JP2004324526A

JP2004324526A - Cooling device of piston

Info

Publication number: JP2004324526A
Application number: JP2003120472A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sadakane; 伸治定金
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: JP4179039B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain excessive increase in temperature of a part with which an injection fuel collides when a heat load of a piston is large while restraining excessive cooling of the part in the piston when the heat load of the piston is small. <P>SOLUTION: A pressure of an oil discharged from an oil pump 15 driven by an engine 1 is increased as increase of an engine speed which is a parameter corresponding to the heat load of the piston 4. When the pressure of the oil is less than a second predetermined value b and the heat load of the piston 4 is smaller than a predetermined level, an oil injection from a first oil jet 11 is performed to only an oil receiving part 10 which is a part other than the part 16 of collision as the oil injection to a back surface of a head 8 of the piston 4. When the pressure of the oil is more than the second predetermined value b and the heat load of the piston 4 is larger than the predetermined level, the oil is injected also to the part 16 of collision by the oil injection from a second oil jet 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載される筒内噴射式内燃機関においては、ピストンが上死点近くにあるときに燃料噴射が行われると、燃焼室内に直接的に噴射供給された燃料がピストンの頭部表面に形成された窪み（キャビティ）の底部に衝突してピストンの熱等によって気化される。そして、燃焼室内の燃料と空気とからなる混合気に対し点火を行うことにより、燃焼室内の混合気が燃焼して内燃機関が駆動されるようになる。
【０００３】
燃焼室内で混合気が燃焼するときの熱はピストンに伝達されるため、内燃機関においてはピストンの熱負荷が大きなものとなる。このピストンの熱負荷が大きくなって信頼性が低下するのを抑制するために、ピストンの頭部裏面にオイルを噴射し、同オイルでピストンを冷却することが考えられている。
【０００４】
ただし、筒内噴射式内燃機関のピストンにおいては、キャビティの底部に衝突する燃料が気化するときに同底部から気化熱が奪われることとなる。従って、ピストンの頭部裏面全体にオイルを噴射すると、同ピストンにおいてキャビティの底部に対応する部分がオイルと燃料の気化熱との両方によって冷やされ、冷え過ぎた状態になるおそれがある。このようにピストンにおけるキャビティの底部に対応する部分が冷えすぎると、噴射燃料が当該底部に衝突したときに気化しきらずに液状燃料のまま同底部に付着する。そして、液状燃料がキャビティの底部に付着した状態で燃焼室内で燃焼が行われると、煤を主成分とする微粒子（パティキュレート）が発生することとなる。
【０００５】
ここで、吸気行程噴射時における燃料噴射の開始時期に対するパティキュレートの発生量及びトルク変動の関係を図３のグラフを参照して説明する。なお、図３（ａ）は燃料噴射の開始時期の変化に対するトルク変動の推移を示し、図３（ｂ）は燃料噴射の開始時期の変化に対するパティキュレート発生量の推移を示している。また、図３（ｂ）において、実線は上記オイル噴射がないときのパティキュレート発生量の推移であって、二点鎖線は上記オイル噴射があるときのパティキュレートの発生量の推移である。
【０００６】
筒内噴射式内燃機関における燃料噴射の開始時期は、トルク変動とパティキューレートの発生量とが共に許容値未満となる範囲内の時期に設定される。この範囲内においては、オイル噴射がある場合とない場合とのいずれの場合も、燃料噴射の開始時期が遅角するほどトルク変動が大となり、燃料噴射の開始時期が進角するほどパティキュレートの発生量が多くなる。
【０００７】
上記トルク変動については、燃料噴射時期の開始時期の変化に応じて、オイル噴射がある場合とない場合とで同じように推移する。しかし、パティキュレートの発生量については、オイル噴射がある場合には上述したようにキャビティの底部に液状燃料が付着し易くなることから、燃料噴射開始時期の進角に伴うパティキュレート発生の増加がオイル噴射がない場合に比べて大となる。従って、オイル噴射ありの場合には、パティキュレート発生量が許容値に達する燃料噴射開始時期が、オイル噴射無しの場合よりも遅角側の時期となる。このため、オイル噴射ありの場合には、燃料噴射開始時期の調節可能範囲が進角側について制限され、燃料噴射開始時期の適合幅が小さくなるという問題があった。
【０００８】
