシリンダ壁と、シリンダボア内に収容されるピストンと、シリンダボアの一端を塞ぐシリンダヘッドとによって画定される。
【０００３】
ピストンは、燃焼室で発生した燃焼ガスによる爆発圧力を受けるピストンヘッドと、ピストンヘッドの外周部からシリンダ軸線方向に延びるとともにシリンダ壁に対して摺動するピストンスカートとを有する。ピストンは、さらに、ピストンヘッドの外周部に装着されたピストンリングを有する。
【０００４】
ピストンリングは、燃焼室の気密性を高めたり、シリンダ壁の表面に付着した余分なオイルを除去したりするために、シリンダ壁の表面に密着するように装着される。
【０００５】
従来、シリンダ壁に対するピストンリングによるスカッフを防止するための技術として、ピストンリングの外周部にダイヤモンドライクカーボン層を形成した構成が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ピストンヘッドが燃焼ガスから受けた熱は、ピストンリングやピストンスカートからシリンダ壁に放散される。
【０００８】
しかしながら、ピストンリングの外周部にダイヤモンドライクカーボン層が形成されていると、ピストンリングからシリンダ壁に熱が伝達されにくくなる。そのため、内燃機関の始動直後において、燃焼ガスに直接曝されるピストンヘッドと、燃焼ガスから離れた位置にあるピストンスカートとの温度差が大きくなる。この状態では、ピストンヘッドの変形量に比べてピストンスカートの変形量が小さくなるので、ピストンの形状は、定常運転時を想定して設計された理想的な形状にならない。そのため、ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が、定常運転時を前提に設計された適切な大きさにならない。
【０００９】
ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が適切な大きさでないと、ピストンがシリンダボア内を往復運動する際に、ピストンスカートがピストンヘッドを十分に支えることができない。そのため、ピストンがシリンダ壁に繰り返し衝突して大きな騒音が発生することがある。また、ピストンがシリンダ壁に強く衝突することによってピストンおよびシリンダ壁の摩耗や凝着（焼き付き、かじり）が生じることがある。特に、内燃機関の始動後、暖機をせずに（つまり内燃機関を十分に昇温させないで）すぐに走り始めると、上述した騒音や、ピストンおよびシリンダ壁の摩耗および凝着の問題が発生し易い。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンリングの外周部にダイヤモンドライクカーボン層が形成された構成を有する内燃機関において、ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が適切な大きさでないことに起因する問題の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態による鞍乗型車両用の内燃機関は、シリンダボアを画定するシリンダ壁を有するシリンダと、前記シリンダボア内に収容されるとともにシリンダ軸線に平行な第１方向および前記第１方向とは反対の第２方向に往復運動可能なピストンと、前記シリンダボアの前記第１方向の端部に設けられ、前記シリンダ壁および前記ピストンとともに燃焼室を画定するシリンダヘッドと、を有し、前記ピストンは、前記燃焼室の前記第２方向の端部を画定するピストンヘッドと、前記ピストンヘッドの外周部に装着されたピストンリングであって、前記シリンダ壁に接触して前記ピストンの熱を前記シリンダ壁に伝達する外周部を含むピストンリングと、前記シリンダ壁に対して摺動する摺動部を含み、前記シリンダ壁に沿って前記ピストンヘッドの外周部から前記第２方向に延びるピストンスカートと、を有し、前記ピストンリングは、前記外周部にダイヤモンドライクカーボン層を有し、前記ピストンスカートの前記摺動部は、少なくとも一部に、前記ピストンスカートから前記シリンダ壁への前記ピストンの熱の伝達を妨げる樹脂層を有する。
【００１２】
ある実施形態において、前記シリンダヘッドは、前記燃焼室に燃料を導入するための吸気ポートと、前記燃焼室から排気ガスを排出するための排気ポートとを有し、前記ピストンスカートは、径方向においてシリンダ軸線を挟むように位置する第１スカート部および第２スカート部を有し、前記第１スカート部は、前記樹脂層を有するとともに前記第１方向に見て少なくとも一部が前記吸気ポートに重なり、前記第２スカート部は、前記樹脂層を有するとともに前記第１方向に見て少なくとも一部が前記排気ポートに重なり、前記第１スカート部における前記樹脂層の面積は、前記第２スカート部における前記樹脂層の面積よりも大きい。
