KR102098753B1 - Fuel or lubrication pump for a large two-stroke compression-ignited internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대형 2 행정 압축 점화 내연 기관에 연료 또는 윤활유를 공급하기 위한 펌프에 관한 것이다. 이 펌프(40)는 두 개 이상의 펌프부(41, 42, 43)를 포함한다. 각 펌프부(41, 42, 43)는 펌프 실린더(61) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 펌프 피스톤(62)과 구동 실린더(45) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력의 구동 피스톤(46)을 포함하되, 펌프 피스톤(62)의 구동을 위해 구동 피스톤(46)이 펌프 피스톤(62)에 결합된다.The present invention relates to a pump for supplying fuel or lubricant to a large two stroke compressed ignition internal combustion engine. The pump 40 includes two or more pump parts 41, 42 and 43. Each pump portion (41, 42, 43) includes a pump piston (62) slidably disposed in the pump cylinder (61) and a hydraulically driven drive piston (46) slidably disposed in the drive cylinder (45). , For driving the pump piston 62, a driving piston 46 is coupled to the pump piston 62.
Description
본 개시는 대형 저속 2 행정 단류(uniflow) 압축 점화 내연 기관용 연료 또는 윤활 펌프에 관한 것이다.The present disclosure relates to a fuel or lubrication pump for a large low speed two stroke uniflow compressed ignition internal combustion engine.
대형 2 행정 단류 터보 차징 압축 점화 내연 크로스헤드 엔진(기관)은 통상적으로 대형 선박의 추진 시스템이나 발전소의 원동기로 사용되고 있다. 엄청난 크기, 무게 및 동력 출력으로 이 엔진은 일반 연소 엔진과 매우 다르며, 대형 2 행정 터보 차징 압축 내연기관은 그 자체가 하나의 클래스로 분류된다.Large two-stroke single-stream turbocharging compression ignition internal combustion crosshead engines (engines) are commonly used as propulsion systems for large ships or prime movers for power plants. Due to its enormous size, weight and power output, this engine is very different from the normal combustion engine, and the large two-stroke turbocharged compressed internal combustion engine itself is classified as a class.
대형 2 행정 압축 점화 내연기관은 전통적으로 연료유나 중유 등과 같은 액체 연료로 작동되고 있다. 그러나 환경 측면에 대한 관심이 증가함에 따라 가스, 메탄올, 석탄 슬러리, 석유 코크스 등과 같은 대체 연료를 사용하는 방향으로 발전하고 있다. Large two-stroke compressed ignition internal combustion engines have traditionally been operated with liquid fuels such as fuel oil and heavy oil. However, as interest in environmental aspects has increased, it is progressing toward using alternative fuels such as gas, methanol, coal slurry, and petroleum coke.
이러한 대체 연료 유형 중 일부는 기존의 연료 펌프로는 다루기 어려운 특성이 있다. 일부는 석탄 슬러리와 같이 연마성이 있으며, 일부는 휘발유와 같이 윤활 특성이 형편없으며, 다른 일부는 액화 가스와 같이 극저온이 필요하다. Some of these alternative fuel types have characteristics that are difficult to handle with conventional fuel pumps. Some are abrasive like coal slurries, some have poor lubrication properties like gasoline, others need cryogenics like liquefied gas.
WO 제2016/015732호는 복수의 실린더 오일 펌프를 갖춘 실린더 윤활 시스템을 개시한다. 각 실린더 오일 펌프에는 복수의 도징 플런저에 연결된 구동 피스톤이 제공된다.WO 2016/015732 discloses a cylinder lubrication system with a plurality of cylinder oil pumps. Each cylinder oil pump is provided with a drive piston connected to a plurality of dosing plungers.
따라서 이러한 대체 연료를 처리할 수 있는 펌프를 제공할 필요가 있다.Therefore, there is a need to provide a pump capable of handling these alternative fuels.
이러한 배경을 고려하여 본 발명의 목적은 전술한 문제를 극복하거나 적어도 감소시키는 펌프를 제공하는 것이다.In view of this background, it is an object of the present invention to provide a pump that overcomes or at least reduces the aforementioned problems.
전술한 목적과 다른 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 추가 구현 형태는 종속항과 상세한 설명과 도면을 보면 명백하다.The above and other objectives are achieved by the features of the independent claims. Additional forms of implementation are apparent from the dependent claims and detailed description and drawings.
제1 양태에 따르면, 두 개 이상의 펌프부를 포함하는 펌프, 펌프 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 펌프 피스톤을 포함하는 각 펌프부 및 구동 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력의 구동 피스톤이 제공되며, 상기 펌프 피스톤의 구동을 위해 상기 구동 피스톤이 상기 펌프 피스톤에 결합된다.According to a first aspect, there is provided a pump comprising two or more pump portions, each pump portion including a pump piston slidably disposed in a pump cylinder, and a hydraulically driven drive piston slidably disposed in a drive cylinder, wherein: The drive piston is coupled to the pump piston to drive the pump piston.
각 펌프 피스톤이 선형 유압 액추에이터에 의해 작동되는 펌프를 제공함으로써, 임의의 적합한 펌프 피스톤이 크랭크샤프트의 제한 및 관성과는 독립적으로 완전히 유연한 방식으로 구동될 수 있으므로, 펌핑될 액체에 완전히 조정된 펌프 피스톤의 작동 프로파일을 가능하게 한다.By providing a pump in which each pump piston is driven by a linear hydraulic actuator, any suitable pump piston can be driven in a completely flexible manner independent of the crankshaft limitations and inertia, so that the pump piston is fully adjusted to the liquid to be pumped. Enables the working profile of.
제1 양태의 가능한 제1 구현예에 따르면, 상기 펌프는 하나 이상의 펌프부의 구동 실린더로/로부터의 유압유의 유동을 제어하기 위해 고압 유압유 공급원과 탱크에 연결되는 적어도 하나의 유압 제어 밸브를 더 포함하되, 상기 고압 유압유 공급원은, 바람직하게는 압력 레벨이 가변적이며 제어 가능한 공급원이다.According to a first possible implementation of the first aspect, the pump further comprises at least one hydraulic control valve connected to the tank and the high pressure hydraulic oil supply source to control the flow of hydraulic oil to / from the drive cylinder of the one or more pump units. , The high pressure hydraulic oil supply source is preferably a variable and controllable pressure level.
제1 양태의 가능한 제2 구현예에 따르면, 상기 구동 실린더는 구동 챔버와 리턴 챔버를 포함한다.According to a second possible implementation of the first aspect, the drive cylinder comprises a drive chamber and a return chamber.
제1 양태의 가능한 제3 구현예에 따르면, 상기 구동 챔버는 유압 제어 밸브에 연결되고 상기 리턴 챔버는, 바람직하게는 영구적으로, 고압 유압유 공급원의 압력보다 낮은 압력으로 유압유 공급원에 연결된다.According to a third possible implementation of the first aspect, the drive chamber is connected to a hydraulic control valve and the return chamber is preferably permanently connected to the hydraulic oil supply at a pressure lower than that of the high pressure hydraulic oil supply.
제1 양태의 가능한 제4 구현예에 따르면, 상기 구동 실린더에는 관련 구동 실린더 내 구동 피스톤의 위치를 감지하기 위한 위치 센서가 제공된다.According to a fourth possible implementation of the first aspect, the drive cylinder is provided with a position sensor for sensing the position of the drive piston in the associated drive cylinder.
제1 양태의 가능한 제5 구현예에 따르면, 상기 연료 공급 시스템은 위치 센서로부터 신호를 수신하는 전자 제어 장치를 더 포함하고, 적어도 하나의 상기 유압 제어 밸브는 상기 전자 제어 장치에 결합 된 전자 제어 밸브이다.According to a fifth possible implementation of the first aspect, the fuel supply system further comprises an electronic control device for receiving a signal from a position sensor, and at least one of the hydraulic control valves is an electronic control valve coupled to the electronic control device. to be.
제1 양태의 가능한 제6 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 펌프부의 구동 챔버를 고압 유압유 공급원 또는 탱크에 선택적으로 연결하도록 구성된다.According to a sixth possible implementation of the first aspect, the electronic control device is configured to selectively connect the drive chamber of the pump section to a high pressure hydraulic oil source or tank.
