WO2023112123A1 - 内燃機関および輸送機器 - Google Patents

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WO2023112123A1
WO2023112123A1 PCT/JP2021/045974 JP2021045974W WO2023112123A1 WO 2023112123 A1 WO2023112123 A1 WO 2023112123A1 JP 2021045974 W JP2021045974 W JP 2021045974W WO 2023112123 A1 WO2023112123 A1 WO 2023112123A1
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WO
WIPO (PCT)
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piston
crystal silicon
internal combustion
combustion engine
silicon grains
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/045974
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慧太 渡邉
洋敬 栗田
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヤマハ発動機株式会社 filed Critical ヤマハ発動機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/10—Pistons  having surface coverings
    • F02F3/105—Pistons  having surface coverings the coverings forming a double skirt

Definitions

  • the present disclosure relates to internal combustion engines, and more particularly to internal combustion engines having a cylinder block formed from an aluminum alloy containing silicon.
  • the present disclosure also relates to vehicles equipped with such internal combustion engines.
  • the wear resistance is improved by silicon crystal grains protruding from the sliding surface.
  • seizure resistance and scuff resistance are improved by holding the oil in the stepped portion between the aluminum alloy base material and the silicon crystal grains.
  • a processing method has been proposed to prevent crushed silicon crystal grains from existing on the sliding surface as much as possible (for example, Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide an internal combustion engine having a cylinder block made of an aluminum alloy containing silicon. To suppress the deterioration of oil consumption by suppressing damage to a wall surface.
  • the piston skirt has a resin layer formed on at least part of the outer peripheral surface. Since the resin layer is softer than the aluminum alloy base material (matrix) of the cylinder block, even if the primary crystal silicon grains fall off from the sliding surface of the cylinder wall, the dropped primary crystal silicon grains are pushed into the resin layer. This prevents the surface of the cylinder wall from being damaged (that is, protects the cylinder wall). On the piston side, since the piston ring protrudes most outwardly, there is no problem even if the surface of the resin layer is scratched. Since the oil (lubricating oil) adhering to the cylinder wall is appropriately scraped off by the piston ring by suppressing damage to the surface of the cylinder wall, deterioration of oil consumption can be suppressed.
  • the resin layer is softer than the aluminum alloy base material (matrix) of the cylinder block, even if the primary crystal silicon grains fall off from the sliding surface of the cylinder wall, the dropped primary crystal silicon grains are pushed into the resin layer. This prevents the
  • the resin layer of the piston skirt prevents heat transfer from the piston skirt to the cylinder wall, the piston warms up quickly after the internal combustion engine starts, and the gap between the piston skirt and the cylinder wall becomes an appropriate size. Therefore, it is possible to quickly suppress the noise generated immediately after starting the internal combustion engine, and it is possible to suppress wear and adhesion of the piston and the cylinder wall.
  • the piston has a plurality of piston rings attached to the outer periphery of the piston head, The internal combustion engine according to item 1, wherein each of the plurality of piston rings has a diamond-like carbon layer on its outer peripheral surface.
  • each piston ring has a diamond-like carbon layer on its outer peripheral surface, the heat of the piston is less likely to be transferred to the cylinder block, so the piston is more likely to warm up after the internal combustion engine has started.
  • the thickness of the resin layer is preferably 10 ⁇ m or more. Moreover, from the viewpoint of ease of manufacture, the thickness of the resin layer is preferably 50 ⁇ m or less.
  • the silicon content of the aluminum alloy which is the material of the cylinder block, is preferably 15% by mass or more and 25% by mass or less.
  • the silicon content is 15% by mass or more, a sufficiently large amount of primary crystal silicon grains can be crystallized, and the wear resistance of the cylinder block can be sufficiently improved.
  • the silicon content is 25% by mass or less, the strength of the cylinder block can be maintained sufficiently high.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains within the range of 8 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, it is possible to more reliably suppress scratches on the surface of the cylinder wall.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains exceeds 50 ⁇ m, the number of primary crystal silicon grains per unit area of the sliding surface is small. Therefore, a large load is applied to each of the primary crystal silicon grains during operation of the internal combustion engine, and the primary crystal silicon grains may be crushed. Fragments of the crushed primary crystal silicon grains act as abrasive particles, which may damage the surface of the cylinder wall.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains is less than 8 ⁇ m, the portion of the primary crystal silicon grains buried in the matrix is small. Therefore, during operation of the internal combustion engine, the primary crystal silicon grains are likely to fall off. Since the dropped primary crystal silicon grains act as abrasive particles, the surface of the cylinder wall may be damaged.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains is 8 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, a sufficient number of primary crystal silicon grains exist per unit area of the sliding surface. Therefore, the load applied to each primary-crystal silicon grain during operation of the internal combustion engine is relatively small, so crushing of the primary-crystal silicon grains is suppressed. In addition, since the portion of the primary-crystal silicon grains embedded in the matrix is sufficiently large, the falling-off of the primary-crystal silicon grains is reduced, and therefore the surface of the cylinder wall is prevented from being damaged by the falling-off primary-crystal silicon grains.
  • the ratio of the area occupied by the primary crystal silicon grains on the sliding surface is 8% or more, the surface pressure applied to the alloy base material is reduced, so the primary crystal silicon grains are less likely to fall off, and the surface of the cylinder wall is prevented from being damaged. It can be suppressed more reliably. In addition, the piston warms up easily.
  • “Blank ratio” is an index of the degree of dispersion of primary crystal silicon grains. The lower the void ratio, the better the primary crystal silicon grains are dispersed. When the blank ratio of the sliding surface is 55.5% or less, the surface pressure applied to the alloy base material is sufficiently reduced, so the primary crystal silicon grains are less likely to fall off, and the surface of the cylinder wall is more reliably scratched. can be suppressed. In addition, the piston warms up easily.
  • the crush rate of the primary crystal silicon grains on the sliding surface of the cylinder wall is 20% or less, a large amount of uncrushed (so to speak sound) primary crystal silicon grains are exposed on the sliding surface, so the alloy base material The surface pressure applied to is sufficiently reduced. Therefore, the primary crystal silicon grains are less likely to fall off, and the surface of the cylinder wall can be more reliably prevented from being scratched.
  • the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is suitable for use in various types of transportation equipment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an engine (internal combustion engine) 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a cylinder block 10 included in engine 100.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing a sliding surface 12a of the cylinder wall 12;
  • FIG. 2 is a side view schematically showing a piston 40 included in engine 100.
  • FIG. 4 is a side view schematically showing a piston 40;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a piston skirt 44 of the piston 40;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a piston ring 42 of the piston 40.
  • FIG. It is an example of the image of the sliding surface 12a. It is a figure for demonstrating the definition of the blank ratio of the sliding surface 12a.
  • 1 is a side view schematically showing a motorcycle 300 equipped with an engine 100;
  • a water-cooled engine will be described below as an example, the engine according to the embodiment of the present invention is not limited to a water-cooled engine, and may be an air-cooled engine.
  • the number of cylinders of the engine is not particularly limited.
  • FIG. 1 shows an engine (internal combustion engine) 100 according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing engine 100. As shown in FIG.
  • the engine 100 includes a cylinder block 10, a cylinder head 20, and a crankcase 30, as shown in FIG.
  • Engine 100 further includes a piston 40 , a crankshaft 50 and a connecting rod (connecting rod) 60 .
  • the direction from the cylinder block 10 to the cylinder head 20 is defined as the upward direction
  • the direction from the cylinder block 10 to the crankcase 30 is defined as the downward direction.
  • a cylinder block (sometimes called a "cylinder body") 10 has a cylinder wall 12 and an outer wall 13. Cylinder wall 12 is formed to define cylinder bore 11 . The outer wall 13 surrounds the cylinder wall 12 and constitutes the outer shell of the cylinder block 10 . A water jacket 14 that retains coolant is provided between the cylinder wall 12 and the outer wall 13 .
  • the cylinder head 20 is provided on the cylinder block 10. Cylinder head 20 defines combustion chamber 70 with cylinder wall 12 and piston 40 .
  • the cylinder head 20 has an intake port 21 for introducing fuel into the combustion chamber 70 and an exhaust port 22 for discharging exhaust gas from the combustion chamber 70 .
  • An intake valve 23 is provided in the intake port 21 and an exhaust valve 24 is provided in the exhaust port 22 .
  • crankcase 30 is provided under the cylinder block 10. That is, the crankcase 30 is provided so as to be located on the side opposite to the cylinder head 20 with respect to the cylinder block 10 .
  • Crankcase 30 may be separate from cylinder block 10 or may be formed integrally with cylinder block 10 .
  • the piston 40 is housed inside the cylinder bore 11 .
  • no cylinder sleeve is fitted in the cylinder bore 11 . Therefore, the piston 40 reciprocates up and down in the cylinder bore 11 while being in contact with the inner peripheral surface 12a of the cylinder wall 12 (the surface on the cylinder bore 11 side). That is, the inner peripheral surface 12a of the cylinder wall 12 is a sliding surface on which the piston 40 slides.
