(57)【要約】【課題】燃費を向上させることが可能なピストン冷却装置を提供する。【解決手段】ピストン１３に向けてオイルを噴射するノズル部２３と、オイルポンプ２５が圧送したオイルが流れるオイル通路２９に連通し、ノズル部２３にオイルを供給するための供給通路３５と、供給通路３５の流路断面積を変更可能な電磁弁３８と、電磁弁３８の開度を制御する制御部５０と、を備え、制御部５０は、ピストン１３の温度に対応付けられ回転速度と燃料噴射量とに応じた電磁弁３８の開度が規定された複数のマップ５５〜５７が記憶された記憶部５２を備え、記憶部５２に記憶されたマップ５５〜５７を用いて電磁弁３８の開度を制御するときには、ピストン１３の温度が相対的に低い低温状態での電磁弁３８の開度を、ピストン１３の温度が相対的に高い通常状態での電磁弁３８の開度よりも小さくする状態を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンに向けてオイルを噴射するノズル部と、
エンジンを動力源とするオイルポンプが圧送したオイルが流れるオイル通路に連通し、前記ノズル部に前記オイルを供給するための供給通路と、
前記供給通路の流路断面積を変更可能な電磁弁と、
前記電磁弁の開度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ピストンの温度に対応付けられ前記エンジンの回転速度と前記エンジンの燃料噴射量とに応じた前記電磁弁の開度が規定された複数のマップが記憶された記憶部を備え、
前記記憶部に記憶されたマップを用いて前記電磁弁の開度を制御し、
前記ピストンの温度が相対的に低い低温状態での前記電磁弁の開度を、前記ピストンの温度が相対的に高い通常状態での前記電磁弁の開度よりも小さくする状態を含む
ことを特徴とするピストン冷却装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記マップを用いた前記電磁弁の開度制御の実行条件として、
前記回転速度が所定の範囲内で変化していること、
前記燃料噴射量が所定の範囲内で変化していること、を含む
請求項１に記載のピストン冷却装置。
【請求項３】
前記通常状態に対応付けられたマップには、互いに異なる複数の開度が規定されている
請求項１または２に記載のピストン冷却装置。
【請求項４】
前記低温状態は、第１低温状態であり、
前記制御部は、
前記ピストンの温度が前記第１低温状態よりも高い第２低温状態での前記電磁弁の開度を、前記第１低温状態での前記電磁弁の開度よりも大きく、且つ、前記通常状態での前記電磁弁の開度よりも小さくする状態を含む
請求項１〜３のいずれか一項に記載のピストン冷却装置。
【請求項５】
前記オイル通路における前記供給通路との接続部分よりも上流側に接続され前記オイル通路内の余剰なオイルを前記オイルポンプの上流側へ還流させる還流通路と、
前記還流通路に配設されて前記オイル通路内のオイルの圧力が開弁圧を超えると開弁する圧力制御弁と、をさらに備え、
前記還流通路が、前記オイルポンプが吸入するオイルが流れる吸入通路に接続されている
請求項１〜４のいずれか一項に記載のピストン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、レシプロ式エンジンに具備され、ピストンにオイルを噴射するオイルジェットを含むピストン冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レシプロ式エンジンに具備されるピストン冷却装置には、ピストンの背面にオイルを噴射することで該ピストンを冷却するオイルジェットを備えるピストン冷却装置が知られている。特許文献１に開示されたピストン冷却装置が備えるオイルジェットは、シリンダーブロックに取り付けられ該シリンダーブロック内のオイル通路に連通した通路を有する本体と、本体に取り付けられピストンに向けてオイルを噴射するノズル部とを備えている。上記オイル通路には、エンジンを動力源とする機械式のオイルポンプによってオイルパン内のオイルが圧送されており、オイル通路を通じてノズル部に供給されたオイルは、該ノズル部からピストンの背面に向けて噴射される。そして、このノズル部から噴射されたオイルによってピストンが冷却されることで、該ピストンの過熱が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３６７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ピストンは、エンジンの運転にともなう温度上昇によって膨張し、その膨張した形状での動作が最適となるように設計されている。そのため、ピストンの暖機が完了する前の暖機期間、すなわちピストンの形状が最適となる温度付近まで該ピストンの温度が上昇する期間は、シリンダーとピストンとの間に局所的な大きな摩擦が生じてしまう。すなわち、暖機期間は、暖機完了後に比べてエンジンフリクションが大きい期間であるとともにオイルジェットによるピストンの冷却が必要とされない期間である。そのため、暖機期間でもピストンを冷却しているとなれば、エンジンフリクションの大きな期間が長くなってしまい、結果として燃費の低下を招く。
【０００５】
本開示の技術は、燃費を向上させることが可能なエンジンのピストン冷却装置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】
【０００６】
本開示におけるオイルジェット装置の一態様は、ピストンに向けてオイルを噴射するノズル部と、エンジンを動力源とするオイルポンプが圧送したオイルが流れるオイル通路に連通し、前記ノズル部に前記オイルを供給するための供給通路と、前記供給通路の流路断面積を変更可能な電磁弁と、前記電磁弁の開度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ピストンの温度に対応付けられ前記エンジンの回転速度と前記エンジンの燃料噴射量とに応じた前記電磁弁の開度が規定された複数のマップが記憶された記憶部を備え、前記記憶部に記憶されたマップを用いて前記電磁弁の開度を制御し、前記ピストンの温度が相対的に低い低温状態での前記電磁弁の開度を、前記ピストンの温度が相対的に高い通常状態での前記電磁弁の開度よりも小さくする状態を含む。