제1 양태의 가능한 제7 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 구동 피스톤의 펌프 행정이 그 종료에 가까워질 때 다른 구동 피스톤의 펌프 행정을 시작하도록 구성되어, 종료 펌프 행정과 시작 펌프 행정 사이에 작은 중첩이 있게 된다. 따라서, 펌프를 떠나는 연료 또는 윤활유에 대해 큰 압력 변동없이 실질적으로 안정적인 유동이 달성될 수 있다.According to a seventh possible embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to start the pump stroke of the other drive piston when the pump stroke of the drive piston approaches its end, such that it is small between the end pump stroke and the start pump stroke. There is overlap. Thus, a substantially stable flow can be achieved without large pressure fluctuations for the fuel or lubricant leaving the pump.
제1 양태의 가능한 제8 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 펌프로부터 고압 연료 또는 윤활유에 대해 실질적으로 일정한 유동을 얻기 위해 종료 펌프 행정의 동역학과 시작 펌프 행정의 동역학을 고려하도록 구성된다.According to a possible eighth embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to take into account the dynamics of the end pump stroke and the dynamics of the start pump stroke to obtain a substantially constant flow for high pressure fuel or lubricant from the pump.
제1 양태의 가능한 제9 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 구동 실린더/유닛 중 하나의 펌프 행정이 언제 시작되어야 하는지를 결정하고 구동 실린더의 펌프 행정이 언제 종료되어야 하는지를 결정하도록 구성된다. 따라서, 상기 펌프 행정이 시작되는 지점과 특히 펌프 행정이 끝나는 지점을 정확하게 제어할 수 있다.According to a ninth possible implementation of the first aspect, the electronic control device is configured to determine when the pump stroke of one of the drive cylinders / units should start and when the pump stroke of the drive cylinder should end. Therefore, it is possible to accurately control the point at which the pump stroke starts and particularly the point at which the pump stroke ends.
제1 양태의 가능한 제10 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 각 구동 실린더를 사실상 연속적으로, 바람직하게는 적게 중첩되게 작동하도록 구성된다.According to a possible tenth embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to operate each drive cylinder substantially continuously, preferably with little overlap.
제1 양태의 가능한 제11 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 펌프부 중 하나가 고장 난 때에 다른 펌프부의 구동 피스톤이 작동하도록 구성된다. 이에 따라 중복성이 이루어져서 펌프부 중 하나가 고장 나더라도 펌프 작동이 계속될 수 있다.According to a possible eleventh embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured such that when one of the pump portions fails, the driving piston of the other pump portion is operated. Accordingly, redundancy is achieved, and even if one of the pump parts fails, the pump operation may continue.
제1 양태의 가능한 제12 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 기능하는 다른 펌프부의 구동 실린더가 사실상 연속적으로, 바람직하게는 작은 중첩으로 작동되도록 기능하는 다른 펌프부의 구동 피스톤을 작동하도록 구성된다.According to a possible twelfth embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to operate the drive piston of another pump portion which functions to operate the drive cylinder of the other pump portion functioning substantially continuously, preferably in a small overlap.
제1 양태의 가능한 제13 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 고압 펌프로부터 고압 기화기로 액화 가스 유동의 크기와 관련하여 구동 챔버가 고압 유압유 공급원으로부터 분리되는 구동 피스톤의 위치를 조정하도록 구성된다. 따라서, 상기 펌프 행정이 역전되는 위치는 펌프 피스톤과 구동 피스톤의 속도 및 결과적인 관성과 상관없이 동일하게 유지될 수 있다. According to a thirteenth possible embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to adjust the position of the drive piston in which the drive chamber is separated from the high pressure hydraulic oil supply source in relation to the size of the liquefied gas flow from the high pressure pump to the high pressure vaporizer. Therefore, the position where the pump stroke is reversed can be maintained the same regardless of the speed and the resulting inertia of the pump piston and drive piston.
제1 양태의 가능한 제14 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 펌프로부터 연료 또는 윤활유의 유동이 증가할 때 구동 행정 방향과 반대 방향으로 고압 유체의 공급원으로부터 관련 구동 피스톤의 구동 챔버가 분리되는 구동 피스톤의 위치를 조정하도록 구성된다. According to a possible fourteenth embodiment of the first aspect, the electronic control device is driven such that when the flow of fuel or lubricant from the pump increases, the drive chamber of the associated drive piston is separated from the supply of high pressure fluid in a direction opposite to the drive stroke direction. It is configured to adjust the position of the piston.
제1 양태의 가능한 제15 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 펌프로부터 연료 또는 윤활유의 유동이 감소할 때 구동 행정 방향의 방향으로 고압 유체의 공급원으로부터 관련 구동 피스톤의 구동 챔버가 분리되는 구동 피스톤의 위치를 조정하도록 구성된다.According to a fifteenth possible embodiment of the first aspect, the electronic control device comprises a drive piston in which the drive chamber of the associated drive piston is separated from the supply of high pressure fluid in the direction of the drive stroke direction when the flow of fuel or lubricant from the pump decreases It is configured to adjust the position of.
제1 양태의 가능한 제16 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 펌프 실린더의 마모를 줄이기 위해 펌프 피스톤이 펌프 피스톤의 행정 영역에서 역전되는 위치를 분배하기 위해 알고리즘이나 계획에 따라, 또는 임의로, 관련 구동 피스톤의 구동 챔버가 고압 유압유 공급원으로부터 분리되는 구동 피스톤의 위치를 조정하도록 구성된다. According to a possible sixteenth embodiment of the first aspect, the electronic control device is associated according to an algorithm or scheme, or optionally, to distribute a position where the pump piston is reversed in the stroke region of the pump piston to reduce wear of the pump cylinder. The drive chamber of the drive piston is configured to adjust the position of the drive piston separated from the high pressure hydraulic oil supply.
제1 양태의 가능한 제17 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 구동 챔버에 공급되는 유압유의 압력을 제어함으로써 펌프에 의해 전달되는 압력 펌핑된 연료 또는 윤활유를 제어하도록 구성된다. 따라서, 펌핑된 상기 연료 또는 윤활유의 압력에 대해 효과적이고 즉시 반응하는 제어가 달성된다.According to a seventeenth possible embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to control the pressure pumped fuel or lubricant delivered by the pump by controlling the pressure of the hydraulic oil supplied to the drive chamber. Thus, effective and instantaneous control over the pressure of the pumped fuel or lubricant is achieved.
제1 양태의 가능한 제18 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 구동 챔버에 공급되는 유압유의 압력을 제어하기 위해 피드-포워드 기능으로 펌핑된 연료 또는 윤활유에 대해 원하는 압력을 사용하도록 구성된다. 상기 유압을 통해 액화 가스 압력의 피드-포워드 제어를 사용함으로써, 펌핑된 연료 또는 윤활유의 압력을 훨씬 더 빠르고 안정적으로 제어할 수 있다.According to a possible eighteenth embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to use a desired pressure for fuel or lubricant pumped with a feed-forward function to control the pressure of hydraulic oil supplied to the drive chamber. By using feed-forward control of the liquefied gas pressure through the hydraulic pressure, the pressure of the pumped fuel or lubricant can be controlled much faster and more reliably.
제1 양태의 가능한 제19 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 구동 챔버에 공급되는 유압유의 압력을 제어하기 위해 피드-백 기능으로 펌핑된 연료 또는 윤활유에 대해 측정된 압력을 사용하도록 구성된다. 따라서, 비선형성과 과도현상은 제어 시스템에 의해 수용될 수 있다.According to a possible nineteenth embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to use the measured pressure for fuel or lubricant pumped with a feed-back function to control the pressure of the hydraulic oil supplied to the drive chamber. Thus, nonlinearity and transients can be accommodated by the control system.
제1 양태의 가능한 제20 구현예에 따르면, 상기 전자 제어 장치는 구동 챔버에 공급되는 유압유의 압력을 제어하는 것과 독립적으로 각 구동 피스톤의 작동과 정지를 제어하도록 구성된다. 따라서, 상기 구동 피스톤의 작동을 위한 제어 전략은 압력 제어와 독립적으로 상기 전자 제어 장치에 의해 최적화될 수 있다.According to a possible twentieth embodiment of the first aspect, the electronic control device is configured to control the operation and stop of each drive piston independently of controlling the pressure of the hydraulic oil supplied to the drive chamber. Thus, the control strategy for the operation of the drive piston can be optimized by the electronic control device independent of pressure control.