  • the crankshaft 50 is housed inside the crankcase 30 .
  • the crankshaft 50 has a crankpin 51 and a crank arm 52 .
  • the connecting rod 60 has a rod-shaped rod main body 61 , a small end 62 provided at one end of the rod main body 61 , and a large end 63 provided at the other end of the rod main body 61 .
  • the connecting rod 60 connects the piston 40 and the crankshaft 50 .
  • the piston pin 48 of the piston 40 is inserted into the through hole (piston pin hole) of the small end 62
  • the crank pin of the crankshaft 50 is inserted into the through hole (crank pin hole) of the large end 63 .
  • 51 is inserted, thereby connecting the piston 40 and the crankshaft 50 .
  • a bearing 66 is provided between the inner peripheral surface of the big end 63 and the crank pin 51 .
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the cylinder block 10 of the engine 100.
  • the cylinder block 10 has the cylinder wall 12 including the sliding surface 12a and the outer wall 13, and the water jacket 14 is provided between the cylinder wall 12 and the outer wall 13.
  • the cylinder block 10 is made of an aluminum alloy containing silicon. More specifically, the cylinder block 10 is made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy.
  • FIG. 3 is a plan view showing an enlarged sliding surface 12a of the cylinder wall 12.
  • the cylinder wall 12 of the cylinder block 10 includes a solid solution matrix (alloy base material) 1 containing aluminum and a plurality of primary crystal silicon grains 2 dispersed in the matrix 1, and a part of the primary crystal silicon grains 2 are exposed on the sliding surface 12a. That is, the cylinder block 10 has the primary crystal silicon grains 2 on the sliding surface 12a.
  • the cylinder wall 12 further includes a plurality of eutectic silicon grains dispersed in the matrix 1. Therefore, the cylinder block 10 may further have eutectic silicon grains on the sliding surface 12a.
  • the relatively large silicon crystal grains that first precipitate are "primary silicon grains”, and the relatively small silicon crystal grains that precipitate next are "co-crystalline”. crystalline silicon grains”.
  • FIG. 4A and 4B are side views schematically showing the piston 40 of the engine 100.
  • FIG. 4A is a view of the piston 40 viewed from the axial direction of the piston pin 48 (see FIG. 1) (hereinafter referred to as the "piston pin axial direction")
  • FIG. 4B is a view of the piston 40. It is a figure when it sees from the direction orthogonal to a pin axial direction.
  • the piston 40 (more specifically, the piston body 41 described later) is made of an aluminum alloy.
  • the piston 40 may be formed by forging or by casting.
  • the piston 40 has a piston body 41 and a plurality of piston rings 42, as shown in FIGS. 4A and 4B.
  • Piston body 41 includes a piston head 43 and a piston skirt 44 .
  • the piston head 43 is located at the upper end of the piston 40.
  • a ring groove for holding the piston ring 42 is formed in the outer peripheral portion of the piston head 43 .
  • the piston skirt 44 extends downward from the outer peripheral portion of the piston head 43 .
  • the piston skirt 44 has two portions 44a and 44b (referred to as a "first skirt portion” and a “second skirt portion") located so as to sandwich the central axis (cylinder axis) of the cylinder bore 11 in the radial direction.
  • the piston body 41 also includes a pair of piston pin bosses 45 formed with piston pin holes 45a through which piston pins 48 (see FIG. 1) are inserted, and ribs 46 connecting the piston pin bosses 45 and the piston skirt 44 to each other. have.
  • the piston ring 42 is attached to the outer peripheral portion of the piston body 41 , more specifically to the outer peripheral portion of the piston head 43 .
  • a configuration in which the piston 40 has three piston rings 42 is illustrated, but the number of piston rings 42 is not limited to three.
  • the upper and middle piston rings (top ring and second ring) 42a and 42b are compression rings for keeping the combustion chamber 70 airtight
  • the lower piston ring (third 42 c is an oil ring for scraping off excess oil adhering to the cylinder wall 12 .
  • the piston ring 42 is made of a metallic material (eg steel).
  • the piston skirt 44 has a resin layer rl formed on at least part of the outer peripheral surface.
  • the resin layer rl is formed over substantially the entire outer peripheral surface.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5A-5A' in FIG. 4B.
  • the resin layer rl includes, for example, a polymer matrix and solid lubricant particles (solid lubricant) dispersed in the polymer matrix.
  • solid lubricant particles solid lubricant particles
  • As a material for the polymer matrix for example, thermosetting polyamideimide can be suitably used, but the material is of course not limited to this.
  • the solid lubricant particles various known solid lubricant particles can be used. For example, graphite particles and molybdenum disulfide particles can be preferably used.
  • the resin layer rl can be formed, for example, by applying a liquid resin material to the base material bl by a spray method or various printing methods (screen printing method, pad printing method, etc.).
  • the piston skirt 44 has the resin layer rl formed on at least part of the outer peripheral surface. Since the resin layer rl is softer than the aluminum alloy base material (matrix) 1 of the cylinder block 10, even if the primary-crystal silicon grains 2 on the sliding surface 12a of the cylinder wall 12 fall off, the fallen primary-crystal silicon grains 2 is pushed into the resin layer rl, the surface of the cylinder wall 12 is prevented from being damaged (that is, the cylinder wall 12 is protected). On the piston 40 side, since the piston ring 42 protrudes most outwardly, there is no problem even if the surface of the resin layer rl is damaged.
  • the piston 40 warms up quickly after the engine 100 is started, and the gap between the piston skirt 44 and the cylinder wall 12 closes. be of appropriate size. Therefore, the noise generated immediately after the engine 100 is started can be quickly suppressed, and the wear and adhesion of the piston 40 and the cylinder wall 12 can be suppressed.
  • the surface of the piston skirt 44 (the portion covered with the resin layer rl) and the cylinder wall 12 come into contact with each other.
  • the primary crystal silicon grains 2 are present on the sliding surface 12a of the cylinder wall 12, and silicon has a lower thermal conductivity than aluminum. Heat is difficult to transfer. Therefore, even after the resin layer rl disappears, the piston 40 warms up quickly, so that the noise generated immediately after starting the engine 100 can be quickly suppressed, and the wear and adhesion of the piston 40 and the cylinder wall 12 can be prevented. can be suppressed.
  • FIGS. 4A and 4B show an example in which the resin layer rl is formed on substantially the entire outer peripheral surface of the piston skirt 44
  • the resin layer rl may be formed only on a part of the outer peripheral surface. good.
  • the resin layer rl is formed as wide as possible on the outer peripheral surface of the piston skirt 44 .
  • the ratio of the area occupied by the resin layer rl in the outer peripheral surface of the piston skirt 44 is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and 90% or more (that is, the outer circumference of the piston skirt 44 It is more preferable that the resin layer rl is formed on substantially the entire surface.
  • the resin layer rl contains solid lubricant particles, but the resin layer rl may contain hard particles in addition to the solid lubricant.
  • the abrasion of the resin layer rl can be delayed.
  • metal oxide particles can be used as the hard particles. The amount of hard particles to be added, the particle size of the hard particles, and the like are appropriately adjusted according to the hard particles to be used.
  • the thickness t (see FIG. 5) of the resin layer rl is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining the resin layer rl for a long period of time, the thickness t of the resin layer rl is preferably 10 ⁇ m or more. Moreover, from the viewpoint of ease of manufacture, the thickness t of the resin layer rl is preferably 50 ⁇ m or less.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example configuration of the piston ring 42 of the piston 40.
  • a diamond-like carbon layer (hereinafter referred to as “DLC layer”) 42D is formed on the outer peripheral portion (outer peripheral surface) of the piston ring 42 .
  • An outer peripheral portion of the piston ring 42 is a portion that contacts the cylinder wall 12 .
  • the piston rings 42 may not have the DLC layer 42D, if each piston ring 42 has the DLC layer 42D on the outer peripheral surface, the heat of the piston 40 is less likely to be transmitted to the cylinder block 10. After starting the engine 100, the piston 40 is more easily warmed up.
  • the DLC layer 42D is preferably formed by a vapor deposition method (for example, CDV method or PVD method). There are no particular restrictions on the composition or thickness of the DLC layer 42D.
  • the thickness of the DLC layer 42D is preferably 2 ⁇ m or more from the viewpoint of enhancing the effect of making it difficult for the heat of the piston 40 to be transmitted to the cylinder block 10 . In terms of adhesion, the thickness of the DLC layer 42D is preferably 20 ⁇ m or less.
  • the silicon content of the aluminum alloy which is the material of the cylinder block 10 is preferably 15% by mass or more and 25% by mass or less.
  • the silicon content is 15% by mass or more, a sufficiently large amount of primary crystal silicon grains 2 can be crystallized, and the wear resistance of the cylinder block 10 can be sufficiently improved.
  • the silicon content is 25% by mass or less, the strength of the cylinder block 10 can be maintained sufficiently high.
  • the aluminum content of the aluminum alloy is, for example, 73.4% by mass or more and 79.6% by mass or less.
