特開 2022-161114 内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161114

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F02F 5/00 20060101AFI20221014BHJP

   F16J 9/06 20060101ALI20221014BHJP

   F02F 1/00 20060101ALI20221014BHJP

   F02F 1/18 20060101ALI20221014BHJP

【ＦＩ】

F02F5/00 Z

F16J9/06 A

F02F5/00 F

F02F5/00 301Z

F02F1/00 G

F02F1/18 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021065683

(22)【出願日】2021-04-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(74)【代理人】

【識別番号】100192511

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 晃史

(72)【発明者】

【氏名】近末 吉人

【テーマコード（参考）】

3G024

3J044

【Ｆターム（参考）】

3G024AA22

3G024CA05

3G024GA18

3G024GA19

3G024HA01

3G024HA02

3G024HA05

3G024HA06

3G024HA07

3J044AA02

3J044CB24

3J044CB30

3J044CB36

3J044CB40

3J044DA09

3J044DA16

3J044DA17

(57)【要約】

【課題】ピストンリングの摺接部の摩耗が進んだとしても、シリンダボアの壁面に対する摺接部における面圧低下を抑制できる内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関１００は、ピストンを収容するシリンダボアが設けられるシリンダブロックと、ピストンに嵌装され、シリンダボアの壁面に摺接するピストンリング１０と、シリンダブロックにおけるシリンダボアの周囲又はピストンリング１０の内部の少なくとも一方に固定状態で埋設された磁石５０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンを収容するシリンダボアが設けられるシリンダブロックと、
前記ピストンに嵌装され、前記シリンダボアの壁面に摺接するピストンリングと、
前記シリンダブロックにおける前記シリンダボアの周囲又は前記ピストンリングの内部の少なくとも一方に固定状態で埋設された磁石と、を備える、内燃機関。

【請求項2】

前記シリンダボアの前記壁面における摺接領域又は前記ピストンリングの外周面の少なくとも一方には、前記磁石の磁束を遮蔽する非磁性体膜が設けられている、請求項１に記載の内燃機関。

【請求項3】

前記ピストンリングは、内周側にエキスパンダが配置されるウェブ部と、前記ウェブ部を挟んで設けられる一対のレール部とを含む２ピースオイルリングを有し、
前記磁石は、一対の前記レール部のそれぞれの内部に固定状態で埋設されている、請求項１又は２に記載の内燃機関。

【請求項4】

前記磁石の磁極は、前記シリンダボアの前記壁面における摺接領域に対向するように配置されている、請求項２に記載の内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、オイルリング本体の軸方向断面におけるレール外周面の断面形状が曲線部と直線部とからなり、当該直線部がオイルリングの上面側又は下面側のいずれか一方に向かうに従って当該オイルリング本体の軸側に向かって傾斜し、当該直線部の傾斜先端が曲線部となっているオイルリングを備える内燃機関が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－７５０６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、内燃機関の高出力化のための高筒内圧化及び高回転化に伴い、ピストンリングの摩耗が進んだとしても摩擦損失の低減効果及びオイル消費の低減効果が損なわれにくくすることが、ピストンリングに要求されている。上記従来技術では、オイルリングの上面側又は下面側のいずれか一方においてレール外周面がシリンダボアの壁面から離間する形状（いわゆるバレル形状）とされているが、その離間距離（いわゆるバレル量）が比較的小さい断面形状とされている。これにより、ピストンリングの摩耗自体が進むことの抑制が図られている。

【0005】

しかしながら、バレル量を小さくするほど、オイル膜に対するくさび効果で摩擦損失を低減する効果が得られにくくなる。一方、くさび効果を期待してバレル量を大きくするほど、ピストンリングの摺接部が断面凸状となり、摩耗が進むにつれて摺接部の面圧の変化が大きくなる傾向がある。

【0006】

本発明は、ピストンリングの摺接部の摩耗が進んだとしても、シリンダボアの壁面に対する摺接部における面圧低下を抑制できる内燃機関を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る内燃機関は、ピストンを収容するシリンダボアが設けられるシリンダブロックと、ピストンに嵌装され、シリンダボアの壁面に摺接するピストンリングと、シリンダブロックにおけるシリンダボアの周囲又はピストンリングの内部の少なくとも一方に固定状態で埋設された磁石と、を備える。

【0008】

本発明の一態様に係る内燃機関では、シリンダブロックにおけるシリンダボアの周囲又はピストンリングの内部の少なくとも一方に、磁石が固定状態で埋設されている。磁石の磁力により、シリンダボアの壁面においてピストンリングが摺接する箇所を介して、ピストンリングとシリンダボアの壁面とが互いに引き付けられる。その結果、ピストンリングの摺接部の摩耗が進んだとしても、シリンダボアの壁面に対する摺接部における面圧低下を抑制することが可能となる。

