JP6586681B2 - Fuel supply device - Google Patents
Fuel supply device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6586681B2 JP6586681B2 JP2015150348A JP2015150348A JP6586681B2 JP 6586681 B2 JP6586681 B2 JP 6586681B2 JP 2015150348 A JP2015150348 A JP 2015150348A JP 2015150348 A JP2015150348 A JP 2015150348A JP 6586681 B2 JP6586681 B2 JP 6586681B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reciprocating
- reciprocating pump
- piston
- boosting piston
- boosting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 193
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 40
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 33
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 46
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 30
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel supply device that supplies fuel to an internal combustion engine such as a diesel engine.
従来の船舶においては、低速での出力が可能であり、プロペラに直結して駆動することができる、2ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンが用いられている。
近年、低速ディーゼルエンジンの燃料として、NOx、SOx、排出量の少ない天然ガスが注目されている。低速ディーゼルエンジンの燃焼室に高圧の天然ガスを燃料として噴射して燃焼させることで、高熱効率で出力が得られる。
2. Description of the Related Art Conventional marine vessels use a two-stroke cycle low-speed diesel engine that can output at low speed and can be driven directly by a propeller.
In recent years, NO x , SO x , and natural gas with low emissions have attracted attention as fuel for low-speed diesel engines. By injecting and burning high-pressure natural gas as fuel in the combustion chamber of a low-speed diesel engine, output can be obtained with high thermal efficiency.
例えばクランク軸を用いて回転運動を往復運動に変えることで、往復式ポンプを駆動することが行われている。クランク軸を用いて往復式ポンプのピストンを駆動する場合、ピストンストロークがクランク軸によって定まるため、ピストンストロークを自由に調整することができない。また、複数の往復式ポンプを同一のクランク軸によって駆動する場合、往復式ポンプのそれぞれを独立して制御することができなかった。 For example, a reciprocating pump is driven by changing a rotary motion to a reciprocating motion using a crankshaft. When the piston of the reciprocating pump is driven using the crankshaft, the piston stroke is determined by the crankshaft, so that the piston stroke cannot be freely adjusted. Further, when a plurality of reciprocating pumps are driven by the same crankshaft, each of the reciprocating pumps cannot be controlled independently.
一方、特許文献1には、往復式ポンプを用いて液体の燃料を昇圧してエンジンに供給する装置が記載されている。特許文献1の装置では、往復式ポンプのピストンを軸方向に駆動しており、ピストンを駆動するリニアアクチュエータとして、「線形油圧モータ」(油圧シリンダユニット)が用いられている。特許文献1では、油圧シリンダユニットへ油圧ポンプから供給する作動油の方向を方向切替弁で切り替えることにより、往復式ポンプのピストンの移動方向を切り替えている。油圧シリンダユニットを用いる場合、クランク軸を用いる場合よりも、低速で往復式ポンプを駆動することができる。また、ピストンが一定の速度で移動するようにピストン行程を制御することができるという利点がある。
On the other hand,
ところで、往復式ポンプを用いて内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置では、種々の原因により脈動が生じるという問題があった。脈動の原因の1つとして、往復式ポンプから燃料が吐出されるタイミングが考えられている。脈動を低減するために、複数の往復式ポンプからの吐出タイミングをずらすことが考えられる。例えば、3台の往復式ポンプによる吐出タイミングを1/3周期ずつずらすことで、吐出量の合計量の時間変動を小さくすることができるが、完全には時間変動が消失することはなかった。
特許文献1には、ピストンが一定の速度で移動するようにピストン行程を制御することで、圧力パルスの発生を低減することが記載されている。しかし、特許文献1の装置では、往復式ポンプの下流側では燃料の吐出時に吸入時と比較して圧力が上昇するため、ピストンの往復サイクルに応じた脈動が生じるという問題がある。
By the way, the fuel supply device that supplies fuel to the internal combustion engine using the reciprocating pump has a problem that pulsation occurs due to various causes. One possible cause of pulsation is the timing at which fuel is discharged from a reciprocating pump. In order to reduce pulsation, it is conceivable to shift the discharge timings from a plurality of reciprocating pumps. For example, the time fluctuation of the total discharge amount can be reduced by shifting the discharge timing by three reciprocating pumps by 1/3 period, but the time fluctuation is not completely lost.
そこで、本発明は、往復式ポンプに起因する燃料の圧力の脈動を低減することができる燃料供給装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel supply device that can reduce fuel pressure pulsation caused by a reciprocating pump.
本発明の第1の態様は、内燃機関の燃焼室内へ液化燃料を供給する燃料供給装置であって、
軸方向に往復する第1の昇圧用ピストンを有し、前記第1昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第1往復式ポンプと、
軸方向に往復する第2昇圧用ピストンを有し、前記第2昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第2往復式ポンプと、
前記第1昇圧用ピストンおよび前記第2昇圧用ピストンが同軸となるように取り付けられ、前記第1昇圧用ピストンおよび前記第2昇圧用ピストンを軸方向に往復させることで前記第1往復式ポンプおよび前記第2往復式ポンプに前記液化燃料の吐出を交互に行わせる第1リニアアクチュエータと、
軸方向に往復する第3昇圧用ピストンを有し、前記第3昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第3往復式ポンプと、
前記第3昇圧用ピストンを軸方向に往復させる第2リニアアクチュエータと、
前記第1リニアアクチュエータおよび前記第2リニアアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記第3往復式ポンプが前記液化燃料を吸入するときに前記第3昇圧用ピストンの吸入移動方向に移動する速度を加速させる最大加速度の絶対値を、前記第3往復式ポンプが前記液化燃料を吐出するときに前記第3昇圧用ピストンの吐出移動方向に移動する速度を加速させる最大加速度の絶対値に比べて小さくするように、前記第3往復式ポンプを制御する、
ことを特徴とする。
A first aspect of the present invention is a fuel supply apparatus that supplies liquefied fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine,
A first reciprocating pump having a first boosting piston that reciprocates in the axial direction, and alternately sucking and discharging the liquefied fuel by reciprocating the first boosting piston in the axial direction;
A second reciprocating pump that has a second boosting piston that reciprocates in the axial direction, and alternately sucks and discharges the liquefied fuel by reciprocating the second boosting piston in the axial direction;
The first boosting piston and the second boosting piston are attached so as to be coaxial, and the first reciprocating pump and the first boosting piston are reciprocated in the axial direction by reciprocating the first boosting piston and the second boosting piston. A first linear actuator that causes the second reciprocating pump to alternately discharge the liquefied fuel;
A third reciprocating pump having a third boosting piston that reciprocates in the axial direction, and alternately sucking and discharging the liquefied fuel by reciprocating the third boosting piston in the axial direction;
A second linear actuator for reciprocating the third boosting piston in the axial direction;
A controller for controlling driving of the first linear actuator and the second linear actuator ,
The controller determines an absolute value of a maximum acceleration for accelerating a moving speed of the third boosting piston in the suction movement direction when the third reciprocating pump sucks the liquefied fuel. Controlling the third reciprocating pump so as to be smaller than the absolute value of the maximum acceleration for accelerating the moving speed of the third boosting piston when discharging the liquefied fuel;
It is characterized by that.
前記コントローラは、前記内燃機関の出力が一定の場合において、
前記第1往復式ポンプ、前記第2往復式ポンプおよび前記第3往復式ポンプのそれぞれから吐出される液化燃料の吐出速度の合計が一定となるように、前記第2リニアアクチュエータの駆動を調節することが好ましい。
In the case where the output of the internal combustion engine is constant, the controller
The drive of the second linear actuator is adjusted so that the total discharge speed of the liquefied fuel discharged from each of the first reciprocating pump, the second reciprocating pump, and the third reciprocating pump is constant. It is preferable.
前記燃料供給装置は、さらに、軸方向に往復する第4昇圧用ピストンを有し、前記第4昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第4往復式ポンプと、
軸方向に往復する第5昇圧用ピストンを有し、前記第5昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第5往復式ポンプと、
前記第4昇圧用ピストンおよび前記第5昇圧用ピストンが同軸となるように取り付けられ、前記第4昇圧用ピストンおよび前記第5昇圧用ピストンを軸方向に往復させることで前記第4往復式ポンプおよび前記第5往復式ポンプに前記液化燃料の吐出を交互に行わせる第3のリニアアクチュエータと、を備え、
前記コントローラは、前記第1リニアアクチュエータ及び前記第2リニアアクチュエータの他に、前記第3のリニアアクチュエータの駆動を制御してもよい。
The fuel supply device further includes a fourth boosting piston that reciprocates in the axial direction, and a fourth reciprocation that alternately sucks and discharges the liquefied fuel as the fourth boosting piston reciprocates in the axial direction. A pump,
A fifth reciprocating pump having a fifth boosting piston that reciprocates in the axial direction, and alternately sucking and discharging the liquefied fuel by reciprocating the fifth boosting piston in the axial direction;
The fourth boosting piston and the fifth boosting piston are mounted so as to be coaxial, and the fourth boosting piston and the fifth boosting piston are reciprocated in the axial direction, thereby allowing the fourth reciprocating pump and A third linear actuator that causes the fifth reciprocating pump to alternately discharge the liquefied fuel ,
The controller may control driving of the third linear actuator in addition to the first linear actuator and the second linear actuator.
前記コントローラは、前記内燃機関の出力が一定の場合において、
前記第1往復式ポンプ、前記第2往復式ポンプ、前記第3往復式ポンプ、前記第4往復式ポンプ、および前記第5往復式ポンプのそれぞれから吐出される液化燃料の吐出速度の合計が一定となるように、前記第2リニアアクチュエータの駆動を調節することが好ましい。
In the case where the output of the internal combustion engine is constant, the controller
The sum of the discharge speeds of the liquefied fuel discharged from each of the first reciprocating pump, the second reciprocating pump, the third reciprocating pump, the fourth reciprocating pump, and the fifth reciprocating pump is constant. It is preferable to adjust the drive of the second linear actuator so that
前記コントローラは、前記第1昇圧用ピストンおよび前記第2昇圧用ピストンの往復運動における速度が最小となるときに前記第4昇圧用ピストンおよび前記第5昇圧用ピストンの往復運動における速度が最大となり、かつ、前記第1昇圧用ピストンおよび前記第2昇圧用ピストンの往復運動における速度が最大となるときに前記第4昇圧用ピストンおよび前記第5昇圧用ピストンの往復運動における速度が最小となるように、前記第1リニアアクチュエータおよび前記第3のリニアアクチュエータを制御することが好ましい。
また、前記コントローラは、前記第3往復式ポンプが前記液化燃料を吸入するときの吸入時間を、前記第3往復式ポンプが前記液化燃料を吐出するときの吐出時間に比べて長くするように、前記第3往復式ポンプを制御する、ことが好ましい。
また、前記コントローラは、前記第3昇圧用ピストンが所定の周期で、所定の移動距離を往復するように前記第3往復式ポンプの駆動を制御し、前記第3往復式ポンプが前記液化燃料を吸入するときに前記第3昇圧用ピストンの吸入移動方向に移動する速度を加速させる最大加速度の絶対値は、前記第3昇圧用ピストンが前記所定の周期で、前記所定の移動距離を単振動運動で往復して前記液化燃料を吸入するときに前記第3昇圧用ピストンの吸入移動方向に移動する速度を加速させる最大加速度の絶対値に比べて小さい、ことが好ましい。
The controller has a maximum speed in the reciprocating motion of the fourth pressure increasing piston and the fifth pressure increasing piston when the speed in the reciprocating motion of the first pressure increasing piston and the second pressure increasing piston is minimum, And when the speed in the reciprocating motion of the first boosting piston and the second boosting piston is maximized, the speed in the reciprocating motion of the fourth boosting piston and the fifth boosting piston is minimized. Preferably, the first linear actuator and the third linear actuator are controlled.