제1 양태의 가능한 제21 구현예에서, 상기 제어 장치는 구동 피스톤의 작동과 정지를 제어하기 위해 구동 피스톤의 위치를 나타내는 신호를 사용하도록 구성된다.In a possible twenty-first embodiment of the first aspect, the control device is configured to use a signal indicative of the position of the drive piston to control operation and stop of the drive piston.
제2 양태에 따르면, 상기 제1 양태와 그 임의의 가능한 구현예에 따른 대형 2 행정 터보 차징 압축 점화 내연 엔진이 제공된다.According to a second aspect, a large two-stroke turbocharged compression ignition internal combustion engine according to the first aspect and any possible implementation thereof is provided.
제3 양태에 따르면, 제2 양태에 따른 엔진을 포함하는 화물선이 제공된다.According to a third aspect, a cargo ship is provided comprising the engine according to the second aspect.
제4 양태에 따르면, 고압 가스를 엔진 내로 분사하기 위해 내연 기관에 연료 또는 윤활유를 펌핑하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 저장 탱크에 연료 또는 윤활유를 저장하는 단계; 및 펌프로 연료 또는 윤활유를 상기 엔진에 펌핑하는 단계를 포함하고, 상기 펌프는 두 개 이상의 펌프부를 포함하고, 각 펌프부는 펌프 피스톤을 구동하기 위해 구동 피스톤이 펌프 피스톤에 결합되고 펌프 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 펌프 피스톤과 구동 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력 구동 피스톤을 포함하며, 상기 방법은, 상기 구동 피스톤을 구동하기 위해 고압의 유압유를 구동 실린더에 공급하는 단계; 및 상기 구동 실린더에 공급되는 유압유의 압력을 제어함으로써 상기 고압 펌프를 떠나는 연료 또는 윤활유의 압력을 제어하는 단계를 더 포함한다.According to a fourth aspect, a method is provided for pumping fuel or lubricant to an internal combustion engine to inject high pressure gas into an engine, the method comprising: storing the fuel or lubricant in a storage tank; And pumping fuel or lubricating oil to the engine with a pump, wherein the pump includes two or more pump parts, and each pump part is coupled with a pump piston to drive the pump piston and is slidable within the pump cylinder. It includes a pump piston and a hydraulic power-driven piston slidably disposed in the drive cylinder, the method comprising: supplying a high-pressure hydraulic oil to the drive cylinder to drive the drive piston; And controlling the pressure of the fuel or lubricant leaving the high pressure pump by controlling the pressure of the hydraulic oil supplied to the driving cylinder.
제4 양태의 가능한 제1 구현예에 따르면, 상기 방법은 구동 행정 동안 구동 피스톤 중 하나를 작동시킨 후, 리턴 행정 동안 상기 구동 피스톤을 정지시키는 단계를 더 포함한다.According to a first possible implementation of the fourth aspect, the method further comprises actuating one of the drive pistons during the drive stroke and then stopping the drive piston during the return stroke.
제4 양태의 가능한 제2 구현예에 따르면, 상기 펌프 피스톤과 구동 피스톤은 서로 연결되어 일제히 움직인다. According to a second possible implementation of the fourth aspect, the pump piston and the drive piston are connected to each other and move in unison.
제4 양태의 가능한 제3 구현예에 따르면, 상기 방법은 구동 피스톤의 펌프 행정이 그 종료에 가까워질 때 다른 구동 피스톤의 펌프 행정을 시작하도록 구성되어, 종료 펌프 행정과 시작 펌프 행정 사이에 작은 중첩이 있게 되는 단계를 더 포함한다.According to a third possible implementation of the fourth aspect, the method is configured to start the pump stroke of the other drive piston when the pump stroke of the drive piston approaches its end, so that there is a small overlap between the end pump stroke and the start pump stroke. Further comprising the step of being.
제4 양태의 제4 구현예에 따르면, 상기 방법은 상기 펌프로부터 상기 엔진으로 연료 또는 윤활유에 대해 실질적으로 일정한 유동을 얻기 위해 종료 펌프 행정의 동역학과 시작 펌프 행정의 동역학을 고려하는 단계를 더 포함한다.According to a fourth embodiment of the fourth aspect, the method further comprises taking into account the dynamics of the end pump stroke and the dynamics of the start pump stroke to obtain a substantially constant flow of fuel or lubricant from the pump to the engine. do.
제4 양태의 가능한 제5 구현예에 따르면, 상기 방법은 각 구동 실린더를 사실상 연속적으로, 바람직하게는 적게 중첩되게 작동하도록 하는 단계를 더 포함한다. According to a fifth possible implementation of the fourth aspect, the method further comprises making each drive cylinder operate substantially continuously, preferably with little overlap.
본 발명의 이들 양태와 다른 양태는 이하에서 설명되는 실시예로부터 명백해질 것이다.These and other aspects of the invention will become apparent from the examples described below.
본 발명에 따르면 전술한 문제를 극복하거나 적어도 감소시키는 연료 또는 윤활 펌프를 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of providing a fuel or a lubricating pump that overcomes or at least reduces the aforementioned problems.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 2 행정 디젤 엔진의 상승상태 정면도이다.
도 2는 도 1에 따라 LNG 저장 탱크로부터 대형 2 행정 디젤 엔진으로 고압 천연가스를 공급하는 연료 공급 시스템의 도식적인 표현이다.
도 3은 도 2 연료 공급 시스템의 고압 펌프에 대한 상승상태 도이다.
도 4는 도 3 고압 펌프에 대한 도식적인 표현이다.
도 5는 도 3 고압 펌프의 펌프부에 대한 상세 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 도 3 고압 펌프의 작동을 도시한 그래프이다.
도 9는 도 3 고압 펌프를 제어하는 제어 시스템에 대한 도식적인 표현이다.
도 10 및 도 11은 도 3 고압 펌프의 피스톤 운동을 도시한 그래프이다.1 is a front elevational view of a large two-stroke diesel engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic representation of a fuel supply system for supplying high pressure natural gas from a LNG storage tank to a large two stroke diesel engine according to FIG. 1;
3 is an elevated state diagram of the high pressure pump of the fuel supply system of FIG. 2.
4 is a schematic representation of the high pressure pump of FIG. 3.
5 is a detailed cross-sectional view of the pump portion of the high pressure pump of FIG. 3.
6 to 8 are graphs showing the operation of the high pressure pump of FIG. 3.
9 is a schematic representation of a control system for controlling the high pressure pump of FIG. 3.
10 and 11 are graphs showing the piston motion of the high pressure pump of FIG. 3.
이하의 상세한 설명에서, 크로스헤드를 포함하는 대형 2 행정 저속 터보 차징 압축 점화 내연기관용 연료 공급 시스템은 예시의 실시예들을 참조하여 설명될 것이지만, 상기 내연기관은 2 행정 오토(Otto), 4 행정 오토 또는 디젤 등의 다른 유형일 수 있으며, 터보차징과 배기가스 재순환이 있을 수도 있고 없을 수도 있는 것으로 이해해야 한다. 또한, 크로스헤드를 포함하는 대형 2 행정 저속 터보 차징 압축 점화 내연기관에 연료 또는 윤활유를 공급하는 펌프는 예시의 실시예들을 참조하여 설명될 것이지만, 상기 내연기관은 2 행정 오토(Otto), 4 행정 오토 또는 디젤 등의 다른 유형일 수 있으며, 터보차징과 배기가스 재순환이 있을 수도 있고 없을 수도 있는 것으로 이해해야 한다.In the following detailed description, a fuel supply system for a large two-stroke low-speed turbocharging compression ignition internal combustion engine including a crosshead will be described with reference to exemplary embodiments, but the internal combustion engine is a two-stroke auto, four-stroke auto Or it may be another type of diesel, etc., and it should be understood that there may or may not be turbocharging and exhaust gas recirculation. In addition, a pump for supplying fuel or lubricant to a large two-stroke low-speed turbocharging compression ignition internal combustion engine including a crosshead will be described with reference to exemplary embodiments, but the internal combustion engine is a two-stroke Otto, four-stroke engine. It can be of other types, such as auto or diesel, and it should be understood that there may or may not be turbocharging and exhaust gas recirculation.