  • the aluminum alloy may contain copper, and in that case, the copper content is, for example, 2.0% by mass or more and 5.0% by mass or less.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains 2 within the range of 8 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, it is possible to more reliably suppress scratches on the surface of the cylinder wall 12 .
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains 2 exceeds 50 ⁇ m, the number of primary crystal silicon grains 2 per unit area of the sliding surface 12a is small. Therefore, a large load is applied to each of the primary crystal silicon grains 2 during operation of the engine 100, and the primary crystal silicon grains 2 may be crushed. Fragments of the crushed primary-crystal silicon grains 2 act as abrasive particles, which may damage the surface of the cylinder wall 12 . Further, when the average crystal grain size of the primary-crystal silicon grains 2 is less than 8 ⁇ m, the portion of the primary-crystal silicon grains 2 buried in the matrix 1 is small. Therefore, during operation of the engine 100, the primary crystal silicon grains 2 are likely to fall off. Since the dropped primary crystal silicon grains 2 act as abrasive particles, the surface of the cylinder wall 12 may be damaged.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains 2 is 8 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, a sufficient number of primary crystal silicon grains 2 are present per unit area of the sliding surface 12a. Therefore, the load applied to each primary-crystal silicon grain 2 during operation of the engine 100 is relatively small, so crushing of the primary-crystal silicon grains 2 is suppressed. In addition, since the portion of the primary-crystal silicon grains 2 embedded in the matrix 1 is sufficiently large, the drop-off of the primary-crystal silicon grains 2 is reduced, so that the surface of the cylinder wall 12 is scratched by the dropped-off primary-crystal silicon grains 2. is suppressed.
  • the average crystal grain size of the eutectic silicon grains is smaller than the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains 2 .
  • the average crystal grain size of the eutectic silicon grains is, for example, 7.5 ⁇ m or less.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains 2 and the eutectic silicon grains can be measured as follows by performing image processing on the image of the sliding surface 12a. First, based on the area of the silicon crystal grain obtained by image processing, the diameter (equivalent diameter) of each silicon crystal grain is calculated assuming that the silicon crystal grain is a perfect circle. Specify the number (degrees) and diameter. Fine crystals with a diameter of less than 1 ⁇ m are not counted as silicon crystal grains. Based on the calculated number (frequency) and diameter of the silicon crystal grains, the grain size distribution of the silicon crystal grains is obtained. The resulting particle size distribution (histogram) contains two peaks.
  • the grain size distribution is divided into two regions with the diameter of the portion forming the valley between the two peaks as the threshold, the region corresponding to the large diameter being the grain size distribution of the primary crystal silicon grains, and the region corresponding to the small diameter being the eutectic.
  • it is the particle size distribution of silicon particles. Then, based on each particle size distribution, the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains and the average crystal grain size of the eutectic silicon grains can be calculated.
  • the crushing rate of the primary crystal silicon grains 2 on the sliding surface 12a is preferably 20% or less.
  • the crushing rate of the primary-crystal silicon grains 2 is the ratio of the area of the crushed portion of the primary-crystal silicon grains 2 to the area occupied by the primary-crystal silicon grains 2 on the sliding surface 12a, expressed as a percentage.
  • the crushing rate of the primary crystal silicon grains 2 can be measured, for example, as follows.
  • FIG. 7 is an example of an image of the sliding surface 12a.
  • the sliding surface 12a has a crushed portion 2a of the primary crystal silicon grains 2 and a non-crushed portion 2b.
  • the area S1 of the crushed portion 2a of the primary crystal silicon grain 2 is determined by binarization using image analysis software. Since the crushed portion 2a has a black appearance, it can be distinguished from the non-crushed portion 2b and the alloy substrate 1 by binarization.
  • the ratio of the area occupied by the primary crystal silicon grains 2 on the sliding surface 12a is preferably 8% or more.
  • the ratio of the area occupied by the primary-crystal silicon grains 2 in the sliding surface 12a is 8% or more, the surface pressure applied to the alloy base material 1 is reduced, so that the primary-crystal silicon grains 2 are less likely to fall off, and the cylinder wall 12 is prevented from falling off. It is possible to more reliably suppress scratches on the surface. In addition, the piston 40 is easily warmed.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the definition of "blank rate". As shown in FIG. 8, when the sliding surface 12a is divided into a plurality of squares Sq of 0.1 mm ⁇ 0.1 mm, these squares Sq are, of course, divided into squares Sq1 where the primary crystal silicon grains 2 are present and squares Sq1 where the primary silicon grains 2 are present. A cell Sq2 in which no crystalline silicon grain 2 exists.
  • the "blank ratio” is the ratio (percentage) of the number of cells Sq2 in which the primary crystal silicon grains 2 do not exist with respect to the total number of cells Sq.
  • the "blank ratio" is an index of how the primary crystal silicon grains 2 are dispersed. The lower the void ratio, the better the primary crystal silicon grains 2 are dispersed.
  • the blank ratio of the sliding surface 12a is 55.5% or less, the surface pressure applied to the alloy base material 1 is sufficiently reduced, so that the primary crystal silicon grains 2 are less likely to fall off, and the surface of the cylinder wall 12 is scratched. can be suppressed more reliably. In addition, the piston 40 is easily warmed.
  • the engine 100 according to the embodiment of the present invention is suitable for use in various transportation equipment.
  • FIG. 9 shows an example of a motorcycle with an engine 100 according to an embodiment of the invention.
  • a motorcycle 300 shown in FIG. 9 is provided with a head pipe 302 at the front end of a body frame 301 .
  • a front fork 303 is attached to the head pipe 302 so as to swing in the lateral direction of the vehicle.
  • a front wheel 304 is rotatably supported at the lower end of the front fork 303 .
  • a seat rail 306 is attached so as to extend rearward from the upper part of the rear end of the body frame 301 .
  • a fuel tank 307 is provided on the body frame 301, and a main seat 308a and a tandem seat 308b are provided on the seat rails 306. As shown in FIG.
  • a rear arm 309 extending rearward is attached to the rear end of the body frame 301 .
  • a rear wheel 310 is rotatably supported at the rear end of the rear arm 309 .
  • the engine 100 is held in the central portion of the body frame 301 .
  • a radiator 311 is provided in front of the engine 100 .
  • An exhaust pipe 312 is connected to an exhaust port of the engine 100 and a muffler 313 is attached to the rear end of the exhaust pipe 312 .
  • a transmission 315 is connected to the engine 100 .
  • a drive sprocket 317 is attached to the output shaft 316 of the transmission 315 .
  • Drive sprocket 317 is connected to rear wheel sprocket 319 of rear wheel 310 via chain 318 .
  • Transmission 315 and chain 318 function as a transmission mechanism that transmits the power generated by engine 100 to the drive wheels.
  • the motorcycle 300 includes the engine 100 according to the embodiment of the present invention, deterioration of oil consumption can be suppressed, and noise generated immediately after the engine 100 is started can be quickly suppressed.
  • the engine according to the embodiment of the present invention is not limited to motorcycles, and is also suitable for other transportation equipment such as four-wheeled motor vehicles, three-wheeled motor vehicles, and ships. used for
  • the internal combustion engine 100 is a piston 40 made of an aluminum alloy and having a piston head 43 and a piston skirt 44 extending from the outer circumference of the piston head 43.
  • a cylinder block 10 having a cylinder wall 12 including a sliding surface 12a on which the piston 40 slides.
  • the cylinder block 10 is made of an aluminum alloy containing silicon, and has a plurality of primary crystal silicon grains 2 on a sliding surface 12a.
  • the piston skirt 44 has a resin layer rl formed on at least a portion of its outer peripheral surface.
  • the piston skirt 44 has the resin layer rl formed on at least part of the outer peripheral surface. Since the resin layer rl is softer than the aluminum alloy base material (matrix) 1 of the cylinder block 10, even if the primary-crystal silicon grains 2 on the sliding surface 12a of the cylinder wall 12 fall off, the fallen primary-crystal silicon grains 2 is pushed into the resin layer rl, the surface of the cylinder wall 12 is prevented from being damaged (that is, the cylinder wall 12 is protected). On the piston 40 side, since the piston ring 42 protrudes most outwardly, there is no problem even if the surface of the resin layer rl is damaged. Since the oil (lubricating oil) adhering to the cylinder wall 12 is appropriately scraped off by the piston ring 42 by suppressing damage to the surface of the cylinder wall 12, deterioration of oil consumption can be suppressed.
  • the resin layer rl is softer than the aluminum alloy base material (matrix) 1 of the cylinder block 10
  • the piston ring 42
  • the piston 40 warms up quickly after the internal combustion engine 100 is started, and the gap between the piston skirt 44 and the cylinder wall 12 is reduced. is the appropriate size. Therefore, the noise generated immediately after starting the internal combustion engine 100 can be quickly suppressed, and wear and adhesion of the piston 40 and the cylinder wall 12 can be suppressed.
