JP2006348779A - 内燃機関の液圧供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 必要量だけの作動油を効率良く供給することができる内燃機関の液圧供給装置を提供すること。
【解決手段】 船舶用機関３によって駆動され作動油の吐出量が可変である機関駆動ポンプ２５と、機関始動時に作動油を供給すると共に電動駆動され吐出量が一定である電動ポンプ１０と、機関逆転時に機関駆動ポンプ２５の吸入方向及び吐出方向を変化させるブリッジ回路１３とを備えるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の液圧供給装置に関する。

現在、船舶用主機関は、ディーゼル型の２サイクル機関が主流となっている。一般に、船舶用主機関では、燃料噴射を行う燃料噴射ポンプと、排気弁を駆動させる動弁装置とを、カム軸に設けられたカムによって駆動させており、カム軸は歯車列を介して機関のクランク軸と連動するようになっている。従って、このような従来のカム式（機械駆動式）機関においては、クランク軸に対する燃料の噴射タイミング及び排気弁の作動タイミングは、初期にセットしたカムの位置によって決められており、負荷毎にそれらのタイミングを変更することが困難であった。

これにより、近年では、カム軸が無い、即ち、燃料噴射ポンプ及び排気弁を機械的に駆動させるのではなく、作動油を用いて駆動させる電子制御式（油圧駆動式）機関が種々提供されている。電子制御式機関では、作動油を電磁弁等で制御することにより、燃料噴射ポンプ及び排気弁を負荷毎に自由にタイミングを調整できる一方、作動油を供給するための液圧供給装置が必要となっている。このような内燃機関の液圧供給装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平１０−３３１７７２号公報

通常、船内で必要とされる電力は船内に設けられた発電設備により供給されている。上述した従来の電子制御式内燃機関の液圧供給装置においては、電動ポンプはその発電設備により供給された電力により駆動されている。発電機は、発電用の動力源、例えば、内燃機関により駆動されて電力を発生しており、発電の際にロスを伴う。このようにして供給された電力により電動ポンプは駆動されるため、直接主機関によって駆動される機関駆動ポンプを用いるよりもロスが多くなってしまう（発電に伴うロス＋電動ポンプの駆動に伴うロス＞機関駆動ポンプの駆動に伴うロス）。しかも、機関駆動ポンプの必要容量の不足分を補うためには電動ポンプを大型化（大流量化）する必要があり、ロスが大きい電動ポンプを大型化するのは得策ではないと考えられる。

また、機関始動後は、ロスが大きい電動ポンプを停止させることが望ましいが、従来の装置では、機関駆動ポンプの必要容量の不足分を補うためには、常に電動ポンプを停止させることはできない。更に、機関が低負荷の場合においては、作動油の必要容量は減少されるが、機関の回転数に応じて駆動する機関駆動ポンプを固定容量としているため、不要な液圧をリリーフさせることになり、大きなエネルギーロスを招くことになる。

つまり、従来の内燃機関の液圧供給装置のように、機関に連動する機関駆動ポンプを固定容量とし、機関駆動ポンプの不足分を補う電動ポンプを可変容量とする構成では、上述したようにエネルギーロスが多くなるため、最終的には機関全体のエネルギー効率の低下を招くおそれもある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、必要量だけの作動油を効率良く供給することができる内燃機関の液圧供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る内燃機関の液圧供給装置は、
内燃機関によって駆動され吐出量が可変である機関駆動ポンプと、
前記内燃機関の始動時に液圧を供給すると共に電動駆動され吐出量が一定である電動ポンプと、
前記内燃機関の逆転時に前記機関駆動ポンプの吸入方向及び吐出方向を変化させるブリッジ回路とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る内燃機関の液圧供給装置は、
第１の発明に係る内燃機関の液圧供給装置において、
複数設けた前記機関駆動ポンプにそれぞれ前記ブリッジ回路を備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る内燃機関の液圧供給装置は、
第１または２の発明に係る内燃機関の液圧供給装置において、
前記ブリッジ回路は一方向の流れのみを許容する逆止弁を備える
ことを特徴とする。