【０００７】
本開示におけるピストン冷却装置の一態様によれば、ピストンの状態に応じたマップを用いて電磁弁の開度が制御される。そのため、ピストンの状態が積極的な冷却の必要ない低温状態において、ノズル部からの噴射量を通常状態よりも低減させることが可能である。これにより、低温状態におけるピストンの冷却が抑えられることから、ピストンの暖気期間が短縮される。その結果、エンジンフリクションが大きい期間が短縮されることで燃費が向上する。
【０００８】
本開示におけるピストン冷却装置の他の態様において、前記制御部は、前記マップを用いた前記電磁弁の開度制御の実行条件として、前記回転速度が所定の範囲内で変化していること、前記燃料噴射量が所定の範囲内で変化していること、を含む。
【０００９】
エンジンの回転速度の変化が大きい場合、オイル通路内のオイルの圧力が不安定な状態にある虞がある。また、燃料噴射量が急激に変化している場合、ピストンの温度が急激な変化を経ている虞がある。そのため、オイルの圧力及び電磁弁の開度に応じた分だけノズル部からオイルを噴射させるうえでは、オイル通路内のオイルの圧力が安定しているときに電磁弁の開度が制御されることが好ましい。また、ノズル部からの噴射量を実際のピストンの温度に応じた量にするうえでは燃料噴射量が安定しているときに電磁弁の開度が制御されることが好ましい。
【００１０】
本開示におけるピストン冷却装置の他の態様によれば、回転速度が所定の範囲内で変化し、且つ、燃料噴射量が所定の範囲内で変化している状態に電磁弁の開度制御が実行される。それゆえに、オイル通路内のオイルの圧力が安定しているとき、及びピストンの温度が安定しているときに電磁弁の開度が制御される。
【００１１】
本開示におけるピストン冷却装置の他の態様において、前記通常状態に対応付けられたマップには、互いに異なる複数の開度が規定されている。
本開示におけるピストン冷却装置の他の態様によれば、通常状態においてもノズル部からの噴射量が制御される。そのため、その時々の回転速度及び燃料噴射量に応じた開度への制御が可能であることから、通常状態において電磁弁の開度が制御されない場合に比べて、ピストンの温度変化が抑えられる。その結果、ピストンの状態が通常状態に維持されやすくなることから、ピストンの形状に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００１２】
本開示におけるピストン冷却装置の他の態様において、前記低温状態は、第１低温状態であり、前記制御部は、前記ピストンの温度が前記第１低温状態よりも高い第２低温状態での前記電磁弁の開度を、前記第１低温状態での前記電磁弁の開度よりも大きく、且つ、前記通常状態での前記電磁弁の開度よりも小さくする状態を含む。
【００１３】
本開示におけるピストン冷却装置の他の態様によれば、低温状態に対応付けられたマップと通常状態に対応付けられたマップとからなる２つのマップを用いる場合に比べて、電磁弁の開度制御をピストンの温度に合わせて細かく実行することができる。例えば、第１低温状態ではピストンの温度上昇を相対的に大きくすること、第２低温状態ではピストンの温度上昇を相対的に小さくすることが可能である。その結果、ピストンの温度が最適な温度に近づきやすくなることから、ピストンの形状に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００１４】
本開示におけるピストン冷却装置の他の態様は、前記オイル通路における前記供給通路との接続部分よりも上流側に接続され前記オイル通路内の余剰なオイルを前記オイルポンプの上流側へ還流させる還流通路と、前記還流通路に配設されて前記オイル通路内のオイルの圧力が開弁圧を超えると開弁する圧力制御弁と、をさらに備え、前記還流通路が、前記オイルポンプが吸入するオイルが流れる吸入通路に接続されている。
【００１５】
本開示におけるピストン冷却装置の他の態様によれば、圧力制御弁が開弁状態にあるときには、オイル通路内の余剰なオイルが吸入通路に還流される。そのため、オイルパンに対してオイルが還流される場合に比べて、吸入通路におけるオイルの圧力が高められる。その結果、吸入に関わるオイルポンプの負荷が低減されることから、オイルポンプの駆動に基づくエンジンフリクションの低下が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の技術における潤滑装置の流路系統を示す図であって、該潤滑装置が搭載されたエンジンにおけるピストン付近の概略断面とともに示す図。
【図２】回転速度とオイル通路内のオイル圧との関係を模式的に示すグラフ。
【図３】ピストンの各状態と冷却水温度との関係を模式的に示すグラフ。
【図４】記憶部に記憶されたマップを模式的に示す図であって、（ａ）第１低温状態に対応付けられた第１低温マップを模式的に示す図、（ｂ）第２低温状態に付けられた第２低温マップを模式的に示す図、（ｃ）通常状態に付けられた通常マップを模式的に示す図。
【図５】ピストンの状態が選択される選択処理の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示の技術におけるピストン冷却装置を具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示されるように、４気筒のディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という。）には、シリンダーブロック１１に形成されたシリンダー１２にピストン１３が摺動可能に収容されている。このピストン１３は、所定の温度における動作が最適になるように設計されている。ピストン１３の内部には、該ピストン１３の頂面に凹設された燃焼室１５を取り囲むように環状のクーリングチャンネル１６が形成されている。また、ピストン１３には、該ピストン１３の背面１４に開口を有して該クーリングチャンネル１６に連通する２つの孔１７，１８が形成されている。ピストン冷却装置２０は、ピストン１３の背面１４に向けてオイルを噴射するオイルジェット２１を備えている。
【００１８】