そこで、特許文献１に示されるように、ピストンの頭部裏面において噴射燃料が衝突するキャビティの底部に対応する部分以外の部分に、オイルを噴射することも提案されている。この場合、ピストンにおけるキャビティの底部に対応する部分がオイルによって冷却されることは抑制され、その部分の冷え過ぎに起因してパティキュレートの発生を招くのを抑制することができる。従って、上記のようにオイル噴射を行った場合には、燃料噴射の開始時期の変化に対するパティキュレート発生量の推移傾向が、図３（ｂ）に実線で示されるオイル噴射なしの場合の推移傾向に近いものとなり、上述した燃料噴射開始時期の適合幅が小さくなるという問題を回避することが可能になる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平２００１−９０５３４公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにピストン冷却用のオイルを同ピストンの頭部裏面においてキャビティの底部に対応する部分以外の部分に噴射することで、キャビティの底部が冷え過ぎるのを抑制し、燃料噴射開始時期の適合幅が小さくなるのを抑制することはできる。しかし、燃焼室内で混合気が燃焼するときにピストンが受ける熱量が多く、ピストンの熱負荷が大となるような機関運転状態にあっては、噴射燃料の気化だけではピストンにおいてキャビティの底部に対応する部分を冷却しきれず、当該部分の温度が過上昇するおそれがある。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピストンの熱負荷が小であるときのピストンにおける噴射燃料の衝突する部分の冷え過ぎを抑制しつつ、ピストンの熱負荷が大であるときの当該部分の温度過上昇を抑制することのできるピストンの冷却装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、燃料が燃焼室内に直接噴射されてピストンの頭部表面に衝突する筒内噴射式内燃機関に適用され、前記ピストンの頭部裏面にオイルを噴射するピストンの冷却装置において、前記ピストンの頭部裏面における噴射燃料の衝突位置に対応した部分である衝突部分以外の部分にオイルを噴射し、前記ピストンの熱負荷が所定レベル以上であるときには前記衝突部分にもオイルを噴射する噴射手段を備えた。
【００１３】
ピストンの熱負荷が所定レベルよりも小であるときには、ピストンの頭部裏面の衝突部分以外の部分にオイルが噴射されるため、当該衝突部分がオイルでの冷却によって冷え過ぎるのを抑制することができる。また、ピストンの熱負荷が所定レベル以上であるときには、ピストンの頭部裏面の衝突部分にもオイルが噴射され、当該衝突部分のオイルによる冷却が行われるため、当該衝突部分の温度が過上昇するのを抑制することができる。従って、ピストンの熱負荷が小であるときに上記衝突部分が冷え過ぎるのを抑制しつつ、ピストンの熱負荷が大であるときに上記衝突部分の温度が過上昇するのを抑制することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記噴射手段は、前記ピストンの熱負荷に対応するパラメータである機関回転速度が所定値以上であるとき、前記ピストンの頭部裏面における前記衝突部分にオイルを噴射するものとした。
【００１５】
機関回転速度が大となるほど、燃料が燃焼するときの熱を受けたピストンを冷却することの可能な期間が短くなるため、ピストンの熱負荷が大となる傾向にある。従って、機関回転速度が所定値以上であるときにピストンの頭部裏面の衝突部分にオイルを噴射することで、ピストンの熱負荷が所定レベル以上になるときの当該衝突部分の温度過上昇を的確に抑制することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記噴射手段は、前記内燃機関によって駆動されるオイルポンプから吐出されたオイルを受け入れ、同オイルの圧力が所定値以上になったとき前記ピストンの頭部裏面における前記衝突部分にオイルを噴射するものとした。
【００１７】
内燃機関によって駆動されるオイルポンプのオイル吐出圧は機関回転速度が大となるほど高くなるため、噴射手段に受け入れられたオイルの圧力も機関回転速度が大となるほど高くなる。従って、このオイルの圧力が所定値以上になったときにピストンの頭部裏面の衝突部分にオイルを噴射することで、ピストンの熱負荷が所定レベル以上になるときの上記衝突部分の冷却を的確に行い、同部分の温度過上昇を抑制することができるようになる。また、機関回転速度が大となって上記オイル吐出圧が大となるにつれて、燃料噴射手段によるオイル噴射量が多くなる。このため、機関回転速度の上昇に伴いピストンの熱負荷が大になるにつれてオイル噴射量を多くすることができ、ピストンの熱負荷に応じた適切な量のオイルを噴射することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記噴射手段は、スプリングの付勢力によって閉弁されていた弁体が前記オイルポンプから吐出されたオイルの圧力によって前記スプリングに抗して開弁したとき、前記ピストンの頭部裏面にオイルを噴射するオイルジェットを備えるものとした。
【００１９】
オイルジェットからの燃料の噴射がピストンの頭部裏面の衝突部分に向けて行われるよう当該オイルジェットを設けることで、上記オイルの圧力が所定値以上になったときに上記衝突部分にオイルを噴射することを簡単な構成で実現することが可能になる。
【００２０】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記オイルジェットとして、前記オイルの圧力が第１の所定値に達したときに前記弁体が開弁してオイルを噴射する第１のオイルジェットと、前記オイルの圧力が第１の所定値よりも高い値である第２の所定値に達したときに前記弁体が開弁してオイルを噴射する第２のオイルジェットとが設けられ、前記第１のオイルジェットは、前記ピストンの頭部裏面の前記衝突部分以外の部分にオイルを噴射するものであり、前記第２のオイルジェットは、前記ピストンの頭部裏面の前記衝突部分にオイルを噴射するものとした。
【００２１】
通常は、第１のオイルジェットに受け入れらるオイルの圧力が第１の所定値以上となることを条件に、第１のオイルジェットからピストンの頭部裏面の衝突部分以外の部分にオイルが噴射されるだけであり、同オイルによって衝突部分が冷却されることはない。そして、機関回転速度が高くなって第２のオイルジェットに受け入れられるオイルの圧力が第２の所定値以上になると、第２のオイルジェットから上記衝突部分にオイルが噴射され、同オイルによって衝突部分が冷却される。従って、上記衝突部分の冷え過ぎ抑制と、ピストンの熱負荷が大となる機関高回転時における上記衝突部分の温度の過上昇抑制との両立を、複雑な制御等を行うことなく簡単な構成で実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を筒内噴射火花点火式の自動車用エンジンに適用した一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
【００２３】
図１に示されるように、筒内噴射式のエンジン１においては、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、及びピストン４によって区画形成される燃焼室５内に、燃料噴射弁６からの噴射燃料が直接的に供給される。そして、この燃料と空気とからなる混合気に対し点火プラグ７による点火が行われて同混合気が燃焼すると、このときの燃焼エネルギによりピストン４が往復移動し、エンジン１が駆動されるようになる。
