(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンをオイルジェットによって冷却する内燃機関のピストン冷却装置であって、
前記ピストンの内部には、潤滑油を出入りさせることによって前記ピストンを冷却するためのクーリングチャンネルが設けられ、
前記クーリングチャンネルの入口に向けて前記潤滑油を噴射するオイルジェットノズルと、
クランクシャフトが１回転する間に開閉することによって、前記オイルジェットノズルからの前記潤滑油の噴射および噴射停止を制御する電磁弁と、
前記電磁弁を制御する制御部とを備え、
前記ピストンが前記オイルジェットノズルから遠ざかる速度が最速となるピストン位置に対応するクランク角を含む第１のクランク角度範囲において前記電磁弁が閉じるとともに、前記第１のクランク角度範囲と重ならない第２のクランク角度範囲において前記電磁弁が開き、
前記制御部は、前記潤滑油の圧力と温度とに基づいて決定される前記オイルジェットノズルからの前記潤滑油の噴射の広がりを示す噴霧角が広いほど前記電磁弁の開期間を長く設定する、内燃機関のピストン冷却装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて決定される前記ピストンを目標温度以下に冷却するのに必要な潤滑油の流量に対応させて、前記電磁弁の開期間を変更する、請求項１に記載の内燃機関のピストン冷却装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記潤滑油の圧力と温度とに基づいて前記噴霧角を推定し、推定した前記噴霧角が第１角度である場合に対して、前記噴霧角が前記第１角度よりも広い第２角度である場合は、前記電磁弁を閉じるタイミングを遅らせることによって前記開期間を伸ばす、請求項２に記載の内燃機関のピストン冷却装置。
【請求項４】
前記ピストンの上死点に対応するクランク角を０°とすると、前記第１のクランク角度範囲は、少なくとも０〜１８０°の範囲を含む、請求項１に記載の内燃機関のピストン冷却装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のピストン冷却装置を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のピストン冷却装置、およびそれを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのピストンの熱は、シリンダを介してウォータジャケットの冷却水に放熱される。近年、エンジンは体格を小さく抑えつつ高出力が求められており、発熱量が多いため放熱をさらに行なう必要がある。
【０００３】
このため、近年のエンジンには潤滑油をピストンの裏側に噴射して冷却するオイルジェットが採用されている。特にピストンの温度が上昇しやすいターボチャージャ付きエンジンや、熱負荷が高いキャビティが形成されている直接筒内噴射式エンジンでは、ピストンにクーリングチャンネルという潤滑油を流し込む円環状の空洞が形成され、オイルジェットの冷却効果が高められている。
【０００４】
特開平１０−６８３１９号公報（特許文献１）には、このようなクーリングチャンネル（オイルギャラリーとも呼ばれる）が形成されたピストンをオイルジェットによって冷却するエンジンが開示されている。
【０００５】
一般に、オイルジェットの潤滑油はオイルポンプから供給される。オイルポンプからの油圧は、エンジン回転が上がると上昇する。この油圧がオイルジェットの潤滑油供給経路に設けられたチェックバルブの圧力を超えると、オイルが噴射されピストンが冷却される。これに対し、上記特開平１０−６８３１９号公報に開示されたエンジンでは、高速高負荷領域においてオイルジェットからオイルを噴射し、低中速低中負荷域ではオイルジェットからのオイルの噴射を停止させ、過剰冷却を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６８３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