Further, the controller is configured so that a suction time when the third reciprocating pump sucks the liquefied fuel is longer than a discharge time when the third reciprocating pump discharges the liquefied fuel. It is preferable to control the third reciprocating pump.
The controller controls driving of the third reciprocating pump so that the third boosting piston reciprocates a predetermined moving distance at a predetermined cycle, and the third reciprocating pump supplies the liquefied fuel. The absolute value of the maximum acceleration for accelerating the moving speed of the third boosting piston in the suction movement direction during inhalation is a single vibration motion of the third boosting piston over the predetermined moving distance in the predetermined cycle. It is preferable that the absolute value of the maximum acceleration for accelerating the moving speed of the third boosting piston in the suction movement direction when the liquefied fuel is sucked back and forth is reduced.
本発明によれば、第1往復式ポンプ、第2往復式ポンプおよび第3往復式ポンプのそれぞれから吐出される燃料の単位時間当たりの吐出量の合計が一定量となるように、第2リニアアクチュエータの駆動を調節することで、高圧燃料供給管内の燃料の圧力の脈動を低減することができる。 According to the present invention, the second linear is set so that the total discharge amount per unit time of the fuel discharged from each of the first reciprocating pump, the second reciprocating pump, and the third reciprocating pump becomes a constant amount. By adjusting the driving of the actuator, the pulsation of the pressure of the fuel in the high-pressure fuel supply pipe can be reduced.
以下、本発明の実施形態に係る燃料供給装置を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
図1は第1実施形態に係る燃料供給装置10Aの概略構成図である。図1に示すように、本実施形態の燃料供給装置10Aは、液体燃料を昇圧・加熱し、内燃機関90の燃焼室内へ高圧で噴射して供給する装置である。内燃機関90はシリンダ内の燃焼室で燃料を燃焼させ、その熱エネルギーによって仕事をする原動機であり、例えばレシプロエンジン、ガスタービンである。特に、燃料を圧縮着火させるディーゼルエンジンを内燃機関90として用いることが好ましい。以下の実施形態では、内燃機関90として船舶に搭載されるディーゼルエンジンを用いる場合について説明するが、本発明は船舶以外のディーゼルエンジンへの燃料供給装置に適用することもできる。
Hereinafter, a fuel supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
燃料供給装置10Aは、図1に示すように、液体燃料タンク11と、低圧燃料供給管12と、燃料供給部20Aと、高圧燃料供給管13と、熱交換器14と、高温燃料供給管15と、調圧弁16と、圧力計17と、制御部80と、を備える。燃料供給装置10Aのこれらの構成要素は全て船舶に搭載される。
As shown in FIG. 1, the
液体燃料タンク11は、内燃機関90に供給される燃料を液体の状態で貯留する。液体燃料タンク11に貯留される液体燃料として、例えば、液化メタン、液化エタン、液化プロパン等を用いることができる。液体燃料タンク11は、低圧燃料供給管12と接続されており、低圧燃料供給管12を介して液体燃料を燃料供給部20A、20B、20Cに供給する。
低圧燃料供給管12内の液体燃料の圧力は、液体燃料タンク11内の液体燃料の温度、液面高さ等に応じた圧力となっている。この圧力を高め有効吸込みヘッド(NPSH:Net Positive Suction Head)を確保し、燃料供給部20Aに液体燃料を供給しやすくするために、液体燃料タンク11は、燃料供給部20Aよりも高い位置に配置されている。
なお、液体燃料タンク11が高い位置に配置できない場合は、液体燃料タンク11に液体燃料を供給するブースターポンプにより液体燃料タンク11内の液体燃料の圧力を高めることで、有効吸込ヘッドを確保してもよい。
The
The pressure of the liquid fuel in the low-pressure
When the
燃料供給部20Aは、低圧燃料供給管12と高圧燃料供給管13との間に設けられている。燃料供給部20Aは、コントローラ21と、リニアアクチュエータ30A、30Bと、往復式ポンプ50A、50B、50Cとを備える。
往復式ポンプ50A、50B、50Cは、低圧燃料供給管12から供給される液体燃料を昇圧し、高圧燃料供給管13を介して熱交換器14に供給する。高圧燃料供給管13には、内部の燃料の圧力変動を吸収するパルセーションダンパー(アキュムレータ)13aが設けられていてもよい。
低圧燃料管12および高圧燃料供給管13は、往復式ポンプ50A、50B、50Cから着脱可能としてもよい。
The fuel supply unit 20 </ b> A is provided between the low pressure
The reciprocating pumps 50 </ b> A, 50 </ b> B, 50 </ b> C increase the pressure of the liquid fuel supplied from the low pressure
The low
リニアアクチュエータ30A(第1リニアアクチュエータ)は往復式ポンプ50A(第1往復式ポンプ)のピストン(第1昇圧用ピストン)および往復式ポンプ50B(第2往復式ポンプ)のピストン(第2昇圧用ピストン)を駆動するものである。また、リニアアクチュエータ30B(第2リニアアクチュエータ)は往復式ポンプ50C(第3往復式ポンプ)のピストン(第3昇圧用ピストン)を駆動するものである。リニアアクチュエータ30A、30Bを用いることで、クランク軸を用いる場合よりも往復式ポンプ50A、50B、50Cのピストンを低速で駆動することができる。また、ピストン行程において往復式ポンプの液流入始め、液昇圧始め、液昇圧終了時以外は、ピストンが一定の速度で移動するように駆動制御することができる。リニアアクチュエータ30A、30Bとして、例えば、油圧シリンダユニット、電動シリンダユニット等を用いることができる。以下の実施形態では、リニアアクチュエータ30A、30Bとして油圧シリンダユニットを用いる場合について説明するが、リニアアクチュエータ30A、30Bは油圧シリンダユニットに限られるものではない。
The
コントローラ21は、制御部80から入力される制御信号により、後述するようにリニアアクチュエータ30A、30Bを制御する。また、コントローラ21には、後述するように、往復式ポンプ50A、50B、50Cのピストンの位置を示す位置信号が入力される。コントローラ21は、位置信号に応じて往復式ポンプ50A、50B、50Cの吐出量が調節されるようにリニアアクチュエータ30A、30Bを制御する。
The
熱交換器14は、入口側が高圧燃料供給管13と接続され、出口側が高温燃料供給管15と接続されている。熱交換器14は、高圧燃料供給管13を介して供給される昇圧後の液体燃料を加熱する。液体燃料を加熱する熱源として、例えば、液体燃料タンク11で発生するボイルオフガスの燃焼熱を用いることができる。あるいは、ボイルオフガスの燃焼熱で加熱した温水との熱交換により液体燃料を加熱してもよい。
The
高温燃料供給管15には、調圧弁16が設けられており、高温燃料供給管15の一端は熱交換器14と接続され、他端は内燃機関90の燃焼室と接続されている。熱交換器14で加熱後の液体燃料は、調圧弁16により内燃機関90が必要とする所定の範囲の圧力に調圧された後、高温燃料供給管15を介して内燃機関90の燃焼室に供給される。調圧弁16は制御部80により制御される。
ここで、内燃機関90が必要とする所定の範囲の圧力は、内燃機関90の種類や性能に応じて異なる。内燃機関90が船舶用の2ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンであれば、所定の範囲の圧力は、例えば5〜100MPa、好ましくは20〜70MPaであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、高温燃料供給管15には、圧力計17が設けられている。圧力計17は高温燃料供給管15内の圧力を計測し、計測信号を制御部80に出力する。
The high temperature
Here, the pressure in a predetermined range required by the
The high temperature
制御部80には、内燃機関90から内燃機関90の負荷を示す信号が入力される。内燃機関90の負荷を示す信号は、例えば、回転数を示す信号である。
制御部80は、燃料供給部20Aのコントローラ21に制御信号を出力することで、往復式ポンプ50A、50B、50Cの吐出量を調整する。往復式ポンプ50A、50B、50Cの吐出量は、高温燃料供給管15内の圧力が、必要とされる内燃機関90の負荷に応じた圧力となるように調整される。
なお、内燃機関90により駆動される推進用プロペラ(図示せず)の回転数を計測し、回転数に応じて高温燃料供給管15内の圧力を調整してもよい。
A signal indicating the load on the
The
Note that the number of revolutions of a propulsion propeller (not shown) driven by the
液体燃料タンク11、低圧燃料供給管12、リニアアクチュエータ30A、30B、往復式ポンプ50A、50B、50C、高圧燃料供給管13、熱交換器14、高温燃料供給管15、調圧弁16、圧力計17は、危険区域に配置される。一方、コントローラ21および制御部80は、一般に非防爆対応品であり、危険区域から防爆隔壁により隔離された非危険区域に配置するか、危険区域から十分に距離を隔てた非防爆区域に配置しなければならない。
次に、図2、図3を用いて、リニアアクチュエータ30A、30Bおよび往復式ポンプ50A、50B、50Cの構成について説明する。
本実施形態においては、リニアアクチュエータ30Aおよび往復式ポンプ50A、50Bが軸方向を同一にして配置され、リニアアクチュエータ30Bおよび往復式ポンプ50Cが軸方向を同一にして配置される。なお、図2の左右方向がリニアアクチュエータ30Aおよび往復式ポンプ50A、50Bの軸方向であり、図2においてリニアアクチュエータ30Aの左側に往復式ポンプ50Aが配置され、リニアアクチュエータ30Aの右側に往復式ポンプ50Bが配置されている。また、図3の左右方向がリニアアクチュエータ30Bおよび往復式ポンプ50Cの軸方向であり、図3においてリニアアクチュエータ30Cの左側に往復式ポンプ50Cが配置されている。
Next, the configuration of the
In the present embodiment, the
図2に示すように、リニアアクチュエータ30Aは、インバータ31A、電動モータ32A、油圧ポンプ33A、第1の油圧配管34A、第2の油圧配管35A、油圧シリンダ41A、油圧ピストン42A、ピストンロッド47A、47B等を備える。
また、図3に示すように、リニアアクチュエータ30Bは、サーボアンプ31B、電動モータ32B、油圧ポンプ33B、第1の油圧配管34B、第2の油圧配管35B、油圧シリンダ41B、油圧ピストン42B、ピストンロッド47C、47D等を備える。なお、リニアアクチュエータ30Bの構成のうち、サーボアンプ31Bおよび電動モータ32B以外の構成については、リニアアクチュエータ30Aと同様であるため、リニアアクチュエータ30Aの構成と同じ数字で異なる文字の符号を付して説明を割愛する。
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 3, the
インバータ31Aはコントローラ21によって制御され、電動モータ32Aを駆動する。電動モータ32Aには、インバータモータが用いられる。電動モータ32Aはインバータ31Aによって駆動され、油圧ポンプ33Aを回転させる。
サーボアンプ31Bはコントローラ21によって制御され、電動モータ32Bを駆動する。電動モータ32Bには、サーボモータが用いられる。電動モータ32Bはサーボアンプ31Bによって駆動され、油圧ポンプ33Bを回転させる。電動モータ32Bとしてサーボモータが用いられているため、インバータモータが用いられる電動モータ32Aと比較して応答速度が速く、また、微細な位置制御をすることができる。
The
The
油圧ポンプ33Aは第1の油圧配管34Aおよび第2の油圧配管35Aと接続されている。油圧ポンプ33Aは電動モータ32Aによって駆動される。電動モータ32Aの正逆の回転方向に応じて油圧ポンプ33Aから作動油が吐出される方向が切り替わる。例えば、電動モータ32Aの正回転時には、油圧ポンプ33Aは第1の油圧配管34A内の作動油を吸引し、吸引した作動油を第2の油圧配管35A側へ吐出する。また、電動モータ32Aの逆回転時には、油圧ポンプ33Aは第2の油圧配管35A内の作動油を吸引し、吸引した作動油を第1の油圧配管34A側へ吐出する。第1の油圧配管34Aおよび第2の油圧配管35A内の作動油の流量、圧力は、油圧ポンプ33Aの吐出量によって決定される。作動油の流量、圧力は電動モータ32Aの回転数によって調整することができる。
The
作動油としては、石油系作動油、合成系作動油、水性系作動油等から任意の作動油を採用することができる。 As the hydraulic oil, any hydraulic oil can be adopted from petroleum hydraulic oil, synthetic hydraulic oil, aqueous hydraulic oil and the like.