【００２４】
ここで、上記ピストン４の詳細について、及び同ピストン４と燃料噴射弁６との位置関係について説明する。
燃料噴射弁６は、シリンダヘッド３においてピストン４の側周面に対応して位置するとともに同ピストン４の中心軸線Ｌに対して傾斜している。そして、燃料噴射弁６は、ピストン４の頭部８の表面（図１中の上面）に形成された凹状に窪むキャビティ９の底面９ａに向けて燃料を噴射する。このキャビティ９は、ピストン４の中心軸線Ｌに対して燃料噴射弁６寄りに位置しており、ピストン４の頭部８において同キャビティ９の底面９ａに対して隆起するキャビティ外郭９ｂによって囲われている。また、ピストン４の頭部８の裏面において、上記中心軸線Ｌに対し燃料噴射弁６から離れる側には、同頭部８の表面側に向けて窪むオイル受け部１０が形成されている。
【００２５】
上記エンジン１において、ピストン４が上死点に近い位置にあるときに、燃料噴射弁６からの燃料噴射が行われると、噴射された燃料がキャビティ９の底面９ａに衝突してピストン４の熱等によって気化される。キャビティ９の底面９ａに衝突する燃料が気化するときには、同底面９ａから気化熱が奪われてピストン４の頭部８が冷却されることとなる。
【００２６】
こうした燃料の気化によるピストン４の冷却の他に、エンジン１ではピストン冷却装置による冷却も行われる。以下、上記ピストン冷却装置について詳しく説明する。
【００２７】
ピストン冷却装置は、ピストン４の頭部８の裏面にオイルを噴射する第１のオイルジェット１１、及び第２のオイルジェット１２を備えている。これらオイルジェット１１，１２は、スプリング１３によって閉弁状態とされる弁体１４を備えるとともに、エンジン１によって駆動されるオイルポンプ１５から吐出されたオイルを受け入れるようになっている。なお、オイルポンプ１５は、エンジン１と連結されており、エンジン回転速度（機関回転速度）が高くなるほどオイル吐出量が多くなるものである。
【００２８】
従って、エンジン回転速度が高くなるにつれて第１及び第２のオイルジェット１１，１２に供給されるオイルの量が多くなり、弁体１４に作用するオイルの圧力による力が大となる。そして、この力がスプリング１３の付勢力よりも大になると、弁体１４がスプリング１３の付勢力に抗して開弁され、第１及び第２のオイルジェット１１，１２からオイルが噴射されるようになる。
【００２９】
上記第２のオイルジェット１２は、ピストン４の頭部８の裏面におけるキャビティ９の底面９ａに対応した部分に向けてオイルを噴射するものである。なお、キャビティ９の底面９ａには燃料噴射弁６からの噴射燃料が衝突することから、ピストン４の頭部８の裏面における底面９ａに対応した部分は、噴射燃料の衝突位置に対応した部分ということになる。以下、この部分については衝突部分１６という。第２のオイルジェット１２は、衝突部分１６に向けてオイル噴射を行うように設定されている。一方、上記第１のオイルジェット１１は、ピストン４の頭部８の裏面における衝突部分１６以外の部分に向けてオイルを噴射するものであって、例えば上述したオイル受け部１０に向けてオイル噴射を行うよう設定されている。
【００３０】
第１のオイルジェット１１のスプリング１３の付勢力については、同第１のオイルジェット１１内のオイルの圧力、即ちオイルポンプ１５から吐出されたオイルの圧力が第１の所定値ａ以上になったとき、弁体１４が開弁する大きさに予め設定されている。なお、第１の所定値ａは、比較的低い値、例えばエンジン回転速度がアイドル回転速度よりも所定値だけ高いときの上記オイルの圧力に等しい値とされる。
【００３１】
また、第２のオイルジェット１２のスプリング１３の付勢力については、同第２のオイルジェット１２内のオイルの圧力、即ちオイルポンプ１５から吐出されたオイルの圧力が上記第１の所定値ａよりも大きい第２の所定値ｂ以上になったとき、弁体１４が開弁する大きさに予め設定されている。なお、第２の所定値ｂは、比較的高い値、例えばエンジン回転速度が中回転領域又は高回転領域にあるときの上記オイルの圧力に等しい値とされる。
【００３２】
次に、上記ピストン冷却装置の動作について図２のタイムチャートを併せ参照して説明する。
エンジン１の運転中には、燃焼室５内で混合気が燃焼するときの熱がピストン４に伝達されて同ピストン４の熱負荷が大きくなり、この熱負荷の増大とともに信頼性が低下する。ピストン４の熱負荷は、エンジン回転速度が大となるほど大きくなる傾向にある。これは、エンジン回転速度が大になるほど、燃焼時の熱を受けたピストン４を冷却することの可能な期間が短くなり、ピストン４が冷えにくくなるためである。従って、図２（ａ）に示されるように、エンジン回転速度が徐々に高くなると、それに応じてピストン４の熱負荷も徐々に増大する。ピストン４の頭部８においては、キャビティ９の底面９ａに対応する部分が燃料噴射弁６からの噴射燃料が底面９ａに衝突して気化するときに冷却されることから、その部分では温度が低くなるとともにそれ以外の部分では温度が高くなる傾向にある。
【００３３】
エンジン回転速度が徐々に高くなると、エンジン１によって駆動されるオイルポンプ１５から吐出されるオイルの圧力も、図２（ｂ）に示されるように徐々に高くなる。そして、エンジン回転速度がアイドル回転速度よりも所定値だけ高くなると、オイルポンプ１５から吐出されるオイルの圧力が第１の所定値ａよりも高くなり、図２（ｃ）に示されるように第１のオイルジェット１１からのオイル噴射が開始される。このときの第１のオイルジェット１１によるオイル噴射量は、エンジン回転速度が高くなってオイルポンプ１５のオイル吐出圧力が高くなるにつれて多くなる。
【００３４】
このオイル噴射は、ピストン４の頭部８の裏面において上記底面９ａに対応する部分である衝突部分１６ではなく、それ以外の部分であるオイル受け部１０に向けて行われる。その結果、オイル受け部１０の温度が過度に高くなることは抑制されて図２（ｅ）に示されるように推移する。このように、上記オイル噴射によっては、ピストン４の頭部において低温になり易い部分ではなく高温になり易い部分（オイル受け部１０に対応する部分）が的確に冷却される。このため、当該低温になり易い部分が上記オイルの噴射と燃料の気化との両方によって冷却されることにより、冷やされ過ぎた状態になって燃焼時に煤を主成分とする微粒子（パティキュレート）が発生することは抑制される。
【００３５】
エンジン回転速度の更なる上昇に伴いピストン４の熱負荷が大きくなると、ピストン４の頭部８におけるキャビティ９の底面９ａに対応する部分が噴射燃料の気化だけでは冷却しきれなくなる。しかし、エンジン回転速度の上昇に伴い、オイルポンプ１５から吐出されるオイルの圧力が第１の所定値ａよりも大きい第２の所定値ｂ以上に高くなると、第１のオイルジェット１１からのオイル噴射に加えて、図２（ｄ）に示されるように第２のオイルジェット１２からのオイル噴射も開始される。このときの第２のオイルジェット１２によるオイル噴射量も、エンジン回転速度が高くなってオイルポンプ１５のオイル吐出圧力が高くなるにつれて多くなる。