オイルジェットから噴射された潤滑油は、クーリングチャンネルの入口からクーリングチャンネルの内部に充填される。クーリングチャンネル内の潤滑油は、ピストンの上下によって撹拌され、熱交換によってピストンの熱を奪ってオイル排出口から排出される。このように良好な熱交換による排熱が行なわれるためには、クーリングチャンネルの潤滑油による充填率は平均５０％以上が望ましい。
【０００８】
このため、上記特開平１０−６８３１９号公報に開示されたエンジンでは、高速高負荷領域においては、オイルジェットからオイルを常時噴射している。しかし、エンジンが回転中のピストン上昇時においては、オイルジェットからのオイル噴射速度がピストンスピードを下回る場合があり、潤滑油がクーリングチャンネル内部に到達せず、ピストン冷却に貢献しない。
【０００９】
したがって、ピストン上昇時のオイルジェットからのオイル噴射は、オイルポンプの無駄な仕事を発生させてしまう。また、クーリングチャンネル内部に進入しない潤滑油の一部は、シリンダ内壁面（ボア面）に付着する。潤滑油のシリンダ内壁面への付着量が余剰となると、ピストン上昇時にピストンリングによって燃焼室に掻き上げられ燃料と共に燃焼してしまうので、潤滑油の消費量が増えてしまう。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、オイルポンプ仕事に対するピストン冷却効率を向上させた内燃機関のピストン冷却装置、およびそれを備える内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、ピストンをオイルジェットによって冷却する内燃機関のピストン冷却装置に関するものである。ピストンの内部には、潤滑油を出入りさせることによってピストンを冷却するためのクーリングチャンネルが設けられる。ピストン冷却装置は、クーリングチャンネルの入口に向けて潤滑油を噴射するオイルジェットノズルと、クランクシャフトが１回転する間に開閉することによって、オイルジェットノズルからの潤滑油の噴射および噴射停止を制御する電磁弁とを備える。電磁弁は、ピストンがオイルジェットノズルから遠ざかる速度が最速となるピストン位置に対応するクランク角を含む第１のクランク角度範囲において閉じるとともに、第１のクランク角度範囲と重ならない第２のクランク角度範囲において開く。
【００１２】
好ましくは、電磁弁を制御する制御部をさらに備える。制御部は、内燃機関の運転状態に基づいて決定されるピストンを目標温度以下に冷却するのに必要な潤滑油の流量に対応させて、電磁弁の開期間を変更する。
【００１３】
より好ましくは、制御部は、潤滑油の圧力と温度とに基づいて決定されるオイルジェットノズルからの潤滑油の噴射の広がりを示す噴霧角が広いほど電磁弁の開期間を長く設定する。
【００１４】
好ましくは、ピストンの上死点に対応するクランク角を０°とすると、第１のクランク角度範囲は、少なくとも０〜１８０°の範囲を含む。
【００１５】
この発明は、他の局面では、上記いずれか１項に記載のピストン冷却装置を備える内燃機関である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、オイルポンプ仕事に対するピストン冷却効率が向上する。また、潤滑油の消費量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係る冷却装置を備えるエンジン１の概略構成を示す図である。
【図２】ピストンとオイルジェットノズルの詳細を拡大して示した図である。
【図３】オイルジェットノズルから噴射されるオイルの噴霧角θを示す図である。
【図４】本実施の形態におけるオイル噴射制御を説明するための動作波形図である。
【図５】実施の形態１においてＥＣＵが実行するオイルジェットの制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態２で実行されるオイルジェットの噴射制御の概略を説明するためのフローチャートである。
【図７】噴霧角の推定等の処理の詳細を説明するためのブロック図である。
【図８】図７において参照されるエンジン油温マップの一例を示す図である。
【図９】図７において参照されるピストン温度マップの一例を示す図である。
【図１０】噴霧角とクーリングチャンネルへのオイル流入量との関係を説明するための図である。