油圧シリンダ41Aは筒形状であり、図2の左右方向を軸方向としている。油圧シリンダ41Aは、作動油を収容する作動油収容空間43Aを有しており、作動油収容空間43A内に油圧ピストン42Aが軸方向に移動可能に収容されている。
The
油圧ピストン42Aは作動油収容空間43Aを油圧ピストン42Aよりも左側(往復式ポンプ50A側)の第1チャンバ43aと油圧ピストン42Aよりも右側(往復式ポンプ50B側)の第2チャンバ43bとに区画する。油圧ピストン42Aはダブルロッド型であり、油圧シリンダ41Aの両端部(図2の左右端部)から外部へ突出するピストンロッド47A、47Bを有している。ピストンロッド47A、47Bは油圧ピストン42Aとともに軸方向に移動する。油圧ピストン42Aがダブルロッド型であり、ピストンロッド47A、47Bの断面積が等しいため、油圧ピストン42Aが図2の左側に移動したときの第1チャンバ43aの容積の減少量と第2チャンバ43bの容積の増加量とが等しい。
The
また、油圧シリンダ41Aの側壁の左側端部には、第1チャンバ43aに通じる第1貫通孔44Aが設けられ、油圧シリンダ41Aの側壁の右側端部には、第2チャンバ43bに通じる第2貫通孔45Aが設けられている。第1貫通孔44Aの外側開口部は第1の油圧配管34Aと接続されており、第2貫通孔45Aの外側開口部は第2の油圧配管35Aと接続されている。
Also, a first through
一方、図3に示すように、リニアアクチュエータ30Bの油圧シリンダ41Bは、作動油を収容する作動油収容空間43Bを有しており、作動油収容空間43B内に油圧ピストン42Bが軸方向に移動可能に収容されている。油圧ピストン42Bは作動油収容空間43Bを油圧ピストン42Bよりも左側(往復式ポンプ50C側)の第1チャンバ43aと油圧ピストン42Bよりも右側(往復式ポンプ50Cと反対側)の第2チャンバ43bとに区画する。油圧ピストン42Bはダブルロッド型であり、油圧シリンダ41Bの両端部(図3の左右端部)から外部へ突出するピストンロッド47C、47Dを有している。ピストンロッド47C、47Dは油圧ピストン42Bとともに軸方向に移動する。油圧ピストン42Bがダブルロッド型であり、ピストンロッド47C、47Dの断面積が等しいため、油圧ピストン42Bが図3の左側に移動したときの第1チャンバ43aの容積の減少量と第2チャンバ43bの容積の増加量とが等しい。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
ピストンロッド47Aの外側端部(図2の左側)は、連結部49Aにより往復式ポンプ50Aの昇圧用ピストン52Aの右側端部と連結されている。連結部49Aは、ピストンロッド47Aと昇圧用ピストン52Aの軸芯ずれ調整機能を持っていてもよい。
ピストンロッド47Bの外側端部(図2の右側)は、連結部49Bにより往復式ポンプ50Bの昇圧用ピストン52Bの左側端部と連結されている。連結部49Bは、ピストンロッド47Bと昇圧用ピストン52Bの軸芯ずれ調整機能を持っていてもよい。
ピストンロッド47Cの外側端部(図3の左側)は、連結部49Cにより往復式ポンプ50Cの昇圧用ピストン52Cの右側端部と連結されている。連結部49Cは、ピストンロッド47Cと昇圧用ピストン52Cの軸芯ずれ調整機能を持っていてもよい。
The outer end portion (left side in FIG. 2) of the
The outer end portion (right side in FIG. 2) of the
The outer end portion (left side in FIG. 3) of the piston rod 47C is connected to the right end portion of the boosting piston 52C of the
往復式ポンプ50A、50B、50Cとして、例えば特許第5519857号に記載されているのと同様の構造を有する往復式ポンプを用いることができる。
往復式ポンプ50Aは、昇圧用シリンダ51Aと、昇圧用ピストン52Aと、シリンダライナ53Aと、カバー54Aと、弁箱60Aと、等を有する。往復式ポンプ50Bは、昇圧用シリンダ51Bと、昇圧用ピストン52Bと、シリンダライナ53Bと、カバー54Bと、弁箱60Bと、等を有する。往復式ポンプ50Cは、昇圧用シリンダ51Cと、昇圧用ピストン52Cと、シリンダライナ53Cと、カバー54Cと、弁箱60Cと、等を有する。
なお、以下の説明では主に往復式ポンプ50Aの構成について説明し、往復式ポンプ50B、50Cの構成のうち、往復式ポンプ50Aと同様の構成については、同じ数字で異なる文字の符号を付して説明を割愛する。
As the reciprocating pumps 50A, 50B, and 50C, for example, a reciprocating pump having the same structure as described in Japanese Patent No. 5519857 can be used.
The
In the following description, the configuration of the
昇圧用シリンダ51Aは内部にシリンダライナ53Aおよび弁箱60Aを収容する空間を有する。昇圧用ピストン52Aはシリンダライナ53A内で軸方向に移動可能となるように昇圧用シリンダ51Aに収容されている。弁箱60Aはカバー54Aによって昇圧用シリンダ51内に固定されている。
The
昇圧用シリンダ51の側壁には、内部に弁箱60Aが固定される位置に、吸入口55Aが設けられている。吸入口55Aは低圧燃料供給管12と接続されている。
カバー54Aは、昇圧用シリンダ51Aの昇圧用ピストン52Aが挿入される側と反対側の端部に固定されている。カバー54には、昇圧用ピストン52Aの軸方向に貫通する吐出口56Aが設けられている。吐出口56Aは高圧燃料供給管13と接続されている。
A
The
昇圧用ピストン52Aの外側端部(図2の右側端部)は、連結部49Aによってピストンロッド47Aの一端(図2の左側端部)と連結されており、昇圧用ピストン52Aはピストンロッド47Aと連動して軸方向(図2の左右方向)に移動する。
また、昇圧用ピストン52Aには、位置センサ70Aが設けられる。位置センサ70Aは、昇圧用ピストン52Aの軸方向(図2の左右方向)の位置を検出し、位置信号をコントローラ21に出力する。なお、位置信号を用いて、昇圧用ピストン52Aの変位を時間微分することにより、昇圧用ピストン52Aの速度を求めることができる。すなわち、位置センサを速度センサとしても用いることができる。さらに、昇圧用ピストン52Aの速度を時間微分することにより、昇圧用ピストン52Aの加速度を求めることができる。すなわち、位置センサ70Aを加速度センサとしても用いることができる。
The outer end portion (right end portion in FIG. 2) of the boosting
Further, a
位置センサ70Aとして、例えば、磁歪式位置センサや超音波センサを用いることができる。ここでは磁歪式位置センサを使用した場合について説明する。
具体的には、位置センサ70Aは、センサプローブ71(磁歪線)と、環状マグネット72と、検出器73とを有する。センサプローブ71は昇圧用ピストン52Aと平行に設けられる。環状マグネット72は中央にセンサプローブ71が挿入された状態で、センサプローブ71に沿って昇圧用ピストン52Aとともに軸方向に移動するように昇圧用ピストン52Aに取り付けられる。センサプローブ71の一端にはセンサプローブ71に生じる歪みを検出する検出器73が設けられている。センサプローブ71に電流パルス信号を与えると、センサプローブ71を中心とする円周方向の磁場が生じる。センサプローブ71の環状マグネット72と同じ位置では、センサプローブ71の軸方向に磁場が与えられるため、軸方向に対して斜め方向の合成磁場が生じる。これにより、センサプローブ71に局部的なねじり歪みが生じる。検出器73はこのねじり歪みを検出することで、環状マグネット72の位置を検出し、昇圧用ピストン52の軸方向の位置を示す位置信号をコントローラ21に出力する。
As the
Specifically, the position sensor 70 </ b> A includes a sensor probe 71 (magnetostrictive line), an
図3に示すように、昇圧用ピストン52Cにも、昇圧用ピストン52Aと同様の位置センサ70Cが設けられる。
なお、位置センサ70Aを昇圧用ピストン52Aに設ける代わりに、昇圧用ピストン52Bに取り付けてもよいし、ピストンロッド47A、47Bのいずれかに取り付けてもよい。また、位置センサ70Cを昇圧用ピストン52Cに設ける代わりに、ピストンロッド47C、47Dのいずれかに取り付けてもよい。
As shown in FIG. 3, the boosting piston 52C is also provided with a position sensor 70C similar to the boosting
Instead of providing the
弁箱60Aは昇圧用シリンダ51A内でシリンダライナ53Aとカバー54Aとの間に固定されている。弁箱60Aには、吐出流路61A、吐出用逆止弁62A、吸入流路64A、吸入用逆止弁65A、等が設けられている。
吐出流路61Aは弁箱60Aを昇圧用ピストン52Aの軸方向に貫通するように設けられている。吐出流路61のカバー54A側の開口はカバー54Aの吐出口56Aと対向する位置に設けられている。吐出流路61Aの内部には、シリンダライナ53A側からカバー54A側への流体の流れを許容する一方、カバー54A側からシリンダライナ53A側への流体の流れを防ぐ吐出用逆止弁62Aが設けられている。
The
The
吸入流路64Aは弁箱60Aの外側壁からシリンダライナ53A内の空間に連通するように設けられている。吸入流路64Aの弁箱60Aの外側壁側の開口は昇圧用シリンダ51Aの吸入口55Aと対向する位置に設けられている。吸入流路64Aには、吸入口55A側からシリンダライナ53A側への流体の流れを許容する一方、シリンダライナ53A側から吸入口55A側への流体の流れを防ぐ吸入用逆止弁65Aが設けられている。
The
〔リニアアクチュエータおよび往復式ポンプの動作〕
次に、リニアアクチュエータ30Aおよび往復式ポンプ50A、50Bの動作について説明する。
まず、電動モータ32Aにより油圧ポンプ33Aを駆動し、図2に実線の矢印で示すように、第1チャンバ43a内の作動油を第1貫通孔44Aから排出し、第1の油圧配管34A、第2の油圧配管35Aを経て第2貫通孔45Aから第2チャンバ43bへ供給する。すると、第2チャンバ43bの容積が大きくなり、第1チャンバ43aの容積が小さくなるように、油圧ピストン42Aが作動油収容空間43A内で図2の左方向に移動する。なお、第1の油圧配管34Aおよび第2の油圧配管35Aは分岐等を有さないため、第1チャンバ43aから流出した作動油は全て第2チャンバ43bへ供給される。
[Operation of linear actuator and reciprocating pump]
Next, operations of the
First, the
油圧ピストン42Aが図2の左方向に移動すると、往復式ポンプ50Aでは、連結部49Aでピストンロッド47Aの左側端部と連結されている昇圧用ピストン52Aがシリンダライナ53A内で図2の左方向に移動する。すると、シリンダライナ53Aの内部であって昇圧用ピストン52Aよりも左側の空間にある液体燃料が吐出流路61Aおよび吐出口56Aを通じて高圧燃料供給管13に吐出される。このとき、吐出流路61A内の吐出用逆止弁62Aは開いた状態であり、吸入流路64A内の吸入用逆止弁65Aは閉じた状態である。
When the
