JP2017089472A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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また、特許文献2には、エンジン停止後に電動オイルポンプが作動され、エンジンの各摺動部に潤滑油が供給される旨が記載されている。
仮に、オイルがオイルジェットから噴射されてピストンの裏側へ吹き付けられる時にピストンが上死点の近傍に停止している場合には、オイルジェットとピストンとの間の距離が大きいため、ピストンが下死点の近傍に停止している場合と比較して、ピストンの裏側に吹き付けられるオイルの勢いが弱くなる。その結果、ピストンの裏側に吹き付けられるオイルによって、ピストンに付着したデポジットを効率的に除去することができず、デポジットがピストンに堆積してしまうおそれがある。
前記シリンダ内に配置されたピストンと、
コネクティングロッドを介して前記ピストンに連結されたクランクシャフトと、
前記ピストンの裏面にオイルを噴射するオイルジェット装置とを具備する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記ピストンが停止する位置を制御するピストン停止位置制御部を有し、
さらに、前記制御装置は、前記ピストン停止位置制御部によって、クランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置に前記ピストンを停止させた状態で、前記ピストンの裏面にオイルが噴射されるように前記オイルジェット装置を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
そのため、本発明の内燃機関の制御装置では、ピストンが上死点の近傍に停止しており、ピストンの裏面とオイルジェット装置との間の距離が大きい状態でオイルがオイルジェット装置からピストンの裏面に噴射される場合よりも、ピストンの裏面に吹き付けられるオイルの勢いを強くすることができる。
その結果、本発明の内燃機関の制御装置では、ピストンが上死点の近傍に停止しており、ピストンの裏面とオイルジェット装置との間の距離が大きい状態でオイルがオイルジェット装置からピストンの裏面に噴射される場合よりも、ピストンに付着したデポジットを効率的に除去することができ、デポジットがピストンに堆積してしまうおそれを低減することができる。
図1に示す例では、ピストン2がシリンダ1内に配置されている。クランクシャフト4が、コネクティングロッド5を介してピストン2に連結されている。コネクティングロッド5が、ピストンピン6を中心にピストン2に対して回動可能に構成されている。ピストン2がシリンダ1に対して上下に移動すると、クランクシャフト4とコネクティングロッド5との連結部が、回転中心軸線4aを中心とする図1の破線円上を移動し、その結果、図1に矢印で示すように、クランクシャフト4が回転する。
詳細には、図1に示す例では、ピストン2が下死点に位置する時に、クランクシャフト4とコネクティングロッド5との連結部が位置P2に位置する。つまり、図1は、ピストン2が下死点に位置する状態のエンジンシステムを示している。また、図1に示す例では、下死点前50度クランク角のタイミングにおいて、クランクシャフト4とコネクティングロッド5との連結部が位置P1に位置する。さらに、下死点後50度クランク角のタイミングにおいて、クランクシャフト4とコネクティングロッド5との連結部が位置P3に位置する。
さらに、図1に示す例では、ピストン2の裏面2bにオイルOIL(図2参照)を噴射するノズル7aを備えたオイルジェット装置7が設けられている。図2は下死点に位置するピストン2の裏面2bにオイルジェット装置7のノズル7aからオイルOILが噴射される様子を示した図である。
図1および図2に示す例では、制御装置(ECU)50からの制御信号に基づき、電動オイルポンプ8が、オイル通路9a、9b、9c1を介してオイルジェット装置7にオイルパン10内のオイルを供給する。さらに、オイルジェット装置7が、電動オイルポンプ8により供給されたオイルOILをピストン2の裏面2bに噴射する。
詳細には、図2に示す例では、オイルジェット装置7のノズル7aからピストン2の裏面2b(図1参照)に噴射されたオイルOIL(図1参照)が、連通路2d(図1参照)を介してクーリングチャンネル2c(図1参照)の内部に到達する。
さらに、オイル通路9c3を介して供給されたオイルが、3番気筒のオイルジェット装置(図示せず)によって3番気筒のピストン(図示せず)の裏面(図示せず)に噴射される。
また、オイル通路9c4を介して供給されたオイルが、4番気筒のオイルジェット装置(図示せず)によって4番気筒のピストン(図示せず)の裏面(図示せず)に噴射される。
さらに、図1および図2に示す例では、制御装置(ECU)50からの制御信号に基づき、電動オイルポンプ8が、オイル通路9a、9dおよびバルブ11を介してエンジンシステムの他の部位(図示せず)にオイルパン10内のオイルを供給することができる。
図3に示すルーチンが開始されると、ステップS100において、エンジン停止要求の有無が判定される。エンジン停止要求が有るときには、ステップS101に進み、エンジン停止要求が無いときには、このルーチンを終了する。
ステップS101では、1番気筒から4番気筒のピストンに付着しているデポジットを除去する必要が有るか否かが判定される。デポジットを除去する必要が有るときには、ステップS102に進み、デポジットを除去する必要が無いときには、ステップS104に進む。
具体的には、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、特開2008−095655号公報の段落0029に記載されている手法と同様に、エンジン停止時の圧縮行程気筒内での燃焼を利用することにより、ピストン停止位置制御部50aが、1番気筒および4番気筒のピストンを、クランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置に停止させる制御を実行する。
