JP6546307B1 - Marine fluid pump and control method thereof - Google Patents
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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1A marine fluid pump and a control method therefor are capable of accurately controlling a movement amount of a piston when a fluid is pressurized and discharged while suppressing an increase in cost. A marine fluid pump according to one aspect of the present invention includes a pump body that pressurizes and discharges fluid by moving a piston using pressure of hydraulic fluid, and a maximum displacement of the piston in one fluid discharge. , A control valve that selectively switches between an on state for supplying hydraulic oil to the pump body and an off state for stopping the supply of hydraulic oil, and a control unit. The control unit derives a target movement amount of the piston according to the fluid discharge amount required in one fluid discharge, and the target movement amount in the current fluid discharge and the maximum movement amount in the previous fluid discharge Based on this difference, calculate a time correction value for the valve on time of the control valve, and take this time correction value into account to correct the valve on time during the current fluid discharge, and continue the valve on time after correction Then, the control valve is controlled so as to be turned on. [Selected figure] Figure 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。 The present invention relates to a marine fluid pump and a control method thereof.
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。
Conventionally, a marine fluid pump for discharging a fluid such as fuel or water has been applied to a marine diesel engine mounted on a ship. For example, as a marine fluid pump, a fuel injection pump is used to pressure-feed fuel injected into a cylinder to a fuel injection valve, and water is injected into a fuel flow passage from the discharge port of the fuel injection pump to the injection port of the fuel injection valve through piping. A water injection pump etc. are mentioned.
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。 In general, a marine fluid pump internally includes a piston in a state capable of reciprocating in the longitudinal direction, and pressurizes fluid by moving the piston using the pressure of hydraulic fluid supplied via a control valve. Discharge. The discharge amount of the fluid by such a marine fluid pump increases or decreases in accordance with the movement amount of the piston at the time of pressurizing and discharging the fluid. Therefore, in the marine fluid pump, the displacement of the piston should be controlled with high accuracy from the viewpoint of securing the accuracy required for the discharge amount of fluid (for example, the fuel injection amount and the water injection amount in the marine diesel engine). Is required.
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。 In order to control the amount of movement of the piston described above with high accuracy, in most cases, an opening adjustment type solenoid valve such as a servo valve or proportional valve that can control the amount of hydraulic oil supplied with high accuracy by adjusting the opening. Is used as a control valve of a marine fluid pump. However, when an opening adjustment type solenoid valve is used as a control valve, in general, the measured value of the moving amount of the piston is frequently measured during the discharge period of the fluid, and in each case, the measured value of the moving amount of the piston is Since it is necessary to reflect the deviation from the target value in the adjustment of the degree of opening of the control valve, the device configuration for precisely controlling the amount of movement of the piston may be complicated and the cost of the device may be expensive. In addition to this, many of the solenoid valves of the opening adjustment type are susceptible to the entry of foreign matter, and it is easy to cause the entry of foreign particles under the environment where the marine diesel engine operates. Solenoid valves may not be suitable.
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to accurately control the amount of movement of the piston when pressurizing and discharging the fluid while suppressing an increase in cost, and It aims at providing the control method.
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。 In order to solve the problems described above and achieve the object, a marine fluid pump according to the present invention comprises a pump main body that pressurizes and discharges fluid by moving a piston using pressure of hydraulic oil, and A detection unit for detecting the maximum displacement of the piston in one discharge of fluid, and an on-state for supplying the hydraulic fluid to the pump body and an off-state for stopping the supply of the hydraulic fluid are alternatively switched. The target movement amount of the piston is derived according to the control valve and the discharge amount of the fluid required in one discharge of the fluid, and the target movement amount derived in the current discharge of the fluid and the previous movement amount Based on the difference from the maximum movement amount detected at the time of discharge, a time correction value of valve on time, which is a time for turning on the control valve, is calculated, and the calculated time correction value is calculated. In addition, this discharge of the fluid this time The valve on-time is corrected at the time of, characterized in that it comprises a control unit for controlling the control valve so as to continue said valve on-time after correction becomes the ON state.
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。 Further, in the marine fluid pump according to the present invention, in the above invention, the control unit derives a valve on basic time which is a valve on time of the control valve set according to the target movement amount of the piston. The valve on time at the current discharge of the fluid is corrected to be a time obtained by adding the valve on basic time and the time correction value.
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。 Further, in the marine fluid pump according to the present invention, in the above-mentioned invention, the control unit has a data table indicating a correlation between the target moving amount of the piston and the valve on basic time of the control valve, The valve-on basic time correlated with the target movement amount derived at the current discharge of the fluid is derived based on the data table.
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。 Further, in the control method of a marine fluid pump according to the present invention, the pump body may be selectively switched between an on-state for supplying the hydraulic fluid to the pump body and an off-state for stopping the supply of the hydraulic fluid. In a control method of a marine fluid pump for pressurizing and discharging a fluid by supplying a hydraulic fluid to the fluid and moving a piston of the pump body using a pressure of the fluid that is supplied, the fluid once A target movement amount deriving step for deriving a target movement amount of the piston according to the discharge amount of the fluid required for the ejection of the fluid; and the previous movement amount of the fluid and the target movement amount of the piston by the target movement amount derivation step Time correction value calculation procedure for calculating a time correction value of a valve on time which is a time for bringing the control valve into the on state based on a difference from the maximum movement amount of the piston in discharge And the correction step of correcting the valve on time at the time of the current discharge of the fluid in consideration of the time correction value by the time correction value calculating step, and the valve on time after correction being continued continuously. And controlling the control valve so as to be in a state.
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。 Further, in the control method of a marine fluid pump according to the present invention according to the above-mentioned invention, the correction step is a valve on basic time which is a valve on time of the control valve set according to the target movement amount of the piston. To correct the valve on time at the current discharge of the fluid to be the time obtained by adding the valve on basic time and the time correction value.
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。 In the control method of a marine fluid pump according to the present invention, in the above-mentioned invention, the correction step is based on a data table indicating a correlation between the target movement amount of the piston and the valve on basic time of the control valve. And deriving the valve-on basic time correlated with the target moving amount in the target moving amount deriving step.
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。 According to the present invention, the amount of movement of the piston of the marine fluid pump at the time of pressurizing and discharging the fluid can be controlled with high accuracy while suppressing an increase in cost.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of a marine fluid pump and a control method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited by the present embodiment. In addition, it should be noted that the drawings are schematic, and dimensional relationships among elements, ratios of elements, and the like may differ from actual ones. Even between the drawings, there may be a case where the dimensional relationships and ratios differ from one another. Further, in the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
(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。
(Configuration of marine fluid pump)
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a marine fluid pump according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the case where this
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Lm(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。
As shown in FIG. 1, the
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。
The
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Lm(n)の検出に用いられる。
The
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。
The
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。
Further, as shown in FIG. 1, a
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。
The
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。
On the other hand, when the
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Lm(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Lm(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。
The detector 6 detects the maximum lift amount L m (n) of the
検出処理部6aは、最大リフト量Lm(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。
The
演算処理部6bは、最大リフト量Lm(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Lm(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Lm(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。
The
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。
The
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。
The supply
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。
FIG. 2 is a diagram for explaining the on state and the off state of the control valve in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the
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。
Further, as shown in FIG. 2, the
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Lt(n)を導出する。目標リフト量Lt(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Lt(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。
On the other hand, the
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Lt(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Lm(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。
The
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Lt(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Lt(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Lt(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Lt(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。
In the present embodiment, the
(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。
(Control method of marine fluid pump)
FIG. 3 is a flow chart showing an example of a control method of the marine fluid pump according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view specifically explaining a control method of the marine fluid pump according to the embodiment of the present invention. In the control method of the marine fluid pump 10 (see FIG. 1), each process of steps S101 to S104 shown in FIG. 3 is performed. At this time, as shown in FIG. 4, the switching between the on state and the off state of the
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Lt(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。
As shown in FIG. 4, in the water discharge in the n-1th cycle, the
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Lm(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Lm(n−1)を検出し、得られた最大リフト量Lm(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Lm(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。
Hydraulic oil is continuously supplied to the hydraulic
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)。
Next, in the water discharge of the nth cycle, as shown in FIG. 3, the
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Lt(n)を導出する。
In the present embodiment, in step S101, the
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)。
Next, based on the difference between the target moving amount of the
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Lt(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Lm(n−1)との差(=Lt(n)−Lm(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。
In the present embodiment, in step S102, the
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)。
Next, the
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。
In the present embodiment, in step S103, the
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。
Next, the
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。
In the present embodiment, in step S104, the
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Lm(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Lm(n)を検出し、得られた最大リフト量Lm(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Lm(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。
During the valve on time ΔT13, the hydraulic fluid is continuously supplied to the hydraulic
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Lt(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Lm(n)との差(=Lt(n+1)−Lm(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Lt(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。
After that, in the n + 1th cycle water discharge, the difference between the target lift amount L t (n + 1) of the
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。
During the valve on time ΔT23, the hydraulic fluid is continuously supplied to the hydraulic
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Lt(n)と最大リフト量Lm(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Lt(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。
By the control method of the
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。
As described above, in the
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。
With the above configuration, the complicated calculation process and valve such as adjusting the opening degree of the control valve by sequentially calculating the deviation between the actual measurement value of the movement amount of the
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。
In addition, since the
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。
In the embodiment described above, the water injection pump is illustrated as the
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。
In the above-described embodiment, the
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。
Moreover, in the embodiment described above, the lift amount (the upward movement amount of the piston 2) is illustrated as the movement amount of the
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。 Further, the present invention is not limited by the above-described embodiment, and the present invention also includes those configured by appropriately combining the above-described respective constituent elements. In addition, other embodiments, examples, operation techniques and the like made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the scope of the present invention.
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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。 A pump body that pressurizes and discharges fluid by moving a piston using pressure of hydraulic oil;
A detection unit that detects a maximum moving amount of the piston in one discharge of the fluid;
A control valve that selectively switches between an on state for supplying the hydraulic fluid to the pump body and an off state for stopping the supply of the hydraulic fluid;
The target movement amount of the piston is derived according to the discharge amount of the fluid required for one discharge of the fluid, and the target movement amount derived during the current discharge of the fluid and the previous discharge Based on the difference from the detected maximum movement amount, a time correction value of valve on time, which is a time to bring the control valve into the on state, is calculated, and the calculated time correction value is added. A control unit that corrects the valve on time at the time of the current discharge of the fluid and controls the control valve so that the valve on time after correction is continuously maintained in the on state;
A marine fluid pump comprising:
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。 The hydraulic fluid is supplied to the pump body via a control valve that alternatively switches between an on state for supplying the hydraulic fluid to the pump body and an off state for stopping the supply of the hydraulic fluid, and In a control method of a marine fluid pump which pressurizes and discharges fluid by moving a piston of the pump body using pressure.
A target movement amount deriving step of deriving a target movement amount of the piston according to the discharge amount of the fluid required in one discharge of the fluid;
A valve which is a time during which the control valve is turned on based on a difference between the target movement amount of the piston in the target movement amount deriving step and the maximum movement amount of the piston at the previous discharge of the fluid. A time correction value calculating step of calculating a time correction value of the on time;
A correction step of correcting the valve on time at the time of the current discharge of the fluid in consideration of the time correction value obtained by the time correction value calculating step;
A control step of controlling the control valve so that the valve on time after correction continues to be in the on state;
A control method of a marine fluid pump comprising:
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