【００１３】
ある実施形態において、前記摺動部の略全体に前記樹脂層が形成されている。
【００１４】
ある実施形態において、前記ピストンスカートの前記第２方向に沿った長さＬと、前記シリンダボアの直径Ｄとが、Ｌ／Ｄ≧０．３の関係を満足する。
【００１５】
ある実施形態において、前記樹脂層の厚さは、１５μｍ以上である。
【００１６】
本発明の実施形態による鞍乗型車両は、上述したいずれかの構成を有する内燃機関を備える。
【００１７】
以下、本発明の作用・効果を説明する。
【００１８】
本発明の実施形態による内燃機関では、ピストンリングが外周部にダイヤモンドライクカーボン層を有しているので、シリンダ壁に対するピストンリングによるスカッフが防止される。また、本発明の実施形態による内燃機関では、ピストンスカートの摺動部が少なくとも一部に樹脂層を有するので、ピストンスカートからシリンダ壁への熱の伝達が樹脂層によって妨げられる。従って、ピストンの熱（ピストンスカートの熱）がシリンダ壁に伝達されにくくなり、ピストンスカートに留まりやすくなる（つまりピストンスカートの保温性が高くなる）。そのため、ピストンスカートの温度が、摺動部が樹脂層を有しない場合に比べて早く上昇する。その結果、ピストンヘッドとピストンスカートとの温度差が小さくなるので、ピストンにおける温度分布は、内燃機関の始動後において比較的早期に、定常運転時の温度分布に近くなる。そのため、内燃機関の始動後において比較的早期に、ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が適切な大きさとなる。それ故、内燃機関の始動直後に発生する騒音を早く抑えることができ、また、ピストンおよびシリンダ壁の摩耗や凝着を防止することができる。
【００１９】
典型的には、ピストンスカートは、径方向においてシリンダ軸線を挟むように位置する第１スカート部および第２スカート部を有している。ここで、第１スカート部は、樹脂層を有するとともに、第１方向（シリンダ軸線に平行で、クランクケース側からシリンダヘッド側に向かう方向）に見て少なくとも一部が吸気ポートに重なる。また、第２スカート部は、樹脂層を有するとともに、第１方向に見て少なくとも一部が排気ポートに重なる。内燃機関の始動直後において、シリンダは、吸気ポート側が排気ポート側よりも低温になり易いので、第１スカート部と第２スカート部とで樹脂層の面積が同じであると、ピストンの熱が第１スカート部から逃げ易くなる。これに対し、第１スカート部における樹脂層の面積が、第２スカート部における樹脂層の面積よりも大きいと、ピストンを周方向においてより均一に保温することができる。
【００２０】
また、ピストンスカートの摺動部の略全体に樹脂層が形成されていてもよい。ピストンスカートの保温性をもっとも高くする観点からは、摺動部の略全体に樹脂層が形成されている構成が好ましいといえる。
【００２１】
本発明の実施形態による内燃機関は、鞍乗型車両に好適に用いられ、スクータ型やアンダーボーン型のような、内燃機関の始動後すぐに走り始めることが多い鞍乗型車両に特に好適に用いられる。本発明の実施形態による内燃機関を用いることにより、騒音の発生や、ピストンおよびシリンダ壁の摩耗や凝着を抑制する効果が顕著に得られる。
【００２２】
ピストンスカートの第２方向（シリンダ軸線に平行で、シリンダヘッド側からクランクケース側に向かう方向）に沿った長さＬと、シリンダボアの直径Ｄとが、Ｌ／Ｄ≧０．３の関係を満足すると、ピストンヘッドを比較的支持し易くなるので、ピストンの姿勢をより安定させることができる。ただし、ピストンスカートの長さＬが大きいほど（つまりＬ／Ｄが大きくなるほど）、ピストンスカートの先端部が燃焼ガスから離れることになるので、ピストンヘッドとピストンスカートとの温度差が大きくなる。また、ピストンスカートの長さＬが大きいと、放熱面積（ピストンスカートとシリンダ壁との接触面積）が大きくなってピストンスカートから放熱し易くなるので、内燃機関の始動直後においてピストンスカートが昇温し難くなる。従って、Ｌ／Ｄ≧０．３の関係が満足される内燃機関では、ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が適切な大きさでないことに起因する問題が発生しやすい（または顕著である）といえる。そのため、本発明の実施形態は、Ｌ／Ｄ≧０．３の関係が満足される内燃機関に適用する意義が大きい。本発明の実施形態による内燃機関は、Ｌ／Ｄ≧０．３であっても（つまりピストンスカートの長さＬが比較的大きくても）、ピストンスカートを十分に保温することができるので、ピストンにおける温度分布をより早く定常運転時の温度分布に近くすることができる。そのため、内燃機関の始動直後に発生する騒音を早く抑えることができ、また、ピストンおよびシリンダ壁の変形摩耗や凝着を防止することができる。