一方、油圧ピストン42Aが図2の左方向に移動すると、往復式ポンプ50Bでは、連結部49Bでピストンロッド47Bの右側端部と連結されている昇圧用ピストン52Bがシリンダライナ53B内で図2の左方向に移動する。すると、シリンダライナ53Bの内部であって昇圧用ピストン52Bよりも右側の空間に、吸入口55Bから吸入流路64Bを通って液体燃料が供給される。このとき、吸入流路64B内の吸入用逆止弁65Bは開いた状態であり、吐出流路61B内の吐出用逆止弁62Bは閉じた状態である。
On the other hand, when the
次に、コントローラ21により電動モータ32Aの回転方向を切り替え、油圧ポンプ33Aを反対方向に駆動し、図2に破線矢印で示すように、第2チャンバ43b内の作動油を第2貫通孔45Aから排出し、第2の油圧配管35A、第1の油圧配管34Aを経て第1貫通孔44Aから第1チャンバ43aへ供給する。すると、第2チャンバ43bの容積が小さくなり、第1チャンバ43aの容積が大きくなるように、油圧ピストン42Aが作動油収容空間43内で図2の右方向へ移動する。なお、第1の油圧配管34Aおよび第2の油圧配管は分岐等を有さないため、第2チャンバ43bから流出した作動油は全て第1チャンバ43aへ供給される。
Next, the rotation direction of the
油圧ピストン42Aが図2の右方向へ移動すると、往復式ポンプ50Aでは、連結部49Aでピストンロッド47Aの左側端部と連結されている昇圧用ピストン52Aがシリンダライナ53A内で図2の右方向に移動する。すると、シリンダライナ53Aの内部であって昇圧用ピストン52Aよりも左側の空間に、吸入口55Aから吸入流路64Aを通って液体燃料が供給される。このとき、吸入流路64A内の吸入用逆止弁65Aは開いた状態であり、吐出流路61A内の吐出用逆止弁62Aは閉じた状態である。
When the
一方、油圧ピストン42Aが図2の右方向に移動すると、往復式ポンプ50Bでは、連結部49Bでピストンロッド47Bの右側端部と連結されている昇圧用ピストン52Bがシリンダライナ53B内で図2の右方向に移動する。すると、シリンダライナ53Bの内部であって昇圧用ピストン52Bよりも右側の空間にある液体燃料が吐出流路61Bおよび吐出口56Bを通じて高圧燃料供給管13Bに吐出される。このとき、吐出流路61B内の吐出用逆止弁62Bは開いた状態であり、吸入流路64B内の吸入用逆止弁65Bは閉じた状態である。
On the other hand, when the
このように、電動モータ32Aの回転方向を切り替え、油圧ポンプ33Aの駆動方向を切り替えることで、第1チャンバ43aと第2チャンバ43bとの間で作動油を交互に行き来させ、油圧ピストン42A、昇圧用ピストン52Aおよび昇圧用ピストン52Bを図2の左右方向に往復移動させ、往復式ポンプ50Aおよび往復式ポンプ50Bに液体燃料の吸入と吐出を交互に行わせることができる。また、往復式ポンプ50Aからの液体燃料の吐出と往復式ポンプ50Bからの液体燃料の吐出を交互に行わせることができる。
In this way, by switching the rotation direction of the
次に、リニアアクチュエータ30Bおよび往復式ポンプ50Cの動作について説明する。
まず、電動モータ32Bにより油圧ポンプ33Bを駆動し、図3に実線の矢印で示すように、第1チャンバ43a内の作動油を第1貫通孔44Bから排出し、第1の油圧配管34B、第2の油圧配管35Bを経て第2貫通孔45Bから第2チャンバ43bへ供給する。すると、第2チャンバ43bの容積が大きくなり、第1チャンバ43aの容積が小さくなるように、油圧ピストン42Bが作動油収容空間43B内で図3の左方向に移動する。なお、第1の油圧配管34Bおよび第2の油圧配管35Bは分岐等を有さないため、第1チャンバ43aから流出した作動油は全て第2チャンバ43bへ供給される。
Next, operations of the
First, the
油圧ピストン42Bが図3の左方向に移動すると、往復式ポンプ50Cでは、連結部49Cでピストンロッド47Cの左側端部と連結されている昇圧用ピストン52Cがシリンダライナ53C内で図3の左方向に移動する。すると、シリンダライナ53Cの内部であって昇圧用ピストン52Cよりも左側の空間にある液体燃料が吐出流路61Cおよび吐出口56Cを通じて高圧燃料供給管13に吐出される。このとき、吐出流路61C内の吐出用逆止弁62Cは開いた状態であり、吸入流路64C内の吸入用逆止弁65Cは閉じた状態である。
When the
次に、コントローラ21により電動モータ32Bの回転方向を切り替え、油圧ポンプ33Bを反対方向に駆動し、図3に破線矢印で示すように、第2チャンバ43b内の作動油を第2貫通孔45Bから排出し、第2の油圧配管35B、第1の油圧配管34Bを経て第1貫通孔44Bから第1チャンバ43aへ供給する。すると、第2チャンバ43bの容積が小さくなり、第1チャンバ43aの容積が大きくなるように、油圧ピストン42Bが作動油収容空間43B内で図3の右方向へ移動する。なお、第1の油圧配管34Bおよび第2の油圧配管35Bは分岐等を有さないため、第2チャンバ43bから流出した作動油は全て第1チャンバ43aへ供給される。
Next, the rotation direction of the
油圧ピストン42Bが図3の右方向へ移動すると、往復式ポンプ50Cでは、連結部49Cでピストンロッド47Cの左側端部と連結されている昇圧用ピストン52Cがシリンダライナ53C内で図3の右方向に移動する。すると、シリンダライナ53Cの内部であって昇圧用ピストン52Cよりも左側の空間に、吸入口55Cから吸入流路64Cを通って液体燃料が供給される。このとき、吸入流路64C内の吸入用逆止弁65Cは開いた状態であり、吐出流路61C内の吐出用逆止弁62Cは閉じた状態である。
When the
このように、電動モータ32Bの回転方向を切り替え、油圧ポンプ33Bの駆動方向を切り替えることで、第1チャンバ43aと第2チャンバ43bとの間で作動油を交互に行き来させ、油圧ピストン42Bおよび昇圧用ピストン52Cを図3の左右方向に往復移動させ、往復式ポンプ50Cに液体燃料の吸入と吐出を交互に行わせることができる。
In this way, by switching the rotation direction of the
往復式ポンプ50Aおよび往復式ポンプ50Bは同一のリニアアクチュエータ30Aにより駆動されるため、往復式ポンプ50Aおよび往復式ポンプ50Bによる燃料の吐出量は、独立して制御することができない。一方、往復式ポンプ50Cは往復式ポンプ50Aおよび往復式ポンプ50Bとは異なるリニアアクチュエータ30Bにより駆動されるため、往復式ポンプ50Cによる燃料の吐出量は、往復式ポンプ50Aおよび往復式ポンプ50Bと独立して制御することができる。
Since the
本実施形態においては、内燃機関90の出力が一定の場合において、往復式ポンプ50A、往復式ポンプ50Bおよび往復式ポンプ50Cのそれぞれから吐出される燃料の吐出速度(単位時間当たりの燃料の吐出量)の合計が一定となるように、コントローラ21がリニアアクチュエータ30Bの駆動を調節することが好ましい。
In the present embodiment, when the output of the
具体的には、往復式ポンプ50Aおよび往復式ポンプ50Bの吐出量の合計が減少するときに、その減少量を補うように往復式ポンプ50Cの吐出量を増加させ、往復式ポンプ50Aおよび往復式ポンプ50Bの吐出量の合計が増加するときに、その増加量を相殺するように往復式ポンプ50Cの吐出量を減らせばよい。
Specifically, when the total discharge amount of the
図4(a)は往復式ポンプ50Aの吐出量の時間変動の一例を示す図であり、図4(b)は往復式ポンプ50Bの吐出量の時間変動の一例を示す図であり、図4(c)は往復式ポンプ50Cの吐出量の時間変動の一例を示す図であり、図4(d)は図4(a)〜(c)の往復式ポンプ50A、50B、50Cのそれぞれの吐出量の合計の時間変動の一例を示す図である。なお、図4は、内燃機関90の出力が一定の場合の時間変動の一例である。
FIG. 4A is a diagram illustrating an example of time variation of the discharge amount of the
時間t0からt1にかけて、図4(a)に示すように、往復式ポンプ50Aの吐出量が増加すると同時に、図4(c)に示すように、往復式ポンプ50Cの吐出量が減少する。図4(b)に示すように、往復式ポンプ50Bの吐出量はゼロである。このとき、往復式ポンプ50Aの吐出量の増加速度と往復式ポンプ50Cの吐出量の減少速度とが等しいため、図4(d)に示すように、吐出量の合計は一定となる。
時間t1からt2にかけては、図4(a)に示すように、往復式ポンプ50Aの吐出量が一定であり、図4(b)、(c)に示すように、他の往復式ポンプ50B、50Cの吐出量がゼロであるため、図4(d)に示すように、吐出量の合計は一定となる。
時間t2からt3にかけて、図4(a)に示すように、往復式ポンプ50Aの吐出量が減少すると同時に、図4(c)に示すように、往復式ポンプ50Cの吐出量が増加する。図4(b)に示すように、往復式ポンプ50Bの吐出量はゼロである。このとき、往復式ポンプ50Cの吐出量の増加速度と往復式ポンプ50Aの吐出量の減少速度とが等しいため、図4(d)に示すように、吐出量の合計は一定となる。
From time t0 to t1, the discharge amount of the
From time t1 to t2, the discharge amount of the
From time t2 to t3, the discharge amount of the
時間t3からt4にかけて、図4(b)に示すように、往復式ポンプ50Bの吐出量が増加すると同時に、図4(c)に示すように、往復式ポンプ50Cの吐出量が減少する。図4(a)に示すように、往復式ポンプ50Aの吐出量はゼロである。このとき、往復式ポンプ50Bの吐出量の増加速度と往復式ポンプ50Cの吐出量の減少速度とが等しいため、図4(d)に示すように、吐出量の合計は一定となる。
時間t4からt5にかけては、図4(b)に示すように、往復式ポンプ50Bの吐出量が一定であり、図4(a)、(c)に示すように、他の往復式ポンプ50B、50Cの吐出量がゼロであるため、図4(d)に示すように、吐出量の合計は一定となる。
時間t5からt6にかけて、図4(b)に示すように、往復式ポンプ50Bの吐出量が減少すると同時に、図4(c)に示すように、往復式ポンプ50Cの吐出量が増加する。図4(a)に示すように、往復式ポンプ50Bの吐出量はゼロである。このとき、往復式ポンプ50Cの吐出量の増加速度と往復式ポンプ50Bの吐出量の減少速度とが等しいため、図4(d)に示すように、吐出量の合計は一定となる。
From time t3 to t4, the discharge amount of the
From time t4 to t5, as shown in FIG. 4B, the discharge amount of the
From time t5 to t6, the discharge amount of the
このように、往復式ポンプ50A、50B、50Cのそれぞれから吐出される燃料の吐出量の総和が一定となるように、コントローラ21がリニアアクチュエータ30Aの駆動に合わせてリニアアクチュエータ30Bの駆動を調節することで、高圧燃料供給管13に脈動が生じることを防ぐことができる。なお、往復式ポンプ50A、50B、50Cの吐出量の最大値をvとすると、吐出量の合計はvで一定となる。
In this way, the
なお、昇圧用シリンダ51A、51B、51C内でのキャビテーションを防ぐために、昇圧用シリンダ51内の圧力が、燃料の蒸気圧以下とならないように制御することが好ましい。具体的には、往復式ポンプ50が燃料を吸入する時の昇圧用ピストン52A、52B、52Cの最大加速度を下げることで、昇圧用シリンダ51A、51B、51C内の圧力が、燃料の蒸気圧以下となることを防ぐことができる。