第１の発明に係る内燃機関の液圧供給装置によれば、内燃機関によって駆動され吐出量が可変である機関駆動ポンプと、前記内燃機関の始動時に液圧を供給すると共に電動駆動され吐出量が一定である電動ポンプと、前記内燃機関の逆転時に前記機関駆動ポンプの吸入方向及び吐出方向を変化させるブリッジ回路とを備えることにより、必要量だけの液圧を効率良く供給することができる。

第２の発明に係る内燃機関の液圧供給装置によれば、第１の発明に係る内燃機関の液圧供給装置において、複数設けた前記機関駆動ポンプにそれぞれ前記ブリッジ回路を備えることにより、供給する液圧を容易に制御することができる。

第３の発明に係る内燃機関の液圧供給装置によれば、第１または２の発明に係る内燃機関の液圧供給装置において、前記ブリッジ回路は一方向の流れのみを許容する逆止弁を備えることにより、前記内燃機関の逆転時に前記機関駆動ポンプの吸入方向及び吐出方向を容易に変化させることができる。

以下、本発明に係る内燃機関の液圧供給装置の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例に係る内燃機関の液圧供給装置の概略図、図２は本発明の第２実施例に係る内燃機関の液圧供給装置の概略図、図３は本発明の第３実施例に係る内燃機関の液圧供給装置の概略図、図４は本発明の第４実施例に係る内燃機関の液圧供給装置の概略図である。なお、図中の矢印は作動油の流れを示し、実線は船舶用機関の正回転時における液圧（以下、作動油と記す）の流れを示し、点線は逆回転時における作動油の流れを示している。

図１に示す本発明に係る内燃機関の液圧供給装置１は、例えば、船舶に設けられるものであり、船舶の各装置に供給される図示しない油溜めに貯溜された潤滑油の一部を、本船潤滑油ポンプ２の駆動により作動油として用いるものである。

図１に示すように、本船潤滑油ポンプ２には船舶用機関３に潤滑油を供給する機関システム油ライン５が接続されている。この船舶用機関３は正逆回転可能なディーゼル型２サイクルエンジンであり、電子制御ユニット装置４を付設している。電子制御ユニット装置４は、図示しない燃料噴射を行う燃料噴射ポンプ、排気弁を駆動させる動弁装置、燃料噴射ポンプ及び動弁装置を作動油により制御する電磁弁、供給された作動油を蓄えるチャンバー等から構成されている。

そして、機関システム油ライン５から分岐して液圧供給装置１側に連通する低圧ライン６が設けられている。低圧ライン６上には作動油を浄化するフィルタユニット７が設けられており、低圧ライン６はこのフィルタユニット７の下流側において、電動ポンプ供給ライン８とブリッジ回路供給ライン９とに分岐されている。

電動ポンプ供給ライン８には２つの電動ポンプ１０が接続されている。電動ポンプ１０には、船内に設けられた発電設備から供給される電力により駆動する電動機１１がそれぞれ設置されており、その吐出側には電動ポンプ吐出ライン１２が接続されている。

一方、ブリッジ回路供給ライン９にはブリッジ回路１３が接続されており、ブリッジ回路１３を構成する導管１４，１５，１６，１７上には逆止弁１８，１９，２０，２１が設けられている。また、ブリッジ回路１３は所定位置に配置されたマニホールドブロック２２に設けられている。そして、導管１５，１６の接続部にはブリッジ回路供給ライン９が接続されており、導管１４，１５の接続部と導管１６，１７の接続部との間には供給ライン２３（２３´）が接続され、導管１４，１７の接合部にはブリッジ回路吐出ライン２４が接続されている。ここで、逆止弁１８は導管１４において導管１５側から導管１７側まで一方向のみ作動油の流動を許容するものであり、逆止弁１９は導管１５において導管１６側から導管１４側まで一方向のみ作動油の流動を許容するものであり、逆止弁２０は導管１６において導管１５側から導管１７側まで一方向のみ作動油の流動を許容するものであり、逆止弁２１は導管１７において導管１６側から導管１４側まで一方向のみ作動油の流動を許容するものである。

供給ライン２３上には機関駆動ポンプ２５が設けられている。機関駆動ポンプ２５は船舶用機関３のクランク軸に連動する連動機構２６に接続されており、斜板ポンプと呼ばれるピストンポンプであり、斜板の傾斜角度を変更させることにより、ポンプの吐出量を制御することができる。

そして、電動ポンプ吐出ライン１２及びブリッジ回路吐出ライン２４は高圧ライン２７に接続され、高圧ライン２７は電子制御ユニット装置４に接続されている。更に、電子制御ユニット装置４には、船舶用機関３の下部に設けられたクランクケース２８と連通する戻りライン２９が接続されている。

従って、上述した構成をなすことにより、船舶用機関３が正回転駆動されると、本船潤滑油ポンプ２により機関システム油ライン５から船舶用機関３に潤滑油を供給されると共に、機関システム油ライン５から分岐して潤滑油を作動油として低圧ライン６に供給される。低圧ライン６に供給された作動油は、フィルタユニット７内で浄化された後、電動ポンプ供給ライン８及びブリッジ回路供給ライン９に供給される。

電動ポンプ供給ライン８に供給された作動油は、電動機１１により駆動される電動ポンプ１０に吸入されると共に所定圧力に加圧され、電動ポンプ吐出ライン１２に吐出される。その後、作動油は高圧ライン２７を通り電子制御ユニット装置４に供給される。

ここで、電動ポンプ１０は、船舶用機関３の運転開始時、正回転から逆回転または逆回転から正回転の逆転時において、機関駆動ポンプ２５の駆動に先駆けて電子制御ユニット装置４に作動油を供給するものである。
また、船舶の前進または後進、即ち、船舶用機関３の通常運転（正回転時または逆回転時）においては、機関駆動ポンプ２５を補助するために、作動油を供給し続けることも可能であるが、供給をカットするように制御することも可能である。

一方、ブリッジ回路供給ライン９に供給された作動油は、ブリッジ回路１３の導管１５の逆止弁１９を通り供給ライン２３に供給され、機関駆動ポンプ２５に吸入されると共に所定圧力に加圧された後、吐出される。加圧された作動油は導管１７の逆止弁２１を通りブリッジ回路吐出ライン２４から高圧ライン２７に流れ、電子制御ユニット装置４に供給される。

また、船舶用機関３が逆回する場合には、ブリッジ回路供給ライン９に供給された作動油は、ブリッジ回路１３の導管１６の逆止弁２０を通り供給ライン２３´に供給され、機関駆動ポンプ２５に吸入されると共に所定圧力に加圧された後、吐出される。加圧された作動油は導管１４の逆止弁１８を通りブリッジ回路吐出ライン２４から高圧ライン２７に流れ、電子制御ユニット装置４に供給される。

なお、本実施例においては、船舶用機関３の正回転時に導管１５、供給ライン２３、導管１７の順に供給させ、逆回転時に導管１６、供給ライン２３´、導管１４の順に供給させたが、船舶用機関３との連動方法によっては供給方向を逆にしても構わない。

次いで、電子制御ユニット装置４に供給された作動油は、チャンバーに蓄えられ、電磁弁の作用により燃料噴射ポンプを上昇させ、燃料を燃料噴射弁から噴射させると共に排気弁を駆動させる。そして、電子制御ユニット装置４の通路内に残った作動油は他の電磁弁の作用により戻りライン２９に供給され、クランクケース２８に排出される。

従って、逆止弁１８，１９，２０，２１を備えたブリッジ回路１３を設けることにより、機関駆動ポンプ２５の吸入方向と吐出方向とを変更させることができるので、船舶用機関３が正回転または逆回転しても、電子制御ユニット装置４に供給される作動油を同一方向で供給することができる。しかも、船舶用機関３の負荷に応じて必要な作動油量が変化しても、機関駆動ポンプ２５の可変容量作用により電子制御ユニット装置４に供給する作動油を容易に制御することができる。

また、電動ポンプ１０は始動時等に機関駆動ポンプ２５によって作動油を供給できない場合に主に使用するので、ロスが多い電動ポンプ１０でも小型化を図ることができる。そして、船舶用機関３の通常運転時にロスが大きい電動ポンプ１０の駆動を停止させ、可変容量の機関駆動ポンプ２５だけを駆動させることができるので、各負荷において容易に作動油の必要容量を制御することができる。つまり、作動油を必要最低限の使用量に抑えることができるので、燃費の向上を図ることができる。

更に、仮に３つの機関駆動ポンプ２５のうち、いずれか１つが使用できなくなっても、他の２つだけでも作動油の必要容量をまかなえる。

次に、図２乃至４を用いて他の実施形態を説明する。なお、図１と同じ符号のものは説明を省略する。

図２に示す液圧供給装置３１は、ブリッジ回路１３を機関駆動ポンプ２５に直付けした構成となっている。このような構成においても、上述した作用効果を得ることができる。

また、図３に示す液圧供給装置４１は、この液圧供給装置４１だけで使用する作動油を作動油タンク４２に貯溜し、この作動油タンク４２から本船作動油ポンプ４３を用いて供給する構成となっている。そして、電子制御ユニット装置４に接続された戻りライン４４は作動油タンク４２に連通されており、作動油が液圧供給装置４１内を循環するようになっている。このような構成においても、上述した作用効果を得ることができる。

更に、図４に示す液圧供給装置５１は、３つの機関駆動ポンプ２５が１つのブリッジ回路１３を共有し、供給ライン５２上に設けられた構成となっている。このような構成においても、上述した作用効果を得ることができる。

従って、本発明に係る内燃機関の液圧供給装置によれば、船舶用機関３によって駆動され作動油の吐出量が可変である機関駆動ポンプ２５と、機関始動時に油圧を供給すると共に電動駆動され吐出量が一定である電動ポンプ１０と、機関逆転時に機関駆動ポンプ２５の吸入方向及び吐出方向を変化させるブリッジ回路１３とを備えることにより、必要量だけの作動油を電子制御ユニット装置４に供給し、燃費の向上を図ることができ、しかも、ロスが多く発生する電動ポンプ１０の小型化を図ることができる。

また、機関駆動ポンプ２５にそれぞれブリッジ回路１３を備えることにより、同一方向で電子制御ユニット装置４に作動油を供給することができると共に、機関負荷に応じて供給する作動油量を容易に制御することができる。

更に、ブリッジ回路１３には一方向の流れのみを許容する逆止弁１８，１９，２０，２１を備えているので、機関逆転時に機関駆動ポンプ２５の吸入方向及び吐出方向を容易に変化させることができる。

液圧駆動式の燃料噴射ポンプ及び排気弁を備えた内燃機関に適用可能である。

本発明の第１実施例に係る内燃機関の液圧供給装置の概略図である。 本発明の第２実施例に係る内燃機関の液圧供給装置の概略図である。 本発明の第３実施例に係る内燃機関の液圧供給装置の概略図である。 本発明の第４実施例に係る内燃機関の液圧供給装置の概略図である。

符号の説明

１，３１，４１，５１ 液圧供給装置
２ 本船潤滑油ポンプ
３ 船舶用機関
４ 電子制御ユニット装置
５ 機関システム油ライン
６ 低圧ライン
７ フィルタユニット
８ 電動ポンプ供給ライン
９ ブリッジ回路供給ライン
１０ 電動ポンプ
１１ 電動機
１２ 電動ポンプ吐出ライン
１３ ブリッジ回路
１４〜１７ 導管
１８〜２１ 逆止弁
２２ マニホールドブロック
２３，２３´，５２ 供給ライン
２４ ブリッジ回路吐出ライン
２５ 機関駆動ポンプ
２６ 連動機構
２７ 高圧ライン
２８ クランクケース
２９，４４ 戻りライン
４２ 作動油タンク
４３ 本船作動油ポンプ

Claims (3)

1. 内燃機関によって駆動され吐出量が可変である機関駆動ポンプと、
   前記内燃機関の始動時に液圧を供給すると共に電動駆動され吐出量が一定である電動ポンプと、
   前記内燃機関の逆転時に前記機関駆動ポンプの吸入方向及び吐出方向を変化させるブリッジ回路とを備える
   ことを特徴とする内燃機関の液圧供給装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の液圧供給装置において、
   複数設けた前記機関駆動ポンプにそれぞれ前記ブリッジ回路を備える
   ことを特徴とする内燃機関の液圧供給装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の液圧供給装置において、
   前記ブリッジ回路は一方向の流れのみを許容する逆止弁を備える
   ことを特徴とする内燃機関の液圧供給装置。

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