【００２３】
ピストンスカートの保温性を十分に高くする観点からは、樹脂層の厚さは、１５μｍ以上であることが好ましい。ただし、樹脂層の厚さが３０μｍを超えると、単純な形成方法を採用しにくいことがあるので、樹脂層を容易に形成する観点からは、樹脂層の厚さは３０μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施形態によると、ピストンリングの外周部にダイヤモンドライクカーボン層が形成された構成を有する内燃機関において、ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が適切な大きさでないことに起因する問題の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態による内燃機関１００を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）は、内燃機関１００が備えるピストン４０を模式的に示す上面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、ピストン４０を模式的に示す側面図であり、（ｄ）は、ピストン４０を模式的に示す下面図である。
【図３】ピストン４０が有するピストンリング４３ａ（あるいは４３ｂ、４３ｃ）を模式的に示す断面図である。
【図４】ピストン４０が有するピストンスカート４２の断面構造を示す図であり、図２（ｃ）中の４Ａ−４Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、ピストンスカート４２の摺動部ｓｐにおける樹脂層ｒｌの配置の例を示す平面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、内燃機関１００の概略断面図であり、（ａ）は、上死点直前の状態を示しており、（ｂ）は、上死点直後の状態を示している。
【図７】内燃機関１００の他の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】内燃機関（エンジン）１００を備える鞍乗型車両（自動二輪車）２００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】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
図１に、本発明の実施形態による内燃機関（エンジン）１００を示す。図１は、内燃機関１００を模式的に示す断面図である。
【００２８】
内燃機関１００は、図１に示すように、シリンダ（シリンダブロック）１０と、シリンダヘッド２０と、クランクケース３０とを備える。また、内燃機関１００は、ピストン４０と、クランクシャフト５０と、コンロッド（コネクティングロッド）６０とをさらに備える。
【００２９】
シリンダ１０は、シリンダボア１１を画定するシリンダ壁１２を有する。本願明細書では、シリンダ軸線１１ａ（シリンダボア１１の中心線）に平行な２つの方向Ｄ１およびＤ２を、それぞれ「第１方向」および「第２方向」と呼ぶ。第１方向Ｄ１は、クランクケース３０側からシリンダヘッド２０側に向かう方向（図中の下側から上側に向かう方向）であり、第２方向Ｄ２は、シリンダヘッド２０側からクランクケース３０側に向かう方向（図中の上側から下側に向かう方向）である。つまり、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１とは反対の方向である。シリンダ１０は、金属材料（例えばアルミニウム合金や鋳鉄）から形成されている。
【００３０】
シリンダヘッド２０は、シリンダボア１１の第１方向Ｄ１の端部に設けられている。シリンダヘッド２０は、シリンダ壁１２およびピストン４０とともに燃焼室７０を画定する。シリンダヘッド２０は、燃焼室７０に燃料を導入するための吸気ポート２１と、燃焼室７０から排気ガスを排出するための排気ポート２２とを有している。吸気ポート２１内には、吸気弁２３が設けられており、排気ポート２２内には、排気弁２４が設けられている。