In order to prevent cavitation in the
ここで、往復式ポンプ50Aにおいて液体燃料の吐出を行うときに、往復式ポンプ50Bにおいて液体燃料の吸入が行われ、往復式ポンプ50Bにおいて液体燃料の吐出を行うときに、往復式ポンプ50Aにおいて液体燃料の吸入が行われる。往復式ポンプ50A、50Bの吐出量は昇圧用ピストン52A、52Bの速度に依存するため、昇圧用ピストン52A、52Bの最大加速度を下げると、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量を一定以上に増加させることができない。
Here, when the liquid fuel is discharged by the
一方、往復式ポンプ50Cでは、他の往復式ポンプ50A、50Bの吐出による影響を受けずに昇圧用ピストン52Cの速度をすることができ、吐出時間を長くして吸入時間を短くすることで、総吐出量を増加させることができる。このため、内燃機関90が必要とする燃料の量に応じて、往復式ポンプ50A、50B、50Cの吐出量の合計量を変動させることができる。ここで、往復式ポンプ50Cを駆動するリニアアクチュエータ30Bでは、応答速度が速く、昇圧用ピストン52Cの微細な位置制御をすることができるという観点で、電動モータ32Bとしてサーボモータを用いることが好ましい。しかし、充分な応答速度が得られるのであれば、電動モータ32Bとしてインバータモータを用いてもよい。
On the other hand, in the
例えば、コントローラ21は、往復式ポンプ50Cが燃料を吸入する時の昇圧用ピストン52Cの加速度を、昇圧用ピストン52Cが単振動運動をする場合の加速度よりも小さくなるようにリニアアクチュエータ30Bを制御する。ここで、昇圧用ピストン52Cが単振動運動をする場合、一定の周期かつ一定の振幅で往復運動する。
For example, the
図5の実線は本実施形態における昇圧用ピストン52Cの速度の時間変動の一例を示す図であり、横軸が時間、縦軸が速度であり、吐出時の昇圧用ピストン52Cの速度を正としている。すなわち、ピストン速度が正である時間t0からt1にかけて往復式ポンプ50は燃料を吐出し、ピストン速度が負である時間t1からt4にかけて往復式ポンプ50は燃料を吸入する。なお、図5に示す時間t0〜t4は、図4に示す時間t0〜t6とは異なる。
また、図5の一点鎖線は昇圧用ピストン52Cが単振動運動をする場合の昇圧用ピストンの速度の時間変動である。昇圧用ピストン52Cが単振動運動をされる場合も、ピストン速度が正である時間t0からt1にかけて往復式ポンプ50Cは燃料を吐出し、ピストン速度が負である時間t1からt4にかけて往復式ポンプ50Cは燃料を吸入する。
なお、対比のために、本実施形態の場合(実線)と単振動の場合(一点鎖線)とで周期およびストロークを同一としている。すなわち、時間t0からt1にかけて(吐出時)の速度の積分値は、本実施形態の場合(実線)と単振動の場合(一点鎖線)とで同一である。同様に、時間t1からt4にかけて(吸入時)の速度の積分値は、本実施形態の場合(実線)と単振動の場合(一点鎖線)とで同一である。
The solid line in FIG. 5 is a diagram showing an example of the time variation of the speed of the boosting piston 52C in this embodiment, where the horizontal axis is time, the vertical axis is speed, and the speed of the boosting piston 52C during discharge is positive. Yes. That is, the reciprocating pump 50 discharges fuel from time t0 to t1 when the piston speed is positive, and the reciprocating pump 50 sucks fuel from time t1 to t4 when the piston speed is negative. Note that the times t0 to t4 shown in FIG. 5 are different from the times t0 to t6 shown in FIG.
Also, the alternate long and short dash line in FIG. 5 is the time variation of the speed of the boosting piston when the boosting piston 52C performs a single vibration motion. Even when the boosting piston 52C is oscillated, the
For comparison, the period and stroke are the same in the case of this embodiment (solid line) and in the case of simple vibration (one-dot chain line). That is, the integral value of the speed from time t0 to t1 (during discharge) is the same in the case of this embodiment (solid line) and in the case of simple vibration (one-dot chain line). Similarly, the integral value of the velocity from time t1 to time t4 (during inhalation) is the same in the case of this embodiment (solid line) and in the case of simple vibration (dashed line).
図5の実線では、吸入開始時(t1)からt2までの間、昇圧用ピストン52Cを加速し、t2からt3までの間、一定の速度で昇圧用ピストン52を移動させ、t3から吸入終了時(t4)までの間、昇圧用ピストン52Cを減速している。ここで「加速する」とは昇圧用ピストン52Cの速度の絶対値を増加させることをいい、「減速する」とは昇圧用ピストン52の速度の絶対値を減少させることをいう。 The solid line in FIG. 5 accelerates the boosting piston 52C from the start of suction (t1) to t2, and moves the pressurization piston 52 at a constant speed from t2 to t3. The pressure increasing piston 52C is decelerated until (t4). Here, “accelerate” means to increase the absolute value of the speed of the boosting piston 52C, and “decelerate” means to decrease the absolute value of the speed of the boosting piston 52.
図5の実線では、t1からt2までの間に昇圧用ピストン52の加速度が吸入時の最大加速度となるときがある。この最大加速度は図5の実線のt1からt2までの傾きの絶対値の最大値である。
一方、昇圧用ピストンが単振動する場合(一点鎖線)、昇圧用ピストン52の加速度が最大となるときは吸入開始時(t1)であり、最大加速度は図5の一点鎖線のt1における傾きの絶対値である。
In the solid line in FIG. 5, the acceleration of the boosting piston 52 may become the maximum acceleration during inhalation between t1 and t2. This maximum acceleration is the maximum absolute value of the gradient from t1 to t2 of the solid line in FIG.
On the other hand, when the boosting piston makes a single vibration (dashed line), the maximum acceleration of the boosting piston 52 is at the start of inhalation (t1), and the maximum acceleration is the absolute slope of the dashed line at t1 in FIG. Value.
図5の実線に示すように、本実施形態では、吸入時の昇圧用ピストン52の最大加速度(実線のt1からt2までの傾きの絶対値の最大値)が単振動運動の場合の最大加速度(一点鎖線のt1における傾きの絶対値)よりも小さくなるように、リニアアクチュエータ30Bが制御されている。このため、昇圧用シリンダ51C内の圧力が急激に低下することを防ぎ、キャビテーションの発生を抑制することができる。
As shown by the solid line in FIG. 5, in the present embodiment, the maximum acceleration (maximum absolute value of the inclination from the solid line t1 to t2) of the boosting piston 52 at the time of inhalation is the maximum acceleration ( The
なお、単振動の場合、最大加速度となるときは吸入開始時(t1)であるが、本実施形態においては、吸入開始時が最大加速度となるように昇圧用ピストン52Cの速度を制御する必要はない。例えば、昇圧用ピストン52Cの加速度が最大となるときが、燃料の吸入開始時(t1)よりも後、かつ吸入開始時(t1)から一周期の1/4の時間が経過するよりも前となるように制御してもよい。 In the case of simple vibration, the maximum acceleration is at the start of inhalation (t1). However, in this embodiment, it is necessary to control the speed of the boosting piston 52C so that the inhalation start is at the maximum acceleration. Absent. For example, the time when the acceleration of the boosting piston 52C is maximized is after the fuel inhalation start time (t1) and before the time ¼ of one cycle has elapsed from the inhalation start time (t1). You may control so that it may become.
