JP3536632B2 - 内燃機関の潤滑装置 - Google Patents

内燃機関の潤滑装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、機関出力によっ
て機械的に駆動されるオイルポンプを用いた内燃機関の
潤滑装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用内燃機関に代表される多くの内
燃機関では、機関各部の強制潤滑のために、機関のクラ
ンクシャフトやカムシャフト等によって機械的に駆動さ
れるオイルポンプが用いられており、一般に、実開平2
−7308号公報等に記載されているように、シリンダ
ブロック下面のオイルパン内から潤滑油を吸い上げ、か
つシリンダブロック内のオイルギャラリを通して各部へ
圧送する構成となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな機械駆動式のオイルポンプを用いた従来の潤滑装置
においては、機関始動時には、機関の回転数がある程度
の回転数とならないとオイルギャラリの圧力が上昇し始
めないため、各部への潤滑油供給が不十分となりやす
く、摩耗やエアの混入等の不具合が発生する虞れがあ
る。
【0004】特に、車両の駆動源として内燃機関ととも
に電動モータを具備し、車両運転条件に基づいて内燃機
関の停止および再始動が自動的に行われるハイブリッド
型自動車においては、内燃機関の停止および再始動が頻
繁に繰り返されるので、それだけ始動の際の潤滑不良が
大きな問題となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、内
燃機関の出力によって機械的に駆動されるオイルポンプ
を有し、このオイルポンプによってオイルギャラリを介
して機関各部に潤滑油を供給する内燃機関の潤滑装置に
おいて、上記オイルギャラリに逆止弁を介して接続さ
れ、機関の運転中にオイルポンプから吐出された潤滑油
を蓄えるとともに蓄圧するアキュムレータと、このアキ
ュムレータと上記オイルギャラリとを接続するオイル出
口通路に介装された開閉弁と、を備え、機関の始動時に
上記開閉弁を介して上記アキュムレータからオイルギャ
ラリへ潤滑油を放出するようにしたことを特徴としてい
る。
【0006】すなわち、機関の通常の運転中には、オイ
ルポンプによって十分に高い油圧が発生しており、機関
各部に十分に潤滑油が供給されるとともに、その一部が
アキュムレータに導かれ、所定圧力の加圧状態を保った
まま蓄えられる。そして、機関の停止後、再始動する際
には、開閉弁が開かれ、アキュムレータから所定圧力の
潤滑油がオイルギャラリへと放出される。これによっ
て、機関各部に始動初期の段階から確実に潤滑油が供給
される。なお、アキュムレータとしては、スプリング等
の加圧手段を有するもののほか、水頭差によって蓄圧す
るように構成することも可能である。
【0007】特に本発明では、上記アキュムレータから
オイルパンへ連通するリリーフ通路を有し、所定圧力で
開くリリーフ弁がこのリリーフ通路に介装されている。
【0008】上記リリーフ弁の設定圧は、オイルポンプ
から供給される潤滑油圧の最高値よりもある程度低い必
要がある。この構成では、機関の運転中に、オイルポン
プによってアキュムレータへ送り込まれる潤滑油の圧力
がリリーフ弁の設定圧以上となったときに、該リリーフ
弁が開き、オイルパンへと一部の潤滑油が戻る。従っ
て、アキュムレータ内を潤滑油が循環する形となり、潤
滑油の長時間の滞留が生じない。
【0009】そして、この請求項の発明をさらに具体
化した請求項の発明では、アキュムレータ内の潤滑油
が熱を受けるようにアキュムレータを車両のエンジンル
ーム内の高温部に配置してあり、また、請求項の発明
では、アキュムレータ内の潤滑油が冷却作用を受けるよ
うにアキュムレータを外気や冷却水等の低温冷却媒体と
熱交換可能な位置に配置してある。すなわち、アキュム
レータ内を潤滑油が常時循環することを利用して、請求
では、始動後の潤滑油温を早期に昇温させるための
一種のオイルヒータとなり、請求項では、潤滑油を冷
却するための一種のオイルクーラとなる。
【0010】また請求項に係る発明は、アキュムレー
タのアキュムレータ室の少なくとも一部を、内燃機関の
シリンダを囲むようにシリンダブロック内部に形成した
ことを特徴としている。
【0011】従って、この構成では、シリンダの少なく
とも一部がアキュムレータ室内の潤滑油によって冷却さ
れる。
【0012】さらに、この請求項に従属する請求項
