(57)【要約】【課題】ピストンの摺動抵抗を飛躍的に低減させてエンジンの燃費性能をより一層向上させる。【解決手段】エンジンは、シリンダ１と、シリンダ１内に往復運動可能に収容されたピストン１０と、ピストン１０のスカート部の外周面に形成された周溝に回転可能に取り付けられたスカートリング４０と、スカートリング４０を前記周溝内でピストン１０の中心軸回りに回転させる回転駆動手段とを備える。スカートリング４０は、回転する当該スカートリング４０をシリンダ１の内周面に対し非接触状態に維持するための空気層を、スカートリング４０の回転に伴ってシリンダ１の内周面とスカートリング４０の外周面との間に形成する空気層形成手段（４５）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダ内に往復運動可能に収容されたピストンと、
前記ピストンのスカート部の外周面に形成された周溝に回転可能に取り付けられたスカートリングと、
前記スカートリングを前記周溝内で前記ピストンの中心軸回りに回転させる回転駆動手段とを備え、
前記スカートリングは、回転する当該スカートリングを前記シリンダの内周面に対し非接触状態に維持するための空気層を、スカートリングの回転に伴って前記シリンダの内周面と前記スカートリングの外周面との間に形成する空気層形成手段を有する、ことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンにおいて、
前記空気層形成手段は、前記スカートリングの外周面上に周方向に並ぶように形成された複数の外周凹溝である、ことを特徴とするエンジン。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンにおいて、
前記各外周凹溝は、前記スカートリングの回転方向とは反対側に凸となるＶ字状に形成されている、ことを特徴とするエンジン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
前記回転駆動手段は、空気を供給する空気供給源と、前記スカートリングを厚み方向に貫通するように設けられた複数の貫通孔と、前記空気供給源からの空気を前記貫通孔に導くように前記ピストンの内部に形成された通気路とを有し、
前記空気供給源から前記通気路を通じて供給された空気が前記貫通孔を通過するのに伴って前記スカートリングに周方向の力が作用するように、前記貫通孔の中心軸線がシリンダ軸線に対し傾斜している、ことを特徴とするエンジン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
前記回転駆動手段は、エンジン始動時に、クランキングにより前記ピストンが往復運動される前に前記スカートリングを回転させる、ことを特徴とするエンジン。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
前記回転駆動手段は、エンジンの運転中、エンジンの負荷もしくは回転数が高いほど前記スカートリングが高速で回転するように前記スカートリングを駆動する、ことを特徴とするエンジン。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
空気を吐出する空気吐出源を備え、
前記空気吐出源から吐出された空気を前記ピストンの周溝内に導入するための吐出通路が、前記スカートリングの内周面と対向する前記周溝の側面に開口するように形成された、ことを特徴とするエンジン。
【請求項８】
請求項７に記載のエンジンにおいて、
前記空気吐出源は、エンジン始動時に、クランキングにより前記ピストンが往復運動される前に前記周溝内に空気を導入する、ことを特徴とするエンジン。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
空気を吸引する空気吸引源を備え、
前記空気吸引源により前記ピストンの周溝内から空気を吸引するための吸引通路が、前記スカートリングの内周面と対向する前記周溝の側面に開口するように形成された、ことを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
請求項９に記載のエンジンにおいて、
前記空気吸引源は、エンジン始動時に、クランキングにより前記ピストンが往復運動される前に前記周溝内から空気を吸引する、ことを特徴とするエンジン。
【請求項１１】
シリンダ内に往復運動可能に収容されるとともに、スカート部の外周面に周溝が形成されたピストンであって、
当該ピストンの中心軸回りに回転可能なスカートリングが前記周溝に取り付けられ、
前記スカートリングは、回転する当該スカートリングを前記シリンダの内周面に対し非接触状態に維持するための空気層を、スカートリングの回転に伴って前記シリンダの内周面と前記スカートリングの外周面との間に形成する空気層形成手段を有する、ことを特徴とするピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スカート部の外周面にスカートリングが取り付けられたピストン、およびこれを備えたエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダと、シリンダ内に往復運動可能に収容されるピストンとを備えたエンジン（レシプロエンジン）では、ピストンの外周面がシリンダの内周面に接触することにより摩擦抵抗（摺動抵抗）が発生し、この摺動抵抗が大きい場合にはエンジンの燃費性能が悪化するという問題がある。
【０００３】
このような問題を改善するための技術として、下記特許文献１のものが知られている。具体的に、この特許文献１のエンジンでは、ピストンのスカート部に樹脂被膜層が形成されている。樹脂被膜層は、スクリーン法により形成された低摩擦抵抗性および高耐熱性を有する被膜層とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８３５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のエンジンによれば、ピストンのスカート部に形成された低摩擦抵抗性の樹脂被膜層がシリンダの内周面と接触するため、ピストンの摺動抵抗を低減できるという利点がある。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のようにピストンのスカート部に樹脂被膜を形成しても、樹脂被膜とシリンダの内周面とが互いに接触する固体接触が起きていることに変わりはなく、当該固体接触に伴ってある程度の摺動抵抗が生じることが避けられないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ピストンの摺動抵抗を飛躍的に低減させてエンジンの燃費性能をより一層向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためのものとして、本発明のエンジンは、シリンダと、前記シリンダ内に往復運動可能に収容されたピストンと、前記ピストンのスカート部の外周面に形成された周溝に回転可能に取り付けられたスカートリングと、前記スカートリングを前記周溝内で前記ピストンの中心軸回りに回転させる回転駆動手段とを備え、前記スカートリングは、回転する当該スカートリングを前記シリンダの内周面に対し非接触状態に維持するための空気層を、スカートリングの回転に伴って前記シリンダの内周面と前記スカートリングの外周面との間に形成する空気層形成手段を有する、ことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
本発明によれば、スカートリングの回転に伴って形成される空気層が、スカートリングの外周面とシリンダの内周面との間の隙間寸法を常に一定程度に維持する役割を果たすので、スカートリングがシリンダの内周面に接触すること（固体接触）が確実に回避され、シリンダ内でのピストンの摺動抵抗を飛躍的に低減することができる。しかも、回転駆動手段によりスカートリングを強制回転させつつその回転に伴って前記空気層を形成するので、往復運動するピストンがシリンダ内のどの位置にあっても（例えば往復運動方向の速度がゼロになる上死点または下死点であっても）、前記空気層の形成が途切れることがない。これにより、ピストンがシリンダの内周面に接触することが常に回避されるので、エンジンの燃費性能をより一層向上させることができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、前記空気層形成手段は、前記スカートリングの外周面上に周方向に並ぶように形成された複数の外周凹溝である（請求項２）。
【００１１】
この構成によれば、スカートリングの外周面に外周凹溝を設けるだけの比較的簡単な方法で、スカートリングの周りに当該外周凹溝の形状に起因した特定の方向の空気流を形成することができ、当該空気流を利用して上述した空気層を適正に形成することができる。
【００１２】
前記構成において、より好ましくは、前記各外周凹溝は、前記スカートリングの回転方向とは反対側に凸となるＶ字状に形成される（請求項３）。
【００１３】
この構成によれば、外周凹溝がなすＶ字の各辺に沿ってスカートリングの厚み方向の中心部を指向するような相対向する空気流がスカートリングの回転に伴って形成されるので、当該空気流が衝突する位置であるスカートリングの上下方向の中心部において比較的密度の高い空気層を形成することができる。これにより、当該空気層の分だけスカートリングの外周面をシリンダの内周面から離間させることでき、両者が接触して摺動抵抗が増大するのをより確実に回避することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、前記回転駆動手段は、空気を供給する空気供給源と、前記スカートリングを厚み方向に貫通するように設けられた複数の貫通孔と、前記空気供給源からの空気を前記貫通孔に導くように前記ピストンの内部に形成された通気路とを有し、前記空気供給源から前記通気路を通じて供給された空気が前記貫通孔を通過するのに伴って前記スカートリングに周方向の力が作用するように、前記貫通孔の中心軸線がシリンダ軸線に対し傾斜している（請求項４）。
【００１５】
この構成によれば、スカートリングに形成された貫通孔に空気供給源からの空気を導入するだけの比較的簡単な方法で、スカートリングに周方向の力を付与することができ、当該周方向の力に応じてスカートリングを確実に回転させることができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、前記回転駆動手段は、エンジン始動時に、クランキングにより前記ピストンが往復運動される前に前記スカートリングを回転させる（請求項５）。
【００１７】
この構成によれば、クランキングが開始された時点では既にスカートリングが回転しているので、クランキングによるピストンの往復運動中にスカートリングがシリンダの内周面に接触するのを回避でき、当該接触による傷等の発生からシリンダの内周面を保護することができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、前記回転駆動手段は、エンジンの運転中、エンジンの負荷もしくは回転数が高いほど前記スカートリングが高速で回転するように前記スカートリングを駆動する（請求項６）。
【００１９】
この構成によれば、ピストンに加わるスラスト力（つまり燃焼や往復運動に伴いピストンに作用するシリンダ軸線に直交する方向の力）が大きくなる運転条件であるほどスカートリングが高速回転されて上述した空気層の形成が強化される。これにより、スカートリングがシリンダの内周面に接触するのをエンジンの運転条件にかかわらず確実に回避することができ、シリンダの内周面を効果的に保護することができる。
【００２０】
本発明において、好ましくは、空気を吐出する空気吐出源がエンジンに備えられ、前記空気吐出源から吐出された空気を前記ピストンの周溝内に導入するための吐出通路が、前記スカートリングの内周面と対向する前記周溝の側面に開口するように形成される（請求項７）。
【００２１】
この構成によれば、例えばエンジンの始動時にスカートリングが固着していた場合に、周溝の側面に開口する吐出通路から空気を吐出し、さらにはその吐出量を変動させることにより、スカートリングを径方向に揺動させることができ、それによって前記固着を解消することができる。また、エンジンの運転中は、吐出通路から吐出される空気が、スカートリングの内周面を周溝の側面から遠ざける役割を果たすので、両者の接触によりスカートリングの回転が阻害される事態を有効に回避することができる。
【００２２】
前記構成において、より好ましくは、前記空気吐出源は、エンジン始動時に、クランキングにより前記ピストンが往復運動される前に前記周溝内に空気を導入する（請求項８）。
【００２３】
この構成によれば、クランキングの開始時には既にスカートリングの固着が解消されてスカートリングが回転しているので、スカートリングとの接触による傷等の発生からシリンダの内周面を保護することができる。
【００２４】
本発明において、好ましくは、空気を吸引する空気吸引源がエンジンに備えられ、前記空気吸引源により前記ピストンの周溝内から空気を吸引するための吸引通路が、前記スカートリングの内周面と対向する前記周溝の側面に開口するように形成される（請求項９）。
【００２５】
この構成によれば、例えばエンジンの始動時にスカートリングが固着していた場合に、周溝の側面に開口する吸引通路を通じて周溝から空気を吸引することにより、スカートリングを径方向に揺動させることができ、それによって前記固着を解消することができる。
【００２６】
前記構成において、より好ましくは、前記空気吸引源は、エンジン始動時に、クランキングにより前記ピストンが往復運動される前に前記周溝内から空気を吸引する（請求項１０）。
【００２７】
この構成によれば、クランキングの開始時には既にスカートリングの固着が解消されてスカートリングが回転しているので、スカートリングとの接触による傷等の発生からシリンダの内周面を保護することができる。
【００２８】
また、本発明は、シリンダ内に往復運動可能に収容されるとともに、スカート部の外周面に周溝が形成されたピストンであって、当該ピストンの中心軸回りに回転可能なスカートリングが前記周溝に取り付けられ、前記スカートリングは、回転する当該スカートリングを前記シリンダの内周面に対し非接触状態に維持するための空気層を、スカートリングの回転に伴って前記シリンダの内周面と前記スカートリングの外周面との間に形成する空気層形成手段を有する、ことを特徴とするものである（請求項１１）。
【００２９】
本発明のピストンによれば、これを取り付けたエンジンにおいて、上述した発明と同様の作用効果が奏される。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明のエンジンおよびピストンによれば、ピストンの摺動抵抗を飛躍的に低減させてエンジンの燃費性能をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンの断面図である。
【図２】ピストンおよびその周辺部品の断面図である。
【図３】ピストン単体の断面図である。
【図４】スカートリングを単体で示す図であり、（ａ）はスカートリングを上方から見た平面図（上面図）、（ｂ）はスカートリングを（ａ）の矢印ｂの方向から見た側面図、（ｃ）はスカートリングを（ａ）のｃ−ｃ線に沿って切断した側面断面図、（ｄ）はスカートリングを下方から見た平面図（底面図）である。
【図５】スカートリングの内部構造を説明するための図であり、（ａ）はスカートリングの一部を拡大して示す上面図（図４（ａ）の一部拡大図）であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。
【図６】スカートリングおよびシールリングの回転に伴う作用を説明するための側面断面図である。
【図７】エンジンの制御系統を説明するためのブロック図である。
【図８】エンジンの始動時に行われる制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】図８の制御に伴うエンジンの状態変化を示した動作説明図であり、（ａ）はスカートリングの固着が発生している初期状態、（ｂ）は空気の吸引動作により固着が解消された状態、（ｃ）は空気の吐出動作によりスカートリングが回転を開始した状態をそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態にかかるエンジンの断面図である。本図に示されるエンジンは、例えば自動車等の車両に設けられたレシプロエンジンであり、上下方向に延びる円筒状のシリンダ１を内部に形成するシリンダブロック２およびシリンダヘッド３と、シリンダ１の内部に往復運動可能に収容されたピストン１０とを備えている。
【００３３】
ピストン１０の上方には、シリンダ１の天井部の壁面とピストン１０の上面とに囲まれた燃焼室Ｅが形成されている。燃焼室Ｅには吸気ポート６および排気ポート７が開口しており、吸気ポート６を開閉する吸気弁８と排気ポート７を開閉する排気弁９とがシリンダヘッド３に設けられている。燃焼室Ｅでは、インジェクタ５（図７）から噴射される燃料と吸気ポート６から導入される空気とが混合されて燃焼し、当該燃焼により生じた燃焼ガスが燃焼室Ｅから排気ポート７へと排出される。また、燃焼ガスによる膨張力を受けてピストン１０が押し下げられることにより、ピストン１０がシリンダ１内で上下方向に往復運動する。
【００３４】
ピストン１０の下方に位置するクランク室Ｄには、出力軸であるクランクシャフト２０が、シリンダ１の中心軸であるシリンダ軸線Ｘと直交する方向（紙面に直交する方向）に延びるように配設されている。クランクシャフト２０はコネクティングロッド２１を介してピストン１０と連結されており、ピストン１０の往復運動に応じてクランクシャフト２０が中心軸回りに回転するようになっている。なお、当実施形態のエンジンは、燃料としてガソリンが供給される火花点火式ガソリンエンジンである。このため、シリンダヘッド３には、燃焼室Ｅ内の混合気に着火するための点火プラグ４が設けられている。
【００３５】
クランクシャフト２０は、エンジンの始動時に駆動される始動モータ２３（図７）と連係されている。エンジン始動時には、いわゆるクランキングとして、始動モータ２３によりクランクシャフト２０を強制回転させる動作が行われる。
【００３６】
図２は、ピストン１０およびその周辺部品の断面図であり、図３は、ピストン１０単体の断面図である。なお、図２および図３では、シリンダ軸線Ｘを挟んだ左側および右側領域において、９０°異なる切断面で切断した断面をそれぞれ示している。具体的に、図２および図３におけるシリンダ軸線Ｘよりも左側の断面は、図１の紙面に直交する切断面に沿った断面を表しており、シリンダ軸線Ｘよりも右側の断面は、図１の紙面と平行な切断面に沿った断面を表している。
【００３７】
図１〜図３に示すように、ピストン１０の外周には、シリンダ軸線Ｘを中心とした円環状のスカートリング４０およびシールリング５０が、ピストン１０の外周に沿ってそれぞれ回転可能に取り付けられている。スカートリング４０は、ピストン１０の上下方向の中間部から下部に至る領域（後述するスカート部１２）に取り付けられており、シールリング５０は、ピストン１０の上部（後述するランド部１１）に取り付けられている。スカートリング４０の厚み寸法（上下高さ）は、シールリング５０の厚み寸法よりも十分に大きく設定されている。
【００３８】
ピストン１０は、図２および図３（特に図３）に示すように、上面が閉鎖されかつ下面が開放された短円筒状のランド部１１と、ランド部１１の下側に連続して形成された中空円筒状のスカート部１２と、スカート部１２の内周面にピストン１０の径方向（シリンダ軸線Ｘと直交する方向）に対向するように形成された一対のピンボス部１３とを有している。
【００３９】
スカート部１２の外周面には、径方向内側に凹陥した下側周溝１６（請求項にいう「周溝」に相当）が形成され、この下側周溝１６に収容された状態でスカートリング４０がピストン１０に対しシリンダ軸線Ｘを中心に回転可能に（つまりピストン１０の中心軸回りに回転可能に）取り付けられている。同様に、ランド部１１の外周面には、径方向内側に凹陥した上側周溝１５が形成され、この上側周溝１５に収容された状態でシールリング５０がピストン１０に対しシリンダ軸線Ｘを中心に回転可能に取り付けられている。
【００４０】
上側周溝１５と下側周溝１６との間には、両溝を区画する鍔状の隔壁１８が形成されている。また、ランド部１１の上端には、上側周溝１５の上面を規定する鍔状の上端壁１７が形成されているとともに、スカート部１２の下端には、下側周溝１６の下面を規定する鍔状の下端壁１９が形成されている。
【００４１】
なお、詳細な図示は省略するが、上側周溝１５および下側周溝１６を除く部分のピストン１０の外周面（つまり上端壁１７、隔壁１８、および下端壁１９の各外周面）には、例えばクラスターダイヤモンドやナノカーボン等の炭素系材料が含有された固体潤滑剤の被膜（潤滑被膜）が形成されている。
【００４２】
一対のピンボス部１３には、各ピンボス部１３をその軸方向に（ピストン１０の径方向に）貫通するピン孔１４がそれぞれ形成されている。両ピン孔１４にはピストンピン２５（図２）が共通に挿入され、当該ピストンピン２５を介してコネクティングロッド２１とピストン１０とが互いに連結されている。
【００４３】
図２に示すように、コネクティングロッド２１の内部には、エアポンプ３０から供給される空気が流通する空気導入路３１が上下方向に延びるように形成されている。また、図２および図３に示すように、ピストン１０およびピストンピン２５には、エアポンプ３０から空気導入路３１を通じて供給された空気を上述した下側周溝１６および上側周溝１５に導くための種々の通路（３２，３３，３４）が形成されている。
【００４４】
具体的に、ピストンピン２５は、その中心部に空洞２６を有する中空構造とされ、この空洞２６の周囲には、空洞２６から放射状に延びてピストンピン２５の外周面に開口する複数の連通路３２が形成されている。ピストン１０には、そのピン孔１４から上側周溝１５、さらには下側周溝１６へとつながるように延びる通気路３３と、通気路３３から分岐して下側周溝１６につながる分岐路３４（請求項にいう「吐出通路」および「吸引通路」に相当）とが形成されている。通気路３３は、ピン孔１４から上方に延びて上側周溝１５の上面に開口する第１通気路３３Ａと、隔壁１８を上下方向に貫通して上側周溝１５と下側周溝１６とを互いに連通する第２通気路３３Ｂと、下端壁１９を上下方向に貫通して下側周溝１６とピストン１０の下方空間とを互いに連通する第３通気路３３Ｃとを有している。第１通気路３３Ａは、その下流側の端部である出口が上側周溝１５における周方向の複数箇所に開口するように設けられており、第２通気路３３Ｂおよび第３通気路３３Ｃは、第１通気路３３Ａの出口と同様の分布で周方向の複数箇所に設けられている。分岐路３４は、一対のピンボス部１３が設けられる位置を除く周方向の複数箇所に設けられており、第１通気路３３Ａから分岐して下方に延び、下側周溝１６の側面（スカートリング４０の内周面と対向する壁面）に開口している。
【００４５】
以上のような構造によれば、エアポンプ３０から供給された空気は、コネクティングロッド２１内の空気導入路３１と、ピストンピン２５内の空洞２６および連通路３２と、ピストン１０内の第１通気路３３Ａとを通じて上側周溝１５に供給される。さらに、エアポンプ３０からの空気は、第１通気路３３Ａから分岐した分岐路３４と、上側周溝１５と下側周溝１６とを連通する第２通気路３３Ｂとを通じて、下側周溝１６にも供給される。詳細は後述するが、エアポンプ３０から上側周溝１５および下側周溝１６に供給される空気は、各周溝１５，１６に取り付けられたシールリング５０およびスカートリング４０をそれぞれ特定の方向（後述する回転方向Ｒ２，Ｒ１）に回転させるように作用する。なお、当実施形態では、シールリング５０の回転方向Ｒ２と、スカートリング４０の回転方向Ｒ１とは、互いに逆向きに設定されている。
【００４６】
ここで、当実施形態のエアポンプ３０は、例えば電動モータ等の駆動源と、当該駆動源により正方向または逆方向に回転駆動される回転要素（インペラ等）とを有しており、その回転方向に応じて空気の吐出および吸引のいずれかを選択的に実行可能とされている。すなわち、エアポンプ３０が正方向に駆動されることにより、エアポンプ３０から空気が吐出されて上側周溝１５および下側周溝１６に供給され、エアポンプ３０が逆方向に駆動されることにより、上側周溝１５および下側周溝１６から空気が吸引されてエアポンプ３０に吸い込まれるようになっている。なお、エアポンプ３０は、請求項にいう「空気供給源」「空気吐出源」「空気吸引源」に相当する。
【００４７】
図４はスカートリング４０を単体で示す図であり、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図（（ａ）のｂ矢視図）、図４（ｃ）は側面断面図（（ａ）のｃ−ｃ矢視断面図）、図４（ｄ）は底面図である。また、図５はスカートリング４０の内部構造を説明するための図であり、図５（ａ）は図４（ａ）の一部拡大図、図５（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。なお、スカートリング４０は、エアポンプ３０からの供給空気によって一定の方向に回転駆動されるので、各図においては、このスカートリング４０の回転方向を矢印Ｒ１で示している。
【００４８】
図４および図５に示すように、スカートリング４０には、当該スカートリング４０を上下方向（厚み方向）に貫通する複数の貫通孔４１が、スカートリング４０の内周と外周との中間の直径をもった中間ピッチ円Ｐに沿って周方向に等間隔に並ぶように設けられている。各貫通孔４１は、ほぼ円形の孔であり、上下方向のいずれの位置においても同じ形状（円形）の水平断面を有するように形成されている。ただし、図５（ｂ）に示すように、各貫通孔４１の中心軸をＹとすると、この中心軸Ｙは、上側の方が下側よりもスカートリング４０の回転方向Ｒ１の前側に位置するように傾斜している。言い換えると、貫通孔４１は、燃焼室Ｅに近いほど回転方向Ｒ１の前側に位置するようにシリンダ軸線Ｘに対し傾斜しつつ上下方向に延びている。
【００４９】
図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、スカートリング４０の上面には、平面視Ｖ字状（より詳しくは交差角度が鈍角になる浅いＶ字状）に凹陥された複数の上面凹溝４２が、周方向に２列に並ぶように設けられている。具体的に、複数の上面凹溝４２は、中間ピッチ円Ｐよりも径方向内側において周方向に等間隔に並ぶように設けられた複数の第１上面凹溝４２Ａと、中間ピッチ円Ｐよりも径方向外側において周方向に等間隔に並ぶように設けられた複数の第２上面凹溝４２Ｂとを有している。各第１上面凹溝４２Ａは、平面視において、Ｖ字の交差部分ｒ（図５（ａ））が周方向の同じ側、より詳しくはスカートリング４０の回転方向Ｒ１とは反対側を向くように整列された状態で配置されている。言い換えると、各第１上面凹溝４２Ａは、平面視において、スカートリング４０の回転方向Ｒ１とは反対側に凸となるＶ字状に形成されている。また、各第２上面凹部４２Ｂも、同様に、スカートリング４０の回転方向Ｒ１とは反対側に凸となるＶ字状に形成されている。
【００５０】
スカートリング４０の下面の構造も上面と同様である。すなわち、図４（ｄ）に示すように、スカートリング４０の下面には、平面視Ｖ字状（交差角度が鈍角になる浅いＶ字状）に凹陥された複数の下面凹溝４３が、周方向に２列に並ぶように設けられている。具体的に、複数の下面凹溝４３は、中間ピッチ円Ｐよりも径方向内側において周方向に等間隔に並ぶように設けられた複数の第１下面凹溝４３Ａと、中間ピッチ円Ｐよりも径方向外側において周方向に等間隔に並ぶように設けられた複数の第２下面凹溝４３Ｂとを有しており、各第１下面凹溝４３Ａおよび各第２下面凹溝４３Ｂは、それぞれ、平面視においてスカートリング４０の回転方向Ｒ１とは反対側に凸となるＶ字状に形成されている。
【００５１】
図１および図４（ｂ）に示すように、スカートリング４０の外周面には、側面視Ｖ字状（交差角度が鈍角になる浅いＶ字状）に凹陥された複数の外周凹溝４５が、周方向に等間隔に並ぶように設けられている。各外周凹溝４５は、側面視において、Ｖ字の交差部分ｐ（図４（ｂ））がスカートリング４０における上下方向（厚み方向）の中心部に位置し、かつ当該交差部分ｐがスカートリング４０の回転方向Ｒ１とは反対側を向くように（つまり回転方向Ｒ１の反対側に凸のＶとなるように）整列された状態で配置されている。
【００５２】
スカートリング４０の内周面の構造も外周面と同様である。すなわち、図４（ｃ）に示すように、スカートリング４０の内周面には、側面視Ｖ字状（交差角度が鈍角になる浅いＶ字状）に凹陥された複数の内周凹溝４６が、周方向に等間隔に並ぶように設けられている。各内周凹溝４６は、側面視において、Ｖ字の交差部分ｑがスカートリング４０における上下方向の中心部に位置し、かつ当該交差部分ｑがスカートリング４０の回転方向Ｒ１とは反対側を向くように（つまり回転方向Ｒ１の反対側に凸のＶとなるように）整列された状態で配置されている。
【００５３】
図１に示すように、シールリング５０の外周面には、側面視台形に凹陥された複数の外周凹溝５５が、周方向に等間隔に並ぶように設けられている。具体的に、各外周凹溝５５は、上側（燃焼室Ｅ側）ほど幅が広くなるような台形とされており、台形の下底（互いに平行な対辺のうちの長い方）に相当する辺が上側に位置し、かつ上底（互いに平行な対辺のうちの短い方）に相当する辺が下側に位置するように配置されている。各外周凹溝５５の中心線、つまり上下の対辺の中心どうしを結ぶ線をＷ（図６参照）とすると、この中心線Ｗは、上側の方が下側よりもシールリング５０の回転方向Ｒ２の反対側に位置するように傾斜している。言い換えると、外周凹溝５５は、燃焼室Ｅに近づくほど回転方向Ｒ２の反対側に位置するようにシリンダ軸線Ｘに対し傾斜している。
【００５４】
図２に示すように、シールリング５０には、当該シールリング５０を上下方向（厚み方向）に貫通する複数の貫通孔５１が形成されている。詳細な図示は省略するが、複数の貫通孔５１は、スカートリング４０の貫通孔４１と同様に、所定のピッチ円に沿って周方向に等間隔に並ぶように設けられている。また、各貫通孔５１は、燃焼室Ｅに近いほど（上側ほど）シールリング５０の回転方向Ｒ２の前側に位置するようにシリンダ軸線Ｘに対し傾斜しつつ上下方向に延びている。ただし、当実施形態において、シールリング５０の回転方向Ｒ２とスカートリング４０の回転方向Ｒ１とは互いに逆向きである。このため、シールリング５０における各貫通孔５１は、スカートリング４０の各貫通孔４１（図５（ｂ））とは反対側に傾斜しており、貫通孔４１の中心軸Ｙとは逆向きに（図５（ｂ）でいえば左下から右上に向かうように）傾斜した中心軸に沿って形成されている。
【００５５】
図２に示すように、第１通気路３３Ａの出口および第２通気路３３Ｂの入口は、シールリング５０の貫通孔５１と同じ径方向位置において上側周溝１５に開口している。また、第２通気路３３Ｂの出口および第３通気路３３Ｃの入口は、スカートリング４０の貫通孔４１と同じ径方向位置において下側周溝１６に開口している。このため、エアポンプ３０から空気導入路３１を通じてピストン１０内の第１通気路３３Ａに供給された空気は、シールリング５０の貫通孔５１の内部を上方から下方へと通過するように流れて、第２通気路３３Ｂに排出される。さらに、第２通気路３３Ｂに排出された空気は、スカートリング４０の貫通孔４１を上方から下方へと通過するように流れて、第３通気路３３Ｃに排出される。
【００５６】
図５（ｂ）において、スカートリング４０の貫通孔４１内を上から下に流通する空気の流れが矢印Ａとして示される。この矢印Ａのように、貫通孔４１内を流通する空気は、傾斜した貫通孔４１における回転方向Ｒ１の前側の壁面４１ａに衝突し、これによって当該壁面４１ａに破線の矢印で示すような力を作用させる。スカートリング４０は、この空気流Ａに由来した力を受けて、回転方向Ｒ１（上面視で時計回り）に回転する。
【００５７】
このように、当実施形態では、ピストン１０の中心軸回りにスカートリング４０を回転させる回転駆動手段が、空気の供給源であるエアポンプ３０と、エアポンプ３０から供給された空気をスカートリング４０に導入する通気路３３と、導入された空気が流通するようにスカートリング４０に穿設された傾斜した貫通孔４１とによって構成されている。
【００５８】
詳細な図示は省略するが、シールリング５０も同様の機構により回転駆動される。すなわち、シールリング５０に供給された空気が当該シールリング５０の貫通孔５１を上方から下方に流通することにより、その空気流と貫通孔５１の傾斜とに由来した回転力がシールリング５０に作用する結果、シールリング５０がスカートリング４０とは反対の回転方向Ｒ２（上面視で反時計回り）に回転する。
【００５９】
なお、スカートリング４０には、上述した通気路３３（より詳しくは第２通気路３３Ｂ）からだけでなく、分岐路３４からも空気が供給される。この分岐路３４から供給される空気は、下側周溝１６の側面に開口された出口から径方向外側に吐出されてスカートリング４０の内周面に衝突する。このような空気の流れは、スカートリング４０の内周面と下側周溝１６の側面との間に適切な微小隙間が形成される位置にスカートリング４０を位置決めする機能を果たす。
【００６０】
スカートリング４０およびシールリング５０の回転に伴い生じる種々の空気流を図６に示す。本図に示すように、シールリング５０が回転すると、当該シールリング５０の外周面に形成された外周凹溝５５の作用により、図６において矢印Ｂで示すように、シールリング５０の周りを下方から上方へと向かうような空気の流れが形成される。すなわち、シールリング５０の回転に伴って、シールリング５０の外周面とこれに対向するシリンダ１の内周面との隙間に存在する空気は、順次、シールリング５０の回転方向Ｒ２の前側から外周凹溝５５内へと流入するが、このとき、外周凹溝５５の形状（つまり下側よりも上側の方が拡幅された形状）に起因して、外周凹溝５５の内部圧力は、下側よりも上側の方が低くなる。すると、このような圧力分布に起因して、外周凹溝５５内に流入した空気が上方を指向するように方向転換されて、下方から上方へと向かうような空気流（矢印Ｂ）が形成される。特に、外周凹溝５５は、その中心線Ｗが側面視で上方ほど回転方向Ｒ２の反対側に位置するように傾斜しているため、この傾斜した中心線Ｗに沿うよう空気が流れることにより、上記矢印Ｂの流れ（下方から上方への空気流）が強化される。
【００６１】
このように、シールリング５０の回転に伴って、シールリング５０の外周面とシリンダ１の内周面との隙間には、常時、下方から上方へと向かう空気流Ｂが形成される。この空気流Ｂは、シールリング５０の上方の燃焼室Ｅで生成された燃焼ガスが上記隙間を通ってクランク室Ｄに吹き抜けるのを防止する機能、つまり燃焼ガスをシールする機能を発揮する。
【００６２】
一方、スカートリング４０が回転すると、当該スカートリング４０の外周面に形成された外周凹溝４５の作用により、図６において矢印Ｃ１，Ｃ２で示すように、スカートリング４０の上下方向の中心部を指向する相対向する空気の流れがスカートリング４０の周りに形成される。すなわち、スカートリング４０の回転に伴って、スカートリング４０の外周面とこれに対向するシリンダ１の内周面との隙間に存在する空気は、順次、スカートリング４０の回転方向Ｒ１の前側から外周凹溝４５内へと流入するが、この外周凹溝４５が図示のような形状（つまり回転方向Ｒ１とは反対側に凸となるＶ字形状）とされていることに起因して、当該外周凹溝４５に流入した空気は、Ｖ字の交差部分（凸部）ｐに向かうように方向転換されて、スカートリング４０の上下方向の中心部を指向するようになる。これにより、Ｖ字の交差部分ｐよりも上側において上方から下方へと向かう空気流Ｃ１と、交差部分ｐよりも下側において下方から上方へと向かう空気流Ｃ２とが形成される。
【００６３】
このように、スカートリング４０の回転に伴って、スカートリング４０の外周面とシリンダ１の内周面との隙間には、常時、スカートリング４０の上下方向（厚み方向）の中心部を指向する相対向する空気流Ｃ１，Ｃ２が形成される。これにより、スカートリング４０の上下方向の中心部では、空気流Ｃ１，Ｃ２が互いに衝突して集まり、比較的密度の高い空気層Ｚが形成される。この高密度の空気層Ｚは、スカートリング４０の外周面がシリンダ１の内周面に接触するのを回避する機能、つまり、スカートリング４０をシリンダ１に対し非接触状態に維持する機能を発揮する。
【００６４】
なお、当実施形態において、外周凹溝４５は、その幅が上下方向の位置によって異なるように形成されている。より詳しくは、外周凹溝４５は、上下方向の中心部（Ｖ字の交差部分ｐ）の幅が最も大きく、上端および下端の幅が最も小さくなるように形成されている。このような溝幅の相違は、上述した中心向きの空気流Ｃ１，Ｃ２を促進する上で有利である。ただし、むやみに溝幅を相違させると（つまり上下方向の中心部の溝幅を広げすぎると）、上述した空気層Ｚの密度がかえって低下するおそれがある。そこで、当実施形態では、外周凹溝４５の幅を上下方向の中心に向かって緩やかに増加させて、中心部の溝幅と上端／下端の溝幅との差を比較的小さく設定している。
【００６５】
上記のようにスカートリング４０の外周面に高密度な空気層Ｚが形成されるのと同様に、スカートリング４０の上面、下面、および内周面にも、高密度な空気層が形成される。すなわち、スカートリング４０の上面に形成されたＶ字状の上面凹溝４２（図４（ａ））の作用により、スカートリング４０の上面と下側周溝１６の上面との間に高密度な空気層が形成され、スカートリング４０の下面に形成されたＶ字状の下面凹溝４３（図４（ｄ））の作用により、スカートリング４０の下面と下側周溝１６の下面との間に高密度な空気層が形成され、スカートリング４０の内周面に形成されたＶ字状の内周凹溝４６（図４（ｃ））の作用により、スカートリング４０の内周面と下側周溝１６の側面との間に高密度な空気層が形成される。これらの空気層は、スカートリング４０の上面、下面、および内周面を、それぞれ下側周溝１６の壁面に対し非接触状態に維持する機能を果たす。
【００６６】
図７は、当実施形態のエンジンの制御系統を説明するためのブロック図である。本図に示されるＥＣＵ６０は、エンジンの各部を統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。
【００６７】
ＥＣＵ６０は、各種センサおよびスイッチから入力される信号を受け付ける。例えば、エンジンまたは車両には、クランクシャフト２０の回転数（つまりエンジン回転数）を検出するエンジン回転センサ６１と、車両を運転するドライバーにより操作される図外のアクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ６２と、エアポンプ３０から供給される空気の圧力を検出する圧力センサ６３とが設けられており、これら各センサ６１〜６３により検出された情報（つまりエンジン回転数、アクセル開度、および空気圧を示す情報）が電気信号としてＥＣＵ６０に逐次入力される。また、車両には、エンジンを始動させるために操作されるイグニッションスイッチ６４が設けられており、このイグニッションスイッチ６４が操作された際には、その操作状態を表す信号（操作信号）がＥＣＵ６０に入力される。
【００６８】
ＥＣＵ６０は、上記センサおよびスイッチ（６１〜６４）からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。具体的に、ＥＣＵ６０は、点火プラグ４、インジェクタ５、始動モータ２３、およびエアポンプ３０と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。例えば、ＥＣＵ６０は、エンジンの運転中、アクセルセンサ６２により検出されるアクセル開度（エンジン負荷）と、エンジン回転センサ６１により検出されるエンジン回転数とに基づいて、点火プラグ４による点火時期およびインジェクタ５からの燃料噴射量を決定し、決定した点火時期および燃料噴射量が実現されるように点火プラグ４およびインジェクタ５を制御する。
【００６９】
また、ＥＣＵ６０は、エンジン始動のためにイグニッションスイッチ６４がオン操作されたときには、まずエアポンプ３０を駆動してスカートリング４０およびシールリング５０を回転させ、その後に始動モータ２３を駆動してエンジンをクランキングする、といった手順でエンジンを始動させる。ただし、始動前にエンジンが長期間に亘って停止していた場合などは、特に表面積の大きいスカートリング４０がシリンダ１の内周面に固着している可能性がある。このような状態でいきなりクランキング（始動モータ２３によるピストン１０の上下動）が開始されると、スカートリング４０がシリンダ１の内周面に直接接触（固体接触）している状態で上下動することになるので、シリンダ１の内周面に摺動傷等の損傷が発生するおそれがある。そこで、ＥＣＵ６０は、エンジンの始動時に次のような制御を実行する。
【００７０】
図８は、エンジンの始動時にＥＣＵ６０により行われる制御の手順を示すフローチャートであり、図９は、当該制御に伴うエンジンの状態変化を示した動作説明図である。イグニッションスイッチ６４がオン操作されて図８に示す制御がスタートすると、ＥＣＵ６０は、エアポンプ３０を正方向に駆動することにより、エアポンプ３０から空気を吐出させて、当該空気を通気路３３（詳しくは第１通気路３３Ａおよび第２通気路３３Ｂ）を通じてシールリング５０およびスカートリング４０に供給する（ステップＳ１）。
【００７１】
次に、ＥＣＵ６０は、スカートリング４０が固着しているか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、図９（ａ）に示すように、スカートリング４０が固着していると、エアポンプ３０から供給された空気の流れがスカートリング４０の回転に変換されないので、スカートリング４０が固着していない場合に比べて通気路３３内の圧力は上昇する。そこで、ＥＣＵ６０は、エアポンプ３０の駆動後に圧力センサ６３により検出される空気圧の値に基づいて、スカートリング４０が固着しているか否かを判定する。
【００７２】
図９（ａ）の例では、ピストン１０が径方向の一側（図面の左側）に片寄った位置に停止しており、これに伴ってスカートリング４０の外周面の一部（図面の左側に位置する部分）がシリンダ１の内周面と接触している。そして、この接触部においてスカートリング４０の外周面がシリンダ１の内周面に固着しているとともに、スカートリング４０の下面が下側周溝１６の下面に固着している。図９（ａ）では、これら固着した部分を固着部Ｓとして示している。このような固着部Ｓが存在する状態では、図示のように通気路３３を通じてスカートリング４０に空気を供給しても、スカートリング４０は回転せず、通気路３３内の空気の圧力、ひいては圧力センサ６３により検出される空気の圧力（エアポンプ３０からの吐出圧力）が上昇する。ＥＣＵ６０は、このような圧力上昇の有無に基づいて、スカートリング４０が固着しているか否かを判定する。なお、図９（ａ）において、下側周溝１６の上下に位置する部分のピストン１０の外周面、つまり隔壁１８および下端壁１９の外周面もシリンダ１の内周面に接触しているが、これらの接触部では、ピストン１０の外周面（下側周溝１６および上側周溝１５を除く部分の外周面）に形成された潤滑被膜の作用により固着が回避される。
【００７３】
上記ステップＳ２でＹＥＳと判定されてスカートリング４０が固着していることが確認された場合、ＥＣＵ６０は、エアポンプ３０を逆方向に駆動してエアポンプ３０に空気を引き込む吸引動作と、エアポンプ３０を正方向に駆動してエアポンプ３０から空気を吐出する吐出動作とを交互に繰り返す制御を実行する（ステップＳ３）。
【００７４】
具体的に、ＥＣＵ６０は、まずエアポンプ３０を逆方向に駆動する吸引動作を行う。これにより、図９（ｂ）に示すように、下側周溝１６内の空気が通気路３３および分岐路３４を通じて上流側（エアポンプ３０側）に吸引され、下側周溝１６内の圧力が負圧になる。特に、スカートリング４０の内周面とこれと対向する下側周溝１６の側面との間の径方向の隙間が最も小さい位置（図９（ａ）の左側の位置）では、より強力な負圧が生成される。すると、当該負圧の作用により、上記の隙間がなくなる方向（つまり図９（ａ）の右側）にスカートリング４０が移動させられる。これにより、図９（ｂ）に示すように、固着部Ｓにおいて固着していたスカートリング４０がシリンダ１および下側周溝１６から引き剥がされて、スカートリング４０の固着が緩和もしくは解消される。
【００７５】
上記のような吸引動作を一定期間継続した後、ＥＣＵ５０は、エアポンプ３０を正方向に駆動する吐出動作を行う。これにより、通気路３３および分岐路３４から下側周溝１６内に正圧の空気が供給（吐出）されるので、スカートリング４０は、図９（ｂ）において下側周溝１６の側面に引き付けられていた部分が再び離される方向（つまり図９（ｂ）の左側）に移動させられるとともに、通気路３３（第２通気路３３Ｂ）からスカートリング４０の貫通孔４１に導入される空気の作用により、スカートリング４０に周方向（回転方向）の力が加わる。このとき、先の吸引動作によってスカートリング４０の固着が解消されるかもしくは固着の程度がかなり緩和されていたとすれば、上記吐出動作によってスカートリング４０は回転を始めることができる（つまり固着が完全に解消される）。また、固着の程度が未だに十分に緩和されていなかったとしても、上記吐出動作に伴いスカートリング４０に周方向および径方向の力が作用することにより、固着の緩和が促進されて、固着部Ｓの面積がさらに減少することになる。
【００７６】
上記のような吸引動作と吐出動作とを少なくとも１回ずつ行った後、ＥＣＵ６０は、スカートリング４０の固着が解消されたか否かを判定する（ステップＳ４）。すなわち、ＥＣＵ６０は、エアポンプ３０から空気を吐出させる吐出動作を継続しつつ、圧力センサ６３により検出される空気圧を調べ、その空気圧がスカートリング４０が固着している場合に得られる圧力よりも十分に低い場合に、スカートリング４０の固着が解消された（つまりスカートリング４０が順調に回転している）と判定する。
【００７７】
上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されてスカートリング４０の固着が解消されたことが確認された場合、ＥＣＵ６０は、エアポンプ３０からの空気の吐出（正駆動）を継続してスカートリング４０を回転させつつ（ステップＳ５）、始動モータ２３を駆動してクランクシャフト２０を強制回転させるクランキングを実行し（ステップＳ６）、ピストン１０をシリンダ１内で往復運動させる。そして、クランキング開始後の適宜のタイミングでインジェクタ５から燃料を噴射させるとともに点火プラグ４に点火を行わせ、燃焼室Ｅでの燃焼を開始する。以上により、エンジンの始動が完了する。
【００７８】
一方、上記ステップＳ２でＮＯと判定された場合、つまり、スカートリング４０の固着がそもそも発生していなかった場合、ＥＣＵ６０は、上記ステップＳ３〜Ｓ５の処理を飛ばしてステップＳ６に移行し、始動モータ２３を駆動するクランキング（ステップＳ６）と燃料噴射／点火制御（ステップＳ７）とを直ちに開始する。
【００７９】
最後に、上記のようなエンジン始動制御が完了した後の動作について説明しておく。ＥＣＵ６０は、エンジンの運転中、エアポンプ３０を常に正方向に駆動してスカートリング４０を継続的に回転させる。このとき、ＥＣＵ６０は、エンジン回転センサ６１により検出されるエンジン回転数が高いほど、エアポンプ３０からの空気吐出量を増大させてスカートリング４０を高速で回転させる。同様に、ＥＣＵ６０は、アクセルセンサ６２により検出されるアクセル開度が高いほど（つまりエンジン負荷が高いほど）、エアポンプ３０からの空気吐出量を増大させてスカートリング４０を高速で回転させる。また、ＥＣＵ６０は、エンジンを停止させるためにイグニッションスイッチ６４がオフ操作されたときには、燃料カットに伴ってエンジンが完全に停止した後（つまりピストン１０の往復運動が停止した後）で、エアポンプ３０の駆動を停止する。
【００８０】
以上説明したとおり、当実施形態では、ピストン１０の下側周溝１６に取り付けられたスカートリング４０がエアポンプ３０から供給される空気によって回転駆動されるとともに、スカートリング４０の外周面に設けられた複数の外周凹溝４５が、回転するスカートリング４０をシリンダ１の内周面に対し非接触状態に維持するための空気層（例えば図６に示したような高密度な空気層Ｚ）を形成する空気層形成手段として機能するので、ピストン１０の摺動抵抗を飛躍的に低減させてエンジンの燃費性能をより一層向上させることができる。
【００８１】
すなわち、上記実施形態では、スカートリング４０の回転に伴って形成される空気層が、スカートリング４０の外周面とシリンダ１の内周面との間の隙間寸法を常に一定程度に維持する役割を果たすので、スカートリング４０がシリンダ１の内周面に接触すること（固体接触）が確実に回避され、シリンダ１内でのピストン１０の摺動抵抗を飛躍的に低減することができる。しかも、エアポンプ３０等を用いてスカートリング４０を強制回転させつつその回転に伴って上記空気層を形成するので、往復運動するピストン１０がシリンダ１内のどの位置にあっても（例えば往復運動方向の速度がゼロになる上死点または下死点であっても）、上記空気層の形成が途切れることがない。これにより、ピストン１０がシリンダ１の内周面に接触することが常に回避されるので、エンジンの燃費性能をより一層向上させることができる。
【００８２】
特に、上記実施形態では、スカートリング４０の外周面上を周方向に等間隔に並ぶように複数の外周凹溝４５が設けられるとともに、各外周凹溝４５が、側面視でスカートリング４０の回転方向Ｒ１とは反対側に凸となるＶ字状に形成されているので、このＶ字の各辺（交差部ｐで交差する各辺）に沿ってスカートリング４０の上下方向（厚み方向）の中心部を指向するような相対向する空気流Ｃ１，Ｃ２（図６）を形成することができ、当該空気流Ｃ１，Ｃ２が衝突する位置であるスカートリング４０の上下方向の中心部において比較的密度の高い空気層Ｚを形成することができる。これにより、当該空気層Ｚの分だけスカートリング４０の外周面をシリンダ１の内周面から離間させることでき、両者が接触して摺動抵抗が増大するのをより確実に回避することができる。
【００８３】
また、上記実施形態では、スカートリング４０を上下方向（厚み方向）に貫通する複数の貫通孔４１が周方向に等間隔に並ぶように形成されるとともに、エアポンプ３０から通気路３３を通じて供給された空気が当該貫通孔４１内を流通するのに伴ってスカートリング４０に周方向の力が作用するように、貫通孔４１の中心軸線Ｙがシリンダ軸線Ｘに対し傾斜しているので、貫通孔４１にエアポンプ３０からの空気を導入するだけの比較的簡単な方法で、スカートリング４０に周方向の力（図５（ｂ）にて破線矢印で示す力）を付与することができ、当該周方向の力に応じてスカートリング４０を確実に回転させることができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、エンジン始動時に、クランキングによりピストン１０が往復運動させられる前にエアポンプ３０から空気が供給されてスカートリング４０が回転駆動されるので、クランキングが開始された時点では既にスカートリング４０が回転している。このため、クランキングによるピストン１０の往復運動中にスカートリング４０がシリンダ１の内周面に接触するのを回避でき、当該接触による傷等の発生からシリンダ１の内周面を保護することができる。
【００８５】
特に、上記実施形態では、通気路３３から分岐する分岐路３４が、スカートリング４０の内周面と対向する下側周溝１６の側面に開口するように設けられるとともに、エアポンプ３０として空気の吐出と吸引の双方が可能なポンプが用いられているので、例えばエンジンの始動時にスカートリング４０が固着していたとしても、分岐路３４を通じて下側周溝１６に空気を吐出したり下側周溝１６から空気を吸引したりしてスカートリング４０を径方向に揺動させることにより、上記固着を解消することができる。しかも、このような固着解消のための動作がクランキングの開始前に行われるので、クランキングの開始時には既にスカートリング４０の固着が解消されて、通気路３３からの空気によりスカートリング４０が回転している。これにより、スカートリング４０との接触による傷等の発生からシリンダ１の内周面を効果的に保護することができる。
【００８６】
また、上記実施形態では、エンジンの運転中、エンジンの負荷もしくは回転数が高いほどスカートリング４０が高速で回転するようにエアポンプ３０が制御されるので、ピストン１０に加わるスラスト力（つまり燃焼や往復運動に伴いピストン１０に作用するシリンダ軸線Ｘに直交する方向の力）が大きくなる運転条件であるほどスカートリング４０が高速回転されて上述した空気層の形成が強化される。これにより、スカートリング４０がシリンダ１の内周面に接触するのをエンジンの運転条件にかかわらず確実に回避することができ、シリンダ１の内周面を効果的に保護することができる。
【００８７】
なお、上記実施形態では、図１、図４（ｂ）、図６に示したように、スカートリング４０の外周面に側面視Ｖ字状の外周凹溝４５を設けたが、外周凹溝４５は、例えばスカートリング４０の上下方向中心部を指向する相対向する空気流Ｃ１，Ｃ２のように、スカートリング４０の周りに高密度な空気層を形成するための空気流を促進し得る形状であればよく、図示したような形状に限られない。例えば、Ｖ字の各辺を交差部分ｐで交差させずに（側面視ハの字状として）、スカートリング４０の上下方向中心部を溝のない平坦面に形成してもよい。
【００８８】
また、外周凹溝４５の配列についても種々変更可能であり、例えば、上記実施形態のように周方向に一列に並ぶ外周凹溝４５に代えて、例えばスカートリング４０の上面および下面に形成された凹溝４２，４３と同様に、複数列の外周凹溝を設けてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、エアポンプ３０として空気の吐出と吸引の双方が可能なポンプを用いたが、吐出用のポンプと吸引用のポンプとを別々に設けてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、エンジンの始動時にスカートリング４０の固着が発生していた場合に、エアポンプ３０により空気の吐出と吸引とを交互に繰り返してスカートリング４０を径方向に揺動させ、それによって固着を解消するようにしたが、例えばエアポンプとして空気の吐出のみが可能なポンプを用いた場合には、空気の吐出量を変動させる（例えば吐出量を一時的に減少させた後で急増させるといった制御を行う）ことにより、上記と同様の効果を得ることが可能である。
【００９１】
また、上記実施形態では、エンジン始動時に、スカートリング４０の固着が解消されたか否かを圧力センサ６３による検出圧力（エアポンプ３０からの吐出空気圧力）に基づいて判定したが、例えばエアポンプ３０による吐出動作と吸引動作とが予め定められた所定期間に亘り繰り返された時点で固着が解消されたと判定してもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、エンジン始動時に、イグニッションスイッチ６４がオン操作された時点でエアポンプ３０の駆動（正方向の駆動）を開始したが、例えば、車両に乗り込もうとした乗員が乗降用のドアを開放操作した時点でエアポンプ３０を駆動してもよいし、車両用の操作キー（電子キー）が車両に近づいた時点でエアポンプ３０を駆動してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１  シリンダ
１０  ピストン
１２  スカート部
１６  下側周溝（周溝）
３０  エアポンプ（空気供給源、空気吐出源、空気吸引源）
３３（３３Ａ〜３３Ｃ）  通気路
３４  分岐路（吐出通路、吸引通路）
４０  スカートリング
４１  貫通孔
４５  外周凹溝
Ｘ  シリンダ軸線
【図１】
2017180224.tif 000003
【図２】
2017180224.tif 000004
【図３】
2017180224.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017180224.tif 000009
【図８】
2017180224.tif 000010
【図９】
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