なお、昇圧用ピストン52Cのストローク長は、昇圧用ピストン52Cが往復運動をするときの往復式ポンプ50C内の容積が最小となる位置から最大となる位置までの移動距離である。リニアアクチュエータ30Bは昇圧用ピストン52Cを駆動させるため、昇圧用ピストン52Cのストローク長は任意に設定することができる。
ストローク長は往復式ポンプ50C内の容積が最小となる位置を基準として設定される。この位置を基準としてストローク長を調整することで、ストローク長をどのように設定しても、往復式ポンプ50C内の液体燃料は各サイクルで全て吐出されることとなる。
The stroke length of the boosting piston 52C is a moving distance from the position where the volume in the
The stroke length is set with reference to the position where the volume in the
図6の実線は本実施形態における昇圧用ピストン52Cの速度の時間変動の他の一例を示す図であり、横軸が時間、縦軸が速度であり、吐出時の昇圧用ピストン52Cの速度を正としている。すなわち、ピストン速度が正である時間t0からt1にかけて往復式ポンプ50Cは燃料を吐出し、ピストン速度が負である時間t1からt5にかけて往復式ポンプ50Cは燃料を吸入する。なお、図6に示す時間t0〜t5は、図4に示す時間t0〜t6および図5に示す時間t0〜t4とは異なる。
The solid line in FIG. 6 is a diagram showing another example of the time variation of the speed of the boosting piston 52C in the present embodiment, where the horizontal axis is time and the vertical axis is speed, and the speed of the boosting piston 52C during discharge is shown. It is positive. That is, the
また、図6の一点鎖線は昇圧用ピストン52Cが単振動運動をする場合の昇圧用ピストン52Cの速度の時間変動である。昇圧用ピストン52Cが単振動運動をする場合(一点鎖線)、ピストン速度が正である時間t0からt2にかけて往復式ポンプ50Cは燃料を吐出し、ピストン速度が負である時間t2からt5にかけて往復式ポンプ50Cは燃料を吸入する。
なお、対比のために、本実施形態の場合(実線)と単振動の場合(一点鎖線)とで周期およびストロークを同一としている。すなわち、本実施形態の場合(実線)の時間t0からt1にかけて(吐出時)の速度の積分値は、単振動の場合(一点鎖線)の時間t0からt2にかけて(吐出時)の速度の積分値と同一である。同様に、本実施形態の場合(実線)の時間t1からt5にかけて(吸入時)の速度の積分値は、単振動の場合(一点鎖線)の時間t2からt5にかけて(吸入時)の速度の積分値と同一である。
6 is the time variation of the speed of the boosting piston 52C when the boosting piston 52C performs a single vibration motion. When the boosting piston 52C performs a single oscillation motion (dashed line), the
For comparison, the period and stroke are the same in the case of this embodiment (solid line) and in the case of simple vibration (one-dot chain line). That is, the integrated value of the velocity from the time t0 to t1 (during discharge) in the case of the present embodiment (during discharge) is the integrated value of the velocity from the time t0 to t2 in the case of simple vibration (dash line) (during discharge). Is the same. Similarly, in the case of this embodiment (solid line), the integral value of speed from time t1 to time t5 (during suction) is the integral of speed from time t2 to time t5 in the case of simple vibration (dash chain line) (during suction). Is the same as the value.
図6の実線では、吸入開始時(t1)からt3までの間、昇圧用ピストン52Cを加速し、t3からt4までの間、一定の速度で昇圧用ピストン52Cを移動させ、t4から吸入終了時(t5)までの間、昇圧用ピストン52Cを減速している。 The solid line in FIG. 6 accelerates the boosting piston 52C from the start of suction (t1) to t3, moves the pressurization piston 52C at a constant speed from t3 to t4, and ends the suction from t4. The pressure increasing piston 52C is decelerated until (t5).
図6の実線では、t1からt3までの間に昇圧用ピストン52Cの加速度が吸入時の最大加速度となるときがある。この最大加速度は図6の実線のt1からt3までの傾きの絶対値の最大値である。
一方、昇圧用ピストン52Cが単振動する場合(一点鎖線)、昇圧用ピストン52Cの加速度が最大となるときは吸入開始時(t2)であり、最大加速度は図6の一点鎖線のt2における傾きの絶対値である。
In the solid line in FIG. 6, the acceleration of the boosting piston 52C may become the maximum acceleration during inhalation between t1 and t3. This maximum acceleration is the maximum absolute value of the gradient from t1 to t3 of the solid line in FIG.
On the other hand, in the case where the boosting piston 52C is oscillated (one-dot chain line), when the acceleration of the boosting piston 52C becomes maximum, the suction starts (t2), and the maximum acceleration is the slope at t2 of the one-dot chain line in FIG. Absolute value.
図6に示すように昇圧用ピストン52Cを制御する場合でも、吸入時の昇圧用ピストン52Cの最大加速度(t1からt3までの実線の傾きの絶対値の最大値)が単振動の場合の最大加速度(一点鎖線のt2における傾きの絶対値)よりも小さくなるように、リニアアクチュエータ30Bが制御されている。このため、昇圧用シリンダ51C内の圧力が急激に低下することを防ぎ、キャビテーションの発生を抑制することができる。
As shown in FIG. 6, even when the boosting piston 52C is controlled, the maximum acceleration when the maximum acceleration of the boosting piston 52C during suction (the maximum absolute value of the slope of the solid line from t1 to t3) is a single vibration. The
なお、図5の場合は、昇圧用ピストン52Cの一周期(t0からt4までの時間)における、燃料を吐出する期間(t0からt1までの間)と燃料を吸入する期間(t1からt4までの間)とが等しい。これに対し、図6の場合は、昇圧用ピストン52の一周期(t0からt5までの時間)における、燃料を吐出する期間(t0からt1までの間)よりも、燃料を吸入する期間(t1からt5までの間)のほうが長くなっている。 In the case of FIG. 5, the fuel discharge period (between t0 and t1) and the fuel intake period (t1 to t4) in one cycle (time from t0 to t4) of the boosting piston 52C. Between) is equal. On the other hand, in the case of FIG. 6, the period (t1) during which the fuel is sucked rather than the period during which the fuel is discharged (between t0 and t1) in one cycle (time from t0 to t5) of the boosting piston 52. To t5) is longer.
このため、吸入時に昇圧用ピストン52Cを加速する期間(図6のt1からt3までの間)をより長くすることができ、最大加速度をさらに小さくすることができる。
また、図6に示すように、燃料を吸入する期間(t1からt5までの間)を吐出する期間(t0からt1までの間)よりも長くすることで、吸入時の昇圧用ピストン52の最大速度(実線のt3からt4までの間の速度の絶対値)を単振動の場合よりも小さくすることができる。このため、最大速度まで加速するための加速度の最大値を小さくすることができる。
For this reason, the period (between t1 and t3 in FIG. 6) of accelerating the boosting piston 52C at the time of inhalation can be made longer, and the maximum acceleration can be further reduced.
Further, as shown in FIG. 6, the period of time during which fuel is sucked (between t1 and t5) is made longer than the period during which fuel is discharged (between t0 and t1). The speed (absolute value of speed between t3 and t4 of the solid line) can be made smaller than in the case of simple vibration. For this reason, the maximum value of acceleration for accelerating to the maximum speed can be reduced.
なお、上記実施形態においては、燃料を吸入する時間と燃料を吐出する時が同じ場合(図5)、燃料を吸入する時間が燃料を吐出する時間よりも長い場合(図6)について説明したが、燃料を吸入する時間が燃料を吐出する時間よりも短くてもよい。 In the above embodiment, the case where the time for sucking fuel is the same as the time for discharging fuel (FIG. 5), and the case where the time for sucking fuel is longer than the time for discharging fuel (FIG. 6) have been described. The time for inhaling the fuel may be shorter than the time for discharging the fuel.
また、複数の往復式ポンプ50A、50B、50Cが低圧燃料供給管12と高圧燃料供給管13との間に並列に設けられているため、往復式ポンプの数を容易に変更することができる。また、複数の往復式ポンプのうち、いずれかにトラブルが発生したときや、メンテナンスを行うときでも、その何れかの往復式ポンプを取り外し、他の往復式ポンプを駆動し続けることができる。
In addition, since the plurality of reciprocating pumps 50A, 50B, 50C are provided in parallel between the low pressure
また、往復式ポンプ50Cは他の往復式ポンプ50A、50Bとは独立して制御可能であるため、内燃機関90の燃料需要に応じて供給される燃料の量を変更することもできる。また、往復式ポンプ50Cの昇圧用ピストン52Cの動作は他の往復式ポンプ50A、50Bによって拘束されることがないためピストンストロークを自由に調整することができる。このため、他の往復式ポンプ50A、50Bと独立して往復式ポンプ50Cの吐出量を調整することができる。
Further, since the
また、往復式ポンプ50A、50Bを駆動するリニアアクチュエータ30Aにインバータモータを用いることで、サーボモータを用いる場合と比較して装置を安価にすることができる。
Further, by using an inverter motor for the
また、昇圧用ピストン52A、52B、52Cの位置を検出する位置センサを設けることで、確実に昇圧用ピストン52A、52B、52Cの速度や位置を調節することができる。
In addition, by providing a position sensor that detects the positions of the boosting
なお、上記説明においては、3台の往復式ポンプ50A、50B、50Cを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、任意の数の燃料供給部を用いることができる。また、往復式ポンプ50A、50B、50Cの形状は図2、図3に示される形状のものに限定されることなく、任意の形状の往復式ポンプを用いることができる。
In the above description, the case where three
〔第2実施形態〕
図7は第2の実施形態に係る燃料供給装置10Bの概略構成図である。本実施形態の燃料供給装置10Bは、第1実施形態の燃料供給装置10Aとは、燃料供給部20Bの構成が異なる。なお、燃料供給部20B以外の構成は第1実施形態と同様であるので、説明を割愛する。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a
本実施形態の燃料供給部20Bは、第1実施形態の燃料供給部20Aの構成に加えて、さらに、リニアアクチュエータ30Cと、往復式ポンプ50D、50Eとを備える。
図8はリニアアクチュエータ30Cおよび往復式ポンプ50D、50Eの断面図である。なお、リニアアクチュエータ30Cの構成は、第1実施形態のリニアアクチュエータ30Aの構成と同様である。このため、リニアアクチュエータ30Cの構成については、リニアアクチュエータ30Aの構成と同じ数字で異なる文字の符号を付して説明を割愛する。
また、往復式ポンプ50D、50Eの構成は、第1実施形態の往復式ポンプ50A、50Bの構成と同様である。このため、往復式ポンプ50D、50Eの構成については、往復式ポンプ50A、50Bの構成と同じ数字で異なる文字の符号を付して説明を割愛する。燃料供給部20Bのその他の構成は、第1実施形態の燃料供給部20Aの構成と同様であるので、説明を割愛する。
In addition to the configuration of the
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
The configurations of the reciprocating pumps 50D and 50E are the same as the configurations of the reciprocating pumps 50A and 50B of the first embodiment. For this reason, about the structure of reciprocating
本実施形態においては、リニアアクチュエータ30Aおよび往復式ポンプ50A、50Bに加えて、リニアアクチュエータ30Cおよび往復式ポンプ50D、50Eを備えるので、以下に説明するように、リニアアクチュエータ30Aの往復運動の位相とリニアアクチュエータ30Cの往復運動の位相とをずらすことで、脈動を低減することができる。
In this embodiment, since the
図9(a)は往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量の時間変動の一例を示す図であり、図9(b)は往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量の時間変動の一例を示す図であり、図9(c)は往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量の時間変動の一例を示す図であり、図9(d)は往復式ポンプ50Cの吐出量の時間変動の一例を示す図であり、図9(e)は往復式ポンプ50A、50B、50C、50D、50Eの吐出量の合計量の時間変動の一例を示す図である。なお、図9は、内燃機関90の出力が一定の場合の時間変動の一例である。
