(57)【要約】【課題】内燃機関の冷却装置において、暖機促進処理の実行中に過大なピストン打音が発生することを抑制する。【解決手段】内燃機関１０は、冷却水が循環する循環水路２０と、この冷却水の温度を検出する水温センサ９２を備え、検出水温θが上限水温θｃ以下であるときには、ポンプ３０の吐出量を制限する暖機促進処理を実行する。制御装置９１は、シリンダ１２の上端部の温度をシリンダ温度θｃとして監視するとともに、ピストン１５の温度をピストン温度θｐとして監視し、これらシリンダ温度θｃ及びピストン温度θｐに基づいてピストン打音の打音レベルＧｅを予測する。この打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ以上であると判定したときには、暖機促進処理を中断してポンプ３０の運転を開始する。【選択図】図１
2012026372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却水が循環する循環水路と、同循環水路の冷却水の温度を検出する検出手段と、その検出される検出水温が所定温度以下であるときに暖機促進処理を実行すべく冷却水の循環が制限されるように前記循環水路に設けられたポンプの駆動状態を制御する制御手段とを有し、前記検出手段は前記暖機促進処理の実行中にシリンダ周囲に滞留する冷却水と相関を有して温度変化する冷却水の温度を検出する内燃機関の冷却装置において、
シリンダ上部の温度を監視するシリンダ温度監視手段と、
ピストンの温度を監視するピストン温度監視手段と、
前記暖機促進処理の実行時におけるシリンダ温度及びピストン温度に基づいて所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にあるか否かを判定する判定手段とを備え、
前記制御手段は前記判定手段により所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にある旨の判定がなされたときに前記暖機促進処理を中断する
ことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
【請求項２】
前記判定手段は前記暖機促進処理の実行中に監視されるシリンダ温度及びピストン温度に基づいてピストン打音のレベルを予測し、その予測されるピストン打音のレベルが前記所定レベル以上であることをもって同所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にある旨判定する
請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項３】
前記判定手段は、その判定に際して、前記監視されるピストン温度が低いときほど、また前記監視されるシリンダ温度が高いときほど、前記暖機促進処理の実行中に発生するピストン打音のレベルが大きいとする
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段は前記判定手段により所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にある旨の判定がなされて前記暖機促進処理を中断した後に前記判定手段により所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にはない旨の判定がなされたとき、その判定がなされてから所定期間が経過するまで前記暖機促進処理の中断を継続する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項５】
前記ポンプは機関出力軸の回転力が同ポンプの回転軸に伝達可能な状態と伝達不能な状態とに切り替える切替機構を含み、
前記制御手段は前記切替機構を駆動して前記暖機促進処理の実行時には前記ポンプの駆動状態を停止状態とする一方、前記暖機促進処理の中断時には同ポンプの駆動状態を運転状態に制御する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項６】
前記シリンダ温度監視手段は、前記検出される検出水温と時間当たりに発生する燃焼熱量とを引数として含み暖機促進処理時におけるシリンダ温度を戻り値として返す関数を予め同定してこれを記憶する記憶手段を含み、この記憶される関数に基づいてシリンダ温度を推定する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項７】
前記関数は、前記検出される検出水温及びシリンダ温度の乖離度についてその変化速度が時間当たりに発生する燃焼熱量が大きいときほど高くなる関係を有してなる
請求項６に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項８】
前記関数は、前記検出される検出水温及びシリンダ温度の乖離度についてその変化速度が同乖離度が小さいときほど高くなる関係を有してなる
請求項６又は請求項７に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項９】
前記記憶手段に記憶される関数は、所定の推定周期をもってシリンダ温度θｃ（ｉ）を逐次推定するものであり、所定の推定タイミングｔ（ｉ）において検出される検出水温θ（ｉ）、同推定タイミングｔ（ｉ）における時間当たりの燃焼熱量Ｑ（ｉ）、同推定タイミングｔ（ｉ）におけるシリンダ温度θｃ（ｉ）及び検出水温θ（ｉ）の乖離度Δθｃ（ｉ）（＝θｂ（ｉ）−θ（ｉ））、前回の推定タイミングｔ（ｉ−１）における同乖離度Δθｃ（ｉ−１）を用いた以下の式（１）及び（２）
【数１】
2012026372.tif 000011
【数２】
2012026372.tif 000012
にて定義される
請求項６に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１０】
前記ピストン温度監視手段は、前記検出される検出水温と時間当たりに発生する燃焼熱量とを引数として含み暖機促進処理時におけるピストン温度を戻り値として返す関数を予め同定してこれを記憶する記憶手段を含み、この記憶される関数に基づいてピストン温度を推定する
請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１１】
前記関数は、前記検出される検出水温及びピストン温度の乖離度についてその変化速度が時間当たりに発生する燃焼熱量が大きいときほど高くなる関係を有してなる
請求項１０に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１２】
前記関数は、前記検出される検出水温及びピストン温度の乖離度についてその変化速度が同乖離度が小さいときほど高くなる関係を有してなる
請求項１０又は請求項１１に記載の内燃機関の冷却装置。
【請求項１３】
前記記憶手段に記憶される関数は、所定の推定周期をもってピストン温度θｐ（ｉ）を逐次推定するものであり、所定の推定タイミングｔ（ｉ）において検出される検出水温θ（ｉ）、同推定タイミングｔ（ｉ）における時間当たりの燃焼熱量Ｑ（ｉ）、同推定タイミングｔ（ｉ）におけるピストン温度θｐ（ｉ）及び検出水温θ（ｉ）の乖離度Δθｐ（ｉ）（＝θｂ（ｉ）−θ（ｉ））、前回の推定タイミングｔ（ｉ−１）における同乖離度Δθｐ（ｉ−１）を用いた以下の式（３）及び式（４）
【数３】
2012026372.tif 000013
【数４】
2012026372.tif 000014
にて定義される
請求項１０に記載の内燃機関の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関冷間時にポンプの吐出量を一時的に制限することにより暖機の促進を図るようにした内燃機関の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の冷却装置においては、冷却水を吐出するポンプとして機関出力軸にベルト等を介して回転軸が連結される機関駆動式のものが従来から広く採用されている。こうした機関駆動式のポンプでは、その構造上、吐出量が機関出力軸の回転速度に基づいて一義的に決定されるといった制約が存在する。このため、例えば暖機がまだ完了していない時など、内燃機関が低温状態にある場合であってもポンプから強制的に吐出された冷却水が循環水路で循環されることとなり、これが燃費の向上を図るうえでの支障となっている。