【0009】

一実施形態において、シリンダボアの壁面における摺接領域又はピストンリングの外周面の少なくとも一方には、磁石の磁束を遮蔽する非磁性体膜が設けられていてもよい。この場合、非磁性体膜が介在する状態では、磁石の磁束が遮蔽されるため、ピストンリングとシリンダボアの壁面とが互いに引き付けられる力が弱くなる。ピストンリングの摺接部の摩耗が進むにつれて、非磁性体膜が次第に薄くなり、やがては非磁性体膜が介在しなくなる。非磁性体膜が介在しない状態では、非磁性体膜が介在する状態と比べて、ピストンリングとシリンダボアの壁面とが互いに引き付けられる力が強くなる。したがって、一般的には摺接部における面圧低下が生じやすいピストンリングの摺接部の摩耗が進んだ状況において、磁石の磁力により面圧低下を好適に抑制することができる。

【0010】

一実施形態において、ピストンリングは、内周側にエキスパンダが配置されるウェブ部と、ウェブ部を挟んで設けられる一対のレール部とを含む２ピースオイルリングを有し、磁石は、一対のレール部のそれぞれの内部に固定状態で埋設されていてもよい。この場合、一対のレール部にそれぞれ埋設された一対の磁石の磁力によって、一対のレール部の両方とシリンダボアの壁面とが互いに引き付けられる。そのため、一対のレール部のいずれにおいても面圧低下を抑制することが可能となる。

【0011】

一実施形態において、磁石の磁極は、シリンダボアの壁面における摺接領域に対向するように配置されていてもよい。この場合、ピストンリングとシリンダボアの壁面とが互いに引き付けられる力を強めやすくなる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ピストンリングの摺接部の摩耗が進んだとしても、シリンダボアの壁面に対する摺接部における面圧低下を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る内燃機関を示す断面図である。

【図2】（ａ）は、図１の内燃機関に適用されるピストンリングの平面図である。（ｂ）は、図２の（ａ）のIIb-IIb線に沿っての断面図である。

【図3】（ａ）は、図１の内燃機関に適用されるオイルリングの平面図である。（ｂ）は、図３の（ａ）のIIIb-IIIb線に沿っての断面図である。

【図4】第１変形例のピストンリングの断面図である。

【図5】（ａ）は、図４のピストンリングの摺接部の摩耗が進む前の状態の磁力線を模式的に示す断面図である。（ｂ）は、図４のピストンリングの摺接部の摩耗が進んだ状態の磁力線を模式的に示す断面図である。

【図6】（ａ）は、第２変形例のピストンリングの摺接部の摩耗が進む前の状態の磁力線を模式的に示す断面図である。（ｂ）は、第２変形例のピストンリングの摺接部の摩耗が進んだ状態の磁力線を模式的に示す断面図である。

【図7】図１の内燃機関に適用されるシリンダブロックの断面図である。

【図8】図７のシリンダブロックのVIII-VIII線に沿っての断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、「上」及び「下」の方向は、内燃機関におけるピストンの往復方向に対応する。「上」の語はピストンの下死点から上死点に向かう方向に対応し、「下」の語はピストンの上死点から下死点に向かう方向に対応する。

【0015】

図１に示されるように、本実施形態に係る内燃機関１００は、ピストン１を収容するシリンダボア２が設けられるシリンダブロック３を備えている。内燃機関１００は、例えば、車両に搭載されたディーゼルエンジンなどである。

【0016】

図１に示されるように、シリンダブロック３は、シリンダブロック本体３ａを備える。シリンダブロック本体３ａは、内燃機関１００の本体を構成するブロック体である。シリンダブロック本体３ａの材質としては、例えば、鋳鉄（ねずみ鋳鉄、ＣＶ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄等）、アルミニウム合金、マグネシウム合金などが用いられる。シリンダブロック本体３ａは、冷却水が流通する冷却水流路４（図７参照）をシリンダボア２の周囲に有している。シリンダブロック本体３ａには、ピストン１の数と同じだけ貫通孔５が形成されている。貫通孔５では、中心軸Ｃに沿って延在する円筒空間が画成されている。

【0017】

シリンダブロック３は、複数の貫通孔５のそれぞれに挿入されるシリンダライナ３ｂを備えてもよい。本実施形態では、シリンダブロック本体３ａとシリンダライナ３ｂとが別体として構成されている場合を例に説明する。この場合、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃがシリンダボア２の壁面に対応する。