オイルジェット２１は、各シリンダー１２に配設されており、シリンダーブロック１１に取り付けられる本体２２と、本体２２に取り付けられるノズル部２３と、を備えている。ノズル部２３は、該ノズル部２３の先端がピストン１３の背面１４に向くように屈曲しており、オイルポンプ２５が圧送したオイルをピストン１３の孔１７に向けて噴射する。
【００１９】
ピストン冷却装置２０のオイルポンプ２５は、図示されないクランクシャフトに連結された機械式のオイルポンプであって、オイルパン２６に貯留されているオイルをストレーナ２７及び吸入通路２８を通じて吸入し、その吸入したオイルをオイル通路２９へと圧送する。
【００２０】
オイル通路２９には、オイルポンプ２５の下流側に該オイルポンプ２５が圧送したオイルの一部を吸入通路２８へと還流するための還流通路３０が接続されている。還流通路３０には、圧力制御弁３１が配設されている。圧力制御弁３１は、オイル通路２９内のオイル圧Ｐが開弁圧を超えると開弁する。圧力制御弁３１が開弁状態にあるとき、オイル通路２９内のオイルの余剰分が吸入通路２８に還流され、吸入通路２８もオイルポンプ２５の供給対象の１つとなる。そして、圧力制御弁３１が開弁状態にあるときは、圧力制御弁３１が閉弁状態にあるときに比べて、吸入通路２８内のオイル圧がオイル通路２９からのオイルによって高められることから、吸入に関わるオイルポンプ２５の負荷が軽減される。
【００２１】
なお、図２は、エンジン１０の回転速度ＮＥとオイル通路２９内のオイル圧Ｐとの関係を模式的に示すグラフであって、オイルの粘度を一定、且つ後述する電磁弁３８の開度を１００％とした場合の関係を示したグラフである。図２に示されるように、オイル圧Ｐは、圧力制御弁３１が開弁する回転速度ＮＥ１以下の範囲では相対的に大きな増加幅で高くなっており、回転速度ＮＥ１を超える範囲では相対的に小さな増加幅で高くなっている。
【００２２】
また、オイル通路２９には、還流通路３０との接続部分よりも下流側に、各オイルジェット２１へオイルを供給するための供給通路３５の上流端が接続されている。供給通路３５の下流端には４つの分岐通路３６が接続されている。１つの分岐通路３６は１つのオイルジェット２１に対応しており、各オイルジェット２１には、供給通路３５、及び該オイルジェット２１に対応する分岐通路３６を通じてオイル通路２９内のオイルが供給される。そして、オイル通路２９から供給通路３５に流入しなかったオイルは、例えばピストン１３とシリンダー１２の隙間といった金属同士が摩擦する部位に潤滑作用をもたらすオイルとして、他の供給対象３７に供給される。
【００２３】
また、供給通路３５には、該供給通路３５の流路断面積を変更可能な電磁弁３８が配設されている。電磁弁３８は、制御部５０によって開度が制御されるリニアソレノイドバルブである。制御部５０は、リニアソレノイドバルブのコイル部に供給する駆動電力を制御することで電磁弁３８の開度を制御する。電磁弁３８は、ノーマリーオープン型の電磁弁であって、非通電状態では最大開度に維持され、該電磁弁３８に供給される駆動電力が大きくなるにつれて開度が小さくなる。
【００２４】
また、供給通路３５には、該供給通路３５における電磁弁３８の上流側と下流側とに連通して該電磁弁３８を迂回する迂回通路３９が接続されている。迂回通路３９に配設される安全弁４０は、例えばボール弁といった電磁弁３８の上流側におけるオイル圧を受ける弁体を有する弁である。安全弁４０は、電磁弁３８が強制的に全閉状態になった場合のフェイルセーフとして機能する。
【００２５】
なお、ピストン冷却装置２０は、電磁弁３８が全開状態であれば、各回転速度ＮＥにおいて燃焼温度が最も高くなった場合にもピストン１３が過熱しないように設計されている。また、ピストン冷却装置２０は、安全弁４０が開弁状態であれば、各回転速度ＮＥにおいて燃焼温度が最も高くなった場合にもピストン１３が過熱しないように設計されている。
【００２６】
次に、上述したピストン冷却装置２０の電気的な構成について図１〜図５を参照して説明する。
図１に示されるように、電磁弁３８の開度は、制御部５０によって制御される。
制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されており、ピストン１３の状態を選択する選択部５１、各種制御プログラムや各種データが格納されるとともに各種演算における演算結果や各種データが一時的に格納される記憶部５２、電磁弁３８を駆動する電磁弁駆動部５３を備えている。制御部５０は、記憶部５２に格納された各制御プログラムや各種データに基づいて各種処理を実行する。
【００２７】
制御部５０には、エンジン１０の回転速度を検出する回転速度検出センサー６１から所定の制御周期で回転速度ＮＥを示す検出信号が入力される。また、制御部５０には、燃料噴射量を制御する燃料噴射制御部６２から燃料噴射量ＱＦを示す信号が所定の制御周期で入力される。また、制御部５０には、シリンダーブロック１１に形成されたウォータージャケット１９内を流れる冷却水の温度を検出する冷却水温度センサー６３から冷却水温度Ｔを示す検出信号が所定の制御周期で入力される。
【００２８】
選択部５１は、制御部５０に入力される各種情報に基づいて、ピストン１３の温度に関する状態を予め規定された複数の状態の中から選択する選択処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。本実施形態の選択部５１には、過渡状態、第１低温状態、第２低温状態、通常状態、高温状態、これら５つの状態が選択可能な状態として規定されている。
【００２９】
また、選択部５１は、ピストン１３の状態を選択するための情報として、直近の制御タイミングよりも所定時間前の制御タイミングから直近のタイミングまでの期間である判定期間ｔに制御部５０に入力された各回転速度ＮＥｐ及び各燃料噴射量ＱＦｐを記憶部５２に一時的に記憶させる。
【００３０】