  • the surface of the piston skirt 44 (the portion covered with the resin layer rl) and the cylinder wall 12 come into contact with each other.
  • the primary crystal silicon grains 2 are present on the sliding surface 12a of the cylinder wall 12, and silicon has a lower thermal conductivity than aluminum. Heat is less likely to be transferred to the cylinder block 10 . Therefore, even after the resin layer rl disappears, the piston 40 warms up quickly, so that the noise generated immediately after starting the internal combustion engine 100 can be quickly suppressed, and the wear and condensation of the piston 40 and the cylinder wall 12 can be prevented. can suppress wear.
  • the piston 40 has a plurality of piston rings 42 attached to the outer peripheral portion of the piston head 43, and each of the plurality of piston rings 42 has a diamond-like carbon layer 42D on the outer peripheral surface.
  • each piston ring 42 has a diamond-like carbon layer 42D on its outer peripheral surface, the heat of the piston 40 is less likely to be transmitted to the cylinder block 10, so that the piston 40 warms up more easily after the internal combustion engine 100 is started.
  • the resin layer rl contains a solid lubricant and hard particles.
  • Abrasion of the resin layer rl can be delayed by including hard particles in the resin layer rl.
  • the thickness t of the resin layer rl is 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thickness t of the resin layer rl is preferably 10 ⁇ m or more. Moreover, from the viewpoint of ease of manufacture, the thickness t of the resin layer rl is preferably 50 ⁇ m or less.
  • the cylinder block 10 is made of an aluminum alloy containing 15% by mass or more and 25% by mass or less of silicon.
  • the silicon content of the aluminum alloy, which is the material of the cylinder block 10 is preferably 15% by mass or more and 25% by mass or less.
  • the silicon content is 15% by mass or more, a sufficiently large amount of primary crystal silicon grains 2 can be crystallized, and the wear resistance of the cylinder block 10 can be sufficiently improved.
  • the silicon content is 25% by mass or less, the strength of the cylinder block 10 can be maintained sufficiently high.
  • the average crystal grain size of the plurality of primary crystal silicon grains 2 is 8 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains 2 within the range of 8 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, it is possible to more reliably suppress scratches on the surface of the cylinder wall 12 .
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains 2 exceeds 50 ⁇ m, the number of primary crystal silicon grains 2 per unit area of the sliding surface 12a is small. Therefore, a large load is applied to each of the primary crystal silicon grains 2 during operation of the internal combustion engine 100, and the primary crystal silicon grains 2 may be crushed. Fragments of the crushed primary-crystal silicon grains 2 act as abrasive particles, which may damage the surface of the cylinder wall 12 .
  • the average crystal grain size of the primary-crystal silicon grains 2 is less than 8 ⁇ m, the portion of the primary-crystal silicon grains 2 buried in the matrix 1 is small. Therefore, during operation of the internal combustion engine 100, the primary crystal silicon grains 2 are likely to fall off. Since the dropped primary crystal silicon grains 2 act as abrasive particles, the surface of the cylinder wall 12 may be damaged.
  • the average crystal grain size of the primary crystal silicon grains 2 is 8 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, a sufficient number of primary crystal silicon grains 2 are present per unit area of the sliding surface 12a. Therefore, since the load applied to each primary-crystal silicon grain 2 during operation of the internal combustion engine 100 is relatively small, crushing of the primary-crystal silicon grain 2 is suppressed. In addition, since the portion of the primary-crystal silicon grains 2 embedded in the matrix 1 is sufficiently large, the falling-off of the primary-crystal silicon grains 2 is reduced, and therefore the surface of the cylinder wall is not damaged by the falling-off primary-crystal silicon grains 2. Suppressed.
  • the ratio of the area occupied by the plurality of primary crystal silicon grains 2 on the sliding surface 12a is 8% or more.
  • the ratio of the area occupied by the primary-crystal silicon grains 2 in the sliding surface 12a is 8% or more, the surface pressure applied to the alloy base material 1 is reduced, so that the primary-crystal silicon grains 2 are less likely to fall off, and the cylinder wall 12 is prevented from falling off. It is possible to more reliably suppress scratches on the surface. In addition, the piston 40 is easily warmed.
  • a blank rate is 55.5% or less.