【0018】

シリンダライナ３ｂは、ピストン１との気密性を保ちつつピストン１を案内する円筒状の部品である。シリンダライナ３ｂは、例えば鉄系材料（合金鋳鉄、鋼など）から構成される。つまり、シリンダライナ３ｂは、磁性材料からなる。

【0019】

シリンダライナ３ｂの外周面３ｄは、貫通孔５の内周面５ａと対向している。シリンダライナ３ｂの外周面３ｄの一部又は全部は、貫通孔５の内周面５ａに接している。シリンダライナ３ｂの内周面３ｃは、中心軸Ｃに沿って延在してシリンダボア２となる円筒空間を画成する。

【0020】

内燃機関１００は、ピストン１に嵌装され、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃ（シリンダボア２の壁面）に摺接するピストンリング１０を備えている。ピストン１の外周面１ａには、ピストンリング１０が嵌装されるリング溝が形成されている。ピストン１は、ピストンリング１０がリング溝に嵌装された状態でシリンダボア２に収容されている。ピストン１は、シリンダボア２で摺動方向Ａに沿って往復運動する。ピストン１は、コンロッド６を介してクランクシャフト（不図示）と接続されている。シリンダライナ３ｂの内周面３ｃには、ピストン１が摺動する際の潤滑のために、潤滑油（エンジンオイル）が供給される。

【0021】

シリンダブロック３の上面には、ヘッドガスケット７を介してシリンダヘッド（不図示）が取り付けられる。シリンダライナ３ｂの内周面３ｃ（シリンダボア２の壁面）、ピストン１の上面、及びシリンダヘッドの下面は、燃焼室Ｅを画成する。燃焼室Ｅでは、インジェクタ（不図示）から噴射された燃料が燃焼される。

【0022】

［第１の構成］
図２（ａ）は、図１の内燃機関に適用されるピストンリングの平面図である。図２（ｂ）は、図２の（ａ）のIIb-IIb線に沿っての断面図である。図２のピストンリング１０は、コンプレッションリングであり、ファーストリング（燃焼室側から数えて１番目のリング）及びセカンドリング（燃焼室側から数えて２番目のリング）として用いられる。

【0023】

図２に示されるように、ピストンリング１０は、環状の本体部１１と、本体部１１の一部に形成された合口部１２と、を備えている。本体部１１は、本体部１１の半径方向において互いに対向する内周面１１ａ及び外周面１１ｂと、内周面１１ａと外周面１１ｂとの間を接続する一対の側面１１ｃ，側面１１ｄと、を有している。

【0024】

本体部１１の断面は、厚さ方向が短辺且つ幅方向が長辺となる略矩形状をなしている。一対の側面１１ｃ，側面１１ｄは、本体部１１の厚さ方向の端面である。内周面１１ａ及び外周面１１ｂは、本体部１１の幅方向の端面である。ピストンリング１０は、側面１１ｃが燃焼室側となり、側面１１ｄがクランク室側となるように、ピストン１に対して取り付けられる。

【0025】

合口部１２は、環状の本体部１１の両端部のそれぞれに設けられた合口端部１２ａ，合口端部１２ｂを含む。合口端部１２ａ，合口端部１２ｂは、ピストンリング１０をリング溝に装着する前の状態において、所定の間隔をもって対向した状態となっている。

【0026】

ピストンリング１０の内部には、複数の磁石５０が固定状態で埋設されている。ここでの固定状態とは、ピストンリング１０の内部において磁石５０の位置が変化しないことを意味する。磁石５０は、略直方体状に形成された（永久磁石）であり、一対の磁極５１，磁極５２を有している。磁石５０の材料としては、例えば、ネオジム磁石（Nd-Fe-B）、及びサマリウムコバルト磁石などが採用されうる。

【0027】

磁石５０は、平面視で環状の本体部１１の周方向において離散的に配置されている。図２の例では、磁石５０の個数は、９個である。本体部１１における合口端部１２ａ，合口端部１２ｂには、それぞれ磁石５０が設けられている。本体部１１における合口端部１２ａから合口端部１２ｂまでの間には、複数の磁石５０（ここでは７個）が周方向に沿って略等間隔に設けられている。