【００３１】
クランクケース３０は、シリンダ１０に対してシリンダヘッド２０とは反対側に位置するように設けられている。クランクケース３０は、シリンダ１０と別体であってもよいし、シリンダ１０と一体に形成されていてもよい。
【００３２】
ピストン４０は、シリンダボア１１内に収容されている。ピストン４０は、シリンダボア１１内を第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に沿って往復運動し得るように設けられている。ピストン４０は、金属材料（例えばアルミニウム合金）で形成されている。
【００３３】
クランクシャフト５０は、クランクケース３０内に収容されている。クランクシャフト５０は、クランクピン５１およびクランクアーム５２を有している。
【００３４】
コンロッド６０は、棒状のロッド本体部６１と、ロッド本体部６１の一端に設けられた小端部６２と、ロッド本体部６１の他端に設けられた大端部６３とを有する。コンロッド６０は、ピストン４０とクランクシャフト５０とを連結する。具体的には、小端部６２の貫通孔（ピストンピン孔）にピストン４０のピストンピン４８が挿入されているとともに、大端部６３の貫通孔（クランクピン孔）にクランクシャフト５０のクランクピン５１が挿入されており、そのことによってピストン４０とクランクシャフト５０とが連結されている。大端部６３の内周面とクランクピン５１との間には、軸受け６６が設けられている。
【００３５】
続いて、図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、内燃機関１００が備えるピストン４０の構造をより具体的に説明する。図２（ａ）は、ピストン４０を模式的に示す上面図である。図２（ｂ）および（ｃ）は、ピストン４０を模式的に示す側面図である。図２（ｂ）が、ピストン４０をピストンピン４８（図１参照）の軸方向（以下では「ピストンピン軸方向」と呼ぶ）から見たときの図であるのに対し、図２（ｃ）は、ピストン４０をピストンピン軸方向に直交する方向から見たときの図である。図２（ｄ）は、ピストン４０を模式的に示す下面図である。
【００３６】
ピストン４０は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、ピストンヘッド４１と、ピストンスカート４２と、ピストンリング４３ａ、４３ｂおよび４３ｃとを有する。また、ピストン４０は、ピストンピン４８（図１参照）が挿通されるピストンピン孔４４ａが形成された一対のピストンピンボス４４と、ピストンピンボス４４およびピストンスカート４２を互いに連結するリブ４５とを有する。
【００３７】
ピストンヘッド４１は、燃焼室７０の第２方向Ｄ２の端部を画定する。ピストンヘッド４１の外周部には、ピストンリング４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを保持するリング溝が形成されている。
【００３８】
ピストンスカート４２は、シリンダ壁１２に沿ってピストンヘッド４１の外周部から第２方向Ｄ２に延びる。ピストンスカート４２は、シリンダ壁１２に対して摺動する摺動部（摺動面）ｓｐを含んでいる。
【００３９】
ピストンスカート４２は、径方向においてシリンダ軸線１１ａを挟むように位置する２つの部分４２ａおよび４２ｂを有する。図２（ｄ）に示すように、これら２つの部分４２ａおよび４２ｂのうちの一方（以下では「第１スカート部」と呼ぶ）４２ａは、第１方向Ｄ１に見て少なくとも一部が吸気ポート２１に重なる。また、他方（以下では「第２スカート部」と呼ぶ）４２ｂは、第１方向Ｄ１に見て少なくとも一部が排気ポート２２に重なる。
【００４０】
ピストンリング４３ａ、４３ｂおよび４３ｃは、ピストンヘッド４１の外周部に装着されている。ここでは、ピストン４０が３つのピストンリング４３ａ、４３ｂおよび４３ｃを有する構成を例示しているが、ピストンリングの個数は３に限定されるものではない。３つのピストンリング４３ａ、４３ｂおよび４３ｃのうち、例えば、上側および中央のピストンリング（トップリングおよびセカンドリング）４３ａおよび４３ｂは、燃焼室７０の気密性を保つためのコンプレッションリングであり、下側のピストンリング（サードリング）４３ｃは、シリンダ壁１２に付着している余分なオイルをかき落とすためのオイルリングである。
【００４１】