【０００３】
そこで特許文献１に記載されるように、こうしたポンプとして電動回転式のものを採用し、冷却水の循環を一時的に制限する等、機関出力軸の回転速度に依存することなく冷却水の吐出量を変更可能な冷却装置も提案されている。また、こうした電動回転式ポンプに限らず、上述したような機関駆動式のポンプであっても、その回転軸と機関出力軸との間にクラッチを設け、そのクラッチの断接状態を切り替える構成を採用すれば、機関回転速度に依存することなくポンプの運転を停止して冷却水の循環を一時的に停止することができる。
【０００４】
そして特許文献１にも記載されるように、このような吐出量可変式のポンプを採用した冷却装置にあっては、例えば機関冷間時には機関始動がなされてから所定期間が経過するまで、即ち冷却水の温度がある程度上昇するまで、ポンプから吐出される冷却水の量を少なくして冷却水の循環を制限或いは禁止することができる（以下、「暖機促進処理」という）。そしてこれにより、冷却装置の冷却能力を一時的に低下させることができ、暖機の促進や熱損失の低減による燃費の改善を図ることができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４２６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、本発明者は、こうした暖機促進処理の実行中においては、これを実行していない場合にみられない以下のような事象が発生し得るとの知見を得た。
即ち、内燃機関はその運転中、機関燃焼室の上部、即ち図５（ａ）に示されるように、シリンダにおいてシリンダヘッド側（図５（ａ）の＋ｚ軸方向）に位置する部分に発生する熱量が最も大きく温度も上昇しやすい傾向にある。従来のように、機関冷間時であっても冷却水を常に循環水路に循環させる冷却装置であれば、このように発生する熱量の最も多い部分からは相対的に多くの熱量が冷却水に伝達されるようになるため、シリンダの上下方向（ｚ軸方向）において過度な温度の乖離が生じることはない。
【０００７】
（イ）しかしながら、上述したようにポンプの吐出量を少なくして冷却水の循環を制限した場合には、この最も温度上昇するシリンダの上部と冷却水との熱交換量が小さくなる。このため、図５（ｂ）に示されるように、シリンダの上部が他の部位よりも大きく熱膨張し、局所的な熱変形が生じるようになる。
【０００８】
（ロ）特に、２つのシリンダによって挟まれるシリンダ（中間シリンダ）についてみると、図５（ｃ）に示されるように、これに隣接する各シリンダが熱膨張によって拡大するため、これに伴って発生するシリンダ配列方向（ｘ軸方向）の外力ｆがそれぞれ作用するようになる。その結果、中間シリンダにあっては、シリンダ配列方向の両端に位置するシリンダ（端シリンダ）と比較して、上述したような局所的な熱変形の発生が一層顕著なものとなる。その結果、図５（ｃ）に示されるように、シリンダの上部には局所的な熱変形、即ちその全体が拡径するとともに楕円形状となる変形が生じるようになる。
【０００９】
（ハ）一方、図５（ａ）に示されるピストンは冷却水との熱交換量がシリンダと比較してそもそも少ないため、シリンダとは異なる温度となる。このため、上述したようなシリンダの局所的な熱変形が生じているときにおけるピストンの熱膨張に伴う拡径量はそのときどきで異なるものとなる。その結果、ピストンとシリンダとの間のクリアランスもそれらの温度状態によって都度異なることとなる。
【００１０】
そして上述した（イ）〜（ハ）の事項に起因して、冷却装置の冷却能力を一時的に低下させた場合には、シリンダとピストンとの間のクリアランス、特にシリンダ配列方向と直交する方向（図５のｙ軸方向）におけるクリアランスが極めて大きくなることがある。そしてこのように、シリンダ配列方向と直交する方向におけるクリアランスが大きくなると、図６に示されるように、ピストンが上死点近傍にてその運動方向（図６のｚ軸方向）を変化する際に生じるピストンピンを回動中心とした揺動運動（その揺動方向を「Ｒ」にて図示）、いわゆるピストンの首振り運動における揺動量が大きくなる。その結果、ピストンがシリンダの内壁面に衝突する際の衝撃力が大きくなり、冷却水を循環させているときには発生し得ないレベルのピストン打音（ピストンスラップ）が発生することが明らかになった。
【００１１】
因みに、特許文献１に記載される内燃機関の冷却装置は、シリンダの温度を推定しその過度な温度上昇を抑制すべく暖機促進処理を終了するようにしたものにすぎず、上述したような暖機促進処理の実行中において過大なピストン打音が発生する点はもとより、シリンダが過度に温度上昇していない状況下であっても発生するピストン打音についての対処方法を示唆するものではない。
【００１２】
この発明は、上述したような発明者の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、内燃機関の冷却装置において、暖機促進処理の実行中に過大なピストン打音が発生することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の冷却水が循環する循環水路と、同循環水路の冷却水の温度を検出する検出手段と、その検出される検出水温が所定温度以下であるときに暖機促進処理を実行すべく冷却水の循環が制限されるように前記循環水路に設けられたポンプの駆動状態を制御する制御手段とを有し、前記検出手段は前記暖機促進処理の実行中にシリンダ周囲に滞留する冷却水と相関を有して温度変化する冷却水の温度を検出する内燃機関の冷却装置において、シリンダ上部の温度を監視するシリンダ温度監視手段と、ピストンの温度を監視するピストン温度監視手段と、前記暖機促進処理の実行時におけるシリンダ温度及びピストン温度に基づいて所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にあるか否かを判定する判定手段とを備え、前記制御手段は前記判定手段により所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にある旨の判定がなされたときに前記暖機促進処理を中断することを要旨とする。
【００１４】
上述したように、暖機促進処理の実行中は、シリンダにおいてその上部が楕円形状となる局所的な熱変形が生じることにより、シリンダとピストンとの間のクリアランスが拡大する。そして、このクリアランスが大きいときほど、暖機促進処理の実行中に発生するピストン打音のレベルも大きくなる。ここで、このクリアランスの大きさはシリンダ、特にその上部の温度に依存するところが大きいものの、同温度のみならずピストン温度によっても異なるものとなる。即ち、シリンダ上部の温度が比較的低い場合であってもピストンの温度状況によっては無視できない大きさのピストン打音が発生する懸念がある。
【００１５】
この点を考慮して上記構成では、暖機促進処理の実行中に、シリンダの上部における温度を監視するとともに、ピストンの温度も併せて監視し、それら監視される温度に基づいて所定レベル以上のピストン打音が発生しているか否かを判定するようにしている。このため、シリンダとピストンとの間のクリアランスの大きさ、換言すればピストン打音の発生状況を高い信頼性をもって判定することができる。そして、所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にある場合には、暖機促進処理を中断して冷却水の循環にかかる制限を解除することにより、冷却装置の冷却能力、特にシリンダの上部周囲における冷却能力を高めることができる。その結果、シリンダ上部の局所的な熱変形が緩和されるようになり、ピストン打音の発生を好適に抑制することができる。尚、ピストン温度やシリンダ温度は、これらを直接検出することで監視するようにしてもよいし、検出水温を含めた機関運転状態に基づいて推定することでその監視を行うようにしてもよい。