過渡状態は、判定期間ｔにおける回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦの少なくとも一方の変化が大きく、エンジン１０に対する負荷の変化が他の状態に比べて大きいと判断される状態である。本実施形態において、回転速度ＮＥに関する過渡状態とは、直近のタイミングで制御部５０に入力された回転速度ＮＥを基準回転速度ＮＥｓｔｄとして、該基準回転速度ＮＥｓｔｄと各回転速度ＮＥｐとの乖離度の平均値である平均乖離度ＮＥａｖｅが判断値ＮＥｊよりも大きい状態をいう。この判断値ＮＥｊは、オイル通路２９内のオイル圧Ｐが安定しているか否かを判断するための値であって、予め行なった実験や各種シミュレーションの結果に基づいて決定される。また、燃料噴射量ＱＦに関する過渡状態とは、直近のタイミングで制御部５０に入力された燃料噴射量ＱＦを基準噴射量ＱＦｓｔｄとして、該基準噴射量ＱＦｓｔｄと各燃料噴射量ＱＦｐとの乖離度の平均値である平均乖離度ＱＦａｖｅが判断値ＱＦｊよりも大きい状態をいう。この判断値ＱＦｊは、判定期間ｔにおけるピストン１３の温度変化が安定しているか否かを判断するための値であって、予め行なった実験や各種シミュレーションの結果に基づいて決定される。
【００３１】
図３に示されるように、第１低温状態は、ピストン１３の暖機が完了する前の温度範囲であって、冷却水温度Ｔが第１設定温度Ｔ１未満の温度範囲である。
第２低温状態は、これもまたピストン１３の暖機が完了する前の温度範囲であって、冷却水温度Ｔが、第１設定温度Ｔ１以上、且つ該第１設定温度Ｔ１よりも高い第２設定温度Ｔ２未満の範囲である。
【００３２】
通常状態は、ピストン１３が最適な温度にあると想定される冷却水温度である最適温度Ｔｓを含み該ピストン１３の暖機が完了したと判断される温度範囲であって、冷却水温度Ｔが、第２設定温度Ｔ２以上、且つ該第２設定温度Ｔ２よりも高い第３設定温度Ｔ３未満の範囲である。
【００３３】
高温状態は、オイルジェット２１によるピストン１３の冷却が優先される温度範囲であって、冷却水温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以上の範囲である。
一方、記憶部５２には、上記選択部５１が選択可能な状態毎に対応付けられた開度データが記憶されている。
【００３４】
過渡状態に対応付けられている開度データ５４には、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦに関わらず電磁弁３８の開度を１００％、すなわち電磁弁３８が全開状態になることが規定されている。
【００３５】
図４に示されるように、第１低温状態、第２低温状態、通常状態、これらに対応付けられた開度データは、回転速度ＮＥと燃料噴射量ＱＦとに応じて、互いに開度の異なる５つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが選択的に対応付けられたマップである。
【００３６】
なお、各領域に規定されている電磁弁３８の開度の一例を下記に示す。また、互いに異なる領域の境界においては、相対的に大きな開度の領域が対応付けられている。
・領域Ａ：開度０％
・領域Ｂ：開度２５％
・領域Ｃ：開度５０％
・領域Ｄ：開度７５％
・領域Ｅ：開度１００％
図４（ａ）に示されるように、第１低温状態に対応付けられた第１低温マップ５５は、４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって構成されている。また、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示されるように、第２低温マップ５６及び通常マップ５７は、５つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで構成されている。各マップ５５〜５７には、回転速度ＮＥが一定であれば、燃料噴射量ＱＦが多くなるほど大きな開度の領域が対応付けられている。
【００３７】
第１低温マップ５５において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ１未満の範囲は、回転速度ＮＥに関わらず領域Ａが対応付けられている。第１低温マップ５５において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ１以上の範囲、且つ回転速度ＮＥが回転速度ＮＥ２（＞ＮＥ１）以下の範囲では、燃料噴射量ＱＦが一定であれば、回転速度ＮＥが高くなるほど開度の大きな領域が対応付けられている。また、第１低温マップ５５において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ１以上の範囲、且つ回転速度ＮＥが回転速度ＮＥ２より高く回転速度ＮＥ３以下の範囲には、回転速度ＮＥに関わらず回転速度ＮＥ２と同じ領域が対応付けられている。また、第１低温マップ５５において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ１以上、且つ回転速度ＮＥが回転速度ＮＥ３よりも高い範囲には、回転速度ＮＥが高くなるほど回転速度ＮＥ３にて対応付けられた領域よりも開度の小さい開度の領域が対応付けられている。
【００３８】
図４（ｂ）に示されるように、第２低温状態に対応付けられた第２低温マップ５６では、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦが同じという条件の下では、第１低温マップ５５にて対応付けられた領域よりも開度の大きい領域が対応付けられる傾向にある。第２低温マップ５６において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ２（＜ＱＦ１）未満の範囲は、回転速度ＮＥに関わらず領域Ａが対応付けられている。
【００３９】
第２低温マップ５６において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ２以上の範囲、且つ回転速度ＮＥが回転速度ＮＥ４以下の範囲は、燃料噴射量ＱＦが一定であれば、回転速度ＮＥが高くなるほど開度の大きな領域が対応付けられる。また、第２低温マップ５６において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ２以上の範囲、且つ回転速度ＮＥが回転速度ＮＥ２より高く回転速度ＮＥ４（ＮＥ２＜ＮＥ４＜ＮＥ３）以下の範囲には、回転速度ＮＥに関わらず回転速度ＮＥ２と同じ領域が対応付けられている。また、第２低温マップ５６において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ２以上、且つ回転速度ＮＥが回転速度ＮＥ４よりも高い範囲には、回転速度ＮＥが高くなるほど回転速度ＮＥ４にて対応付けられた領域よりも開度の小さい開度の領域が対応付けられている。