도 1은 터닝 휠과 크로스헤드를 구비한 대형 저속 터보 차징 2 행정 디젤 엔진을 도시한다. 이 일례의 실시예에서, 상기 엔진은 여섯 개의 실린더를 열을 지어 구비한다. 대형 저속 터보 차징 2 행정 디젤 엔진은 통상적으로 엔진 프레임(6)에 의해 지지되는 실린더 프레임에 의해 지지 되며, 열을 지어 4개 내지 14개의 실린더를 갖는다. 상기 엔진은 예컨대 선박의 주 엔진이나 발전소의 발전기를 작동시키는 고정식 엔진으로 사용될 수 있다. 엔진의 총 출력은, 예를 들면, 1,000 내지 110,000 kW의 범위일 수 있다.1 shows a large low-speed turbocharging two-stroke diesel engine with a turning wheel and a crosshead. In this exemplary embodiment, the engine is equipped with six cylinders in a row. Large low-speed turbocharging two-stroke diesel engines are usually supported by a cylinder frame supported by
상기 엔진은, 이 일례의 실시예에서, 실린더 라이너(1) 하부 영역에 소기 포트 및 실린더 라이너(1) 상부 중앙에 배기밸브(4)가 구비된 2 행정 단류식 압축 점화 엔진이다. 상기 소기는 소기 수용부(2)로부터 개별 실린더(1)의 소기 포트로 통과한다. 상기 실린더(1) 라이너 내의 피스톤은 소기를 압축하고, 실린더 커버의 연료 분사 밸브를 통해 가스 연료 등과 같은 고압 연료가 분사되어, 연소가 진행되고 배기가스가 생성된다. The engine is, in this example embodiment, a two-stroke single-stream compression ignition engine equipped with a scavenge port in the lower region of the
배기밸브(4)가 개방되면 상기 배기가스는 실린더(1)와 결합 된 배기덕트를 통해 배기가스 수용부(3)로 유동하고, 계속해서 터보차저(5)의 터빈으로 유동한 후, 상기 배기가스는 배기 도관을 통해 대기 중으로 배출된다. 상기 터보차저(5)의 터빈(6)은 흡기구를 경유하여 신선한 공기가 공급되는 압축기를 구동한다. 상기 압축기는 소기 수용부에 이르는 소기 도관에 가압 된 소기를 전달한다. 상기 소기 도관 내 소기는 소기의 냉각을 위해 인터쿨러(7)를 통과한다.When the exhaust valve (4) is opened, the exhaust gas flows to the exhaust gas receiving part (3) through the exhaust duct coupled with the cylinder (1), and then continues to flow to the turbine of the turbocharger (5), and then the exhaust gas Gas is discharged into the atmosphere through exhaust conduits. The
도 2는 엔진용 연료 또는 윤활유 공급 시스템의 개략도이다. 상기 연료 공급 시스템은 LNG 운반선 또는 컨테이너선 등과 같은 해양 선박에 설치될 수 있다. 2 is a schematic diagram of an engine fuel or lubricant supply system. The fuel supply system may be installed on an offshore vessel such as an LNG carrier or a container ship.
상기 연료 공급 시스템은 윤활유 또는 연료유 등과 같은 연료가 저장되는 연료 저장 탱크(8)를 포함한다. 또한, 상기 연료는 극저온 조건으로 저장된 액화 가스이다. The fuel supply system includes a
피드 도관(9)은 연료 또는 윤활유 저장 탱크(8)의 출구를 고압 펌프(40)의 입구에 연결한다. 피드 펌프(10)는 상기 저장 탱크(8)로부터 상기 고압 펌프(40)의 입구로 연료 또는 윤활유의 운반을 지원한다. The
상기 펌프(40)는 연료 또는 윤활유 가스를 공급 도관(18)을 통해 엔진으로 펌핑 한다. 밸브 장치(19)는 연료/윤활유 공급 시스템과 대형 2 행정 디젤 엔진의 연결을 제어한다. The
상기 펌프(40)에는 두 개 이상의 펌프부(41, 42, 43)가 제공된다(본 실시예에는 세 개의 펌프부가 도시됨). 각 펌프부(41, 42, 43)는 펌프 피스톤(62)을 구동하기 위해 구동 피스톤(46)을 펌프 피스톤(62)에 연결하고 펌프 실린더(61) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 펌프 피스톤(62) 및 구동 실린더(45) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력 구동 피스톤(62)을 포함한다. The
펌프 피스톤(62)과 펌프 실린더(61)는 용적형 펌프를 형성한다. 일 실시예에서, 펌프 피스톤(62)과 펌프 실린더(61)는 액화 가스를 펌핑하기 위해 펌프 챔버(63)와 함께 극저온 펌프부의 소위 저온 단부를 형성한다. The
펌프 실린더(61)는 피스톤 로드(49)를 경유하여 펌프부(41, 42, 43)의 구동 피스톤에 연결된다. 구동 피스톤(46)은 구동 실린더(45)의 내부를 구동 챔버(48)와 리턴 챔버(47)로 분할한다.The
구동 실린더(45)는 고압 유압 액추에이터(20)의 공급원에 연결된다. 고압 유압 액체 공급 도관(23)을 경유하여, 예컨대 펌프 또는 펌프 스테이션에 연결된다. 도시된 상기 실시예에서, 고압 유압유 공급원(20)은 고압 펌프(22)를 구동하는 전기 구동 모터(21)를 포함한다. 고압 펌프(22)는 예컨대, 용적형 펌프, 바람직하게는 가변 용적형 펌프일 수 있다. 중복성 목적을 위해 고압 유압유 공급원(20)은 실시예에서 각각 자체 전기 구동 모터(21)에 의해 구동되는 두 개의 고압 유압 펌프(22)를 포함한다. The
도 3은 펌프 실린더(61), 구동 실린더(45) 및 제어 밸브(24)를 구비한 펌프부(41, 42, 43)가 세 개인 고압 펌프(40)가 상승된 상태를 나타내는 도이다. 상기 펌프부(41, 42, 43)는 고압 펌프(40)의 상부 압력을 균등하게 하고 리턴 챔버의 하부 압력을 균등하게 하기 위한 어큐뮬레이터(53)와 함께 프레임(35)에 의해 지지가 된다. 펌프부(41, 42, 43)는 프레임(35) 위에 빽빽한(compact) 방식으로 배치되고, 프레임(35) 위에는 스파크를 발생하지 않고 ATEX가 승인한 전기 구성 요소만 있으므로 ATEX 환경에서 문제없이 장치를 설치할 수 있다.3 is a view showing a state in which the high-
도 4는 펌프부(41, 42, 43)가 구비된 고압 펌프(40)의 도식적인 표현이다. 각 펌프부(41, 42, 43)는 유압 액체 리턴 라인(26)을 경유하여 탱크에 연결되고, 유압 액체 공급 도관(23)을 경유하여 각 펌프부(41, 42, 43)에 연결되는 가변 용적형 펌프(22)를 포함하는 고압 유압 액체의 공급원에 연결된다. 각 펌프부(41, 42, 43)는 공급 도관(18)에 연결된다.4 is a schematic representation of a
각 펌프부(41, 42, 43)는 각 구동 챔버(48)를 고압 유압유의 공급원 또는 제어 도관(25)을 경유하는 탱크에 선택적으로 연결하도록 구성된 유압 제어 밸브(24)를 포함한다. Each
각 펌프부(41, 42, 43)는 구동 피스톤(46)이 슬라이딩 가능하게 배치된 구동 실린더(45)에 의해 형성되는 선형 유압 액추에이터의 형태인 구동 유닛(44)을 포함한다. 리턴 챔버(47)는 리턴 챔버(47)에 가압 된 유압 액체의 안정적인 공급을 보장하기 위해, 리턴 챔버 공급 라인을 경유하여, 바람직하게는 유동 제한(33)을 포함하고 어큐뮬레이터(32)에 결합 된 유압 펌프(30), 예컨대 가변 용적형 펌프를 포함하는 유압 공급원에 영구적으로 연결된다. 또는, 저압 공급원은 감압 밸브를 경유하여 고압 유압 시스템으로부터 얻어진다. 일 실시예에서, 리턴 챔버(47)로의 유압 액체의 공급 압력은 구동 챔버(48)에 공급된 유압 액체의 압력보다 상당히 낮다. 또는, 리턴 챔버(47)와 마주하는 구동 피스톤(46) 측면의 유효 압력 표면은 구동 챔버(48)와 마주하는 구동 피스톤의 유효 압력 표면보다 상당히 작게 배치될 수 있다. 후자의 경우, 리턴 챔버(47) 내 유압유의 압력은 구동 챔버(48)로의 유압유의 공급 압력과 실질적으로 동일할 수 있다. Each
