CN107429643B - 燃料供给装置及燃料供给方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的燃料供给装置,用于将燃料向内燃机关的燃烧室内供给,所述燃料供给装置包括:低压燃料供给管,其中被供给低压燃料;高压燃料供给管,其中被供给用于向燃烧室内供给的高压燃料;多个燃料供给部,设置在低压燃料供给管和高压燃料供给管之间,对低压燃料供给管内的燃料进行升压而分别向高压燃料供给管供给;控制部,对多个燃料供给部进行控制。控制部控制多个燃料供给部,使得多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和接近于固定值。

Description

燃料供给装置及燃料供给方法
技术领域
本发明涉及一种向柴油机等内燃机关供给燃料的燃料供给装置及燃料供给方法。
背景技术
在现有的船舶中使用着二冲程低速柴油发动机,其可在低速情况下进行输出,且可通过直接与螺旋桨连接而驱动。
近年来,作为低速柴油发动机的燃料而受到瞩目的有NOx、Sox排放量较少的天然气。通过将高压天燃气作为燃料而喷射到低速柴油发动机的燃烧室进行燃烧,由此可获得高热效率的输出。
例如利用曲柄轴将旋转运动改为往复运动,由此可进行往复式泵的驱动。利用曲柄轴驱动往复式泵的活塞时,活塞冲程通过曲柄轴被固定下来,因此无法自由地调整活塞冲程。另外,多个往复式泵通过同一个曲柄轴进行驱动时,无法对各个往复式泵进行独立控制。
另一方面,专利文献1记载有一种装置,其利用往复式泵对液体燃料进行升压后将其供给到发动机。在专利文献1的装置中,向左右方向驱动往复式泵的活塞,作为用以驱动活塞的线性致动器,使用“线性油压马达”(油压缸单元)。在专利文献1,用方向切换阀来切换从油压泵朝向油压缸单元供给的工作油的方向,由此对往复式泵的活塞移动方向进行切换。使用油压缸单元的情况下,与使用曲柄轴的情况相比,在低速下更能够驱动往复式泵。而且具有下述优点:通过控制活塞行程,能够使活塞以固定速度进行移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特表2005-504927号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,用往复式泵向内燃机关供给燃料的燃料供给装置中,造成脉动产生的原因有很多种,存在下述问题:因从往复式泵排出燃料的时机而产生脉动。
图11(a)、图11(b)、图11(c)为用曲柄轴驱动三台往复式泵时,各个往复式泵的排出量随时间变化的示例图,图11(d)为图11(a)、图11(b)、图11(c)的排出量的总和随时间变化的示例图。由于曲柄轴的旋转运动转换为活塞的直线运动,所以各个活塞以正弦波状移动,各个往复式泵的排出量随时间变化曲线也呈正弦波状。通过将三台往复式泵的排出时机分别错开1/3周期,由此如图11(d)所示地,虽然排出量的总和随时间的变化量是变小,但是随时间的变化并没有完全消失,这成为了脉动产生的原因。另外,在将旋转次数减少时,虽然排出量的波形振幅慢慢减小,但是排出量的总和随时间的变化并没有完全消失。
在专利文献1中记载有下述内容:通过控制活塞的行程使活塞以固定的速度移动,由此减少压力脉冲的发生。但是,在专利文献1的装置中,由于在往复式泵的下游侧燃料的排出时的压力比吸入时的压力上升,因此存在相应于活塞往复循环的脉动产生的问题。
由此,本发明的目的是提供可以减少因往复式泵产生的燃料压力脉动的燃料供给装置以及燃料供给方法。
用于解决课题的技术手段
本发明的第一方式为一种燃料供给装置,用于将燃料向内燃机关的燃烧室内供给,所述燃料供给装置包括:
低压燃料供给管,其中被供给低压燃料;
高压燃料供给管,其中被供给用于向所述燃烧室内供给的高压燃料;
多个燃料供给部,设置在所述低压燃料供给管和所述高压燃料供给管之间,分别对所述低压燃料供给管内的燃料进行吸入并升压而向所述高压燃料供给管供给;
控制部,对所述多个燃料供给部进行控制,其中,
各个所述燃料供给部包括:
线性致动器;
往复式泵,包括升压用活塞,所述升压用活塞被所述线性致动器驱动,且在轴方向上往复移动,在所述升压用活塞朝向轴方向的第一方向移动时吸入所述燃料,在所述升压用活塞朝向轴方向的第二方向移动时对所述燃料进行升压而排出;
控制器,被所述控制部控制,对所述线性致动器的驱动进行控制,其中,
所述控制部按照下述方式控制所述多个燃料供给部:
使各个所述升压用活塞以相同的周期进行往复移动,并且,
为使得:在至少一个燃料供给部中升压用活塞在一个往复移动期间加速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量增加期间,在其他燃料供给部中升压用活塞减速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量减少,由此,使得所述多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和达到固定值,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的加速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的减速,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的加速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的减速,
同时为使得:在所述一个燃料供给部中升压用活塞在一个往复移动期间减速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量减少期间,在其他燃料供给部中升压用活塞加速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量增加,由此,使得所述多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和达到固定值,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的减速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的加速,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的减速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的加速。
优选的是,所述控制部控制所述多个燃料供给部,使得燃料排出量增加的燃料供给部中的增加量的总和与其他燃料供给部的燃料排出量的减少量的总和一致。
优选的是,所述线性致动器为油压缸单元,包括:
油压缸,所述油压缸具有收纳工作油的工作油收纳空间,且轴方向配置成与所述升压用活塞的轴方向一致;
油压活塞,设置成在所述油压缸内能够沿轴方向上移动,并将所述工作油收纳空间划分为第一腔室和第二腔室;
活塞杆,用以连接所述油压活塞与所述升压用活塞;
油压泵,通过向所述第一腔室供给工作油,由此使所述油压活塞朝向轴方向的第一方向移动,并通过向所述第二腔室供给工作油,由此使所述油压活塞朝向轴方向的第二方向移动;
电动马达,驱动所述油压泵以使所述油压活塞沿轴方向往复移动,其中,
所述控制器通过控制所述电动马达,由此控制所述油压活塞在所述油压缸内的移动。
优选的是,所述油压缸单元还包括:
密封的第一油压配管,其一端与所述油压泵相连接,另一端与所述第一腔室连接,将从所述油压泵排出的所有工作油供给到所述第一腔室,并将从所述第一腔室排出的所有工作油返回到所述油压泵;
密封的第二油压配管,其一端与所述油压泵相连接,另一端与所述第二腔室连接,将与从所述第一腔室排出的工作油相同量的工作油供给到所述第二腔室,并将与供给到所述第一腔室的工作油相同量的工作油从所述第二腔室排出。
优选的是,所述活塞杆从所述油压活塞向所述第一方向延伸而向所述第一腔室的外部突出,且从所述油压活塞向所述第二方向延伸而向所述第二腔室的外部突出,
所述活塞杆的所述第一腔室中的与长度方向垂直的截面积和所述活塞杆的所述第二腔室中的与长度方向垂直的截面积相同。
优选的是,所述油压泵按照从所述往复式泵排出的燃料压力为5~100MPa的方式向所述第二腔室供给工作油。
或者,所述线性致动器可以为电动缸单元。
所述电动缸单元,包括:
电动马达;
滚珠丝杠螺母,通过所述电动马达的动力进行转动;
滚珠丝杠,与所述滚珠丝杠螺母相螺合,且在其轴方向与所述升压用活塞的轴方向一致的状态下与所述升压用活塞连接,通过所述滚珠丝杠螺母的转动沿轴方向移动,其中,
所述控制器通过控制所述电动马达来控制所述滚珠丝杠在轴方向上的移动。
本发明的第二方式为一种燃料供给方法,用于将燃料向内燃机关的燃烧室内供给,其中,
通过设置在被供给低压燃料的低压燃料供给管和被供给用于向所述燃烧室内供给的高压燃料的高压燃料供给管之间的多个燃料供给部,对所述低压燃料供给管内的燃料进行吸入并升压而向所述高压燃料供给管供给,
各个所述燃料供给部包括:往复式泵,所述往复泵包括在轴方向上往复移动的升压用活塞,在所述升压用活塞朝向轴方向的第一方向移动时吸入所述燃料,在所述升压用活塞朝向轴方向的第二方向移动时对所述燃料进行升压而排出,
且,按照下述方式控制所述多个燃料供给部:
使各个所述升压用活塞以相同的周期进行往复移动,并且,
为使得:在至少一个燃料供给部中升压用活塞在一个往复移动期间加速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量增加期间,在其他燃料供给部中升压用活塞减速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量减少,由此,使得所述多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和达到固定值,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的加速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的减速,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的加速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的减速,
同时为使得:在所述一个燃料供给部中升压用活塞在一个往复移动期间减速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量减少期间,在其他燃料供给部中升压用活塞加速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量增加,由此,使得所述多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和达到固定值,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的减速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的加速,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的减速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的加速。
发明效果
根据本发明,可以减少高压燃料供给管内的燃料压力的脉动。
附图说明
图1为本实施方式的燃料供给装置的概略结构图;
图2为燃料吸入时的线性致动器30和往复式泵50的截面图;
图3为燃料排出时的线性致动器30和往复式泵50的截面图;
图4(a)为燃料供给部20A的排出量随时间变化的一例图,图4(b)为燃料供给部20B的排出量随时间变化的一例图,图4(c)为燃料供给部20C的排出量随时间变化的一例图,图4(d)为燃料供给部20A、20B、20C各自排出量的总和随时间变化的一例图;
图5(a)为燃料供给部20A的排出量随时间变化的示例图,图5(b)为燃料供给部20B的排出量随时间变化的一例图,图5(c)为图5(a)、图5(b)的燃料供给部20A、20B各自排出量的总和随时间变化的一例图;
图6(a)为燃料供给部20A的排出量随时间变化的一例图,图6(b)为燃料供给部20B的排出量随时间变化的一例图,图6(c)为燃料供给部20C的排出量随时间变化的一例图,图6(d)为燃料供给部20D的排出量随时间变化的一例图,图6(e)为图6(a)~图6(d)的燃料供给部20A、20B、20C、20D各自的排出量的总和随时间变化的一例图;
图7(a)为燃料供给部20A的排出量随时间变化的一例图,图7(b)为燃料供给部20B的排出量随时间变化的一例图,图7(c)为燃料供给部20C的排出量随时间变化的一例图,图7(d)为图7(a)~图7(c)的燃料供给部20A、20B、20C各自的排出量的总和随时间变化的一例图;
图8(a)为燃料供给部20A的排出量随时间变化的另一例图,图8(b)为燃料供给部20B的排出量随时间变化的另一例图,图8(c)为燃料供给部20C的排出量随时间变化的另一例图,图8(d)为图8(a)~图8(c)的燃料供给部20A、20B、20C各自的排出量的总和随时间变化的另一例图;
图9(a)为燃料供给部20A的排出量随时间变化的另一例图,图9(b)为燃料供给部20B的排出量随时间变化的另一例图,图9(c)为燃料供给部20C的排出量随时间变化的另一例图,图9(d)为图9(a)~图9(c)的燃料供给部20A、20B、20C各自的排出量的总和随时间变化的另一例图;
图10为将电动缸单元作为线性致动器30使用的燃料供给部的一例图;
图11(a)、图11(b)、图11(c)为用曲柄轴驱动三台往复式泵时的各个往复式泵的排出量随时间变化的示例图,图11(d)为图11(a)、图11(b)、图11(c)的排出量的总和随时间变化的示例图。
附图标号说明
10 燃料供给装置
11 液体燃料箱
12 低压燃料供给管
13 高压燃料供给管
14 热交换器
15 高温燃料供给管
16 调压阀
17 压力计
20A、20B、20C 燃料供给部
21 控制器
30 线性致动器
31 电动马达
32 油压泵
33 第一油压配管
34 第二油压配管
35a、35b 齿轮
37 滚珠丝杠螺母
38 滚珠丝杠
41 油压缸
42 油压活塞
42b、52b 活塞环
43 工作油收纳空间
43a 上侧腔室
43b 下侧腔室
47 活塞杆
48 隔热空洞部
49 连接部
50 往复式泵
51 升压用缸
51a、52a 导向环
53 缸套
54 封盖
55 吸入口
56 排出口
57 推杆密封环部
60 阀箱
61 排出流路
62 排出用阀体
63、66 阀座
64 吸入流路
65 吸入用阀体
70 位置传感器
80 控制部
90 内燃机关
具体实施方式
下面,根据附图对本发明的具体实施方式的燃料供给装置进行说明。
如图1所示,本实施方式的燃料供给装置10是对液体燃料进行升压和加热并以高压向内燃机关90的燃烧室内喷射而供给的装置。内燃机关90是使燃料在缸内的燃烧室进行燃烧并通过其热量进行工作的原动机,例如往复式发动机、燃气轮机。特别是,作为内燃机关90优选使用能够使燃料压缩着火的柴油发动机。在下述实施方式中,虽然对装载于船舶上用作内燃机关90的柴油发动机的情况进行说明,但本发明也可以适用于船舶以外的柴油发动机的燃料供给装置。
如图1所示,燃料供给装置10包括:液体燃料箱11、低压燃料供给管12、多个燃料供给部20A、20B、20C、高压燃料供给管13、热交换器14、高温燃料供给管15、调压阀16、压力计17和控制部80。燃料供给装置10的这些构成要素均装载于船舶上。
液体燃料箱11将供给内燃机关90的燃料以液体状态贮存。贮存在液体燃料箱11的液体燃料可以为例如液化甲烷,液化乙烷,液化丙烷等。液体燃料箱11与低压燃料供给管12连接在一起,通过低压燃料供给管12将液体燃料供给到燃料供给部20A、20B、20C。
位于与燃料供给部20A、20B、20C相连接的连接部中的、低压燃料供给管12内的液体燃料压力为相应于液体燃料箱11内的液体燃料液面高度的压力。为了提高该压力并确保净正吸入压头(NPSH:Net PositiveSuction Head)、同时为了使向燃料供给部20A、20B、20C的液体燃料供给变得容易,液体燃料箱11被配置在高于燃料供给部20A、20B、20C的位置上。
但是,液体燃料箱11不能配置在高位置时,通过给液体燃料箱11供给液体燃料的增压泵提高液体燃料箱11内的液体燃料的压力,以确保净正吸入压头也是可以的。
燃料供给部20A、20B、20C并列设在低压燃料供给管12和高压燃料供给管13之间。给燃料供给部20A、20B、20C分别具有控制器21、线性致动器30和往复式泵50。
往复式泵50将由低压燃料供给管12供给的燃料液体进行升压,通过高压燃料供给管13将其提供给热交换器14。低压燃料供给管12和高压燃料供给管13能够在燃料供给部20A、20B、20C上自由装卸。
线性致动器30用来驱动往复式泵50的活塞。通过使用线性致动器30,由此能够与使用曲柄轴的情况相比更以低速驱动往复式泵50的活塞,或者在活塞行程中将活塞能够驱动控制为在除了液体开始流入往复式泵、液体开始升压、液体升压结束时刻以外以固定速度进行移动。作为线性致动器30,例如可以使用油压缸单元、电动缸单元等。在本实施方式中,对作为线性致动器30使用油压缸单元的情况进行说明。
控制器21被控制部80所输入的控制信号所控制,从而对线性致动器30进行控制。另外,如后所述,显示往复式泵50活塞位置的位置信号被输入到控制器21。控制器21根据位置信号来控制线性致动器30位置,以使调节往复式泵50的排出量。
其中,如图1所示,虽然三个燃料供给部20A、20B、20C并列设置在低压燃料供给管12和高压燃料供给管13之间,但燃料供给部的数量并不限定于此,根据所供给的燃料量能够进行任意改变。
热交换器14的入口侧与高压燃料供给管13连接,其出口侧与高温燃料供给管15相连接。热交换器14对通过高压液体燃料供给管13所供给的升压后的液体燃料进行加热。作为加热液体燃料的热源,例如可以使用在液体燃料箱11产生的蒸发气体的燃烧热。例如,也可以通过与用蒸发气体的燃烧热加热的热水之间的热交换来对液体燃料进行加热。
在高温燃料供给管15上设置有调压阀16,高温燃料供给管15的一端与热交换器14连接,另一端与内燃机关90的燃烧室相连接。液体燃料经过热交换器14加热后,通过调压阀16被调压至内燃机关90所需要的规定范围的压力,然后,通过高温燃料供给管15被供给到内燃机关90的燃烧室。调压阀16由控制部80进行控制。
在此,内燃机关90所需要的规定范围的压力根据内燃机关90的种类或性能而不同。如果内燃机关90为船舶用二冲程低速柴油发动机,则规定范围的压力为如5~100MPa、优选20~70MPa,但本发明并不限定于此。
另外,在高温燃料供给管15上设置有压力计17。压力计17用以测量高温燃料供给管15内的压力,并将测量信号输出到控制部80。
在控制部80,表示内燃机关90负荷的信号从内燃机关90输入到控制部。表示内燃机关90负荷的信号例如为表示转数的信号。
控制部80通过向燃料供给部20A、20B、20C输出控制信号,由此调整往复式泵50的排出量。往复式泵50的排出量被调整为高温燃料供给管15内的压力相应内燃机关90负荷所需要的压力。
此外,也可以对通过内燃机关90所驱动的推进用螺旋桨(未图示)的转速进行测量,并根据转速调整高温燃料供给管15内的压力。
液体燃料箱11、低压燃料供给管12、线性致动器30、往复式泵50、高压燃料供给管13、热交换器14、高温燃料供给管15、调压阀16、压力计17配置在危险区域。另一方面,控制器21以及控制部80一般是非防爆对应品,在没有做防爆应对的情况下,必须配置在用防爆隔板从危险区域隔离开的非危险区域,或者配置在离危险区域充分隔开距离的非防爆区域。
接下来,利用图2、图3,对电动马达中使用伺服马达的线性致动器30和往复式泵50的具体构成进行详细说明。其中,在下述说明中,作为线性致动器30使用油压缸单元的情况进行了说明,但线性致动器30并不限定于油压缸单元。
图2、图3中,上下方向与垂直方向一致,左右方向与水平方向一致。下面说明中,将垂直方向的上方称为“上方”、将上方部分称为“上部”、将垂直方向的下方称为“下方”、将下方部分称为“下部”。在下述说明中,虽然对按照轴方向为垂直方向的方式进行配置的线性致动器30和往复式泵50进行了说明,但本发明并不限定于此,也可以使用按照轴方向为水平方向或与水平方向具有角度的方向的方式进行配置的线性致动器30和往复式泵50。
本实施方式中,线性致动器30和往复式泵50的轴方向按照朝垂直方向的方式进行配置。其中,在图2、图3中,虽然对线性致动器30的下方配置有往复式泵50的一例进行了说明,但也可以在线性致动器30的上方配置往复式泵50。
[油压缸单元]
如图2、图3所示,油压缸单元(线性致动器30)包括电动马达31、油压泵32、第一油压配管33、第二油压配管34、固定部40、油压缸41、油压活塞42等。
油压缸单元被设置在架台100的顶板101上。顶板101通过脚102来支撑,脚102被固定在船体的甲板或内底板等结构体上。
电动马达31被设置在顶板101的上部。电动马达31被控制器21来控制,用以驱动油压泵32。电动马达31可以使用如变频马达或伺服马达。
油压泵32设置在顶板101的上部。油压泵32被电动马达31来进行驱动,通过将工作油供给到油压缸41内,能够使油压活塞42沿垂直方向移动。作为工作油,可以采用石油类工作油、合成类工作油、水成形工作油等中的任意工作油。
油压泵32与第一油压配管33和第二油压配管34相连接。油压泵32被电动马达31来进行驱动。
电动马达31为伺服马达的情况下,根据电动马达31的正反旋转方向来改变工作油从油压泵32所排出的方向。例如,电动马达31进行正旋转时,油压泵32吸引第一油压配管33内的工作油,并将所吸引的工作油排出到第二油压配管34一侧。另外,当电动马达31进行反旋转时,油压泵32吸引第二油压配管34内的工作油,并将所吸引的工作油排出到第一油压配管33一侧。此时,第一油压配管33和第二油压配管34不需要方向切换阀。
另一方面,电动马达31为变频马达的情况下,工作油的流动方向通过设置在第一油压配管33和第二油压配管34的方向切换阀(未图示)来进行改变。
其中,第一油压配管33和第二油压配管34内的工作油流量、压力根据油压泵32的排出量来决定。电动马达31为伺服马达、电动马达31为变频马达的任何一种情况下,工作油的流量和压力可通过电动马达31来进行调整。
固定部40以配置在顶板101的开口101a内的状态被固定在顶板101上。在固定部40的上部固定有油压缸41,在固定部40的下部固定有往复式泵50。固定部40呈中空筒状,其内部设置有空洞部48。
油压缸41具有用以容纳工作油的工作油收纳空间43,并按照轴方向为垂直方向的方式放置在顶板101的上面。另外,在油压缸41的侧壁,设置有与工作油收纳空间43的上端部相通的上侧贯通孔44以及与工作油收纳空间43的下端部相通的下侧贯通孔45。上侧贯通孔44的外侧开口部与第一油压配管33连接,下侧贯通孔45的外侧开口部与第二油压配管34连接。
在油压活塞42设置有活塞环42b。油压活塞42按照使活塞环42b与油压缸41的工作油收纳空间43内壁面接触的同时能够沿垂直方向移动的方式被收纳在工作油收纳空间43内。导向环51a起到油压活塞42沿垂直方向移动时能够校正水平方向的偏斜的作用。活塞环42b起到堵塞油压活塞42和工作油收纳空间43内壁面之间的间隙的作用。
油压活塞42将工作油收纳空间43划分成位于油压活塞42上侧的上侧腔室43a和位于油压活塞42下侧的下侧腔室43b。
油压活塞42为双杆型活塞,具有从油压缸41的上部和下部向外部突出的活塞杆47。活塞杆47与油压活塞42一起同时上下移动。由于油压活塞42为双杆型活塞,因此油压活塞42上升时,上侧腔室43a的容积减少量和下侧腔室43b的容积增加量相同。油压活塞42也可以为单杆型活塞。然而,此时因移动状态下的工作油量发生变化而会引起压力变动,所以优选设置脉动防止箱。
在油压缸41的活塞杆47贯通的部分设置有衬套46。衬套46内装有油封。衬套46不仅支撑活塞杆47能够上下移动的同时,还可以防止工作油从工作油收纳空间43漏出。
在空洞部48内设置有连接部49,用于连接活塞杆47的下端部和往复式泵50的升压用活塞52的上端部。连接部49伴随活塞杆47的上下移动,在空洞部48内进行上下移动。其中,连接部49对油压缸活塞杆47和往复式泵50活塞52的轴心偏移具有调整功能。
在空洞部48,从防止气体从往复式泵50漏出方面考虑,从外部供给室温状态下的氮气。氮气也可以供给到往复式泵50的推杆密封环部57。通过设置空洞部48,由此能够抑制朝向往复式泵50内的低温热源(液体燃料)的热传导,通过活塞杆47能够防止工作油收纳空间43内的高温热源(工作油)被冷却的情况。另外,也可以通过设置防爆型加热器或吸热翅片,防止出现高温热源被冷却的情况。
[往复式泵]
作为往复式泵50,例如可以使用与专利第5519857号所记载的泵具有相同结构的往复式泵。
具体来说,往复式泵50包括升压用缸51、升压用活塞52、缸套53、封盖54和阀箱60等。
升压用缸51的上端部被固定在固定部40的下端部。升压用缸51的侧壁被固定在架台100的脚102上。升压用缸51的上侧部分设置有推杆密封环部57。
在升压用缸51的内部具有容纳升压用活塞52、缸套53和阀箱60的空间,且升压缸51的下端部固定有封盖54。缸套53和阀箱60通过封盖54被固定在升压用缸51内。
在升压用缸51的侧壁,于内部固定有阀箱60的位置上设置有吸入口55。吸入口55与低压燃料供给管12相连接。
封盖54上设置有在垂直方向上贯通的排出口56。排出口56与高压燃料供给管13相连接。
在此,阀箱60设置在升压用活塞52的下方,在升压用活塞52沿垂直上方移动时,由于将燃料在升压用缸51内部中吸入到升压用活塞52的下部,因此可以将往复式泵50的吸入口55配置于更低的位置。位于与吸入口55的连接部的低压燃料供给管12内的液体燃料压力是与液体燃料箱11内的液体燃料液面高度与吸入口55的高度之差成比例的压力。因此,通过将吸入口55配置在更低的位置,能够提高位于与吸入口55的连接部的低压燃料供给管12内的液体燃料的压力。由此,能够使从吸入口55向升压用缸51内的燃料供给变得容易一些。
升压用活塞52的上端部通过连接部49与活塞杆47的下端部相连接,升压用活塞52与活塞杆47一起上下联动。
另外,在升压用活塞52的上端部设置有位置传感器。位置传感器用以检测升压用活塞52在垂直方向上的位置,并将位置信号输出到控制器21。另外,利用位置信号对升压用活塞52的位移进行时间微分,由此能够求出升压用活塞52的速度。即,也可以将位置传感器用作速度传感器。
其中,也可以将位置传感器安装在油压缸41上。
作为位置传感器,例如可以使用磁致伸缩式位置传感器70或超声波传感器。在此,对使用磁致伸缩式位置传感器时的情况进行说明。
具体来说,磁致伸缩式位置传感器70包括:传感器探头71(磁致伸缩线)、环形磁铁72和检测器73。传感器探头71设置在空洞部48内且呈垂直方向。环形磁铁72被安装在升压用活塞52的上端部,从而使环形磁铁72以在中心插入有传感器探头71的状态,沿传感器探头71与升压用活塞52一起上下移动。传感器探头71的一端设置有检测器73,用以检测发生在传感器探头71上的应变。若向传感器探头71施加电流脉冲信号,则在以传感器探头71为中心的圆周方向产生磁场。在传感器探头71的与环形磁铁72相同高度的位置上,由于在传感器探头71的轴方向上施加有磁场,因此在相对于轴方向的斜方向上会产生合成磁场。由此,在传感器探头71会发生局部性的扭转应变。检测器73通过检测出该扭转应变,由此检测出环形磁铁72在高度方向上的位置,并将显示升压用活塞52在高度方向上位置的位置信号输出给控制器21。
升压用活塞52的下部设置有导向环52a和活塞环52b。升压用活塞52按照使导向环52a和活塞环52b与缸套53的内壁面接触的同时可在垂直方向上移动的方式被收纳于缸套53内。在推杆密封环部57也配备有导向环51a。这些导向环51a、52a起到下述作用:当升压用活塞52沿垂直方向移动时,校正水平方向的偏斜。活塞环52b起到下述作用:堵住升压用活塞52和缸套53内壁面之间的缝隙,且对前端已升压的液体燃料压力进行密封。
阀箱60在升压用缸51内被固定在缸套53的下部。阀箱60上设置有排出流路61、排出用阀体62、吸入流路64和吸入用阀体65等。
排出流路61设置成以垂直方向贯通阀箱60。在排出流路61的内部,排出用阀体62收纳成可沿垂直方向移动。排出流路61的上端部侧形成为其内径小于排出用阀体62外径的细径部。细径部的下侧开口形成为配置有排出用阀体62的阀座63。由排出用阀体62和阀座63构成排出阀。
排出流路61的阀箱60的下侧开口设置在与封盖54的排出口56相对而置的位置上。
吸入流路64设置在从阀箱60的外侧壁到在阀箱60的上面与升压用活塞52的位置相连通的位置上。吸入流路64的阀箱60外侧壁一侧的开口设置在与升压用缸51的吸入口55相对而置的位置上。
吸入流路64的阀箱60上面侧的开口外周部形成为吸入用阀体65用的阀座66,且吸入用阀体65在阀座66的上部按照可沿垂直方向移动的方式设置。由吸入用阀体65和阀座66构成吸入阀。
推杆密封环部57与空洞部48相连接,其中安装有密封环以起到密封作用,从而防止通过气化变成气体的液体燃料泄漏到空气中。通过活塞环52b没有被密封而泄漏掉的液体燃料在低压条件下被气化,而在该推杆密封环部57被密封。为了防止液体燃料气化变成气体后泄漏到外部,也可将氮气供给到推杆密封环部57,以取代向空洞部48供给氮气。
〔线性致动器和往复式泵的动作〕
接下来,对作为电动马达采用伺服马达的线性致动器30和往复式泵50的动作进行说明。
首先,通过电动马达31来驱动油压泵32,如图2所示,从上侧贯通孔44排出上侧腔室43a内的工作油,并经过第一油压配管33、第二油压配管34后,从下侧贯通孔45供给到下侧腔室43b。于是,按照下侧腔室43b的容积变大且上侧腔室43a的容积变小的方式油压活塞42在工作油容纳空间43内进行上升。其中,由于第一油压配管33和第二油压配管不具有分支等,因此流出自上侧腔室43a的工作油全部供给到下侧腔室43b。
如果油压活塞42上升,则于连接部49与活塞杆47的下端部相连接的升压用活塞52在缸套53内进行上升(朝向第一方向移动)。于是,吸入用阀体65离开阀座66而上升,供给自吸入口55的液体燃料经过吸入流路64流入到在缸套53内部位于升压用活塞52的下部空间。此时,排出用阀体62处于关闭阀座63的状态。
接下来,通过控制器21切换电动马达31的旋转方向,以与图2相反的方向驱动油压泵32,如图3所示,从下侧贯通孔45排出下侧腔室43b内的工作油,并经过第二油压配管34、第一油压配管33后,从上侧贯通孔44供给到上侧腔室43a。于是,按照下侧腔室43b的容积变小且上侧腔室43a的容积变大的方式油压活塞42在工作油容纳空间43内进行下降。其中,由于第一油压配管33和第二油压配管不具有分支等,因此流出自下侧腔室43b的工作油全部供给到上侧腔室43a。
如果油压活塞42下降,则于连接部49与活塞杆47的下端部相连接的升压用活塞52在缸套53内进行下降(朝向第二方向移动)。于是,被吸入到在缸套53内部位于升压用活塞52下部空间的液体燃料下压排出用阀体62,从而使排出用阀体62离开阀座63,液体燃料从排出口56排出。此时,吸入用阀体65处于关闭阀座66的状态。
如此,切换电动马达31的旋转方向,从而改变油压泵32的驱动方向,由此使工作油在上侧腔室43a和下侧腔室43b之间交替来往,且使油压活塞42和升压用活塞52在垂直方向上往复移动,由此能够对吸入自吸入口55的液体燃料进行升压后从排出口56排出。
其中,在作为电动马达使用变频马达的线性致动器30的情况下,通过方向切换阀切换工作油的流动方向,由此能够使工作油在上侧腔室43a和下侧腔室43b之间交替来往,且使油压活塞42和升压用活塞52在垂直方向上往复移动,由此能够对吸入自吸入口55的液体燃料进行升压后从排出口56排出。
在本实施方式中,优选的是由控制部80控制燃料供给部20A、20B、20C的各自控制器21,以使排出自燃料供给部20A、20B、20C的各自升压用缸51的燃料排出量的总和为固定。
具体来讲,控制部80控制多个燃料供给部20A、20B、20C,使得在燃料供给部20A、20B、20C中至少有一个燃料供给部的燃料排出量增加时,其他燃料供给部的燃料排出量减少即可。
比如,控制部80控制多个燃料供给部20A、20B、20C,使得多个燃料供给部20A、20B、20C中,燃料排出量增加的燃料供给部的增加量的总和与其他燃料供给部的燃料排出量减少量的总和一致即可。
燃料供给部20A、20B、20C的各排出量为升压活塞52的截面积和速度的乘积。因此,控制器21通过控制线性致动器30,由此调整升压用活塞52的速度,换言之,通过调整流入油压缸41的油量来调整油压力,由此可以控制燃料供给部20A、20B、20C的各排出量。
图4(a)为燃料供给部20A的排出量随时间变化的一例图,图4(b)为燃料供给部20B的排出量随时间变化的一例图,图4(c)为燃料供给部20C的排出量随时间变化的一例图,(d)为图4(a)~(c)燃料供给部20A、20B、20C各排出量的总和随时间变化的一例图。但,燃料供给部20A、20B、20C各个升压用活塞是以相同周期往复移动。
如图4(a)所示,在t0时刻,在燃料供给部20A升压用活塞52开始向第二方向的加速的同时,在燃料供给部20C升压用活塞52开始向第二方向的减速。
时间t0到t1期间,如图4(a)所示,燃料供给部20A在单位时间内排出量增加的同时,如图4(c)所示,燃料供给部20C在单位时间内排出量减少。如图4(b)所示,燃料供给部20B的排出量为零。这时,由于燃料供给部20A的排出量增加量和燃料供给部20C的排出量减少量相等,所以如图4(d)所示,单位时间内的排出量总和固定。
在t1时刻,在燃料供给部20A升压用活塞52结束向第二方向的加速的同时,在燃料供给部20C升压用活塞52结束向第二方向的减速。
时间t1到t2期间,由于燃料供给部20A的单位时间内排出量固定、其他燃料供给部20B、20C的的单位时间内排出量为零,如图4(d)所示,单位时间内的排出量总和固定。
在t2时刻,在燃料供给部20A升压用活塞52开始向第二方向的减速的同时,在燃料供给部20B升压用活塞52开始向第二方向的加速。
时间t2到t3期间,如图4(b)所示,燃料供给部20B在单位时间内排出量增加的同时,如图4(a)所示,燃料供给部20A在单位时间内排出量减少。如图4(c)所示,燃料供给部20C的排出量为零。这时,由于燃料供给部20B的单位时间内排出量增加量和燃料供给部20A的单位时间内排出量减少量相等,所以如图4(d)所示,单位时间内的排出量总和固定。
在t3时刻,在燃料供给部20A升压用活塞52结束向第二方向的减速的同时,在燃料供给部20B升压用活塞52结束向第二方向的加速。
时间t3到t4期间,由于燃料供给部20B的单位时间内排出量固定、其他燃料供给部20A、20C的单位时间内排出量为零,所以如图4(d)所示,单位时间内的排出量总和固定。
时间t4到t5期间,如图4(c)所示,燃料供给部20C在单位时间内排出量增加的同时,如图4(b)所示,燃料供给部20B在单位时间内排出量减少。如图4(a)所示,燃料供给部20A的单位时间内排出量为零。这时,由于燃料供给部20C的单位时间内排出量增加量和燃料供给部20B的单位时间内排出量减少量相等,所以如图4(d)所示,单位时间内的排出量总和固定。
时间t5到t6期间,由于燃料供给部20C的单位时间内排出量固定、其他燃料供给部20A、20B的单位时间内排出量为零,所以如图4(d)所示,单位时间内的排出量总和固定。
如上所述,通过按照燃料供给部20A、20B、20C各个升压用缸51排出的燃料在单位时间的排出量总和为固定的方式控制部80控制燃料供给部20A、20B、20C的各个控制器21,由此能够防止在高压燃料供给管13产生脉动。假定燃料供给部20A、20B、20C的排出量的最大值为v,则单位时间内排出量的总和维持在固定值v。
在此,冲程定义为升压用活塞52在上下方向进行往复移动时从最低点到最高点之间的高度。冲程以缸套53内升压用活塞52的最下部位置为基准而设定。升压用活塞52的最下部位置为在缸套53内部升压用活塞52的下部空间容积最小的位置。通过以该位置为基准调整冲程,由此不管如何设定冲程,往复式泵50内的液体燃料在各循环中全部被排出。
此外,在图4,虽然t(n-1)和tn间的时间间隔(n为自然数)表示为等间隔,但该时间间隔可以适当地进行变更。比如,也可以减少单位时间内的排出量也就是升压用活塞52的速度,从而t1和t2的时间间隔变长。由于用线性致动器30驱动往复式泵50,可以自由调节升压用活塞52的冲程。
此外,也可以通过控制器21控制线性致动器30使升压用活塞52下降的速度(朝向第二方向移动的速度)为固定,以便往复式泵50的排出量为固定。
此外,由于多个燃料供给部20A、20B、20C可以单独控制,所以根据内燃机关90的燃料需求也可以改变运行的燃料供给部的数量。比如,仅使燃料供给部20A、20B运行,使燃料供给部20C停止运行。
图5为仅通过燃料供给部20A、20B供给燃料时的排出量随时间变化的一例图,图5(a)是燃料供给部20A的排出量随时间变化的一例图,图5(b)是燃料供给部20B的排出量随时间变化的一例图,图5(c)是燃料供给部20A、20B各个的排出量总和随时间变化的一例图。
时间t0到t1期间,如图5(a)所示,燃料供给部20A的排出量增加的同时,如图5(b)所示,燃料供给部20B的排出量减少。这时,由于燃料供给部20A的排出量增加量和燃料供给部20B的排出量减少量相等,所以如图5(c)所示,排出量总和固定。
时间t1到t2期间,燃料供给部20A的排出量固定,燃料供给部20B的排出量为零,如图5(c)所示,排出量总和固定。
时间t2到t3期间,如图5(b)所示,燃料供给部20B的排出量增加的同时,如图5(a)所示,燃料供给部20A的排出量减少。这时,由于燃料供给部20B的排出量增加量和燃料供给部20A的排出量减少量相等,所以如图5(c)所示,排出量总和固定。
时间t3到t4期间,燃料供给部20B的排出量固定,燃料供给部20A的排出量为零,如图5(c)所示,排出量总和固定。
如上所述,可以将燃料供给部20A、20B的排出时间错开并使两者排出量的总和为固定。
另外,三个燃料供给部20A、20B、20C之外可以追加第四个燃料供给部(如20D)。
图6为由四个燃料供给部20A、20B、20C、20D供给燃料时排出量随时间的变化的一例图,图6(a)为燃料供应部20A的排出量随时间变化的一例图,图6(b)为燃料供应部20B的排出量随时间变化的一例图,图6(c)为燃料供应部20C的排出量随时间变化的一例图,图6(d)为燃料供应部20D的排出量随时间变化的一例图,图6(e)为图6(a)~图6(d)燃料供给部20A、20B、20C、20D各个的排出量总和随时间变化的一例图。
时间t0到t1期间,如图6(a)、6(b)所示,燃料供给部20A、20C的排出量增加的同时,如图6(c)、6(d)所示,燃料供给部20B、20D的排出量减少。这时,由于燃料供给部20A、20C的排出量增加量和燃料供给部20B、20D的排出量减少量相等,所以如图6(e)所示,排出量总和固定。
时间t1到t2期间,燃料供给部20A、20C的排出量固定,燃料供给部20B、20D的排出量为零,如图6(e)所示,排出量总和固定。
时间t2到t3期间,如图6(b)、6(d)所示,燃料供给部20B、20D的排出量增加的同时,如图6(a)、6(c)所示,燃料供给部20A、20C的排出量减少。这时,由于燃料供给部20B、20D的排出量增加量和燃料供给部20A、20C的排出量减少量相等,所以如图6(e)所示,排出量总和固定。
时间t3到t4期间,燃料供给部20B、20D的排出量固定,燃料供给部20A、20C的排出量为零,如图6(e)所示,排出量总和固定。
如上所述,可以将燃料供给部20A、20C和燃料供给部20B、20D的排出时间错开并使其排出量的总和为固定。
此外,多个燃料供给部20A、20B、20C的最大排出量不同也可以。
图7(a)为燃料供应部20A的排出量随时间变化的一例图,图7(b)为燃料供应部20B的排出量随时间变化的一例图,图7(c)为燃料供应部20C的排出量随时间变化的一例图,图7(d)为图7(a)~图7(c)的燃料供给部20A、20B、20C各个的排出量总和随时间变化的一例图。在此,设燃料供应部20B的最大排出量为v1,燃料供应部20C的最大排出量为v2时,升压用活塞52的速度被调整使得燃料供应部20A的最大排出量为v1+v2且燃料供给部20A、20B、20C各个的排出量总和为v1+v2。v1和v2可以不同也可以相同。
时间t0到t1期间,如图7(a)所示,燃料供给部20A的排出量增加的同时,如图7(b)、7(c)所示,燃料供给部20B、20C的排出量减少。这时,由于燃料供给部20A的排出量增加量和燃料供给部20B、20C的排出量减少量之和相等,所以如图7(d)所示,排出量总和固定。
时间t1到t2期间,燃料供应部20A的排出量为固定的(v1+v2)且燃料供给部20B、20C的排出量为零,所以如图7(d)所示,排出量的总和为固定的(v1+v2)。
时间t2到t3期间,如图7(b)、图7(c)所示,燃料供给部20B、20C的排出量增加的同时,如图7(a)所示,燃料供给部20A的排出量减少。这时,由于燃料供给部20B、20C的排出量增加量之和与燃料供给部20A的排出量减少量相等,所以如图7(d)所示,排出量总和固定。
时间t3到t4期间,燃料供应部20B的排出量为v1和燃料供应部20C的排出量为v2,为固定值,而燃料供给部20A的排出量为零,所以如图7(d)所示,排出量的总和为固定的(v1+v2)。
如上所述,通过将燃料供给部20A和燃料供给部20B、20C的冲程长度设为不同,且将燃料供给部20A和燃料供给部20B、20C的排出时间错开,由此能够使排出量的总和为固定。
图8(a)为燃料供应部20A的排出量随时间变化的另一例图,图8(b)为燃料供应部20B的排出量随时间变化的另一例图,图8(c)为燃料供应部20C的排出量随时间变化的另一例图,8(d)为图8(a)~图8(c)的燃料供给部20A、20B、20C各个的排出量总和随时间变化的一例图。
时间t0到t1期间,如图8(a)所示,燃料供给部20A的排出量增加的同时,如图8(b)所示,燃料供给部20B的排出量减少。如图8(c)所示,燃料供给部20C的排出量固定。这时,由于燃料供给部20A的排出量增加量和燃料供给部20B的排出量减少量相等,所以如图8(d)所示,排出量总和固定。
时间t1到t2期间,燃料供应部20A、20C的排出量为固定,且燃料供给部20B的排出量为零,所以如图8(d)所示,排出量的总和为固定。
时间t2到t3期间,如图8(b)所示,燃料供给部20B的排出量增加的同时,如图8(c)所示,燃料供给部20C的排出量减少。如图8(a)所示,燃料供给部20A的排出量固定。这时,由于燃料供给部20B的排出量增加量和燃料供给部20C的排出量减少量相等,所以如图8(d)所示,排出量总和固定。
时间t3到t4期间,燃料供应部20A、20B的排出量为固定,且燃料供给部20C的排出量为零,所以如图8(d)所示,排出量的总和为固定。
时间t4到t5期间,如图8(c)所示,燃料供给部20C的排出量增加的同时,如图8(a)所示,燃料供给部20A的排出量减少。如图8(b)所示,燃料供给部20B的排出量为固定。这时,由于燃料供给部20C的排出量增加量和燃料供给部20A的排出量减少量相等,所以如图8(d)所示,排出量总和固定。
时间t5到t6期间,燃料供应部20B、20C的排出量为固定,且燃料供给部20A的排出量为零,所以如图8(d)所示,排出量的总和为固定。
如上所述,即使如图8(a)~图8(d)所示的情况,通过控制部80控制燃料供给部20A、20B、20C各个的控制器21使得燃料供给部20A、20B、20C各个的升压用缸51排出的燃料的排出量总和为固定,由此也能够防止在高压燃料供给管13产生脉动。假定燃料供给部20A、20B、20C的排出量的最大值为v,则排出量的总和维持在固定值2v。
此外,在图8也同样,t(n-1)和tn间的时间间隔(n为自然数)可以适当地进行变更。比如,也可以通过将升压用活塞52的冲程变长,由此保持升压用活塞52的速度为固定(保持排出量为固定)的同时,使t(n-1)和tn间的时间间隔变长。比如,在图4,可以将t1到t2的时间变成t3到t4或者t5到t6的时间的两倍。
此外,在图4和图8,虽然燃料供给部20A、20B、20C的排出量的波形相同而相位不同,但燃料供给部20A、20B、20C的排出量的波形也可以不同,而且燃料供给部20A、20B、20C的排出量的最大值也可以不同。
图9(a)为燃料供应部20A的排出量随时间变化的另一例图,图9(b)为燃料供应部20B的排出量随时间变化的另一例图,图9(c)为燃料供应部20C的排出量随时间变化的另一例图,9(d)为图9(a)~图9(c)的燃料供给部20A、20B、20C各个的排出量总和随时间变化的一例图。
时间t0到t1期间,如图9(a)所示,燃料供给部20A的排出量增加的同时,如图9(c)所示,燃料供给部20C的排出量减少。如图9(b)所示,燃料供给部20B的排出量为零。这时,由于燃料供给部20A的排出量增加量和燃料供给部20C的排出量减少量相等,所以如图9(d)所示,排出量总和固定。
时间t1到t2期间,如图9(b)所示,燃料供给部20B的排出量增加的同时,如图9(c)所示,燃料供给部20C的排出量减少。如图9(a)所示,燃料供给部20A的排出量为固定。这时,由于燃料供给部20B的排出量增加量和燃料供给部20C的排出量减少量相等,所以如图9(d)所示,排出量总和固定。
时间t2到t3期间,如图9(a)、图9(b)所示,燃料供应部20A、20B的排出量为固定,且如图9(c)所示,燃料供给部20C的排出量为零,所以如图9(d)所示,排出量的总和为固定。
时间t3到t4期间,如图9(c)所示,燃料供给部20C的排出量增加的同时,如图9(a)所示,燃料供给部20A的排出量减少。如图9(b)所示,燃料供给部20B的排出量为固定。这时,由于燃料供给部20C的排出量增加量和燃料供给部20A的排出量减少量相等,所以如图9(d)所示,排出量总和固定。
时间t4到t5期间,如图9(c)所示,燃料供给部20C的排出量增加的同时,如图9(b)所示,燃料供给部20B的排出量减少。如图9(a)所示,燃料供给部20A的排出量为零。这时,由于燃料供给部20C的排出量增加量和燃料供给部20B的排出量减少量相等,所以如图9(d)所示,排出量总和固定。
如上所述,即使在图9(a)~图9(d)所示的情况也一样,通过控制部80控制燃料供给部20A、20B、20C各个的控制器21使得燃料供给部20A、20B、20C各个的升压用缸51排出的燃料的排出量总和为固定,由此能够防止在高压燃料供给管13产生脉动。假定燃料供给部20A、20B的排出量的最大值为v且燃料供给部20C的排出量的最大值为2v,则排出量的总和维持在固定值2v。如此,通过在燃料供给部20A、20B和燃料供给部20C中使冲程长度以及升压用活塞52的速度不同的同时,错开燃料供给部20A、20B、20C的排出时间,由此能够使排出量总和为固定。
此外,在使用伺服马达时,向油压缸41供给的工作油的流动方向根据油压泵32的正反旋转方向切换,由此能够切换油压活塞42的移动方向。这时,由于不用方向切换阀来切换工作油的流动方向,所以没必要使油压泵32以额定旋转数持续运行,相比使油压泵32以额定旋转数持续运行时可降低能源消耗。
另外,由于多个燃料供给部20A、20B、20C并列设在低压燃料供给管12和高压燃料供给管13之间,所以可以很容易改变燃料供给部的数量。另外,多个燃料供给部中,即使任一个发生故障或者进行维修时,可取下其任一个燃料供给部,继续驱动其他燃料供给部。
另外,通过设置用以检测升压用活塞52位置的位置传感器,由此能够可靠地调节升压用活塞52的速度或位置。
此外,在上述说明中,针对用三台燃料供给部20A、20B、20C情况进行了说明,本发明不只局限于此,可以应用于用任意数量的燃料供给部的情况。比如,也可以三台燃料供给部20A、20B、20C之外再设补助性燃料供给部。这时,主要使用三台燃料供给部20A、20B、20C,同时在因某些原因导致三台燃料供给部20A、20B、20C的排出总和减少时,可以由补助性燃料供给部排出燃料以补偿排出量的减少量。
另外,往复式泵50的形状也并不限定于图2、图3所示的形状,也可以采用任意形状的往复式泵。
另外,在上述说明中,虽然针对装载在船舶的燃料供给部进行了说明,但本发明不只局限于此。线性致动器30以及往复式泵50可设置在任意的构造体上。比如,既可以在汽车上装载线性致动器30以及往复式泵50,也可以在建筑物主体构造的基床上设置线性致动器30以及往复式泵50。
<变形例>
图10为表示作为线性致动器30采用电动缸单元的燃料供给部的图。其中,对于与图2、图3相同的构成,附上相同符号并省略该说明。
电动缸单元包括电动马达31、齿轮35a、35b、滚珠丝杠螺母37、滚珠丝杠38。
齿轮35a通过电动马达31的动力来转动,齿轮35a的转动传递到齿轮35b。
齿轮35b与滚珠丝杠螺母37被设置成一体,齿轮35a的转动传递到滚珠丝杠螺母37。
滚珠丝杠螺母37与滚珠丝杠38相螺合,与齿轮35b一起转动。
滚珠丝杠38的下端通过连接部49与升压用活塞52的上端相连接。通过滚珠丝杠螺母37的转动,滚珠丝杠38在轴方向上移动。通过滚珠丝杠38在轴方向上移动,由此升压用活塞52也在轴方向上移动。
在本变形例中,同样可获得与作为线性致动器30采用油压缸单元的情况相同的效果。
其中,设置泵的场所为非防爆场所或第二种危险场所的情况下,也可以使用滑轮和同步齿型带来取代齿轮35a、35b,将电动马达31的转动传递到滚珠丝杠螺母。

Claims (6)

1.一种燃料供给装置,用于将燃料向内燃机关的燃烧室内供给,所述燃料供给装置包括:
低压燃料供给管,其中被供给低压燃料;
高压燃料供给管,其中被供给用于向所述燃烧室内供给的高压燃料;
多个燃料供给部,设置在所述低压燃料供给管和所述高压燃料供给管之间,分别对所述低压燃料供给管内的燃料进行吸入并升压而向所述高压燃料供给管供给;
控制部,对所述多个燃料供给部进行控制,其中,
各个所述燃料供给部包括:
线性致动器,所述线性致动器为油压缸单元;
往复式泵,包括升压用活塞,所述升压用活塞被所述线性致动器驱动,且在轴方向上往复移动,在所述升压用活塞朝向轴方向的第一方向移动时吸入所述燃料,在所述升压用活塞朝向轴方向的第二方向移动时对所述燃料进行升压而排出;
控制器,被所述控制部控制,对所述线性致动器的驱动进行控制,其中,
所述线性致动器包括:
油压缸,所述油压缸具有收纳工作油的工作油收纳空间,且轴方向配置成与所述升压用活塞的轴方向一致;
油压活塞,设置成在所述油压缸内能够沿轴方向上移动,并将所述工作油收纳空间划分为第一腔室和第二腔室;
活塞杆,用以连接所述油压活塞与所述升压用活塞;
油压泵,通过向所述第一腔室供给工作油,由此使所述油压活塞朝向轴方向的第一方向移动,并通过向所述第二腔室供给工作油,由此使所述油压活塞朝向轴方向的第二方向移动;
第一油压配管,其一端与所述油压泵相连接,另一端与所述第一腔室连接,所述第一油压配管不具有分支;
第二油压配管,其一端与所述油压泵相连接,另一端与所述第二腔室连接,所述第二油压配管不具有分支;
电动马达,驱动所述油压泵以使所述油压活塞沿轴方向往复移动,
所述控制器通过控制所述电动马达,由此控制所述油压活塞在所述油压缸内的移动,
所述控制部按照下述方式控制所述多个燃料供给部:
使各个所述升压用活塞以相同的周期进行往复移动,并且,
为使得:在至少一个燃料供给部中升压用活塞在一个往复移动期间加速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量增加期间,在其他燃料供给部中升压用活塞减速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量减少,由此,使得所述多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和达到固定值,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的加速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的减速,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的加速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的减速,
同时为使得:在所述一个燃料供给部中升压用活塞在一个往复移动期间减速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量减少期间,在其他燃料供给部中升压用活塞加速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量增加,由此,使得所述多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和达到固定值,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的减速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的加速,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的减速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的加速。
2.根据权利要求1所述的燃料供给装置,其特征在于,所述控制部控制所述多个燃料供给部,使得燃料排出量增加的燃料供给部中的增加量的总和与其他燃料供给部的燃料排出量的减少量的总和一致。
3.根据权利要求1所述的燃料供给装置,其特征在于,
所述第一油压配管是将从所述油压泵排出的所有工作油供给到所述第一腔室并将从所述第一腔室排出的所有工作油返回到所述油压泵的密封配管;
所述第二油压配管是将与从所述第一腔室排出的工作油相同量的工作油供给到所述第二腔室并将与供给到所述第一腔室的工作油相同量的工作油从所述第二腔室排出的密封配管。
4.根据权利要求1所述的燃料供给装置,其特征在于,
所述活塞杆从所述油压活塞向所述第一方向延伸而向所述第一腔室的外部突出,且从所述油压活塞向所述第二方向延伸而向所述第二腔室的外部突出,
所述活塞杆的所述第一腔室中的与长度方向垂直的截面积和所述活塞杆的所述第二腔室中的与长度方向垂直的截面积相同。
5.根据权利要求1所述的燃料供给装置,其特征在于,
所述油压泵按照从所述往复式泵排出的燃料压力为5~100MPa的方式向所述第二腔室供给工作油。
6.一种燃料供给方法,用于将燃料向内燃机关的燃烧室内供给,其中,
通过设置在被供给低压燃料的低压燃料供给管和被供给用于向所述燃烧室内供给的高压燃料的高压燃料供给管之间的多个燃料供给部,对所述低压燃料供给管内的燃料进行吸入并升压而向所述高压燃料供给管供给,
各个所述燃料供给部包括:往复式泵,所述往复泵包括通过作为油压缸单元的线性致动器被驱动而在轴方向上往复移动的升压用活塞,在所述升压用活塞朝向轴方向的第一方向移动时吸入所述燃料,在所述升压用活塞朝向轴方向的第二方向移动时对所述燃料进行升压而排出,
所述线性致动器包括:
油压缸,所述油压缸具有收纳工作油的工作油收纳空间,且轴方向配置成与所述升压用活塞的轴方向一致;
油压活塞,设置成在所述油压缸内能够沿轴方向上移动,并将所述工作油收纳空间划分为第一腔室和第二腔室;
活塞杆,用以连接所述油压活塞与所述升压用活塞;
油压泵,通过向所述第一腔室供给工作油,由此使所述油压活塞朝向轴方向的第一方向移动,并通过向所述第二腔室供给工作油,由此使所述油压活塞朝向轴方向的第二方向移动;
第一油压配管,其一端与所述油压泵相连接,另一端与所述第一腔室连接,所述第一油压配管不具有分支;
第二油压配管,其一端与所述油压泵相连接,另一端与所述第二腔室连接,所述第二油压配管不具有分支;
电动马达,驱动所述油压泵以使所述油压活塞沿轴方向往复移动,
通过控制所述电动马达,由此控制所述油压活塞在所述油压缸内的移动,
且,按照下述方式控制所述多个燃料供给部:
使各个所述升压用活塞以相同的周期进行往复移动,并且,
为使得:在至少一个燃料供给部中升压用活塞在一个往复移动期间加速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量增加期间,在其他燃料供给部中升压用活塞减速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量减少,由此,使得所述多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和达到固定值,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的加速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的减速,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的加速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的减速,
同时为使得:在所述一个燃料供给部中升压用活塞在一个往复移动期间减速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量减少期间,在其他燃料供给部中升压用活塞加速向第二方向的移动速度以使燃料的单位时间内的排出量增加,由此,使得所述多个燃料供给部的各个燃料供给部排出的燃料的单位时间内的排出量之和达到固定值,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的减速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞开始向第二方向的加速,
在所述一个燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的减速时在至少一个其他燃料供给部中升压用活塞结束向第二方向的加速。
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