【００４０】
図４（ｃ）に示されるように、通常状態に対応付けられた通常マップ５７では、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦが同じという条件の下では、第２低温マップ５６にて対応付けられた領域よりも開度の大きい領域が対応付けられる傾向にある。
【００４１】
通常マップ５７において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ３未満の範囲は、回転速度ＮＥに関わらず領域Ａが対応付けられている。通常マップ５７において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ３以上の範囲、且つ回転速度ＮＥが回転速度ＮＥ２以下の範囲は、燃料噴射量ＱＦが一定であれば、回転速度ＮＥが高くなるほど開度の大きな領域が対応付けられる。また、通常マップ５７において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ３以上の範囲、且つ回転速度ＮＥが回転速度より高く回転速度ＮＥ４以下の範囲には、回転速度ＮＥに関わらず回転速度ＮＥ４と同じ領域が対応付けられている。また、通常マップ５７において、燃料噴射量ＱＦが燃料噴射量ＱＦ３以上、且つ回転速度ＮＥが回転速度ＮＥ４よりも高い範囲には、回転速度ＮＥが高くなるほど回転速度ＮＥ４にて対応付けられた領域よりも開度の小さい開度の領域が対応付けられている。
【００４２】
高温状態に対応付けられた開度データ５８には、過度状態と同様、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦに関わらず電磁弁３８の開度を１００％に制御することが規定されている。高温状態では、冷却水温度Ｔが第３設定温度Ｔ３よりも高いため、ピストン１３の温度が非常に高い温度にあると想定される。そのため、開度データ５８においても、電磁弁３８の開度制御よりもピストンの冷却を優先させるべく、電磁弁３８の開度を１００％にすることが規定されている。
【００４３】
電磁弁駆動部５３は、選択部５１によって選択された状態に応じた開度データを記憶部５２から読み出して、該開度データに基づいて回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦに応じた電磁弁３８の開度を選択する。電磁弁駆動部５３は、その選択した開度に電磁弁３８を制御するための駆動電力を生成し、その生成した駆動電力を電磁弁３８に出力する。
【００４４】
次に、所定の制御周期にて選択部５１が繰り返し実行する選択処理の処理手順について図５を参照しながら説明する。図５に示されるように、選択部５１は、制御部５０に回転速度ＮＥ、燃料噴射量ＱＦ、冷却水温度Ｔが入力されると、ステップＳ１１の処理を実行する。
【００４５】
ステップＳ１１において、選択部５１は、上記回転速度ＮＥを基準回転速度ＮＥｓｔｄとして、該基準回転速度ＮＥｓｔｄと判定期間ｔにおける各回転速度ＮＥｐとの乖離度の平均値である平均乖離度ＮＥａｖｅを算出し、平均乖離度ＮＥａｖｅが判断値ＮＥｊ以下であるか否かを判定する。
【００４６】
平均乖離度ＮＥａｖｅが判断値ＮＥｊ以下であった場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、続いて、選択部５１は、上記燃料噴射量ＱＦを基準噴射量ＱＦｓｔｄとして、該基準噴射量ＱＦｓｔｄと判定期間ｔにおける各燃料噴射量ＱＦｐとの乖離度の平均値である平均乖離度ＱＦａｖｅを算出し、平均乖離度ＱＦａｖｅが判断値ＱＦｊ以下であるか否かを判定する。（ステップＳ１２）。
【００４７】
そして、平均乖離度ＮＥａｖｅが判断値ＮＥｊを超えていた場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、あるいは、平均乖離度ＱＦａｖｅが判断値ＱＦｊを超えていた場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、選択部５１は、ピストン１３の状態として過渡状態を選択し（ステップＳ１３）、選択処理を終了する。
【００４８】
一方、平均乖離度ＮＥａｖｅが判断値ＮＥｊ以下であった場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、選択部５１は、冷却水温度Ｔが第１設定温度Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００４９】
冷却水温度Ｔが第１設定温度Ｔ１未満であった場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、選択部５１は、ピストン１３の状態として第１低温状態を選択し（ステップＳ１５）、選択処理を終了する。反対に、冷却水温度Ｔが第１設定温度Ｔ１以上であった場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、選択部５１は、続いて該冷却水温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００５０】
冷却水温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満であった場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、選択部５１は、ピストン１３の状態として第２低温状態を選択し（ステップＳ１７）、選択処理を終了する。反対に、冷却水温度Ｔが第２設定温度Ｔ２以上であった場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、選択部５１は、該冷却水温度Ｔが第３設定温度Ｔ３未満であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００５１】