【図１１】噴霧角の違いに合わせて電磁弁の開弁期間を変更する制御について説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る冷却装置を備えるエンジン１の概略構成を示す図である。エンジン１は、複数のシリンダを備える場合もあり、図１には代表的に１つのシリンダの断面が概略的に示される。
【００２０】
エンジン１は、シリンダヘッド２と、シリンダブロック４と、オイルパン６と、ピストン２６と、クランクシャフト２７と、コネクティングロッド２８とを含む。
【００２１】
各シリンダには、図示しないが、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）、燃焼室内に空気を供給する吸気通路を開閉する吸気バルブ、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路を開閉する排気バルブ等が設けられている。
【００２２】
シリンダの内部にはピストン２６が収容され、ピストン２６は上下往復運動が可能である。ピストン２６は、クランクシャフト２７にコネクティングロッド（コンロッド）２８を介して連結されている。クランクシャフト２７の回転軸には、クランク角センサープレート（パルサープレート）１４が取り付けられ、クランク角センサ１２でクランク角を測定することによって、エンジン回転速度Ｎｅが得られる。
【００２３】
シリンダブロック４には、ピストン２６の裏面に向けて潤滑油（以下、単にオイルという）を噴射するオイルジェットが取り付けられている。オイルジェットは、オイルジェットノズル３０と電磁弁２９とを含む。
【００２４】
また、シリンダブロック４には、電磁弁２９にオイルを供給するためのオイル流路３８が形成されている。オイル流路３８には、油圧センサ３７が配置され、油圧Ｐｏが測定される。
【００２５】
シリンダヘッド２およびシリンダブロック４には、それぞれウォータジャケット２２，２４が形成される。ウォータジャケット２２には、水温センサ３６が配置され、エンジン冷却水の水温Ｔｗが測定される。
【００２６】
ＥＣＵ（Electric  Control  Unit）４０は、図示しないアクセル開度センサからアクセル開度Ａｃｃを受け、クランク角センサ１２から、クランク角ＣＡおよびエンジン回転速度Ｎｅを受ける。ＥＣＵ４０は、さらに、水温センサ３６、油圧センサ３７からそれぞれ水温Ｔｗ、油圧Ｐｏを受ける。これらの受けた信号に基づいて、ＥＣＵ４０は、電磁弁２９を制御する。
【００２７】
図２は、ピストンとオイルジェットの詳細を拡大して示した図である。図１、図２を参照して、ピストン２６には、オイルジェットノズル３０から噴射されたオイルが導入されるクーリングチャンネル３２が形成されている。オイルジェットは、ピストン２６の裏面のクーリングチャンネル３２のオイル入口３１に向けてオイルを噴射する。図２には、ピストン２６が下死点に位置し、オイルジェットノズル３０の先端がオイル入口３１に最も近づいた状態が示されている。
【００２８】
クーリングチャンネル３２にオイルが導入されることで、ピストン２６が効率的に冷却される。なお、クーリングチャンネル３２に導入されたオイルは、オイル排出口３３からピストン２６の外部に排出される。
【００２９】
図３は、オイルジェットから噴射されるオイルの噴霧角θを示す図である。オイルジェットとクーリングチャンネルを有するエンジンにおいて、ピストン２６の上昇時は、オイルジェットからのオイル噴射設定速度ＶｏがピストンスピードＶｐを下回る場合があり、潤滑油がクーリングチャンネル３２内部に到達せず、ピストン冷却に貢献しない。このような場合のオイル噴射は、オイルポンプに無駄な仕事を発生させてしまう。
【００３０】
また、噴霧角θに示すように、ピストン２６とオイルジェットノズル３０との間が遠いと、オイルの一部は広がってオイル入口３１の外側に当たってしまい、クーリングチャンネル３２内部に進入しない。したがって、オイルの一部はピストン下面にはじかれて、シリンダ内壁面（ボア面）に付着する。オイルのシリンダ内壁面への付着量が余剰となると、オイルは、ピストン上昇時にピストンリングによって掻き上げられ燃焼室に入り、燃料と共に燃焼してしまう。このため、オイルの消費量が増えてしまう。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、ピストンの上昇時にはオイルジェットを停止し、ピストンの下降時にオイルジェットを噴射することとした。
