JP6468451B2 - 往復動ピストンエンジン - Google Patents

Description

本発明は、気筒内を往復動するピストンを備えた往復動ピストンエンジンに関する。

従来より、エンジンの燃費性能を高めるために機械損失を低減することが検討されている。

例えば、特許文献１には、気筒内を往復動するピストンを備えた往復動ピストンエンジンにおいて、ピストンの外周壁と気筒の内周壁との間に生じる摩擦抵抗を小さくし、これにより機械損失の低減を図ったものが開示されている。

具体的には、特許文献１のエンジンでは、前記摩擦抵抗を低減するためにピストンを気筒の内周壁から浮揚させるべく、微小な凹部が複数形成された被膜層をピストンの外周壁に設けてこれら凹部に動圧が生じるように構成されている。

特開２０１６−１２１５９７号公報

しかしながら、前記各凹部に生じる動圧だけでは、ピストンの往復動時、特に、ピストンに係る負荷が高い場合において、ピストンを気筒の内周壁から適切に浮揚させることが困難となる。このため、機械損失の低減には限界がある。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、ピストンと気筒との間の摺動抵抗を低減させることができる往復動ピストンエンジンを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、内側に燃焼室が形成された気筒と、当該気筒内を往復動するピストンと、当該ピストンにピストンピンを介して当該ピストンピンの軸周りに搖動可能に連結されるコンロッドとを備えた往復動ピストンエンジンにおいて、前記ピストンは、前記気筒の内周面と隙間をおいて対峙する外周面を備え、前記気筒の内周面と前記ピストンの外周面との間には潤滑性流体が介在され、前記ピストンの外周面は、その往復動方向に沿った断面において前記気筒の内周面側に張り出す張出形状部を有し、前記張出形状部は、前記ピストンの摺動方向に離間して複数設けられ、且つ、前記ピストンの摺動方向について前記ピストンピンを挟む位置にそれぞれ設けられており、前記張出形状部は、最も張り出した部分となる頂部と、この頂部の前記ピストンの往復動方向の上流側と下流側とにそれぞれ配置されて前記気筒の内周面に対して最も離間した位置となる底部とを含む弓形形状に形成されており、前記張出形状部において、前記頂部における前記隙間を最小隙間ｈ１とし、前記底部における前記隙間を最大隙間ｈ２とするとき、ｈ２／ｈ１＝１．５〜５．０、の範囲に設定されており、前記張出形状部は、前記ピストンの外周面の全周にわたって設けられている、ことを特徴とする往復動ピストンエンジンを提供する（請求項１）。

このエンジンによれば、ピストンの外周面に前記張出形状部を設け、且つ、その寸法を前記のように設定することで、ピストンの往復動時において、その移動方向の下流側から張出形状部と気筒の内周面との間に流入した潤滑性流体を、張出形状部の頂部付近と気筒の内周面との間に閉じ込めることができる。そして、この潤滑性流体によって、張出形状部およびピストンの外周面を気筒の内周面に対して浮揚させることができる。特に、張出形状部がピストンの外周面の全周に設けられているため、潤滑性流体をより確実に張出形状部の頂部付近に閉じ込めることができる。従って、前記浮揚力を高めて、ピストンと気筒との間の摺動抵抗を低減できる。

しかも、この構成によれば、ピストンがその往復動時に首振り（ピストンがピストンピンの軸回りに揺動したときに）したときに、摺動方向の複数の位置で浮揚力を発生させることができ、効果的に気筒の内周面とピストンの外周面との接触を回避することができる。従って、摺動抵抗をより確実に低減できる。

特に、前記張出形状部が、前記ピストンの摺動方向について前記ピストンピンを挟む位置にそれぞれ設けられていることで、より効果的に、ピストンの首振り時における気筒の内周面とピストンの外周面との接触を回避することができる。

前記構成において、前記張出形状部は、前記ピストンの外周面の当該ピストンの摺動方向の両端部に設けられており、前記潤滑性流体は空気であるのが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、ピストンの首振り時に、気筒の内周面に最も近づきやすいピストンの摺動方向の両端部と気筒の内周面との接触を回避することができる。そのため、摺動抵抗をより確実に低減できる。しかも、この構成では、潤滑性流体が空気であるため、潤滑性流体が燃焼室に流入することに伴って排ガス性能が悪化するのを回避できる。従って、前記のように張出形状部をピストンの燃焼室側の端部に設けて摺動抵抗を低減しつつ、排ガス性能の悪化を回避できる。また、張出形状部がピストンの摺動方向について互いに離間して設けられていることで、張出形状部をピストンの外周面全体に設ける場合に比べてピストンを軽量化することができる。

前記構成において、前記ピストンのうち外周面に前記張出形状部が設けられた部分の材質と、前記気筒の内周面の材質とは、互いに同一であるのが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、熱膨張差に起因する前記最小隙間ｈ１および前記最大隙間ｈ２の変動を抑制することができ、これらの隙間をより確実に前記の適切な範囲に収めることができる。

前記構成において、前記張出形状部のスラスト側の部分は、前記ピストンの周方向に延びる複数の溝からなるミクロテクスチャ構造部を含み、前記ミクロテクスチャ構造部の前記溝の各々は、前記摺動方向について前記燃焼室と反対側が深く前記燃焼室側が浅くなる傾き面を有するのが好ましい（請求項４）。

このようにすれば、ミクロテクスチャ構造部の作用によって、燃焼時において、ピストンのスラスト側の部分であって気筒の内周面に近づきやすい部分をより確実に気筒の内周壁に対して浮揚させることができる。そのため、ピストンと気筒との間の摺動抵抗をより一層低減できる。

具体的には、燃焼に伴うピストンの下降時、前記潤滑性流体は、ピストンの外周面と気筒の内周面との間を反燃焼室側から燃焼室側に相対的に流れる。これに対して、前記ミクロテクスチャ構造部が備えるミクロサイズの溝の各々は、反燃焼室側が深く燃焼室側が浅くなる傾き面を有している。そのため、潤滑性流体は、前記傾き面によって比較的広い空間から比較的狭い空間に閉じ込められる動作を繰り返しながら燃焼室側に流れることになり、この閉じ込めの作用により、気筒の内周壁に対してピストンの外周面に大きな浮揚力を生じさせることができる。

ここで、燃焼に伴うピストンの下降時、ピストンには、スラスト側の部分に最も強い横方向の力（気筒の内周壁に近づく方向の力）が加えられるため、スラスト側の部分と気筒との摺動抵抗が高くなりやすい。これに対して、この構成では、ピストンのスラスト側の部分にミクロテクスチャ構造部が設けられている。従って、効果的に気筒とピストンとの摺動抵抗を低減できる。

以上のように、本発明によれば、気筒の内周面に対してピストンをより確実に浮揚させてピストンと気筒との間の摺動抵抗を可及的に低減できる。

往復動ピストンエンジンの、クランク軸と直交する断面における概略断面図である。 図１の要部拡大図であって、シリンダブロック及びピストンの断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 ピストンの概略斜視図である。 上側摺動部の周辺を拡大して示した概略断面図である。 張出形状部のプロファイルを説明するための模式図である。 第１摺動面と第２摺動面との間の最小隙間と最大隙間との比である隙間比と、負荷容量係数との関係を示すグラフである。 図２の一部を拡大して示した図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線における断面を周方向に展開した図である。 ミクロテクスチャ構造部における潤滑性流体の流れを模式的に示した断面図である。 比較例に係るピストンの一部を示した概略斜視図である。 ピストンの首振り運動を説明するための図である。 変形例１に係るミクロテクスチャ構造部を示した断面図である。 変形例２に係るミクロテクスチャ構造部を示した断面図である。

（１）エンジンの全体構造
以下、図面に基づいて本発明の実施形態に係る往復動ピストンエンジンについて説明する。往復動ピストンエンジン１００は、気筒２内を往復動するピストン５と、コンロッド８を介してピストン５に連結されたクランク軸７とを備えたエンジンである。気筒２は、円筒面状の内周面を有している。図１は、往復動ピストンエンジン１００の、気筒軸Ｘ１（気筒２の中心軸）に沿い且つクランク軸７の中心軸（回転中心線）Ｘ２と直交する断面における概略断面図である。往復動ピストンエンジン１００は、例えば、図１の紙面と直交する方向に複数の気筒２が設けられた直列４気筒の４サイクルエンジンである。図２は、図１の一部を拡大して示した図である。

往復動ピストンエンジン１００は、気筒２が形成されたシリンダブロック３、シリンダブロック３に取付けられるシリンダヘッド４を備える。以下では、図１の上下方向であって気筒軸Ｘ１に沿う方向、つまり、気筒２に対するピストン５の往復動方向を上下方向といい、シリンダヘッド４側を上、シリンダブロック３側を下として説明する。また、適宜、図１の左右方向を左右方向として説明する。

気筒２内には、ピストン５の冠面５Ａと気筒２の内周壁（内周面、以下、適宜、気筒内周壁という）２Ａと、シリンダヘッド４の下面とによって燃焼室６が区画されている。シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９及び排気ポート１０が形成されている。なお、図１では、これらポート９、１０開口部分を開閉する吸気バルブおよび排気バルブの図示は省略している。また、図１では、シリンダヘッド４に設けられる点火プラグ等の図示も省略している。

ピストン５には、コンロッド８の上端部８１が連結されている。具体的には、コンロッド８の上端部８１とピストン５とは、クランク軸７の中心軸Ｘ２と平行な方向に延びる円筒状のピストンピン５９によって連結されており、コンロッド８はピストン５に対してピストンピン５９の中心軸（軸）Ｘ３回りに搖動可能となっている。

コンロッド８の下端部８２には、気筒軸Ｘ１と直交する方向に延びるクランク軸７が連結されている（エンジン１００が直列多気筒エンジンの場合は、クランク軸７は気筒の配列方向に延びている）。燃焼室６内で燃料と空気の混合気が燃焼すると、ピストン５とコンロッド８とが上下方向に往復動し、これに伴ってクランク軸７がその中心軸Ｘ２回りに回転する。

（２）ピストンの詳細構造
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面の概略図である。図４は、ピストン５の概略斜視図である。

ピストン５は、その上端部を含む上側部分と下端部を含む下側部分とをそれぞれ構成する摺動部５１、５２と、これらの間に位置する連結部５３とを含む。本実施形態では、摺動部５１、５２と連結部５３とは、それぞれピストン５の上下方向のおよそ１／３の部分を構成するようになっている。

連結部５３には、ピストンピン５９が挿通されるピン孔５３ａが形成されており、上側の摺動部５１と下側の摺動部５２とは、ピストンピン５９を挟んで上下方向に離間するように配置されている。上側の摺動部５１（以下、適宜、上側摺動部５１という）は、燃焼室６の底面として機能するピストン冠面５Ａを有している。

（２−１）張出形状部
各摺動部５１、５２は、それぞれ、気筒内周壁２Ａと対峙する外周面５１Ｓ、５２Ｓであってピストン５の往復動に伴って気筒内周壁２Ａに沿って上下方向に摺動する外周面５１Ｓ、５２Ｓを有している。

各摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓと気筒内周壁２Ａとの間には、それぞれ隙間Ｇが形成されている。隙間Ｇを含むピストン５の外周面と気筒内周壁２Ａとの間には、潤滑性流体Ｆが介在している。本実施形態では、潤滑性流体Ｆは、空気（粘度＝１．８×１０^−５［Ｐａ・ｓ］）である。

上側摺動部５１と下側の摺動部５２（以下、適宜、下側摺動部５２という）とは、同じ構造を有しており、以下では、代表して上側摺動部５１について説明する。

図５は、図２の一部を拡大した図であって上側摺動部５１周辺を示した断面図である。上側摺動部５１の外周面である上側摺動面５１Ｓは、上下方向に沿う断面において、気筒内周壁２Ａ側に張り出す張出形状部Ｍを有している。ここでは、張出形状部Ｍが弓形形状を有する例を示している。また、本実施形態では、上側摺動面５１Ｓ全体が気筒内周壁２Ａ側に張り出しており、この全体が張出形状部Ｍとして機能している。

張出形状部Ｍは、上下方向の中央部に、最も気筒内周壁２Ａ側に張り出したマクロ側頂部（頂部）Ｐ１を有し、上下方向の両端部に、最も気筒内周壁２Ａ側への張り出しが小さいマクロ側底部（底部）Ｑ１、Ｑ２を有している。なお、図５等では理解を容易にするために、張出形状部Ｍの弓形形状を大きく誇張して描いており、実際には目視では判別困難なミクロンオーダーの張り出しを有する弓形形状である。

張出形状部Ｍにおいて、ピストン５が往復動すると、周辺に存在する潤滑性流体Ｆは上側摺動面５１Ｓと気筒内周壁２Ａとの間の隙間Ｇに引き込まれる。行き場を失った潤滑性流体Ｆは、上側摺動面５１Ｓと気筒内周壁２Ａとの間を拡大させる方向に抗力を生じさせる。この抗力が、上側摺動面５１Ｓを気筒内周壁２Ａから浮揚させるように作用する。

より具体的には、上側摺動面５１Ｓに上方向の速度Ｕ１が与えられたときには、矢印Ｙ２で示すように上側のマクロ側底部Ｑ２からマクロ側頂部Ｐ１に向かって潤滑性流体Ｆが隙間Ｇに入り込み、上側摺動面５１Ｓと気筒内周壁２Ａとの間に摺動浮揚力が生じる。一方、上側摺動面５１Ｓに下側の速度Ｕ２が与えられたときには、矢印Ｙ１で示すように下側のマクロ側底部Ｑ１からマクロ側頂部Ｐ１に向かって潤滑性流体Ｆが隙間Ｇに入り込み、これにより、上側摺動面５１Ｓと気筒内周壁２Ａとの間に摺動浮揚力が生じる。

このように、張出形状部Ｍは、摺動部５１、５２の上下方向の全長を利用して摺動浮揚力を発生させる。

＜マクロプロファイル＞
張出形状部Ｍによる摺動浮揚の作用を効果的に発現させるためには、そのプロファイルを適正化する必要がある。このプロファイルにおいて重要となるのが、マクロ側頂部Ｐ１と気筒内周壁２Ａとの間の距離である最小隙間ｈ１と、マクロ側底部Ｑ１、Ｑ２と気筒内周壁２Ａとの間の距離である最大隙間ｈ２との比である隙間比ｈ２／ｈ１である。また、最小隙間ｈ１を、最適な範囲に設定することも肝要となる。この点を、図６の模式図を参照して説明する。

以下の説明では、所定の被摺動部材Ａの被摺動面ＳＡに沿って、傾き面からなる摺動面ＳＢを有する摺動部材Ｂが摺動方向Ｈ１へ摺動するときについて説明する。摺動面ＳＢは、被摺動面ＳＡに最も近い部分となる頂部Ｐと、頂部Ｐの摺動方向Ｈ１の下流側に配置され被摺動面ＳＡに対して最も遠い底部Ｑとを有し、摺動方向Ｈ１の上流側から下流側に向かって被摺動面ＳＡから徐々に離間する形状を有している。

摺動部材Ｂが摺動方向Ｈ１へ速度Ｕで摺動しているとき、摺動面ＳＢと被摺動面ＳＡとの間に生じる摺動浮揚力Ｗは、次の式（１）により求めることができる。

式（１）において、ηは摺動面ＳＢと被摺動面ＳＡとの間に介在する潤滑性流体Ｆの粘度、Ｂは摺動面ＳＢの摺動方向の長さ（図６における頂部Ｐから底部Ｑまでの長さ）、Ｃは摺動面ＳＢの摺動方向Ｈ１と直交する方向の長さ（図６の紙面と直交する方向の長さ）、Ｕは摺動面ＳＢの摺動速度である。ｈ１は、最小隙間であって、頂部Ｐと被摺動面ＳＡとの間の距離、つまり、摺動面ＳＢと被摺動面ＳＡとの間の隙間Ｇの最小値である。ｍは、前述の隙間比であって、底部Ｑと被摺動面ＳＡとの間の距離、つまり、隙間Ｇの最大値を最大隙間ｈ２としたときの、最小隙間ｈ１と最大隙間ｈ２との比率であり、ｍ＝ｈ２／ｈ１で表される。

式（１）において、第２項目を負荷容量係数Ｋｗとすると（Ｋｗ＝６／（ｍ−１）^２｛ｌｎｍ−２（ｍ−１）／（ｍ＋１）｝）、摺動浮揚力Ｗはこの負荷容量係数Ｋｗに比例することになる。

図７は、負荷容量係数Ｋｗと隙間比ｍとの関係を示したグラフである。このグラフに示されるように、摺動浮揚力Ｗは、隙間比ｍが２．２のときに最大となり、隙間比ｍがこの値から離間するほど小さくなる。この知見より、隙間比ｍを２．２近傍に設定すれば高い摺動浮揚力Ｗを得ることができる。具体的には、隙間比ｍを１．５〜５．０の範囲とすることで、摺動浮揚力Ｗを、図７のラインＣ以上とすることができる。この場合、摺動浮揚力Ｗとして、その最大値（隙間比ｍが２．２のときの値）の６０％以上となる高い値を得ることができる。

式（１）に基づくと、最小隙間ｈ１が小さいほど摺動浮揚力Ｗは大きくなる。しかし、小さすぎる最小隙間ｈ１は、被摺動面ＳＡと摺動面ＳＢとの間に生じる摩擦係数を大きくする。つまり、最小隙間ｈ１について、前記摩擦係数を小さく抑えることのできる最適な範囲が存在する。前記摩擦係数の大小は、摺動面ＳＢの摺動浮揚時における摩擦の大小に相当し、摩擦係数が小さいほど良好な摺動浮揚が実現できる。この観点から、望ましい最小隙間ｈ１は、０．５μｍ〜２．０μｍの範囲である。ｈ１が２．０μｍを超過すると、上掲の式（１）より、摺動浮揚力Ｗが小さくなる傾向が顕著となる。一方、ｈ１が０．５μｍを下回ると、前記摩擦係数が大きくなり、良好な摺動浮揚を阻害する傾向が顕著となる。

以上より、上側摺動部５１、下側摺動部５２に設けられた張出形状部Ｍのプロファイルとしては、
隙間比ｍ＝ｈ２／ｈ１＝１．５〜５．０
の範囲に設定することが望ましい。さらには、
最小隙間ｈ１＝０．５μｍ〜２．０μｍ
の範囲に設定することが望ましい。最大隙間ｈ２、及び最大隙間ｈ２と最小隙間ｈ１との差分ｈ２−ｈ１である山高さＤＡは、ｈ１及びｍが設定されることにより、自ずと決定される。好ましい山高さＤＡは、（ｈ１＿ｍｉｎ×ｍ＿ｍｉｎ−ｈ１＿ｍｉｎ）〜（ｈ１＿ｍａｘ×ｍ＿ｍａｘ−ｈ１＿ｍａｘ）より、０．２５μｍ〜８．０μｍの範囲である。

なお、望ましい最小隙間ｈ１は、摺動部材Ｂつまり張出形状部Ｍおよびピストン５が現に摺動動作を実行している際に望まれる隙間である。そのため、ピストン５が摺動動作に伴って熱膨張した状態で上記の最小隙間ｈ１が確保されるよう、常温設計値を定めることが望ましい。

また、張出形状部Ｍと気筒内周壁２Ａとの間に生じる熱膨張差が大きいと、最小隙間ｈ１および最大隙間ｈ２の変動が大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、張出形状部Ｍを備える各摺動部５１、５２の材質と、気筒内周壁２Ａの材質とを、互いに同一としている。

また、気筒内周壁２Ａは、平滑度が高い面であることが望ましい。換言すると、最小隙間ｈ１は、気筒内周壁２Ａの表面粗さよりも大きい値に設定されていることが望ましい。これは、摺動浮揚時において、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓと気筒内周壁２Ａとが接触しないようにするためである。例えば、気筒内周壁２Ａの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が０．６μｍである場合、最小隙間ｈ１を０．５μｍに設定すると、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓが気筒内周壁２Ａに接触し得る。この接触を回避できるよう、最小隙間ｈ１は、気筒内周壁２Ａの表面粗さの２倍程度以上に設定することが望ましい。

このようにプロファイルが設定された張出形状部Ｍは、各摺動部５１、５２の周方向全体（ピストン５の周方向の全体）にわたって設けられている。つまり、各摺動部５１、５２の上下方向の中央部分はその全周にわたって最も気筒内周壁２Ａ側に張り出しており、各摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓは、その全周にわたってこの中央部分から上方および下方に向かって気筒内周壁２Ａから徐々に離間している。

（２−２）ミクロテクスチャ構造部
各摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓのうちスラスト側の部分には、張出形状部Ｍに加え、ピストン５の往復動時、つまり、気筒内周壁２Ａに対する各摺動部５１、５２の上下方向の摺動時に、これら外周面５１Ｓ、５２Ｓを気筒内周壁２Ａに対して浮揚させるためのミクロテクスチャ構造部４０が備えられている。つまり、各摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ，５２Ｓのうちスラスト側の部分については、張出形状部Ｍのマクロプロファイルによって創出される浮揚をアシストするために、ミクロテクスチャ構造部４０が重畳的に配置されている。

図１の例では、燃焼室６内での燃焼に伴って上死点付近に位置するピストン５に下向きの力が加えられると破線に示すようにコンロッド８の下端部８２がピストンピン５１の中心軸Ｘ３に対して右側に移動してクランク軸７が時計回りに回転するようになっている。従って、図１において、左側がクランク軸７の回転方向の上流側およびスラスト側であり、右側がクランク軸７の回転方向の下流側および反スラスト側である。つまり、上死点付近に位置するピストン５に下向きの力が加えられたとき、コンロッド８には、この力のうち右斜め下方に延びるコンロッド８の軸線に沿う右斜め下向きの成分が加えられ、ピストン５には左向きの力（いわゆる横方向に作用するスラスト力）が加えられることになる。従って、ピストン５は、爆発力を受けて下降するときに、前記スラスト力の作用によってスラスト側に変位しやすく、ピストン５のうちスラスト側の部分は特に気筒内周壁２Ａと接触しやすい。そこで、本実施形態では、前記のように、各摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓのうちスラスト側の部分にミクロテクスチャ構造部４０を設けて、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓのスラスト側の部分により高い浮揚力を付与するようにしている。

ここで、本実施形態では、図２に示す断面において、ピストンピン５１の中心軸Ｘ３は、ピストン５の中心線Ｘ４に対して右側つまり反スラスト側にずれており、燃焼の爆発力が効果的にクランク軸７に伝達されるようになっている。つまり、ピストン５が上死点付近において前記爆発力を受けて押し下げられるとき、図１および図２に示す断面において、コンロッド８の軸線はピストンピン５１の中心軸Ｘ３上の点から右斜め下側に傾斜する。そのため、ピストンピン５１の中心軸Ｘ３を前記のように配置すれば、ピストン５が前記のように押し下げられる際に、爆発力を受けるピストン５の冠面５Ａとコンロッド８の軸線とのなす角度がより直角に近くなるように、ピストン５を傾けること（図１および図２において反時計回りであってクランク軸７の回転方向と反対方向に傾けること）ができ、コンロッド８およびクランク軸７に爆発力を効率よく伝達することができる。

ただし、このように構成すると、ピストン５がよりスラスト側に変位しやすくなる。従って、この観点からも本実施形態では摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓのスラスト側の部分により高い浮揚力を付与するようにしている。換言すれば、ミクロテクスチャ構造部４０を摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓのスラスト側の部分に設けてこの部分の浮揚力を高めることで、クランク軸７に爆発力を効率よく伝達しながら、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓと気筒内周壁２Ａとの間の摺動抵抗を小さく抑えるようにしている。

本実施形態では、前記のように上側摺動部５１と下側摺動部５２とは互いに同じ構造を有しており、それぞれに形成されるミクロテクスチャ構造部４０も同じ構造を有している。

ミクロテクスチャ構造部４０は、図３に示すように、各摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓのうち左端部となる部分Ｒ１（クランク軸７の中心軸Ｘ２および上下方向と直交する方向において、上死点からピストン５が下降した際にコンロッド８の下端部８２が移動する側と反対側の端部）からピストン５の周方向の両側に延びる領域に設けられている。例えば、前記部分Ｒ１から周方向一方側および他方側に向かって３０度を超えるまでの領域にミクロテクスチャ構造部４０が設けられている。なお、この角度θ１０は３０度に限らず例えば９０度以下の所定の角度に設定される。