  • “Blank ratio” is an index of how the primary crystal silicon grains 2 are dispersed. The lower the void ratio, the better the primary crystal silicon grains 2 are dispersed. When the blank ratio of the sliding surface 12a is 55.5% or less, the surface pressure applied to the alloy base material 1 is sufficiently reduced, so that the primary crystal silicon grains 2 are less likely to fall off, and the surface of the cylinder wall 12 is scratched. can be suppressed more reliably. In addition, the piston 40 is easily warmed.
  • the crushing rate of the plurality of primary crystal silicon grains 2 on the sliding surface 12a is 20% or less.
  • a transportation device includes an internal combustion engine 100 having any of the configurations described above.
  • the internal combustion engine 100 according to the embodiment of the present invention is suitable for use in various types of transportation equipment.
  • an internal combustion engine having a cylinder block made of an aluminum alloy containing silicon damage to the surface of the cylinder wall is suppressed when the internal combustion engine is operated for the first time, and deterioration of oil consumption is prevented. can be suppressed.
  • An internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is suitable for use in various types of transportation equipment including motorcycles.

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Abstract

内燃機関（１００）は、アルミニウム合金から形成されたピストン（４０）であって、ピストンヘッド（４３）と、ピストンヘッドの外周部から延びるピストンスカート（４４）とを有するピストンと、ピストンが摺動する摺動面１２ａを含むシリンダ壁１２を有するシリンダブロック（１０）とを備える。シリンダブロックは、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されており、摺動面に複数の初晶シリコン粒（２）を有する。ピストンスカートは、外周面の少なくとも一部に形成された樹脂層（ｒｌ）を有する。

Description

内燃機関および輸送機器
　本開示は、内燃機関に関し、特に、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックを備えた内燃機関に関する。また、本開示は、そのような内燃機関を備えた輸送機器にも関する。
　近年、エンジン（内燃機関）の軽量化を目的として、シリンダブロック材料の、鋳鉄からアルミニウム合金へのシフトが進んでいる。特に、シリコンを多く含有する（つまり過共晶組成の）ハイシリコンアルミニウム合金を用いると、シリンダボアにはめ込まれるスリーブが不要となるので、いっそうの軽量化と、シリンダ間隔を小さくすることによるエンジンの小型化とを図ることができる。
　ハイシリコンアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックでは、摺動面にシリコン結晶粒が浮き出ていることによって耐摩耗性が向上する。また、アルミニウム合金基材とシリコン結晶粒との段差部分にオイルが保持されることによって、耐焼付き性や耐スカッフ性が向上する。ただし、摺動面のシリコン結晶粒が破砕されていると、耐摩耗性が低下してしまう。そのため、破砕されたシリコン結晶粒が摺動面になるべく存在しないようにするための加工方法が提案されている（例えば特許文献１）。
特開平７－８８７１１号公報
　しかしながら、摺動面に存在しているシリコン結晶粒の一部は、内燃機関が初めて運転された際に脱落してシリンダ壁表面に傷を生じさせ、オイル消費を悪化させる原因となる。
　本発明の実施形態は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックを備えた内燃機関において、内燃機関が初めて運転された際のシリンダ壁表面の傷付きを抑制し、オイル消費の悪化を抑制することにある。
　本明細書は、以下の項目に記載の内燃機関および輸送機器を開示している。
　［項目１］
　アルミニウム合金から形成されたピストンであって、ピストンヘッドと、前記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と、
　前記ピストンが摺動する摺動面を含むシリンダ壁を有するシリンダブロックと、
を備え、
　前記シリンダブロックは、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されており、前記摺動面に複数の初晶シリコン粒を有し、
　前記ピストンスカートは、外周面の少なくとも一部に形成された樹脂層を有する、内燃機関。
　本発明の実施形態による内燃機関では、ピストンスカートが、外周面の少なくとも一部に形成された樹脂層を有する。樹脂層は、シリンダブロックのアルミニウム合金基材（マトリックス）よりも軟質であるので、シリンダ壁の摺動面の初晶シリコン粒が脱落した場合でも、脱落した初晶シリコン粒が樹脂層に押し込まれることで、シリンダ壁の表面が傷付くことが抑制（つまりシリンダ壁が保護）される。ピストン側では、ピストンリングが最も外側に張り出すので、樹脂層の表面に傷が生じても問題はない。シリンダ壁の表面の傷付きが抑制されることにより、シリンダ壁に付着したオイル（潤滑油）がピストンリングによって適切に掻き落されるので、オイル消費の悪化を抑制できる。
　また、ピストンスカートの樹脂層は、ピストンスカートからシリンダ壁への熱の伝達を妨げるので、内燃機関の始動後速やかにピストンが温まり、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摩耗や凝着を抑制することができる。
　内燃機関がある程度の時間運転されてピストンスカートの樹脂層が消失した後は、ピストンスカートの地肌（樹脂層で覆われていた部分）とシリンダ壁とが接触することになるが、本発明の内燃機関では、シリンダ壁の摺動面には初晶シリコン粒が存在しており、シリコンはアルミニウムよりも熱伝導率が低いので、ピストンスカートからシリンダブロックに熱が伝達されにくい。そのため、樹脂層の消失後であっても、ピストンが速やかに温まるので、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抑制することができる。
　［項目２］
　前記ピストンは、前記ピストンヘッドの外周部に取り付けられた複数のピストンリングを有し、
　前記複数のピストンリングのそれぞれは、外周面にダイヤモンドライクカーボン層を有する、項目１に記載の内燃機関。
　各ピストンリングが外周面にダイヤモンドライクカーボン層を有していると、ピストンの熱がシリンダブロックに伝達されにくくなるので、内燃機関の始動後にピストンがいっそう温まりやすくなる。
　［項目３］
　前記樹脂層は、固体潤滑剤と、硬質粒子とを含む、項目１または２に記載の内燃機関。
　樹脂層が硬質粒子を含むことにより、樹脂層の摩滅を遅延させることができる。
　［項目４］
　前記樹脂層の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下である、項目１から３のいずれかに記載の内燃機関。
　長期間樹脂層を維持する観点からは、樹脂層の厚さは、１０μｍ以上であることが好ましい。また、製造の容易さの観点からは、樹脂層の厚さは、５０μｍ以下であることが好ましい。
　［項目５］
　前記シリンダブロックは、シリコンを１５質量％以上２５質量％以下含むアルミニウム合金から形成されている、項目１から４のいずれかに記載の内燃機関。
　シリンダブロックの耐摩耗性および強度を十分に高くする観点からは、シリンダブロックの材料であるアルミニウム合金のシリコン含有率は、１５質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。シリコン含有率が１５質量％以上であると、初晶シリコン粒を十分に多く晶出させることができ、シリンダブロックの耐摩耗性を十分に向上させることができる。シリコン含有率が２５質量％以下であると、シリンダブロックの強度を十分に高く維持することができる。
　［項目６］
　前記複数の初晶シリコン粒の平均結晶粒径は、８μｍ以上５０μｍ以下である、項目１から５のいずれかに記載の内燃機関。
　初晶シリコン粒の平均結晶粒径を８μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にすることによって、シリンダ壁の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。
　初晶シリコン粒の平均結晶粒径が５０μｍを超える場合、摺動面の単位面積当りの初晶シリコン粒の個数が少ない。そのため、内燃機関の運転時に初晶シリコン粒のそれぞれに大きな荷重がかかり、初晶シリコン粒が破砕されることがある。破砕された初晶シリコン粒の破片は、研摩粒子として作用してしまうため、シリンダ壁の表面が傷付くおそれがある。
　また、初晶シリコン粒の平均結晶粒径が８μｍ未満である場合、初晶シリコン粒の、マトリックス中に埋まっている部分が小さい。そのため、内燃機関の運転時には、初晶シリコン粒の脱落が起こりやすい。脱落した初晶シリコン粒は、研摩粒子として作用してしまうため、シリンダ壁の表面が傷付くおそれがある。
　これに対し、初晶シリコン粒の平均結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下である場合、初晶シリコン粒は摺動面の単位面積あたりに十分な数存在する。そのため、内燃機関の運転時に各初晶シリコン粒にかかる荷重は相対的に小さくなるため、初晶シリコン粒の破砕が抑制される。また、初晶シリコン粒のマトリックスに埋まっている部分が十分に大きいので、初晶シリコン粒の脱落が低減され、そのため、脱落した初晶シリコン粒によるシリンダ壁の表面の傷付きが抑制される。
　［項目７］
　前記摺動面において前記複数の初晶シリコン粒が占める面積の比率は８％以上である、項目１から６のいずれかに記載の内燃機関。
　摺動面において初晶シリコン粒が占める面積の比率が８％以上であると、合金基材にかかる面圧が低下するので、初晶シリコン粒が脱落しにくく、シリンダ壁の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。また、ピストンが温まりやすい。
　［項目８］
　前記摺動面を０．１ｍｍ×０．１ｍｍの複数の升目に区切り、升目の総数に対する、初晶シリコン粒が存在しない升目の数の比率を、空白率と呼ぶとき、