【００３２】
図４は、本実施の形態におけるオイル噴射制御を説明するための動作波形図である。図４には、上から順に、ピストン位置、ピストンスピード、ピストン−オイル相対速度、オイル噴射期間が示されている。
【００３３】
上死点ＴＤＣにおけるクランク角を０°とし、下死点ＢＤＣにおけるクランク角を±１８０°すると、クランク角−１８０°〜０°では、ピストンは上昇し、ピストンスピードＶｐ＞０である。クランク角０°〜１８０°では、ピストンは下降し、ピストンスピードＶｐ＜０である。
【００３４】
ここで、オイルジェットの速度をＶｏとすると、ピストン−オイル相対速度は、Ｖｏ−Ｖｐであらわされる。図４において、時刻ｔ１〜ｔ２では、ピストン−オイル相対速度は、負の値（−Ｖ１）である。したがって、この間にオイルを噴射してもピストンはオイルから離れていくので、オイルポンプの無駄な仕事を抑制するために、時刻ｔ１〜ｔ２においてはオイル噴射を行なわない（オイル噴射ＯＦＦ）。
【００３５】
一方、図４において、時刻ｔ２〜ｔ３では、ピストン−オイル相対速度は、正の値（＋Ｖ２）である。したがって、この間にオイルを噴射すると、ピストンはオイルに近づいてくるので、時刻ｔ２〜ｔ３においてはオイル噴射を行なう（オイル噴射ＯＮ）。
【００３６】
このように、本実施の形態に係るピストン冷却装置は、ピストンをオイルジェットによって冷却する。ピストン２６の内部には、オイルを出入りさせることによってピストン２６を冷却するためのクーリングチャンネル３２が設けられる。ピストン冷却装置は、クーリングチャンネル３２のオイル入口３１に向けてオイルを噴射するオイルジェットノズル３０と、クランクシャフト２７が１回転する間に開閉することによって、オイルジェットノズル３０からのオイルの噴射および噴射停止を制御する電磁弁２９とを備える。電磁弁２９の閉期間は、オイルの噴射設定速度Ｖｏがオイルジェットノズル３０からピストン２６が遠ざかる速度（ピストン速度Ｖｐ）より小さくなる期間に設定している。すなわち、図４に示すように、Ｖｏ−Ｖｐ＜０である期間を電磁弁２９の閉期間に設定している。
【００３７】
ただし、Ｖｏ−Ｖｐ＜０である期間のすべてを電磁弁２９の閉期間とする必要は無い。すなわち、Ｖｏ−Ｖｐ＜０である期間の一部分でも電磁弁２９を閉じていれば、その分オイルポンプの仕事を減らすことができるので、無駄な仕事を抑制することによる燃費の向上が期待できる。
【００３８】
好ましくは、本実施の形態のピストン冷却装置は、ＥＣＵ４０をさらに備える。ＥＣＵ４０は、ピストン２６がオイルジェットノズル３０から遠ざかる速度（−Ｖｐ）が最速となるピストン位置に対応するクランク角（図４では−９０°）を含む第１のクランク角度範囲（ＣＡ１〜ＣＡ２）において電磁弁２９を閉じ（オイルの噴射が停止）るとともに、第１のクランク角度範囲と重ならない第２のクランク角度範囲（ＣＡ２〜ＣＡ３）において電磁弁２９を開く（オイルが噴射する）ように電磁弁２９を制御する。
【００３９】
より好ましくは、ピストンの上死点に対応するクランク角を０°とすると、第１のクランク角度範囲（ＣＡ１〜ＣＡ２）は、少なくとも０〜１８０°の範囲を含む。なお、オイルジェットのピストンへの到達時間などの遅れを考慮して、電磁弁の開閉タイミングを適宜調整することを行なっても良い。
【００４０】
図５は、実施の形態１においてＥＣＵが実行するオイルジェットの制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに、エンジン制御のメインルーチンから呼び出されて実行される。まず、処理が開始されると、ＥＣＵ４０は、クランク角センサ１２が検出しているクランク角ＣＡがＣＡ１＜ＣＡ＜ＣＡ２を満たすか否かを判断する。
【００４１】
ステップＳ１においてＣＡ１＜ＣＡ＜ＣＡ２が成立した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、ステップＳ２に処理が進められ、ＥＣＵ４０は、電磁弁２９に、閉弁するように制御信号ＳＶを送信する。そして、ステップＳ５に処理が進められ、制御はメインルーチンに戻される。