その結果、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、1番気筒のクランクシャフト4(図1参照)とコネクティングロッド5(図1参照)との連結部が下死点前50度クランク角に対応する位置P1(図1参照)と下死点後50度クランク角に対応する位置P3(図1参照)との間に位置する状態、つまり、1番気筒のピストン2(図1参照)が下死点の近傍に位置する状態で、エンジンが停止する。また、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、エンジン停止時に、4番気筒のクランクシャフト(図示せず)とコネクティングロッド(図示せず)との連結部が下死点前50度クランク角に対応する位置と下死点後50度クランク角に対応する位置との間に位置し、4番気筒のピストン(図示せず)が下死点の近傍に位置する。
具体的には、制御装置50によって電動オイルポンプ8(図2参照)が所定期間作動される。その結果、1番気筒のオイルジェット装置7(図2参照)のノズル7a(図2参照)から、下死点の近傍に停止している1番気筒のピストン2(図2参照)の裏面2b(図1参照)にオイルOIL(図2参照)が噴射され、それにより、1番気筒のピストン2に付着しているデポジットDP(図1参照)が除去される。また、4番気筒のオイルジェット装置(図示せず)のノズル(図示せず)から、下死点の近傍に停止している4番気筒のピストン(図示せず)の裏面(図示せず)にオイルが噴射され、それにより、4番気筒のピストンに付着しているデポジットが除去される。
電動オイルポンプ8の作動期間は、事前評価などに基づき、例えば1番気筒のピストン2および4番気筒のピストンに付着しているデポジットを除去するために必要な期間に設定される。また、電動オイルポンプ8が発生する油圧の大きさは、事前評価などに基づき、例えば1番気筒のピストン2および4番気筒のピストンに付着しているデポジットを除去するために必要な油圧の大きさに設定される。
ピストン(「ピストン」には、「クーリングチャンネルの内部」も含まれる)に付着しているデポジットの量は、例えば事前評価、エンジンの過去の運転状態などに基づいて推定することができる。
ピストンに付着しているデポジットの大部分を除去するように、電動オイルポンプ8の作動期間および油圧の大きさを設定してもよく、ピストンに付着しているデポジットの大部分を除去しようとするのではなく、ピストンに付着したデポジットの堆積量が所定値を超えないように、電動オイルポンプ8の作動期間および油圧の大きさを設定してもよい。
詳細には、ステップS103において1番気筒のピストン2の裏面2bおよび4番気筒のピストンの裏面にオイルが噴射される時(つまり、エンジン停止時)に、バルブ11(図1参照)が閉弁されており、オイルパン10(図1参照)内のオイルは、オイル通路9d(図1参照)およびバルブ11を介してエンジンシステムの他の部位(図示せず)に供給されない。そのため、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、オイルパン10内のオイルがエンジンシステムの他の部位に供給される場合よりも高圧のオイルを1番気筒のピストン2の裏面2bおよび4番気筒のピストンの裏面に噴射することができる。一方、エンジン運転時には、バルブ11が開弁されており、オイルパン10内のオイルがエンジンシステムの他の部位にも供給される。
その結果、2番気筒のクランクシャフト(図示せず)とコネクティングロッド(図示せず)との連結部が下死点前50度クランク角に対応する位置と下死点後50度クランク角に対応する位置との間に位置する状態、つまり、2番気筒のピストン(図示せず)が下死点の近傍に位置する状態で、エンジンが停止する。また、エンジン停止時に、3番気筒のクランクシャフト(図示せず)とコネクティングロッド(図示せず)との連結部が下死点前50度クランク角に対応する位置と下死点後50度クランク角に対応する位置との間に位置し、3番気筒のピストン(図示せず)が下死点の近傍に位置する。
次いで、ステップS103では、制御装置50(図1参照)によって、2番気筒および3番気筒のピストンに付着しているデポジットを除去するためのオイルジェットが実行される。
電動オイルポンプ8の作動期間は、事前評価などに基づき、例えば2番気筒のピストンおよび3番気筒のピストンに付着しているデポジットを除去するために必要な期間に設定される。また、電動オイルポンプ8が発生する油圧の大きさは、事前評価などに基づき、例えば2番気筒のピストンおよび3番気筒のピストンに付着しているデポジットを除去するために必要な油圧の大きさに設定される。
詳細には、ステップS103において2番気筒のピストンの裏面および3番気筒のピストンの裏面にオイルが噴射される時(つまり、エンジン停止時)に、バルブ11(図1参照)が閉弁されており、オイルパン10(図1参照)内のオイルは、オイル通路9d(図1参照)およびバルブ11を介してエンジンシステムの他の部位(図示せず)に供給されない。そのため、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、オイルパン10内のオイルがエンジンシステムの他の部位に供給される場合よりも高圧のオイルを2番気筒のピストンの裏面および3番気筒のピストンの裏面に噴射することができる。
つまり、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、ステップS103が実行される毎に(例えばエンジン停止毎に)、ピストン停止位置制御部50a(図1参照)によってクランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置に停止させられるピストンが順に切り替えられる。
そのため、第1の実施形態の内燃機関の制御装置では、ピストン2が上死点の近傍に停止しており、ピストン2の裏面2bとオイルジェット装置7との間の距離が大きい状態でオイルOILがオイルジェット装置7からピストン2の裏面2bに噴射される場合よりも、ピストン2の裏面2bに吹き付けられるオイルの勢いを強くすることができる。
その結果、第1の実施形態の内燃機関の制御装置では、ピストンが上死点の近傍に停止しており、ピストン2の裏面2bとオイルジェット装置7との間の距離が大きい状態でオイルOILがオイルジェット装置7からピストン2の裏面2bに噴射される場合よりも、ピストン2に付着したデポジットDP(図1参照)を効率的に除去することができ、デポジットDPがピストン2に堆積してしまうおそれを低減することができる。