　前記空白率が５５．５％以下である、項目１から７のいずれかに記載の内燃機関。
　「空白率」は、初晶シリコン粒の分散具合の指標である。空白率が低いほど、初晶シリコン粒がよく分散されていることを表している。摺動面の空白率が５５．５％以下であると、合金基材にかかる面圧が十分に低下するので、初晶シリコン粒が脱落しにくく、シリンダ壁の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。また、ピストンが温まりやすい。
　［項目９］
　前記摺動面における前記複数の初晶シリコン粒の破砕率は、２０％以下である、項目１から８のいずれかに記載の内燃機関。
　シリンダ壁の摺動面における初晶シリコン粒の破砕率が２０％以下であると、破砕されていない（言わば健全な）初晶シリコン粒が摺動面に多く露出しているので、合金基材にかかる面圧が十分に低下する。そのため、初晶シリコン粒が脱落しにくく、シリンダ壁の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。
　［項目１０］
　項目１から９のいずれかに記載の内燃機関を備えた輸送機器。
　本発明の実施形態による内燃機関は、各種の輸送機器に好適に用いられる。
　本発明の実施形態によると、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックを備えた内燃機関において、内燃機関が初めて運転された際のシリンダ壁表面の傷付きを抑制し、オイル消費の悪化を抑制することができる。
本発明の実施形態によるエンジン（内燃機関）１００を模式的に示す断面図である。 エンジン１００が備えるシリンダブロック１０を模式的に示す斜視図である。 シリンダ壁１２の摺動面１２ａを拡大して示す平面図である。 エンジン１００が備えるピストン４０を模式的に示す側面図である。 ピストン４０を模式的に示す側面図である。 ピストン４０のピストンスカート４４を模式的に示す断面図である。 ピストン４０のピストンリング４２を模式的に示す断面図である。 摺動面１２ａの画像の一例である。 摺動面１２ａの空白率の定義を説明するための図である。 エンジン１００を備えた自動二輪車３００を模式的に示す側面図である。
　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、以下では水冷式のエンジンを例として説明を行うが、本発明の実施形態によるエンジンは、水冷式に限定されず、空冷式であってもよい。また、以下では単気筒のエンジンを例として説明を行うが、エンジンの気筒数は特に限定されない。
　［エンジンの構成］
　図１に、本発明の実施形態によるエンジン（内燃機関）１００を示す。図１は、エンジン１００を模式的に示す断面図である。
　エンジン１００は、図１に示すように、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、エンジン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。以下では、シリンダブロック１０からシリンダヘッド２０に向かう方向を上方向とし、シリンダブロック１０からクランクケース３０に向かう方向を下方向として説明を行う。
　シリンダブロック（「シリンダボディ」と呼ばれることもある）１０は、シリンダ壁１２と、外壁１３とを有する。シリンダ壁１２は、シリンダボア１１を画定するように形成されている。外壁１３は、シリンダ壁１２を包囲し、シリンダブロック１０の外郭を構成している。シリンダ壁１２と外壁１３との間に、冷却液を保持するウォータージャケット１４が設けられている。
　シリンダヘッド２０は、シリンダブロック１０の上に設けられている。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。
　クランクケース３０は、シリンダブロック１０の下に設けられている。つまり、クランクケース３０は、シリンダブロック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、シリンダブロック１０と別体であってもよいし、シリンダブロック１０と一体に形成されていてもよい。
　ピストン４０は、シリンダボア１１内に収容されている。本実施形態では、シリンダボア１１内にはシリンダスリーブははめ込まれていない。そのため、ピストン４０は、シリンダ壁１２の内周面（シリンダボア１１側の表面）１２ａに接触した状態でシリンダボア１１内を上下に往復運動する。つまり、シリンダ壁１２の内周面１２ａは、ピストン４０が摺動する摺動面である。
　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と、クランクアーム５２とを有している。
　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、ベアリング６６が設けられている。
　図２は、エンジン１００のシリンダブロック１０を模式的に示す斜視図である。既に説明したように、シリンダブロック１０は、摺動面１２ａを含むシリンダ壁１２と、外壁１３とを有しており、シリンダ壁１２と外壁１３との間に、ウォータージャケット１４が設けられている。本実施形態では、シリンダブロック１０は、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されている。より具体的には、シリンダブロック１０は、過共晶組成のアルミニウム－シリコン系合金から形成されている。
　図３は、シリンダ壁１２の摺動面１２ａを拡大して示す平面図である。シリンダブロック１０のシリンダ壁１２は、アルミニウムを含む固溶体のマトリックス（合金基材）１と、マトリックス１中に分散した複数の初晶シリコン粒２とを含んでおり、一部の初晶シリコン粒２は、摺動面１２ａに露出している。つまり、シリンダブロック１０は、摺動面１２ａに初晶シリコン粒２を有している。
　なお、ここでは図示していないが、シリンダ壁１２は、マトリックス１中に分散した複数の共晶シリコン粒をさらに含んでいる。そのため、シリンダブロック１０は、摺動面１２ａにさらに共晶シリコン粒を有していてもよい。過共晶組成のアルミニウム－シリコン系合金の溶湯を冷却したときに、最初に析出する比較的大きなシリコン結晶粒が「初晶シリコン粒」であり、次いで析出する比較的小さなシリコン結晶粒が「共晶シリコン粒」である。
　図４Ａおよび図４Ｂは、エンジン１００のピストン４０を模式的に示す側面図である。図４Ａ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４Ｂ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。
　本実施形態では、ピストン４０（より具体的には後述するピストン本体４１）は、アルミニウム合金から形成されている。ピストン４０は、鍛造により形成されてもよいし、鋳造により形成されてもよい。
　ピストン４０は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ピストン本体４１と、複数のピストンリング４２とを有する。ピストン本体４１は、ピストンヘッド４３と、ピストンスカート４４とを含む。
　ピストンヘッド４３は、ピストン４０の上端部に位置する。ピストンヘッド４３の外周部には、ピストンリング４２を保持するリング溝が形成されている。
　ピストンスカート４４は、ピストンヘッド４３の外周部から下方に延びる。ピストンスカート４４は、径方向においてシリンダボア１１の中心軸（シリンダ軸線）を挟むように位置する２つの部分４４ａおよび４４ｂ（「第１スカート部」および「第２スカート部」と呼ぶ）を有する。
　また、ピストン本体４１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４５ａが形成された一対のピストンピンボス４５と、ピストンピンボス４５とピストンスカート４４とを互いに連結するリブ４６とを有する。
　ピストンリング４２は、ピストン本体４１の外周部、より具体的には、ピストンヘッド４３の外周部に取り付けられている。ここでは、ピストン４０が３つのピストンリング４２を有する構成を例示しているが、ピストンリング４２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４２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）４２ａおよび４２ｂ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）４２ｃ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。ピストンリング４２は、金属材料（例えば鋼）から形成されている。
　ピストンスカート４４は、外周面の少なくとも一部に形成された樹脂層ｒｌを有する。図４Ａおよび図４Ｂに示した例では、外周面の略全体に樹脂層ｒｌが形成されている。
　図５に、ピストンスカート４４の断面構造を示す。図５は、図４Ｂ中の５Ａ－５Ａ’線に沿った断面図である。図５に示すように、アルミニウム合金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（固体潤滑剤）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二硫化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）で基材ｂｌに塗布することにより形成され得る。
　上述したように、本実施形態のエンジン１００では、ピストンスカート４４が、外周面の少なくとも一部に形成された樹脂層ｒｌを有する。樹脂層ｒｌは、シリンダブロック１０のアルミニウム合金基材（マトリックス）１よりも軟質であるので、シリンダ壁１２の摺動面１２ａの初晶シリコン粒２が脱落した場合でも、脱落した初晶シリコン粒２が樹脂層ｒｌに押し込まれることで、シリンダ壁１２の表面が傷付くことが抑制（つまりシリンダ壁１２が保護）される。ピストン４０側では、ピストンリング４２が最も外側に張り出すので、樹脂層ｒｌの表面に傷が生じても問題はない。シリンダ壁１２の表面の傷付きが抑制されることにより、シリンダ壁１２に付着したオイル（潤滑油）がピストンリング４２によって適切に掻き落されるので、オイル消費の悪化を抑制できる。なお、シリンダ壁１２の表面の「摩耗」が、ピストン４０の摺動に伴って摺動面１２ａ全体で生じるのに対し、「傷付き」は、「摩耗」よりもずっと小さな範囲で局所的に生じる欠損である。
　また、ピストンスカート４４の樹脂層ｒｌは、ピストンスカート４４からシリンダ壁１２への熱の伝達を妨げるので、エンジン１００の始動後速やかにピストン４０が温まり、ピストンスカート４４とシリンダ壁１２との間隙が適切な大きさとなる。そのため、エンジン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の摩耗や凝着を抑制することができる。
　エンジン１００がある程度の時間運転されてピストンスカート４４の樹脂層ｒｌが消失した後は、ピストンスカート４４の地肌（樹脂層ｒｌで覆われていた部分）とシリンダ壁１２とが接触することになるが、本実施形態のエンジン１００では、シリンダ壁１２の摺動面１２ａには初晶シリコン粒２が存在しており、シリコンはアルミニウムよりも熱伝導率が低いので、ピストンスカート４４からシリンダブロック１０に熱が伝達されにくい。そのため、樹脂層ｒｌの消失後であっても、ピストン４０が速やかに温まるので、エンジン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の摩耗や凝着を抑制することができる。
