JP7348100B2 - 遮熱膜部材 - Google Patents

Description

本開示は、ピストンを軸方向に沿って摺動可能に収容するシリンダライナに装着される遮熱膜部材に関する。

エンジンの低燃費率化を実現するためには、エンジンの燃焼室内の熱損失量の低減が重要である。エンジンの燃焼室を区画するシリンダライナの内壁面に、遮熱膜を形成することで、燃料と空気とが混合された混合気の燃焼による熱が、上記内壁面を通じて燃焼室の外部に放出されるのを抑制し、燃焼室内の熱損失の低減を図るような構造が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のシリンダライナは、シリンダ軸線方向の上方側に位置する部位（主に燃焼室を構成する部位）における内壁面に成膜される第１遮熱膜と、上記部位よりもシリンダ軸線方向の下方側の部位における内壁面に成膜される第２遮熱膜と、を有している。第１遮熱膜および第２遮熱膜の夫々は、シリンダライナの内壁面における周方向の全体に亘り形成されている。また、第２遮熱膜は、第１遮熱膜の熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有している。

特開２０１８－２１５３７号公報

エンジンを長期間に亘り運転させると、遮熱膜が損傷したり摩耗したりする虞がある。例えば、特許文献１に記載のシリンダライナでは、シリンダライナ内をシリンダ軸線方向に沿ってピストンが上下方向に運動するのに伴い、ピストンに装着されたピストンリングが遮熱膜に接触して摺りながら動くため、遮熱膜がシリンダライナから剥がれたり、遮熱膜の表面が削られて遮熱膜の厚さが減少したりする虞がある。また、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亘り運転させると、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、シリンダライナ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。シリンダライナ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。

上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、遮熱膜の損傷を抑制し、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できる遮熱膜部材を提供することにある。

本開示にかかる遮熱膜部材は、
ピストンを軸方向に沿って摺動可能に収容するシリンダライナにおけるエンジンの燃焼室に面する内壁面に装着される少なくとも一つの遮熱膜部材であって、
前記シリンダライナの前記内壁面に形成された凹部に対して脱着可能に嵌合するように構成された基盤層と、
前記基盤層における前記シリンダライナの前記内壁面とは反対側の面に成膜される遮熱膜層と、を備え、
前記遮熱膜層は、前記ピストンが上死点に到達した時点における前記シリンダライナの前記軸方向の最も上側に位置するピストンリングよりも上方に設けられた。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、遮熱膜の損傷を抑制し、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できる遮熱膜部材が提供される。

本開示の一実施形態における燃焼室を有するエンジンの概略断面図である。 図１における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。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材を説明するための説明図であって、シリンダライナの中心軸に沿った断面を概略的に示す説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材を説明するための説明図であって、燃焼室を軸方向の下方から視認した平面を概略的に示す説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第１の変形例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第２の変形例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第３の変形例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第４の変形例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第５の変形例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第６の変形例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第７の変形例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第８の変形例を説明するための説明図である。

以下、添付図面を参照して本開示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、本開示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」、「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。

（エンジン）
図１は、本開示の一実施形態における燃焼室を有するエンジンの概略断面図である。図２は、図１における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１および図２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に面するシリンダライナ６の内壁面６１に装着されるものである。まず、エンジン１の燃焼室１０について説明する。

図１に示されるように、エンジン１は、シリンダブロック３と、シリンダヘッド４と、ピストン５と、シリンダライナ６と、を備える。以下、シリンダライナ６の中心軸ＣＡの延在する方向（図１中上下方向）を軸方向とし、軸方向において、ピストン５に対してシリンダヘッド４が位置する側（図１中上側）を上側とし、この上側とは反対側を下側と定義する。また、シリンダライナ６の軸方向に直交する方向を径方向とし、径方向において、シリンダライナ６の中心軸ＣＡに向かう側を内側とし、中心軸ＣＡから離れる側を外側と定義する。

シリンダブロック３には、軸方向に沿って延在する筒状の空間３０が形成されている。この筒状の空間３０には、軸方向に沿って延在する筒状のシリンダライナ６が軸方向における上側から嵌め込まれる。シリンダライナ６は、ピストン５を軸方向に沿って摺動可能に収容するように構成されている。

ピストン５は、シリンダライナ６の内壁面６１により画定される内部空間６０に収容される。ピストン５は、軸方向の上側から視て円形状の輪郭形状を有するヘッド部５１と、ヘッド部５１の軸方向のおける下側の外周縁から軸方向に沿って下側に向か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。ピストン５は、ヘッド部５１の軸方向における上側に設けられた頂面５３を有する。図１に示される実施形態では、頂面５３は、径方向の内側に向かうにつれて軸方向の下側に凹む凹曲面５３１を有する。

ピストン５は、ピストンピン１３を介してコンロッド１４の一端部１４１に機械的に連結されている。コンロッド１４は、上記一端部１４１と、一端部１４１とは反対側に位置する他端部１４２と、を含む。コンロッド１４の他端部１４２は、クランクシャフト１５に機械的に連結されている。

シリンダヘッド４は、軸方向の下側に位置する下端部４１が、シリンダブロック３の軸方向の上側に位置する上端部３１に当接するようにして、シリンダブロック３に取り付けられる。なお、上端部３１と下端部４１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、軸方向におけるピストン５とシリンダヘッド４との間に燃焼室１０が区画される。燃焼室１０は、ピストン５の頂面５３と、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と、シリンダライナ６の内壁面６１と、により区画される。

ピストン５のヘッド部５１の外周部には、ピストンリング１２が取り付けられる少なくとも一つの環状のピストンリング溝５４が形成されている。図２に示される実施形態では、ヘッド部５１の外周部には、軸方向において互いに離れた位置に三つのピストンリング溝５４が形成されている。ピストンリング溝５４に装着されたピストンリング１２は、ヘッド部５１の外周面５５よりも径方向における外側に突出するとともに、シリンダライナ６の内壁面６１に当接する外周面１２１を有する。この外周面１２１は、シリンダライナ６内をピストン５が軸方向に沿って摺動する際に、シリンダライナ６の内壁面６１上を滑動する。シリンダライナ６の内壁面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。

図２に示されるように、シリンダヘッド４の内部には、燃焼用気体を燃焼室１０に送るための吸気流路１６と、燃焼室１０から排ガスを排出するための排気流路１７と、が形成されている。吸気流路１６は、シリンダヘッド４の下面４２に形成された吸気ポート１６Ａを通じて、燃焼室１０との間で気体（燃焼用気体）の流通が可能となっている。排気流路１７は、シリンダヘッド４の下面４２に形成された排気ポート１７Ａを通じて、燃焼室１０との間で気体（排ガス）の流通が可能となっている。

エンジン１は、図２に示されるように、吸気ポート１６Ａを開閉可能に構成された吸気バルブ１８と、排気ポート１７Ａを開閉可能に構成された排気バルブ１９と、を備える。吸気バルブ１８により吸気ポート１６Ａを全閉すると、吸気流路１６から燃焼室１０への吸気の供給が遮断される。また、排気バルブ１９により排気ポート１７Ａを全閉すると、燃焼室１０から排気流路１７への排気の排出が遮断される。

エンジン１は、図２に示されるように、着火装置２４を備える。図２に示される実施形態では、着火装置２４は、混合気を着火（点火）することが可能な点火プラグ２４１からなる。また、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のエンジン１Ａからなる。エンジン１Ａでは、着火装置２４は副燃焼室２０に設けられる。燃焼室形成部１１は、燃焼室１０を画定する部材であるシリンダヘッド４、ピストン５およびシリンダライナ６を含む。なお、本開示では副燃焼室式のエンジン１Ａを例に挙げて説明するが、本開示の幾つかの実施形態にかかる遮熱膜部材７は、着火装置２４が燃焼室１０に設けられる直噴式のエンジンにも適用可能である。本開示の幾つかの実施形態にかかる遮熱膜部材７は、ディーゼルエンジン、ガスエンジンおよびガソリンエンジンの何れに対しても適用可能である。

