JP2019152148A - 舶用流体ポンプおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体を加圧して吐出する際のピストンの移動量を、コストの増大を抑制しながら精度良く制御できる舶用流体ポンプおよびその制御方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様である舶用流体ポンプは、作動油の圧力を利用したピストンの移動によって流体を加圧して吐出するポンプ本体と、１回の流体吐出でのピストンの最大移動量を検出する検出部と、ポンプ本体に作動油を供給するオン状態と作動油の供給を停止するオフ状態とを択一的に切り換える制御弁と、制御部とを備える。制御部は、１回の流体吐出で要求される流体吐出量に応じてピストンの目標移動量を導出し、今回の流体吐出での上記目標移動量と前回の流体吐出での上記最大移動量との差をもとに、制御弁の弁オン時間の時間補正値を算出し、この時間補正値を加味して、今回の流体吐出時の弁オン時間を補正し、補正後の弁オン時間継続してオン状態となるように制御弁を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、舶用流体ポンプおよびその制御方法に関するものである。

従来、船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンには、燃料や水等の流体を吐出する舶用流体ポンプが適用されている。例えば、舶用流体ポンプとして、シリンダ内に投入する燃料を燃料噴射弁に圧送する燃料噴射ポンプ、燃料噴射ポンプの吐出口から配管を通じて燃料噴射弁の噴射口に至る燃料流通路内に水を注入する注水ポンプ等が挙げられる。特許文献１には、電磁弁を介して供給される作動油によって駆動制御される燃料噴射ポンプが記載されている。

一般に、舶用流体ポンプは、ピストンをその長手方向に往復移動可能な状態で内部に備え、制御弁を介して供給された作動油の圧力を利用してピストンを移動させることにより、流体を加圧して吐出する。このような舶用流体ポンプによる流体の吐出量は、流体を加圧して吐出する際のピストンの移動量に応じて増減変化する。このため、舶用流体ポンプにおいては、流体の吐出量（例えば舶用ディーゼルエンジンでの燃料噴射量や注水量）に要求される精度を担保するという観点から、上記ピストンの移動量を精度良く制御することが要望されている。

特許第４１７６７４２号公報

上述したピストンの移動量を精度良く制御するためには、多くの場合、サーボ弁または比例弁等、開度の調整によって作動油の供給量を高精度に制御し得る開度調整型の電磁弁が舶用流体ポンプの制御弁として用いられる。しかしながら、開度調整型の電磁弁を制御弁として用いた場合、一般には、流体の吐出期間中にピストンの移動量の実測値を頻繁に計測し、その都度、ピストンの移動量の実測値と目標値との偏差を制御弁の開度の調整に反映させる必要があるため、ピストンの移動量を精度良く制御するための装置構成が複雑化して装置に掛かるコストが高価になる恐れがある。これに加え、開度調整型の電磁弁は異物の混入に弱いものが多く、舶用ディーゼルエンジンが動作する環境下では異物の混入が起こり易いため、舶用流体ポンプの制御弁として開度調整型の電磁弁は適さない恐れがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、流体を加圧して吐出する際のピストンの移動量を、コストの増大を抑制しながら精度良く制御することができる舶用流体ポンプおよびその制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る舶用流体ポンプは、作動油の圧力を利用してピストンを移動させることにより、流体を加圧して吐出するポンプ本体と、前記流体の１回の吐出における前記ピストンの最大移動量を検出する検出部と、前記ポンプ本体に前記作動油を供給するオン状態と前記作動油の供給を停止するオフ状態とを択一的に切り換える制御弁と、前記流体の１回の吐出で要求される前記流体の吐出量に応じて前記ピストンの目標移動量を導出し、前記流体の今回吐出の際に導出された前記目標移動量と前回吐出の際に検出された前記最大移動量との差をもとに、前記制御弁を前記オン状態とする時間である弁オン時間の時間補正値を算出し、算出された前記時間補正値を加味して、前記流体の今回吐出の際における前記弁オン時間を補正し、補正後の前記弁オン時間継続して前記オン状態となるように前記制御弁を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る舶用流体ポンプは、上記の発明において、前記制御部は、前記ピストンの前記目標移動量に応じて設定された前記制御弁の弁オン時間である弁オン基本時間を導出し、前記流体の今回吐出の際における前記弁オン時間を、前記弁オン基本時間と前記時間補正値とを合算した時間となるように補正することを特徴とする。

また、本発明に係る舶用流体ポンプは、上記の発明において、前記制御部は、前記ピストンの前記目標移動量と前記制御弁の前記弁オン基本時間との相関を示すデータテーブルを有し、前記流体の今回吐出の際に導出された前記目標移動量と相関する前記弁オン基本時間を前記データテーブルに基づいて導出することを特徴とする。