【００１６】
また、所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にあるか否かを判定するに際しては、暖機促進処理時のシリンダ温度及びピストン温度に基づいてこれを直接判定することもできるが、請求項２に記載の発明によるように、暖機促進処理の実行中に監視されるシリンダ温度及びピストン温度に基づいてピストン打音のレベルを予測し、その予測されるレベルと所定の判定値と比較するとともに、その予測されるレベルが所定の判定値を上回っているとの比較結果が得られたときに所定レベル以上のピストン打音が発生している旨判定する、といった構成を採用することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の冷却装置において、前記判定手段は、その判定に際して、前記監視されるピストン温度が低いときほど、また前記監視されるシリンダ温度が高いときほど、前記暖機促進処理の実行中に発生するピストン打音のレベルが大きいとすることを要旨とする。
【００１８】
暖機促進処理の実行中においては、通常、ピストン温度が低いときほど、即ちピストンの温度上昇に伴う拡径量が小さいときほど、シリンダとの間のクリアランスが大きくなる傾向があるため、そのクリアランスの増大に伴ってピストン打音のレベルも大きくなる。また、シリンダ温度が高いときほど、即ちシリンダの局所的な熱変形が大きいときほど、シリンダとの間のクリアランスが大きくなる傾向があるため、そのクリアランスの増大に伴ってピストン打音のレベルも大きくなる。上記構成によれば、これらの点を考慮することで、暖機促進処理の実行中に発生するピストン打音のレベルを適切に判断することができ、所定レベル以上のピストン打音が発生しているか否かを高い精度をもって判定することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記制御手段は前記判定手段により所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にある旨の判定がなされて前記暖機促進処理を中断した後に前記判定手段により所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にはない旨の判定がなされたとき、その判定がなされてから所定期間が経過するまで前記暖機促進処理の中断を継続することを要旨とする。
【００２０】
ピストン打音が所定レベル以上になる状況となって暖機促進処理が中断されると循環水路における冷却水の流量が増加するため、シリンダの局所的な熱変形が緩和され、ピストン打音のレベルが低下するようになる。そして、ピストン打音が所定レベル未満になる状況に移行したことをもって即時に暖機促進処理を再開するようにした場合、シリンダの局所的な熱変形が再び増大するようになるため、それに伴ってピストン打音のレベルも上昇するようになる。その結果、ピストン打音が所定レベルを境として上下する態様で変動し、これに起因して暖機促進処理の中断及び実行が頻繁に繰り返される現象、換言すればポンプの吐出量が短時間の間で脈動する現象、即ちハンチング現象が発生する懸念がある。この点、上記構成によれば、こうしたハンチング現象の発生を好適に抑制することができる。
【００２１】
また、上記所定期間は予め設定された期間であってもよいが、請求項２に記載の構成に請求項４に記載の発明を適用する場合には例えば次のような構成を採用することもできる。即ち、暖機促進処理を中断した後に所定レベル以上のピストン打音が発生する状況にはない旨の判定がなされたとき、そのときからピストン打音の予測レベルが所定レベルよりも所定値以上小さいレベルに低下するまでの期間を上記所定期間として設定するようにしてもよい。
【００２２】
また、この冷却装置に採用可能なポンプとしては例えば電動回転式のポンプを挙げることができる他、請求項５に記載される発明によるように、機関出力軸の回転力がポンプの回転軸に伝達可能な状態と伝達不能な状態とに切り替える切替機構を含むポンプを採用することもできる。そしてこの場合は、切替機構を駆動して暖機促進処理の実行時にはポンプの駆動状態を停止状態とする一方、暖機促進処理の中断時には同ポンプの駆動状態を運転状態に制御するようにする。
【００２３】
また、請求項４に記載の構成に請求項５に記載の発明を適用する場合には、上述したようなハンチング現象の発生が好適に抑制されるようになる結果、切替機構による切替動作が頻繁に繰り返されることで、同機構の耐用寿命が短くなったり、切替動作に伴う動作音が連続して発生したりすることを回避することができるようになる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記ポンプは機関出力軸の回転力が同ポンプの回転軸に伝達可能な状態と伝達不能な状態とに切り替える切替機構を含み、前記制御手段は前記切替機構を駆動して前記暖機促進処理の実行時には前記ポンプの駆動状態を停止状態とする一方、前記暖機促進処理の中断時には同ポンプの駆動状態を運転状態に制御することを要旨とする。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記シリンダ温度監視手段は、前記検出される検出水温と時間当たりに発生する燃焼熱量とを引数として含み暖機促進処理時におけるシリンダ温度を戻り値として返す関数を予め同定してこれを記憶する記憶手段を含み、この記憶される関数に基づいてシリンダ温度を推定することを要旨とする。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関の冷却装置において、前記関数は、前記検出される検出水温及びシリンダ温度の乖離度についてその変化速度が時間当たりに発生する燃焼熱量が大きいときほど高くなる関係を有してなることを要旨とする。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載の内燃機関の冷却装置において、前記関数は、前記検出される検出水温及びシリンダ温度の乖離度についてその変化速度が同乖離度が小さいときほど高くなる関係を有してなることを要旨とする。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関の冷却装置において、前記記憶手段に記憶される関数は、所定の推定周期をもってシリンダ温度θｃ（ｉ）を逐次推定するものであり、所定の推定タイミングｔ（ｉ）において検出される検出水温θ（ｉ）、同推定タイミングｔ（ｉ）における時間当たりの燃焼熱量Ｑ（ｉ）、同推定タイミングｔ（ｉ）におけるシリンダ温度θｃ（ｉ）及び検出水温θ（ｉ）の乖離度Δθｃ（ｉ）（＝θｂ（ｉ）−θ（ｉ））、前回の推定タイミングｔ（ｉ−１）における同乖離度Δθｃ（ｉ−１）を用いた以下の式（１）及び（２）
【００２９】
【数１】
2012026372.tif 000003
【００３０】
【数２】
2012026372.tif 000004
にて定義されることを要旨とする。
【００３１】
本発明者は、暖機促進処理時におけるシリンダ温度は、検出水温、即ちシリンダ周囲に滞留する冷却水と相関を有して温度変化する冷却水の温度と時間当たりに発生する燃焼熱量とに基づいて近似的に求めることができることを実験により確認した。従って、請求項６〜９に記載の発明によるように、検出水温と時間当たりに発生する燃焼熱量とを引数として含み、暖機促進処理時におけるシリンダ温度を戻り値として返す関数を予め同定してこれを記憶しておくことにより、同関数に基づいてシリンダ温度を推定することができる。
【００３２】