冷却水温度Ｔが第３設定温度Ｔ３未満であった場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、選択部５１は、ピストン１３の状態として通常状態を選択し（ステップＳ１９）、選択処理を終了する。反対に、冷却水温度Ｔが第３設定温度Ｔ３以上であった場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、選択部５１は、ピストン１３の状態として高温状態を選択し（ステップＳ２０）、選択処理を終了する。すなわち、制御部５０は、ピストン１３の状態が過度状態にないことを条件の一つとして、各マップ５５〜５７に基づいた電磁弁３８の開度制御を実行する。
【００５２】
次に、上述した構成のピストン冷却装置２０の作用について説明する。
上述したピストン冷却装置２０において、制御部５０は、選択部５１による選択処理によってピストン１３の状態を選択し、その選択された状態に対応付けられた開度データを用いて電磁弁３８の開度を制御する。
【００５３】
ピストン１３の暖機が完了していない状態である第１及び第２低温状態では、通常状態に比べて、同じ条件下において選択される電磁弁３８の開度が小さくなる傾向にある。そのため、第１及び第２低温状態では、圧力制御弁３１の開閉に関わらず、ノズル部２３からの噴射量が通常状態よりも低減される。すなわち、オイルジェット２１によるピストン１３の冷却が抑制される。
【００５４】
そのため、ノズル部２３からの噴射量が低減されない場合に比べて、第１及び第２低温状態におけるピストン１３の温度上昇が促進されてピストン１３の暖機期間が短縮される。その結果、ピストン１３の形状に基づくエンジンフリクションが大きい期間であるピストンの暖機期間が短縮されることから、その短縮された期間の分だけ燃費が向上する。
【００５５】
また、過渡状態に対応付けられた開度データ５４には、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦに関わらず電磁弁３８の開度を１００％に制御することが規定されている。
ここで、回転速度ＮＥに関する平均乖離度ＮＥａｖｅが判断値ＮＥｊを超えているとき、判定期間ｔにおける回転速度ＮＥの変化が大きいため、オイル通路２９内のオイル圧Ｐが不安定な状態にある。また、燃料噴射量ＱＦに関する平均乖離度ＱＦａｖｅが判断値ＱＦｊを超えているとき、判定期間ｔにおいてピストン１３の温度が急激に変化している。そのため、オイル圧Ｐ及び電磁弁３８の開度に応じた分だけノズル部２３からオイルを噴射させるうえでは、平均乖離度ＮＥａｖｅが判断値ＮＥｊ以下にあってオイル通路２９内のオイル圧Ｐが安定しているときに電磁弁３８の開度が制御されることが好ましい。また、実際のピストン１３の温度に即した状態が選択されるうえでは、平均乖離度ＱＦａｖｅが判断値ＱＦｊ以下にあってピストン１３の温度が安定しているときに該ピストン１３の状態が選択されることが好ましい。
【００５６】
すなわち、過渡状態に電磁弁３８が最大開度に制御されることで、オイル通路２９内のオイル圧Ｐ及びピストン１３の温度の少なくとも一方の変化が大きくとも、ノズル部２３からの噴射量が十分に確保される。その結果、ピストン１３の過熱が高い確率の下で抑えられる。
【００５７】
また、ピストン冷却装置２０においては、冷却水温度Ｔの最適温度Ｔｓを含む通常状態でも電磁弁３８の開度が制御される。そのため、通常状態において電磁弁３８の開度が制御されない場合に比べて、通常状態におけるピストン１３の温度変化が抑えられてピストン１３の温度が最適な温度に維持されやすくなる。その結果、ピストン１３の形状に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００５８】
また、選択部５１は、通常状態よりもピストン１３の温度が低い低温状態に、相対的に温度の低い第１低温状態と相対的に温度の高い第２低温状態とを含んでいる。そして、第２低温マップ５６では、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦが同じという条件の下では、第１低温マップ５５にて対応付けられた領域よりも開度が大きい領域が対応付けられる傾向にある。そのため、第１低温状態においてはピストン１３の温度上昇が相対的に大きく、第２低温状態ではピストン１３の温度上昇が相対的に小さくなる。その結果、ピストン１３の温度が最適な温度に近づきやすくなることから、ピストン１３の形状に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００５９】
また、図２にも示したように、オイル通路２９内のオイル圧Ｐは、回転速度ＮＥが高くなるにつれて、すなわちオイルポンプ２５の吐出量が多くなるにつれて徐々に高くなっている。そのため、圧力制御弁３１が閉状態にあるときに電磁弁３８の開度が相対的に小さくなると、オイル通路２９から供給通路３５に流入するオイルが少なくなり、その少なくなった分だけオイル通路２９内のオイル圧Ｐが上昇する。これにより、他の供給対象３７に対してより多くのオイルが供給されることから、これら他の供給対象３７における摩擦抵抗等に基づくエンジンフリクションが低減される。この際、オイル通路２９内のオイル圧Ｐが上昇することによって、吐出に関わるオイルポンプ２５の負荷が増大し該オイルポンプ２５の駆動に基づくエンジンフリクションが増加する。しかしながら、オイルポンプ２５の駆動に基づくエンジンフリクションは、他の供給対象３７における摩擦抵抗等に基づくエンジンフリクションよりもエンジンフリクション全体に与える影響が小さい。すなわち、圧力制御弁３１が閉状態にあるときに電磁弁３８の開度が相対的に小さくなることによって、他の供給対象３７における摩擦抵抗等に基づくエンジンフリクションが低減されて燃費が向上する。
【００６０】