また、本発明に係る舶用流体ポンプの制御方法は、ポンプ本体に作動油を供給するオン状態と前記作動油の供給を停止するオフ状態とを択一的に切り換える制御弁を介して前記ポンプ本体に作動油を供給し、供給された前記作動油の圧力を利用して前記ポンプ本体のピストンを移動させることにより、流体を加圧して吐出する舶用流体ポンプの制御方法において、前記流体の１回の吐出で要求される前記流体の吐出量に応じて、前記ピストンの目標移動量を導出する目標移動量導出ステップと、前記目標移動量導出ステップによる前記ピストンの前記目標移動量と前記流体の前回吐出の際における前記ピストンの最大移動量との差をもとに、前記制御弁を前記オン状態とする時間である弁オン時間の時間補正値を算出する時間補正値算出ステップと、前記時間補正値算出ステップによる前記時間補正値を加味して、前記流体の今回吐出の際における前記弁オン時間を補正する補正ステップと、補正後の前記弁オン時間継続して前記オン状態となるように前記制御弁を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る舶用流体ポンプの制御方法は、上記の発明において、前記補正ステップは、前記ピストンの前記目標移動量に応じて設定された前記制御弁の弁オン時間である弁オン基本時間を導出し、前記流体の今回吐出の際における前記弁オン時間を、前記弁オン基本時間と前記時間補正値とを合算した時間となるように補正することを特徴とする。

また、本発明に係る舶用流体ポンプの制御方法は、上記の発明において、前記補正ステップは、前記ピストンの前記目標移動量と前記制御弁の前記弁オン基本時間との相関を示すデータテーブルに基づいて、前記目標移動量導出ステップによる前記目標移動量と相関する前記弁オン基本時間を導出することを特徴とする。

本発明によれば、流体を加圧して吐出する際における舶用流体ポンプのピストンの移動量を、コストの増大を抑制しながら精度良く制御することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る舶用流体ポンプの一構成例を示す模式図である。 図２は、本発明の実施形態における制御弁のオン状態およびオフ状態を説明する図である。 図３は、本発明の実施形態に係る舶用流体ポンプの制御方法の一例を示すフロー図である。 図４は、本発明の実施形態に係る舶用流体ポンプの制御方法を具体的に説明する図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る舶用流体ポンプおよびその制御方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

（舶用流体ポンプの構成）
図１は、本発明の実施形態に係る舶用流体ポンプの一構成例を示す模式図である。本実施形態では、この舶用流体ポンプ１０が舶用ディーゼルエンジン（図示せず）の燃料流通路内に水を注入する注水ポンプである場合を例示する。なお、舶用ディーゼルエンジンの燃料流通路は、特に図示しないが、燃料噴射ポンプの吐出口から配管を通じて燃料噴射弁の噴射口に至る燃料の流通路である。燃料噴射ポンプは、舶用ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を噴射するための燃料噴射弁に対して、配管等を通じて燃料を噴射する装置である。

図１に示すように、舶用流体ポンプ１０は、流体の一例である水を吐出するポンプ本体１と、ポンプ本体１のピストン２の最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）を検出する検出部６と、ポンプ本体１に対する作動油の供給および排出を行うための制御弁７と、制御弁７を制御する制御部１１とを備える。なお、図１において、実線矢印は作動油等の流体の流通を示し、一点鎖線矢印は電気信号線を示す。

ポンプ本体１は、作動油の圧力を利用して流体（本実施形態では水）を吐出する油圧駆動式のポンプ装置である。図１に示すように、ポンプ本体１は、ピストン２と、吐出室３と、作動油室４と、注水口５とを有する。

ピストン２は、その長手方向に沿って往復移動し得るように、ポンプ本体１の内部空間に設けられる。例えば、ピストン２は、水吐出側のピストン部分である前部２ａと、作動油受け側のピストン部分である後部２ｂと、これら前部２ａおよび後部２ｂの間の部分であるテーパ部２ｃとを有する。ピストン２は、前部２ａのピストン径が後部２ｂのピストン径よりも小径となるように棒状に形成される。テーパ部２ｃは、前部２ａ側から後部２ｂ側に向かってピストン径が増加または減少（図１では減少）変化するように形成される。テーパ部２ｃは、後述の検出部６によるピストン２の最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）の検出に用いられる。

吐出室３は、ポンプ本体１から吐出される水を一時貯留する空間である。図１に示すように、吐出室３は、ポンプ本体１の内部空間のうちピストン２の前部２ａの端面と面する空間となるように構成される。作動油室４は、ポンプ本体１を作動させる作動油を受け入れる空間である。図１に示すように、作動油室４は、ポンプ本体１の内部空間のうちピストン２の後部２ｂの端面と面する空間となるように構成される。注水口５は、吐出室３を水で満たすためのものであり、吐出室３に通じるようにポンプ本体１に設けられる。注水対象の水は、水タンク（図示せず）の配管等を通じて注水口５から吐出室３に供給される。吐出室３には、ポンプ本体１による水の吐出が行われる都度、注水口５を通じて水が供給（補給）される。

また、図１に示すように、ポンプ本体１の吐出口側には、吐出室３に通じる注水管１８が接続されている。注水管１８は、ポンプ本体１の吐出室３から吐出された水を上述した燃料流通路に導く配管である。一方、ポンプ本体１の作動油受け側には、作動油室４に通じる作動油流通路１７が接続されている。

このような構成を有するポンプ本体１は、制御弁７を介して供給された作動油の圧力を利用してピストン２を移動させることにより、吐出対象の水を加圧して吐出する。この際、ポンプ本体１は、制御弁７がポンプ本体１に作動油を供給するオン状態である場合、制御弁７を介して作動油流通路１７から作動油室４に作動油を受け入れる。ポンプ本体１は、受け入れた作動油の圧力を利用して、吐出室３を圧縮するようにピストン２を移動（前進）させる。これにより、ポンプ本体１は、吐出室３と注水口５との連通をピストン２で遮断しながら、吐出室３内の水を加圧する。加圧された水は、吐出室３から注水管１８内に吐出される。

一方、ポンプ本体１は、制御弁７がポンプ本体１に対する作動油の供給を停止するオフ状態である場合、上述した水の吐出（ピストン２の移動）に利用された後の作動油（以下、ドレンと適宜いう）を作動油室４から作動油流通路１７を通じて制御弁７へ排出する。この際、ピストン２は、ポンプ本体１の内部空間に設けられたバネ等の付勢部（図示せず）の反発力により、作動油室４内のドレンを作動油流通路１７を通じて制御弁７側へ押し出す。この結果、ピストン２は、水吐出前の位置に戻される。ポンプ本体１は、ピストン２による吐出室３の圧縮（水の加圧）を解除する。

検出部６は、ポンプ本体１による水の１回の吐出におけるピストン２の最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）を検出するものである。図１に示すように、検出部６は、検出処理部６ａと演算処理部６ｂとを有する。最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）は、ポンプ本体１による流体の１回の吐出において流体を加圧する方向（本実施形態では上方向）に移動するピストン２の最大移動量の一例である。

検出処理部６ａは、最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）の検出のための検出処理を行う。詳細には、図１に示すように、検出処理部６ａは、ピストン２のテーパ部２ｃと面するようにポンプ本体１に設けられている。本実施形態では、一対の検出処理部６ａが、テーパ部２ｃを挟んで互いに対向するように配置されている。検出処理部６ａは、ピストン２の移動（リフト）によって変化するテーパ部２ｃとの距離を検出（計測）する。検出処理部６ａは、このような距離の検出処理を時系列に沿って連続的または断続的に行い、その都度、得られた距離を示す信号（以下、距離検出信号と適宜いう）を演算処理部６ｂに送信する。

演算処理部６ｂは、最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）の検出のための演算処理を行う。詳細には、演算処理部６ｂは、検出処理部６ａからの距離検出信号を時系列順に順次受信する。演算処理部６ｂは、検出処理部６ａから受信した複数の距離検出信号の中から、上記の距離が最大となる距離検出信号と最小となる距離検出信号とを選択する。例えば、演算処理部６ｂは、電圧がピークとなる距離検出信号を、ポンプ本体１による水の１回の吐出期間に検出処理部６ａとテーパ部２ｃとの距離が最大および最小となった際の各距離検出信号として選択する。演算処理部６ｂは、これらの選択した距離検出信号によって示される各距離（検出処理部６ａとテーパ部２ｃとの距離）とテーパ部２ｃの傾斜角度とをもとに、ポンプ本体１による水の１回の吐出におけるピストン２の最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）を算出する。その都度、演算処理部６ｂは、得られた最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）を示す信号（以下、リフト量検出信号と適宜いう）を制御部１１に送信する。

制御弁７は、ポンプ本体１を作動させる作動油をポンプ本体１に供給するオン状態と、ポンプ本体１に対する作動油の供給を停止するオフ状態とを切り換える弁である。例えば、制御弁７は、作動油の流通路の開閉を切り換える開閉型の電磁弁によって構成される。本実施形態では、図１に示すように、制御弁７は、供給流路ユニット７ａと、排出流路ユニット７ｂと、駆動部７ｃとを有する。また、制御弁７には、作動油の圧力を蓄積する蓄圧設備（図示せず）に通じる作動油管１５と、作動油（ドレン）を回収するタンク（図示せず）に通じるドレン管１６と、ポンプ本体１の作動油室４に通じる作動油流通路１７とが接続されている。なお、一例として、図１には、制御弁７の供給流路ユニット７ａに作動油管１５とドレン管１６と作動油流通路１７とが接続された状態が図示されている。

供給流路ユニット７ａは、ポンプ本体１に作動油を供給するための供給流路８ａと、ドレン管１６を閉じるための閉路８ｂとを有する。排出流路ユニット７ｂは、ポンプ本体１からドレンを排出するための排出流路９ａと、作動油管１５を閉じるための閉路９ｂとを有する。これらの供給流路ユニット７ａおよび排出流路ユニット７ｂは、例えば図１に示すように、所定の方向（図１では横方向）隣接するように配置される。駆動部７ｃは、電磁コイル（ソレノイドコイル）等を用いて構成される。駆動部７ｃは、制御部１１からの弁制御信号に基づいて、供給流路ユニット７ａおよび排出流路ユニット７ｂをその隣接方向に動かし、これにより、供給流路ユニット７ａおよび排出流路ユニット７ｂのいずれかと、作動油管１５、ドレン管１６および作動油流通路１７とを接続させる。制御弁７は、この駆動部７ｃの作用によって、オン状態とオフ状態とを択一的に切り換える。

図２は、本発明の実施形態における制御弁のオン状態およびオフ状態を説明する図である。図２に示すように、制御弁７は、供給流路ユニット７ａと作動油管１５、ドレン管１６および作動油流通路１７とを接続させることにより、オフ状態からオン状態に切り換わる。オン状態において、供給流路ユニット７ａは、供給流路８ａと作動油管１５および作動油流通路１７とを接続させ且つ閉路８ｂとドレン管１６とを接続させる。これにより、作動油管１５および作動油流通路１７は、供給流路８ａを介して連通した状態となる。ドレン管１６は、閉路８ｂによって閉じた状態となる。作動油は、このように連通した状態にある作動油管１５と供給流路８ａと作動油流通路１７とを通じて、ポンプ本体１の作動油室４に供給される。作動油室４に供給された作動油は、ポンプ本体１のピストン２を後部２ｂ側から押圧する。ポンプ本体１は、この作動油の圧力を利用してピストン２を移動させることにより、吐出室３内の水をピストン２の前部２ａで加圧して注水管１８内に吐出する。この作動油の供給は、制御弁７がオン状態である期間、継続して行われる。

また、図２に示すように、制御弁７は、排出流路ユニット７ｂと作動油管１５、ドレン管１６および作動油流通路１７とを接続させることにより、オン状態からオフ状態に切り換わる。オフ状態において、排出流路ユニット７ｂは、排出流路９ａとドレン管１６および作動油流通路１７とを接続させ且つ閉路９ｂと作動油管１５とを接続させる。これにより、ドレン管１６および作動油流通路１７は、排出流路９ａを介して連通した状態となる。作動油管１５は、閉路９ｂによって閉じた状態となる。この結果、上記オン状態における作動油の供給が停止する。この場合、ピストン２は、ポンプ本体１の内部空間に設けられたバネ等の付勢部（図示せず）の反発力により、作動油室４内の作動油（すなわちポンプ本体１の作動に利用後の作動油）を制御弁７側へ押圧する。この押圧された作動油は、上記のように連通した状態にある作動油流通路１７と排出流路９ａとドレン管１６とを通じて、作動油室４からドレンとして排出され、所定のタンク（図示せず）内に回収される。この結果、ピストン２は、水吐出前の位置に戻される。ポンプ本体１は、ピストン２の前部２ａによる吐出室３の圧縮（水の加圧）を解除して、注水管１８への水の吐出を停止する。

一方、図１に示す制御部１１は、制御弁７のオン状態とオフ状態との切り換えを制御する。具体的には、制御部１１は、各種プログラムを実行するためのＣＰＵ、メモリおよびソレノイド駆動部等によって構成される。制御部１１は、ポンプ本体１による水の１回の吐出で要求される水吐出量（燃料流通路内への注水量）に応じて、ポンプ本体１のピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）を導出する。目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）は、要求される吐出量の流体をポンプ本体１が１回の吐出で吐出するために目標とするピストン２の移動量（目標移動量）の一例である。例えば、目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）は、流体の吐出を行うポンプ本体１の吐出能力等の設備仕様が既知であることから、このポンプ本体１による流体の１回の吐出で要求される当該流体の吐出量に基づいて導出することができる。

制御部１１は、ポンプ本体１による水の今回吐出の際に導出された目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）と前回吐出の際に検出部６によって検出された最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ−１）との差をもとに、制御弁７の弁オン時間の時間補正値を算出する。弁オン時間は、制御弁７を上述したオン状態とする時間である。時間補正値は、この弁オン時間を補正するための値（補正時間）である。制御部１１は、この算出された時間補正値を加味して、ポンプ本体１による水の今回吐出の際における弁オン時間を補正し、補正後の弁オン時間継続してオン状態となるように制御弁７を制御する。

本実施形態において、制御部１１は、図１に示すようにデータテーブル１１ａを有する。データテーブル１１ａは、ピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）と制御弁７の弁オン基本時間との相関を示すものである。弁オン基本時間は、ピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）に応じて設定された制御弁７の弁オン時間（設備仕様上の理論的な弁オン時間）である。データテーブル１１ａには、互いに相関するピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）と制御弁７の弁オン基本時間との組み合わせが複数含まれる。制御部１１は、ポンプ本体１による水の今回吐出の際に導出された目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）と相関する弁オン基本時間をデータテーブル１１ａに基づいて導出する。制御部１１は、ポンプ本体１による水の今回吐出の際における弁オン時間を、この導出された弁オン基本時間と上述した時間補正値とを合算した時間に近付けるように補正する。

（舶用流体ポンプの制御方法）
図３は、本発明の実施形態に係る舶用流体ポンプの制御方法の一例を示すフロー図である。図４は、本発明の実施形態に係る舶用流体ポンプの制御方法を具体的に説明する図である。この舶用流体ポンプ１０（図１参照）の制御方法では、図３に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４の各処理が行われる。この際、図４に示すように、制御部１１からの弁制御信号Ｓ１に基づいて制御弁７のオン状態とオフ状態との切り換えが制御され、この制御を通して、ポンプ本体１が水を吐出する際のピストン２のリフト量が制御される。以下、ポンプ本体１による今回の水の吐出は「ｎサイクル目の水吐出」と称し、ポンプ本体１による前回の水の吐出は「ｎ−１サイクル目の水吐出」と称し、ポンプ本体１による次回の水の吐出は「ｎ＋１サイクル目の水吐出」と称する。舶用流体ポンプ１０の制御方法は、ｎサイクル目の水吐出が行われる際のステップＳ１０１〜Ｓ１０４の各処理を例示して説明する。

図４に示すように、ｎ−１サイクル目の水吐出において、制御弁７は、弁制御信号Ｓ１に基づいて、時刻Ｔ１のタイミングにオフ状態からオン状態に切り換わり、その後、時刻Ｔ２のタイミングにオン状態からオフ状態に切り換わる。この時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間は、ｎ−１サイクル目の水吐出における制御弁７の弁オン時間ΔＴ３である。この弁オン時間ΔＴ３は、図４に示すように、ｎ−１サイクル目の水吐出におけるピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ−１）に応じて設定された制御弁７の弁オン基本時間ΔＴ１と、ｎ−１サイクル目の水吐出時に制御部１１によって算出された時間補正値ΔＴ２とを合算した時間に相当する。

弁オン時間ΔＴ３の期間、ポンプ本体１の作動油室４には、オン状態の制御弁７等を介して作動油が継続的に供給される。ポンプ本体１は、この供給された作動油の圧力を利用してピストン２を移動させ、これにより、水を加圧して吐出する。ピストン２のリフト量は、図４に示すように、制御弁７がオン状態となった時刻Ｔ１のタイミングから時間経過に伴い増加し、制御弁７がオフ状態となった時刻Ｔ２のタイミングから時間経過に伴い減少する。この場合、ｎ−１サイクル目の水吐出におけるピストン２の最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ−１）は、図４に示すように、時刻Ｔ２のタイミングにおけるピストン２のリフト量となる。検出部６は、この最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ−１）を検出し、得られた最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ−１）を示すリフト量検出信号を制御部１１に送信する。制御部１１は、検出部６からリフト量検出信号を受信し、受信したリフト量検出信号によって示される最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ−１）を、続くｎサイクル目の水吐出時のパラメータとして保持する。

つぎに、ｎサイクル目の水吐出において、制御部１１は、図３に示すように、ポンプ本体１による流体の１回の吐出で要求される当該流体の吐出量に応じて、ピストン２の目標移動量を導出する（ステップＳ１０１）。

本実施形態では、このステップＳ１０１において、制御部１１は、ｎサイクル目の水吐出で要求される水の吐出量に応じて、ピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）を導出する。

つぎに、制御部１１は、ステップＳ１０１（目標移動量導出ステップ）によるピストン２の目標移動量と流体の前回吐出の際におけるピストン２の最大移動量との差をもとに、制御弁７の弁オン時間の時間補正値を算出する（ステップＳ１０２）。

本実施形態では、このステップＳ１０２において、制御部１１は、上述したステップＳ１０１で導出したピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）と、ｎ−１サイクル目の水吐出の際に取得して保持したピストン２の最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ−１）との差（＝Ｌ_ｔ（ｎ）−Ｌ_ｍ（ｎ−１））、すなわち図４に示すリフト量偏差ΔＬ（ｎ）を算出する。制御部１１は、この算出したリフト量偏差ΔＬ（ｎ）をもとに、ｎサイクル目の水吐出における時間補正値ΔＴ１２を算出する。この際、制御部１１は、ポンプ本体１の設備仕様、例えば、作動油の圧力を利用して移動するピストン２の単位時間当たりのリフト量（リフト量の経時変化量）等に基づいて、リフト量偏差ΔＬ（ｎ）を時間に換算（すなわち時間補正値ΔＴ１２に換算）する。制御部１１は、ｎ−１サイクル目の水吐出における時間補正値ΔＴ２を、このように算出した時間補正値ΔＴ１２に更新する。

つぎに、制御部１１は、ステップＳ１０２（時間補正値算出ステップ）による時間補正値ΔＴ１２を加味して、ポンプ本体１による流体の今回吐出の際における制御弁７の弁オン時間を補正する（ステップＳ１０３）。

本実施形態では、このステップＳ１０３において、制御部１１は、ピストン２の目標リフト量Ｌｔ（ｎ）に応じて設定された制御弁７の弁オン基本時間ΔＴ１１を導出する。例えば、制御部１１は、データテーブル１１ａに基づいて、上述したステップＳ１０１による目標リフト量Ｌｔ（ｎ）と相関する弁オン基本時間ΔＴ１１を導出する。制御部１１は、ｎサイクル目の水吐出における制御弁７の弁オン時間ΔＴ１３を、上記のように導出した弁オン基本時間ΔＴ１１とステップＳ１０２によって算出した時間補正値ΔＴ１２とを合算した時間（＝ΔＴ１１＋ΔＴ１２）となるように算出（補正）する。

つぎに、制御部１１は、ステップＳ１０３（補正ステップ）による補正後の弁オン時間ΔＴ１３の期間、継続してオン状態となるように制御弁７を制御する（ステップＳ１０４）。制御部１１は、このステップＳ１０４（補正ステップ）を実行後、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理ステップを繰り返す。

本実施形態では、このステップＳ１０４において、制御部１１は、上述したように補正した弁オン時間ΔＴ１３継続してオン状態となるよう指示する弁制御信号Ｓ１（図４参照）を制御弁７に送信する。これにより、制御部１１は、ｎサイクル目の水吐出における制御弁７のオン状態とオフ状態との切り換えを制御する。制御弁７は、図４に示すように、この弁制御信号Ｓ１に基づいて、時刻Ｔ３のタイミングにオフ状態からオン状態に切り換わり、その後、時刻Ｔ４のタイミングにオン状態からオフ状態に切り換わる。この時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの時間は、ｎサイクル目の水吐出における制御弁７の弁オン時間ΔＴ１３である。

弁オン時間ΔＴ１３の期間、ポンプ本体１の作動油室４には、オン状態の制御弁７等を介して作動油が継続的に供給される。ポンプ本体１は、この供給された作動油の圧力を利用してピストン２を移動させ、これにより、水を加圧して吐出する。ピストン２のリフト量は、図４に示すように、制御弁７がオン状態となった時刻Ｔ３のタイミングから時間経過に伴い増加し、制御弁７がオフ状態となった時刻Ｔ４のタイミングから時間経過に伴い減少する。この場合、ｎサイクル目の水吐出におけるピストン２の最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）は、図４に示すように、時刻Ｔ４のタイミングにおけるピストン２のリフト量となる。検出部６は、この最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）を検出し、得られた最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）を示すリフト量検出信号を制御部１１に送信する。制御部１１は、検出部６からリフト量検出信号を受信し、受信したリフト量検出信号によって示される最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）を、続くｎ＋１サイクル目の水吐出時のパラメータとして保持する。

その後、ｎ＋１サイクル目の水吐出では、ｎ＋１サイクルの水吐出におけるピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ＋１）と、ｎサイクルの水吐出におけるピストン２の最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）との差（＝Ｌ_ｔ（ｎ＋１）−Ｌ_ｍ（ｎ））であるリフト量偏差ΔＬ（ｎ＋１）を用いて、図３に示したしステップＳ１０１〜Ｓ１０４の各処理ステップが行われる。これにより、ｎ＋１サイクル目の水吐出における制御弁７のオン状態とオフ状態との切り換えが制御され、この制御を通して、ｎ＋１サイクル目の水吐出におけるピストン２のリフト量が制御される。例えば、図４に示すように、ｎ＋１サイクル目の水吐出において、制御弁７は、弁制御信号Ｓ１に基づいて、時刻Ｔ５のタイミングにオフ状態からオン状態に切り換わり、その後、時刻Ｔ６のタイミングにオン状態からオフ状態に切り換わる。この時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの時間は、ｎ＋１サイクル目の水吐出における制御弁７の弁オン時間ΔＴ２３である。この弁オン時間ΔＴ２３は、図４に示すように、ｎ＋１サイクル目の水吐出におけるピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ＋１）に応じて設定された制御弁７の弁オン基本時間ΔＴ２１と、ｎ＋１サイクル目の水吐出時に制御部１１によって算出された時間補正値ΔＴ２２とを合算した時間に相当する。

弁オン時間ΔＴ２３の期間、ポンプ本体１の作動油室４には、オン状態の制御弁７等を介して作動油が継続的に供給される。ポンプ本体１は、この供給された作動油の圧力を利用してピストン２を移動させ、これにより、水を加圧して吐出する。ピストン２のリフト量は、図４に示すように、制御弁７がオン状態となった時刻Ｔ５のタイミングから時間経過に伴い増加し、制御弁７がオフ状態となった時刻Ｔ６のタイミングから時間経過に伴い減少する。この場合、ｎ＋１サイクル目の水吐出におけるピストン２の最大リフト量は、図４に示すように、時刻Ｔ６のタイミングにおけるピストン２のリフト量となる。検出部６は、この最大リフト量を検出し、得られた最大リフト量を示すリフト量検出信号を制御部１１に送信する。制御部１１は、上述したｎ−１サイクル目およびｎサイクル目の各水吐出の場合と同様に、この最大リフト量を、続くサイクルの水吐出時のパラメータとして保持する。

上述したような舶用流体ポンプ１０の制御方法により、ｎサイクル目の水吐出におけるピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ）と最大リフト量Ｌ_ｍ（ｎ）との誤差は、ｎ−１サイクル目の水吐出に比べて低減されている。同様に、ｎ＋１サイクル目の水吐出におけるピストン２の目標リフト量Ｌ_ｔ（ｎ＋１）と最大リフト量との誤差は、ｎサイクル目の水吐出に比べて低減されている。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る舶用流体ポンプ１０およびその制御方法では、ポンプ本体１を作動させる作動油の供給を行うための制御弁７を、作動油を供給するオン状態と作動油の供給を停止するオフ状態とを択一的に切り換える開閉型の制御弁とし、ポンプ本体１による流体の１回の吐出で要求される流体吐出量に応じて、ポンプ本体１のピストン２の目標移動量を導出し、今回の流体吐出の際におけるピストン２の目標移動量と前回の流体吐出の際におけるピストン２の最大移動量との差をもとに、制御弁７をオン状態とする弁オン時間の時間補正値を算出し、算出された時間補正値を加味して、今回の流体吐出の際における制御弁７の弁オン時間を補正し、補正後の弁オン時間継続してオン状態となるように制御弁７を制御するようにし、この制御弁７を介してポンプ本体１に供給された作動油の圧力を利用してピストン２を移動させることにより、ピストン２が流体を加圧してポンプ本体１から吐出するようにしている。

上記の構成により、ポンプ本体１による流体の吐出期間中にピストン２の移動量の実測値と目標値との偏差を逐次算出して制御弁の開度を調整する等の煩雑な演算処理および弁開度制御を行わずとも、制御弁７の弁オン時間を簡易な装置構成で精度良く補正することができる。このため、流体を加圧して吐出する際のピストン２の移動量を、装置構成に掛かるコストの増大を抑制しながら精度良く制御することができる。この結果、舶用流体ポンプ１０に要求される流体の吐出量（例えば舶用ディーゼルエンジンでの燃料噴射量や注水量等）の精度を担保することができる。

また、上述した制御弁７として、異物の混入に比較的弱い開度調整型の電磁弁ではなく、異物の混入に比較的強い開閉型の電磁弁を用いているため、舶用ディーゼルエンジンが動作する環境下、すなわち、異物の混入が起こり易い環境下に設置される舶用流体ポンプ１０に好適な制御弁７を構成することができる。この結果、船舶内における舶用流体ポンプ１０の制御弁７への異物混入に起因する故障やメンテナンス頻度を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、舶用流体ポンプ１０として注水ポンプを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、舶用流体ポンプ１０は、燃料噴射弁に対して燃料を吐出（圧送）する燃料噴射ポンプであってもよいし、燃料以外の流体を吐出するポンプであってもよい。すなわち、本発明において、吐出対象の流体の種類は特に問われない。

また、上述した実施形態では、ピストン２の目標移動量と制御弁７の弁オン基本時間との相関を示すデータテーブル１１ａが予め設定された制御部１１を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、制御部１１には、ピストン２の目標移動量をもとに制御弁７の弁オン基本時間を算出する演算式や演算プログラム等が予め設定されていてもよい。

また、上述した実施形態では、ピストン２の移動量としてリフト量（ピストン２の上向きの移動量）を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、ピストン２の移動量は吐出対象の流体を加圧する方向への移動量であればよく、この方向は特に問われない。

また、上述した実施形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ ポンプ本体
２ ピストン
２ａ 前部
２ｂ 後部
２ｃ テーパ部
３ 吐出室
４ 作動油室
５ 注水口
６ 検出部
６ａ 検出処理部
６ｂ 演算処理部
７ 制御弁
７ａ 供給流路ユニット
７ｂ 排出流路ユニット
７ｃ 駆動部
８ａ 供給流路
８ｂ 閉路
９ａ 排出流路
９ｂ 閉路
１０ 舶用流体ポンプ
１１ 制御部
１１ａ データテーブル
１５ 作動油管
１６ ドレン管
１７ 作動油流通路
１８ 注水管
Ｓ１ 弁制御信号

Claims (6)

1. 作動油の圧力を利用してピストンを移動させることにより、流体を加圧して吐出するポンプ本体と、
   前記流体の１回の吐出における前記ピストンの最大移動量を検出する検出部と、
   前記ポンプ本体に前記作動油を供給するオン状態と前記作動油の供給を停止するオフ状態とを択一的に切り換える制御弁と、
   前記流体の１回の吐出で要求される前記流体の吐出量に応じて前記ピストンの目標移動量を導出し、前記流体の今回吐出の際に導出された前記目標移動量と前回吐出の際に検出された前記最大移動量との差をもとに、前記制御弁を前記オン状態とする時間である弁オン時間の時間補正値を算出し、算出された前記時間補正値を加味して、前記流体の今回吐出の際における前記弁オン時間を補正し、補正後の前記弁オン時間継続して前記オン状態となるように前記制御弁を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする舶用流体ポンプ。
2. 前記制御部は、前記ピストンの前記目標移動量に応じて設定された前記制御弁の弁オン時間である弁オン基本時間を導出し、前記流体の今回吐出の際における前記弁オン時間を、前記弁オン基本時間と前記時間補正値とを合算した時間となるように補正することを特徴とする請求項１に記載の舶用流体ポンプ。
3. 前記制御部は、前記ピストンの前記目標移動量と前記制御弁の前記弁オン基本時間との相関を示すデータテーブルを有し、前記流体の今回吐出の際に導出された前記目標移動量と相関する前記弁オン基本時間を前記データテーブルに基づいて導出することを特徴とする請求項２に記載の舶用流体ポンプ。
4. ポンプ本体に作動油を供給するオン状態と前記作動油の供給を停止するオフ状態とを択一的に切り換える制御弁を介して前記ポンプ本体に作動油を供給し、供給された前記作動油の圧力を利用して前記ポンプ本体のピストンを移動させることにより、流体を加圧して吐出する舶用流体ポンプの制御方法において、
   前記流体の１回の吐出で要求される前記流体の吐出量に応じて、前記ピストンの目標移動量を導出する目標移動量導出ステップと、
   前記目標移動量導出ステップによる前記ピストンの前記目標移動量と前記流体の前回吐出の際における前記ピストンの最大移動量との差をもとに、前記制御弁を前記オン状態とする時間である弁オン時間の時間補正値を算出する時間補正値算出ステップと、
   前記時間補正値算出ステップによる前記時間補正値を加味して、前記流体の今回吐出の際における前記弁オン時間を補正する補正ステップと、
   補正後の前記弁オン時間継続して前記オン状態となるように前記制御弁を制御する制御ステップと、
   を含むことを特徴とする舶用流体ポンプの制御方法。
5. 前記補正ステップは、前記ピストンの前記目標移動量に応じて設定された前記制御弁の弁オン時間である弁オン基本時間を導出し、前記流体の今回吐出の際における前記弁オン時間を、前記弁オン基本時間と前記時間補正値とを合算した時間となるように補正することを特徴とする請求項４に記載の舶用流体ポンプの制御方法。
6. 前記補正ステップは、前記ピストンの前記目標移動量と前記制御弁の前記弁オン基本時間との相関を示すデータテーブルに基づいて、前記目標移動量導出ステップによる前記目標移動量と相関する前記弁オン基本時間を導出することを特徴とする請求項５に記載の舶用流体ポンプの制御方法。

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