更に、本発明者は、検出水温とシリンダ温度との乖離度に関してその乖離度の変化速度は、時間当たりに発生する燃焼熱量が大きいときほど高くなり、また機関冷間始動時等、同乖離度が小さいときほど高くなる点についても確認した。従って、請求項７〜９に記載の構成を採用することでより適切に暖機促進処理時のシリンダ温度を推定することができる。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の冷却装置において、前記ピストン温度監視手段は、前記検出される検出水温と時間当たりに発生する燃焼熱量とを引数として含み暖機促進処理時におけるピストン温度を戻り値として返す関数を予め同定してこれを記憶する記憶手段を含み、この記憶される関数に基づいてピストン温度を推定することを要旨とする。
【００３４】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の内燃機関の冷却装置において、前記関数は、前記検出される検出水温及びピストン温度の乖離度についてその変化速度が時間当たりに発生する燃焼熱量が大きいときほど高くなる関係を有してなることを要旨とする。
【００３５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の内燃機関の冷却装置において、前記関数は、前記検出される検出水温及びピストン温度の乖離度についてその変化速度が同乖離度が小さいときほど高くなる関係を有してなることを要旨とする。
【００３６】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０に記載の内燃機関の冷却装置において、前記記憶手段に記憶される関数は、所定の推定周期をもってピストン温度θｐ（ｉ）を逐次推定するものであり、所定の推定タイミングｔ（ｉ）において検出される検出水温θ（ｉ）、同推定タイミングｔ（ｉ）における時間当たりの燃焼熱量Ｑ（ｉ）、同推定タイミングｔ（ｉ）におけるピストン温度θｐ（ｉ）及び検出水温θ（ｉ）の乖離度Δθｐ（ｉ）（＝θｂ（ｉ）−θ（ｉ））、前回の推定タイミングｔ（ｉ−１）における同乖離度Δθｐ（ｉ−１）を用いた以下の式（３）及び式（４）
【００３７】
【数３】
2012026372.tif 000005
【００３８】
【数４】
2012026372.tif 000006
にて定義されることを要旨とする。
【００３９】
本発明者は、暖機促進処理時におけるピストン温度は、検出水温、即ちシリンダ周囲に滞留する冷却水と相関を有して温度変化する冷却水の温度と時間当たりに発生する燃焼熱量とに基づいて近似的に求めることができることを実験により確認した。従って、請求項１０〜１３に記載の発明によるように、検出水温と時間当たりに発生する燃焼熱量とを引数として含み、暖機促進処理時におけるピストン温度を戻り値として返す関数を予め同定してこれを記憶しておくことにより、同関数に基づいてピストン温度を推定することができる。
【００４０】
更に、本発明者は、検出水温とピストン温度との乖離度に関してその乖離度の変化速度は、時間当たりに発生する燃焼熱量が大きいときほど高くなり、また機関冷間始動時等、同乖離度が小さいときほど高くなる点についても確認した。従って、請求項１１〜１３に記載の構成を採用することでより適切に暖機促進処理時のピストン温度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態にかかる内燃機関の冷却装置を示す概略構成図。
【図２】暖機促進処理及び打音抑制処理についてその処理手順を示すフローチャート。
【図３】ピストン温度及びシリンダ温度と打音レベルとの関係を示す演算マップ。
【図４】暖機促進処理及び打音抑制処理の実行時における（ａ）吸入空気量、（ｂ）冷却水温、（ｃ）ピストン温度及びシリンダ温度（ｄ）打音レベル、（ｅ）ポンプの運転状態についてそれらの推移を示すタイミングチャート。
【図５】（ａ）シリンダ及びピストンの斜視構造を示す斜視図、（ｂ）シリンダの径方向における変形態様を示す側面図、（ｃ）シリンダの径方向における変形態様を示す正面図。
【図６】ピストンに発生する首振り運動を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、この発明を具体化した一実施形態について図１〜４を併せ参照して説明する。
まず、図１を参照して内燃機関１０の冷却装置の構成について説明する。同図１に示されるように、内燃機関１０には、そのシリンダブロック１１の内部に４つのシリンダ１２（図１ではその一つを示す）が形成されている。これらシリンダ１２の内部には、その内周面、ピストン１５の頂面、シリンダヘッド１３の下面により機関燃焼室１４がそれぞれ区画形成されている。シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１３においてシリンダ１２の周囲には冷却水が循環するウォータジャケット２１が形成されている。
【００４３】
冷却装置の循環水路２０は、このウォータジャケット２１の他、同ウォータジャケット２１から流出する冷却水をラジエータ２２を介してサーモスタット２７に戻すラジエータ通路２４と、このラジエータ通路２４から分岐してラジエータ２２を迂回する態様でサーモスタット２７に接続され、同ウォータジャケット２１から流出する冷却水をサーモスタット２７に戻す迂回通路２５とにより構成されている。このように循環水路２０を通じてサーモスタット２７に戻された冷却水は、ポンプ３０により再び同ウォータジャケット２１の内部に吐出される。
【００４４】
このようにポンプ３０から吐出された冷却水は、循環水路２０を循環することによりシリンダブロック１１及びシリンダヘッド１３を含めた内燃機関１０を冷却する。また、サーモスタット２７は、内燃機関１０の熱により冷却水の温度が上昇して所定の開弁温度以上になると開弁する。このようにサーモスタット２７が開弁すると、ラジエータ通路２４にも冷却水が循環するようになり、ラジエータ２２において冷却水の放熱が行われるようになる。
【００４５】
ポンプ３０の回転軸（図示略）には、電磁式のクラッチ３１を介してプーリ３２が取り付けられている。このプーリ３２と機関出力軸にそれぞれ取り付けられたプーリ（いずれも図示略）との間にはベルト３３が掛架されている。従って、クラッチ３１が係合状態にあるときには、機関出力軸の回転力がポンプ３０の回転軸に伝達され、同ポンプ３０が運転されるようになる。一方、クラッチ３１が解放状態にあるときには、こうした動力伝達が遮断されるため、ポンプ３０の運転は停止される。このように、機関運転中においてクラッチ３１の係合／解放状態を切り替えることにより、ポンプ３０を運転／停止させることができる。このようなクラッチ３１の係合／開放状態の切り替えは、制御装置９１によって実行される。
【００４６】
また、内燃機関１０には、こうした制御を実行するための各種センサが設けられている。例えば、シリンダヘッド１３においてウォータジャケット２１に連通する迂回通路２５の最も上流側の位置には水温センサ９２が設けられている。この水温センサ９２により迂回通路２５の冷却水の温度（以下、検出水温θ）が検出される。冷却装置では、この検出水温θをシリンダ１２の周囲、即ちウォータジャケット２１に滞留する冷却水の温度の代替値としている。この水温センサ９２により検出される検出水温θは、ポンプ３０が運転されて冷却水が循環水路２０に循環されている場合はもとより、ポンプ３０の運転が停止されて冷却水が循環水路２０において循環していない場合であっても、ウォータジャケット２１に滞留する冷却水の温度と相関を有している。
【００４７】
また、吸気通路（図示略）には、吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ９３が設けられている。制御装置９１は、これら各種センサの検出値を取り込むとともに、その取り込まれた検出値に基づいて、クラッチ３１の係合／解放状態の切り替え、換言すればポンプ３０の駆動状態の制御や、内燃機関１０の燃料噴射制御等、各種制御を統括して実行する。尚、制御装置９１はこうした各種制御のプログラムや演算マップ等を記憶するためのメモリ９１ａを備えている。
【００４８】