【0028】

磁石５０は、磁極５１からの磁束が本体部１１の半径方向外側に向かって延びるような向きで配置されている。一例として、磁石５０は、一対の磁極５１，磁極５２を結ぶ方向が本体部１１の半径方向に沿うような向きで配置されている。磁石５０は、面圧低下を抑制できるだけの磁力がシリンダライナ３ｂの内周面３ｃに作用する範囲であれば、一対の磁極５１，磁極５２を結ぶ方向が本体部１１の半径方向から傾斜するような向きで配置されてもよい。なお、磁石５０の配置方向の説明においては、後述の非磁性体膜による磁束の遮蔽は考慮しないものとする。

【0029】

磁石５０の磁極５１は、外周面１１ｂ側に配置されており、シリンダボア２の壁面における摺接領域２ａに対向するように配置されている。磁石５０の磁極５２は、内周面１１ａ側に配置されている。例えば、磁石５０は、外周面１１ｂ側にＮ極を有し、内周面１１ａ側にＳ極を有している。磁石５０の磁極の配置は、この例と反対であってもよい。したがって、磁石５０は、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃ（シリンダボア２の壁面）に作用する磁界（磁力）を発生させる。磁力の作用について、詳しくは後述する。

【0030】

ピストンリング１０の外周面１１ｂには、磁石５０の磁束を遮蔽する非磁性体膜１３が設けられている。非磁性体膜１３は、ピストンリング１０の内部の磁石５０からの磁束を遮蔽し、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃに作用する磁力を抑制する。非磁性体膜１３の材料は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼のような非磁性鋼、又は、銅を用いることができる。なお、アルミも非磁性体の金属であるが、鉄系材料のシリンダライナ３ｂと凝着摩耗を起こす可能性を考慮して、非磁性体膜１３の材料として用いなくてもよい。非磁性体膜１３の厚さは、内燃機関１００の運転状況に応じたピストンリング１０の摩耗量と、内燃機関１００の設計上の耐用年数などを考慮して予め設定される。非磁性体膜１３は、例えば、めっき、溶射、及びスパッタリング等の金属皮膜処理工程によって形成することができる。非磁性体膜１３の作用について、詳しくは後述する。

【0031】

［第２の構成］
ピストンリング１０は、２ピースオイルリング２０を有している。図３（ａ）は、図１の内燃機関に適用されるオイルリングの平面図である。図３（ｂ）は、図３の（ａ）のIIIb-IIIb線に沿っての断面図である。図３の２ピースオイルリング２０は、サードリング（燃焼室側から数えて３番目のリング）として用いられる。

【0032】

図３に示されるように、２ピースオイルリング２０の内部にも、複数の磁石５０Ａが固定状態で埋設されている。なお、磁石は、図２のピストンリング１０及び２ピースオイルリング２０の少なくともいずれか一方の内部に固定状態で埋設されていればよい。

【0033】

２ピースオイルリング２０は、ウェブ部２１とウェブ部２１を挟んで設けられる一対のレール部２２，レール部２３とを含む環状の本体部２４、及び、本体部２４の一部に形成された合口部２５と、を備えている。２ピースオイルリング２０では、ウェブ部２１の内周側にエキスパンダ２６が配置される。

【0034】

図３（ｂ）に示されるように、２ピースオイルリング２０の断面は、一対のレール部２２，レール部２３が本体部２４の半径方向外側に突出する形状をなしている。２ピースオイルリング２０は、レール部２２が燃焼室側となり、レール部２３がクランク室側となるように、ピストン１に対して取り付けられる。

【0035】

合口部２５は、環状の本体部２４の両端部のそれぞれに設けられた合口端部２５ａ，合口端部２５ｂを含む。合口端部２５ａ，合口端部２５ｂは、２ピースオイルリング２０をリング溝に装着する前の状態において、所定の間隔をもって対向した状態となっている。

【0036】

２ピースオイルリング２０では、一対のレール部２２，レール部２３のそれぞれの内部に、複数の磁石５０Ａが固定状態で埋設されている。ここでの固定状態とは、２ピースオイルリング２０の内部において磁石５０Ａの位置が変化しないことを意味する。磁石５０Ａは、一対のレール部２２，レール部２３のそれぞれの内部に埋設できるような寸法で略直方体状に形成された（永久磁石）であり、基本的には磁石５０と同様に構成されている。

【0037】

磁石５０Ａは、図２の磁石５０と同様に、平面視で環状の本体部２４の周方向において離散的に配置されている。本体部２４における合口端部２５ａ，合口端部２５ｂには、それぞれ磁石５０Ａが設けられている。本体部２４における合口端部２５ａから合口端部２５ｂまでの間には、複数の磁石５０Ａ（ここでは一対のレール部２２，レール部２３のそれぞれ７個ずつ）が周方向に沿って略等間隔に設けられている。

