JP6452466B2

JP6452466B2 - 液圧装置、内燃機関および船舶

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Publication number: JP6452466B2
Application number: JP2015009749A
Authority: JP
Inventors: 村田　聡; 聡村田
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Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Japan Engine Corp
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Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2019-01-16
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Description

本発明は、内燃機関の駆動時に複数の補機ポンプで蓄圧した液圧により、例えば、燃料ポンプや排気弁駆動用のアクチュエータのような液圧駆動部を駆動する液圧装置、内燃機関および船舶に関する。

内燃機関である舶用ディーゼルエンジン、特に電子制御エンジンでは、液圧駆動部としての燃料ポンプおよび排気弁駆動用の下部動弁装置（アクチュエータ）は、補機ポンプによって蓄圧された作動油の液圧と、電磁弁により制御される。このような舶用ディーゼルエンジンは、補機ポンプに係る損傷時においても冗長性を高めるために補機ポンプを複数台備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３３１７７２号公報

補機ポンプを複数台備える場合、各補機ポンプは、一部の補機ポンプが損傷しても、残りの補機ポンプで舶用の運航ができるように、補機ポンプの１台当りの実運転時の吐出量を、最大吐出量に対して十分に余裕をもたせて設計される。例えば、最大吐出量の３０％〜６０％とされる。

ここで、舶用ディーゼルエンジンの負荷が下がると燃料噴射量が低下するため、作動油の必要量は低下する。そして、近年の船舶では、燃料消費量を抑えるために減速運航される傾向になり、実運転状態における補機ポンプの１台当りの吐出量は少なくなっている。例えば、最大吐出量の１５％〜３０％とされる。

一方で、補機ポンプは一般的に、１台当りの吐出量が小さくなると、ポンプ効率が低下する傾向にある。このため、現在の電子制御式の舶用ディーゼルエンジンでは、エンジン負荷が低いほど補機ポンプの効率が低い領域を使っており、エンジンおよび船舶全体としてエネルギー効率が低い。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用することのできる液圧装置、内燃機関および船舶を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の液圧装置は、内燃機関の動力により蓄圧作動する複数台の補機ポンプと、各前記補機ポンプにより蓄圧された液圧によって駆動される液圧駆動部と、前記内燃機関の負荷状態に応じ、所定の負荷よりも低い場合は前記補機ポンプの稼働台数を減少させる一方、所定の負荷よりも高い場合は前記補機ポンプの稼働台数を増加させるように、前記補機ポンプを停止または稼働させる補機ポンプ切換機構と、を備えることを特徴とする。

この液圧装置によれば、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプの稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプの稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用することができる。

また、本発明の液圧装置では、前記補機ポンプ切換機構は、前記内燃機関の動力を前記補機ポンプに伝達する間に設けられ、前記内燃機関を停止させることなく前記補機ポンプへの前記内燃機関の動力を接続または切断するクラッチからなることを特徴とする。

この液圧装置によれば、内燃機関を停止させることなく補機ポンプへの内燃機関の動力を接続または切断することで、補機ポンプの停止または稼働を内燃機関の運転中に行うことができる。

また、本発明の液圧装置では、前記内燃機関の負荷を取得し、当該負荷に応じて予め設定した前記補機ポンプの稼働台数となるように前記補機ポンプ切換機構を制御する制御部を備えることを特徴とする。

この液圧装置によれば、制御部により補機ポンプの稼働台数を自動的に制御するため、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用する効果を顕著に得ることができる。

また、本発明の液圧装置では、稼働中の前記補機ポンプの総吐出量を取得し、当該総吐出量に応じて予め設定した前記補機ポンプの稼働台数となるように前記補機ポンプ切換機構を制御する制御部を備えることを特徴とする。

また、本発明の液圧装置では、前記補機ポンプは、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を減少させる場合、停止する前記補機ポンプの吐出量を徐々に減少させると共に、稼働させる前記補機ポンプの吐出量を徐々に増加させてから前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする。