각 펌프부(41, 42, 43)는 펌프 실린더(61)에 의해 형성된 선형 용적형 펌프의 형태인 펌프(60)를 포함하고, 펌프 실린더 내에 펌프 챔버(63)를 형성하도록 펌프 피스톤(62)을 수용한다. 상기 펌프 챔버(63)는 압력 챔버로의 유동만을 허용하는 제1 일방향 밸브(51)를 경유하여 피드 도관(9)에 연결된다. 상기 펌프 챔버(63)는 압력 챔버로부터의 유동만을 허용하는 제2 일방향 밸브(52)를 경유하여 공급 도관(18)에 연결된다. Each pump portion (41, 42, 43) includes a pump (60) in the form of a linear positive displacement pump formed by the pump cylinder (61), the pump piston (62) to form a pump chamber (63) in the pump cylinder To accept. The
도 5는 고압 펌프(40)의 펌프부(41, 42, 43)에 대한 상세 단면도이다. 펌프부(41, 42, 43)는 구동 피스톤(46)이 그 내부에 배치된 실린더(45)를 포함하는 유압 선형 액추에이터(44)를 포함한다. 구동 피스톤(46)은 피스톤 샤프트(47)에 연결되며, 바람직하게는 피스톤 샤프트(47)와 함께 하나의 장치로 형성된다. 피스톤 로드(49)와 구동 피스톤(46)에는 위치 센서(56)의 로드(57)를 수용하는 보어(58)가 제공된다. 위치 센서(56)의 신호는 전자 제어 장치(70)에 전달된다. 구동 피스톤(46)은 구동 실린더(45)의 내부를 구동 챔버(48)와 리턴 챔버(47)로 분할한다. 도 5에서, 구동 피스톤(46)이 구동 행정의 종료에 도달했기 때문에 리턴 챔버(47)는 인식할 수 없다. 구동 챔버(48)는 보어(25)를 통해 유압 제어 밸브(24)에 연결된다. 리턴 챔버(47)는 보어(31)를 통해 유압 공급원에 영구히 연결된다. 5 is a detailed cross-sectional view of the
선형 유압 액추에이터(44)의 피스톤 로드(47)는 극저온 펌프(60)의 피스톤 로드(62)에 연결된다(비록 상기 펌프(60)가 극저온이 아닌 액체를 펌핑하기 위한 통상적인 선형 용적형 펌프가 좋을 수 있더라도). 피스톤 로드(49)와 펌프 피스톤(62)의 연결은 피스톤 로드(49)와 펌프 피스톤(62)이 일제히 움직이도록 하는 방식으로 커넥터 피스(54)에 의해 설정된다. 구동 실린더(45)는 볼트 연결부(55)에 의해 펌프 실린더(61)에 연결된다. 상기 펌프(60)에는 펌프 챔버(63)를 이송 도관(50)에 연결하는 출구가 제공된다.The
도 9는 고압 펌프(40)의 작동을 제어하기 위한 전자 제어 장치(70) 형태의 제어 시스템에 대한 도식적인 표현이다.9 is a schematic representation of a control system in the form of an
상기 전자 제어 장치(70)는 윤활유 압력 설정점(71) 연료를 수용한다. 상기 압력 설정점(71)은 제1 합산점(72)으로 전달된다. 제1 합산점(72)에서, 측정된 가스 압력은 감산되고, 상기 압력 설정점(71)과 펌프(40) 출구에서 측정된 가스 압력의 차이는 피드백 제어 루프의 일부인 PI 제어기(74)에 전송된다. 상기 압력 설정점(71)은 피드-포워드 피스톤 비율 이득 장치(78)로 전달된다. 피드-포워드 피스톤 비율 이득 장치(78)로부터의 신호는 제2 합산점(76)에서 PI 제어기(74)로부터의 신호와 비교된다. The
제1 합산점(72)에 공급되는 연료 또는 윤활유에 대해 측정된 가스 압력은 엔진에서 파이프 체적, 즉 밸브 장치(19) 하류 내 압력의 측정에 기초할 수 있다. 상기 밸브 장치(19)는 공급 도관(18)으로부터 연료 또는 윤활유의 유동을 수용하는 이중 블록 및 블리드 밸브 장치이다. 측정된 상기 연료 또는 윤활유의 압력은 필터(86)에서 여과된다.The gas pressure measured for the fuel or lubricant supplied to the
제2 합산점(76)에서의 비교 결과는 고압 유압 액추에이터(20)로 전달된다. 상기 신호에 기초하여, 고압 유압유 공급원(20)은 고압 펌핑부(40)에 압력이 정확한 유압 액체를 전달한다.The comparison result at the second summing
전자 제어 장치(70)는 구동 피스톤(46)의 위치를 나타내는 신호를 수신하고 피스톤 감시 장치(92)에서 이 위치 신호를 처리한다. 피스톤 감시 장치(92)는 피스톤 작동 전략 장치(90)에 연결되어 있다. 피스톤 감시 장치(92)와 피스톤 작동 전략 장치(90)의 작동에 대한 세부 사항은 아래에서 더 상세하게 설명된다. 피스톤 작동 전략 장치(90)의 신호는 구동 피스톤(46)을 작동시키기 위해 고압 펌프(40)의 제어 밸브(24)로 전달된다.The
상기 구동 피스톤(46)의 작동은 연료 또는 윤활유가 공급 도관(18)을 통해 펌핑되게 한다.The actuation of the
전자 제어 장치(70)의 주된 압력 제어는 피드-포워드이다. PI(비례 적분) 제어기는 비선형성을 보정하고 과도현상을 지원한다. The main pressure control of the
상기 연료 또는 윤활유의 압력은 펌프부(41, 42, 43)로의 유압 공급 압력을 설정함으로써 스스로 제어된다. 상기 압력 제어는 유압 측에 있으며, 가스 측에 작동할 필요가 없다. 이 시스템은 상기 유압이 적절하게 제어될 때 연료 또는 윤활유가 너무 높은 압력에 도달하는 것을 불가능하게 한다. The pressure of the fuel or lubricant is controlled by itself by setting the hydraulic pressure supply pressure to the pump parts (41, 42, 43). The pressure control is on the hydraulic side and does not need to operate on the gas side. This system makes it impossible for the fuel or lubricant to reach too high a pressure when the hydraulic pressure is properly controlled.
구동 피스톤(46)은 압력 제어의 작용 부분이 아닌 제어 전략을 통해 제어된다.The
각 펌프부(41, 42, 43)는 개별적으로 제어 가능하다. 따라서 다양한 피스톤 전략과 다양한 작동 조건을 실행할 수 있다. 또한, 두 행정 사이에 세 개로부터 두 개로 펌프부(41, 42, 43)를 변경하는 것이 가능하기 때문에, 펌프부(41, 42, 43)를 개별적으로 실행하는 것이 가능하여 중복성이 제공된다. Each
리턴 속도는 정방향(펌프) 속도보다 클 수 있으므로 두 개의 펌프부로만 작동할 때 중첩이 가능하다. 펌프부(41, 42, 43) 사이의 중첩은 압력 스파이크를 감소시키기 위해 필요에 따라 조정될 수 있다.The return speed can be greater than the forward (pump) speed, so overlapping is possible when operating with only two pump sections. The overlap between the
펌프 행정의 종료 위치는 시간이 지남에 따라 가변되어 마모를 펌프 실린더(61)의 영역에 분산시킬 수 있으며, 이는 실린더 상의 고정된 위치에서 마모가 높은 것과는 대조적이다. The end position of the pump stroke can vary over time to distribute wear to the area of the
매우 낮은 관성과 동적 응답에 부정적인 영향을 주는 다른 요소가 있기 때문에 갑작스런 셧다운(피스톤 정지)에도 거의 또는 전혀 압력 오버슈트를 허용하지 않는다.Very low inertia and other factors that negatively affect the dynamic response allow little or no pressure overshoot for sudden shutdowns (piston stops).