一方、本実施形態では、上下方向については、ミクロテクスチャ構造部４０は各摺動部５１、５２の全体にわたって設けられている。

図８は、図２の一部を拡大した図であってミクロテクスチャ構造部４０を拡大して示した断面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線における断面を周方向に展開した図である。

ミクロテクスチャ構造部４０は、各摺動部５１、５２に形成されたピストン５の周方向（つまり上下方向と直交する方向）に延びる複数の溝４１からなる。各溝４１は、ミクロンオーダーの溝幅を有する微小な溝であり、上下方向に所定のピッチで配列されている。なお、溝４１の延びる方向は、上下方向に対して完全に直交する方向でなくとも良く、後述する浮揚の効果が得られる限りにおいて前記直交方向から傾いていても良い。例えば、前記直交方向に対して１０°〜２０°程度傾いた方向に延びる溝４１であっても良い。

＜溝の構造及び作用＞
この実施形態では、ミクロテクスチャ構造部４０が備える複数の溝４１は、上下方向に沿う断面において、鋸歯形状を形成している。

具体的には、気筒２の内周壁２Ａは、上下方向に沿う断面において上下方向に延びる面であり、溝４１の各々は、気筒内周壁２Ａに最も近い部分であるミクロ側頂部４２と、最も遠い部分であるミクロ側底部４３と、ミクロ側頂部４２とミクロ側底部４３との間の傾き面４４とを備える。傾き面４４は、下側（反燃焼室側）が深く、上側（燃焼室側）が浅くなる傾き面である。なお、図８、図１０における上流および下流は、ピストン５が下降しているときのピストン５の移動方向の上流および下流を表している。

一つの溝４１の開口縁は、上側の開口縁である上側縁部４１Ｕと下側の開口縁である下側縁部４１Ｄとを含む。これら縁部４１Ｕ、４１Ｄは、上下方向に隣接する一対のミクロ側頂部４２でもある。換言すると、一つの溝４１のミクロ側頂部４２が、この一つの溝４１の上側に隣接する溝４１の下側縁部４１Ｄを兼ねている。つまり、隣接する溝４１間にプラトー部のような平面部は存在せず、複数の溝４１が上下方向に連設されている。従って、溝ピッチＬ１は、上側縁部４１Ｕと下側縁部４１Ｄとの間の上下方向の長さ（溝幅）と同じである。

溝４１は、下側縁部４１Ｄとミクロ側底部４３との間の第１面４５と、上側縁部４１Ｕとミクロ側底部４３との間の第２面４６とを有している。第１面４５は気筒内周壁２Ａと直交して、ピストン５の周方向に延びる平面である。第２面４６は、気筒２の内周壁２Ａに対して傾きを持ちピストン５の周方向に延びる平面である。ただし、第２面４６は、第１面４５のような直交面ではなく、比較的緩い傾きを持つ平面である。本実施形態では、第２面４６が前述の傾き面４４である。また、第２面４６（傾き面４４）の上下方向の幅が溝幅（溝ピッチＬ１）と一致している。

複数の溝４１は、微小な切削刃を用いた各種の切削加工によって形成することができる。例えば、ピストン５を旋盤で回転させながら切削刃を摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓに当接させることで、必要な溝４１を形成することができる。なお、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓの一部の領域にのみ溝４１を設ける場合には、微小な切削刃を楕円又は円の軌跡を描きながら摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓに当接させる楕円振動切削加工によって、必要な溝４１を形成することができる。

図１０は、図８に対応する図であって、ピストン５の下降時の潤滑性流体Ｆの流れＦＡを模式的に示した断面図である。ピストン５が下方に移動すると、気筒内周壁２Ａと摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓとの間の隙間Ｇには、それぞれ潤滑性流体Ｆがピストン５の移動方向の下流側である下側から上側へ向けて相対的に流れ込み、隙間Ｇには下側から上側へ流れる流れＦＡが形成される。この流れＦＡは層流である。

ここで、溝４１の各々は、前記のように下側が深く上側が浅くなる傾き面４４を有する。従って、ピストン５の下降時において、前記層流ＦＡは、比較的広い空間から比較的狭い空間に閉じ込められる動作を繰り返しながら流れる。つまり、上側に向かうに連れて気筒内周壁２Ａとの隙間Ｇを狭くする傾き面４４によって、流れＦＡは徐々に狭い空間へ閉じ込められ、密度が高められる。このような閉じ込めの作用により、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓには気筒内周壁２Ａから離間する方向の力つまり気筒内周壁２Ａに対して浮揚する大きな浮揚力が付与されることになる。そして、これにより、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓと気筒内周壁２Ａとの間の摺動抵抗が低減される。

特に、本実施液体では、前記のようにピストン５が下方に移動する際に潤滑性流体Ｆが気筒内周壁２Ａと摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓとの間に閉じ込められるようになっており、燃焼に伴ってピストン５が下降した際の摺動抵抗をミクロテクスチャ構造部４０により低減することができる。

＜ミクロテクスチャ構造部のプロファイル＞
このマクロプロファイルについても、図６、図７及び式（１）に示した技術思想を適用することができる。すなわち、ミクロ側頂部４２と気筒内周壁２Ａとの間の距離を最小隙間ｈ３とし、ミクロ側底部４３と気筒内周壁２Ａとの間の距離を最大隙間ｈ４とするとき、その隙間比ｍ＝ｈ４／ｈ３を、１．５〜５．０の範囲に設定することが望ましい。なお、最小隙間ｈ３は、自ずと張出形状部Ｍについての最小隙間ｈ１と同じく０．５μｍ〜２．０μｍとなる。また、最大隙間ｈ４及び溝深さＤ（ｈ４−ｈ３）は、最小隙間ｈ３及び隙間比ｍが設定されることにより、自ずと決定される。

また、このミクロプロファイルに関しても、最小隙間ｈ３は、気筒内周壁２Ａの表面粗さよりも大きい値、例えば、気筒内周壁２Ａの表面粗さの２倍程度以上に設定することが望ましい。

また、複数の溝４１の溝ピッチＬ１は、１μｍ〜１ｍｍの範囲、好ましくは５μｍ〜１００μｍの範囲に設定されていることが望ましい。短すぎる溝ピッチＬ１及び長すぎる溝ピッチＬ１を持つ溝４１からなるミクロテクスチャ構造部４０は、いずれも前述の閉じ込めの作用を良好に発揮することができない。上記の範囲に溝ピッチＬ１を設定することで、大きい浮揚力を発生させることが可能となる。

（３）作用等
以上のように、本実施形態では、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓに前記張出形状部Ｍを設け、且つ、その最小隙間ｈ１および隙間比ｍを前記のように設定することで、ピストン５の上方および下方への移動時において、その移動方向の下流側から張出形状部Ｍと気筒内周壁２Ａとの間に流入した潤滑性流体Ｆを、張出形状部Ｍのマクロ側頂部Ｐ１付近と気筒内周壁２Ａとの間に閉じ込めることができる。そして、これによって、張出形状部Ｍおよび摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓを気筒内周壁２Ａに対して浮揚させることができる。そのため、ピストン５と気筒２との間の摺動抵抗を低減できる。

しかも、張出形状部Ｍが、摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓの全周にわたって設けられている。そのため、前記摺動抵抗をより確実に低減できる。

具体的には、前記のように、摺動部５１、５２の上下方向の移動に伴って移動方向の下流側のマクロ側底部Ｑ１またはＱ２からマクロ側頂部Ｐ１に向かって潤滑性流体Ｆが流入し、この潤滑性流体Ｆがマクロ側頂部Ｐ１付近において閉じ込められることで、前記浮揚力が発生するようになっている。そのため、仮に、図１１に示すように、張出形状部Ｍがピストン５の外周面の周方向の一部にしか設けられていない場合には、マクロ側頂部Ｐ１に向かう潤滑性流体Ｆの一部がピストン５の周方向に逸れて張出形状部Ｍを有しない領域に逃げてしまい、十分な浮揚力が得られないおそれがある。なお、図１１は、比較例に係るピストン１０５の概略斜視図であって、ピストン１０５が、従来のようにピストンヘッド１０１とスカート部１０２とを有し、このようなピストン１０５のスカート部１０２に張出形状部Ｍを設けたと仮定したときの図である。

また、比較例では、図１１の破線で示すように、ピストン５の移動時に、張出形状部Ｍのうちマクロ側頂部Ｐ１よりも移動方向の上流側の部分と気筒内周壁２Ａとの間の潤滑性流体Ｆが、張出形状部Ｍを有しない領域に逃げてしまう。そのため、この上流側の領域の圧力が非常に低く（例えば負圧に）なってしまう。その結果、ピストン５が反対側に移動を開始したときに、ピストン５のうち移動方向の下流側となった部分と気筒内周壁２Ａとの間の部分の圧力が非常に低くなってこの部分が気筒内周壁２Ａと接触しやすくなる。つまり、ピストン５のうち移動方向の下流側となった部分と気筒内周壁２Ａとの間に潤滑性流体Ｆを十分に存在させることができなくなり、気筒２とピストン５との摺動抵抗がかえって増大してしまう。

これに対して、本実施形態では、張出形状部Ｍが摺動部５１、５２つまりピストン５の周方向の全周にわたって設けられている。そのため、潤滑性流体Ｆを張出形状部Ｍと気筒内周壁２Ａとの間に確実に閉じ込めることができ、摺動抵抗をより一層低減することができる。

さらに、本実施形態では、張出形状部Ｍを有する摺動部５１、５２が、ピストン５の上下方向（往復動方向）について複数（２つ）設けられているとともに、ピストンピン５９を挟んで上下にそれぞれ設けられている。特に、本実施形態では、張出形状部Ｍを有する摺動部５１、５２が、ピストン５の上下方向（往復動方向）の両端部を含む位置に設けられている。そのため、ピストン５の往復動時における首ふり運動を抑制することができる。具体的には、図１２に示すように、ピストン５は、往復動時に、コンロッド８の揺動に伴い、ピストン５の中心軸Ｘ４が気筒軸Ｘ１に対して傾斜してピストン５の上端部と下端部とがそれぞれ気筒内周壁２Ａに近づく方向に傾きやすい。

これに対して、本実施形態では、上下方向に離間した位置に２つの摺動部５１、５２が設けられているため、上下方向に離間した位置においてピストン５に気筒内周壁２Ａに対する浮揚力を付与することができ、ピストン５が大きく傾いて気筒内周壁２Ａに近づくこと、すなわち、ピストン５が首ふり運動すること、を抑制できる。特に、本実施形態では、ピストン５の上端部をと下端部とに、ピストンピン５９を挟んで摺動部５１、５２とが設けられているため、ピストン５の上端部と下端部とが気筒内周壁２Ａに近づくことを効果的に抑制できる。従って、ピストン５の首ふり運動に伴うピストン５と気筒２との接近を抑制して、これらの間の摺動抵抗をより確実に高めることができる。

また、本実施形態では、摺動部５１、５２のうちスラスト側の部分、つまり、燃焼に伴うピストン５の下降時に気筒内周壁２Ａと最も接触しやすい部分に、ミクロテクスチャ構造部４０が設けられて、ピストン５の周方向（摺動部５１、５２の気筒内周壁２Ａに対する摺動方向と直交する方向）に延び且つ下側（反燃焼室側）が深く上側（燃焼室側）が浅くなる傾き面４３を有する複数の溝４１が形成されている。

そのため、ピストン５の下降時において、傾き面４４によって潤滑性流体Ｆの流れＦＡを徐々に狭い空間へ閉じ込めてその密度を高め、これにより摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓに気筒内周壁２Ａに対する大きな浮揚力を付与して摺動部５１、５２およびピストン５と気筒内周壁２Ａとの間の摺動抵抗を低減することができる。

特に、本実施形態では、ミクロ側頂部４２と気筒内周壁２Ａとの隙間を最小隙間ｈ３とし、ミクロ側底部４３と気筒内周壁２Ａとの間の隙間を最大隙間ｈ４として、これらが、ｈ４／ｈ３＝１．５〜５．０、の範囲に設定されている。また、ミクロ側頂部４２と気筒内周壁２Ａとの隙間である最小隙間ｈ３が、ｈ３＝０．５μｍ〜２．０μｍの範囲に設定されている。そのため、摺動部５１、５２を気筒内周壁２Ａから一層良好に浮揚させることができ、前記摺動抵抗を格段に低減させることができる。

また、本実施形態では、各溝４１の周方向の両端部分が閉鎖されているので、溝４１に入り込んだ潤滑性流体Ｆが溝４１内から周方向の外側に抜けてしまうのが抑制される。従って、潤滑性流体Ｆを効果的に気筒内周壁２Ａと傾き面４４との間に閉じ込めて、高い浮揚力を得ることができる。

また、本実施形態では、ミクロテクスチャ構造部４０の溝４１の下側縁部４１Ｄとミクロ側底部４３との間の第１面４５と、溝４１の上側縁部４１Ｕとミクロ側底部４３との間の第２面４４とが、気筒内周壁２Ａに対して傾きを持つ平面であり、且つ、第１面４５が、気筒内周壁２Ａに対して第２面４４よりも大きい傾きを持つ面であり、第２面４４が傾き面４４として機能している。

そのため、比較的大きい傾きを持つ第１面４５の領域において潤滑性流体Ｆの流れを拡がらせた後、比較的小さい傾きを持つ第２面４４によって潤滑性流体Ｆの流れを徐々に閉じ込めてゆくことができ、ミクロテクスチャ構造部４０および摺動部５１、５２の外周面５１Ｓ、５２Ｓに良好な浮揚力を付与することができる。

特に、第１面４５が気筒内周壁２Ａに対して直交する方向に延びるように、つまり、第１面４５の気筒内周壁２Ａに対する傾き角が９０°に設定されており、溝４１の上下方向の幅の大半を、傾き面４４として機能する第２面４４にて構成することができる。従って、潤滑性流体Ｆの閉じ込め効果を高めることができる。

また、複数の溝４１が上下方向に並ぶピッチが、１μｍ〜１ｍｍの範囲に設定されているので、一層大きい浮揚力を発生させることができる。

（４）変形例
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、張出形状部Ｍが全周にわたって設けられる摺動部の上下方向の位置は前記に限らない。例えば、前記実施形態において下側摺動部５２を省略してもよい。また、ピストン５の上下方向の中央部分等に摺動部を設けてもよい。

ただし、ピストン５の外周面の上下方向の複数の位置に摺動部および張出形状部を設ければ、ピストン５の首ふりを効果的に抑制することができる。また、ピストンピン５９の上下方向であって、ピストン５の揺動中心を挟んで上側および下側に摺動部および張出形状部を設ければ、ピストン５の揺動すなわち首ふりを効果的に抑制することができる。特に、前記のように、ピストン５の上端部および下端部にそれぞれ摺動部５１、５２を設ければ、ピストン５の首ふりを抑制して、これにより摺動抵抗を一層低減することができる。また、ピストン５の上端部と下端部とに離間した状態で摺動部５１、５２を設ければ、ピストン５の上下方向全体にわたって摺動部を設ける場合に比べて、ピストン５の軽量化を図ることができるとともに、ピストンピン５９をこれら摺動部５１、５２の間に配置することができ構造を簡素化することができる。

また、潤滑性流体Ｆは空気に限らず、水やオイルであってもよい。ただし、前記実施形態のように、摺動部をピストン５の上端部に設け、かつ、潤滑性流体Ｆを水やオイルとすると、燃焼室６内に水やオイルが混入して燃焼状態が悪化したり排ガス性能が悪化するおそれがある。そのため、摺動部をピストン５の上端に設ける場合は、潤滑性流体Ｆは空気とするのが好ましい。換言すると、潤滑性流体Ｆを空気としつつ摺動部をピストン５の上端部に設けた前記実施形態によれば、燃焼状態や排ガス性能の悪化を回避しつつ摺動抵抗を低減することができる。

なお、潤滑性流体Ｆが空気であることから、前記実施形態では、オイルリングは不要である。また、前記実施形態では、前記のように、ピストン５の移動時において摺動部５１、５２の全周にわたってマクロ側頂部Ｐ１付近の領域に潤滑性流体Ｆが閉じ込められてこの領域の圧力が高められる。従って、コンプレッションリングも省略可能である。これに伴い、図２等に示した例ではピストン５にコンプレッションリングも設けられていないが、コンプレッションリングを連結部５３等に設けるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、溝４１の摺動方向（上下方向）の断面形状が鋸歯型のものを例示したが、傾き面４４が摺動方向の下流側（下側）が深く上流側（上側）が浅くなる傾向を具備している限りにおいて溝４１の形状を変形して良い。例えば、ミクロ側底部４３が鋭角的なものとせず、Ｒ面としてもよい。また、傾き面４４が緩やかな凸面又は凹面であっても良い。

また、溝４１（ミクロテクスチャ構造部４０）の形成領域は、前記に限らず、摺動部５１、５２の全域等であってもよい。

ただし、摺動部５１、５２のうちスラスト側の部分にのみ設ければ、ミクロサイズの溝を有し比較的加工が難しいミクロテクスチャ構造部４０の加工領域を小さく抑えて作業性およびコストを良好にしつつ、前記のように、燃焼に伴うピストン５の下降時における摺動抵抗を効果的に低減することができる。

また、前記実施形態では、張出形状部Ｍを備える各摺動部５１、５２の材質と、気筒内周壁２Ａの材質とを、互いに同一とした場合について説明したが、これらの材質は異なってもよい。ただし、前記のように、これらの材質を同一とすれば、張出形状部Ｍと気筒内周壁２Ａとの間に生じる熱膨張差ひいては最小隙間ｈ１および最大隙間ｈ２の変動を小さくして、これらをより確実に適切な範囲内とすることができる。

＜変形例１＞
図１３は、変形例１に係るミクロテクスチャ構造部４０ａを備えた摺動部１５０の外周面１５０Ｓの断面図である。前記の実施形態では、溝４１の第１面４５が気筒内周壁２Ａに対して直交する方向に延びる平面である例を示した。変形例１では、第１面４５が前記直交する方向から傾いた面である例を示す。

ミクロテクスチャ構造部４０ａの溝４１は、その下側縁部４１Ｄであるミクロ側頂部４２とミクロ側底部４３との間の第１面４５と、上側縁部４１Ｕであるミクロ側頂部４２とミクロ側底部４３との間の第２面４６とを含む。第１面４５及び第２面４６のいずれも気筒内周壁２Ａに対して傾きを持つ平面である。第１面４５は、気筒内周壁２Ａに対して傾き角θ１を持ち、第２面４６は、気筒内周壁２Ａに対して傾き角θ２を持つ。ここで、第１面４５は、第２面４６よりも大きい傾きを持つ面（θ１＞θ２）である。第１面４５の、気筒内周壁２Ａに対する傾き角θ１の望ましい範囲は、７０°〜９０°である。なお、第２面４６の傾き角θ２は、θ１に対して十分小さいことが望ましく、例えば１０°〜５５°程度の範囲から選択することができる。

第１面４５は、気筒内周壁２Ａに対して直交する平面であることが望ましいが、前記の制限の範囲で前記直交する方向に対して傾いた平面であってもよい。このような第１面４５を持つ溝４１であれば、潤滑性流体Ｆの層流（流れＦＡ）が摺動部１５０の外周面１５０Ｓと気筒内周壁２Ａとの間の隙間Ｇを流入方向Ｈ２に沿って流れる際、比較的大きい傾き角θ１を持つ第１面４５の領域において急に前記層流の幅が拡がり、比較的小さい傾き角θ２を持つ第２面４６（傾き面４４）によって徐々に前記層流が閉じ込められてゆくという動作が繰り返される。このような層流の動作によって、良好な浮揚力が生成される。

＜変形例２＞
図１４は、変形例２に係るミクロテクスチャ構造部４０ｂを備えた摺動部１５０の外周面１５０Ｓの断面図である。前記の実施形態では、複数の溝４１が摺動方向（上下方向）Ｈ１に密に連設されている例を示した。変形例２では、隣接する溝４１間にプラトー（ｐｌａｔｅａｕ）が設けられている例を示す。

ミクロテクスチャ構造部４０ｂは、複数の溝４１と、隣接する溝４１の間に配置されたプラトー部４９とを含む。プラトー部４９は、気筒内周壁２Ａと略平行な平面である。プラトー部４９は、一の溝４１の上側縁部４１Ｕとなるミクロ側頂部４２と、前記一の溝４１の上側に隣接する溝４１の下側縁部４１Ｄとの間に延びる平面である。この場合、溝ピッチＬ１は、摺動方向Ｈ１における溝４１の上側縁部４１Ｕ〜下側縁部４１Ｄの長さである溝幅Ｌ２と、プラトー部４９の長さとが加算されたものとなる。このように、溝間にプラトー部４９が存在している態様であっても、プラトー部４９が溝幅Ｌ２に対して長すぎるものでない限り、浮揚力を発生させることができる。

プラトー部４９は平滑度が高い面であることが望ましい。プラトー部４９は、最小隙間ｈ１を規定するミクロ側頂部４２と同じ高さ位置にある面であり、その平滑度が低いと気筒内周壁２Ａとの接触が問題になるからである。この場合、ミクロ側頂部４２と気筒内周壁２Ａとの間の最小隙間ｈ１は、気筒内周壁２Ａの表面粗さと、プラトー部４９の表面粗さとを合算した合算表面粗さよりも大きい値に設定されることが望ましい。例えば、気筒内周壁２Ａ及びプラトー部４９の算術平均粗さＲａがいずれも０．５μｍである場合、最小隙間ｈ１はこれらの合算表面粗さ１μｍを越える値、好ましくは２倍以上の値に設定することが望ましい。

２ 気筒
２Ａ 気筒内周壁（気筒の内周面）
５ ピストン
８ コンロッド
５１ 上側摺動部（摺動部）
５２ 上側摺動部（摺動部）
４０ ミクロテクスチャ構造部
４１ 溝
４２ ミクロ側頂部
４３ ミクロ側底部
Ｆ 潤滑性流体
Ｍ 張出形状部
Ｐ１ マクロ側頂部（頂部）
Ｑ１ マクロ側底部（底部）

Claims (4)

1. 内側に燃焼室が形成された気筒と、当該気筒内を往復動するピストンと、当該ピストンにピストンピンを介して当該ピストンピンの軸周りに搖動可能に連結されるコンロッドとを備えた往復動ピストンエンジンにおいて、
   前記ピストンは、前記気筒の内周面と隙間をおいて対峙する外周面を備え、
   前記気筒の内周面と前記ピストンの外周面との間には潤滑性流体が介在され、
   前記ピストンの外周面は、その往復動方向に沿った断面において前記気筒の内周面側に張り出す張出形状部を有し、
   前記張出形状部は、前記ピストンの摺動方向に離間して複数設けられ、且つ、前記ピストンの摺動方向について前記ピストンピンを挟む位置にそれぞれ設けられており、
   前記張出形状部は、最も張り出した部分となる頂部と、この頂部の前記ピストンの往復動方向の上流側と下流側とにそれぞれ配置されて前記気筒の内周面に対して最も離間した位置となる底部とを含む弓形形状に形成されており、
   前記張出形状部において、前記頂部における前記隙間を最小隙間ｈ１とし、前記底部における前記隙間を最大隙間ｈ２とするとき、
   ｈ２／ｈ１＝１．５〜５．０、
   の範囲に設定されており、
   前記張出形状部は、前記ピストンの外周面の全周にわたって設けられている、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。
2. 請求項１に記載の往復動ピストンエンジンにおいて、
   前記張出形状部は、前記ピストンの外周面の当該ピストンの摺動方向の両端部に設けられており、
   前記潤滑性流体は空気である、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。
3. 請求項１または２に記載の往復動ピストンエンジンにおいて、
   前記ピストンのうち外周面に前記張出形状部が設けられた部分の材質と、前記気筒の内周面の材質とは、互いに同一である、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の往復動ピストンエンジンにおいて、
   前記張出形状部のスラスト側の部分は、前記ピストンの周方向に延びる複数の溝からなるミクロテクスチャ構造部を含み、
   前記ミクロテクスチャ構造部の前記溝の各々は、前記摺動方向について前記燃焼室と反対側が深く前記燃焼室側が浅くなる傾き面を有する、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。