ピストンリング４３ａ、４３ｂおよび４３ｃは、金属材料（例えば鋼）から形成されている。ピストンリング４３ａ、４３ｂおよび４３ｃのうちの少なくとも１つ（例えばトップリング４３ａおよびサードリング４３ｃ）の外周部（外周面）には、図３に示すように、ダイヤモンドライクカーボン層（以下では「ＤＬＣ層」と呼ぶ。）４３Ｄが形成されている。ピストンリング４３ａ、４３ｂおよび４３ｃの外周部は、シリンダ壁１２に接触してピストン４０の熱をシリンダ壁１２に伝達する部分である。図３は、ピストンリング４３ａ（あるいは４３ｂ、４３ｃ）の模式的な断面図である。ＤＬＣ層４３Ｄは、蒸着法（例えばＣＤＶ法やＰＶＤ法）により好適に形成される。ＤＬＣ層４３Ｄの組成や厚さに特に制限はない。スカッフをより確実に防止する点からは、ＤＬＣ層４３Ｄの厚さは、２μｍ以上であることが好ましい。また、密着性の点からは、ＤＬＣ層４３Ｄの厚さは、２０μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
本実施形態では、ピストンスカート４２の摺動部ｓｐは、少なくとも一部に樹脂層を有する。図２（ｂ）および（ｃ）では、樹脂層が形成されている領域にハッチングを付している。図２（ｂ）および（ｃ）に示す例では、摺動部ｓｐの略全体に樹脂層が形成されている。この樹脂層は、ピストンスカート４２からシリンダ壁１２へのピストン４０の熱の伝達を妨げる。
【００４３】
図４に、ピストンスカート４２の断面構造を示す。図４は、図２（ｃ）中の４Ａ−４Ａ’線に沿った断面図である。図４に示すように、金属材料から形成された基材ｂｌ上に、樹脂層ｒｌが設けられている。樹脂層ｒｌは、例えば、ポリマーマトリックスと、ポリマーマトリックス中に分散された固体潤滑粒子とを含む。ポリマーマトリックスの材料としては、例えば、熱硬化性ポリアミドイミドを好適に用いることができるが、勿論、これに限定されるものではない。固体潤滑粒子としては、公知の種々の固体潤滑粒子を用いることができ、例えば、グラファイト粒子およびモリブデン粒子を好適に用いることができる。樹脂層ｒｌは、例えば、液状体の樹脂材料をスプレー法や各種の印刷法（スクリーン印刷法やパッド印刷法など）でピストンスカート４２に塗布することにより形成され得る。
【００４４】
既に説明したように、ピストンリングの外周面にＤＬＣ層が形成されていると、ピストンリングからシリンダ壁面に熱が伝達されにくくなる。そのため、内燃機関の始動直後において、燃焼ガスに直接曝されるピストンヘッドと、燃焼ガスから離れた位置にあるピストンスカートとの温度差が大きくなる。この状態では、ピストンヘッドの変形量に比べてピストンスカートの変形量が小さくなるので、ピストンの形状は、定常運転時を想定して設計された理想的な形状にならない。そのため、ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が、定常運転時を前提に設計された適切な大きさにならない。
【００４５】
これに対し、本発明の実施形態による内燃機関１００では、上述したように、ピストンスカート４２の摺動部ｓｐが少なくとも一部に樹脂層ｒｌを有するので、ピストンスカート４２からシリンダ壁１２への熱の伝達が樹脂層ｒｌによって妨げられる。従って、ピストンスカート４２の熱がシリンダ壁１２に伝達されにくくなり、ピストンスカート４２に留まりやすくなる（つまりピストンスカート４２の保温性が高くなる）。そのため、ピストンスカート４２の温度が、摺動部ｓｐが樹脂層ｒｌを有しない場合に比べて早く上昇する。その結果、ピストンヘッド４１とピストンスカート４２との温度差が小さくなるので、ピストン４０における温度分布は、内燃機関１００の始動後において比較的早期に、定常運転時の温度分布に近くなる。そのため、内燃機関１００の始動後において比較的早期に、ピストンスカート４２とシリンダ壁１２との間隙が適切な大きさとなる。それ故、内燃機関１００の始動直後に発生する騒音を早く抑えることができ、また、ピストン４０およびシリンダ壁１２の摩耗や凝着を防止することができる。
【００４６】