　なお、図４Ａおよび図４Ｂには、ピストンスカート４４の外周面の略全体に樹脂層ｒｌが形成されている例を示したが、外周面の一部にのみ樹脂層ｒｌが形成されていてもよい。ただし、上述した効果を高くする観点からは、ピストンスカート４４の外周面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。例えば、ピストンスカート４４の外周面において樹脂層ｒｌの占める面積の割合が５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、９０％以上であること（つまりピストンスカート４４の外周面の略全体に樹脂層ｒｌが形成されていること）がさらに好ましい。
　上記の説明では、樹脂層ｒｌが固体潤滑粒子を含む構成を例示したが、樹脂層ｒｌは、固体潤滑剤に加えて硬質粒子を含んでもよい。樹脂層ｒｌが硬質粒子を含むことにより、樹脂層ｒｌの摩滅を遅延させることができる。硬質粒子としては、例えば、金属酸化物粒子を用いることができる。硬質粒子の添加量や硬質粒子の粒径等は、用いる硬質粒子に応じて適宜調整される。
　樹脂層ｒｌの厚さｔ（図５参照）は、特に制限されないが、長期間樹脂層ｒｌを維持する観点からは、樹脂層ｒｌの厚さｔは、１０μｍ以上であることが好ましい。また、製造の容易さの観点からは、樹脂層ｒｌの厚さｔは、５０μｍ以下であることが好ましい。
　図６は、ピストン４０のピストンリング４２の構成の例を示す断面図である。図６に示す例では、ピストンリング４２の外周部（外周面）には、ダイヤモンドライクカーボン層（以下では「ＤＬＣ層」と呼ぶ。）４２Ｄが形成されている。ピストンリング４２の外周部は、シリンダ壁１２に接触する部分である。ピストンリング４２がＤＬＣ層４２Ｄを有していなくてもよいが、各ピストンリング４２が外周面にＤＬＣ層４２Ｄを有していると、ピストン４０の熱がシリンダブロック１０に伝達されにくくなるので、エンジン１００の始動後にピストン４０がいっそう温まりやすくなる。
　ＤＬＣ層４２Ｄ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４２Ｄの組成や厚さに特に制限はない。ピストン４０の熱がシリンダブロック１０に伝達されにくくなる効果を高くする点からは、ＤＬＣ層４２Ｄ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４２Ｄの厚さは、２０μｍ以下であることが好ましい。
　シリンダブロック１０の耐摩耗性および強度を十分に高くする観点からは、シリンダブロック１０の材料であるアルミニウム合金のシリコン含有率は、１５質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。シリコン含有率が１５質量％以上であると、初晶シリコン粒２を十分に多く晶出させることができ、シリンダブロック１０の耐摩耗性を十分に向上させることができる。シリコン含有率が２５質量％以下であると、シリンダブロック１０の強度を十分に高く維持することができる。アルミニウム合金のアルミニウム含有率は、例えば７３．４質量％以上７９．６質量％以下である。また、アルミニウム合金は、銅を含んでいてもよく、その場合、銅含有率は、例えば２．０質量％以上５．０質量％以下である。
　初晶シリコン粒２の平均結晶粒径を８μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にすることによって、シリンダ壁１２の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。
　初晶シリコン粒２の平均結晶粒径が５０μｍを超える場合、摺動面１２ａの単位面積当りの初晶シリコン粒２の個数が少ない。そのため、エンジン１００の運転時に初晶シリコン粒２のそれぞれに大きな荷重がかかり、初晶シリコン粒２が破砕されることがある。破砕された初晶シリコン粒２の破片は、研摩粒子として作用してしまうため、シリンダ壁１２の表面が傷付くおそれがある。また、初晶シリコン粒２の平均結晶粒径が８μｍ未満である場合、初晶シリコン粒２の、マトリックス１中に埋まっている部分が小さい。そのため、エンジン１００の運転時には、初晶シリコン粒２の脱落が起こりやすい。脱落した初晶シリコン粒２は、研摩粒子として作用してしまうため、シリンダ壁１２の表面が傷付くおそれがある。
　これに対し、初晶シリコン粒２の平均結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下である場合、初晶シリコン粒２は摺動面１２ａの単位面積あたりに十分な数存在する。そのため、エンジン１００の運転時に各初晶シリコン粒２にかかる荷重は相対的に小さくなるため、初晶シリコン粒２の破砕が抑制される。また、初晶シリコン粒２のマトリックス１に埋まっている部分が十分に大きいので、初晶シリコン粒２の脱落が低減され、そのため、脱落した初晶シリコン粒２によるシリンダ壁１２の表面の傷付きが抑制される。
　共晶シリコン粒の平均結晶粒径は、初晶シリコン粒２の平均結晶粒径よりも小さい。共晶シリコン粒の平均結晶粒径は、例えば７．５μｍ以下である 。
　初晶シリコン粒２および共晶シリコン粒の平均結晶粒径の測定は、摺動面１２ａの画像に対する画像処理により、以下のようにして行うことができる。まず、画像処理により得られたシリコン結晶粒の面積に基づいて、シリコン結晶粒が真円であると仮定した場合における各シリコン結晶粒の直径（等価直径）を算出することにより、シリコン結晶粒の個数（度数）および直径を特定する。なお、直径が１μｍ未満の微細結晶は、シリコン結晶粒として算入しない。算出されたシリコン結晶粒の個数（度数）および直径に基づいて、シリコン結晶粒の粒度分布が得られる。得られる粒度分布（ヒストグラム）には、２つのピークが含まれる。２つのピークの間の谷を成す部分の直径を閾値として粒度分布を２つの領域に分け、大きな直径に対応する領域が初晶シリコン粒の粒度分布であり、小さな直径に対応する領域が共晶シリコン粒の粒度分布であるとする。そして、各粒度分布に基づいて、初晶シリコン粒の平均結晶粒径と、共晶シリコン粒の平均結晶粒径とを算出することができる。
　摺動面１２ａにおける初晶シリコン粒２の破砕率は、２０％以下であることが好ましい。ここで、初晶シリコン粒２の破砕率は、摺動面１２ａにおいて初晶シリコン粒２が占める面積に対する、初晶シリコン粒２の破砕した部分の面積の比を百分率で表したものである。
　シリンダ壁１２の摺動面１２ａにおける初晶シリコン粒２の破砕率が２０％以下であると、破砕されていない（言わば健全な）初晶シリコン粒２が摺動面１２ａに多く露出しているので、合金基材１にかかる面圧が十分に低下する。そのため、初晶シリコン粒２が脱落しにくく、シリンダ壁１２の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。
　初晶シリコン粒２の破砕率は、例えば以下のようにして測定することができる。
　まず、ボアスコープを用いて摺動面１２ａの画像を撮影する。図７は、摺動面１２ａの画像の一例である。図７に示すように、摺動面１２ａには、初晶シリコン粒２の破砕した部分２ａと、破砕していな部分２ｂとが存在する。次に、画像解析ソフトを用いた２値化によって、初晶シリコン粒２の破砕した部分２ａの面積Ｓ１を求める。破砕した部分２ａは、黒色の外観を呈するので、破砕していない部分２ｂおよび合金基材１と２値化により区別され得る。続いて、画像解析ソフトを用いた２値化によって、初晶シリコン粒２の面積（破砕している部分２ａと破砕していない部分２ｂの両方を含む）Ｓ２を求める。その後、求めた面積Ｓ１およびＳ２から、下記式に基づいて初晶シリコン粒２の破砕率を算出する。
　初晶シリコン粒の破砕率［％］＝（Ｓ１／Ｓ２）×１００
　摺動面１２ａにおいて初晶シリコン粒２が占める面積の比率は、８％以上であることが好ましい。摺動面１２ａにおいて初晶シリコン粒２が占める面積の比率が８％以上であると、合金基材１にかかる面圧が低下するので、初晶シリコン粒２が脱落しにくく、シリンダ壁１２の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。また、ピストン４０が温まりやすい。
　摺動面１２ａにおいて初晶シリコン粒２が占める面積の比率は、例えば以下のようにして測定することができる。まず、ボアスコープを用いて摺動面１２ａの画像を撮影する。次に、画像解析ソフトを用いた２値化によって、初晶シリコン粒２の面積Ｓ２を求める。その後、求めた面積Ｓ２と、測定視野全体の面積Ｓ３とから、下記式に基づいて初晶シリコン粒２の占める面積の比率を算出することができる。
　摺動面において初晶シリコン粒が占める面積の比率［％］＝（Ｓ２／Ｓ３）×１００
　また、摺動面１２ａは、「空白率」によっても評価することができる。図８は、「空白率」の定義を説明するための図である。図８に示すように、摺動面１２ａを０．１ｍｍ×０．１ｍｍの複数の升目Ｓｑに区切ると、これらの升目Ｓｑは、当然ながら、初晶シリコン粒２が存在する升目Ｓｑ１と、初晶シリコン粒２が存在しない升目Ｓｑ２とを含んでいる。「空白率」は、升目Ｓｑの総数に対する、初晶シリコン粒２が存在しない升目Ｓｑ２の数の比率（百分率）である。
　「空白率」は、初晶シリコン粒２の分散具合の指標であるといえる。空白率が低いほど、初晶シリコン粒２がよく分散されていることを表している。摺動面１２ａの空白率が５５．５％以下であると、合金基材１にかかる面圧が十分に低下するので、初晶シリコン粒２が脱落しにくく、シリンダ壁１２の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。また、ピストン４０が温まりやすい。
　［輸送機器］
　本発明の実施形態によるエンジン１００は、各種の輸送機器に好適に用いられる。図９に、本発明の実施形態によるエンジン１００を備えた自動二輪車の例を示す。
　図９に示す自動二輪車３００では、本体フレーム３０１の前端にヘッドパイプ３０２が設けられている。ヘッドパイプ３０２には、フロントフォーク３０３が車両の左右方向に揺動し得るように取り付けられている。フロントフォーク３０３の下端には、前輪３０４が回転可能なように支持されている。
　本体フレーム３０１の後端上部から後方に延びるようにシートレール３０６が取り付けられている。本体フレーム３０１上に燃料タンク３０７が設けられており、シートレール３０６上にメインシート３０８ａおよびタンデムシート３０８ｂが設けられている。
　また、本体フレーム３０１の後端に、後方へ延びるリアアーム３０９が取り付けられている。リアアーム３０９の後端に後輪３１０が回転可能なように支持されている。
　本体フレーム３０１の中央部には、エンジン１００が保持されている。エンジン１００の前方には、ラジエータ３１１が設けられている。エンジン１００の排気ポートには排気管３１２が接続されており、排気管３１２の後端にマフラー３１３が取り付けられている。
　エンジン１００には変速機３１５が連結されている。変速機３１５の出力軸３１６に駆動スプロケット３１７が取り付けられている。駆動スプロケット３１７は、チェーン３１８を介して後輪３１０の後輪スプロケット３１９に連結されている。変速機３１５およびチェーン３１８は、エンジン１００により発生した動力を駆動輪に伝える伝達機構として機能する。
　自動二輪車３００は、本発明の実施形態によるエンジン１００を備えているので、オイル消費の悪化を抑制でき、また、エンジン１００の始動直後に発生する騒音を早く抑えることができる。
　なお、ここでは輸送機器の例として自動二輪車を例示したが、本発明の実施形態によるエンジンは、自動二輪車に限定されず、自動四輪車や自動三輪車、船舶等の他の輸送機器にも好適に用いられる。