除去すべきデポジットDPの例としては、例えばピストン2が高温状態で運転され、デポジット化したオイルがピストン2に付着したもの等がある。
ピストン2を下死点に停止させた状態でオイルジェットを実行する場合には、オイルジェット装置7(図1参照)のノズル7a(図1参照)とピストン2の裏面2b(図1参照)との間の距離が最小になるため、ピストン2の裏面2bに到達するオイルOIL(図2参照)の速度が最大になる。
一方、クランク角が下死点前50度または下死点後50度の位置にピストン2が停止している場合には、ピストン2が下死点に停止している場合と比較して、オイルジェット装置7(図1参照)のノズル7a(図1参照)とピストン2の裏面2bとの間の距離が増加するものの、その増加量は、ピストン2のストローク(ピストン2の上死点と下死点との間の距離)の20%よりも小さい。
つまり、クランク角センサ(図示せず)の出力値に基づいてピストン2の停止位置を正確に制御することにより、ピストン2を下死点に正確に停止させた状態でオイルジェットを実行しなくても、クランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置にピストン2を停止させた状態でオイルジェットを実行すれば、ピストン2の裏面2bに到達するオイルOILの速度を十分に高くすることができ、ピストン2に付着したデポジットDP(図1参照)を十分に除去することができる。
従って、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、ピストン2を下死点に正確に停止させた状態でオイルジェットが実行されるのではなく、クランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置にピストン2を停止させた状態でオイルジェットが実行される。
第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、エンジン停止毎に、1番気筒および4番気筒のピストンと、2番気筒および3番気筒のピストンとを交互に下死点の近傍に停止させ(ステップS102)、下死点の近傍に位置するピストンに付着したデポジットを除去するためのオイルジェット(ステップS103)を実行することもできる。
また、上述した例では、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が4気筒のエンジンシステムに適用されているが、他の例では、第1の実施形態の内燃機関の制御装置を任意の気筒数のエンジンシステムに適用することもできる。
さらに、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図3に示す例では、クランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置にピストン2(図1参照)を停止させるために、エンジン停止時の圧縮行程気筒内での燃焼が利用されているが、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、特開2008−095655号公報の段落0027に記載されている手法と同様に、スタータモータ(図示せず)を利用することにより、クランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置にピストン2を停止させることもできる。
あるいは、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、特開2014−040794号公報の段落0025に記載されている手法と同様に、モータジェネレータ(図示せず)を利用することにより、クランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置にピストン2を停止させることもできる。
第2の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムは、後述する点を除き、上述した第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムとほぼ同様に構成されている。従って、第2の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムによれば、後述する点を除き、上述した第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムとほぼ同様の効果を奏することができる。
一方、第2の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、図4に示すように、1番気筒用のオイル通路9c1上にバルブ12a1が設けられており、2番気筒用のオイル通路9c2上にバルブ12a2が設けられており、3番気筒用のオイル通路9c3上にバルブ12a3が設けられており、4番気筒用のオイル通路9c4上にバルブ12a4が設けられている。
詳細には、第2の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、図4に示すように、オイルジェット(図3のステップS103)の実行によって1番気筒のピストン2および4番気筒のピストンに付着しているデポジットが除去される時に、バルブ12a1、12a4が開弁され、バルブ12a2、12a3が閉弁される。そのため、2番気筒のピストンおよび3番気筒のピストンに対するオイルの噴射が実行されず、図1および図2に示す例よりも、1番気筒のピストン2および4番気筒のピストンに噴射されるオイルの圧力を向上させることができ、デポジットの除去能力を向上させることができる。