なお、一般的な技術常識（当業者の通常の発想）では、ピストンヘッドとピストンスカートとの温度差が大きくなった場合、ピストンヘッドを冷却しようとする。具体的には、ピストンヘッドの裏面に向けてオイルを飛散させることによってピストンヘッドを冷却し、ピストンヘッドとピストンスカートとの温度差を小さくしようとする。しかしながら、内燃機関の始動直後はオイルが低温でその粘度が高いので、上述した手法によりピストンヘッドとピストンスカートとの温度差を小さくしようとすると、オイルポンプの負荷が高くなってしまう。そのため、オイルポンプの容量を増加させることによる製造コストの増加や内燃機関の大型化を招いたり、ベアリングやカムの摺動部分へのオイル供給量が減少したりする懸念がある。これに対し、本発明の実施形態は、ピストンヘッドを冷却するという通常の発想とは全く異なる技術思想に基づくものであり、ピストンスカート４２の保温性を高めることによってピストンヘッド４１とピストンスカート４２との温度差を小さくするので、オイルポンプの負荷を高めることがなく、また、他の摺動部分へのオイル供給量を十分に確保することができる。
【００４７】
なお、図２（ｂ）および（ｃ）には、ピストンスカート４２の摺動部ｓｐの略全体に樹脂層ｒｌが形成されている構成を例示したが、樹脂層ｒｌは、必ずしも摺動部ｓｐの略全体に形成されている必要はなく、摺動部ｓｐの一部のみに形成されていてもよいし、所定のパターンを有するように形成されていてもよい。
【００４８】
また、第１スカート部４２ａと第２スカート部４２ｂとで、樹脂層ｒｌの面積が異なっていてもよい。内燃機関１００の始動直後において、排気ポート２２は燃焼ガスが通過して高温になるのに対し、吸気ポート２１は燃焼前の燃料が通過するので比較的低温のままである。そのため、内燃機関１００の始動直後において、シリンダ１０は、吸気ポート２１側が排気ポート２２側よりも低温になり易い。従って、第１スカート部４２ａと第２スカート部４２ｂとで樹脂層ｒｌの面積が同じであると、ピストン４０の熱が第１スカート部４２ａから逃げ易くなる。これに対し、第１スカート部（吸気ポート２１に少なくとも部分的に重なるスカート部）４２ａにおける樹脂層ｒｌの面積が、第２スカート部（排気ポート２２に少なくとも部分的に重なるスカート部）４２ｂにおける樹脂層ｒｌの面積よりも大きいと、ピストン４０を周方向においてより均一に保温することができる。
【００４９】
ピストンスカート４２の保温性を十分に高くする観点からは、ピストンスカート４２の摺動部ｓｐになるべく広く樹脂層ｒｌが形成されていることが好ましい。また、ピストンスカート４２の保温性をもっとも高くする観点からは、ピストンスカート４２の摺動部ｓｐの略全体に樹脂層ｒｌが形成されている構成が好ましいといえる。
【００５０】
図５（ａ）および（ｂ）に、ピストンスカート４２の摺動部ｓｐにおける樹脂層ｒｌの配置の他の例を示す。
【００５１】
図５（ａ）および（ｂ）に示す例では、摺動部ｓｐの一部に樹脂層ｒｌが形成されている。つまり、摺動部ｓｐは、樹脂層ｒｌが形成されていない領域を含んでいる。より具体的には、図５（ａ）に示す例では、樹脂層ｒｌは、周方向に延びる複数の帯状（線状）に形成されており、図５（ｂ）に示す例では、樹脂層ｒｌは、複数の点状に形成されている。
【００５２】
図５（ａ）および（ｂ）に示した配置を採用しても、内燃機関１００の始動直後に発生する騒音を早く抑え、また、シリンダ壁１２の変形ピストン４０およびシリンダ壁１２の摩耗や凝着を防止するという効果を得ることができる。
【００５３】
樹脂層ｒｌの厚さｔ（図４参照）は特に限定されないが、ピストンスカート４２の保温性を十分に高くする観点からは、樹脂層ｒｌの厚さｔは、１５μｍ以上であることが好ましい。ただし、樹脂層ｒｌの厚さｔが３０μｍを超えると、単純な形成方法を採用しにくいことがあるので、樹脂層ｒｌを容易に形成する観点からは、樹脂層ｒｌの厚さｔは３０μｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
ここで、図６（ａ）および（ｂ）を参照しながら、内燃機関１００における「スラスト側」および「アンチスラスト側」を説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、内燃機関１００の概略断面図である。図６（ａ）および（ｂ）において、クランクシャフト５０は反時計回りに回転する。図６（ａ）は、上死点直前の状態を示しており、図６（ｂ）は、上死点直後の状態を示している。
【００５５】