【００３６】
この第２のオイルジェット１２によるオイル噴射は、ピストン４の頭部８の裏面において上記底面９ａに対応する部分である衝突部分１６に向けて行われるため、衝突部分１６の温度が図２（ｆ）に破線で示されるように過上昇することなく実線で示されるように推移する。このようにピストン４の頭部８におけるキャビティ９の底面９ａに対応する部分が、噴射燃料の気化だけでなく、オイル噴射によっても冷却されるようになり、当該部分の温度の過上昇は抑制されることとなる。
【００３７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エンジン１によって駆動されるオイルポンプ１５から吐出されるオイルの圧力は、ピストン４の熱負荷に対応するパラメータであるエンジン回転速度の上昇に伴い大となる。そして、上記オイルの圧力が第２の所定値ｂ未満であってピストン４の熱負荷が所定レベルよりも小であるときには、ピストン４の頭部８の裏面へのオイル噴射として、衝突部分１６以外の部分であるオイル受け部１０のみに第１のオイルジェット１１からのオイル噴射が行われる。このため、衝突部分１６がオイルでの冷却によって冷え過きることは抑制される。また、上記オイルの圧力が第２の所定値ｂ以上であってピストン４の熱負荷が所定レベルよりも大であるときには、第２のオイルジェット１２からのオイル噴射によって衝突部分１６にもオイルが噴射され、当該衝突部分１６のオイルでの冷却が行われる。このため、衝突部分１６の温度が過上昇することは抑制される。従って、ピストン４の熱負荷が小であるときに衝突部分１６が冷え過ぎて燃焼時にパティキュレートが発生するのを抑制しつつ、ピストン４の熱負荷が大であるときに衝突部分１６の温度が過上昇して信頼性が低下するのを抑制することができる。
【００３８】
（２）上記オイルポンプ１５のオイル吐出圧力はエンジン回転速度が大となるほど高くなる。そして、上記オイルの圧力が第２の所定値ｂ以上になるとき、即ちピストン４の熱負荷に対応するパラメータであるエンジン回転速度が上記第２の所定値ｂに対応する値以上に上昇したとき、第２のオイルジェット１２から衝突部分１６へのオイル噴射が行われる。このため、ピストン４の熱負荷が所定レベル以上になるときの衝突部分１６の冷却を的確に行い、当該衝突部分１６の温度過上昇を的確に抑制することができるようになる。また、エンジン回転速度が大となってオイルポンプ１５のオイル吐出圧力が大となるにつれて、第１及び第２のオイルジェット１１，１２によるオイル噴射量が多くなる。このため、エンジン回転速度の上昇に伴いピストン４の熱負荷が大になるにつれてオイル噴射量を多くすることができ、ピストン４の熱負荷に応じた適切な量のオイルをピストン４の頭部８の裏面に噴射することができる。
【００３９】
（３）第１及び第２のオイルジェット１１，１２としては、スプリング１３によって閉弁されていた弁体１４が上記オイルの圧力によってスプリング１３に抗して開弁したとき、ピストン４の頭部８の裏面に向けてオイルを噴射するものが採用されている。従って、第２のオイルジェット１２からのオイル噴射が衝突部分１６に向けて行われるよう当該オイルジェット１２を設けることで、上記オイルの圧力が第２の所定値ｂ以上になったときに上記衝突部分１６にオイルを噴射することを簡単な構成で実現することが可能になる。
【００４０】
（４）通常は、上記オイルの圧力が第１の所定値ａ以上となることを条件に、第１のオイルジェット１１から衝突部分１６以外の部分であるオイル受け部１０に向けてオイル噴射が行われるだけである。即ち、上記オイルの圧力が第１の所定値ａ以上となるときに第１のオイルジェット１１の弁体１４が開弁するよう、第１のオイルジェット１１のスプリング１３の付勢力が設定されている。この第１のオイルジェット１１から噴射されるオイルによって衝突部分１６が冷却されることはない。そして、エンジン回転速度が高くなって上記オイルの圧力が第２の所定値ｂ以上になると、第２のオイルジェット１２から衝突部分１６にオイルが噴射される。即ち、上記オイルの圧力が第２の所定値ｂ以上となるときに第２のオイルジェット１２の弁体１４が開弁するよう、第２のオイルジェット１２のスプリング１３の付勢力が設定されている。この第２のオイルジェット１２から噴射されるオイルによって衝突部分１６が冷却されるようになる。従って、上記衝突部分１６の冷え過ぎ抑制と、ピストン４の熱負荷が大となるエンジン高回転時における上記衝突部分１６の温度の過上昇抑制との両立を、複雑な制御等を行うことなく簡単な構成で実現することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第１のオイルジェット１１によるオイル噴射を、衝突部分１６以外の部分としてオイル受け部１０に向けて行ったが、その他の衝突部分１６以外の部分に向けて行ってもよい。
【００４２】
・エンジン回転速度が第２の所定値ｂ以上であるときに衝突部分１６にオイル噴射を行うようにしたが、これに代えてピストン４の熱負荷が所定レベルよりも大となるエンジン運転状態である旨判断されるとき、例えばエンジン負荷が所定値以上であるときに衝突部分１６にオイル噴射を行うようにしてもよい。
【００４３】
・ピストン４の頭部８の裏面へのオイル噴射を、第１及び第２のオイルジェット１１，１２に代えて電磁駆動式のオイル噴射弁等を用いて行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のピストン冷却装置が適用されるエンジンの燃焼室周り、及びオイル噴射系の概要を示す拡大断面図。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、エンジン回転速度の上昇に伴い、オイルポンプから吐出されるオイルの圧力、第１のオイルジェットのオイル噴射態様、第２のオイルジェットのオイル噴射態様、オイル受け部の温度、及び衝突部分の温度がどのように変化するかを示すタイムチャート。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、燃料噴射の開始時期の変化に対する筒内噴射式内燃機関のトルク変動、及びパティキューレートの発生量の推移を示すグラフ。
【符号の説明】
１…エンジン、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…ピストン
５…燃焼室、６…燃料噴射弁、７…点火プラグ、８…頭部、９…キャビティ、９ａ…底面、９ｂ…キャビティ外郭、１０…オイル受け部、１１…第１のオイルジェット（噴射手段）、１２…第２のオイルジェット（噴射手段）、１３…スプリング、１４…弁体、１５…オイルポンプ、１６…衝突部分。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piston cooling device.