【0038】

磁石５０Ａは、図２の磁石５０と同様に、磁極５２からの磁束が本体部２４の半径方向外側に向かって延びるような向きで配置されている。一例として、磁石５０Ａは、一対の磁極５１Ａ，磁極５２Ａを結ぶ方向が本体部２４の半径方向に沿うような向きで配置されている。磁石５０Ａは、面圧低下を抑制できるだけの磁力がシリンダライナ３ｂの内周面３ｃに作用する範囲であれば、一対の磁極５１Ａ，磁極５２Ａを結ぶ方向が本体部２４の半径方向から傾斜するような向きで配置されてもよい。

【0039】

磁石５０Ａの磁極５１Ａは、レール部２２の外周面２２ａ側、及び、レール部２３の外周面２３ａ側に配置されており、シリンダボア２の壁面における摺接領域２ａに対向するように配置されている。

【0040】

磁石５０Ａは、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃ（シリンダボア２の壁面）に作用する磁界（磁力）を発生させる。２ピースオイルリング２０では、一対のレール部２２，レール部２３が上下２カ所でシリンダライナ３ｂの内周面３ｃと摺接するため、レール部２２に埋設された磁石５０Ａの磁力と、レール部２３に埋設された磁石５０Ａの磁力とは、互いに同じ程度となることが好ましい。なお、レール部２２に埋設された磁石５０Ａの磁力と、レール部２３に埋設された磁石５０Ａの磁力とは、互いに異なる大きさであってもよい。磁力の作用について、詳しくは後述する。

【0041】

２ピースオイルリング２０では、一対のレール部２２，レール部２３の外周面２２ａ，外周面２３ａには、磁石５０Ａの磁束を遮蔽する非磁性体膜２７が設けられている。非磁性体膜２７は、非磁性体膜１３と同様に構成することができ、２ピースオイルリング２０の内部の磁石５０Ａからの磁束を遮蔽し、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃに作用する磁力を抑制する。非磁性体膜２７の作用について、詳しくは後述する。

【0042】

［第３の構成］
ピストンリングの本体部の断面は、図２のピストンリング１０の例とは異なっていてもよい。例えば、図４は、第１変形例のピストンリングの断面図である。図４のピストンリング３０は、本体部３１の外周面３１ｂが傾斜しており、本体部３１の側面３１ｃ及び側面３１ｄの長さが互いに異なる。ピストンリング３０は、外周面３１ｂにおける上側が本体部３１の半径方向外側に膨らんだ、いわゆるバレル型に形成されている。

【0043】

ピストンリング３０の外周全域には、磁石５０Ｂの磁束を遮蔽する非磁性体膜３２が設けられている。より詳しくは、ピストンリング３０では、内周面（不図示）と、外周面３１ｂと、一方の側面３１ｃ、他方の側面３１ｄ、及び合口部の合わせ面（不図示）の全てに、非磁性体膜３２が設けられている。

【0044】

磁力の作用、及び、非磁性体膜の作用について、図５を参照しつつ詳述する。図５（ａ）は、図４のピストンリングの摺接部の摩耗が進む前の状態の磁力線を模式的に示す断面図である。図５（ｂ）は、図４のピストンリングの摺接部の摩耗が進んだ状態の磁力線を模式的に示す断面図である。図５では、磁石５０Ｂにより形成される磁界Ｂの代表的な向き（磁界Ｂの平均的な向き）が数本の磁力線で示されている。

【0045】

ピストンリングの摺接部とは、ピストンリングがシリンダライナ３ｂの内周面３ｃと摺接する部分を意味する。図４，図５のピストンリング３０では、摺接部３３は、外周面３１ｂにおける最外周部に相当する。ピストンリング３０の摩耗が進むにつれて、ピストンリング３０の最外周部も内側に移動し、ピストンリング３０の最外周部である摺接部３３も内側に移動する。

【0046】

図５（ａ）では、ピストンリング３０の摺接部３３の摩耗が進む前であり、非磁性体膜３２は、ピストンリング３０の外周全域に存在している。そのため、磁石５０Ｂの磁束は、ピストンリング３０の外周全域において遮蔽され、磁力線がピストンリング３０の内部にとどまるような磁界Ｂ１となる。そのため、ピストンリング３０の摺接部３３とシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとの間に非磁性体膜３２が介在する状態となり、磁石５０Ｂの磁束が遮蔽されるため、ピストンリング３０とシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとが互いに引き付けられる力が弱くなり、実質的に互いに引き付けられない状態となる。

【0047】

一方、図５（ｂ）では、ピストンリング３０の摺接部３３の摩耗が進むにつれて、非磁性体膜３２が次第に薄くなり、やがては、図５（ｂ）に示されるように、ピストンリング３０の摺接部３３とシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとの間に非磁性体膜３２が介在しなくなる。非磁性体膜３２が介在しない状態では、磁石５０Ｂの磁束が遮蔽されなくなるため、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃに磁石５０Ｂの磁界Ｂ２が作用し、磁力が発生する。非磁性体膜３２が介在する状態と比べて、ピストンリング３０とシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとが互いに引き付けられる力が強くなる。より詳しくは、ピストンリング３０の摺接部３３とシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとの間の面圧は、ピストンリング３０の張力に磁石５０Ｂの磁力を加算した力を、摺接部３３の上下方向の当たり幅で除算した数値に比例すると考えられる。ピストンリング３０の摺接部３３の摩耗が進むにつれて、ピストンリング３０の張力は低下して摺接部３３の上下方向の当たり幅が増加するが、磁石５０Ｂの磁力が増加するため、磁石５０Ｂの磁力によって、ピストンリング３０の摺接部３３とシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとの間の面圧が低下することを抑制することができる。

【0048】

図４及び図５のようなバレル型の断面形状でバレル量（外周面３１ｂにおける上側が下側に対して本体部３１の半径方向外側に膨らむ寸法）を大きくすると、摺接部３３の摩耗の進展によって当たり幅の増大が顕著となり、摺接部３３の摩耗の進展前と比べて、面圧が下がりやすい。この点、磁石５０Ｂを設けることで、磁力により摺接部３３の摩耗の進展に伴う面圧低下が抑制されるので、面圧低下の回避のためにバレル型の断面形状を不採用としなくてもよくなる。バレル型の断面形状を採用することで、オイル膜に対するくさび効果を得やすくなり、摩擦損失を低減する効果、ひいては内燃機関１００の燃費性能の向上効果を見込むことができる。

【0049】

［第４の構成］
図５のようにピストンリング３０の摺接部３３の摩耗の進展に応じて磁石５０Ｂの磁力が大きくなる作用には、非磁性体膜３２は必須ではない。図６（ａ）は、第２変形例のピストンリングの摺接部の摩耗が進む前の状態の磁力線を模式的に示す断面図である。図６（ｂ）は、第２変形例のピストンリングの摺接部の摩耗が進んだ状態の磁力線を模式的に示す断面図である。

【0050】

図６では、図４及び図５のピストンリング３０において、非磁性体膜３２が省かれている。図６（ａ）及び図６（ｂ）の例では、非磁性体膜３２による磁束の遮蔽がないため、磁石５０Ｂの磁束によって、図６（ａ）及び図６（ｂ）で同様の磁界Ｂ３が生じている。摺接部３３の摩耗が進展した図６（ｂ）では、摺接部３３の摩耗が進展する前の図６（ａ）と比べて、磁石５０Ｂからシリンダライナ３ｂの内周面３ｃまでの距離が摺接部３３の摩耗の分だけ短くなる。その結果、図６（ｂ）では、図６（ａ）と比べて、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃに鎖交する磁力線の数が増加しやすくなり、磁石５０Ｂの磁界Ｂ３による磁力がより強く発生する。図６の構成の場合、製造段階において非磁性体膜３２をピストンリング３０に設けるための加工にかかるコスト、及び、非磁性体膜３２自体のコストを省くことができる。なお、磁力線の指向性の観点では、図５（ｂ）に示されるように、非磁性体膜３２を設けることが有利となりやすいといえる。

【0051】

［第５の構成］
磁石は、シリンダブロック３におけるシリンダボア２の周囲に固定状態で埋設されていてもよい。図７は、図１の内燃機関に適用されるシリンダブロックの断面図である。図８は、図７のシリンダブロックのVIII-VIII線に沿っての断面図である。ここでの固定状態とは、シリンダブロック３におけるシリンダボア２の周囲において磁石５０Ｃの位置が変化しないことを意味する。

【0052】

図７及び図８に示されるように、磁石５０Ｃは、シリンダブロック３におけるシリンダボア２の周囲に固定状態で埋設されている。磁石５０Ｃは、例えば、略直方体状に形成された（永久磁石）であり、一対の磁極５１Ｃ，磁極５２Ｃを有している。磁石５０Ｃの材料としては、例えば、ネオジム磁石（Nd-Fe-B）、及びサマリウムコバルト磁石などが採用されうる。あるいは、磁石５０Ｃは、一対の磁極５１Ｃ，磁極５２Ｃを有するように磁束を生じさせる電磁石であってもよい。

【0053】

磁石５０Ｃは、平面視でシリンダボア２の周囲の周方向において離散的に配置されている。図８の例では、磁石５０Ｃの個数は、４個である。複数の磁石５０Ｃは、周方向に沿って略等間隔に設けられている。複数の磁石５０Ｃは、例えば、シリンダボア２の周囲の周方向において離散的に位置するように設けられた複数の貫通孔３ｅの中に設置されていてもよい。貫通孔３ｅは、例えば、シリンダブロック本体３ａのクランク室３ｆに臨むように開口する開口部３ｇを含んでもよい。これにより、クランク室３ｆ側から開口部３ｇを介して磁石５０Ｃを貫通孔３ｅの内部に設置することができる。

【0054】

磁石５０Ｃの磁極５１Ｃは、シリンダライナ３ｂの内側を向いて配置されており、シリンダボア２の壁面における摺接領域２ａに対向するように配置されている。磁石５０Ｃの磁極５２Ｃは、シリンダライナ３ｂとは反対側を向いて配置されている。例えば、磁石５０Ｃは、シリンダライナ３ｂの内側を向いてＳ極を有し、シリンダライナ３ｂとは反対側を向いてＮ極を有している。磁石５０Ｃの磁極の配置は、この例と反対であってもよい。

【0055】

磁石５０Ｃの磁極５１Ｃは、ピストンリングに磁石が埋設されていない場合は、Ｎ極又はＳ極のいずれであってもよい。磁石５０Ｃの磁極５１Ｃは、ピストンリングに磁石が埋設されている場合は、ピストンリングに埋設された磁石のピストンリング外周面側の磁極と反対の極性であればよい。ピストンリングは、鉄系材料などの磁性材料であればよい。したがって、磁石５０Ｃは、シリンダライナ３ｂの内周面３ｃ（シリンダボア２の壁面）に摺接するピストンリングに作用する磁界（磁力）を発生させる。

【0056】

磁石５０Ｃは、隣り合う一対のシリンダボア２に挟まれるように配置されてもよい。この場合、隣り合う一対のシリンダボア２の壁面に摺接するピストンリングの双方に作用する磁界（磁力）を、１つの磁石５０Ｃで発生させることができる。

【0057】

シリンダライナ３ｂの内周面３ｃ（シリンダボア２の壁面）おける摺接領域２ａには、磁石５０Ｃの磁束を遮蔽する非磁性体膜３ｈが設けられていてもよい。ピストンリングに摺接されて非磁性体膜３ｈの摩耗が進むにつれて、非磁性体膜３ｈが次第に薄くなり、やがては、ピストンリングと磁石５０Ｃとの間に非磁性体膜３ｈが介在しなくなる。非磁性体膜３ｈが介在しない状態では、磁石５０Ｃの磁束が遮蔽されなくなるため、ピストンリングに磁石５０Ｃの磁界が作用し、磁力が発生する。これにより、非磁性体膜３ｈの摩耗が進展する前の非磁性体膜３ｈが介在する状態と比べて、ピストンリングと磁石５０Ｃとが互いに引き付けられる力が強くなるため、ピストンリングとシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとの面圧の低下を抑制することができる。

【0058】

図７の例では、磁石５０Ｃは、シリンダボア２の上下方向においてピストンの下死点寄りに設けられている。シリンダボア２の上下方向においてピストンの上死点寄りに設けられている場合と比べて、燃焼ガスの熱の影響及び冷却水流路４の配置の影響を受けにくくなり、磁石５０Ｃの設置が容易となる。これにより、ピストンが下死点寄りに位置する場合に、ピストンリングとシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとの面圧低下が抑制されるため、クランクシャフトが巻き上げたオイルによってオイル上がりが生じることが抑制される。

【0059】

［作用及び効果］
以上説明したように内燃機関１００によれば、シリンダブロック３におけるシリンダボア２の周囲又はピストンリング１０，２０，３０の内部の少なくとも一方に、磁石５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが固定状態で埋設されている。磁石５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの磁力により、シリンダボア２の壁面においてピストンリング１０，２０，３０が摺接する箇所を介して、ピストンリング１０，２０，３０とシリンダボア２の壁面とが互いに引き付けられる。その結果、ピストンリング１０，２０，３０の摺接部の摩耗が進んだとしても、シリンダボア２の壁面に対する摺接部における面圧低下を抑制することが可能となる。