제어 밸브(24)는 유압 제어 밸브 또는 전자 제어 밸브일 수 있다. 상기 실시예에서, 제어 밸브(24)는 유압 제어 밸브이고, 제어 밸브(24)로의 유압 제어 신호를 제어하는 전자 제어 솔레노이드 밸브(미도시)가 제공된다. 상기 전자 제어 솔레노이드 밸브는 전자 제어 장치(70)로부터 전자 제어 신호를 수신한다.The
전자 제어 장치(70)는 펌프부(41, 42, 43)의 구동 챔버(48)를 고압 유압유 공급원(20) 또는 탱크에 선택적으로 연결하도록 구성된다.The
전자 제어 장치(70)는 다른 구동 피스톤(47)의 펌프 행정이 그 종료에 가까워질 때 구동 피스톤의 펌프 행정을 시작하도록 구성되어, 종료 펌프 행정과 시작 펌프 행정 사이에 작은 중첩이 있게 된다. 일 실시예에서, 전자 제어 장치(70)는 각 구동 실린더를 사실상 연속적으로, 바람직하게는 적게 중첩되게 작동하도록 구성된다.The
따라서, 상당한 압력 변동 없이, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 압력 기화기로 사실상 안정적인 LNG의 유동을 달성할 수 있다. Thus, it is possible to achieve a substantially stable flow of LNG with a pressure vaporizer, as shown in FIGS. 6 and 7 without significant pressure fluctuations.
도 6, 도 7 및 도 8은 고압 펌프(40)의 전형적인 작동을 도시한다. 가는 연속선은 펌프부(41)을 나타내고, 굵은 연속선은 펌프부(42)를 나타내고, 점선은 펌프부(43)를 나타낸다. 도 6은 구동 피스톤(46)/펌프 피스톤(62)의 이동을 도시한 그래프이다. 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 다음 펌프부의 펌프 행정 시작은 현재 작동 중인 펌프부의 펌프 행정 바로 앞에서 시작된다. 도 7은 세 개의 펌프부(41, 42, 43)의 이송 도관(50)으로부터의 압력 출력으로 구성된 결과적인 압력을 도시한다. 결과적인 압력은 사실상 일정하고 변동이 없다. 6, 7 and 8 show typical operation of the
도 8은 리턴 행정의 속도가 펌프 행정의 속도보다 상당히 높다는 것을 명확하게 볼 수 있는 펌프부의 속도 프로파일을 도시하며, 따라서 세 개 이상의 펌프부 중 두 개만이 사용 중이어도 펌프부 사이의 중첩을 허용한다.Fig. 8 shows the velocity profile of the pump section which clearly shows that the speed of the return stroke is significantly higher than the speed of the pump stroke, thus allowing overlap between the pump sections even if only two of the three or more pump sections are in use. .
일 실시예에서, 전자 제어 장치(70)는, 특히 피스톤 작동 전략 장치(90)에서, 고압 펌프로부터 고압 기화기(14)로 고압의 액화 가스의 실질적으로 일정한 유동을 얻기 위해 종료 펌프 행정의 동역학과 시작 펌프 행정의 동역학을 고려하도록 구성된다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 전자 제어 장치(70)는 펌프부(41, 42, 43) 중 하나의 펌프 행정이 언제 시작되어야 하는지를 결정하고 임의의 구동 장치(41, 42, 43)의 펌프 행정이 언제 종료되어야 하는지를 결정하도록 구성된다. 따라서, 상기 펌프 행정이 시작되는 지점과 특히 펌프 행정이 끝나는 지점을 피스톤 전략 장치(90)로, 바람직하게는 피스톤 감시 장치(92)와 함께, 정확하게 제어할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 전자 제어 장치(70)는 펌프부(41, 42, 43) 중 하나가 고장 나면 기능하는 다른 펌프부의 구동 피스톤을 작동하도록 구성된다. 이에 따라 중복성이 이루어져서 펌프부(41, 42, 43) 중 하나가 고장 나도 펌프 작동이 계속될 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 상기 전자 제어 장치(70)는 고압 펌프(40)로부터 고압 기화기로 액화 가스 유동의 크기와 관련하여 구동 챔버(48)가 고압 유압유 공급원(20)으로부터 분리되는 구동 피스톤(46)의 위치를 조정하도록 구성된다. 따라서, 상기 펌프 행정이 역전되는 위치는 속도 및 구동 피스톤(46)과 펌프 피스톤(62)의 결과적인 관성에 관계없이 제어될 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에 따르면, 전자 제어 장치(70)는 고압 펌프로부터 엔진으로 연료 또는 윤활유의 유동이 증가할 때 구동 행정 방향과 반대 방향으로 고압 유압유 공급원(20)으로부터 관련 구동 피스톤(46)의 구동 챔버(48)가 분리되는 구동 피스톤(46)의 위치를 조정하도록 구성되고, 전자 제어 장치(70)는 고압 펌프로부터 엔진으로 연료 또는 윤활유의 유동이 감소할 때 구동 행정 방향의 방향으로 고압 유압유 공급원(20)으로부터 관련 구동 피스톤(46)의 구동 챔버(48)가 분리되는 구동 피스톤(46)의 위치를 조정하도록 구성된다. 이것은 도 10과 도 11에 도시되어 있다. According to one embodiment, the
도 10은 구동/펌프 행정의 종료 위치에 대해 구동 피스톤(46)과 펌프 피스톤(62)의 증가된 속도의 효과를 도시한다. 가는 연속선은 펌프부(41)을 나타내고, 굵은 연속선은 펌프부(42)를 나타내고, 점선은 펌프부(43)를 나타낸다. 전자 제어 장치(70)는 고압 펌프(40)에 의해 전달되는 액화 가스 유동의 부하/크기에 관계없이 구동 피스톤이 80mm 행정에 도달할 때 구동 챔버(48)를 탱크에 연결하도록 유압 제어 밸브(24)에 신호를 보낸다. 관성과 고속 때문에 구동 피스톤(46)의 정지/후진 위치는 25% 부하의 85mm로부터 50% 부하의 89mm, 100% 부하의 98mm로 변동한다.10 shows the effect of the increased speed of the
도 11은 부하가 높을 때 짧은 행정에서 및 부하가 낮을 때 긴 행정에서 구동 챔버(48)를 탱크에 연결함으로써 구동 피스톤(46)/펌프 피스톤(62)의 증가된 속도를 보정하는 전자 제어 장치(70)의 효과를 도시하는 그래프이다. 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 전자 제어 장치(70)는 이러한 방식으로 구동/펌프 행정의 종료 위치를 정확하게 제어할 수 있다.FIG. 11 is an electronic control device for correcting the increased speed of the
상기 그래프의 예에서, 다음 구동 실린더의 25% 부하(즉, 고압 펌프(40) 최대 용량의 25%)에 대해 구동 챔버(48)를 탱크에 연결하기 위한 신호는 이전 실린더가 구동 챔버 내로 75mm일 때 나온다. "이전" 구동 실린더의 구동 챔버는 구동 챔버 내로 93mm 일 때 탱크에 연결된다. 다음 구동 실린더 "신호 켜기"의 고압 공급원 연결과 "이전" 실린더 "신호 끄기"의 탱크 연결은 아래 표 1에 나와 있다.In the example of the graph above, the signal for connecting the
따라서, 구동 행정동안 구동 피스톤(46)의 위치가 측정되고, 구동 피스톤(46)이 리턴 위치에 있을 때 구동 피스톤(46)이 작동되고, 구동 피스톤(46)이 구동 피스톤(46)의 속도에 따라 결정되는 위치에서 정지된다. 물론, 펌프 실린더(61)의 마모를 줄이기 위해 전자 제어 장치(72)가 의도적으로 시작 위치를 변경하도록 프로그래밍하는 것 또한 여전히 가능하다. Thus, the position of the
전자 제어 장치(70)는 펌프 실린더(61)의 마모를 줄이기 위해 펌프 피스톤(62)이 펌프 피스톤(62)의 행정 영역에서 역전되는 위치를 분배하기 위해 알고리즘이나 계획에 따라, 또는 임의로, 관련 구동 피스톤(46)의 구동 챔버(48)가 고압 유압유 공급원(20)으로부터 분리되는 구동 피스톤(46)의 위치를 조정하도록 구성된다. 펌프 실린더(61)의 마모는 펌프 행정이 끝나는 위치에서 가장 높다고 알려져 있다. 펌프 행정이 종료되는 위치를 변경함으로써, 펌프 실린더(61)의 마모가 더 큰 영역으로 분산되어 펌프 실린더(61)의 수명이 상당히 증가할 수 있다.The
일 실시예에서, 전자 제어 장치(70)는 구동 챔버(48)에 공급되는 유압유의 압력을 제어하는 것과 독립적으로 각 구동 피스톤(46)의 작동과 정지를 제어하도록 구성된다. 따라서, 구동 피스톤(46)의 작동을 위한 제어 전략은 압력 제어와 독립적으로 전자 제어 장치(70)에 의해 최적화될 수 있다.In one embodiment, the
본 발명을 본 명세서의 다양한 실시예와 함께 설명했다. 그러나 개시된 실시예에 대한 다른 변형들은 도면, 개시된 내용 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 본 발명을 실시하는 당업자에 의해 이해되고 실시될 수 있다. 본 청구 범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, "하나의" 또는 "한 개"는 복수를 배제하지 않는다. 상기 전자 제어 장치는 별도의 전자 제어 장치의 결합에 의해 형성될 수 있다. 특정 방안들이 서로 다른 종속항에서 인용된다는 단순한 사실만으로 방안으로 사용된 이들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다. 청구범위에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.The invention has been described in conjunction with various embodiments herein. However, other variations on the disclosed embodiments can be understood and practiced by those skilled in the art practicing the invention as claimed from the study of the drawings, the disclosure and the appended claims. In this claim, the word “comprising” does not exclude other elements or steps, and “one” or “one” does not exclude a plurality. The electronic control device may be formed by a combination of separate electronic control devices. The mere fact that certain options are cited in different dependent claims does not indicate that combinations of those used as options cannot be advantageously used. Reference signs used in the claims should not be construed as limiting the scope.