[0002]
[Prior art]
In a direct injection internal combustion engine mounted on an automobile or the like, when fuel is injected while the piston is near top dead center, the fuel directly injected and supplied into the combustion chamber is applied to the surface of the head of the piston. It collides with the bottom of the formed depression (cavity) and is vaporized by heat of the piston. Then, by igniting an air-fuel mixture consisting of fuel and air in the combustion chamber, the air-fuel mixture in the combustion chamber burns and the internal combustion engine is driven.
[0003]
Since the heat generated when the air-fuel mixture burns in the combustion chamber is transmitted to the piston, the heat load of the piston in the internal combustion engine becomes large. In order to suppress a decrease in reliability due to an increase in the thermal load of the piston, it has been considered to inject oil onto the back surface of the head of the piston and cool the piston with the oil.
[0004]
However, in the piston of the in-cylinder injection type internal combustion engine, when fuel colliding with the bottom of the cavity is vaporized, heat of vaporization is taken from the bottom. Therefore, when oil is injected into the entire back surface of the head of the piston, a portion of the piston corresponding to the bottom of the cavity is cooled by both oil and heat of vaporization of fuel, and may be in an excessively cold state. If the portion of the piston corresponding to the bottom of the cavity is too cold in this way, the injected fuel will not be completely vaporized when colliding with the bottom, but will adhere to the same bottom as liquid fuel. Then, when combustion is performed in the combustion chamber with the liquid fuel attached to the bottom of the cavity, fine particles (particulates) containing soot as a main component are generated.
[0005]
Here, the relationship between the generation amount of particulates and the torque fluctuation with respect to the start timing of fuel injection during the intake stroke injection will be described with reference to the graph of FIG. FIG. 3A shows a change in the torque fluctuation with respect to a change in the fuel injection start timing, and FIG. 3B shows a change in the particulate generation amount with respect to the change in the fuel injection start timing. In FIG. 3 (b), the solid line indicates the transition of the particulate generation when the oil injection is not performed, and the two-dot chain line indicates the transition of the particulate generation when the oil injection is performed.
[0006]
The start timing of the fuel injection in the in-cylinder injection internal combustion engine is set to a time within a range in which both the torque fluctuation and the amount of generation of the paticle rate are less than an allowable value. Within this range, in both cases with and without oil injection, the torque fluctuation increases as the fuel injection start timing is retarded, and the particulate fluctuation increases as the fuel injection start timing advances. Generated amount increases.
[0007]
The above-described torque fluctuation changes in the same manner with and without oil injection in accordance with a change in the start timing of the fuel injection timing. However, regarding the amount of generated particulates, when oil injection is performed, as described above, the liquid fuel tends to adhere to the bottom of the cavity, and therefore, the increase in the generation of particulates due to the advance of the fuel injection start timing is increased. It is larger than when there is no oil injection. Therefore, when the oil injection is performed, the fuel injection start timing at which the particulate generation amount reaches the allowable value is a timing that is more retarded than when the oil injection is not performed. For this reason, when oil injection is performed, the adjustable range of the fuel injection start timing is limited on the advance side, and there is a problem that the adaptation width of the fuel injection start timing is reduced.
[0008]
Therefore, as disclosed in Patent Document 1, it has been proposed to inject oil to a portion other than a portion corresponding to the bottom of the cavity where the injected fuel collides on the back surface of the head of the piston. In this case, the portion of the piston corresponding to the bottom of the cavity is prevented from being cooled by the oil, and the occurrence of particulates due to excessive cooling of the portion can be suppressed. Therefore, when the oil injection is performed as described above, the transition tendency of the particulate generation amount with respect to the change of the fuel injection start timing is indicated by the solid line in FIG. , And it is possible to avoid the above-described problem that the adaptation width of the fuel injection start timing is reduced.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-90534
[Problems to be solved by the invention]
By injecting the oil for cooling the piston to the part other than the part corresponding to the bottom of the cavity on the back of the head of the piston as described above, the bottom of the cavity is prevented from being too cold, and the fuel injection start timing is adjusted. It is possible to suppress the width from being reduced. However, in an engine operating state in which the piston receives a large amount of heat when the air-fuel mixture burns in the combustion chamber and the thermal load on the piston is large, simply vaporizing the injected fuel corresponds to the bottom of the cavity in the piston. The part to be cooled cannot be completely cooled, and the temperature of the part may be excessively increased.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to suppress excessive cooling of a portion of the piston where the injected fuel collides when the thermal load of the piston is small, and to reduce the heat of the piston. An object of the present invention is to provide a piston cooling device capable of suppressing an excessive rise in temperature of a portion when a load is large.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the means for achieving the above object and the effects thereof will be described.
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is applied to a direct injection internal combustion engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber and collides with a front surface of a piston. In a cooling device for a piston that injects oil, oil is injected into a portion other than a collision portion that is a portion corresponding to a collision position of the injected fuel on the back surface of the head of the piston, and when a heat load of the piston is equal to or higher than a predetermined level. Injection means for injecting oil was also provided at the collision portion.
[0013]
When the thermal load of the piston is smaller than a predetermined level, oil is injected into a portion other than the collision portion on the back surface of the piston, so that the collision portion is prevented from being excessively cooled by cooling with the oil. it can. Further, when the thermal load of the piston is equal to or higher than the predetermined level, oil is also injected into the collision portion on the back surface of the piston head, and the collision portion is cooled by the oil, so that the temperature of the collision portion excessively increases. Can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress the temperature of the collision portion from excessively increasing when the heat load of the piston is large, while suppressing the collision portion from being excessively cooled when the heat load of the piston is small. .