【0060】

内燃機関１００では、シリンダボア２の壁面における摺接領域２ａ又はピストンリング１０，２０，３０の外周面の少なくとも一方には、磁石の磁束を遮蔽する非磁性体膜が設けられている。これにより、非磁性体膜が介在する状態では、磁石の磁束が遮蔽されるため、ピストンリング１０，２０，３０とシリンダボア２の壁面とが互いに引き付けられる力が弱くなる。ピストンリング１０，２０，３０の摺接部の摩耗が進むにつれて、非磁性体膜が次第に薄くなり、やがては非磁性体膜が介在しなくなる。非磁性体膜が介在しない状態では、非磁性体膜が介在する状態と比べて、ピストンリング１０，２０，３０とシリンダボア２の壁面とが互いに引き付けられる力が強くなる。したがって、一般的には摺接部における面圧低下が生じやすいピストンリング１０，２０，３０の摺接部の摩耗が進んだ状況において、磁石の磁力により面圧低下を好適に抑制することができる。

【0061】

内燃機関１００では、ピストンリング１０は、内周側にエキスパンダ２６が配置されるウェブ部２１と、ウェブ部２１を挟んで設けられる一対のレール部２２，２３とを含む２ピースオイルリング２０を有し、磁石５０Ａは、一対のレール部２２，２３のそれぞれの内部に固定状態で埋設されている。これにより、一対のレール部２２，２３にそれぞれ埋設された一対の磁石５０Ａの磁力によって、一対のレール部２２，２３の両方とシリンダボア２の壁面とが互いに引き付けられる。そのため、一対のレール部２２，２３のいずれにおいても面圧低下を抑制することが可能となる。

【0062】

内燃機関１００では、磁石５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの磁極は、シリンダボア２の壁面における摺接領域２ａに対向するように配置されている。これにより、ピストンリング１０，２０，３０とシリンダボア２の壁面とが互いに引き付けられる力を強めやすくなる。

【0063】

なお、内燃機関１００では、ピストンリングが摩耗しても面圧が落ちにくいため、従来摩耗を考慮して予め高めに設定していた張力を、比較的低めに設定できる。その結果、摩擦損失を抑えることが期待でき、燃費向上が見込まれる。また、バレル型の断面のピストンリングを採用しやすくなるため、オイル膜に対するくさび効果を得やすくなり、摩擦損失を低減する効果、ひいては内燃機関１００の燃費性能の向上効果を見込むことができる。

【0064】

［変形例］
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。

【0065】

上記実施形態では、シリンダブロック本体３ａとシリンダライナ３ｂとが別体として構成されている場合を例に説明したが、シリンダライナがシリンダブロック本体の一部として構成される場合、及び、シリンダライナに相当する部分がなくシリンダブロック本体のみでシリンダブロックが構成される場合もありうる。これらの場合、シリンダブロック本体３ａの貫通孔５の内周面が、シリンダボア２の壁面に対応する。

【0066】

上記実施形態の第３の構成（図４）では、ピストンリング３０の外周全域には、磁石５０Ｂの磁束を遮蔽する非磁性体膜３２が設けられていたが、予めピストンリング３０の摺接部３３で非磁性体膜３２が設けられておらず、外周面３１ｂが露出していてもよい。この場合、外周面３１ｂが露出している範囲で磁束が出るため、外周面３１ｂ以外の非磁性体膜３２が設けられている部分で磁力が働くことが抑制される。

【0067】

上記実施形態では、ピストンリングの合口端部には、それぞれ磁石が設けられていたが、合口端部には、いずれか一方に磁石が設けられていてもよいし、合口端部に磁石が設けられていなくてもよい。

【0068】

上記実施形態の第５の構成（図７）では、磁石５０Ｃは、シリンダボア２の上下方向においてピストンの下死点寄りに設けられていたが、上死点側に設けられていてもよい。この場合、ピストンが上死点側に位置する場合に、ピストンリングとシリンダライナ３ｂの内周面３ｃとの面圧低下が抑制されるため、燃焼ガスのシール性の低下が抑制される。

【0069】

上記実施形態では、内燃機関としてディーゼルエンジンを例示したが、例えばガソリンエンジン等、その他の内燃機関であってもよい。

【符号の説明】

【0070】

１…ピストン、１１ｂ，２２ａ，２３ａ，３１ｂ…外周面、２…シリンダボア、２ａ…摺接領域、３…シリンダブロック、３ｈ，１３，２７，３２…非磁性体膜、１０，２０，３０…ピストンリング、２０…２ピースオイルリング、２１…ウェブ部、２２，２３…レール部、２６…エキスパンダ、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…磁石、５１，５１Ａ，５１Ｃ，５２，５２Ａ，５２Ｃ…磁極、１００…内燃機関。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】