【００４２】
一方、ステップＳ１においてＣＡ１＜ＣＡ＜ＣＡ２が成立しなかった場合（Ｓ１でＮＯ）、ステップＳ３に処理が進められる。ステップＳ３では、クランク角センサ１２が検出しているクランク角ＣＡがＣＡ２＜ＣＡ＜ＣＡ３を満たすか否かを判断する。
【００４３】
ステップＳ３においてＣＡ２＜ＣＡ＜ＣＡ３が成立した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、ステップＳ４に処理が進められ、ＥＣＵ４０は、電磁弁２９に、開弁するように制御信号ＳＶを送信する。そして、ステップＳ５に処理が進められ、制御はメインルーチンに戻される。
【００４４】
なお、ステップＳ３においてＣＡ２＜ＣＡ＜ＣＡ３が成立しなかった場合（Ｓ３でＮＯ）、ステップＳ５に処理が進められ制御信号ＳＶは変更されずに制御はメインルーチンに戻される。
【００４５】
なお、以上において、ステップＳ１およびステップＳ３の判定値であるＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３は、予め実験などにより決められた値であっても良いし、エンジン回転速度、油温、水温、アクセル開度などのエンジン運転条件に基づいてマップを参照して定める値であっても良い。また、ステップＳ１とステップＳ３の判断を必ずしも両方行なう必要は無い。たとえば、ステップＳ１でＮＯに分岐された場合に、ステップＳ３の判断を行なわずに直ちにステップＳ４に処理を進めるようにしても良い。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態１に係るピストン冷却装置によれば、クランクシャフトの１回転の間において、噴射期間と停止期間とに期間を区切っている。これにより、ピストン〜オイル相対速度の高い領域のみオイルを噴射するので、効率的にピストンの冷却を行なうことができる。
【００４７】
また、上記制御を行なうことによってクランクシャフト１回転あたりの噴射油量が減るので、オイルポンプ吐出仕事(オイルポンプ容量)を下げることができる。これによって、オイルポンプを駆動することに起因するエンジンのフリクションを低減させることが可能となり、燃費を向上させることができる。
【００４８】
さらに、オイルが拡散しシリンダ内壁面へのオイル付着が起き易いピストン上死点付近のオイル噴射を停止するため、過度のボア面へのオイル付着が減りオイル消費量が低減する。
【００４９】
［実施の形態２］
実施の形態１では、クランクシャフト１回転中に噴射停止期間を設けることによって、オイルポンプの無駄な仕事を削減した。一例として、クランク角０°〜１８０°を含むＣＡ２〜ＣＡ３を噴射期間とし、他を停止期間とした。
【００５０】
しかし、中低負荷運転領域では、ピストンの冷却に必要なオイル量をさらに減らしてよい場合がある。
【００５１】
図６は、実施の形態２で実行されるオイルジェットの噴射制御の概略を説明するためのフローチャートである。なお、実施の形態２においても、図１、図２の構成は共通である。図６のフローチャートの処理が開始されると、まずステップＳ１１において、ＥＣＵ４０は、ピストン温度の推定を行なう。続いて、ステップＳ１２において、ＥＣＵ４０は、潤滑油温度の推定を行なう。
【００５２】
そして、ステップＳ１３において、推定された潤滑油温度におけるオイルジェットノズル３０からのオイルの噴霧角θを推定する。さらにステップＳ１４において、推定された潤滑油温度のオイルで推定されたピストン温度のピストンを適温に冷却するのに必要な潤滑油量、すなわちクーリングチャンネル３２中へのオイル流入量を推定する。
【００５３】
そして、ステップＳ１５において、必要な潤滑油量を確保するための効率的な噴射時期を決定する。その後、ステップＳ１６に処理が進められ、制御はメインルーチンに戻される。
【００５４】
図７は、噴霧角の推定等の処理の詳細を説明するためのブロック図である。図７に示される各ブロックは、ＥＣＵ４０によって実現される機能ブロック図であり、各々がハードウエアでもソフトウエアでも実現可能である。
【００５５】