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the engine rotation speed, which is a parameter corresponding to the thermal load of the piston, is equal to or higher than a predetermined value, the injection means is provided on the back of the head of the piston. Oil is injected into the collision portion.
[0015]
The higher the engine speed, the shorter the period in which the piston that has received heat when the fuel is burned can be cooled, so that the thermal load on the piston tends to increase. Accordingly, by injecting oil into the collision portion on the back surface of the piston head when the engine rotation speed is equal to or higher than the predetermined value, it is possible to accurately detect an excessive rise in the temperature of the collision portion when the heat load of the piston exceeds the predetermined level. Can be suppressed.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the injection means receives oil discharged from an oil pump driven by the internal combustion engine, and when the pressure of the oil becomes equal to or higher than a predetermined value. Oil is injected into the collision portion on the back surface of the head of the piston.
[0017]
Since the oil discharge pressure of the oil pump driven by the internal combustion engine increases as the engine speed increases, the pressure of the oil received by the injection means also increases as the engine speed increases. Therefore, by injecting oil into the collision portion on the back of the head of the piston when the pressure of the oil becomes equal to or higher than a predetermined value, it is possible to appropriately cool the collision portion when the thermal load of the piston becomes equal to or higher than a predetermined level. The temperature rise in the same portion can be suppressed. Also, as the engine rotation speed increases and the oil discharge pressure increases, the amount of oil injected by the fuel injection means increases. Therefore, the oil injection amount can be increased as the thermal load on the piston increases with an increase in the engine rotation speed, and an appropriate amount of oil can be injected according to the thermal load on the piston.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the injection means opposes the spring by the pressure of the oil discharged from the oil pump when the valve body closed by the urging force of the spring. When the valve is opened, an oil jet for injecting oil to the back of the head of the piston is provided.
[0019]
By providing the oil jet so that the injection of fuel from the oil jet is performed toward the collision portion on the back surface of the piston, the oil is injected into the collision portion when the pressure of the oil becomes a predetermined value or more. Can be realized with a simple configuration.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the first oil jet is used as the oil jet, wherein the valve element opens and injects oil when the pressure of the oil reaches a first predetermined value. And a second oil jet that opens and injects oil when the pressure of the oil reaches a second predetermined value that is higher than a first predetermined value. The first oil jet is provided for injecting oil to a portion other than the collision portion on the back surface of the head of the piston, and the second oil jet is used for jetting the oil on the back surface of the head of the piston. Oil was injected into the part.
[0021]
Normally, oil is injected from the first oil jet to a portion other than the collision portion on the back of the head of the piston, provided that the pressure of the oil received by the first oil jet is equal to or higher than a first predetermined value. The impact area is not cooled by the oil. When the engine rotation speed increases and the pressure of the oil received by the second oil jet becomes equal to or higher than a second predetermined value, oil is injected from the second oil jet into the collision portion, and the oil causes the collision portion. Is cooled. Therefore, both the suppression of the excessive cooling of the collision portion and the suppression of the excessive rise in the temperature of the collision portion at the time of high engine rotation when the thermal load of the piston becomes large can be achieved with a simple configuration without performing complicated control or the like. Can be realized.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a direct injection spark ignition type automobile engine will be described below with reference to FIGS.
[0023]
As shown in FIG. 1, in a direct injection type engine 1, fuel injected from a fuel injection valve 6 is directly injected into a combustion chamber 5 defined by a cylinder block 2, a cylinder head 3, and a piston 4. Supplied. Then, when the mixture of fuel and air is ignited by the ignition plug 7 and the mixture is burned, the combustion energy at this time causes the piston 4 to reciprocate and drive the engine 1. Become.
[0024]
Here, the details of the piston 4 and the positional relationship between the piston 4 and the fuel injection valve 6 will be described.
The fuel injection valve 6 is located corresponding to the side peripheral surface of the piston 4 in the cylinder head 3 and is inclined with respect to the center axis L of the piston 4. Then, the fuel injection valve 6 injects fuel toward the bottom surface 9a of the cavity 9 that is concavely formed on the surface of the head 8 of the piston 4 (the upper surface in FIG. 1). The cavity 9 is located closer to the fuel injection valve 6 with respect to the center axis L of the piston 4, and is surrounded by a cavity shell 9 b protruding from the bottom surface 9 a of the cavity 9 at the head 8 of the piston 4. I have. On the back surface of the head 8 of the piston 4, an oil receiving portion 10 that is recessed toward the surface of the head 8 is formed on the side away from the fuel injection valve 6 with respect to the center axis L.
[0025]
In the engine 1, when the fuel is injected from the fuel injection valve 6 when the piston 4 is located near the top dead center, the injected fuel collides with the bottom surface 9 a of the cavity 9 and the heat of the piston 4 is reduced. It is vaporized by etc. When the fuel colliding with the bottom surface 9a of the cavity 9 is vaporized, heat of vaporization is taken from the bottom surface 9a and the head 8 of the piston 4 is cooled.
[0026]
In addition to the cooling of the piston 4 due to the vaporization of the fuel, the engine 1 is also cooled by a piston cooling device. Hereinafter, the piston cooling device will be described in detail.
[0027]
The piston cooling device includes a first oil jet 11 and a second oil jet 12 for injecting oil to the back surface of the head 8 of the piston 4. These oil jets 11 and 12 each include a valve element 14 that is closed by a spring 13 and receive oil discharged from an oil pump 15 driven by the engine 1. The oil pump 15 is connected to the engine 1, and the oil discharge amount increases as the engine rotation speed (engine rotation speed) increases.