この制御装置９１は、機関始動時から検出水温θを監視し、この検出水温θが所定の温度（以下、上限水温θｇ）未満であるときには、ポンプ３０の運転を停止して迂回通路２５やラジエータ通路２４といった循環水路２０における冷却水の循環を停止する（暖機促進処理）。こうした暖機促進処理を実行することにより、冷却水による冷却能力が低下するため、内燃機関１０の暖機が促進されるようになる。
【００４９】
ところで、このような暖機促進処理の実行中は、シリンダ１２の上端部が楕円形状となる局所的な熱変形が発生すること、そしてこれに起因して冷却水を循環させているときには発生し得ないレベルのピストン打音が発生することがある点については上述した通りである。そこで、本実施形態にかかる冷却装置では、制御装置９１を通じてこうしたピストン打音の発生を抑制する打音抑制処理を上述した暖機促進処理と併せて実行するようにしている。
【００５０】
以下、図２に示されるフローチャートを参照してこれら打音抑制処理及び暖機促進処理の実行手順についてその一例を説明する。尚、図２に示される一連の処理は制御装置９１により所定の制御周期をもって繰り返し実行される。
【００５１】
この一連の処理では、まず水温センサ９２により検出される検出水温θが上限水温θｇ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。この上限水温θｇは、内燃機関１０の暖機が十分に進行しておらず、冷却水を循環させて内燃機関１０を冷却する必要がない状態にあることを検出水温θとの比較のもと判定するための値である。即ち、この上限水温θｇよりも検出水温θが低い場合には、冷却水を循環させることにより内燃機関１０を冷却する必要が無いため、暖機促進処理を実行する。こうした暖機促進処理を実行することにより、冷却装置の冷却能力が低下するため、内燃機関１０の暖機が促進されるようになる。尚、上限水温θｇはサーモスタット２７の開弁温度よりも低い温度に設定されている。このため、検出水温θが上限水温θｇ未満であるときには、サーモスタット２７は閉弁状態に維持される。
【００５２】
検出水温θが上限水温θｇ以上であると判定した場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、即ち内燃機関１０の暖機がほぼ完了していると判定した場合は、暖機促進処理を実行する必要がないため、ポンプ３０は通常運転に移行する（ステップＳ１７０）。即ち、ポンプ３０のクラッチ３１を係合状態に移行させて、機関出力軸の回転力によりポンプ３０を運転する。
【００５３】
一方、検出水温θが上限水温θｇ未満であると判定した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、基本的に暖機促進処理を実行する。即ち、ポンプ３０の運転を停止して、循環水路２０における冷却水の循環を停止する。そして、このような暖機促進処理の実行中、ピストン打音のレベルが無視できない程度の大きさになる可能性があると判定したときには、暖機促進処理を一時的に中断してポンプ３０を運転状態とする打音抑制処理を実行するようにしている。以下、このような打音抑制処理について、詳細に説明する。
【００５４】
上述したように、検出水温θが上限水温θｇ未満であると判定した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、次に検出水温θ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、このような暖機促進処理の実行中におけるシリンダ１２上部の温度（以下、「シリンダ温度θｃ」）、及びピストン１５の温度（以下、「ピストン温度θｐ」）をそれぞれ推定する（ステップＳ１１０）。尚ここで、吸入空気量ＧＡは、機関燃焼室１４において時間当たりに発生する燃焼熱量の相関値として用いられている。
【００５５】
まず、ピストン温度θｐの推定方法について、以下の式（１）及び（２）を参照して説明する。尚、これら式（１）及び式（２）によって示される関数は、それぞれピストン温度θｐを推定するための割り込みプログラムとして制御装置９１のメモリ９１ａに予め記憶されている。
【００５６】
【数１】
2012026372.tif 000007
【００５７】
【数２】
2012026372.tif 000008
上式（１）に示されるように、ここでは、検出水温θに対して、今回の制御周期（推定周期）で更新されたピストン温度θｐと検出水温θとの乖離度Δθｐ（ｉ）を加算することで、ピストン温度θｐを推定するようにしている。従って、この乖離度Δθｐ（ｉ）が大きく、検出水温θが高いときほど、ピストン温度θｐは高いと推定されることとなる。
【００５８】
また、上式（２）に示されるように、この乖離度Δθｐ（ｉ）は、これを今回の制御周期で検出された吸入空気量ＧＡと前回の制御周期に設定された乖離度Δθｐ（ｉ−１）との差分、正確には吸入空気量ＧＡを適合値α，γにて補正した値と乖離度Δθｐ（ｉ−１）を適合値βにて補正した値との差分の積算値として算出するようにしている。同式（２）から明らかなように、単位時間当たりに機関燃焼室１４で発生する熱量が大きいときほど、単位時間当たりの乖離度Δθｐ（ｉ）の変化量、換言すれば乖離度Δθｐ（ｉ）の変化速度は大きくなると推定するようにしている。また前回の制御周期に設定された乖離度Δθｐ（ｉ−１）が小さいときも同様に、乖離度Δθｐ（ｉ）の変化速度が大きいものと推定するようにしている。
【００５９】
ここで、各適合値α，β，γは、内燃機関１０及びその冷却装置の各種特性に基づいて適宜設定される値である。即ち、吸入空気量ＧＡ及び検出水温θとの関係に基づいてピストン温度θｐを推定するにあたって、上述した乖離度Δθｐ（ｉ）とその実際の値との差がそれらの変化する範囲内において最も小さくなるように選択される値であり、ここでは各適合値α，β，γは、それぞれ実験等を通じて「α１１」，「β１１」，「γ１１」として予め設定され、メモリ９１ａに記憶されている。
【００６０】
また、シリンダ温度θｃについても同様に、これを上式（１）及び（２）に準じた以下の式（３）及び（４）に基づいて推定する。尚、これら式（３）及び式（４）によって示される関数は、先の式（１）及び式（２）によって示される関数と同様、それぞれシリンダ温度θｃを推定するための割り込みプログラムとして制御装置９１のメモリ９１ａに予め記憶されている。
【００６１】
【数３】
2012026372.tif 000009
【００６２】
【数４】
2012026372.tif 000010
即ち、上式（３）に示されるように、前回の制御周期にて設定されたシリンダ温度θｃと検出水温θとの乖離度Δθｃ（ｉ−１）を検出水温θに加算することでシリンダ温度θｃを推定する。また、上式（４）に示されるように、この乖離度Δθｃ（ｉ）は、前回の制御周期にて設定された乖離度Δθｃ（ｉ−１）と、今回の制御周期にて検出された吸入空気量ＧＡとの差分、正確には吸入空気量ＧＡを適合値α，γにて補正した値と乖離度Δθｐ（ｉ−１）を適合値βにて補正した値との差分の積算値として算出する。
【００６３】
この際、上述した各適合値α，β，γは、それぞれ実験等を通じて「α２１」，「β２１」，「γ２１」として設定され、メモリ９１ａに記憶されている。これら各適合値α，β，γの値（α２１，β２１，γ２１）は、上述した各適合値α，β，γの値（α１１，β１１，γ１１）とは異なる値であり、吸入空気量ＧＡ及び検出水温θとの関係に基づいてシリンダ温度θｃを推定するにあたって、上述した乖離度Δθｃ（ｉ）とその実際の値との差がそれらの変化する範囲内において最も小さくなるように選択される値である。
【００６４】