の発明は、上記逆止弁と直列に第2の開閉弁を介装し、
機関の低温時にこの第2の開閉弁を閉じるようにしたこ
とを特徴としている。従って、機関の始動後、十分に温
度が上昇するまでの間は、第2の開閉弁が閉状態にある
から、アキュムレータ室、特にシリンダブロック内部の
アキュムレータ室へ新たに低温潤滑油が流入することが
ない。これにより、シリンダ壁が早期に温度上昇する。
【0013】
【発明の効果】この発明に係る内燃機関の潤滑装置によ
れば、アキュムレータに蓄えた高圧潤滑油を始動時に機
関各部に速やかに供給することができ、始動時の潤滑不
良や潤滑油中へのエア混入を回避することができる。
【0014】特に、アキュムレータに潤滑油が滞留せ
ず、常に循環するので、潤滑油の滞留による劣化を回避
できる。
【0015】そして、請求項のようにアキュムレータ
をエンジンルーム内の高温部に配置すれば、アキュムレ
ータ内を潤滑油が循環することによって潤滑油を暖める
ことができ、機関の早期暖機が可能となる。また請求項
のようにアキュムレータを外気や冷却水によって冷却
される位置に配置すれば、アキュムレータ内を流れる潤
滑油を冷却することができ、一種のオイルクーラとして
利用することが可能となる。
【0016】さらに、請求項のようにアキュムレータ
室をシリンダブロック内部に形成すれば、アキュムレー
タが機関外部にある場合に比較して装置全体を小型化で
きるとともに、油冷シリンダブロックとなるため、機関
全体での冷却水量を削減でき、ラジエータ等の小型化が
可能である。
【0017】そして、請求項の発明によれば、機関の
低温時にはシリンダブロック内のアキュムレータ室に低
温潤滑油が流入することがなく、シリンダ壁の温度が速
やかに上昇するため、フリクションロスを低減できると
ともに、排気性能が向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0019】図1は、この発明に係る潤滑装置を備えた
内燃機関1が用いられるハイブリッド型自動車の駆動系
の構成を示したもので、内燃機関1のクランク軸が無段
変速機2を介して車軸5を駆動しているとともに、上記
無段変速機2に電動機3が接続されており、この電動機
3の駆動力が同じく車軸5に入力されている。上記電動
機3は、いわゆるモータ・ジェネレータであって、被動
時に発電する発電機能を有している。この実施例のハイ
ブリッド型自動車においては、図2に示すように、車速
hが所定の車速Hより高く(ステップ1)かつアクセル
開度aが所定開度A以上(ステップ2)である場合にの
み内燃機関1が駆動されて該内燃機関1と電動機3の双
方で車両が駆動され(ステップ3)、低車速域および低
負荷域では、電動機3のみによって車両が駆動(ステッ
プ4)されるようになっている。従って、車速や負荷の
変動に伴って、内燃機関1の停止および始動が繰り返さ
れるようになっている。この内燃機関1の停止、始動お
よび電動機3の駆動は、図示せぬハイブリッドコントロ
ールユニットによって制御される。
【0020】次に、図3に基づいて、上記内燃機関1の
潤滑装置の基本的な構成を説明する
【0021】この潤滑装置は、内燃機関1のクランク軸
によって機械的に駆動されるオイルポンプ11を有し、
このオイルポンプ11によってオイルパン12内から潤
滑油を吸い上げるとともに、オイルギャラリ13を介し
て、シリンダヘッド側のカムジャーナル軸受14やシリ
ンダブロック側のクランクジャーナル軸受15、クラン
クピン軸受16、等機関各部に供給するようになってい
る。そして、シリンダブロック側部等の適宜位置に、潤
滑油を蓄えるとともに蓄圧するアキュムレータ17を備
えている。このアキュムレータ17は、入口通路18お
よび出口通路19によって上記オイルギャラリ13に接
続されている。上記入口通路18には、オイルギャラリ
13側からアキュムレータ17への流入のみを許容する
逆止弁20が介装されている。従って、機関の運転中に
オイルポンプ11から吐出された潤滑油の一部は、この
入口通路18を通してアキュムレータ17内に押し込め
られ、該アキュムレータ17内に蓄圧される。また上記
出口通路19には、該出口通路19を開閉する電磁弁か
らなる第1開閉弁21が介装されている。
【0022】上記開閉弁21は、コントロールユニット
22からの制御信号によって切換制御されるものであっ
て、機関の始動状況を検出するためにコントロールユニ
ット22には、クランク角センサ23からの回転数信
号、キースイッチ24からのイグニッションスイッチ信