8 연료 저장 탱크 14 고압 기화기
24 제어 밸브 40 고압 펌프
45 구동 실린더 46 구동 피스톤
47 리턴 챔버 48 구동 챔버
62 펌프 피스톤 70 전자 제어 장치8 Fuel storage tank 14 High pressure carburetor
24
45
62
Claims (19)
상기 펌프(40)는, 두 개 이상의 펌프부(41, 42, 43)를 포함하며, 각각의 상기 펌프부(41, 42, 43)는 펌프 피스톤(62)을 구동하기 위해 구동 피스톤(46)이 상기 펌프 피스톤(62)에 결합되고 펌프 실린더(61) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 상기 펌프 피스톤(62)과 구동 실린더(45) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력의 상기 구동 피스톤(46)을 포함하고,
상기 펌프 피스톤(62)과 상기 펌프 실린더(61)는 액화 가스를 펌핑하기 위해 펌프 챔버(63)와 함께 극저온 펌프부의 저온 단부를 형성하며,
상기 구동 실린더(45)는 구동 챔버(48)와 리턴 챔버(47)를 포함하고,
가변 용적형 펌프(22)를 포함하고,
각각의 상기 펌프부(41, 42, 43)에 관련된 각 제어 밸브(24)를 포함하며,
각각의 상기 제어 밸브(24)는 상기 가변 용적형 펌프(22), 탱크에 연결되고,
각각의 상기 제어 밸브(24)는 관련된 상기 구동 실린더(45)의 상기 구동 챔버(48)에 연결되어 상기 구동 챔버(48)로/로부터의 유압유의 유동을 제어하고, 상기 구동 챔버(48)를 상기 가변 용적형 펌프(22) 또는 상기 탱크에 연결하며,
각각의 상기 구동 실린더(45)에는 관련된 상기 구동 실린더(45) 내 상기 구동 피스톤(46)의 위치를 감지하기 위한 위치 센서(56)가 제공되고,
상기 위치 센서(56)로부터 신호를 수신하는 전자 제어 장치(70)를 더 포함하고, 상기 제어 밸브(24)는 상기 전자 제어 장치(70)에 연결되며, 적어도 하나의 상기 전자 제어 장치(70)는 상기 제어 밸브(24)의 작동에 의해 상기 펌프부(41, 42, 43)의 상기 구동 실린더(45)를 상기 가변 용적형 펌프(22) 또는 상기 탱크에 선택적으로 연결하도록 구성되며,
상기 전자 제어 장치(70)는,
상기 펌프 피스톤(62)을 구동하는 구동 행정을 위해 리턴 위치에서 상기 구동 피스톤(46)을 작동시킨 후 리턴 행정을 위해 상기 구동 피스톤(46)을 정지시키고,
상기 구동 행정 동안 상기 구동 피스톤(46)의 위치를 측정하며,
상기 구동 피스톤(46)의 속도 증가를 보상하기 위해, 상기 구동 행정 중에 상기 구동 피스톤(46)의 속도가 높으면 짧은 행정 후 상기 리턴 위치에 더 가까운 위치에서 상기 구동 피스톤(46)이 정지되도록 하고 상기 구동 피스톤(46)의 속도가 낮으면 더 긴 행정 후에 상기 리턴 위치로부터 더 멀리 떨어진 위치에서 정지되도록 함으로써, 상기 구동 피스톤(46)은 상기 구동 피스톤(46)의 속도에 따라 결정되는 위치에서 정지시키도록,
구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.In the cryogenic pump (40) for pumping cryogenic fuel,
The pump 40 includes two or more pump parts 41, 42, 43, and each of the pump parts 41, 42, 43 is driven piston 46 to drive the pump piston 62 It includes the pump piston 62 coupled to the pump piston 62 and slidably disposed in the pump cylinder 61 and the driving piston 46 of hydraulic power slidably disposed in the drive cylinder 45 and,
The pump piston 62 and the pump cylinder 61 form a low temperature end of the cryogenic pump portion together with the pump chamber 63 to pump liquefied gas,
The drive cylinder 45 includes a drive chamber 48 and a return chamber 47,
Includes variable displacement pump 22,
Each control valve 24 associated with each of the pump parts (41, 42, 43),
Each of the control valve 24 is connected to the variable displacement pump 22, the tank,
Each of the control valves 24 is connected to the drive chamber 48 of the associated drive cylinder 45 to control the flow of hydraulic oil to / from the drive chamber 48, and the drive chamber 48. Connected to the variable displacement pump 22 or the tank,
Each of the drive cylinders 45 is provided with a position sensor 56 for detecting the position of the drive piston 46 in the associated drive cylinder 45,
Further comprising an electronic control device 70 for receiving a signal from the position sensor 56, the control valve 24 is connected to the electronic control device 70, at least one of the electronic control device 70 Is configured to selectively connect the drive cylinder 45 of the pump unit 41, 42, 43 to the variable displacement pump 22 or the tank by the operation of the control valve 24,
The electronic control device 70,
After actuating the driving piston 46 at a return position for a driving stroke driving the pump piston 62, the driving piston 46 is stopped for a return stroke,
The position of the driving piston 46 is measured during the driving stroke,
In order to compensate for the increase in the speed of the driving piston 46, if the speed of the driving piston 46 is high during the driving stroke, the driving piston 46 is stopped at a position closer to the return position after a short stroke and the When the speed of the driving piston 46 is low, by stopping at a position further away from the return position after a longer stroke, the driving piston 46 is stopped at a position determined according to the speed of the driving piston 46 so that,
Cryogenic pump characterized in that it is configured.
상기 리턴 챔버(47)는 상기 가변 용적형 펌프(22)에 의해 전달되는 압력보다 낮은 압력의 유압유 공급원(30)에 연결되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프. The method according to claim 1,
The return chamber (47) is a cryogenic pump, characterized in that connected to a hydraulic oil supply source (30) of a pressure lower than the pressure delivered by the variable displacement pump (22).
상기 전자 제어 장치(70)는 구동 피스톤(46)의 펌프 행정이 그 종료에 가까워질 때 다른 구동 피스톤(46)의 펌프 행정을 시작하도록 구성되어, 종료 펌프 행정과 시작 펌프 행정 사이에 작은 중첩이 있게 되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 1,
The electronic control device 70 is configured to start the pump stroke of the other drive piston 46 when the pump stroke of the drive piston 46 approaches its end, so that there is a small overlap between the end pump stroke and the start pump stroke. Cryogenic pump, characterized in that.
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 펌프(40)로부터 고압 연료에 대해 일정한 유동을 얻기 위해 종료 펌프 행정의 동역학과 시작 펌프 행정의 동역학을 고려하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 3,
The electronic control device (70) is configured to take into account the dynamics of the end pump stroke and the dynamics of the start pump stroke to obtain a constant flow for high pressure fuel from the pump (40).