ところで、ポンプ３０を運転して、打音抑制処理を実行する際におけるピストン温度θｐとシリンダ温度θｃの各推移は、暖機促進処理の実行中におけるこれらの各推移とは異なるものとなる。このため、打音抑制処理の実行中、ピストン温度θｐを推定する際に用いる各適合値α，β，γとしては、上述した値（α１１，β１１，γ１１）とは異なる値（α１２，β１２，γ１２）が試験等を通じて予め設定されている。同様に、打音抑制処理を実行中、シリンダ温度θｃを推定する際に用いる各適合値α，β，γとしては、上述した値（α２１，β２１，γ２１）とは異なる値（α２２，β２２，γ２２）が試験等を通じて予め設定されている。尚、上述した推定方法において、ピストン温度θｐ（ｉ）、シリンダ温度θｃ（ｉ）の初期値は、機関始動時の検出水温θと等しく設定され、乖離度Δθｐ（ｉ），Δθｃ（ｉ）の初期値は、「０」に設定される。
【００６５】
次に、このようにして推定したシリンダ温度θｃ及びピストン温度θｐに基づいてピストン打音のレベル（以下、「打音レベルＧｅ」という）を予測する（ステップＳ１２０）。打音レベルＧｅは、上述したようにピストン１５が上死点近傍にてその運動方向を変化する際、シリンダ１２の内壁面に衝突する衝撃力によって生じる打音の大きさであり、図３を参照して予測する。尚、同図３に示される演算マップは、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃと打音レベルＧｅとの関係を示すマップであり、制御装置９１のメモリ９１ａに記憶されている。
【００６６】
同図３に示されるように、ピストン温度θｐが低く、シリンダ温度θｃが高いときほど、打音レベルＧｅは大きいと予測する。即ち、ピストン温度θｐが低いときにはピストン１５の拡径量は小さくなり、シリンダ温度θｃが高いときにはシリンダ１２が熱変形することに起因して同シリンダ１２上部の拡径量は大きくなる。このため、ピストン温度θｐが低く、シリンダ温度θｃが高いときほど、シリンダ１２とピストン１５との間のクリアランスが大きくなり、打音レベルＧｅが大きくなると予測することができる。
【００６７】
次に、この打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。判定値Ｇｃは、無視できないピストン打音が発生しているか否かを上述した打音レベルＧｅとの比較のもと判定するための値である。
【００６８】
ここで、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ以上であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、暖機促進処理を中断する（ステップＳ１６０）。即ち、制御装置９１はクラッチ３１を係合状態としてポンプ３０の運転を開始する。これにより、循環水路２０には冷却水が循環するようになり、シリンダ１２の周囲に滞留していた冷却水が流れるようになるため、その冷却水によるシリンダ１２の冷却能力が上昇するようになる。その結果、シリンダ温度θｃが低下し、シリンダ１２の局所的な熱変形が緩和されて上記クリアランスが徐々に小さくなるのに伴って打音レベルＧｅも徐々に減少するようになる。
【００６９】
一方、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、次に打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ以上である状態から判定値Ｇｃ未満に低下したとき、換言すれば暖機促進処理が中断されている状態から打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満に低下したときから所定期間Ｔｃが経過したか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満となってから所定期間Ｔｃが経過していないと判定した場合（ステップＳ１４０：ＮＯ）、暖機促進処理の中断を継続してポンプ３０を運転状態に維持する（ステップＳ１６０）。即ち、打音抑制処理の実行を通じてポンプ３０を一旦運転状態としたときには、打音レベルＧｅが低下してこれが判定値Ｇｃ未満となったと判定した場合であっても、その状態を所定期間Ｔｃが経過するまで維持するようにしている。これは、以下の理由による。
【００７０】
即ち、ポンプ３０の運転を開始して、循環水路２０に冷却水が循環するようになれば、シリンダ１２の局所的な熱変形も徐々に緩和され、打音レベルＧｅも減少するようにはなる。しかしながら、仮に打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満であると判定されても、シリンダ１２の局所的な熱変形がまだ十分に緩和されていない場合もある。このため、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満であるとの判定をもって冷却水の循環を即時停止するようにした場合には、短期間のうちに再び打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ以上になり、ポンプ３０を再び運転状態とする必要が生じる可能性が高い。即ち、暖機促進処理の実行／中断、換言すればポンプ３０の停止／運転が短期間のうちに頻繁に繰り返されるハンチング現象の発生が懸念される。ステップＳ１４０の判定処理では、こうしたハンチング現象の発生を回避するために、ポンプ３０を一旦運転状態とした場合には、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満となってもその状態を所定期間Ｔｃが経過するまで維持するようにしている。
【００７１】
一方、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満となってから所定期間Ｔｃが経過したと判定した場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、ポンプ３０の運転を停止して、暖機促進処理を再開する（ステップＳ１５０）。
【００７２】
次に、上述した暖機促進処理及び打音抑制処理が実行された場合における、（ａ）吸入空気量ＧＡ、（ｂ）検出水温θ、（ｃ）ピストン温度θｐ（実線）及びシリンダ温度θｃ（一点鎖線）、（ｄ）打音レベルＧｅ、（ｅ）ポンプ３０の運転状態の各推移についてその一例を図４を参照して説明する。尚、図４において、ポンプ３０が通常運転に移行した後のピストン温度θｐ、シリンダ温度θｃ、及び打音レベルＧｅの推移については、破線で示している。また、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃと、打音レベルＧｅの各推移については、先に説明した図３も併せ参照して説明する。
【００７３】
同図４に示されるように、内燃機関１０の運転が開始され（タイミングｔ０）、吸入空気量ＧＡがある程度大きい状態に維持されると、機関燃焼室１４に発生する熱によりシリンダ１２の周囲に滞留する冷却水の温度が上昇し、これと相関を有するかたちで水温センサ９２により検出される検出水温θも徐々に上昇するようになる。ここで、この検出水温θが上限水温θｇ未満である間は、ポンプ３０は停止状態に維持される。即ち、暖機促進処理が実行されるようになる（タイミングｔ０〜ｔ１）。
【００７４】
この暖機促進処理の実行中、シリンダ温度θｃの温度上昇量は暖機促進処理を実行しない場合と比較して大きいため、シリンダ１２には上述したような局所的な熱変形が発生し、これに伴って打音レベルＧｅも徐々に上昇するようになる（タイミングｔ０〜ｔ１）。即ち、図３に示されるように、シリンダ温度θｃが上昇することで、打音レベルＧｅが上昇し、これが判定値Ｇｃに達するようになる。このように、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃに達すると、ポンプ３０の運転が開始される。即ち、暖機促進処理が一時的に中断され、打音抑制処理が開始されるようになる（タイミングｔ１）。
【００７５】
このように打音抑制処理が開始されると、図４に示されるように、循環水路２０において冷却水が循環することにより検出水温θは一旦低下するものの、その後は徐々に上昇するようになる。一方、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃはそれぞれ一旦上昇し（タイミングｔ１〜ｔ２）、その後低下するようになる。この際、シリンダ１２は冷却水との熱交換量がピストン１５と比較して大きいため、シリンダ温度θｃはピストン温度θｐと比較してその低下量が大きくなる。そして、吸入空気量ＧＡが減少すると、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃは更に低下するようになる（タイミングｔ２〜ｔ３）。
【００７６】
このようなシリンダ温度θｃ及びピストン温度θｐの各推移に伴い、打音レベルＧｅは、一旦上昇するものの、速やかに低下するようになる（タイミングｔ１〜３）。即ち、図３に示されるように、打音レベルＧｅは、まず判定値Ｇｃに達し（タイミングｔ１）、その後この判定値Ｇｃを越えるようになる（タイミングｔ１〜ｔ２）。そして、その後、再度判定値Ｇｃに近づくようになる（タイミングｔ２〜ｔ３）。
【００７７】
そして、図４に示されるように、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃに達すると（タイミングｔ３）、その後、所定期間Ｔｃが経過するまでの期間は、打音抑制処理が継続して実行される。即ち、暖機促進処理の中断が継続される。そしてこの期間は、シリンダ温度θｃの低下に伴って、打音レベルＧｅは更に低下するようになる（タイミングｔ３〜ｔ４）。即ち、図３に示されるように、打音レベルＧｅは減少して判定値Ｇｃから離れるようになる（タイミングｔ３〜ｔ４）。
【００７８】
そして、図４に示されるように、所定期間Ｔｃが経過すると（タイミングｔ４）、ポンプ３０の運転が停止され、暖機促進処理が再開される（タイミングｔ４〜ｔ５）。そして、このような暖機促進処理の実行に伴ってピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃが上昇すると、打音レベルＧｅは再び判定値Ｇｃに達するようになる。このように、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃに達すると、暖機促進処理が中断され、ポンプ３０が運転状態となって打音抑制処理を開始される（タイミングｔ５）。
【００７９】
このように打音抑制処理を開始されると、上述したように、検出水温θは一旦低下した後、徐々に上昇する。一方、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃはそれぞれ一旦上昇し（タイミングｔ５〜ｔ６）、その後低下するようになる。この際、上述した理由によりシリンダ温度θｃはピストン温度θｐと比較してその低下量が大きくなる（タイミングｔ６〜）。
【００８０】
またこのようなシリンダ温度θｃ及びピストン温度θｐの推移に伴い、先のタイミングｔ１〜３の期間と同様に、打音レベルＧｅは一旦上昇した後、低下するようになる（タイミングｔ５〜７）。即ち、図３に示されるように、打音レベルＧｅは、まず判定値Ｇｃに達し（タイミングｔ５）、その後この判定値Ｇｃを越えるようになる（タイミングｔ５〜ｔ６）。そして、その後、再度判定値Ｇｃに近づくようになる（タイミングｔ６〜ｔ７）。
【００８１】
そして、図４に示されるように、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃに達し（タイミングｔ７）、その後、所定期間Ｔｃが経過すると（タイミングｔ８）、再び暖機促進処理が開始される（タイミングｔ８〜）。
【００８２】
そして、このように吸入空気量ＧＡが増大した状態のもと、暖機促進処理が開始されるため、検出水温θは大きく上昇する（タイミングｔ８〜ｔ９）。そして、この検出水温θが上限水温θｇに達したとき、ポンプ３０は通常運転に移行する（タイミングｔ９〜）。このように、ポンプ３０が通常運転に移行した後は、シリンダ温度θｃは大きく低下するため、打音レベルＧｅも大きく低下するようになる。このように、基本的に暖機促進処理が実行されるものの、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ以上となったときには、暖機促進処理が一時的に中断され、打音抑制処理が実行されるようになる。
【００８３】
以上説明したように本実施形態によれば以下の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、シリンダ温度θｃとピストン温度θｐとを併せて監視するとともに、これら監視される温度θｃ，θｐの双方に基づいて打音レベルＧｅを予測するようにしている。このため、暖機促進処理の実行中、シリンダ温度θｃが上昇したことによりシリンダ１２とピストン１５との間のクリアランスが拡大したときや、シリンダ温度θｃが比較的低い場合であってもピストン温度θｐが低いことにより同クリアランスが拡大したときでも、それに伴って増大する打音レベルＧｅを高い信頼性をもって予測することができる。そして、このように打音レベルＧｅを予測して、これが判定値Ｇｃ以上となる状況にある場合には、暖機促進処理を中断して打音抑制処理を実行するようにしているため、冷却装置の冷却能力、特にシリンダ１２の上部周囲における冷却能力を高めることができる。そしてこれにより、シリンダ１２の上部の局所的な熱変形を速やかに緩和して過大なピストン打音の発生を好適に抑制することができるようになる。
【００８４】
（２）暖機促進処理の実行中、ピストン温度θｐが低いときほど、即ちピストン１５の温度上昇に伴う拡径量が小さいときほど、またシリンダ温度θｃが高いときほど、即ちシリンダ１２の温度上昇に伴う局所的な熱変形が大きいときほど、打音レベルＧｅが大きいと予測するようにしているため、この打音レベルＧｅを適切に予測することができるようになる。即ち、所定レベル以上のピストン打音が発生しているか否かを高い精度をもって判定することができる。
【００８５】
（３）また、一旦、暖機促進処理を中断した後に打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ未満である旨判定したときは、そのときから所定期間Ｔｃが経過するまで、その暖機促進処理の中断状態を維持するようにしている。その結果、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃを境として上下する態様で変動し、これに起因してポンプ３０の運転／停止、換言すれば暖機促進処理の実行／中断が短期間のうちに頻繁に繰り返されるハンチング現象の発生を抑制することができ、冷却水の循環とその停止が繰り返されることにより暖機促進処理の実効性が低下してしまうことを好適に回避することができるようになる。
【００８６】
（４）更に、こうしたハンチング現象の発生を抑制することができるため、ポンプ３０の運転と停止が頻繁に繰り返されることに起因して、クラッチ３１の耐用寿命が短くなったり、その作動音が顕在化したりすることについても回避することができ、ひいては冷却装置における耐久性の向上や静音化を図ることができるようになる。
【００８７】
尚、本発明の実施態様は、上記実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示されるように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例を適宜組み合わせた態様にて実施することもできる。
【００８８】
・上記実施形態では、検出水温θ及び吸入空気量ＧＡに基づいてピストン温度θｐ、シリンダ温度θｃをそれぞれ推定することでこれら温度を監視するようにしたが、これら各温度θｐ，θｂを例えば熱電対等を用いて直接検出することで監視することもできる。
【００８９】
・また、このようにピストン温度θｐやシリンダ温度θｃを推定する際のパラメータとして検出水温θの他、吸入空気量ＧＡを適用するようにしたが、機関燃焼室１４に発生する燃焼熱量と相関を有する燃料噴射量等の他のパラメータに基づいてピストン温度θｐやシリンダ温度θｃを推定するようにしてもよい。
【００９０】
・上述した変形例を含めた各実施形態では、図３に示される演算マップを参照することにより、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃに基づいて打音レベルＧｅを予測するようにした。こうしたマップ演算に依らずとも、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃを引数とし打音レベルＧｅを戻り値として返す関数をプログラムとしてメモリ９１ａに記憶しておき、この関数に基づいて打音レベルＧｅを予測することもできる。
【００９１】
・更に、上記各例では、図３に示されるように、ピストン温度θｐが低いときほど、またシリンダ温度θｃが高いときほど、打音レベルＧｅが大きいと予測する場合を例示した。しかしながら、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃと打音レベルＧｅとの間に相関関係は存在するものの、シリンダ１２の数や形状、ピストン１５の形状、機関燃焼室１４に発生する燃焼熱の伝達態様等々によっては、そうした相関関係に上述したような大局的な傾向が存在せず、そのときどきのピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃの状況に応じて打音レベルＧｅが複雑に変化する場合も考えられる。こうした場合であっても、予め実験等を通じてピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃと打音レベルＧｅとの関係を求め、これを演算マップや関数としてメモリ９１ａに記憶しておき、その記憶される演算マップ等を参照して打音レベルＧｅを予測することができる。
【００９２】
・上述した変形例を含めた各実施形態では、式（１）〜式（４）に示されるように、検出水温θと吸入空気量ＧＡとを引数とする関数に基づいて暖機促進処理時におけるピストン温度θｐやシリンダ温度θｃを推定するようにした。しかしながら、上記吸入空気量ＧＡは機関燃焼室１４において時間当たりに発生する燃焼熱量の代替値であり、この燃焼熱量の変化は最終的には検出水温θの変化として検出することができる。例えば、検出水温θの上昇速度が高いときほど燃焼熱量が大きいと想定できるため、同検出水温θとその上昇速度とに基づいてピストン温度θｐやシリンダ温度θｃを推定することもできる。
【００９３】
・また、式（１）〜式（４）に示される関数では、吸入空気量ＧＡを機関燃焼室１４において時間当たりに発生する燃焼熱量の代替値として適用したが、これは燃焼熱量と相関を有する燃料噴射量等、他のパラメータに変更することもできる。当然ながらこの場合は、適合値α，β，γを実験等を通じて適切な値に設定し直すようにする。
【００９４】
・上述した変形例を含めた各実施形態では、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ以上となって暖機促進処理を中断した後、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃを下回るようになっても、所定期間Ｔｃが経過するまでは暖機促進処理の中断を継続するようにした。この場合、上記所定期間Ｔｃを以下のような態様で設定してもよい。即ち、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃを下回るようになった場合、そのときから打音レベルＧｅが判定値Ｇｃよりも所定値以上小さいレベルに低下するまでの期間を上記所定期間Ｔｃとしてもよい。
【００９５】
・その他、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃ以上となって暖機促進処理を中断した後、打音レベルＧｅが判定値Ｇｃを下回るようになった場合には速やかに暖機促進処理を再開するようにしてもよい。こうした構成によれば、暖機促進処理の実行期間を長く確保することができ、同暖機促進処理が頻繁に中断されることに起因する暖機の遅延や熱損失の増大に伴う燃費の悪化を抑制することができる。
【００９６】
・上述した変形例を含めた各実施形態では、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃに基づいて打音レベルＧｅを予測し、この打音レベルＧｅが判定レベルＧｃ以上になったことをもって暖機促進処理を中断するようにした。これに代えて、打音レベルＧｅにかかる予測を省略し、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃをパラメータとして暖機促進処理の実行を許可するか中断するかを直接判定する判定用演算マップを予め実験等により求めてメモリ９１ａに記憶しておき、その同マップを参照することにより暖機促進処理を実行するか中断するかを判定するようにしてもよい。例えば、先に示した図３の演算マップにおいて判定値Ｇｃを示す線を基準線とし、図３のマップにおいてこの基準線よりも左側に位置する領域を「許可領域」とする一方、同基準線を含めてこれよりも右側に位置する領域を「中断領域」とする。そして、ピストン温度θｐ及びシリンダ温度θｃにそれぞれ対応するマップ上の値が「許可領域」である場合には、所定レベル以上のピストン打音が発生し得る状況にはないと判定して暖機促進処理を実行する一方、同マップ上の値が「許可領域」である場合には、所定レベル以上のピストン打音が発生し得る状況にあると判定して暖機促進処理を中断する、といった制御構造を採用することもできる。
【００９７】
・上述した変形例を含めた各実施形態では、暖機促進処理としてポンプ３０の運転を停止し循環水路２０における冷却水の循環を禁止する処理を例示したが、本発明における暖機促進処理には、ポンプ３０を駆動させるものの、例えば、シリンダ１２の周囲において冷却水の局所的な沸騰が発生しない最小量の冷却水を循環水路２０に循環させる等、その吐出量を所定量以下に制限するものも含まれる。こうした場合であっても、冷却水による冷却能力が極めて低いために、シリンダ１２に熱変形が発生し、程度の差こそあれピストン打音の発生が懸念されるためである。またこの場合において、暖機促進処理を禁止する場合には、上述したような冷却水の局所的な沸騰が発生しない最小量からシリンダ１２を十分に高い冷却能力にて冷却しその熱変形を速やかに解消することのできる量までポンプ３０の吐出量を増大させるようにする。
【００９８】
・上述した変形例を含めた各実施形態では、機関出力軸からポンプ３０の回転軸との動力伝達をクラッチ３１により断接するようにしたが、機関出力軸の回転力がポンプの回転軸に伝達可能な状態と伝達不能な状態とに切り替えることが可能であれば、例えばポンプの回転軸に取り付けられたプーリ３２を機関出力軸の回転に伴って走行するベルトに対して押圧／離間させることにより動力伝達を断接する等、その他の切替機構によりこれを行うようにしてもよい。更に、こうした機関駆動式のポンプに限らず、例えば電動回転式のポンプを採用することもできる。
【符号の説明】
【００９９】
１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…シリンダ、１３…シリンダヘッド、１４…機関燃焼室、１５…ピストン、２０…循環水路、２１…ウォータジャケット、２２…ラジエータ、２４…ラジエータ通路、２５…迂回通路、２７…サーモスタット、３０…ポンプ、３１…クラッチ（切替機構）、３２…プーリ、３３…ベルト、９１…制御装置（制御手段、検出手段、判定手段、シリンダ温度監視手段、ピストン温度監視手段）、９１ａ…メモリ（記憶手段）、９２…水温センサ（シリンダ温度監視手段、ピストン温度監視手段）、９３…エアフロメータ（シリンダ温度監視手段、ピストン温度監視手段）。
【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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