一方、圧力制御弁３１が開状態にあるときでも電磁弁３８の開度が相対的に小さくなるとオイル通路２９内のオイル圧Ｐが上昇する。そのため、還流通路３０を通じたオイルの還流量が増加する。本実施形態では、還流通路３０が吸入通路２８に接続されていることから、還流量が増加すると、オイルポンプ２５が吸入するオイルのうちで還流通路３０を通じて吸入通路２８に還流されたオイルの割合が多くなる。吸入通路２８へ還流されるオイルは、オイル通路２９内のオイルの一部であるため、オイルパン２６に貯留されたオイルに比べて高い圧力を有している。すなわち、オイルポンプ２５がオイルパン２６のみからオイルを吸入する場合に比べて、吸入に関わるオイルポンプ２５の負荷が軽減される。その結果、オイルポンプ２５の駆動に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００６１】
また、第１低温マップ５５では、回転速度ＮＥ３よりも高い回転速度ＮＥの範囲には、回転速度ＮＥが高くなるほど回転速度ＮＥ３にて対応付けられた領域よりも相対的に小さい開度の領域が対応付けられている。また、第２低温マップ５６及び通常マップ５７では回転速度ＮＥ４よりも高い回転速度ＮＥの範囲には、回転速度ＮＥが高くなるほど回転速度ＮＥ４にて対応付けられた領域よりも相対的に小さい開度の領域が対応付けられている。
【００６２】
これらの回転速度ＮＥ３，ＮＥ４は、圧力制御弁３１が開弁する回転速度ＮＥ１よりも高い回転速度であり、オイル通路２９内のオイル圧Ｐも十分な圧力であるため、電磁弁３８の開度を小さくしてもノズル部２３からの噴射量を十分に確保することが可能である。そのため、回転速度ＮＥ３，ＮＥ４よりも高い回転速度ＮＥにおいて電磁弁３８の開度が小さくなることで、ピストン１３への噴射量を確保しつつオイル通路２９内のオイル圧Ｐが高められる。その結果、オイル通路２９から吸入通路２８への還流量が増加することから、オイルポンプ２５の駆動に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００６３】
また、ピストン冷却装置２０において、複数のノズル部２３の各々には、供給通路３５から分岐した分岐通路３６から個別に対応している。そして、供給通路３５に電磁弁３８が配設されている。そのため、電磁弁３８の開度が制御されることによって、全ノズル部２３からの噴射量が制御される。その結果、分岐通路３６の各々に電磁弁３８が配設されている場合に比べて、簡易な構成の下で各ノズル部２３からの噴射量が制御される。
【００６４】
また、電磁弁３８は、非通電状態において最大開度となるノーマリーオープン型のリニアソレノイドバルブである。すなわち、電磁弁３８が非通電状態になったとしても、電磁弁３８が最大開度に維持されることから、ピストン１３の冷却機能が失われることがない。
【００６５】
また、供給通路３５には、電磁弁３８の上流側と下流側とを連通させる迂回通路３９が接続されており、該迂回通路３９には、安全弁４０が配設されている。そして、電磁弁３８が強制的に全閉状態になった場合、安全弁４０が開弁する。その結果、電磁弁３８の全閉状態が維持されたとしても、ピストンの冷却機能が失われることがない。
【００６６】
以上説明したように、上記実施形態のピストン冷却装置２０によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）ピストン１３の積極的な冷却が必要ない第１及び第２低温状態では、通常状態よりもピストン１３の冷却が抑制されることから、ピストン１３の暖気期間が短縮される。その結果、その短縮された分だけ、ピストン１３の形状に基づくエンジンフリクションが低減され燃費が向上する。
【００６７】
（２）過渡状態に対応付けられた開度データ５４には、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦに関わらず電磁弁３８の開度を１００％に制御することが規定されている。その結果、ノズル部２３からの噴射量が十分に確保されることから、オイル通路２９内のオイル圧Ｐ、及びピストン１３の温度の少なくとも一方の変化が大きくとも、ピストン１３の過熱が高い確率の下で抑えられる。
【００６８】
（３）通常マップ５７は、互いに開度の異なる５つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで構成されている。そのため、通常状態においても電磁弁３８の開度が制御されることから、ピストン１３の温度が最適な温度に維持されやすくなる。その結果、ピストン１３の形状に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００６９】
（４）選択部５１は、通常状態よりもピストン１３の温度が低い低温状態に第１低温状態と第２低温状態とを含んでいる。そして、第２低温マップ５６には、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量ＱＦが同じという条件の下では、第１低温マップ５５にて規定された開度以上の開度が規定されている。その結果、ピストン１３の温度が最適な温度に近づきやすくなることから、ピストン１３の形状に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００７０】
（５）圧力制御弁３１が閉状態のときに電磁弁３８の開度が小さくなることで、他の供給対象３７に対して供給されるオイルが増量される。その結果、これら他の供給対象３７における摩擦抵抗等に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００７１】
（６）圧力制御弁３１が開状態のときに電磁弁３８の開度が小さくなることで吸入通路２８への還流量が増加する。その結果、吸入に関わるオイルポンプ２５の負荷が低減されることから、オイルポンプ２５の駆動に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００７２】
（７）第１低温マップ５５においては回転速度ＮＥ３、第２低温マップ５６及び通常マップ５７においては回転速度ＮＥ４、これらの回転速度ＮＥ３，ＮＥ４よりも回転速度ＮＥが高い範囲では、回転速度ＮＥが高くなるほど開度の小さな領域が対応付けられる傾向にある。その結果、オイル通路２９内のオイル圧Ｐが高められることから、ノズル部２３からの十分な噴射量を確保しつつ吸入通路２８への還流量が増量され、オイルポンプ２５の駆動に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００７３】