また、第2の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、オイルジェット(図3のステップS103)の実行によって2番気筒のピストンおよび3番気筒のピストンに付着しているデポジットが除去される時に、バルブ12a2、12a3が開弁され、バルブ12a1、12a4が閉弁される。そのため、1番気筒のピストン2および4番気筒のピストンに対するオイルの噴射が実行されず、図1および図2に示す例よりも、2番気筒のピストンおよび3番気筒のピストンに噴射されるオイルの圧力を向上させることができ、デポジットの除去能力を向上させることができる。
第3の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムは、後述する点を除き、上述した第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムとほぼ同様に構成されている。従って、第3の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムによれば、後述する点を除き、上述した第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムとほぼ同様の効果を奏することができる。
また、第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、図1に示すように、オイル通路9d上にバルブ11が配置されているが、第3の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、図5に示すように、オイル通路9d上にバルブが配置されていない。
さらに、第3の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムでは、図5に示すように、オイル通路9b上に逆止弁14が配置されており、オイル通路9e上に逆止弁15が配置されている。
詳細には、第3の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図5に示す例では、オイルジェット(図3のステップS103)の実行時に、制御装置(ECU)50(図1参照)からの制御信号に基づき、電動オイルポンプ8’が、オイル通路9e、逆止弁15、オイル通路9b、9c1を介してオイルジェット装置7にオイルパン10内のオイルを供給する。さらに、オイルジェット装置7が、電動オイルポンプ8’により供給されたオイルOILをピストン2の裏面2b(図1参照)に噴射する。
一方、第3の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図5に示す例では、電動オイルポンプ8’が作動するオイルジェット(図3のステップS103)の実行時に、逆止弁14が閉弁するため、オイルパン10内のオイルは、オイル通路9dを介してエンジンシステムの他の部位(図示せず)に供給されない。
第4の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムは、後述する点を除き、上述した第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムとほぼ同様に構成されている。従って、第4の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムによれば、後述する点を除き、上述した第1の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムとほぼ同様の効果を奏することができる。
詳細には、第4の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図6に示す例では、エンジン運転中に、機械式オイルポンプ13が発生した油圧がバルブ17を介してアキュムレータ16に蓄えられる。また、エンジン停止後のオイルジェット(図3のステップS103)の実行時には、エンジン運転中にアキュムレータ16に蓄えられた油圧がバルブ17を介して放出され、オイル通路9f、9b、9c1を介してオイルジェット装置7にオイルが供給される。さらに、オイルジェット装置7が、アキュムレータ16から供給されたオイルOILをピストン2の裏面2b(図1参照)に噴射する。
第4の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図6に示す例では、デポジットDP(図1参照)の除去に必要な油圧、油量が事前の評価等で予め求められ、デポジットDPの除去に適したアキュムレータ16が用いられる。詳細には、エンジン運転中に、バルブ17を開弁することにより、機械式オイルポンプ13が発生した油圧がバルブ17を介してアキュムレータ16に蓄えられる。さらに、エンジン運転中であって、アキュムレータ16への蓄圧の完了後には、バルブ17が閉弁され、アキュムレータ16に蓄えられた油圧が保持される。
2 ピストン
2a 頂面
2b 裏面
2c クーリングチャンネル
2d 連通路
3 燃焼室
4 クランクシャフト
4a 回転中心軸線
5 コネクティングロッド
6 ピストンピン
7 オイルジェット装置
7a ノズル
8、8’ 電動オイルポンプ
9a、9b、9c1、9c2、9c3、9c4 オイル通路
9d、9e、9f オイル通路
10 オイルパン
11 バルブ
12a1、12a2、12a3、12a4 バルブ
13 機械式オイルポンプ
14、15 逆止弁
16 アキュムレータ
17 バルブ
50 制御装置
50a ピストン停止位置制御部
Claims (1)
- シリンダと、
前記シリンダ内に配置されたピストンと、
コネクティングロッドを介して前記ピストンに連結されたクランクシャフトと、
前記ピストンの裏面にオイルを噴射するオイルジェット装置とを具備する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記ピストンが停止する位置を制御するピストン停止位置制御部を有し、
さらに、前記制御装置は、前記ピストン停止位置制御部によって、クランク角が下死点前50度から下死点後50度の範囲内の位置に前記ピストンを停止させた状態で、前記ピストンの裏面にオイルが噴射されるように前記オイルジェット装置を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
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