図２に示される実施形態では、副燃焼室形成部２１は、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に設けられた副室口金２２からなる。副燃焼室２０は、副室口金２２の内部に形成されている。副燃焼室形成部２１は、その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が形成され、これらの複数の噴孔２３を介して燃焼室１０と副燃焼室２０とが連通している。

図２に示される実施形態では、エンジン１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を備える。燃料供給装置２５は、図２に示されるように、副燃焼室２０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の開度により副燃焼室２０への燃料ガスの供給量が制御される。

エンジン１（１Ａ）は、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が吸気ポート１６Ａを開き、排気バルブ１９が排気ポート１７Ａを閉じる。吸気ポート１６Ａが開放されると、吸気流路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に導入される。また、燃料供給バルブ２６を開くことにより、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１６Ａを介して燃焼室１０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、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。

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の混合気が燃焼する。副燃焼室２０における燃焼により生じた燃焼火炎は、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。これにより、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、シリンダライナ６内を軸方向に沿って往復運動（上下運動）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。

図３は、本開示の一実施形態における遮熱膜部材を説明するための説明図であって、シリンダライナの中心軸に沿った断面を概略的に示す説明図である。図４は、本開示の一実施形態における遮熱膜部材を説明するための説明図であって、燃焼室を軸方向の下方から視認した平面を概略的に示す説明図である。
幾つかの実施形態にかかる遮熱膜部材７は、例えば図２に示されるように、シリンダライナ６の内壁面６１に形成された凹部６２に対して脱着可能に嵌合するように構成された基盤層８と、基盤層８におけるシリンダライナ６の内壁面６１とは反対側の面（内側面）８２に成膜される遮熱膜層９と、を備える。この遮熱膜層９は、図２に示されるように、ピストン５が上死点に到達した時点におけるシリンダライナ６の軸方向の最も上側に位置するピストンリング１２（燃焼室側ピストンリング１２Ａ）よりも上方に設けられた。

図示される実施形態では、シリンダライナ６の内壁面６１は、図３に示されるように、軸方向に沿って延在してピストンリング１２の外周面１２１が当接する内壁面６５と、内壁面６５よりも上方、且つ径方向における外側において軸方向に沿って延在する段差壁面６３と、を含む。段差壁面６３の上端は、シリンダライナ６の上面６６に連なる。また、段差壁面６３の下端と内壁面６５の上端との間には、それらを繋ぐ段差面６４が形成される。この段差面６４は、軸方向に交差（例えば、直交）する方向に沿って延在している。上述した凹部６２は、段差壁面６３と、段差面６４と、を含む。図４に示される実施形態では、凹部６２（段差壁面６３および段差面６４）は、シリンダライナ６の周方向に沿って延在する環状に形成されている。

図示される実施形態では、基盤層８は、図３に示されるように、軸方向に沿って延在する筒状に形成されている。この基盤層８は、径方向における外側に位置する外側面８１と、この外側面８１とは反対側、すなわち径方向における内側に位置する内側面８２と、を有する。遮熱膜層９は、基盤層８の内側面８２に成膜される一面９１と、一面９１とは反対側に位置し、燃焼室１０に面する他面９２と、を有する。図３に示される実施形態では、遮熱膜層９は、内側面８２の上端から下端までに亘り内側面８２を成膜している。遮熱膜部材７は、シリンダライナ６の凹部６２に取り付けられると、基盤層８の外側面８１が段差壁面６３に対向し、基盤層８の下端部８３が段差面６４に当接する。この段差面６４および基盤層８の下端部８３は、ピストン５が上死点に到達した時点におけるピストン５の上端５６よりも下方に位置している。また、図４に示されるように、遮熱膜層９は、内側面８２に対してシリンダライナ６の周方向における全周に亘り成膜されている。

遮熱膜層９は、基盤層８やシリンダライナ６よりも熱伝導率が低くなるように構成されている。例えば、遮熱膜層９は、ジルコニア、酸化チタン、酸化アルミニウムなどを材料とするセラミックスを、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、基盤層８の内側面８２の表面に担持させることで形成されてもよい。また、遮熱膜層９は、陽極酸化により基盤層８の内側面８２の表面に生じる陽極酸化被膜であってもよい。また、遮熱塗料又は断熱塗料を基盤層８の内側面８２の表面に塗布することで形成されてもよい。遮熱膜層９は、燃焼室１０内の気体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。例えば、遮熱膜層９の熱容量が小さく、遮熱膜層９の上記追従性が高いと、遮熱膜層９と燃焼室１０内の気体との温度差を小さくできるため、燃焼室１０における熱損失の低減が可能である。

基盤層８は、シリンダライナ６と熱伝導率が同じ、又はシリンダライナ６よりも熱伝導率が低くなるように構成されている。図示される実施形態では、基盤層８は、シリンダライナ６と同種のアルミニウムをその材料として構成されている。なお、基盤層８やシリンダライナ６は、アルミニウムではなく、鋼、チタン、ニッケル、銅やそれらの合金などを材料としてもよいし、基盤層８は、シリンダライナ６とは別の種類の材料により構成されていてもよい。例えば、或る実施形態では、基盤層８は、シリンダライナ６よりも線膨張係数が小さく、且つ遮熱膜層９よりも線膨張係数が高くなっている。この場合には、基盤層８と遮熱膜層９との間の線膨張係数の差が小さいので、燃焼室１０内の熱が伝達されて基盤層８や遮熱膜層９が膨張した際に、遮熱膜層９が基盤層８から剥離することを抑制できる。

図１に基づいて、遮熱膜部材７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。そして、遮熱膜部材７を軸方向における上側に引き抜いてシリンダライナ６から取り外し、新品の遮熱膜部材７に交換する。遮熱膜部材７を交換した後は、シリンダブロック３にシリンダヘッド４を取り付ける。遮熱膜部材７の交換作業は、遮熱膜が直接成膜されているシリンダライナ６の交換作業よりも簡単且つ迅速に行うことができる。

図示される実施形態では、凹部６２の段差面６４および基盤層８の下端部８３の夫々は、図３に示されるように、ピストン５が上死点に到達した時点における燃焼室側ピストンリング１２Ａよりも上方に設けられている。この場合には、エンジン１に組み込まれたピストン５の位置に関わらず、シリンダライナ６から遮熱膜部材７を取り出せるので、遮熱膜部材７の交換作業が容易となる。また、凹部６２の段差面６４および基盤層８の下端部８３の夫々が、ピストン５が上死点に到達した時点における燃焼室側ピストンリング１２Ａよりも上方に設けられていると、シリンダライナ６と遮熱膜部材７との間を滑らかに接続しなくてもよいので、遮熱膜部材７に対して厳密な寸法管理が不要となる。なお、他の幾つかの実施形態では、凹部６２の段差面６４および基盤層８の下端部８３の夫々を、ピストン５が上死点に到達した時点における燃焼室側ピストンリング１２Ａよりも下方に設けてもよい。

また、仮にシリンダライナ６に遮熱膜が直接成膜されている場合には、製造時や部品交換時において、シリンダライナ６の上方からピストン５を組み付けると、シリンダライナ６の遮熱膜がピストン５により破損する虞がある。シリンダライナ６の遮熱膜の破損を回避するために、シリンダライナ６の下方からピストン５を組み付けるには、ピストン５を予め組み込んだシリンダライナ６をエンジン１に組み付けることが必要となるので、多大な労力がかかることになる。これに対して、シリンダライナ６に対して脱着可能な遮熱膜部材７に遮熱膜層９を設けることで、上述したピストン５の組み付け作業が容易となる。具体的には、ピストン５をエンジン１に組み付ける際に、遮熱膜部材７をシリンダライナ６から外しておくことで、遮熱膜層９を破損することなく、シリンダライナ６の上方からピストン５を組み付けることができる。エンジン１にピストン５を組み付けた後に、遮熱膜部材７をシリンダライナ６に取り付けることで、遮熱膜層９の破損を抑制できる。