상기 전자 제어 장치(70)는 각각의 상기 구동 실린더(45)를 연속적으로 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 4,
The electronic control device (70) is a cryogenic pump characterized in that it is configured to continuously operate each of the drive cylinders (45).
상기 전자 제어 장치(70)는 각각의 상기 구동 실린더(45)를 적게 중첩되어 연속적으로 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 4,
The electronic control device (70) is a cryogenic pump, characterized in that each drive cylinder (45) is configured to operate continuously with little overlap.
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 펌프(40)에 의해 펌핑된 연료의 유동 크기의 증가와 관련하여 상기 구동 챔버(48)가 상기 가변 용적형 펌프(22)로부터 분리되는 상기 구동 피스톤(46)의 위치를 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 1,
The electronic control device 70 includes the drive piston 46 in which the drive chamber 48 is separated from the variable displacement pump 22 in relation to an increase in the flow size of the fuel pumped by the pump 40. It is configured to adjust the position of the cryogenic pump.
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 펌프(40)에 의해 펌핑된 연료의 유동이 증가할 때에 구동 행정 방향과 반대 방향으로 상기 가변 용적형 펌프(22)로부터 관련 구동 피스톤(46)의 상기 구동 챔버(48)가 분리되는 상기 구동 피스톤(46)의 위치를 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 1,
When the flow of fuel pumped by the pump 40 increases, the electronic control device 70 drives the drive chamber of the associated drive piston 46 from the variable displacement pump 22 in a direction opposite to the drive stroke direction. Cryogenic pump, characterized in that configured to adjust the position of the drive piston (46) is separated (48).
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 펌프(40)에 의해 펌핑된 연료의 유동이 감소할 때에 구동 행정 방향의 방향으로 상기 가변 용적형 펌프(22)로부터 관련 구동 피스톤(46)의 상기 구동 챔버(48)가 분리되는 상기 구동 피스톤(46)의 위치를 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 7,
The electronic control device 70 is the drive chamber of the associated drive piston 46 from the variable displacement pump 22 in the direction of the drive stroke direction when the flow of fuel pumped by the pump 40 decreases 48) is a cryogenic pump characterized in that it is configured to adjust the position of the drive piston 46 is separated.
상기 전자 제어 장치(70)는 펌프 실린더(61)의 마모를 줄일 목적으로 펌프 피스톤(62)이 상기 펌프 피스톤(62) 행정의 일부를 역전하는 위치를 분배하기 위해 알고리즘이나 계획에 따라 또는 임의로 구동 피스톤(46)의 위치를 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프. The method according to claim 1,
The electronic control device 70 is driven according to an algorithm or plan or arbitrarily to distribute a position where the pump piston 62 reverses a part of the stroke of the pump piston 62 for the purpose of reducing wear of the pump cylinder 61. Cryogenic pump, characterized in that it is configured to adjust the position of the piston (46).
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 구동 챔버(48)에 공급되는 유압유의 압력을 제어함으로써 펌프를 떠나는 연료의 압력을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to any one of claims 1 to 10,
The electronic control device (70) is configured to control the pressure of the fuel leaving the pump by controlling the pressure of the hydraulic oil supplied to the drive chamber (48).
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 구동 챔버(48)에 공급되는 유압유의 압력을 제어하기 위한 피드-포워드 기능으로 펌프를 떠나는 연료의 원하는 압력을 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프. The method according to claim 11,
The electronic control device (70) is a cryogenic pump, characterized in that it is configured to use the desired pressure of the fuel leaving the pump with a feed-forward function for controlling the pressure of the hydraulic oil supplied to the drive chamber (48).
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 구동 챔버(48)에 공급되는 유압유의 압력을 제어하기 위한 피드백 기능으로 펌프를 떠나는 연료의 측정된 압력을 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 11,
The electronic control device (70) is a cryogenic pump, characterized in that it is configured to use the measured pressure of the fuel leaving the pump as a feedback function for controlling the pressure of the hydraulic oil supplied to the drive chamber (48).
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 구동 챔버(48)에 공급되는 유압유의 압력과 무관하게 각 구동 피스톤(46)의 작동과 정지를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 11,
The electronic control device (70) is a cryogenic pump, characterized in that configured to control the operation and stop of each driving piston (46) regardless of the pressure of the hydraulic oil supplied to the driving chamber (48).
상기 전자 제어 장치(70)는 상기 구동 피스톤(46)의 작동과 정지를 제어하기 위해 상기 구동 피스톤(46)의 위치를 나타내는 신호를 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 펌프.The method according to claim 12,
The electronic control device (70) is a cryogenic pump, characterized in that it is configured to use a signal indicative of the position of the drive piston (46) to control the operation and stop of the drive piston (46).
상기 펌프(40)는 개별적으로 작동되는 두 개 이상의 펌프부(41, 42, 43)를 포함하고, 각각의 상기 펌프부(41, 42, 43)는 펌프 피스톤(62)을 구동하기 위해 구동 피스톤(46)이 상기 펌프 피스톤(62)에 결합되고 펌프 실린더(61) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 상기 펌프 피스톤(62)과 구동 실린더(45) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력의 상기 구동 피스톤(46)을 포함하고,
상기 펌프 피스톤(62)과 상기 펌프 실린더(61)는 액화 가스를 펌핑하기 위해 펌프 챔버(63)와 함께 극저온 펌프부의 저온 단부를 형성하며,
상기 방법은,
상기 펌프 피스톤(62)을 구동하는 구동 행정을 위해 리턴 위치에서 상기 구동 피스톤(46)을 작동시킨 후, 리턴 행정을 위해 상기 구동 피스톤(46)을 정지시키는 단계;
상기 구동 행정 동안 상기 구동 피스톤(46)의 위치를 측정하는 단계;
상기 구동 피스톤(46)의 속도 증가를 보상하기 위해, 상기 구동 행정 중에 상기 구동 피스톤(46)의 속도가 높으면 짧은 행정 후 상기 리턴 위치에 더 가까운 위치에서 상기 구동 피스톤(46)이 정지되도록 하고 상기 구동 피스톤(46)의 속도가 낮으면 더 긴 행정 후에 상기 리턴 위치로부터 더 멀리 떨어진 위치에서 정지되도록 함으로써, 상기 구동 피스톤(46)은 상기 구동 피스톤(46)의 속도에 따라 결정되는 위치에서 정지되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.In the method for controlling the pump piston operation of the cryogenic pump (40),
The pump 40 includes two or more pump parts 41, 42, 43 that are individually operated, and each of the pump parts 41, 42, 43 is driven piston to drive the pump piston 62 The pump piston 62 coupled to the pump piston 62 and slidably disposed in the pump cylinder 61 and the drive piston 46 of hydraulic power slidably disposed in the drive cylinder 45 ),
The pump piston 62 and the pump cylinder 61 form a low temperature end of the cryogenic pump portion together with the pump chamber 63 to pump liquefied gas,
The above method,
Operating the drive piston (46) in a return position for a drive stroke driving the pump piston (62), and then stopping the drive piston (46) for a return stroke;
Measuring the position of the drive piston 46 during the drive stroke;
In order to compensate for the increase in the speed of the driving piston 46, if the speed of the driving piston 46 is high during the driving stroke, the driving piston 46 is stopped at a position closer to the return position after a short stroke and the When the speed of the driving piston 46 is low, by stopping at a position further away from the return position after a longer stroke, the driving piston 46 is stopped at a position determined according to the speed of the driving piston 46 The method comprising the steps; comprising.
상기 구동 피스톤(46)은 순차적으로 작동되고, 다음 구동 피스톤(46)의 작동은 현재 작동 중인 구동 피스톤(46)의 정지 직전에 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 17,
The driving piston (46) is operated sequentially, and the operation of the next driving piston (46) is characterized in that it takes place immediately before the stop of the currently operating driving piston (46).
상기 구동 피스톤(46)에 고압 유압유를 공급하는 단계를 더 포함하고, 상기 펌프(40)를 떠나는 연료의 압력은 상기 구동 피스톤(46)에 공급되는 유압유의 압력을 제어함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 17 or 18,
Further comprising the step of supplying the high pressure hydraulic oil to the drive piston 46, the pressure of the fuel leaving the pump 40 is characterized in that it is controlled by controlling the pressure of the hydraulic oil supplied to the drive piston (46) Way.
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