（８）各分岐通路３６に対する上流側の供給通路３５に電磁弁３８が配設されていることから、各ノズル部２３からの噴射量が簡易な構成の下で制御される。
（９）電磁弁３８が、ノーマリーオープン型のリニアソレノイドバルブであることから、電磁弁３８が非通電状態になったとしてもピストン１３の冷却機能が失われることがない。
【００７４】
（１０）供給通路３５に、安全弁４０が配設された迂回通路３９が接続されていることから、電磁弁３８が強制的に全閉状態になったとしてもピストン１３の冷却機能が失われることがない。
【００７５】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・還流通路３０は、オイル通路２９内のオイルの余剰分をオイルパン２６に還流させる構成であってもよい。こうした構成であっても、圧力制御弁３１が閉状態のときには、上記（５）に記載した効果に準ずる効果が得られる。
【００７６】
一方、圧力制御弁３１が開状態のとき、吐出に関わるオイルポンプ２５の負荷は、全ての供給対象にオイルを供給するための負荷Ｗ１と、圧力制御弁３１にオイルを供給するための負荷Ｗ２とである。また、還流通路３０は通常、上記負荷Ｗ２を低減させるべく、供給対象よりも上流側でオイル通路２９に対して接続される。
【００７７】
そのため、圧力制御弁３１が開状態のときに電磁弁３８を全閉状態に制御して還流量が還流量Ｑｒだけ多くなると仮定すると、還流量Ｑｒをノズル部２３へ供給していた負荷ΔＷ１の分だけ負荷Ｗ１が小さくなり、還流量Ｑｒを圧力制御弁３１に供給するのに必要な負荷ΔＷ２の分だけ負荷Ｗ２が大きくなる。
【００７８】
上述したように、圧力制御弁３１の配設される還流通路３０が、オイル通路２９に対して供給対象よりも上流側で接続されていることから、負荷ΔＷ１よりも負荷ΔＷ２の方が小さい。すなわち、圧力制御弁３１が開弁状態にあるときには吐出に関わるオイルポンプの負荷が低減されオイルポンプ２５の駆動に基づくエンジンフリクションが低減される。
【００７９】
・低温状態は、冷却水温度Ｔが第２設定温度Ｔ２未満の範囲であればよく、第１低温状態と第２低温状態とで構成されるものに限られるものではない。例えば、冷却水温度Ｔの範囲が互いに異なるならば３以上の状態で構成されていてもよいし、第２設定温度Ｔ２未満の範囲を１つの低温状態としてもよい。
【００８０】
・通常マップ５７は、互いに開度の異なる複数の開度が規定されているものに限らず、例えば、電磁弁３８の開度を１００％に制御することが規定されていてもよいし、電磁弁３８の開度を７５％に制御することが規定されていてもよい。
【００８１】
・選択部５１は、回転速度ＮＥ、燃料噴射量ＱＦ、冷却水温度Ｔに加えて、アクセルの開度やＥＧＲ弁の開度、ターボチャージャーの可変ノズルの開度、燃料噴射タイミング等の情報をピストン１３の状態を選択するための情報としてもよい。こうした構成であれば、選択部５１によって選択されるピストン１３の状態に関する精度が高められる。
【００８２】
・選択部５１が選択可能な状態から過渡状態が割愛された構成であってもよい。
・選択部５１が選択可能な状態は、過渡状態、第１低温状態、第２低温状態、通常状態、高温状態、これらの５つに限られるものではなく、その時々の仕様に応じて適宜、変更、削除、追加が可能である。
【００８３】
・また、各開度データにおいて、回転速度ＮＥと燃料噴射量ＱＦとに応じて規定される開度は、その時々の仕様に応じて適宜変更可能である。
・電磁弁３８は、供給通路３５でなく各分岐通路３６に配設されていてもよい。
・電磁弁３８は、制御部５０による開閉制御が可能であり且つ供給通路３５の流路断面積が変更可能な電磁弁であればよく、リニアソレノイドバルブに限られるものではない。
【００８４】
・選択部５１が過渡状態を選択する条件は、判定期間ｔにおける回転速度ＮＥｐ及び燃料噴射量ＱＦｐの少なくとも１つが各々の所定範囲内に含まれていないことであってもよい。
【００８５】
すなわち、回転速度ＮＥに関する条件は、直近のタイミングで制御部５０に入力された回転速度ＮＥを基準回転速度ＮＥｓｔｄとして所定の回転速度だけ増減させた下限回転速度ＮＥｍｉｎと上限回転速度ＮＥｍａｘとの間の範囲に、上記回転速度ＮＥｐの少なくとも１つが含まれていないこと、であってもよい。
【００８６】
また、燃料噴射量ＱＦに関する条件は、直近のタイミングで制御部５０に入力された燃料噴射量ＱＦを基準噴射量ＱＦｓｔｄとして所定の燃料噴射量だけ増減させた下限噴射量ＱＦｍｉｎと上限噴射量ＱＦｍａｘとの間の範囲に、上記燃料噴射量ＱＦｐの少なくとも１つが含まれていないこと、であってもよい。
【００８７】
・電磁弁３８は、燃料噴射量や燃料噴射タイミング等、エンジン１０に関わる制御を行なう制御部によって開閉制御されてもよい。
・ピストン冷却装置２０が搭載されるエンジンは、ガソリンエンジンであってもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０…ディーゼルエンジン、１１…シリンダーブロック、１２…シリンダー、１３…ピストン、１４…背面、１５…燃焼室、１６…クーリングチャンネル、１７，１８…孔、１９…ウォータージャケット、２０…ピストン冷却装置、２１…オイルジェット、２２…本体、２３…ノズル部、２５…オイルポンプ、２６…オイルパン、２７…ストレーナ、２８…吸入通路、２９…オイル通路、３０…還流通路、３１…圧力制御弁、３５…供給通路、３６…分岐通路、３７…供給対象、３８…電磁弁、３９…迂回通路、４０…安全弁、５０…制御部、５１…選択部、５２…記憶部、５３…電磁弁駆動部、５４…開度データ、５５…第１低温マップ、５６…第２低温マップ、５７…通常マップ、５８…開度データ、６１…回転速度検出センサー、６２…燃料噴射制御部、６３…冷却水温度センサー。
【図１】
2014005806.tif 000003
【図２】
2014005806.tif 000004
【図３】
2014005806.tif 000005
【図４】
2014005806.tif 000006
【図５】
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