ピストン４０は、コンロッド６０とピストン４０が受ける圧力とによって、シリンダ壁１２の左側または右側に押し付けられる。図６（ａ）に示すように、ピストン４０が上死点に向けて上昇しているときには、ピストン４０はシリンダ壁１２の左側に押し付けられている。これに対し、図６（ｂ）に示すように、ピストン４０が上死点を過ぎると、コンロッド６０の傾く方向が変化する（上死点直前ではコンロッド６０は小端部６２が大端部６３よりも左側に位置するように傾いているのに対し、上死点直後ではコンロッド６０は大端部６３が小端部６２よりも左側に位置するように傾いている）ので、ピストン４０は左側から右側に移動し、シリンダ壁１２の右側に押し付けられる。このときにピストン４０がシリンダ壁１２からスラスト力（側圧）を受ける右側が「スラスト側」と呼ばれ、左側が「アンチスラスト側」と呼ばれる。
【００５６】
本実施形態の内燃機関１００では、吸気ポート２１に重なる第１スカート部４２ａがスラスト側に位置し、排気ポート２２に重なる第２スカート部４２ｂがアンチスラスト側に位置するように、スラスト側およびアンチスラスト側が設定されている。勿論、ピストン４０のスラスト側およびアンチスラスト側の設定は、この例に限定されるものではない。ピストン４０のスラスト側およびアンチスラスト側は、各内燃機関に設定されたコンロッド６０の回転方向によって定まる。
【００５７】
なお、シリンダ壁１２を含むシリンダ１０と、ピストン４０とは、同じ金属材料（例えばアルミニウム合金）から形成されていてもよいし、異なる金属材料から形成されていてもよい。また、図１には、スリーブレスのシリンダ１０を例示したが、図７に示すように、シリンダ１０の内側にスリーブ（金属製の円筒状部材）１４が嵌め込まれていてもよい。この場合、スリーブ１４の内周面がシリンダ壁１２となる。スリーブ１４は、例えば鋳鉄から形成されている。
【００５８】
本発明の実施形態による内燃機関１００は、内燃機関の始動後すぐに走り始めることが多いスクータ型やアンダーボーン型の鞍乗型車両に特に好適に用いられる。このような鞍乗型車両では、内燃機関の始動後すぐに走り始めることが多いので、本発明の実施形態による内燃機関１００を用いることにより、騒音の発生や、ピストン４０およびシリンダ壁１２の摩耗や凝着を抑制する効果が顕著に得られる。
【００５９】
また、内燃機関の始動後すぐに走り始めることが多い鞍乗型車両（スクータ型やアンダーボーン型）では、ピストン４０の姿勢をより安定にして、低騒音を実現するとともに耐久性を確保するために、ピストンスカート４２の第２方向Ｄ２に沿った長さＬ（図２（ｃ）参照）と、シリンダボア１１の直径Ｄ（図１参照）とが、Ｌ／Ｄ≧０．３の関係を満足することが多い。そのため、本発明は、ピストンスカート４２の第２方向Ｄ２に沿った長さＬと、シリンダボア１１の直径ＤとがＬ／Ｄ≧０．３の関係を満足する内燃機関１００に適用する意義が大きいといえる。
【００６０】
図８に、本発明の実施形態による内燃機関１００を備えた鞍乗型車両２００を示す。図８に示す鞍乗型車両２００は、アンダーボーン型の自動二輪車である。図８は、自動二輪車２００を模式的に示す側面図である。
【００６１】
図８に示すように、自動二輪車２００の車体フレーム２２０は、その前端にヘッドパイプ２２１を有している。ヘッドパイプ２２１には、ステアリングシャフトが挿通されている。ステアリングシャフトは、回転可能に支持されている。ステアリングシャフトの下端は、フロントフォーク２０２に連結されている。前輪２０３は、フロントフォーク２０２の下端で支持されている。ステアリングシャフトの上端は、ステアリング２０４に連結されている。
【００６２】
また、車体フレーム２２０は、ヘッドパイプ２２１から後方且つ下方に斜めに延伸し、車体フレーム２２０の前部を構成する前フレーム部２２２を有している。前フレーム部２２２は、車幅方向の中心に配置されている。
【００６３】
ステアリング２０４よりも後方に、シート２０５が配置されている。シート２０５は、タンデムシートである。ライダー（運転者）が座るシート２０５の前部に比べ、パッセンジャー（同乗者）が座るシート２０５の後部は、高くなっている。既に説明したように、図８に示す自動二輪車２００はアンダーボーンタイプであり、前フレーム部２２２の上方、且つ、ステアリング２０４とシート２０５との間には、所定のスペースＳが形成されている。
【００６４】
前フレーム部２２２の下方に、内燃機関（エンジン）１００が配置されている。車体フレーム２２０は、前フレーム部２２２の後端から下方に伸びる後ブラケット２２３を含んでいる。後ブラケット２２３は、エンジン１００の後に配置されている。エンジン１００は、前フレーム部２２２と後ブラケット２２３とによって支持されている。エンジン１００および後ブラケット２２３の後方には、後輪２０６が配置されている。後輪２０６の車軸は、後ブラケット２２３から後方に延びるスイングアーム（不図示）によって支持されている。