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、例えば図２に示されるように、シリンダライナ６の内壁面６１に形成された凹部６２に対して脱着可能に嵌合するように構成された上述した基盤層８と、基盤層８におけるシリンダライナ６の内壁面６１とは反対側の面（内側面）８２に成膜される上述した遮熱膜層９と、を備える。この遮熱膜層９は、図２に示されるように、ピストン５が上死点に到達した時点における燃焼室側ピストンリング１２Ａよりも上方に設けられた。

上記の構成によれば、遮熱膜部材７は、基盤層８と、基盤層８におけるシリンダライナ６の内壁面６１とは反対側の面（内側面）８２に成膜される遮熱膜層９と、を備える。そして、遮熱膜部材７は、基盤層８がシリンダライナ６の凹部６２に脱着可能に嵌合するように構成されている。このため、遮熱膜部材７を交換することで、シリンダライナ６を交換しなくても遮熱膜層９の交換が可能である。これに対して、シリンダライナ６に遮熱膜層９が直接成膜されている場合には、遮熱膜層９の交換にはシリンダライナ６の交換が必要となる。よって、上述した遮熱膜部材７によれば、シリンダライナ６を交換しなくても遮熱膜層９の交換が可能であるので、仮にシリンダライナ６に直接遮熱膜層９が成膜されている場合に比べて、遮熱膜層９の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

具体的には、上記の構成によれば、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。そして、遮熱膜部材７をシリンダライナ６から取り外した状態で、遮熱膜層９に付着した堆積物を除去できるので、仮にシリンダライナ６に直接遮熱膜が成膜されている場合に比べて、遮熱膜層９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、遮熱膜層９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、遮熱膜層９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、高性能の遮熱膜層９が開発された場合には、上記高性能の遮熱膜層９への変更が容易である。

仮に遮熱膜層９が、ピストン５が上死点に到達した時点におけるシリンダライナ６の軸方向の最も上側に位置するピストンリング（燃焼室側ピストンリング１２Ａ）に対して上方から下方までに亘り設けられている場合には、ピストン５が軸方向に沿って上下運動した際に、ピストンリング１２が遮熱膜層９に接触して摺りながら動くため、遮熱膜層９がピストンリング１２との接触により破損し、遮熱膜層９の遮熱性能が低下する虞がある。これに対して、上記の構成によれば、遮熱膜層９は、ピストン５が上死点に到達した時点における燃焼室側ピストンリング１２Ａよりも上方に設けられている。このため、ピストン５が軸方向に沿って上下運動しても、ピストンリング１２が遮熱膜層９に接触することがない。よって、上述した遮熱膜部材７によれば、ピストンリング１２との接触による遮熱膜層９の遮熱性能の低下を防止することができ、長期間に亘り遮熱膜層９の遮熱性能を維持できる。これにより、遮熱膜部材７の交換頻度を低くできるので、遮熱膜層９の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

また、燃焼室１０からシリンダライナ６への熱損失（入熱）は、燃焼室１０内で熱に晒される時間が長いシリンダライナ６の上部（例えば、ピストン５の上端５６よりも上方に位置する部位）の方が、シリンダライナ６の下部よりも大きい。このため、シリンダライナ６の上部を遮熱する上述した遮熱膜部材７により、十分な遮熱効果を得ることができる。

以下、図５～図１２を用いて、上述した遮熱膜部材７（７Ａ）の幾つかの変形例について説明する。以下で説明する遮熱膜部材７は、上述した遮熱膜部材７（７Ａ）と基本的構成は同様である。以下の変形例では、遮熱膜部材７（７Ａ）の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。

一般に、ピストン５は、シリンダライナ６内で軸方向に沿って上下運動する際に、ピストン５を回転可能に支持するピストンピン１３の軸線ＣＢを回転中心とする回転方向に首振り運動を行う。ピストン５の首振り運動により、ピストン５の上部が遮熱膜層９に衝突すると、遮熱膜層９が破損する虞がある。

図５～図８の夫々は、本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第１～第４の変形例の夫々を説明するための説明図である。図５～図８では、エンジン１におけるシリンダライナ６の中心軸ＣＡに沿った断面を概略的に示している。

幾つかの実施形態では、図５～図８に示されるように、上述した基盤層８は、遮熱膜層９が成膜された被成膜部８４と、遮熱膜層９が成膜されていない露出部８５と、を含む。この露出部８５の少なくとも一部は、被成膜部８４よりも内壁面６１とは反対側に突出する突出部８６を有する。突出部８６のうち、基盤層８の軸方向の下端部８３に形成される突出部８６を下方側突出部８７とする。

図５に示される実施形態では、上述した基盤層８の内側面８２は、基盤層８の上端から下方に向かって軸方向に沿って延在する上方側内側面８２１と、上方側内側面８２１よりも下方、且つ上方側内側面８２１よりも径方向の内側において軸方向に沿って延在する下方側内側面８２２と、上方側内側面８２１の下端と下方側内側面８２２の上端とを繋ぐ段差面８２３と、を含む。この段差面８２３は、軸方向に交差（例えば、直交）する方向に沿って延在している。遮熱膜層９は、上方側内側面８２１の上端から下端までに亘り成膜されており、下方側内側面８２２には成膜されていない。そして、下方側内側面８２２は、遮熱膜層９の燃焼室１０に面する他面９２よりも径方向の内側に位置している。つまり、上述した被成膜部８４は、上方側内側面８２１を含み、上述した突出部８６（下方側突出部８７）は、下方側内側面８２２を含む。

図６に示される実施形態では、上述した基盤層８の内側面８２は、基盤層８の上端から下方に向かって軸方向に沿って延在する上方側内側面８２１と、上方側内側面８２１の下端から軸方向のおける下方に向かうにつれて径方向における内側に傾斜する下方側傾斜面８２４と、を含む。遮熱膜層９は、上方側内側面８２１の上端から下方側傾斜面８２４の上部８２４Ａまでに亘り成膜されており、下方側傾斜面８２４の下部には成膜されていない。そして、下方側傾斜面８２４の下部は、遮熱膜層９の燃焼室１０に面する他面９２よりも径方向の内側に位置している。つまり、上述した被成膜部８４は、上方側内側面８２１および下方側傾斜面８２４の上部８２４Ａを含み、上述した下方側突出部８７（突出部８６）は、下方側傾斜面８２４の下部を含む。

図７に示される実施形態では、上述した基盤層８の内側面８２は、基盤層８の上端から下端までに亘り形成される傾斜面８２５を含む。この傾斜面８２５は、軸方向の下方に向かうにつれて径方向における内側に傾斜している。遮熱膜層９は、傾斜面８２５における上側の部分８２５Ａに成膜されており、傾斜面８２５における下側の部分８２５Ｂには、成膜されていない。図示される実施形態では、遮熱膜層９は、傾斜面８２５の上端から傾斜面８２５の中央位置よりも下側までに亘り傾斜面８２５を成膜している。また、傾斜面８２５の下側の部分８２５Ｂは、遮熱膜層９の燃焼室１０に面する他面９２よりも径方向の内側に位置している。つまり、上述した被成膜部８４は、傾斜面８２５における上側の部分８２５Ａを含み、上述した下方側突出部８７（突出部８６）は、傾斜面８２５における下側の部分８２５Ｂを含む。