　上述したように、本発明の実施形態による内燃機関１００は、アルミニウム合金から形成されたピストン４０であって、ピストンヘッド４３と、ピストンヘッド４３の外周部から延びるピストンスカート４４とを有するピストン４０と、ピストン４０が摺動する摺動面１２ａを含むシリンダ壁１２を有するシリンダブロック１０と、を備える。シリンダブロック１０は、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されており、摺動面１２ａに複数の初晶シリコン粒２を有する。ピストンスカート４４は、外周面の少なくとも一部に形成された樹脂層ｒｌを有する。
　本発明の実施形態による内燃機関１００では、ピストンスカート４４が、外周面の少なくとも一部に形成された樹脂層ｒｌを有する。樹脂層ｒｌは、シリンダブロック１０のアルミニウム合金基材（マトリックス）１よりも軟質であるので、シリンダ壁１２の摺動面１２ａの初晶シリコン粒２が脱落した場合でも、脱落した初晶シリコン粒２が樹脂層ｒｌに押し込まれることで、シリンダ壁１２の表面が傷付くことが抑制（つまりシリンダ壁１２が保護）される。ピストン４０側では、ピストンリング４２が最も外側に張り出すので、樹脂層ｒｌの表面に傷が生じても問題はない。シリンダ壁１２の表面の傷付きが抑制されることにより、シリンダ壁１２に付着したオイル（潤滑油）がピストンリング４２によって適切に掻き落されるので、オイル消費の悪化を抑制できる。
　また、ピストンスカート４４の樹脂層ｒｌは、ピストンスカート４４からシリンダ壁１２への熱の伝達を妨げるので、内燃機関１００の始動後速やかにピストン４０が温まり、ピストンスカート４４とシリンダ壁１２との間隙が適切な大きさとなる。そのため、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の摩耗や凝着を抑制することができる。
　内燃機関１００がある程度の時間運転されてピストンスカート４４の樹脂層ｒｌが消失した後は、ピストンスカート４４の地肌（樹脂層ｒｌで覆われていた部分）とシリンダ壁１２とが接触することになるが、本発明の実施形態による内燃機関１００では、シリンダ壁１２の摺動面１２ａには初晶シリコン粒２が存在しており、シリコンはアルミニウムよりも熱伝導率が低いので、ピストンスカート４４からシリンダブロック１０に熱が伝達されにくい。そのため、樹脂層ｒｌの消失後であっても、ピストン４０が速やかに温まるので、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４０およびシリンダ壁１２の摩耗や凝着を抑制することができる。
　ある実施形態において、ピストン４０は、ピストンヘッド４３の外周部に取り付けられた複数のピストンリング４２を有し、複数のピストンリング４２のそれぞれは、外周面にダイヤモンドライクカーボン層４２Ｄを有する。
　各ピストンリング４２が外周面にダイヤモンドライクカーボン層４２Ｄを有していると、ピストン４０の熱がシリンダブロック１０に伝達されにくくなるので、内燃機関１００の始動後にピストン４０がいっそう温まりやすくなる。
　ある実施形態において、樹脂層ｒｌは、固体潤滑剤と、硬質粒子とを含む。
　樹脂層ｒｌが硬質粒子を含むことにより、樹脂層ｒｌの摩滅を遅延させることができる。
　ある実施形態において、樹脂層ｒｌの厚さｔは、１０μｍ以上５０μｍ以下である。
　長期間樹脂層ｒｌを維持する観点からは、樹脂層ｒｌの厚さｔは、１０μｍ以上であることが好ましい。また、製造の容易さの観点からは、樹脂層ｒｌの厚さｔは、５０μｍ以下であることが好ましい。
　ある実施形態において、シリンダブロック１０は、シリコンを１５質量％以上２５質量％以下含むアルミニウム合金から形成されている。
　シリンダブロック１０の耐摩耗性および強度を十分に高くする観点からは、シリンダブロック１０の材料であるアルミニウム合金のシリコン含有率は、１５質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。シリコン含有率が１５質量％以上であると、初晶シリコン粒２を十分に多く晶出させることができ、シリンダブロック１０の耐摩耗性を十分に向上させることができる。シリコン含有率が２５質量％以下であると、シリンダブロック１０の強度を十分に高く維持することができる。
　ある実施形態において、複数の初晶シリコン粒２の平均結晶粒径は、８μｍ以上５０μｍ以下である。
　初晶シリコン粒２の平均結晶粒径を８μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にすることによって、シリンダ壁１２の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。
　初晶シリコン粒２の平均結晶粒径が５０μｍを超える場合、摺動面１２ａの単位面積当りの初晶シリコン粒２の個数が少ない。そのため、内燃機関１００の運転時に初晶シリコン粒２のそれぞれに大きな荷重がかかり、初晶シリコン粒２が破砕されることがある。破砕された初晶シリコン粒２の破片は、研摩粒子として作用してしまうため、シリンダ壁１２の表面が傷付くおそれがある。
　また、初晶シリコン粒２の平均結晶粒径が８μｍ未満である場合、初晶シリコン粒２の、マトリックス１中に埋まっている部分が小さい。そのため、内燃機関１００の運転時には、初晶シリコン粒２の脱落が起こりやすい。脱落した初晶シリコン粒２は、研摩粒子として作用してしまうため、シリンダ壁１２の表面が傷付くおそれがある。
　これに対し、初晶シリコン粒２の平均結晶粒径が８μｍ以上５０μｍ以下である場合、初晶シリコン粒２は摺動面１２ａの単位面積あたりに十分な数存在する。そのため、内燃機関１００の運転時に各初晶シリコン粒２にかかる荷重は相対的に小さくなるため、初晶シリコン粒２の破砕が抑制される。また、初晶シリコン粒２のマトリックス１に埋まっている部分が十分に大きいので、初晶シリコン粒２の脱落が低減され、そのため、脱落した初晶シリコン粒２によるシリンダ壁の表面の傷付きが抑制される。
　ある実施形態では、摺動面１２ａにおいて複数の初晶シリコン粒２が占める面積の比率は８％以上である。
　摺動面１２ａにおいて初晶シリコン粒２が占める面積の比率が８％以上であると、合金基材１にかかる面圧が低下するので、初晶シリコン粒２が脱落しにくく、シリンダ壁１２の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。また、ピストン４０が温まりやすい。
　ある実施形態において、摺動面１２ａを０．１ｍｍ×０．１ｍｍの複数の升目に区切り、升目の総数に対する、初晶シリコン粒２が存在しない升目の数の比率を、空白率と呼ぶとき、空白率が５５．５％以下である。
　「空白率」は、初晶シリコン粒２の分散具合の指標である。空白率が低いほど、初晶シリコン粒２がよく分散されていることを表している。摺動面１２ａの空白率が５５．５％以下であると、合金基材１にかかる面圧が十分に低下するので、初晶シリコン粒２が脱落しにくく、シリンダ壁１２の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。また、ピストン４０が温まりやすい。
　ある実施形態において、摺動面１２ａにおける複数の初晶シリコン粒２の破砕率は、２０％以下である。
　シリンダ壁１２の摺動面１２ａにおける初晶シリコン粒２の破砕率が２０％以下であると、破砕されていない（言わば健全な）初晶シリコン粒２が摺動面１２ａに多く露出しているので、合金基材１にかかる面圧が十分に低下する。そのため、初晶シリコン粒２が脱落しにくく、シリンダ壁１２の表面の傷付きをより確実に抑制することができる。
　本発明の実施形態による輸送機器は、上述したいずれかの構成を有する内燃機関１００を備える。
　本発明の実施形態による内燃機関１００は、各種の輸送機器に好適に用いられる。
　本発明の実施形態によると、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されたシリンダブロックを備えた内燃機関において、内燃機関が初めて運転された際のシリンダ壁表面の傷付きを抑制し、オイル消費の悪化を抑制することができる。本発明の実施形態による内燃機関は、自動二輪車をはじめとする各種の輸送機器に好適に用いられる。
　１：マトリックス（合金基材）、２：初晶シリコン粒、２ａ：初晶シリコン粒の破砕した部分、２ｂ：初晶シリコン粒の破砕していない部分、１０：シリンダブロック、１１：シリンダボア、１２：シリンダ壁、１２ａ：摺動面（シリンダ壁の内周面）、１３：外壁、１４：ウォータージャケット、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：ピストン本体、４２：ピストンリング、４２ａ：トップリング、４２ｂ：セカンドリング、４２ｃ：サードリング、４２Ｄ：ダイヤモンドライクカーボン層、４３：ピストンヘッド、４４：ピストンスカート、４４ａ：第１スカート部、４４ｂ：第２スカート部、４５：ピストンピンボス、４５ａ：ピストンピン孔、４６：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、７０：燃焼室、１００：エンジン（内燃機関）、３００：自動二輪車、Ｓｑ：升目、Ｓｑ１：初晶シリコン粒が存在する升目、Ｓｑ２：初晶シリコン粒が存在しない升目、ｂｌ：基材、ｒｌ：樹脂層

Claims (10)

  1. 　アルミニウム合金から形成されたピストンであって、ピストンヘッドと、前記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と、
    　前記ピストンが摺動する摺動面を含むシリンダ壁を有するシリンダブロックと、
    を備え、
    　前記シリンダブロックは、シリコンを含むアルミニウム合金から形成されており、前記摺動面に複数の初晶シリコン粒を有し、
    　前記ピストンスカートは、外周面の少なくとも一部に形成された樹脂層を有する、内燃機関。
  2. 　前記ピストンは、前記ピストンヘッドの外周部に取り付けられた複数のピストンリングを有し、
    　前記複数のピストンリングのそれぞれは、外周面にダイヤモンドライクカーボン層を有する、請求項１に記載の内燃機関。
  3. 　前記樹脂層は、固体潤滑剤と、硬質粒子とを含む、請求項１または２に記載の内燃機関。
  4. 　前記樹脂層の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関。
  5. 　前記シリンダブロックは、シリコンを１５質量％以上２５質量％以下含むアルミニウム合金から形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関。
  6. 　前記複数の初晶シリコン粒の平均結晶粒径は、８μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関。
  7. 　前記摺動面において前記複数の初晶シリコン粒が占める面積の比率は８％以上である、請求項１から６のいずれかに記載の内燃機関。
  8. 　前記摺動面を０．１ｍｍ×０．１ｍｍの複数の升目に区切り、升目の総数に対する、初晶シリコン粒が存在しない升目の数の比率を、空白率と呼ぶとき、
    　前記空白率が５５．５％以下である、請求項１から７のいずれかに記載の内燃機関。
  9. 　前記摺動面における前記複数の初晶シリコン粒の破砕率は、２０％以下である、請求項１から８のいずれかに記載の内燃機関。
  10. 　請求項１から９のいずれかに記載の内燃機関を備えた輸送機器。
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