[0028]
Therefore, as the engine rotation speed increases, the amount of oil supplied to the first and second oil jets 11 and 12 increases, and the force due to the oil pressure acting on the valve element 14 increases. When this force is greater than the urging force of the spring 13, the valve 14 is opened against the urging force of the spring 13, and oil is injected from the first and second oil jets 11 and 12. Become like
[0029]
The second oil jet 12 injects oil toward a portion corresponding to the bottom surface 9 a of the cavity 9 on the back surface of the head 8 of the piston 4. Since the fuel injected from the fuel injection valve 6 collides with the bottom surface 9a of the cavity 9, a portion corresponding to the bottom surface 9a on the back surface of the head 8 of the piston 4 is referred to as a portion corresponding to the collision position of the injected fuel. Will be. Hereinafter, this portion is referred to as a collision portion 16. The second oil jet 12 is set to perform oil injection toward the collision portion 16. On the other hand, the first oil jet 11 injects oil toward a portion other than the collision portion 16 on the back surface of the head 8 of the piston 4, and for example, injects oil toward the oil receiving portion 10 described above. It is set to do.
[0030]
Regarding the urging force of the spring 13 of the first oil jet 11, the pressure of the oil in the first oil jet 11, that is, the pressure of the oil discharged from the oil pump 15 has become equal to or more than the first predetermined value a. At this time, it is set in advance to a size at which the valve element 14 opens. The first predetermined value a is a relatively low value, for example, a value equal to the oil pressure when the engine speed is higher than the idle speed by a predetermined value.
[0031]
Regarding the urging force of the spring 13 of the second oil jet 12, the pressure of the oil in the second oil jet 12, that is, the pressure of the oil discharged from the oil pump 15 is higher than the first predetermined value a. Is larger than the second predetermined value b, which is also large. The second predetermined value b is set to a relatively high value, for example, a value equal to the oil pressure when the engine speed is in the middle rotation range or the high rotation range.
[0032]
Next, the operation of the piston cooling device will be described with reference to a time chart of FIG.
During the operation of the engine 1, heat generated when the air-fuel mixture burns in the combustion chamber 5 is transmitted to the piston 4, and the heat load on the piston 4 increases. As the heat load increases, the reliability decreases. The thermal load on the piston 4 tends to increase as the engine speed increases. This is because the higher the engine speed, the shorter the period in which the piston 4 that has received heat during combustion can be cooled, and the more difficult it is for the piston 4 to cool. Therefore, as shown in FIG. 2A, as the engine speed gradually increases, the thermal load on the piston 4 also gradually increases. In the head 8 of the piston 4, the portion corresponding to the bottom surface 9 a of the cavity 9 is cooled when the fuel injected from the fuel injection valve 6 collides with the bottom surface 9 a and evaporates, so that the temperature is low in that portion. In addition, the temperature tends to increase in other parts.
[0033]
When the engine speed gradually increases, the pressure of the oil discharged from the oil pump 15 driven by the engine 1 also gradually increases as shown in FIG. Then, when the engine rotation speed becomes higher than the idle rotation speed by a predetermined value, the pressure of the oil discharged from the oil pump 15 becomes higher than the first predetermined value a, and as shown in FIG. Oil injection from one oil jet 11 is started. The oil injection amount by the first oil jet 11 at this time increases as the engine rotation speed increases and the oil discharge pressure of the oil pump 15 increases.
[0034]
This oil injection is performed not on the collision portion 16 which is the portion corresponding to the bottom surface 9a on the back surface of the head 8 of the piston 4 but on the oil receiving portion 10 which is the other portion. As a result, it is suppressed that the temperature of the oil receiving portion 10 becomes excessively high, and changes as shown in FIG. In this way, depending on the oil injection, the part of the head of the piston 4 that is likely to be high in temperature, but not the part that easily becomes low in temperature (the part corresponding to the oil receiving portion 10), is accurately cooled. For this reason, the part which easily becomes low temperature is cooled by both the oil injection and the fuel vaporization, so that the part is excessively cooled and fine particles (particulates) containing soot as a main component at the time of combustion. The occurrence is suppressed.
[0035]
If the thermal load on the piston 4 increases with a further increase in the engine rotation speed, the portion of the head 8 of the piston 4 corresponding to the bottom surface 9a of the cavity 9 cannot be completely cooled only by the vaporization of the injected fuel. However, when the pressure of the oil discharged from the oil pump 15 becomes higher than a second predetermined value b, which is larger than the first predetermined value a, as the engine rotation speed increases, the oil from the first oil jet 11 In addition to the injection, the oil injection from the second oil jet 12 is also started as shown in FIG. The oil injection amount by the second oil jet 12 at this time also increases as the engine rotation speed increases and the oil discharge pressure of the oil pump 15 increases.
[0036]
Since the oil injection by the second oil jet 12 is performed toward the collision portion 16 which is a portion corresponding to the bottom surface 9a on the back surface of the head 8 of the piston 4, the temperature of the collision portion 16 is reduced as shown in FIG. ) Does not rise excessively as shown by the broken line, but changes as shown by the solid line. As described above, the portion of the head 8 of the piston 4 corresponding to the bottom surface 9a of the cavity 9 is cooled not only by the vaporization of the injected fuel but also by the oil injection, and the excessive rise in the temperature of the portion is suppressed. The Rukoto.
[0037]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The pressure of the oil discharged from the oil pump 15 driven by the engine 1 increases with an increase in the engine rotation speed which is a parameter corresponding to the thermal load on the piston 4. When the pressure of the oil is less than the second predetermined value b and the heat load of the piston 4 is smaller than the predetermined level, the oil is injected to the back surface of the head 8 of the piston 4 except for the collision portion 16. The oil injection from the first oil jet 11 is performed only on the oil receiving portion 10 which is the portion. For this reason, the collision portion 16 is prevented from being excessively cooled by cooling with oil. When the pressure of the oil is equal to or higher than the second predetermined value b and the heat load of the piston 4 is higher than the predetermined level, the oil is also injected into the collision portion 16 by the oil injection from the second oil jet 12. The fuel is injected to cool the collision portion 16 with oil. For this reason, an excessive rise in the temperature of the collision portion 16 is suppressed. Accordingly, when the thermal load on the piston 4 is small, the collision portion 16 is prevented from being too cold and particulates are generated during combustion, while the temperature of the collision portion 16 is reduced when the thermal load on the piston 4 is large. It is possible to suppress a decrease in reliability due to an excessive rise.
[0038]
(2) The oil discharge pressure of the oil pump 15 increases as the engine speed increases. When the pressure of the oil becomes equal to or higher than the second predetermined value b, that is, when the engine speed, which is a parameter corresponding to the thermal load of the piston 4, increases to a value equal to or higher than the second predetermined value b. Then, oil is injected from the second oil jet 12 to the collision portion 16. For this reason, the cooling of the collision portion 16 when the heat load of the piston 4 becomes equal to or higher than the predetermined level can be appropriately performed, and the excessive rise in the temperature of the collision portion 16 can be accurately suppressed. Further, as the engine rotation speed increases and the oil discharge pressure of the oil pump 15 increases, the amount of oil injected by the first and second oil jets 11 and 12 increases. For this reason, the oil injection amount can be increased as the thermal load on the piston 4 increases with an increase in the engine rotation speed, and an appropriate amount of oil corresponding to the thermal load on the piston 4 is supplied to the head 8 of the piston 4. Can be sprayed on the back surface of
[0039]
(3) As the first and second oil jets 11 and 12, when the valve body 14 closed by the spring 13 is opened against the spring 13 by the pressure of the oil, the head of the piston 4 The one that injects oil toward the back surface of No. 8 is employed. Accordingly, by providing the oil jet 12 so that the oil injection from the second oil jet 12 is performed toward the collision portion 16, the collision of the oil when the oil pressure becomes equal to or higher than the second predetermined value b is performed. Injecting oil into the part 16 can be realized with a simple configuration.
[0040]
(4) Normally, oil injection from the first oil jet 11 toward the oil receiving portion 10 other than the collision portion 16 is performed on condition that the pressure of the oil is equal to or higher than the first predetermined value a. It just happens. That is, the urging force of the spring 13 of the first oil jet 11 is set so that the valve element 14 of the first oil jet 11 opens when the oil pressure becomes equal to or higher than the first predetermined value a. I have. The collision portion 16 is not cooled by the oil injected from the first oil jet 11. When the engine rotation speed increases and the oil pressure becomes equal to or higher than the second predetermined value b, oil is injected from the second oil jet 12 to the collision portion 16. That is, the urging force of the spring 13 of the second oil jet 12 is set such that the valve element 14 of the second oil jet 12 opens when the oil pressure becomes equal to or higher than the second predetermined value b. I have. The collision portion 16 is cooled by the oil injected from the second oil jet 12. Accordingly, it is possible to easily achieve both suppression of the excessive cooling of the collision portion 16 and suppression of the excessive rise in the temperature of the collision portion 16 at the time of high engine rotation when the thermal load on the piston 4 becomes large, without performing complicated control or the like. It can be realized with a simple configuration.
[0041]
The above embodiment can be modified, for example, as follows.
The oil injection by the first oil jet 11 is performed toward the oil receiving portion 10 as a portion other than the collision portion 16, but may be performed toward a portion other than the other collision portion 16.
[0042]
When the engine rotation speed is equal to or higher than the second predetermined value b, the oil is injected into the collision portion 16, but instead, in an engine operating state where the heat load of the piston 4 becomes larger than the predetermined level. When it is determined that there is, for example, when the engine load is equal to or more than a predetermined value, oil injection may be performed on the collision portion 16.
[0043]
The oil injection to the back surface of the head 8 of the piston 4 may be performed using an electromagnetically driven oil injection valve or the like instead of the first and second oil jets 11 and 12.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing an outline of a periphery of a combustion chamber of an engine to which a piston cooling device according to an embodiment is applied and an oil injection system.
2 (a) to 2 (f) show the pressure of oil discharged from an oil pump, an oil injection mode of a first oil jet, and an oil injection mode of a second oil jet as the engine speed increases. 5 is a time chart showing how the temperature of the oil receiving portion and the temperature of the collision portion change.
FIGS. 3A and 3B are graphs showing a change in torque of an in-cylinder injection type internal combustion engine and a change in an amount of generation of a paticle rate with respect to a change in a start timing of fuel injection.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Cylinder block, 3 ... Cylinder head, 4 ... Piston 5 ... Combustion chamber, 6 ... Fuel injection valve, 7 ... Spark plug, 8 ... Head, 9 ... Cavity, 9a ... Bottom surface, 9b ... Cavity outline Reference numeral 10 denotes an oil receiving portion, 11 denotes a first oil jet (injection means), 12 denotes a second oil jet (injection means), 13 denotes a spring, 14 denotes a valve body, 15 denotes an oil pump, and 16 denotes a collision portion.

Claims

Applied to a direct injection internal combustion engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber and collides with the head surface of the piston, in a piston cooling device that injects oil to the back surface of the piston head,
Inject oil into a portion other than the collision portion, which is a portion corresponding to the collision position of the injected fuel on the back surface of the piston, and also inject the oil into the collision portion when the heat load of the piston is equal to or higher than a predetermined level. A piston cooling device comprising injection means.

The piston cooling according to claim 1, wherein the injection unit injects oil to the collision portion on the back surface of the head of the piston when an engine rotation speed that is a parameter corresponding to a thermal load of the piston is equal to or higher than a predetermined value. apparatus.

The injection means receives oil discharged from an oil pump driven by the internal combustion engine, and injects the oil to the collision portion on the back surface of the head of the piston when the pressure of the oil becomes equal to or higher than a predetermined value. Item 3. A cooling device for a piston according to Item 2.

The injection means injects oil to the back side of the head of the piston when the valve element, which has been closed by the biasing force of the spring, opens against the spring due to the pressure of the oil discharged from the oil pump. 4. The cooling device for a piston according to claim 3, further comprising an oil jet.

As the oil jet, a first oil jet that opens and injects oil when the pressure of the oil reaches a first predetermined value, and that the pressure of the oil is higher than a first predetermined value A second oil jet that opens and injects oil when the valve body reaches a second predetermined value that is also a high value,
The first oil jet injects oil to a portion other than the collision portion on the back surface of the head of the piston,
The piston cooling device according to claim 4, wherein the second oil jet injects oil to the collision portion on the back surface of the head of the piston.