【００６５】
車体フレーム２２０は、一対の（左右の）後フレーム部２２４をさらに有している。後フレーム部２２４の前端は、前フレーム部２２２の後部に接続されている。後フレーム部２２４の接続位置は、エンジン１００のクランクケース３０の上方に位置している。後フレーム部２２４は、その前端から後方且つ上方に斜めに伸び、車体フレーム２２０の後部を構成している。また、車体フレーム２２０は、前フレーム部２２２の後端から後フレーム部２２４の中途部に向かって延伸し、後フレーム部２２４を支持するステー２２５を有している。
【００６６】
自動二輪車２００の車体カバーは、一対のサイドカバー部２６１を含んでいる。また、車体カバーは、フロントカバー部２６２、センターカバー部２６４、シート下カバー部２６５およびエンジン下カバー部２６６を含んでいる。
【００６７】
一対のサイドカバー部２６１は、後フレーム部２２４に沿って配置されており、後フレーム部２２４の車幅方向の外側を覆っている。フロントカバー部２６２の上部は、ヘッドパイプ２２１の前側を覆っている。フロントカバー部２６２の左右のサイド部は、車体前部の右側および左側を覆っている。
【００６８】
センターカバー部２６４の最上部は、ヘッドパイプ２２１の後側を覆っており、センターカバー部２６４は、その最上部から前フレーム部２２２に沿って下方且つ後方に伸び、前フレーム部２２２の上側を覆っている。
【００６９】
シート下カバー部２６５は、シート２０５の下方に配置されており、シート２０５の下方に配置される収納ボックス（不図示）を覆っている。エンジン下カバー部２６６は、エンジン２００の前部を覆っている。
【００７０】
上述した構成を有する自動二輪車２００は、本発明の実施形態によるエンジン（内燃機関）１００を備えているので、内燃機関１００の始動直後に発生する騒音を早く抑えることができ、また、ピストン及びシリンダ壁の摩耗や凝着を防止することができる。
【００７１】
なお、本発明の実施形態によるエンジン１００は、例示したような自動二輪車以外の鞍乗型車両に備えられていてもよい。本願明細書における鞍乗型車両は、乗員が跨って乗車する任意の車両を意味し、二輪車に限られない。鞍乗型車両は、車体を傾けることによって進行方向を変える形式の三輪車等であってもよく、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）等の他の鞍乗型車両であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の実施形態によると、ピストンリングの外周部にダイヤモンドライクカーボン層が形成された構成を有する内燃機関において、ピストンスカートとシリンダ壁との間隙が適切な大きさでないことに起因する問題の発生を抑制することができる。
【００７３】
本発明は、鞍乗型車両用の内燃機関に好適に用いられ、スクータ型やアンダーボーン型の鞍乗型車両に特に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７４】
１０    シリンダ（シリンダブロック）
１１    シリンダボア
１１ａ    シリンダ軸線
１２    シリンダ壁
１４    スリーブ
２０    シリンダヘッド
２１    吸気ポート
２２    排気ポート
２３    吸気弁
２４    排気弁
３０    クランクケース
４０    ピストン
４１    ピストンヘッド
４２    ピストンスカート
４２ａ    第１スカート部
４２ｂ    第２スカート部
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ    ピストンリング
４３Ｄ    ダイヤモンドライクカーボン層
４４    ピストンピンボス
４４ａ    ピストンピン孔
４５    リブ
４８    ピストンピン
５０    クランクシャフト
５１    クランクピン
５２    クランクアーム
６０    コンロッド
６１    ロッド本体部
６２    小端部
６３    大端部
６６    軸受け
７０    燃焼室
１００    内燃機関（エンジン）
２００    鞍乗型車両（自動二輪車）
ｓｐ    摺動部（摺動面）
ｂｌ    基材
ｒｌ    樹脂層
【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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