ＥＣＵ４０は、燃料噴射量決定部４２と、トルク算出部４４と、油温補正部４８と、温度補正部５２と、流量・噴霧角算出部５８と、冷却油量算出部５６と、電磁弁駆動信号発生部６０とを含む。ＥＣＵ４０は、さらに、エンジン油温マップ４６、ピストン温度マップ５０、粘性係数マップ５４等を記憶している記憶装置を含む。
【００５６】
燃料噴射量決定部４２は、アクセル開度Ａｃｃとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、図示しない燃料噴射弁からの燃料噴射量を決定する。トルク算出部４４は、燃料噴射量とエンジン回転速度Ｎｅとに基づいてエンジントルクを算出する。
【００５７】
図８は、図７において参照されるエンジン油温マップの一例を示す図である。図８に示すように、エンジン油温マップ４６は、横軸にエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸にエンジントルクＴｅが示されており、使用しない領域が網掛けで表示されている。そして使用領域においては、トルクが小さく、かつエンジン回転速度が低いほど温度が低くなり、トルクが大きく、かつエンジン回転速度が高いほど温度が高くなるように、エンジン油温が規定されている。このようなマップは、実験やシミュレーションによって予め求めることができる。
【００５８】
図９は、図７において参照されるピストン温度マップの一例を示す図である。図９に示すように、ピストン温度マップ５０は、横軸にエンジン回転速度Ｎｅ、縦軸にエンジントルクＴｅが示されており、使用しない領域が網掛けで表示されている。そして使用領域においては、トルクが小さく、かつエンジン回転速度が低いほど温度が低くなり、トルクが大きく、かつエンジン回転速度が高いほど温度が高くなるように、ピストン温度が規定されている。このようなマップは、実験やシミュレーションによって予め求めることができる。
【００５９】
再び図７に戻って、エンジン油温マップ４６によって推定されたエンジン油温は、油温補正部４８において補正される。油温補正部４８は、水温センサ３６で測定された水温Ｔｗによって、油温を補正する。補正後の油温Ｔｏは、補正前の油温Ｂに対して補正係数Ａを水温Ｔｗに掛けた値を加えることによって行なわれる（Ｔｏ＝Ａ×Ｔｗ＋Ｂ）。
【００６０】
なお、水温の補正に代えて、エンジン油温マップ４６を水温Ｔｗの影響も含めた３次元マップとしても良い。
【００６１】
一方、ピストン温度マップ５０によって推定されたピストン温度も同様に温度補正部５２において補正される。温度補正部５２は、水温センサ３６で測定された水温Ｔｗによって、ピストン温度を補正する。補正後のピストン温度Ｔｐは、補正前のピストン温度Ｄに対して補正係数Ｃを水温Ｔｗに掛けた値を加えることによって行なわれる（Ｔｐ＝Ｃ×Ｔｗ＋Ｄ）。
【００６２】
なお、水温の補正に代えて、ピストン温度マップ５０を水温Ｔｗの影響も含めた３次元マップとしても良い。
【００６３】
油温Ｔｏは、粘性係数マップ５４においてオイルの粘性係数を求めるのに用いられる。そして、粘性係数と、油圧Ｐｏとが流量・噴霧角算出部５８に与えられる。まず。オイルジェットノズル３０からのオイル噴射流量Ｆは、油圧Ｐｏとノズル径φとの関数ｆ１として与えられる（Ｆ＝ｆ１（Ｐｏ，φ））。また、噴霧角θは、油圧Ｐｏとノズル径φと粘性係数ｋの関数ｆ２として与えられる（θ＝ｆ２（Ｐｏ，φ，ｋ））。なお、関数ｆ１，ｆ２に代えて予め実験的に求めた値を記憶させたマップを使用しても良い。また、図７においては、流量・噴霧角算出部５８は、センサで計測された油圧Ｐｏを用いているが、エンジン回転速度Ｎｅおよびエンジン油温Ｔｏから油圧Ｐｏを推定して用いても良い。
【００６４】
流量・噴霧角算出部５８の処理に並行して、冷却油量算出部５６においてピストン温度を冷却するのに必要なクーリングチャンネルへの流量Ｆｃｏｏｌが求められる。たとえば、ピストン温度Ｔｐが油温Ｔｏよりも高い場合では、差ΔＴ（＝Ｔｐ−Ｔｏ）が大きいほど必要な流量Ｆｃｏｏｌは少なく、差が小さいほど必要な流量Ｆｃｏｏｌは多くなる。
【００６５】
図７の処理の最後において、電磁弁駆動信号発生部６０は、流量Ｆ、噴霧角θ、必要流量Ｆｃｏｏｌおよびクランク角ＣＡを受けて、電磁弁２９を開閉させるための制御信号ＳＶを出力する。以下に、電磁弁駆動信号発生部６０の制御信号ＳＶと噴霧角θとの関係を説明する。
【００６６】
図１０は、噴霧角とクーリングチャンネルへのオイル流入量との関係を説明するための図である。図１０（Ａ）には噴霧角θ１の場合が示され、図１０（Ｂ）には噴霧角θ２（＞θ１）の場合が示されている。ピストン２６とオイルジェットノズル３０の先端との距離が等しい場合、噴霧角θ２の方が噴霧角θ１よりもオイルジェット流が広がっており、オイル密度は薄くなっている。したがって、クーリングチャンネルのオイル入口３１の開口面積が等しければ、噴霧角θ２の場合の流量Ｆ２は、噴霧角θ１の場合の流量Ｆ１よりも少なくなってしまう。
【００６７】
図１１は、噴霧角の違いに合わせて電磁弁の開弁期間を変更する制御について説明するための波形図である。クランク角ＣＡが０〜１８０°の間は、基本的にはピストン−オイル相対速度Ｖｏ−Ｖｐ＞０であるので、オイルはクーリングチャンネルに流入する。
【００６８】
しかし、クランク角ＣＡ＝０でピストンとノズルとの距離は最も離れており、クランク角ＣＡ＝１８０°でピストンとノズルとの距離は最も近づく。相対速度と距離とを考慮すると、噴霧角θ１の場合に必要な流量Ｆｃｏｏｌを効率よく得るには、クランク角ＣＡ１１〜ＣＡ１２に相当する期間Ｔ１を開弁期間とすることが望ましい。
【００６９】
これに対して、噴霧角θ２（＞θ１）の場合には、時間当たりのクーリングチャンネルへのオイル流入量は、図１１（θ＝θ２）に示すように低下するので、同じ開弁期間であれば面積Ａ１に相当する量が不足する。したがって、電磁弁２９を閉じるタイミングをクランク角ＣＡ１３まで遅らせて開弁期間Ｔ２に変更する。この場合、増加させた開弁期間分に流入する流量は面積Ａ２に相当する。この面積Ａ２を面積Ａ１と等しくなるように開弁期間を伸ばせばよい。
【００７０】
なお、図１１の例では、噴霧角θ２の場合に電磁弁２９を開くタイミングは同じとして閉じるタイミングを遅らせた例を示したが、これに限定されるものではない。たとえば、電磁弁２９を開くタイミング（図１１のＣＡ１１に相当）を早めても良い。
【００７１】
以上、実施の形態２に係るピストン冷却装置は、電磁弁２９を制御するＥＣＵ４０をさらに備える。ＥＣＵ４０は、ピストン２６を目標温度以下に冷却するのに必要なオイルの流量Ｆｃｏｏｌに対応させて、電磁弁２９の開期間（オイルジェットノズル３０からのオイルの噴射期間）を変更する。流量Ｆｃｏｏｌは、図７に示すように、エンジン１の運転状態（アクセル開度、エンジン回転速度、水温などから決まるピストン温度、オイル温度など）に基づいて決定される。
【００７２】
より好ましくは、図１０、図１１で説明したように、ＥＣＵ４０は、オイルの圧力Ｐｏと温度Ｔｏとに基づいて決定されるオイルジェットノズル３０からのオイルの噴射の広がりを示す噴霧角θが広いほどクーリングチャンネルへ３２のオイルの流入量を少なく見積もって電磁弁２９の開期間（オイルの噴射期間）を長く設定する。
【００７３】
実施の形態２によれば、実施の形態１で得られる効果に加えて、さらに噴射する条件を限定して制御することにより、ピストン温度が高く冷却が本当に必要な使用条件で必要量だけオイルを噴射する。このため、さらなる燃費低減と潤滑油の消費量減少とが期待できる。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１  エンジン、２  シリンダヘッド、４  シリンダブロック、６  オイルパン、１２  クランク角センサ、２２，２４  ウォータジャケット、２６  ピストン、２８  コネクティングロッド、２９  電磁弁、３０  オイルジェットノズル、３１  オイル入口、３２  クーリングチャンネル、３３  オイル排出口、３６  水温センサ、３７  油圧センサ、３８  オイル流路、４２  燃料噴射量決定部、４４  トルク算出部、４６  エンジン油温マップ、４８  油温補正部、５０  ピストン温度マップ、５２  温度補正部、５４  粘性係数マップ、５６  冷却油量算出部、５８  噴霧角算出部、６０  電磁弁駆動信号発生部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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