この液圧装置によれば、補機ポンプの稼働台数を減少させる場合に、作動油の圧力変化や、補機ポンプのトルク変化を防止して補機ポンプの切り換えを行うことができる。

また、本発明の液圧装置では、前記補機ポンプは、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を増加させる場合、前記補機ポンプ切換機構を制御させてから、新たに稼働させた前記補機ポンプの吐出量を徐々に増加させると共に、稼働中の前記補機ポンプの吐出量を徐々に減少させることを特徴とする。

この液圧装置によれば、補機ポンプの稼働台数を増加させる場合に、作動油の圧力変化や、補機ポンプのトルク変化を防止して補機ポンプの切り換えを行うことができる。

また、本発明の液圧装置では、前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を減少させる場合、前回停止させた前記補機ポンプとは異なる前記補機ポンプを停止させるように前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする。

この液圧装置によれば、各補機ポンプの総稼働時間を均一化させ、補機ポンプの損傷確率を低減することができる。

また、本発明の液圧装置では、前記制御部は、各前記補機ポンプの吐出後の作動液の総圧力を取得し、当該総圧力が予め設定した圧力に対して下回る場合に、停止している前記補機ポンプを稼働させるように前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする。

この液圧装置によれば、稼働中の補機ポンプに故障があった場合に、自動的にバックアップを行い、必要量の作動油を得ることができる。

また、本発明の液圧装置では、前記制御部は、前記補機ポンプ切換機構により前記補機ポンプを停止または稼働させた場合、この状態を所定時間維持することを特徴とする。

例えば、悪天候時の航行においては、スクリューが水面からでるなどで瞬間的に内燃機関の負荷状態が変化することになる。このような瞬間的な内燃機関の負荷状態の変化に対し、補機ポンプの稼働や停止を行うことは、負荷変動を悪化させるおそれがある。この液圧装置によれば、補機ポンプ切換機構により補機ポンプを停止または稼働させた場合に、この状態を所定時間維持することで、負荷変動の悪化を抑制することができる。

また、本発明の内燃機関は、上述したいずれか１つの液圧装置を備えることを特徴とする。

この内燃機関によれば、液圧装置において、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプの稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプの稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用し、内燃機関としてのエネルギー効率を向上することができる。

また、本発明の船舶は、上述した内燃機関を備えることを特徴とする。

この船舶によれば、液圧装置において、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプの稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプの稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用し、内燃機関および船舶全体としてのエネルギー効率を向上することができる。

本発明によれば、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る液圧装置が適用される船舶の概略側面図である。図２は、本発明の実施形態に係る液圧装置の概略図である。図３は、本発明の実施形態に係る液圧装置における補機ポンプ切換機構の概略図である。図４は、本発明の実施形態に係る液圧装置における補機ポンプ切換機構の概略図である。図５は、クランク軸１回転当たりの内燃機関負荷と作動油必要量の関係を示すグラフである。図６は、内燃機関負荷とクランク軸回転数の関係を示すグラフである。図７は、時間当たりの内燃機関負荷と作動油必要量の関係を示すグラフである。図８は、補機ポンプ吐出量とポンプ効率の関係を示すグラフである。図９は、時間当たりの内燃機関負荷と作動油必要量と補機ポンプ台数との関係を示すグラフである。図１０は、本発明の実施形態に係る液圧装置の動作を示すフローチャートである。図１１は、本発明の実施形態に係る液圧装置の動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る液圧装置が適用される船舶の概略側面図である。

本実施形態の船舶は、船体１０を有する。この船体１０は、船首１１と、船尾１２と、船底１３と、船側１４と、を備えている。ＷＬは、船体１０の喫水線（満載時）をあらわしている。船体１０は、船尾１２側に隔壁１６により機関室１７が区画されている。そして、機関室１７に主機関である内燃機関（ディーゼルエンジン）１８が配置されている。内燃機関１８は、推進力を伝達するプロペラ１９が連結されている。また、船体１０は、船尾１２に船体１０の方向を制御する舵が設けられている。舵は、舵本体２０が、船体１０に対して回転可能に支持されている。本実施形態では、舵本体２０は、回転軸２１に取り付けられ、この回転軸２１が船体１０に対して回転可能に取り付けられている。また、回転軸２１は、駆動機（例えば、油圧駆動装置）２２に連結されている。

図２は、本実施形態に係る液圧装置の概略図である。図３および図４は、本実施形態に係る液圧装置における補機ポンプ切換機構の概略図である。

内燃機関１８は、図２〜図４に示すように、シリンダ３１内でのピストン３２の往復運動に伴ってクランク３３を介してクランク軸３４が回転することで動力を得る。また、クランク３３およびクランク軸３４が収容されるクランクケースに作動油（作動液）が貯留されるオイルパン３５が設けられている。

本実施形態の液圧装置は、補機ポンプ４１と、クラッチ４４と、液圧駆動部５４と、制御部５５と、を備える。

補機ポンプ４１は、内燃機関１８のクランク軸３４の回転に伴い駆動される。補機ポンプ４１は、斜板ポンプなどの可変容量ポンプである。図３および図４に示すように、補機ポンプ４１は、内燃機関１８のクランク軸３４に設けられたクランク歯車４２がクランク軸３４の回転に伴って回転することで、この回転により作動油を蓄圧して作動油の液圧を高める。

また、補機ポンプ４１は、複数台設けられている。本実施形態において、各補機ポンプ４１は、図３に示すように、クランク歯車４２に接続される伝達歯車４３に対して接続されている。

クラッチ４４は、クランク歯車４２の回転を各補機ポンプ４１に対して接続または切断する。即ち、各補機ポンプ４１は、クランク歯車４２に対してクラッチ４４を介してクランク歯車４２の回転が伝達されるように設けられている。クラッチ４４は、例えば、図４に示すように、クランク歯車４２に伝達歯車４３Ａ（４３）が接続されており、この伝達歯車４３Ａ（４３）に接続される伝達歯車４３Ｂ（４３）と補機ポンプ４１との間に設けられ、伝達歯車４３Ｂ（４３）と補機ポンプ４１とを接続または切断することで、クランク歯車４２の回転を補機ポンプ４１に対して接続または切断する。このように、クラッチ４４は、クランク軸３４の回転を停止させることなく、各補機ポンプ４１に対するクランク歯車４２の回転を接続または切断し、各補機ポンプ４１の稼働や停止を切り換える補機ポンプ切換機構として構成されている。

また、液圧装置は、図２に示すように、モータ５１により駆動される低圧ポンプ５２によりオイルパン３５に貯留された作動油が低圧で送られ、逆流防止部５３を介して各補機ポンプ４１の吸込口側に供給される。そして、各補機ポンプ４１で蓄圧され高圧となった作動油は、各補機ポンプ４１の吐出口から吐出され、逆流防止部５３を介して液圧駆動部５４に供給される。ここで、船舶における内燃機関１８は、クランク軸３４が正逆回転するため、これに伴い補機ポンプ４１も正逆作動することから、吸込口と吐出口とが逆になる。逆流防止部５３は、４つの逆止弁５３ａが組み合わされて構成され、低圧ポンプ５２により送られる低圧の作動油を補機ポンプ４１の吸込口に供給し、かつ、補機ポンプ４１の吐出口から吐出される高圧の作動油を液圧駆動部５４に供給するように作用する。

液圧駆動部５４は、内燃機関１８に燃料を供給する燃料ポンプや、内燃機関１８の排気弁を駆動するアクチュエータなどの下部動弁装置であり、補機ポンプ４１にて蓄圧された高圧の作動油が電磁弁により制御されて供給されることで作動する。液圧駆動部５４は、図２において便宜上１つで示されているが、内燃機関１８が多気筒であり各気筒に対応して設けられている。そして、液圧駆動部５４で使用された作動油は、内燃機関１８のオイルパン３５に戻される。

制御部５５は、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）であり、主に、補機ポンプ切換機構であるクラッチ４４を制御する。また、制御部５５は、補機ポンプ４１の容量を可変させて吐出量を制御したり、低圧ポンプ５２のモータ５１を制御したり、液圧駆動部５４における電磁弁を制御したりする。また、制御部５５は、内燃機関検出部による内燃機関１８の負荷を取得する。内燃機関検出部は、例えば、内燃機関１８におけるクランク軸３４の回転数を検出する回転数検出部６１を含み、制御部５５では、この回転数および内燃機関１８に供給される燃料量（液圧駆動部５４における電磁弁の開度）に基づいて内燃機関１８の負荷を算出する。また、制御部５５は、補機ポンプ検出部による補機ポンプ４１の吐出量を取得する。補機ポンプ検出部は、例えば、内燃機関１８におけるクランク軸３４の回転数を検出する回転数検出部６１を含み、制御部５５では、この回転数および補機ポンプ４１の容量に基づいて各補機ポンプ４１の吐出量を算出する。そして、制御部５５は、算出時において稼働している補機ポンプ４１の総吐出量を取得する。また、制御部５５は、圧力検出部６２による稼働中の全補機ポンプ４１の吐出後の作動油の総圧力を取得する。圧力検出部６２は、逆流防止部５３の後流側であって、特に、液圧駆動部５４の後流で内燃機関１８のオイルパン３５に戻される部分に設けられ、この部分を送られる作動油の圧力を検出する。

図５は、クランク軸１回転当たりの内燃機関負荷（エンジン負荷）と作動油必要量の関係を示すグラフである。図６は、内燃機関負荷（エンジン負荷）とクランク軸回転数（エンジン回転数）の関係を示すグラフである。図７は、時間当たりの内燃機関負荷（エンジン負荷）と作動油必要量の関係を示すグラフである。図８は、補機ポンプ吐出量とポンプ効率の関係を示すグラフである。図９は、時間当たりの内燃機関負荷（エンジン負荷）と作動油必要量と補機ポンプ台数との関係を示すグラフである。

図５に示すように、本実施形態における液圧駆動部５４は、燃料ポンプＡや下部動弁装置Ｂがある。燃料ポンプＡは、エンジン負荷（クランク軸３４の回転数と燃料量の関係）が大きくなるほど燃料を多くすることからクランク軸３４の１回転あたりの作動油必要量が多くなる。一方、下部動弁装置Ｂは、内燃機関１８の排気弁を駆動するもので、クランク軸３４の１回転あたりの作動油必要量はエンジン負荷に伴って変動せず一定である。従って、液圧駆動部５４である燃料ポンプＡおよび下部動弁装置Ｂでは、エンジン負荷が大きくなるほどクランク軸３４の１回転あたりの作動油必要量は多くなる。即ち、補機ポンプ４１による液圧駆動部５４への作動油の必要供給量は、エンジン負荷が大きいほど多くなり、エンジン負荷が小さいほど少なくなる。

また、図６に示すように、内燃機関１８の負荷は、クランク軸３４を回転させたときの回転数に対して対数的に増加する。そうすると、図５および図６から、時間当たりの内燃機関１８の負荷と作動油必要量との関係は、図７に示すようになる。

ここで、図８に示すように、補機ポンプ４１は、作動油必要量に相当する吐出量において、約５０％を下回るとポンプ効率が低下する傾向にある。従って、ポンプ効率を向上するには、図７に示す時間当たりの内燃機関１８の負荷と作動油必要量との関係において、図９に示すように、例えば、３台の補機ポンプ４１を使用している場合、内燃機関１８の負荷が４０％以下では１台の補機ポンプ４１を稼働して２台の補機ポンプ４１を停止させることで、１台の補機ポンプ４１でまかなう作動油必要量に対応してポンプ効率の高い領域で補機ポンプ４１を稼働させることが可能になる。一方、内燃機関１８の負荷が４０％以下では２台の補機ポンプ４１を稼働して１台の補機ポンプ４１を停止させることで、２台の補機ポンプ４１でまかなう作動油必要量に対応してポンプ効率の高い領域で各補機ポンプ４１を稼働させることが可能になる。補機ポンプ４１の稼働台数は、補機ポンプ４１のポンプ効率を考慮して予め設定しておく。

なお、図９において、３台中の１台の補機ポンプ４１は停止した状態にあるが、この停止している補機ポンプ４１は、他の補機ポンプ４１が故障した場合などのバックアップ用とする。また、補機ポンプ４１の台数は、一例であり３台に限定されるものではない。また、図９において、補機ポンプ４１の台数を変える基準の「４０％」は、一例であってこれに限定されるものではない。

図１０は、本実施形態に係る液圧装置の動作であって制御部の制御を示すフローチャートである。

図１０に示すように、制御部５５は、内燃機関１８の負荷状態として、内燃機関１８の負荷、または内燃機関１８の負荷に対する補機ポンプ４１の吐出量を取得する（ステップＳ１）。そして、制御部５５は、内燃機関１８の負荷が所定の負荷（例えば、４０％）よりも低下している場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、補機ポンプ切換機構であるクラッチ４４を制御し、所定の補機ポンプ４１を停止させて稼働する補機ポンプ４１の台数を減らす（ステップＳ５）。この際、ステップＳ５の制御を行う前に、制御部５５は、稼働させる補機ポンプ４１の吐出量を増加させると共に（ステップＳ３）、停止する補機ポンプ４１の吐出量を減少させる（ステップＳ４）。一方、制御部５５は、ステップＳ２において、内燃機関１８の負荷が所定の負荷（例えば、４０％）よりも低下していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ６にて、内燃機関１８の負荷が所定の負荷（例えば、４０％）よりも上昇していれば（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、補機ポンプ切換機構であるクラッチ４４を制御し、所定の補機ポンプ４１を稼働させて稼働する補機ポンプ４１の台数を増やす（ステップＳ７）。その後、制御部５５は、稼働中の補機ポンプ４１の吐出量を内燃機関１８の負荷に対応して減少させると共に（ステップＳ８）、新たに稼働させた補機ポンプ４１の吐出量を増加させる（ステップＳ９）。また、制御部５５は、ステップＳ６にて、内燃機関１８の負荷が所定の負荷（例えば、４０％）よりも上昇していなければ（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、内燃機関の負荷状態として、内燃機関１８の負荷、または内燃機関１８の負荷に対する補機ポンプ４１の吐出量を取得する。なお、この制御は、定期的または連続して行われる。

なお、ステップ２とステップ６は、ステップ６が先であってもよい。具体的に、高負荷から低負荷に移る場合はステップＳ２を先に行って内燃機関１８の負荷が所定の負荷よりも低下しないように制御し、低負荷から高負荷に移る場合はステップＳ６を先に行って内燃機関１８の負荷が所定の負荷よりも上昇しないように制御することが好ましい。

このように、本実施形態の液圧装置は、内燃機関１８の動力により蓄圧作動する複数台の補機ポンプ４１と、各補機ポンプ４１により蓄圧された液圧により駆動される液圧駆動部５４と、内燃機関１８の負荷状態に応じ、所定の負荷よりも低い場合は補機ポンプ４１の稼働台数を減少させる一方、所定の負荷よりも高い場合は補機ポンプ４１の稼働台数を増加させるように、補機ポンプ４１を停止または稼働させる補機ポンプ切換機構と、を備える。

なお、ここでの補機ポンプ切換機構は、内燃機関１８の補機ポンプ４１への動力伝達を接続または切断の切り換えを行うものであって、クランク軸３４の回転を停止させずに切り換えを行う上述したクラッチ４４を含むが、内燃機関１８を停止した状態において、例えば、クランク歯車４２と伝達歯車４３との噛み合いを外す機構も含む。また、内燃機関１８の負荷状態とは、内燃機関１８の負荷そのものや、内燃機関１８の負荷に必要な作動油量を吐出する補機ポンプ４１の吐出量を含む。

この液圧装置によれば、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプ４１の効率の高い領域を使用することができる。

また、本実施形態の液圧装置では、補機ポンプ切換機構は、内燃機関１８の動力を補機ポンプ４１に伝達する間に設けられ、内燃機関１８を停止させることなく補機ポンプ４１への内燃機関１８の動力を接続または切断するクラッチ４４からなる。

この液圧装置によれば、内燃機関１８を停止させることなく補機ポンプ４１への内燃機関１８の動力を接続または切断することで、補機ポンプ４１の停止または稼働を内燃機関１８の運転中に行うことができる。

また、本実施形態の液圧装置では、内燃機関１８の負荷を取得し、当該負荷に応じて予め設定した補機ポンプ４１の稼働台数となるように補機ポンプ切換機構を制御する制御部５５を備える。または、本実施形態の液圧装置では、稼働中の補機ポンプ４１の総吐出量を取得し、当該総吐出量に応じて予め設定した補機ポンプ４１の稼働台数となるように補機ポンプ切換機構を制御する制御部５５を備える。

この液圧装置によれば、制御部５５により補機ポンプ４１の稼働台数を自動的に制御するため、エンジン負荷に因らず補機ポンプ４１の効率の高い領域を使用する効果を顕著に得ることができる。

また、本実施形態の液圧装置では、補機ポンプ４１は、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、制御部５５は、補機ポンプ４１の稼働台数を減少させる場合、停止する補機ポンプ４１の吐出量を徐々に減少させると共に、稼働させる補機ポンプ４１の吐出量を徐々に増加させてから補機ポンプ切換機構を制御する。

この液圧装置によれば、補機ポンプ４１の稼働台数を減少させる場合に、作動油の圧力変化や、補機ポンプ４１のトルク変化を防止して補機ポンプ４１の切り換えを行うことができる。

また、本実施形態の液圧装置では、補機ポンプ４１は、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、制御部５５は、補機ポンプ４１の稼働台数を増加させる場合、補機ポンプ切換機構を制御させてから、新たに稼働させた補機ポンプ４１の吐出量を徐々に増加させると共に、稼働中の補機ポンプ４１の吐出量を徐々に減少させる。

この液圧装置によれば、補機ポンプ４１の稼働台数を増加させる場合に、作動油の圧力変化や、補機ポンプ４１のトルク変化を防止して補機ポンプ４１の切り換えを行うことができる。

また、本実施形態の液圧装置では、制御部５５は、補機ポンプ４１の稼働台数を減少させる場合、前回停止させた補機ポンプ４１とは異なる補機ポンプ４１を停止させるように補機ポンプ切換機構を制御する。

この液圧装置によれば、各補機ポンプ４１の総稼働時間を均一化させ、補機ポンプ４１の損傷確率を低減することができる。

また、本実施形態の液圧装置では、制御部５５は、各補機ポンプ４１の吐出後の作動液の総圧力を取得し、当該総圧力が予め設定した圧力に対して下回る場合に、停止している補機ポンプ４１を稼働させるように補機ポンプ切換機構を制御する。

具体的には、上述したように、３台中の１台の補機ポンプ４１を停止した状態としてバックアップ用とする場合であって、図１１のフローチャートで示す。即ち、制御部５５は、全補機ポンプ４１の吐出後の作動油の総圧力を圧力検出部６２から所得し（ステップＳ２１）、この総圧力が設定値であって必要量の作動油を得るべき圧力を下回る場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、停止していた補機ポンプ４１を稼働させる（ステップＳ２３）。総圧力が必要量の作動油を得るべき定常の圧力を下回っていなければ（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２１に戻って総圧力を取得する。この制御は、定期的または連続して行われる。

この液圧装置によれば、稼働中の補機ポンプ４１に故障があった場合に、自動的にバックアップを行い、必要量の作動油を得ることができる。

また、本実施形態の液圧装置では、制御部５５は、補機ポンプ切換機構により補機ポンプ４１を停止または稼働させた場合、この状態を所定時間維持する。

具体的には、制御部５５は、計時手段を有しており、補機ポンプ切換機構により補機ポンプ４１を停止または稼働させた場合に計時手段により時間を計る。そして、所定時間が経過するまでは、補機ポンプ切換機構を制御しない。

例えば、悪天候時の航行においては、スクリューが水面からでるなどで瞬間的に内燃機関１８の負荷や、内燃機関１８の負荷に必要な作動油量を吐出する補機ポンプ４１の吐出量である負荷状態が変化することになる。このような瞬間的な内燃機関１８の負荷状態の変化に対し、補機ポンプ４１の稼働や停止を行うことは、負荷変動を悪化させるおそれがある。この液圧装置によれば、補機ポンプ切換機構により補機ポンプ４１を停止または稼働させた場合に、この状態を所定時間維持することで、負荷変動の悪化を抑制することができる。

また、本発明の内燃機関１８は、上述した液圧装置を備える。

この内燃機関１８によれば、液圧装置において、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプ４１の効率の高い領域を使用し、内燃機関１８としてのエネルギー効率を向上することができる。

また、本実施形態の船舶１０は、上述した内燃機関１８を備える。

この船舶１０によれば、液圧装置において、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプ４１の効率の高い領域を使用し、内燃機関１８および船舶全体としてのエネルギー効率を向上することができる。

１０船体
１８内燃機関
４１補機ポンプ
４４クラッチ
５４液圧駆動部
５５制御部
６１回転数検出部
６２圧力検出部

Claims

内燃機関の動力により蓄圧作動する複数台の補機ポンプと、
各前記補機ポンプにより蓄圧された液圧によって駆動される液圧駆動部と、
前記内燃機関の負荷状態に応じ、所定の負荷よりも低い場合は前記補機ポンプの稼働台数を減少させる一方、所定の負荷よりも高い場合は前記補機ポンプの稼働台数を増加させるように、前記補機ポンプを停止または稼働させる補機ポンプ切換機構と、
を備えることを特徴とする液圧装置。
前記補機ポンプ切換機構は、前記内燃機関の動力を前記補機ポンプに伝達する間に設けられ、前記内燃機関を停止させることなく前記補機ポンプへの前記内燃機関の動力を接続または切断するクラッチからなることを特徴とする請求項１に記載の液圧装置。
前記内燃機関の負荷を取得し、当該負荷に応じて予め設定した前記補機ポンプの稼働台数となるように前記補機ポンプ切換機構を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の液圧装置。
稼働中の前記補機ポンプの総吐出量を取得し、当該総吐出量に応じて予め設定した前記補機ポンプの稼働台数となるように前記補機ポンプ切換機構を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の液圧装置。
前記補機ポンプは、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、
前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を減少させる場合、停止する前記補機ポンプの吐出量を徐々に減少させると共に、稼働させる前記補機ポンプの吐出量を徐々に増加させてから前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の液圧装置。
前記補機ポンプは、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、
前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を増加させる場合、前記補機ポンプ切換機構を制御させてから、新たに稼働させた前記補機ポンプの吐出量を徐々に増加させると共に、稼働中の前記補機ポンプの吐出量を徐々に減少させることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の液圧装置。
前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を減少させる場合、前回停止させた前記補機ポンプとは異なる前記補機ポンプを停止させるように前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載の液圧装置。
前記制御部は、各前記補機ポンプの吐出後の作動液の総圧力を取得し、当該総圧力が予め設定した圧力に対して下回る場合に、停止している前記補機ポンプを稼働させるように前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の液圧装置。
前記制御部は、前記補機ポンプ切換機構により前記補機ポンプを停止または稼働させた場合、この状態を所定時間維持することを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つに記載の液圧装置。
請求項１〜９のいずれか１つに記載の液圧装置を備えることを特徴とする内燃機関。
請求項１０に記載の内燃機関を備えることを特徴とする船舶。