FIG. 9A is a diagram showing an example of time variation of the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A and 50B, and FIG. 9B is a time variation of the total discharge amount of the reciprocating pumps 50D and 50E. FIG. 9C is a diagram showing an example of time variation of the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A, 50B, 50D, and 50E, and FIG. 9D is a diagram showing the reciprocating pump. It is a figure which shows an example of the time fluctuation | variation of the discharge amount of 50C, FIG.9 (e) is a figure which shows an example of the time fluctuation | variation of the total amount of the discharge amount of reciprocating
往復式ポンプ50A、50Bは同一のリニアアクチュエータ30Aの両端部に設けられているため、往復式ポンプ50Aからの吐出と往復式ポンプ50Bからの吐出は交互に行われ、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量は図9(a)に示すように変動する。図9(a)において、時間t0からt1の間に往復式ポンプ50Aからの吐出量が増加し、時間t1からt5の間の往復式ポンプ50Aからの吐出量は一定(v)であり、時間t5からt6の間に往復式ポンプ50Aからの吐出量が減少する。時間t6からt12の間の往復式ポンプ50Aからの吐出量はゼロである。
一方、時間t0からt6の間の往復式ポンプ50Bからの吐出量はゼロである。時間t6からt7の間に往復式ポンプ50Bからの吐出量が増加し、時間t7からt11の間の往復式ポンプ50Bからの吐出量は一定(v)であり、時間t11からt12の間に往復式ポンプ50Bからの吐出量が減少する。
Since the reciprocating pumps 50A and 50B are provided at both ends of the same
On the other hand, the discharge amount from the
往復式ポンプ50D、50Eは同一のリニアアクチュエータ30Cの両端部に設けられているため、往復式ポンプ50Dからの吐出と往復式ポンプ50Eからの吐出は交互に行われ、往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量は図9(b)に示すように変動する。ここで、リニアアクチュエータ30Cの往復運動はリニアアクチュエータ30Aの往復運動と1/4周期ずれている。図9(b)において、時間t0からt2の間に往復式ポンプ50Dの吐出量が一定(v)であり、時間t2からt3の間に往復式ポンプ50Dからの吐出量が減少する。時間t3からt9の間の往復式ポンプ50Dからの吐出量はゼロである。時間t9からt10の間に往復式ポンプ50Dからの吐出量が増加し、時間t10からt12の間の往復式ポンプ50Dからの吐出量は一定(v)である。
一方、時間t0からt3の間に往復式ポンプ50Eの吐出量はゼロである。時間t3からt4の間に往復式ポンプ50Eからの吐出量が増加し、時間t4からt8の間の往復式ポンプ50Eからの吐出量は一定(v)であり、時間t8からt9の間に往復式ポンプ50Eからの吐出量が減少する。時間t9からt12の間の往復式ポンプ50Eの吐出量はゼロである。
Since the reciprocating pumps 50D and 50E are provided at both ends of the same
On the other hand, the discharge amount of the
このため、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量の時間変動は、図9(c)に示すようになる。ここで、リニアアクチュエータ30Cの往復運動がリニアアクチュエータ30Aの往復運動と1/4周期ずれているため、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量が最大吐出量(v)よりも小さくなるとき(t0〜t1、t5〜t7、t11〜t12)と、往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量が最大吐出量(v)よりも小さくなるとき(t2〜t4、t8〜t10)とが重ならないため、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量の変動量は最大でvとなる。このため、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量の最大値(2v)に対して変化量を1/2とすることができる。
For this reason, the time fluctuation of the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A, 50B, 50D, and 50E is as shown in FIG. Here, when the reciprocating motion of the
本実施形態においては、内燃機関90の出力が一定の場合において、往復式ポンプ50A〜50Eのそれぞれから吐出される燃料の吐出速度(単位時間当たりの燃料の吐出量)の合計が一定となるように、コントローラ21がリニアアクチュエータ30Bの駆動を調節することが好ましい。
図9(c)に示すように、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量が最大値(2v)よりも小さくなるのは、時間t0〜t1、t2〜t4、t5〜t7、t8〜t10、t11〜t12の間である。そこで、本実施形態においては、図9(d)に示すように、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量が最大値(2v)から減少した差分量を補うように、往復式ポンプ50Cの吐出量を調整する。これにより、図9(e)に示すように、往復式ポンプ50A、50B、50C、50D、50Eの吐出量の合計量を一定の値(2v)とすることができる。すなわち、第2実施形態の燃料供給部20Bでは、燃料の最大吐出量(2v)を、第1実施形態の燃料供給部20Aによる燃料の最大吐出量(v)の2倍とすることができる。さらに、リニアアクチュエータ30Cおよび往復式ポンプ50D、50Eからなるユニットと同様のユニットを追加することで、燃料の最大吐出量をさらに増加させることができる。
一方、リニアアクチュエータ30Aおよび往復式ポンプ50A、50Bからなるユニット、リニアアクチュエータ30Cおよび往復式ポンプ50D、50Eからなるユニットのいずれかに故障が生じた場合でも、故障したユニットを取り外して交換、修理することができ、残ったユニットのみで第1実施形態と同様に稼動を続けることができるため、稼働率を高めることができる。
In the present embodiment, when the output of the
As shown in FIG. 9 (c), the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A, 50B, 50D, and 50E becomes smaller than the maximum value (2v) when the time t0 to t1, t2 to t4, and t5. It is between t7, t8 to t10, and t11 to t12. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9D, the total amount of the discharge amounts of the reciprocating pumps 50A, 50B, 50D, and 50E is compensated for the difference amount reduced from the maximum value (2v). The discharge amount of the
On the other hand, even if one of the units consisting of the
また、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eを駆動するリニアアクチュエータ30A、30Cにインバータモータを用いることで、サーボモータを用いる場合と比較して装置を安価にすることができる。
Further, by using an inverter motor for the
図10(a)は往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量の時間変動の他の一例を示す図であり、図10(b)は往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量の時間変動の他の一例を示す図であり、図10(c)は往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量の時間変動の他の一例を示す図であり、図10(d)は往復式ポンプ50Cの吐出量の時間変動の他の一例を示す図であり、図10(e)は往復式ポンプ50A、50B、50C、50D、50Eの吐出量の合計量の時間変動の他の一例を示す図である。
FIG. 10A is a diagram showing another example of the time variation of the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A and 50B, and FIG. 10B is a graph showing the total discharge amount of the reciprocating pumps 50D and 50E. FIG. 10C is a diagram showing another example of time variation, and FIG. 10C is a diagram showing another example of time variation of the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A, 50B, 50D, and 50E. FIG. 10D is a diagram showing another example of the time variation of the discharge amount of the
図10(a)においては、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量は図9(a)と同様に変動している。
図10(b)においては、時間t0からt4の間に往復式ポンプ50Cの吐出量が一定(v)であり、時間t4からt5の間に往復式ポンプ50Cからの吐出量が減少する。時間t5からt11の間の往復式ポンプ50Cからの吐出量はゼロである。時間t11からt12の間に往復式ポンプ50Cからの吐出量が増加する。
一方、時間t0からt4の間に往復式ポンプ50Eの吐出量はゼロである。時間t4からt5の間に往復式ポンプ50Eからの吐出量が増加し、時間t5からt10の間の往復式ポンプ50Eからの吐出量は一定(v)であり、時間t10からt11の間に往復式ポンプ50Eからの吐出量が減少する。時間t11からt12の間の往復式ポンプ50Eの吐出量はゼロである。
In FIG. 10A, the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A and 50B varies in the same manner as in FIG.
In FIG. 10B, the discharge amount of the
On the other hand, the discharge amount of the
このため、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量の時間変動は、図10(c)に示すようになる。ここで、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量が減少するとき(時間t5からt6の間および時間t11からt12の間)に、往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量が増加し、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量の減少速度と往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量の増加速度とが等しくなるように、リニアアクチュエータ30A、30Cが制御されている。このため、時間t5からt6の間および時間t11からt12の間において、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量は一定(v)となる。
For this reason, the time fluctuation of the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A, 50B, 50D, and 50E is as shown in FIG. Here, when the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A and 50B decreases (from time t5 to t6 and from time t11 to t12), the total discharge amount of the reciprocating pumps 50D and 50E increases. The
図10(c)に示すように、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量が最大値(2v)よりも小さくなるのは、時間t0〜t1、t4〜t7、t10〜t12の間である。そこで、本実施形態においては、図10(d)に示すように、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの吐出量の合計量が最大値(2v)から減少した差分量を補うように、往復式ポンプ50Cの吐出量を調整する。これにより、図10(e)に示すように、往復式ポンプ50A、50B、50C、50D、50Eの吐出量の合計量を一定の値(2v)とすることができる。
As shown in FIG. 10 (c), the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A, 50B, 50D, and 50E becomes smaller than the maximum value (2v) when the time t0 to t1, t4 to t7, and t10. Between t12. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 10 (d), the total amount of the discharge amounts of the reciprocating pumps 50A, 50B, 50D, and 50E is compensated for the difference amount reduced from the maximum value (2v). The discharge amount of the
なお、図9の場合には、往復式ポンプ50A、50B、50D、50Eの昇圧用ピストン52A、52B、52D、52Eが1往復する間に、往復式ポンプ50Cの昇圧用ピストン52Cが4往復する必要がある。一方、図10の場合は、昇圧用ピストン52A、52B、52D、52Eが1往復する間に、昇圧用ピストン52Cが2往復すればよい。このため、図10の場合のほうが、往復式ポンプ50Cを動作させるリニアアクチュエータ30Bに用いられる油圧ポンプ33Bに要求される応答速度が低くなるため、より応答速度が低い油圧ポンプを用いることができる。
In the case of FIG. 9, the boosting piston 52C of the
なお、図10では、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量が減少するとき(時間t5からt6の間および時間t11からt12の間)に、往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量が増加し、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量の減少速度と往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量の増加速度とが等しくなるように、リニアアクチュエータ30A、30Cを制御することとしたが、本発明はこれに限られない。例えば、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量が増加するときに、往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量が減少し、往復式ポンプ50A、50Bの吐出量の合計量の増加速度と往復式ポンプ50D、50Eの吐出量の合計量の減少速度とが等しくなるように、リニアアクチュエータ30A、30Cを制御してもよい。
In FIG. 10, when the total discharge amount of the reciprocating pumps 50A and 50B decreases (between time t5 and t6 and between time t11 and t12), the total discharge amount of the reciprocating pumps 50D and 50E. The
なお、上記実施形態においては、往復式ポンプ50A、50Bおよび往復式ポンプ50D、50Eによる最大吐出量(v)を同一としたが、本発明はこれに限られない。例えば、往復式ポンプ50D、50Eによる最大吐出量を往復式ポンプ50A、50Bによる最大吐出量の数倍としてもよい。 In the above embodiment, the maximum discharge amount (v) by the reciprocating pumps 50A and 50B and the reciprocating pumps 50D and 50E is the same, but the present invention is not limited to this. For example, the maximum discharge amount by the reciprocating pumps 50D and 50E may be several times the maximum discharge amount by the reciprocating pumps 50A and 50B.