号、ハイブリッドコントロールユニット25からの始動
信号、等が入力されている。
【0023】図4は、上記コントロールユニット22に
よって実行される第1開閉弁21の制御の内容を示すフ
ローチャートであって、まず、ステップ11でイグニッ
ションスイッチ信号がONであるか判定し、これがOF
Fである場合には、第1開閉弁21を閉状態に保持する
(ステップ12)。これにより、機関停止中の蓄圧状態
が保持される。イグニッションスイッチ信号がONとな
ったら、ステップ13に進んで始動信号が出力されたか
判定し、これがONとなった時点で第1開閉弁21を開
く(ステップ14)。これにより、アキュムレータ17
に蓄圧されていた潤滑油がオイルギャラリ13を介して
機関各部に供給され、各部を潤滑する。そして、ステッ
プ15で機関回転数nが所定回転数Nに達したか判定
し、所定回転数Nに達した時点で第1開閉弁21を閉じ
る(ステップ16)。
【0024】また図5は、上記コントロールユニット2
2によって実行される第1開閉弁21の制御の他の例を
示すフローチャートであって、上記と同様に、ステップ
11でイグニッションスイッチ信号がONであるか判定
し、これがOFFである場合には、第1開閉弁21を閉
状態に保持する(ステップ12)。これにより、機関停
止中の蓄圧状態が保持される。イグニッションスイッチ
信号がONとなったら、ステップ13に進んで始動信号
が出力されたか判定し、これがONとなった時点で第1
開閉弁21を開く(ステップ14)。これにより、アキ
ュムレータ17に蓄圧されていた潤滑油がオイルギャラ
リ13を介して機関各部に供給され、各部を潤滑する。
そして、この実施例では、ステップ17で、第1開閉弁
21を開いた時点からの経過時間sが所定時間Sに達し
たか判定しており、所定時間Sに達した時点で第1開閉
弁21を閉じるようにしている(ステップ16)。
【0025】6は、この発明に係る潤滑装置の実施
例を示している。この実施例においては、アキュムレー
タ17からオイルパン12へ至るリリーフ通路31が設
けられており、このリリーフ通路31に、アキュムレー
タ17内の圧力が所定圧力となったときに開くリリーフ
弁32が介装されている。このリリーフ弁32の設定圧
力は、上記オイルポンプ11から供給される潤滑油圧の
最高値よりもある程度低い値に設定されている。
【0026】この実施例の構成では、機関の運転中に、
オイルポンプ11によってアキュムレータ17へ送り込
まれる潤滑油の圧力は、基本的にリリーフ弁32の設定
圧以上となるので、リリーフ弁32を介してリリーフ通
路31からオイルパン12へと潤滑油が常に循環する。
また、リリーフ弁32の設定圧力を逆止弁20よりも小
さく設定することで、リリーフ通路31からオイルパン
12への潤滑油の循環量を多く確保することができる。
従って、アキュムレータ17内で潤滑油が長時間滞留す
ることがなく、アキュムレータ17内での潤滑油の早期
劣化が生じない。
【0027】また、図示は省略するが、このように潤滑
油が循環するアキュムレータ17を、エンジンルーム内
の高温部に配置すれば、エンジンルーム内の熱によって
潤滑油を加熱することができ、内燃機関1の早期暖機が
可能である。また逆に、ファンによる冷却風や走行風が
当たる位置に配置すれば、一種のオイルクーラとして潤
滑油を冷却することが可能である。さらに、冷却水を周
囲に通流させ、この冷却水によって強制冷却するように
してもよい。
【0028】次に、図7は、この発明の異なる実施例を
示している。この実施例においては、アキュムレータ1
7を構成するアキュムレータ室17aが、シリンダブロ
ック41内部に形成されており、特にシリンダ42の周
囲を囲むウォータジャケット状に形成されている。この
アキュムレータ室17aには、蓄圧されている潤滑油の
圧力を検出する圧力センサ43が配設され、さらに該ア
キュムレータ室17aを貫通してシリンダ42の壁温を
検出するシリンダ壁温センサ44が配設されている。こ
れらのセンサ43,44の検出信号は、いずれもコント
ロールユニット22に入力されている。
【0029】上記アキュムレータ室17aは、図8に示
すように、内燃機関1の複数のシリンダ42(図示例は
4気筒である)に亙って連続しており、シリンダブロッ
ク41のロアデッキ部分に設けられたオイルギャラリ1
3と接続するための入口通路18および出口通路19
が、気筒間位置に上下方向に沿って形成されている。従
って、シリンダブロック41側は、油冷式の構成とな
り、潤滑油によって冷却される。なお、図示せぬシリン
ダヘッド側は一般的な水冷式冷却装置によって冷却され
る。
【0030】また、この実施例では、アキュムレータ1
7とオイルギャラリ13との間の入口通路18に、逆止
弁20と直列に電磁弁からなる第2開閉弁45が介装さ
れており、オイルギャラリ13からアキュムレータ17
への潤滑油の流入を制御できる構成となっている。さら
に、機械駆動式のオイルポンプ11と並列に電動オイル
ポンプ46が設けられており、その吐出側がオイルギャ
ラリ13に接続されている。この電動オイルポンプ46
は、第1,第2開閉弁21,45とともにコントロール
ユニット22によって制御される。
【0031】図9は、この実施例における制御の流れを
示すフローチャートであって、まず、ステップ21でイ
グニッションスイッチ信号がONであるか判定し、これ
がOFFである場合には、第1開閉弁21を閉状態に保
持する(ステップ22)。これにより、機関停止中の蓄
圧状態が保持される。イグニッションスイッチ信号がO
Nとなったら、ステップ23でアキュムレータ室17a
内の油圧つまり蓄圧力pが所定圧力Pに達しているか判
定する。圧力Pまで達している場合には、電動オイルポ
ンプ46は駆動せず、停止状態に保持する(ステップ2
5)。また、アキュムレータ17の圧力pが不十分な場
合には、ステップ24へ進み、電動オイルポンプ46の
駆動を開始する。次にステップ26でシリンダ42の壁
温tが所定温度T以上であるか否かを判定し、所定温度
T以上であれば第2開閉弁45を開き(ステップ2
7)、所定温度Tより低ければ第2開閉弁45を閉じる
(ステップ28)。そして、ステップ29に進んで始動
信号が出力されたか判定し、これがONとなった時点で
第1開閉弁21を開く(ステップ30)。これにより、
アキュムレータ17に蓄圧されていた潤滑油がオイルギ
ャラリ13を介して機関各部に供給され、各部を潤滑す
る。また、アキュムレータ17の蓄圧が十分でない場合
には、電動オイルポンプ46によって各部に潤滑油が送
られる。そして、ステップ31で機関回転数nが所定回
転数Nに達したか判定し、所定回転数Nに達した時点で
第1開閉弁21を閉じるとともに電動オイルポンプ46
を停止する(ステップ32)。さらにステップ33でシ
リンダ42の壁温tが所定温度T以上であるか否かを再
度判定し、所定温度Tに達した段階で第2開閉弁45を
開く(ステップ34)。
【0032】すなわち、この実施例においては、機関の
冷間始動時には、アキュムレータ17(アキュムレータ
室17a)から高圧潤滑油が放出されても、第2開閉弁
45が閉となっていることから、新たな潤滑油つまりオ
イルパン12側の低温潤滑油はアキュムレータ室17a
には流入しない。従って、シリンダ42の壁温が速やか
に上昇し、フリクションロスが低減するとともに、排気
性能が向上する。なお、アキュムレータ室17aから潤
滑油が放出された際に該アキュムレータ室17aへ空気
が流入するように構成すれば、シリンダ42の暖機を一
層促進することができる。そして、暖機完了後に内燃機
関1を停止したとすると、高温の潤滑油がシリンダ42
周囲のアキュムレータ室17aに蓄えられるため、シリ
ンダ42が長期間保温される。ところで、上記のよう
に、未暖機状態では内燃機関1の始動後もアキュムレー
タ17へ蓄圧されないため、頻繁に停止,始動を繰り返
すと、始動時にアキュムレータ17に十分に蓄圧されて
いないことが考えられるが、その場合には、上記のよう
に電動オイルポンプ46によって潤滑油が圧送され、確
実に潤滑を行うことができる。
【0033】また、この実施例の構成によれば、冷却水
によって冷却される部位がシリンダヘッド側のみとなる
ため、冷却水量を低減でき、ラジエータ等の小型化が可
能となる。またアキュムレータ17に対する入口通路1
8や出口通路19をオイルギャラリ13とともにシリン
ダブロック41内部に形成できるため、潤滑装置全体と
しても小型化できる。
【0034】次に、図10および図11は、シリンダブ
ロック41に形成されるアキュムレータ室17aを変更
した実施例を示している。この実施例では、アキュムレ
ータ室17aは、シリンダ42の下部を囲むように形成
されており、シリンダブロック41の上部には、冷却水
が通流するウォータジャケット51が形成されている。
従って、熱負荷が高いシリンダ42上端部は冷却水によ
って確実に冷却され、シリンダ42の冷却不良を生じる
ことがないとともに、アキュムレータ12に蓄えられる
潤滑油の過度の温度上昇を回避できる。
【0035】次に、図12〜図14は、シリンダブロッ
ク41に形成されるアキュムレータ室17aをさらに変
更した実施例を示している。この実施例は、各気筒のシ
リンダライナが気筒列方向に一体に連接されたサイアミ
ーズ型ライナのシリンダブロック41を前提とするもの
であって、アキュムレータ室17aは、隣接する2つの
シリンダ42とヘッドボルトボス部52との間に形成さ
れている。つまり、4気筒機関の場合には、3カ所の気
筒間位置にそれぞれアキュムレータ室17aが形成され
ており、かつそれぞれのアキュムレータ室17aが、下
方の連通路部分によって互いに連通している。
【0036】シリンダブロック41側の冷却を考えた場
合、特に冷却が必要となるのは、シリンダライナの連接
部41a(図14参照)付近である。この実施例では、
この熱負荷の高い部分にのみアキュムレータ室17aを
形成することにより、限られたアキュムレータ17の容
量でもって一層良好な冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る内燃機関と電動機とを用いたハ
イブリッド型の車両駆動装置を示す構成説明図。
【図2】この車両駆動装置における内燃機関と電動機と
の切換を示すフローチャート。
【図3】この発明に係る内燃機関の潤滑装置の基本的な
構成を示す構成説明図。
【図4】この潤滑装置の基本的な制御の流れを示すフロ
ーチャート。
【図5】制御の異なる実施例を示すフローチャート。
【図6】この発明に係る内燃機関の潤滑装置の実施例
を示す構成説明図。
【図7】この発明に係る内燃機関の潤滑装置の異なる実
施例を示す構成説明図。
【図8】シリンダブロック内部のアキュムレータ室の構
成を示す断面図。
【図9】この実施例の制御の流れを示すフローチャー
ト。
【図10】シリンダブロック内部のアキュムレータ室の
異なる実施例を示す断面図。
【図11】図10のA−A線に沿った断面図。
【図12】シリンダブロック内部のアキュムレータ室の
さらに異なる実施例を示す断面図。
【図13】図12のB−B線に沿った断面図。
【図14】図12のシリンダブロックの要部の平面図。
【符号の説明】
11…オイルポンプ 12…オイルパン 13…オイルギャラリ 17…アキュムレータ 18…入口通路18 19…出口通路 20…逆止弁 21…第1開閉弁 22…コントロールユニット
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01M 1/16 F01M 1/02 F01M 5/00 F01M 5/02 F01M 7/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の出力によって機械的に駆動さ
    れるオイルポンプを有し、このオイルポンプによってオ
    イルギャラリを介して機関各部に潤滑油を供給する内燃
    機関の潤滑装置において、上記オイルギャラリに逆止弁
    を介して接続され、機関の運転中にオイルポンプから吐
    出された潤滑油を蓄えるとともに蓄圧するアキュムレー
    タと、このアキュムレータと上記オイルギャラリとを接
    続するオイル出口通路に介装された開閉弁と、を備え、
    機関の始動時に上記開閉弁を介して上記アキュムレータ
    からオイルギャラリへ潤滑油を放出するように構成する
    とともに、 上記アキュムレータからオイルパンへ連通するリリーフ
    通路を有し、所定圧力で開くリリーフ弁がこのリリーフ
    通路に介装されている ことを特徴とする内燃機関の潤滑
    装置。
  2. 【請求項2】 アキュムレータ内の潤滑油が熱を受ける
    ようにアキュムレータを車両のエンジンルーム内の高温
    部に配置したことを特徴とする請求項記載の内燃機関
    の潤滑装置。
  3. 【請求項3】 アキュムレータ内の潤滑油が冷却作用を
    受けるようにアキュムレータを低温冷却媒体と熱交換可
    能な位置に配置したことを特徴とする請求項記載の内
    燃機関の潤滑装置。
  4. 【請求項4】 アキュムレータのアキュムレータ室の少
    なくとも一部を、内燃機関のシリンダを囲むようにシリ
    ンダブロック内部に形成したことを特徴とする請求項
    記載の内燃機関の潤滑装置。
  5. 【請求項5】 上記逆止弁と直列に第2の開閉弁を介装
    し、機関の低温時にこの第2の開閉弁を閉じるようにし
    たことを特徴とする請求項記載の内燃機関の潤滑装
    置。
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