図８に示される実施形態では、上述した基盤層８の内側面８２は、基盤層８の上端から下方に向かって軸方向に沿って延在する上方側内側面８２１と、上方側内側面８２１よりも下方において軸方向に沿って延在する下方側内側面８２６と、下方側内側面８２６の下端から軸方向のおける下方に向かうにつれて径方向における内側に傾斜する下方側傾斜面８２７と、上方側内側面８２１と下方側内側面８２６の間において、上方側内側面８２１および下方側内側面８２６の夫々よりも径方向における内側に突出する突出面部８２８と、を含む。図示される実施形態では、突出面部８２８は、上方側内側面８２１の下端から下方に向かうにつれて径方向における内側に傾斜する上側傾斜面８２８Ａと、下方側内側面８２６の上端から上方に向かうにつれて径方向における内側に傾斜する下側傾斜面８２８Ｂと、を含む。

図８に示される実施形態では、上述した遮熱膜層９は、少なくとも上方側内側面８２１を成膜する第１遮熱膜層９Ａと、少なくとも下方側内側面８２６を成膜する第２遮熱膜層９Ｂと、を含む。図示される実施形態では、第１遮熱膜層９Ａは、上側傾斜面８２８Ａの上部をさらに成膜している。また、第２遮熱膜層９Ｂは、下側傾斜面８２８Ｂの下部および下方側傾斜面８２７の上部８２７Ａをさらに成膜している。突出面部８２８における上側傾斜面８２８Ａの下部および下側傾斜面８２８Ｂの上部、並びに下方側傾斜面８２７の下部は、第１遮熱膜層９Ａおよび第２遮熱膜層９Ｂの夫々の他面９２よりも径方向の内側に位置している。つまり、上述した被成膜部８４は、上方側内側面８２１、上側傾斜面８２８Ａの上部、下側傾斜面８２８Ｂの下部、下方側内側面８２６および下方側傾斜面８２７の上部８２７Ａを含む。上述した下方側突出部８７は、下方側傾斜面８２７の下部を含み、上述した突出部８６は、下方側突出部８７よりも軸方向の上側に位置する上方側突出部８８をさらに含む。図示される実施形態では、上方側突出部８８は、突出面部８２８の先端部、すなわち上側傾斜面８２８Ａの下部および下側傾斜面８２８Ｂの上部を含む。

上記の構成によれば、上述した遮熱膜部材７の基盤層８は、被成膜部８４よりも内壁面６１とは反対側に突出する突出部８６を有する。この場合には、ピストン５が首振り運動した際に、ピストン５の上部を遮熱膜層９が成膜されていない突出部８６に衝突させることで、ピストン５の上部と遮熱膜層９との衝突を抑制できる。ピストン５の上部と遮熱膜層９との衝突を抑制することで、長期間に亘り遮熱膜層９の遮熱性能を維持できる。

幾つかの実施形態では、図５～図８に示されるように、上述した突出部８６は、基盤層８の軸方向の下端部８３に形成される上述した下方側突出部８７を含み、上述した被成膜部８４は、下方側突出部８７よりも軸方向の上側に位置するように構成された。上記の構成によれば、下方側突出部８７は、被成膜部８４（遮熱膜層９）よりも軸方向の下側に位置している。この場合には、ピストン５が首振り運動しながら上昇した際に、下方側突出部８７にピストン５の上部を早期に衝突させることができる。これにより、ピストン５の首振り運動を抑制し、ピストン５の位置を正すことができるため、下方側突出部８７よりも上側に位置する遮熱膜層９と、ピストン５の上部と、の衝突を効果的に抑制できる。

幾つかの実施形態では、図５、図６、図８に示されるように、上述した被成膜部８４は、軸方向に沿って延在する第１の内面８４１を有する。図５、図６における上方側内側面８２１が、第１の内面８４１に該当する。また、図８における上方側内側面８２１および下方側内側面８２６の夫々が、第１の内面８４１に該当する。

上記の構成によれば、被成膜部８４は、軸方向に沿って延在する第１の内面８４１を有する。第１の内面８４１に成膜される遮熱膜層９は、その成膜の際にその厚さを均一なものとすることが容易である。遮熱膜層９の厚さを均一なものとすることで、遮熱膜層９の部分毎の遮熱性能のばらつきを抑制できるため、遮熱膜層９の遮熱効果を効果的に発揮させることができる。

幾つかの実施形態では、図６～図８に示されるように、上述した被成膜部８４は、軸方向における上側に向かうにつれてシリンダライナ６の中心軸ＣＡからの距離が大きくなるように傾斜する第２の内面８４２を有する。図６における下方側傾斜面８２４の上部８２４Ａ、および図７における傾斜面８２５の上側の部分８２５Ａの夫々が、第２の内面８４２に該当する。また、図８における上側傾斜面８２８Ａの上部および下方側傾斜面８２７の上部８２７Ａの夫々が、第２の内面８４２に該当する。

上記の構成によれば、被成膜部８４は、軸方向における上側に向かうにつれて、シリンダライナ６の中心軸ＣＡからの距離が大きくなるように傾斜する第２の内面８４２を有する。この第２の内面８４２に成膜される遮熱膜層９は、その下端縁９３を成膜する際に下端側に向かうにつれてその肉厚を薄くすることが容易である。遮熱膜層９の下端縁９３を先細り形状とすることで、遮熱膜層９の基盤層８からの剥離を抑制できる。遮熱膜層９の基盤層８からの剥離を抑制することで、長期間に亘り遮熱膜層９の遮熱性能を維持できる。これにより、遮熱膜部材７の交換頻度を低くできるので、遮熱膜層９の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

図６～図８に示される実施形態は、被成膜部８４が上述した第２の内面８４２を有し、遮熱膜層９の下端縁９３は、先細り形状を有する。この場合には、厚さが均一に設けられた遮熱膜層９に比べて、ピストン５の外周面５５と基盤層８の内側面８２との間の隙間が大きくなるのを抑制しつつ、遮熱膜層９を基盤層８のより下側まで成膜することができる。上記隙間を小さくすることで、該隙間による燃焼室１０内の熱損失を抑制できる。

幾つかの実施形態では、図８に示されるように、上述した被成膜部８４は、軸方向における下側に向かうにつれて、シリンダライナ６の中心軸ＣＡからの距離が大きくなるように傾斜する第３の内面８４３を有する。図８における下側傾斜面８２８Ｂの下部が、第３の内面８４３に該当する。

上記の構成によれば、被成膜部８４は、軸方向における下側に向かうにつれて、シリンダライナ６の中心軸ＣＡからの距離が大きくなるように傾斜する第３の内面８４３を有する。この第３の内面８４３に成膜される遮熱膜層９は、その上端縁９４を成膜する際に上端側に向かうにつれてその肉厚を薄くすることが容易である。遮熱膜層９の上端縁９４を先細り形状とすることで、遮熱膜層９の基盤層８からの剥離を抑制できる。遮熱膜層９の基盤層８からの剥離を抑制することで、長期間に亘り遮熱膜層９の遮熱性能を維持できる。これにより、遮熱膜部材７の交換頻度を低くできるので、遮熱膜層９の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

幾つかの実施形態では、上述した突出部８６は、図８に示されるように、下方側突出部８７と、下方側突出部８７よりも軸方向の上側に位置する上方側突出部８８と、を含む。図８に示されるように、上方側突出部８８は、少なくとも一部（図示例では全部）が、ピストン５が上死点に到達した時点におけるピストン５の上端５６よりも下方に位置している。上記の構成によれば、突出部８６は、下方側突出部８７と、下方側突出部８７よりも軸方向の上側に位置する上方側突出部８８と、を含む。この場合には、軸方向位置が互いに異なる上方側突出部８８および下方側突出部８７の何れかに一方に、ピストン５の上部を衝突させることで、ピストン５の上部と遮熱膜層９との衝突を効果的に抑制できる。

幾つかの実施形態では、図６～図８に示されるように、上述した遮熱膜層９は、その上端縁９４又は下端縁９３の少なくとも一方が、先端側に向かうにつれて肉厚が薄くなるように構成された。上記の構成によれば、遮熱膜層９は、その上端縁９４又は下端縁９３の少なくとも一方が、先端側に向かうにつれて肉厚が薄くなるように構成されているので、その上端縁９４又は下端縁９３が基盤層８から剥離することを抑制できる。遮熱膜層９の基盤層８からの剥離を抑制することで、長期間に亘り遮熱膜層９の遮熱性能を維持できる。これにより、遮熱膜部材７の交換頻度を低くできるので、遮熱膜層９の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

図９～図１２の夫々は、本開示の一実施形態における遮熱膜部材の第５～第８の変形例の夫々を説明するための説明図である。図９～図１２では、エンジン１における燃焼室１０を軸方向の下方から視認した平面を概略的に示している。また、図９～図１１では、シリンダライナ６のハッチングを省略して示している。

幾つかの実施形態では、上述した突出部８６は、図９に示されるように、燃焼室１０を軸方向の下方から視認した平面視において、シリンダライナ６の中心軸ＣＡからピストンピン１３の軸線ＣＢに直交する方向に延ばした第１の直線ＳＬ１を基準としてシリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ１、Ｒ２（少なくとも、±３０°の範囲）に形成された。図示される実施形態では、基盤層８は、シリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ１と所定範囲Ｒ２との間に位置する一対の範囲の夫々には、突出部８６が形成されていない。

図９では、上記平面視において、第１の直線ＳＬ１と基盤層８の内側面８２との交点Ｐ１、Ｐ２のうち、一方の交点Ｐ１の位置を０°位置とし、中心軸ＣＡを中心とした時計回りを正方向とし、０°位置に対する正方向における周方向の角度をθと定義する。

図９に示される実施形態では、上述した突出部８６は、０°位置を基準とする所定範囲Ｒ１に形成される一方側突出部８６Ａと、１８０°位置を基準とする所定範囲Ｒ２に形成される他方側突出部８６Ｂと、を含む。所定範囲Ｒ１、Ｒ２の夫々を大きくすると、その分だけ突出部８６がピストン５の上部に衝突する可能性が高まるが、その分だけ基盤層８における遮熱膜層９が成膜される領域が小さくなるので、遮熱膜層９による遮熱効果が低下する。

図示される実施形態では、一方側突出部８６Ａは、－３０°≦θ≦３０°の範囲に少なくとも形成される。他方側突出部８６Ｂは、１５０°≦θ≦２１０°の範囲に少なくとも形成される。上述した所定範囲Ｒ１、Ｒ２は、例えば、±３０°の範囲であってもよく、±４５°の範囲であってもよい。

ピストン５は、ピストンピン１３の軸線ＣＢに直交する方向に向かって首振り運動を行うため、ピストンピン１３の軸線ＣＢに直交する方向に延ばした第１の直線ＳＬ１を基準とするシリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ１、Ｒ２（例えば、±３０°）内において、ピストン５の上部が遮熱膜部材７に衝突する可能性が高い。上記の構成によれば、遮熱膜部材７におけるピストン５の上部が衝突する可能性が高い上記所定範囲Ｒ１、Ｒ２に突出部８６（一方側突出部８６Ａおよび他方側突出部８６Ｂ）を設け、この突出部８６にピストン５の上部を衝突させることで、ピストン５の上部と遮熱膜層９との衝突を効果的に抑制できる。

また、上述した遮熱膜部材７は、シリンダライナ６の周方向において、突出部８６が形成される範囲を限定することで、シリンダライナ６の周方向における全周に突出部８６を形成する場合に比べて、基盤層８における遮熱膜層９が成膜される領域を大きなものとすることができるため、遮熱膜層９による遮熱効果を高めることができる。

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８は、遮熱膜層９が成膜された被成膜部８４と、遮熱膜層９が成膜されていない露出部８５と、を含む。被成膜部８４は、図１０に示されるように、燃焼室１０を軸方向の下方から視認した平面視において、シリンダライナ６の中心軸ＣＡからピストンピン１３の軸線ＣＢに直交する方向に延ばした第１の直線ＳＬ１を基準としてシリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ３、Ｒ４（例えば、±３０°の範囲）以外の範囲に形成された。図示される実施形態では、基盤層８は、シリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ３および所定範囲Ｒ４の夫々には、被成膜部８４が形成されていない。

図１０では、図９と同様に、上記平面視において、第１の直線ＳＬ１と基盤層８の内側面８２との交点Ｐ１、Ｐ２のうち、一方の交点Ｐ１の位置を０°位置とし、中心軸ＣＡを中心とした時計回りを正方向とし、０°位置に対する正方向における周方向の角度をθと定義する。

図１０に示される実施形態では、上述した被成膜部８４は、シリンダライナ６の周方向において、０°位置を基準とする所定範囲Ｒ３と１８０°位置を基準とする所定範囲Ｒ４との間に位置する一対の範囲Ｒ５、Ｒ６のうちの、一方の範囲Ｒ５に形成される一方側被成膜部８４Ａと、他方の範囲Ｒ６に形成される他方側被成膜部８４Ｂと、を含む。被成膜部８４が形成されていない所定範囲Ｒ３、Ｒ４の夫々を大きくすると、その分だけ遮熱膜層９にピストン５の上部が衝突する可能性が低くなるが、その分だけ基盤層８における遮熱膜層９が成膜される領域が小さくなるので、遮熱膜層９による遮熱効果が低下する。

図示される実施形態では、一方側被成膜部８４Ａは、６０°≦θ≦１２０°の範囲に少なくとも形成される。他方側被成膜部８４Ｂは、２４０°≦θ≦３００°の範囲に少なくとも形成される。上述した所定範囲Ｒ３、Ｒ４は、例えば、±３０°の範囲であってもよく、±４５°の範囲であってもよい。

ピストン５は、ピストンピン１３の軸線ＣＢに直交する方向に向かって首振り運動を行うため、ピストンピン１３の軸線ＣＢに直交する方向に延ばした第１の直線ＳＬ１を基準とするシリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ３、Ｒ４（例えば、±３０°）内において、ピストン５の上部が遮熱膜部材７に衝突する可能性が高い。仮に遮熱膜部材７の遮熱膜層９にピストン５の上部が衝突し、遮熱膜層９の基盤層８からの剥離が生じると、剥離した部位の近傍が剥離し易くなるので、遮熱膜層９の基盤層８からの剥離が進行してしまい、遮熱膜層９の遮熱性能が早期に低下する虞がある。上記の構成によれば、遮熱膜部材７におけるピストン５の上部が衝突する可能性が高い上記所定範囲Ｒ３、Ｒ４（例えば、±３０°）に被成膜部８４を形成しないことで、ピストン５の上部が遮熱膜層９に衝突することを効果的に抑制できる。遮熱膜層９にピストン５の上部が衝突することを抑制することで、遮熱膜層９の基盤層８からの剥離を抑制できるため、長期間に亘り遮熱膜層９の遮熱性能を維持できる。

幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、上述した基盤層８は、遮熱膜層９が成膜された被成膜部８４と、遮熱膜層９が成膜されていない露出部８５と、を含む。被成膜部８４は、図１１に示されるように、燃焼室１０を軸方向の下方から視認した平面視において、シリンダライナ６の中心軸ＣＡから延びて吸気ポート１６Ａの中心ＣＰを通る第２の直線ＳＬ２を基準としてシリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ７、Ｒ８（例えば、±１５°の範囲）以外の範囲に形成された。

図１１では、上記平面視において、第２の直線ＳＬ２と基盤層８の内側面８２との交点Ｐ３の位置を０°位置とし、中心軸ＣＡを中心とした時計回りを正方向とし、０°位置に対する正方向における周方向の角度をθと定義する。

図１１に示される実施形態では、シリンダヘッド４の下面４２には、シリンダライナ６の周方向において互いに離れた位置に二つの吸気ポート１６Ａが形成されている。二つの吸気ポート１６Ａのうちの、一方の吸気ポート１６Ａの中心ＣＰを通る第２の直線ＳＬ２を基準とするシリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ７、および他方の吸気ポート１６Ａの中心ＣＰを通る第２の直線ＳＬ２を基準とするシリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ８の夫々には、被成膜部８４が形成されていない。

図１１に示される実施形態では、上述した被成膜部８４は、シリンダライナ６の周方向において、上述した所定範囲Ｒ７と所定範囲Ｒ８との間に位置する一対の範囲Ｒ９、Ｒ１０のうちの、その範囲が狭い一方の範囲Ｒ９に形成される一方側被成膜部８４Ｃと、その範囲が広い他方の範囲Ｒ１０に形成される他方側被成膜部８４Ｄと、を含む。被成膜部８４が形成されていない所定範囲Ｒ７、Ｒ８の夫々を大きくすると、遮熱膜層９に蓄えられた熱が燃焼用気体への伝達を抑制できるが、その分だけ基盤層８における遮熱膜層９が成膜される領域が小さくなるので、遮熱膜層９による遮熱効果が低下する。上述した所定範囲Ｒ７、Ｒ８は、例えば、±３０°の範囲であってもよく、±４５°の範囲であってもよい。

仮に吸気ポート１６Ａの近傍に遮熱膜層９を配置すると、吸気ポート１６Ａから燃焼室１０内に導入された燃焼用気体（例えば、燃焼用空気）が、遮熱膜層９に蓄えられた熱により燃焼前に加熱されて膨張してしまい、燃焼効率が低下する可能性がある。上記の構成によれば、遮熱膜層９は、吸気ポート１６Ａの近傍、すなわち、燃焼室１０を軸方向の下方から視認した平面視において、シリンダライナ６の中心軸ＣＡから延びて吸気ポート１６Ａの中心ＣＰを通る第２の直線ＳＬ２を基準とするシリンダライナ６の周方向における所定範囲Ｒ７、Ｒ８（例えば、±１５°）内に被成膜部８４を形成せずに、上記所定範囲Ｒ７、Ｒ８以外の範囲Ｒ９、Ｒ１０に被成膜部８４が形成されている。このように吸気ポート１６Ａの近傍に被成膜部８４を形成しないことで、吸気ポート１６Ａから燃焼室１０内に導入された燃焼用気体が、遮熱膜層９に蓄えられた熱により燃焼前に加熱されることを抑制でき、ひいては燃焼効率の低下を抑制できる。

上述した幾つかの実施形態では、上述した遮熱膜部材７の基盤層８は、例えば図４に示されるように、シリンダライナ６の周方向に沿って延在する環状に形成されていたが、図１２に示されるように、シリンダライナ６の周方向に沿って延在する円弧状（図示例では半円状）に形成してもよい。図１２に示されるように、シリンダライナ６の凹部６２に複数（図示例では二つ）の遮熱膜部材７が脱着可能に嵌合するようにしてもよい。また、シリンダライナ６の凹部６２は、シリンダライナ６の周方向に沿って延在する円弧状の溝部であってもよい。

本開示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、遮熱膜部材７が装着されるエンジン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。

上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

１）本開示の少なくとも一実施形態にかかる遮熱膜部材（７）は、
ピストン（５）を軸方向に沿って摺動可能に収容するシリンダライナ（６）におけるエンジン（１）の燃焼室（１０）に面する内壁面（６１）に装着される少なくとも一つの遮熱膜部材（７）であって、
前記シリンダライナ（６）の前記内壁面（６１）に形成された凹部（６２）に対して脱着可能に嵌合するように構成された基盤層（８）と、
前記基盤層（８）における前記シリンダライナ（６）の前記内壁面（６１）とは反対側の面（内側面８２）に成膜される遮熱膜層（９）と、を備え、
前記遮熱膜層（９）は、前記ピストン（５）が上死点に到達した時点における前記シリンダライナ（６）の前記軸方向の最も上側に位置するピストンリング（燃焼室側ピストンリング１２Ａ）よりも上方に設けられた。

上記１）の構成によれば、遮熱膜部材（７）は、基盤層（８）と、基盤層（８）におけるシリンダライナ（６）の内壁面（６１）とは反対側の面（内側面８２）に成膜される遮熱膜層（９）と、を備える。そして、遮熱膜部材（７）は、基盤層（８）がシリンダライナ（６）の凹部（６２）に脱着可能に嵌合するように構成されている。このため、遮熱膜部材（７）を交換することで、シリンダライナ（６）を交換しなくても遮熱膜層（９）の交換が可能である。これに対して、シリンダライナ（６）に遮熱膜層（９）が直接成膜されている場合には、遮熱膜層（９）の交換にはシリンダライナ（６）の交換が必要となる。よって、上述した遮熱膜部材（７）によれば、シリンダライナ（６）を交換しなくても遮熱膜層（９）の交換が可能であるので、仮にシリンダライナ（６）に直接遮熱膜層（９）が成膜されている場合に比べて、遮熱膜層（９）の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

仮に遮熱膜層（９）が、ピストン（５）が上死点に到達した時点におけるシリンダライナ（６）の軸方向の最も上側に位置するピストンリング（燃焼室側ピストンリング１２Ａ）に対して上方から下方までに亘り設けられている場合には、ピストン（５）が軸方向に沿って上下運動した際に、ピストンリング（１２）が遮熱膜層（９）に接触して摺りながら動くため、遮熱膜層（９）がピストンリング（１２）との接触により破損し、遮熱膜層（９）の遮熱性能が低下する虞がある。これに対して、上記１）の構成によれば、遮熱膜層（９）は、ピストン（５）が上死点に到達した時点における燃焼室側ピストンリング（１２Ａ）よりも上方に設けられている。このため、ピストン（５）が軸方向に沿って上下運動しても、ピストンリング（１２）が遮熱膜層（９）に接触することがない。よって、上述した遮熱膜部材（７）によれば、ピストンリング（１２）との接触による遮熱膜層（９）の遮熱性能の低下を防止することができ、長期間に亘り遮熱膜層（９）の遮熱性能を維持できる。これにより、遮熱膜部材（７）の交換頻度を低くできるので、遮熱膜層（９）の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の遮熱膜部材（７）であって、
前記基盤層（８）は、
前記遮熱膜層（９）が成膜された被成膜部（８４）と、
前記遮熱膜層（９）が成膜されていない露出部（８５）と、を含み、
前記露出部（８５）の少なくとも一部は、前記被成膜部（８４）よりも前記内壁面（６１）とは反対側に突出する突出部（８６）を有する。

一般に、ピストン（５）は、シリンダライナ（６）内で軸方向に沿って上下運動する際に、ピストンピン（１３）を回転中心とする回転方向に首振り運動を行う。ピストン（５）の首振り運動により、ピストン（５）の上部が遮熱膜層（９）に衝突すると、遮熱膜層（９）が破損する虞がある。上記２）の構成によれば、上述した遮熱膜部材（７）の基盤層（８）は、被成膜部（８４）よりも前記内壁面（６１）とは反対側に突出する突出部（８６）を有する。この場合には、ピストン（５）が首振り運動した際に、ピストン（５）の上部を遮熱膜層（９）が成膜されていない突出部（８６）に衝突させることで、ピストン（５）の上部と遮熱膜層（９）との衝突を抑制できる。ピストン（５）の上部と遮熱膜層（９）との衝突を抑制することで、長期間に亘り遮熱膜層（９）の遮熱性能を維持できる。

３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の遮熱膜部材（７）であって、
前記突出部（８６）は、前記基盤層（８）の前記軸方向の下端部に形成される下方側突出部（８７）を含み、
前記被成膜部（８４）は、前記下方側突出部（８７）よりも前記軸方向の上側に位置するように構成された。

上記３）の構成によれば、下方側突出部（８７）は、被成膜部（８４）よりも軸方向の下側に位置している。この場合には、ピストン（５）が首振り運動しながら上昇した際に、下方側突出部（８７）にピストン（５）の上部を早期に衝突させることができる。これにより、ピストン（５）の首振り運動を抑制し、ピストン（５）の位置を正すことができるため、ピストン（５）の上部と遮熱膜層（９）との衝突を効果的に抑制できる。

４）幾つかの実施形態では、上記３）に記載の遮熱膜部材（７）であって、
前記被成膜部（８４）は、前記軸方向に沿って延在する第１の内面（８４１）を有する。

上記４）の構成によれば、被成膜部（８４）は、軸方向に沿って延在する第１の内面（８４１）を有する。第１の内面（８４１）に成膜される遮熱膜層（９）は、その成膜の際にその厚さを均一なものとすることが容易である。遮熱膜層（９）の厚さを均一なものとすることで、遮熱膜層（９）の部分毎の遮熱性能のばらつきを抑制できるため、遮熱膜層（９）の遮熱効果を効果的に発揮させることができる。

５）幾つかの実施形態では、上記３）又は４）に記載の遮熱膜部材（７）であって、
前記被成膜部（８４）は、前記軸方向における上側に向かうにつれて前記シリンダライナ（６）の中心軸（ＣＡ）からの距離が大きくなるように傾斜する第２の内面（８４２）を有する。

上記５）の構成によれば、被成膜部（８４）は、軸方向における上側に向かうにつれてシリンダライナ（６）の中心軸（ＣＡ）からの距離が大きくなるように傾斜する第２の内面（８４２）を有する。この第２の内面（８４２）に成膜される遮熱膜層（９）は、その下端縁（９３）を成膜する際に、下端側に向かうにつれてその肉厚を薄くすることが容易である。遮熱膜層（９）の下端縁（９３）を先細り形状とすることで、遮熱膜層（９）の基盤層（８）からの剥離を抑制できる。遮熱膜層（９）の基盤層（８）からの剥離を抑制することで、長期間に亘り遮熱膜層（９）の遮熱性能を維持できる。これにより、遮熱膜部材（７）の交換頻度を低くできるので、遮熱膜層（９）の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

６）幾つかの実施形態では、上記３）～５）の何れかに記載の遮熱膜部材（７）であって、
前記突出部（８６）は、前記下方側突出部（８７）よりも前記軸方向の上側に位置する上方側突出部（８８）をさらに含む。

上記６）の構成によれば、突出部（８６）は、下方側突出部（８７）と、下方側突出部（８７）よりも軸方向の上側に位置する上方側突出部（８８）と、を含む。この場合には、軸方向位置が互いに異なる上方側突出部（８７）および下方側突出部（８７）の何れかに一方に、ピストン（５）の上部を衝突させることで、ピストン（５）の上部と遮熱膜層（９）との衝突を効果的に抑制できる。

７）幾つかの実施形態では、上記２）～６）の何れかに記載の遮熱膜部材（７）であって、
前記突出部（８６）は、前記燃焼室（１０）を前記軸方向の下方から視認した平面視において、前記シリンダライナ（６）の中心軸（ＣＡ）から前記ピストン（５）を回転可能に支持するピストンピン（１３）の軸線（ＣＢ）に直交する方向に延ばした第１の直線（ＳＬ１）を基準として前記シリンダライナ（６）の周方向における±３０°の範囲に形成された。

ピストン（５）は、ピストンピン（１３）の軸線（ＣＢ）に直交する方向に向かって首振り運動を行うため、ピストンピン（１３）の軸線（ＣＢ）に直交する方向に延ばした第１の直線（ＳＬ１）を基準とするシリンダライナ（６）の周方向における所定範囲（Ｒ１、Ｒ２（例えば、±３０°））内において、ピストン（５）の上部が遮熱膜部材（７）に衝突する可能性が高い。上記７）の構成によれば、遮熱膜部材（７）におけるピストン（５）の上部が衝突する可能性が高い上記所定範囲（Ｒ１、Ｒ２）に突出部（８６）を設け、この突出部（８６）にピストン（５）の上部を衝突させることで、ピストン（５）の上部と遮熱膜層（９）との衝突を効果的に抑制できる。

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（７）であって、
前記遮熱膜層（９）は、その上端縁（９４）又は下端縁（９３）の少なくとも一方が、先端側に向かうにつれて肉厚が薄くなるように構成された。

上記８）の構成によれば、遮熱膜層（９）は、その上端縁（９４）又は下端縁（９３）の少なくとも一方が、先端側に向かうにつれて肉厚が薄くなるように構成されているので、その上端縁（９４）又は下端縁（９３）が基盤層（８）から剥離することを抑制できる。遮熱膜層（９）の基盤層（８）からの剥離を抑制することで、長期間に亘り遮熱膜層（９）の遮熱性能を維持できる。これにより、遮熱膜部材（７）の交換頻度を低くできるので、遮熱膜層（９）の遮熱性能の維持にかかるコストの増大化を抑制できる。

９）幾つかの実施形態では、上記１）～８）の何れかに記載の遮熱膜部材（７）であって、
前記基盤層（８）は、
前記遮熱膜層（９）が成膜された被成膜部（８４）と、
前記遮熱膜層（９）が成膜されていない露出部（８５）と、を含み、
前記被成膜部（８４）は、前記燃焼室（１０）を前記軸方向の下方から視認した平面視において、前記シリンダライナ（６）の中心軸（ＣＡ）から前記ピストン（５）を回転可能に支持するピストンピン（１３）の軸線（ＣＢ）に直交する方向に延ばした第１の直線（ＳＬ１）を基準として前記シリンダライナ（６）の周方向における±３０°以外の範囲に形成された。

ピストン（５）は、ピストンピン（１３）の軸線（ＣＢ）に直交する方向に向かって首振り運動を行うため、ピストンピン（１３）の軸線（ＣＢ）に直交する方向に延ばした第１の直線（ＳＬ１）を基準とするシリンダライナ（６）の周方向における所定範囲（Ｒ３、Ｒ４（例えば、±３０°））内において、ピストン（５）の上部が遮熱膜部材（７）に衝突する可能性が高い。仮に遮熱膜部材（７）の遮熱膜層（９）にピストン（５）の上部が衝突し、遮熱膜層（９）の基盤層（８）からの剥離が生じると、剥離した部位の近傍が剥離し易くなるので、遮熱膜層（９）の基盤層（８）からの剥離が進行してしまい、遮熱膜層（９）の遮熱性能が早期に低下する虞がある。上記９）の構成によれば、遮熱膜部材（７）におけるピストン（５）の上部が衝突する可能性が高い上記所定範囲（Ｒ３、Ｒ４（例えば、±３０°））に被成膜部（８４）を形成しないことで、ピストン（５）の上部が遮熱膜層（９）に衝突することを効果的に抑制できる。遮熱膜層（９）にピストン（５）の上部が衝突することを抑制することで、遮熱膜層（９）の基盤層（８）からの剥離を抑制できるため、長期間に亘り遮熱膜層（９）の遮熱性能を維持できる。

１０）幾つかの実施形態では、上記１）～９）の何れかに記載の遮熱膜部材（７）であって、
前記基盤層（８）は、
前記遮熱膜層（９）が成膜された被成膜部（８４）と、
前記遮熱膜層（９）が成膜されていない露出部（８５）と、を含み、
前記被成膜部（８４）は、前記燃焼室（１０）を前記軸方向の下方から視認した平面視において、前記シリンダライナ（６）の中心軸（ＣＡ）から延びて吸気ポート（１６Ａ）の中心（ＣＰ）を通る第２の直線（ＳＬ２）を基準として前記シリンダライナ（６）の周方向における±１５°以外の範囲に形成された。

仮に吸気ポート（１６Ａ）の近傍に遮熱膜層（９）を配置すると、吸気ポート（１６Ａ）から燃焼室（１０）内に導入された燃焼用気体（例えば、燃焼用空気）が、遮熱膜層（９）に蓄えられた熱により燃焼前に加熱されて膨張してしまい、燃焼効率が低下する可能性がある。上記１０）の構成によれば、遮熱膜層（９）は、吸気ポート（１６Ａ）の近傍、すなわち、燃焼室（１０）を軸方向の下方から視認した平面視において、シリンダライナ（６）の中心軸（ＣＡ）から延びて吸気ポート（１６Ａ）の中心（ＣＰ）を通る第２の直線（ＳＬ２）を基準とするシリンダライナ（６）の周方向における所定範囲（Ｒ７、Ｒ８（例えば、±１５°））内に被成膜部（８４）を形成せずに、上記所定範囲（Ｒ７、Ｒ８）以外の範囲（Ｒ９、Ｒ１０）に被成膜部（８４）が形成されている。このように吸気ポート（１６Ａ）の近傍に被成膜部（８４）を形成しないことで、吸気ポート（１６Ａ）から燃焼室（１０）内に導入された燃焼用気体が、遮熱膜層（９）に蓄えられた熱により燃焼前に加熱されることを抑制でき、ひいては燃焼効率の低下を抑制できる。

１，１Ａ エンジン
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 遮熱膜部材
８ 基盤層
９ 遮熱膜層
９Ａ 第１遮熱膜層
９Ｂ 第２遮熱膜層
１０ 燃焼室
１１ 燃焼室形成部
１２ ピストンリング
１２Ａ 燃焼室側ピストンリング
１３ ピストンピン
１４ コンロッド
１５ クランクシャフト
１６ 吸気流路
１６Ａ 吸気ポート
１７ 排気流路
１７Ａ 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
３０ 空間
４２ 下面
５１ ヘッド部
５２ スカート部
５３ 頂面
５４ ピストンリング溝
５５ 外周面
５６ 上端
６０ 内部空間
６１，６５ 内壁面
６２ 凹部
６３ 段差壁面
６４ 段差面
６６ 上面
８１ 外側面
８２ 内側面
８３ 下端部
８４，８４Ａ～８４Ｄ 被成膜部
８５ 露出部
８６，８６Ａ，８６Ｂ 突出部
８７ 下方側突出部
８８ 上方側突出部
９１ 一面
９２ 他面
９３ 下端縁
９４ 上端縁
８２１ 上方側内側面
８２２，８２６ 下方側内側面
８２３ 段差面
８２４，８２７ 下方側傾斜面
８２５ 傾斜面
８２８ 突出面部
８２８Ａ 上側傾斜面
８２８Ｂ 下側傾斜面
８４１ 第１の内面
８４２ 第２の内面
８４３ 第３の内面
ＣＡ 中心軸
ＣＢ 軸線
ＣＰ 中心
Ｐ１～Ｐ３ 交点
Ｒ１～Ｒ１０ 範囲
ＳＬ１ 第１の直線
ＳＬ２ 第２の直線

Claims (10)

1. ピストンを軸方向に沿って摺動可能に収容するシリンダライナにおけるエンジンの燃焼室に面する内壁面に装着される少なくとも一つの遮熱膜部材であって、
   前記シリンダライナの前記内壁面に形成された凹部に対して脱着可能に嵌合するように構成された基盤層であって、前記凹部の前記軸方向に沿って延びる壁面に対向する外側面及び前記外側面よりも径方向における内側に位置する内側面を有する基盤層と、
   前記基盤層の前記内側面に成膜される遮熱膜層と、を備え、
   前記遮熱膜層は、前記ピストンが上死点に到達した時点における前記シリンダライナの前記軸方向の最も上側に位置するピストンリングよりも上方に設けられ、
   前記基盤層は、
   前記遮熱膜層が成膜された被成膜部と、
   前記遮熱膜層が成膜されていない露出部と、を含み、
   前記露出部の少なくとも一部は、前記被成膜部に成膜された前記遮熱膜層よりも前記径方向における内側に突出する突出部を有する、
   遮熱膜部材。
2. 前記遮熱膜層は、前記シリンダライナの前記ピストンリングが当接する壁面よりも前記径方向における外側に設けられた、
   請求項１に記載の遮熱膜部材。
3. 前記突出部は、前記基盤層の前記軸方向の下端部に形成される下方側突出部を含み、
   前記被成膜部は、前記下方側突出部よりも前記軸方向の上側に位置するように構成された、
   請求項１又は２に記載の遮熱膜部材。
4. 前記被成膜部は、前記軸方向に沿って延在する第１の内面を有する、
   請求項３に記載の遮熱膜部材。
5. 前記被成膜部は、前記軸方向における上側に向かうにつれて前記シリンダライナの中心軸からの距離が大きくなるように傾斜する第２の内面を有する、
   請求項３又は４に記載の遮熱膜部材。
6. 前記突出部は、前記下方側突出部よりも前記軸方向の上側に位置する上方側突出部をさらに含む、
   請求項３乃至５の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
7. 前記遮熱膜層は、その上端縁又は下端縁の少なくとも一方が、先端側に向かうにつれて肉厚が薄くなるように構成された、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
8. 前記基盤層は、
   前記遮熱膜層が成膜された被成膜部と、
   前記遮熱膜層が成膜されていない露出部と、を含み、
   前記被成膜部は、前記燃焼室を前記軸方向の下方から視認した平面視において、前記シリンダライナの中心軸から前記ピストンを回転可能に支持するピストンピンの軸線に直交する方向に延ばした第１の直線を基準として前記シリンダライナの周方向における±３０°以外の範囲に形成された、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の遮熱膜部材。
9. ピストンを軸方向に沿って摺動可能に収容するシリンダライナにおけるエンジンの燃焼室に面する内壁面に装着される少なくとも一つの遮熱膜部材であって、
   前記シリンダライナの前記内壁面に形成された凹部に対して脱着可能に嵌合するように構成された基盤層であって、前記内壁面に対向する外側面及び前記外側面よりも径方向における内側に位置する内側面を有する基盤層と、
   前記基盤層の前記内側面に成膜される遮熱膜層と、を備え、
   前記遮熱膜層は、前記ピストンが上死点に到達した時点における前記シリンダライナの前記軸方向の最も上側に位置するピストンリングよりも上方に設けられ、
   前記基盤層は、
   前記遮熱膜層が成膜された被成膜部と、
   前記遮熱膜層が成膜されていない露出部と、を含み、
   前記露出部の少なくとも一部は、前記被成膜部よりも前記径方向における内側に突出する突出部を有し、
   前記突出部は、前記燃焼室を前記軸方向の下方から視認した平面視において、前記シリンダライナの中心軸から前記ピストンを回転可能に支持するピストンピンの軸線に直交する方向に延ばした第１の直線を基準として前記シリンダライナの周方向における少なくとも±３０°の範囲に形成され、且つ前記シリンダライナの前記周方向における一部の範囲には形成されていない、
   遮熱膜部材。
10. ピストンを軸方向に沿って摺動可能に収容するシリンダライナにおけるエンジンの燃焼室に面する内壁面に装着される少なくとも一つの遮熱膜部材であって、
    前記シリンダライナの前記内壁面に形成された凹部に対して脱着可能に嵌合するように構成された基盤層であって、前記内壁面に対向する外側面及び前記外側面よりも径方向における内側に位置する内側面を有する基盤層と、
    前記基盤層の前記内側面に成膜される遮熱膜層と、を備え、
    前記遮熱膜層は、前記ピストンが上死点に到達した時点における前記シリンダライナの前記軸方向の最も上側に位置するピストンリングよりも上方に設けられ、
    前記基盤層は、
    前記遮熱膜層が成膜された被成膜部と、
    前記遮熱膜層が成膜されていない露出部と、を含み、
    前記被成膜部は、前記燃焼室を前記軸方向の下方から視認した平面視において、前記シリンダライナの中心軸から延びて吸気ポートの中心を通る第２の直線を基準として前記シリンダライナの周方向における±１５°以外の範囲に形成された、
    遮熱膜部材。

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