また、上記実施形態においては、往復式ポンプ50A、50B、50C、50D、50Eの昇圧用シリンダ51A、51B、51C、51D、51Eを水平方向に駆動した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、昇圧用シリンダ51A、51B、51C、51D、51Eを垂直方向に駆動してもよい。
In the above embodiment, the case where the boosting
10A、10B 燃料供給装置
11 液体燃料タンク
12 低圧燃料供給管
13 高圧燃料供給管
14 熱交換器
15 高温燃料供給管
16 調圧弁
17 圧力計
20A、20B 燃料供給部
21 コントローラ
30A、30B リニアアクチュエータ
31A インバータ
31B サーボアンプ
32A、32B 電動モータ
33A、33B 油圧ポンプ
34A、34B 第1の油圧配管
35A、35B 第2の油圧配管
41A、41B 油圧シリンダ
42A、42B 油圧ピストン
43A、43B 作動油収容空間
43a 第1チャンバ
43b 第2チャンバ
47A、47B、47C、47D ピストンロッド
49A、49B、49C 連結部
50A (第1)往復式ポンプ
50B (第2)往復式ポンプ
50C (第3)往復式ポンプ
50D (第4)往復式ポンプ
50E (第5)往復式ポンプ
51A、51B、51C、51D、51E 昇圧用シリンダ
52A、52B、52C、52D、52E 昇圧用ピストン
53A、53B、53C、53D、53E シリンダライナ
54A、54B、54C、54D、54E カバー
55A、55B、55C、55D、55E 吸入口
56A、56B、56C、56D、56E 吐出口
60A、60B、60C、60D、60E 弁箱
61A、61B、61C、61D、61E 吐出流路
62A、62B、62C、62D、62E 吐出用逆止弁
64A、64B、65C、65D、65E 吸入流路
65A、65B、65C、65D、65E 吸入用逆止弁
70A、70B、70D 位置センサ
80 制御部
90 内燃機関
10A, 10B Fuel supply device 11 Liquid fuel tank 12 Low pressure fuel supply pipe 13 High pressure fuel supply pipe 14 Heat exchanger 15 High temperature fuel supply pipe 16 Pressure regulating valve 17 Pressure gauge 20A, 20B Fuel supply unit 21 Controller 30A, 30B Linear actuator 31A Inverter 31B Servo amplifiers 32A, 32B Electric motors 33A, 33B Hydraulic pumps 34A, 34B First hydraulic pipes 35A, 35B Second hydraulic pipes 41A, 41B Hydraulic cylinders 42A, 42B Hydraulic pistons 43A, 43B Hydraulic oil containing space 43a First chamber 43b 2nd chamber 47A, 47B, 47C, 47D Piston rod 49A, 49B, 49C Connection part 50A (1st) reciprocating pump 50B (2nd) reciprocating pump 50C (3rd) reciprocating pump 50D (4th) reciprocating Type pump 50E (5th Reciprocating pumps 51A, 51B, 51C, 51D, 51E Boosting cylinders 52A, 52B, 52C, 52D, 52E Boosting pistons 53A, 53B, 53C, 53D, 53E Cylinder liners 54A, 54B, 54C, 54D, 54E Covers 55A, 55B, 55C, 55D, 55E Suction port 56A, 56B, 56C, 56D, 56E Discharge port 60A, 60B, 60C, 60D, 60E Valve box 61A, 61B, 61C, 61D, 61E Discharge flow path 62A, 62B, 62C, 62D 62E Discharge check valves 64A, 64B, 65C, 65D, 65E Suction flow paths 65A, 65B, 65C, 65D, 65E Suction check valves 70A, 70B, 70D Position sensor 80 Control unit 90 Internal combustion engine
Claims (7)
軸方向に往復する第1の昇圧用ピストンを有し、前記第1昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第1往復式ポンプと、
軸方向に往復する第2昇圧用ピストンを有し、前記第2昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第2往復式ポンプと、
前記第1昇圧用ピストンおよび前記第2昇圧用ピストンが同軸となるように取り付けられ、前記第1昇圧用ピストンおよび前記第2昇圧用ピストンを軸方向に往復させることで前記第1往復式ポンプおよび前記第2往復式ポンプに前記液化燃料の吐出を交互に行わせる第1リニアアクチュエータと、
軸方向に往復する第3昇圧用ピストンを有し、前記第3昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第3往復式ポンプと、
前記第3昇圧用ピストンを軸方向に往復させる第2リニアアクチュエータと、
前記第1リニアアクチュエータおよび前記第2リニアアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記第3往復式ポンプが前記液化燃料を吸入するときに前記第3昇圧用ピストンの吸入移動方向に移動する速度を加速させる最大加速度の絶対値を、前記第3往復式ポンプが前記液化燃料を吐出するときに前記第3昇圧用ピストンの吐出移動方向に移動する速度を加速させる最大加速度の絶対値に比べて小さくするように、前記第3往復式ポンプを制御する、燃料供給装置。 A fuel supply device for supplying liquefied fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine,
A first reciprocating pump having a first boosting piston that reciprocates in the axial direction, and alternately sucking and discharging the liquefied fuel by reciprocating the first boosting piston in the axial direction;
A second reciprocating pump that has a second boosting piston that reciprocates in the axial direction, and alternately sucks and discharges the liquefied fuel by reciprocating the second boosting piston in the axial direction;
The first boosting piston and the second boosting piston are attached so as to be coaxial, and the first reciprocating pump and the first boosting piston are reciprocated in the axial direction by reciprocating the first boosting piston and the second boosting piston. A first linear actuator that causes the second reciprocating pump to alternately discharge the liquefied fuel;
A third reciprocating pump having a third boosting piston that reciprocates in the axial direction, and alternately sucking and discharging the liquefied fuel by reciprocating the third boosting piston in the axial direction;
A second linear actuator for reciprocating the third boosting piston in the axial direction;
A controller for controlling driving of the first linear actuator and the second linear actuator ,
The controller determines an absolute value of a maximum acceleration for accelerating a moving speed of the third boosting piston in the suction movement direction when the third reciprocating pump sucks the liquefied fuel. A fuel supply for controlling the third reciprocating pump so as to reduce the speed of movement of the third booster piston in the discharge movement direction when discharging the liquefied fuel to be smaller than the absolute value of the maximum acceleration for accelerating; apparatus.
軸方向に往復する第5昇圧用ピストンを有し、前記第5昇圧用ピストンが軸方向に往復することにより前記液化燃料の吸入と吐出を交互に行う第5往復式ポンプと、
前記第4昇圧用ピストンおよび前記第5昇圧用ピストンが同軸となるように取り付けられ、前記第4昇圧用ピストンおよび前記第5昇圧用ピストンを軸方向に往復させることで前記第4往復式ポンプおよび前記第5往復式ポンプに前記液化燃料の吐出を交互に行わせる第3のリニアアクチュエータと、を備え、
前記コントローラは、前記第1リニアアクチュエータ及び前記第2リニアアクチュエータの他に、前記第3のリニアアクチュエータの駆動を制御する、
請求項1に記載の燃料供給装置。 A fourth reciprocating pump having a fourth boosting piston that reciprocates in the axial direction and alternately sucking and discharging the liquefied fuel by reciprocating the fourth boosting piston in the axial direction;
A fifth reciprocating pump having a fifth boosting piston that reciprocates in the axial direction, and alternately sucking and discharging the liquefied fuel by reciprocating the fifth boosting piston in the axial direction;
The fourth boosting piston and the fifth boosting piston are mounted so as to be coaxial, and the fourth boosting piston and the fifth boosting piston are reciprocated in the axial direction, thereby allowing the fourth reciprocating pump and A third linear actuator that causes the fifth reciprocating pump to alternately discharge the liquefied fuel ,
The controller controls driving of the third linear actuator in addition to the first linear actuator and the second linear actuator;
The fuel supply device according to claim 1.
前記第1往復式ポンプ、前記第2往復式ポンプおよび前記第3往復式ポンプのそれぞれから吐出される液化燃料の吐出速度の合計が一定となるように、前記第2リニアアクチュエータの駆動を調節する、請求項1に記載の燃料供給装置。 In the case where the output of the internal combustion engine is constant, the controller
The drive of the second linear actuator is adjusted so that the total discharge speed of the liquefied fuel discharged from each of the first reciprocating pump, the second reciprocating pump, and the third reciprocating pump is constant. The fuel supply device according to claim 1.
前記第1往復式ポンプ、前記第2往復式ポンプ、前記第3往復式ポンプ、前記第4往復式ポンプ、および前記第5往復式ポンプのそれぞれから吐出される液化燃料の吐出速度の合計が一定となるように、前記第2リニアアクチュエータの駆動を調節する、請求項2に記載の燃料供給装置。 In the case where the output of the internal combustion engine is constant, the controller
The sum of the discharge speeds of the liquefied fuel discharged from each of the first reciprocating pump, the second reciprocating pump, the third reciprocating pump, the fourth reciprocating pump, and the fifth reciprocating pump is constant. The fuel supply device according to claim 2, wherein the driving of the second linear actuator is adjusted so that
前記第3往復式ポンプが前記液化燃料を吸入するときに前記第3昇圧用ピストンの吸入移動方向に移動する速度を加速させる最大加速度の絶対値は、前記第3昇圧用ピストンが前記所定の周期で、前記所定の移動距離を単振動運動で往復して前記液化燃料を吸入するときに前記第3昇圧用ピストンの吸入移動方向に移動する速度を加速させる最大加速度の絶対値に比べて小さい、請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料供給装置。When the third reciprocating pump sucks the liquefied fuel, the absolute value of the maximum acceleration for accelerating the moving speed of the third boosting piston in the suction movement direction is determined by the third boosting piston at the predetermined cycle. Thus, when the liquefied fuel is sucked by reciprocating the predetermined moving distance by a simple vibration motion, the absolute value of the maximum acceleration for accelerating the moving speed of the third boosting piston in the suction moving direction is small. The fuel supply apparatus of any one of Claims 1-6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015150348A JP6586681B2 (en) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | Fuel supply device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015150348A JP6586681B2 (en) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | Fuel supply device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017031839A JP2017031839A (en) | 2017-02-09 |
JP6586681B2 true JP6586681B2 (en) | 2019-10-09 |
Family
ID=57985777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015150348A Active JP6586681B2 (en) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | Fuel supply device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6586681B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6266829B1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-01-24 | 三井造船株式会社 | Fuel supply system, ship, and fuel supply method |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2334000A1 (en) * | 1973-07-04 | 1975-01-23 | Reinhard Kucharzyk | High pressure plunger type water pump - has oil loaded reservoir to give pulsation free output |
JPS5522205Y2 (en) * | 1974-02-26 | 1980-05-27 | ||
JP2005180332A (en) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Aisan Ind Co Ltd | Plunger pump and fluid pump for engine |
EP1674716B1 (en) * | 2004-12-23 | 2010-12-15 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | Fuel injection system comprising a high-pressure variable-delivery pump |
-
2015
- 2015-07-30 JP JP2015150348A patent/JP6586681B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017031839A (en) | 2017-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107429643B (en) | Fuel supply system and fuel feeding method | |
JP6193291B2 (en) | Fuel supply device | |
US9719500B2 (en) | Cryogennic liquefied gas intake/discharge valve body, reciprocating pump, and fuel gas supply device | |
US9605590B2 (en) | Crosshead engine | |
JP4260136B2 (en) | Storage fuel injection device for internal combustion engine | |
KR101798431B1 (en) | Pressurizing pump and method for pressurization of cryogenic liquid | |
US11098620B2 (en) | Variable compression ratio mechanism | |
JP5953395B1 (en) | Fuel supply device | |
JP6586681B2 (en) | Fuel supply device | |
JP2018040268A (en) | Fuel supply device and combustion supply method | |
KR102401934B1 (en) | Compression ratio variable mechanism | |
JP2018040267A (en) | Fuel supply device and combustion supply method | |
JP6450956B1 (en) | Fuel supply apparatus and fuel supply method | |
JP2016200138A (en) | Fuel supply device | |
JP2016200139A (en) | Fuel supply device | |
JP2016200140A (en) | Fuel supply device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180323 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20180813 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190205 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190325 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190813 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190821 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6586681 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |