KR19980087199A - Hydraulic system - Google Patents

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한센 존 스텐달
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Abstract

본 발명은 복수개의 배기밸브와 연료펌프들을 구비하는 내연기관용 유압시스템에 관한 것으로, 상기 유압시스템에서 적어도 하나의 고압 펌프는 가압된 유압유체로 부터의 에너지를, 배기밸브용 유압 액튜에이터들과 연료펌프용 펌프 구동수단과 같은 유압 구동수단에 공급한다. 상기 유압 시스템은 적어도 3개의 고압 펌프들을 포함하며, 상기 펌프들중 적어도 2개는 내연기관의 출력축에 의해 구동되는 주펌프(6)들로서 그 회전속도는 엔진의 크랭크 샤프트의 회전속도에 따라 미리 설정된 비율로 변화되며, 상기 펌프들중 적어도 다른 하나는 토출 유량이 제어될 수 있으며 전기적으로 구동되는 제어펌프(7)이다.The present invention relates to a hydraulic system for an internal combustion engine having a plurality of exhaust valves and fuel pumps, wherein at least one of the high pressure pumps receives energy from the pressurized hydraulic fluid, the hydraulic actuators for the exhaust valves and the fuel pump. Supply to a hydraulic drive means, such as a pump drive means for. The hydraulic system comprises at least three high pressure pumps, at least two of which are main pumps 6 driven by the output shaft of the internal combustion engine, the rotational speed of which is preset according to the rotational speed of the crankshaft of the engine. At least one of the pumps, which varies in proportion, is a control pump 7 in which the discharge flow rate can be controlled and is electrically driven.

Description

유압 시스템Hydraulic system

본 발명은 복수개의 배기밸브와 연료펌프들을 구비하는 내연기관용 유압시스템에 관한 것으로, 상기 유압시스템에서 적어도 하나의 고압 펌프는 가압된 유압유체로 부터의 에너지를, 배기밸브용 유압 액튜에이터들과 연료펌프용 펌프 구동수단과 같은 유압 구동수단에 공급한다.The present invention relates to a hydraulic system for an internal combustion engine having a plurality of exhaust valves and fuel pumps, wherein at least one of the high pressure pumps receives energy from the pressurized hydraulic fluid, the hydraulic actuators for the exhaust valves and the fuel pump. Supply to a hydraulic drive means, such as a pump drive means for.

오랫동안, 대형의 2행정 크로스헤드 엔진의 배기밸브와 연료펌프들을 널리 알려진 캠샤프트 작동 대신에 유압으로 작동시키는 것을 실시하기 위한 제안들이 있었다. 출원인의 1929년 덴마크 특허 제 41046호는 유압으로 구동되는 연료펌프를 제안한 바 있으며, 최근에도 유압으로 구동되는 연료펌프에 대하여 덴마크 특허 제 151145호로 특허받은 바 있고, 덴마크 특허 제 148 664호에는 전기적으로 제어되고 유압으로 작동되는 배기밸브에 대하여 특허받은 바 있다.For a long time, proposals have been made to carry out hydraulic operation of the exhaust valves and fuel pumps of large two-stroke crosshead engines instead of the well-known camshaft operation. Applicant's 1929 Danish Patent No. 41046 has proposed a hydraulically driven fuel pump, and recently patented a hydraulically driven fuel pump as Danish Patent No. 151145, and Danish Patent No. 148 664 electrically. Patents have been issued for controlled and hydraulically actuated exhaust valves.

대형의 2행정 크로스헤드 엔진의 연료펌프들과 배기밸브들의 완전한 유압작동에 대하여 알려진 여러 제안들은 엔진들에 상업적으로 적용된 것이 없었는데, 그 이유는 유압장치들에 고압의 유압유체를 공급하는데 수반되는 높은 에너지 소비와 함께 유압공급 시스템의 복잡한 구조 때문이었다. 캠샤프트를 갖지 않는, 즉 연료펌프와 배기밸브들을 기계적으로 작동시키지 않는 내연기관의 상업적 생산에 대한 선행 조건은 유압구동수단이 에너지 소비면에서 합리적인 설계로 되고 작동면에서 신뢰성이 있는 유압 공급시스템을 갖는 것이다. 내연기관이 선박의 주엔진으로서 채용될 때, 신뢰성이 매우 중요하다.Several known proposals for the full hydraulic operation of fuel pumps and exhaust valves of large two-stroke crosshead engines have not been applied commercially to engines because of the high pressure involved in supplying high pressure hydraulic fluid to the hydraulics. It was due to the complex structure of the hydraulic supply system along with the energy consumption. The prerequisite for the commercial production of an internal combustion engine without a camshaft, i.e. without mechanically operating the fuel pump and exhaust valves, is that the hydraulic drive means has a reasonable design in terms of energy consumption and a reliable hydraulic supply system in operation. To have. When an internal combustion engine is employed as the ship's main engine, reliability is very important.

엔진에 대한 부하가 큰 경우에, 유압 구동수단의 유압유체 특징은 시간당 많은 량의 유압유체를 사용한다는 것이다. 엔진의 전부하시의 유압장치들에 대한 용량 조건들을 충족시키기 위하여 고압 펌프가 설계되면, 작은 부하에서는 용량이 과잉되는 문제가 있게 된다.If the load on the engine is large, the hydraulic fluid feature of the hydraulic drive means is to use a large amount of hydraulic fluid per hour. If a high pressure pump is designed to meet the capacity conditions for hydraulics at full load of the engine, there is a problem of overcapacity at light loads.

본 발명의 목적은 동작 신뢰성을 가짐과 함께 적절하게 낮은 에너지 소비 특성을 갖는 유압시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a hydraulic system that has operational reliability and has a moderately low energy consumption characteristic.

도 1은 2행정 크로스헤드 엔진용 유압시스템의 개략적인 구성도.1 is a schematic diagram of a hydraulic system for a two-stroke crosshead engine;

상기 목적을 위한 본 발명에 따른 유압 시스템은 적어도 3개의 고압 펌프들을 포함하며, 상기 펌프들중 적어도 2개는 내연기관의 출력축에 의해 구동되는 주펌프들로서 그 회전속도는 엔진의 크랭크 샤프트의 회전속도에 따라 미리 설정된 비율로 변화되며, 상기 펌프들중 적어도 다른 하나는 토출 유량이 제어될 수 있으며 전기적으로 구동되는 제어펌프인 것을 특징으로 한다.The hydraulic system according to the invention for this purpose comprises at least three high pressure pumps, at least two of which are main pumps driven by the output shaft of the internal combustion engine, the rotational speed of which is the rotational speed of the crankshaft of the engine. According to the change in a preset ratio, at least one of the pump is characterized in that the discharge flow rate can be controlled and electrically driven control pump.

토출유량을 적어도 3개의 펌프들로 분산시킴으로써 엔진의 전체적인 신뢰도가 향상되며, 그 이유는 하나의 펌프가 고장나더라도 오직 두 개의 펌프들을 사용한 경우와 같은 토출 용량의 큰 손실로 되지 않게 되며, 또는 보조펌프 없이도 동작모에 큰 영향을 주지 않게 되기 때문이다. 또한, 적어도 2개의 펌프들이 엔진 출력축으로 구동되는 주펌프들로 됨으로써 전자식으로 구동되는 제어펌프 보다 설계가 상당히 단순화되어 신뢰성이 상당히 향상되며, 더욱이 엔진의 출력축에 직접 연결된 펌프가 가장 신뢰성 있는 펌프구동수단으로 알려져 있다. 따라서, 주펌프들이 엔진의 출력축에 연결된 구성으로 내연기관의 출력축이 회전할 때 신뢰성있는 유압유체의 토출이 보장된다.By distributing the discharge flow rate to at least three pumps, the overall reliability of the engine is improved because a failure of one pump does not result in a significant loss of discharge capacity, as in the case of using only two pumps, or auxiliary This is because the pump will not have a significant effect on the operating head without the pump. In addition, since at least two pumps are the main pumps driven by the engine output shaft, the design is considerably simplified than the electronically driven control pump, and the reliability is considerably improved. Moreover, the pump directly connected to the engine output shaft is the most reliable pump driving means. Known as Thus, with the configuration in which the main pumps are connected to the output shaft of the engine, reliable discharge of hydraulic fluid is ensured when the output shaft of the internal combustion engine rotates.

또한, 본 발명의 유압시스템은 에너지 효율면에서 여러 잇점이 있다. 먼저, 펌프일을 복수개의 펌프들로 분산시킴으로써 각각의 펌프들이 토출유량의 변화가 작게 되어 펌프들이 설계된 최적 동작조건에 근접하여 작동할 수 있게 된다. 둘째, 펌프들이 보다 많이 있을 때, 펌프들로 부터의 토출은 미세한 단계들로 연결 또는 분리될 수 있다. 셋째, 주펌프들의 샤프트 연결에 있어서 동력 전달 손실이 바람직하게 저감된다. 넷째, 부하 변화에 따라 회전 속도가 변화되도록 내연기관들이 연결된 구조에 있어서, 현재 부하에 대응하여 토출 유량의 부분적인 조정이 자동적으로 달성되며, 그것은 주펌프도 마찬가지로 그 회전속도와 토출 유량을 변화되기 때문이다. 이러한 조건들은 고압의 유압유체의 토출과 관련한 에너지 소비를 바람직하게 저감시킨다. 전기적으로 구동되는 제어펌프는 구동수단의 현재의 유압유체 조건에 대하여 토출유량의 미세 조정을 가능하게 한다. 제어펌프가 전기적으로 구동됨에 따라, 제어펌프의 토출유량은 내연기관의 동작모드와 완전히 독립하여 제어될 수 있다.In addition, the hydraulic system of the present invention has several advantages in terms of energy efficiency. First, by dispersing the pump work into a plurality of pumps, the change in discharge flow rate of each pump is small, so that the pumps can operate close to the designed operating conditions. Second, when there are more pumps, the discharge from the pumps can be connected or separated in fine steps. Third, the power transmission loss in the shaft connection of the main pumps is preferably reduced. Fourth, in the structure in which the internal combustion engines are connected so that the rotational speed is changed according to the load change, partial adjustment of the discharge flow rate is automatically achieved in response to the current load, and the main pump likewise changes the rotational speed and the discharge flow rate. Because. These conditions preferably reduce the energy consumption associated with the discharge of high pressure hydraulic fluid. The electrically driven control pump enables fine adjustment of the discharge flow rate with respect to the current hydraulic fluid condition of the drive means. As the control pump is electrically driven, the discharge flow rate of the control pump can be controlled completely independently of the operation mode of the internal combustion engine.

고압 펌프의 높은 신뢰도와 상대적으로 낮은 에너지 소비는 구동수단에 구비된 유압시스템으로 하여금 선박의 추진 엔진으로 사용되는 대형 2행정 크로스헤드 엔진의 종래의 캠샤프트를 대신할 수 있게 한다.The high reliability and relatively low energy consumption of the high pressure pump allows the hydraulic system provided in the drive means to replace the conventional camshaft of the large two-stroke crosshead engine used as the propulsion engine of the ship.

본 발명에 따라, 주펌프들에 적용할 수 있으며 이때 주펌프들의 회전속도에 따른 제어와 함께 토출유량의 조정이 가능하지만, 각각의 주펌프는 바람직하게 샤프트 회전당 일정한 토출유량을 제공할 수 있게 된다. 이것은 펌프들이 예를들어 표준 고정변위 축방향 피스톤 펌프들과 같은 소수의 요소들만으로 구성되도록 설계될 수 있어서 신뢰성이 향상된다.According to the invention, it is possible to apply to the main pumps, whereby it is possible to adjust the discharge flow rate with control according to the rotational speed of the main pumps, but each main pump is preferably able to provide a constant discharge flow rate per shaft rotation do. This improves reliability as the pumps can be designed to consist of only a few elements, for example standard fixed displacement axial piston pumps.

주펌프들의 적어도 일부는 고정된 회전속도에서 토출유량이 조정가능할 것을 필요로 하지 않기 때문에 주펌프들은 그 동작 조건에 보다 최적화될 수 있으며, 또한 보다 복잡한 구조로서 토출유량이 조정가능한 제어펌프 보다 상당히 더 높은 효율을 가질 수 있다.Since at least some of the main pumps do not require the discharge flow rate to be adjustable at a fixed rotational speed, the main pumps can be more optimized for their operating conditions, and are also more complex than the control pump with adjustable flow rate. It can have a high efficiency.

에너지 소비의 최적화를 위하여, 제어펌프는 전기모터와 전기 제너레이터장치에 연결되는 것이 바람직하고, 전기모터에 의해 구동되어 가압된 유압유체를 토출하는 펌프 모드로 부터 가압된 유압유체를 사용하여 전기 제너레이터를 구동하는 모터 모드로 제어될 수 있다. 이것은 제어펌프의 크기를 감소할 수 있게 함과 아울러 그에 대응하여 보다 유효한 주펌프들의 크기 증가를 가능하게 하며, 그것은 제어펌프가 주펌프로 부터의 토출유량에 대해 양(+) 또는 음(-)의 조정을 모두 할 수 있기 때문이다. 주펌프들이 요구되는 것보다 더 많은 유압유체를 토출하면, 제어펌프는 과잉된 토출유량을 사용하여 전기를 발생하고, 주펌프들이 요구되는 것보다 작은 유압유체를 토출하게 되면 제어펌프는 부족한 만큼의 유량을 토출할 수 있다.In order to optimize energy consumption, the control pump is preferably connected to the electric motor and the electric generator device, and the electric generator is operated by using the hydraulic fluid pressurized from the pump mode driven by the electric motor to discharge the pressurized hydraulic fluid. It can be controlled in the driving motor mode. This makes it possible to reduce the size of the control pump and to correspondingly increase the size of the more effective main pumps, which means that the control pump is positive or negative with respect to the discharge flow from the main pump. Because all of the adjustments can be made. If the main pumps discharge more hydraulic fluid than is required, the control pump generates electricity using excess discharge flow, and if the main pumps discharge less hydraulic fluid than is required, the control pump will be The flow rate can be discharged.

바람직한 실시예에서, 제어펌프는 주펌프 용량의 40 - 60% 범위, 바람직하게는 50%의 용량을 갖는 것이 바람직하며, 주펌프들은 사실상 같은 용량을 갖는다. 이와같은 펌프 크기의 분배구조는 제어펌프에 의해 토출되는 유량을 최소로 감소시키며, 제어펌프가 펌프 또는 모터로서 최대 출력으로 작동할 때의 전체 토출유량을 변경시키지 않고 주펌프의 토출을 넓은 범위에 걸쳐 단계적으로 연결 및 분리할 수 있도록 한다.In a preferred embodiment, the control pump preferably has a capacity in the range of 40-60%, preferably 50% of the main pump capacity, with the main pumps having substantially the same capacity. This pump size distribution structure reduces the flow rate discharged by the control pump to a minimum and does not change the total discharge flow rate when the control pump is operated at the maximum output as a pump or a motor, and the discharge of the main pump is carried out over a wide range. Allows for step-by-step connection and disconnection.

적어도 4개의 주펌프와 적어도 2개의 제어펌프가 제공되는 것이 바람직하다. 이것은 모든 펌프들에서 동시에 고장이 발생할 위험이 극히 낮도록 소형 크기의 펌프들이 결합된 구조로 되게 한다.At least four main pumps and at least two control pumps are preferably provided. This allows the compact size of the pumps to be combined so that the risk of failure in all pumps at the same time is extremely low.

내연기관들은 대형의 2행정 크로스헤드 엔진들에 있어서 조정가능한 피치의 프로펠라에 연결된 해양 선박용 엔진 또는 발전소의 정지상태의 구동 엔진을 의미하는 고정된 회전방향을 갖거나, 또는 고정된 피치의 프로펠라에 연결된 해양 선박용 엔진의 경우에서 처럼 양방향 회전가능한 조건으로 최대출력으로 작동될 수 있도록 정역회전가능한 것이 알려져 있다. 정역회전가능한 엔진은 대부분 디젤형의 선박용 엔진으로서 주펌프들의 구동 샤프트들이 전부하에서 양방향으로 회전할 수 있게 될 때 주펌프들에 있어서 충분히 높은 수준의 효율과 신뢰성이 달성되기 어려운 문제점이 야기된다. 각각의 주펌프와 구동 샤프트 사이에 클러치와 역전 기어를 제공할 수 있으나, 이러한 구조는 직접적으로 샤프트가 구동되는 주펌프의 잇점을 저감하는 문제가 있다.Internal combustion engines have a fixed rotational direction, or are connected to a fixed pitch propeller, which means a marine marine engine or a stationary drive engine of a power plant connected to an adjustable pitch propeller in large two-stroke crosshead engines. As in the case of marine marine engines, it is known to be capable of forward and reverse rotation so that it can be operated at full power under bidirectional rotational conditions. Forward and reverse rotatable engines are mostly diesel type marine engines, and when the drive shafts of the main pumps are able to rotate in both directions at full load, a problem that it is difficult to achieve a sufficiently high level of efficiency and reliability in the main pumps is caused. It is possible to provide a clutch and a reversing gear between each main pump and the drive shaft, but this structure has the problem of reducing the advantages of the main pump on which the shaft is directly driven.

본 발명은 또한 크랭크 샤프트를 구비한 내연기관의 배기밸브용 유압 액튜에이터들과 연료펌프용 펌프 구동수단과 같이, 회전 샤프트를 구비하고 회전 샤프트가 양방향으로 회전할 수 있도록 정역 동작가능한 메인 유니트의 유압 구동수단으로 가압된 유압유체를 토출하는 적어도 하나의 고압 펌프를 구비한 유압 시스템에 관한 것이다.The present invention also provides a hydraulic drive of a main unit having a rotating shaft and operable in reverse direction such that the rotating shaft can rotate in both directions, such as hydraulic actuators for exhaust valves and fuel pump pumps of an internal combustion engine having a crankshaft. A hydraulic system having at least one high pressure pump for discharging a pressurized hydraulic fluid by means.

고도의 신뢰도를 가지며 바람직하게 낮은 에너지 소비 형식의 유압 시스템을 제공하도록, 본 발명에 따른 유압 시스템은 회전 샤프트에 의해 구동되는 복수의 주펌프를 포함하며 상기 주펌프의 회전속도는 샤프트의 회전속도에 대하여 미리 설정된 비율로 변화하고 상기 샤프트와 동시에 방향을 변경하도록 되며, 상기 주펌프는 접속부로 부터 유압유체가 멀어지게 유동하는 것만 허용하도록 비귀환밸브들 각각을 통하여 고압관에 연결되거나 접속부를 향하여 유압유체가 유동하는 것만 허용하도록 비귀환밸브들 각각을 통하여 저압관으로 연결되는 2개의 접속부들 사이에서 도관에 장착된 것을 특징으로 한다.In order to provide a highly reliable and preferably low energy consumption type hydraulic system, the hydraulic system according to the invention comprises a plurality of main pumps driven by a rotating shaft and the rotational speed of the main pump is dependent on the rotational speed of the shaft. The main pump is connected to or connected to the high pressure pipe through each of the non-return valves to allow only hydraulic fluid to flow away from the connection. It is characterized in that it is mounted to the conduit between two connections which are connected to the low pressure pipe through each of the non-return valves to allow only fluid to flow.

샤프트로 구동되는 주펌프들을 사용하는 장점은 전술한 바와같다. 구동 샤프트의 회전 방향의 변경과 관련하여, 주펌프들은 양단에서 저압관과 고압관에 연결된 도관에 각 펌프를 배치함으로써 회전 방향에 관계없도록 되어 있다. 펌프가 일단부로 부터 유체를 인출하여 타단부로 토출하거나 그 반대로 토출하든지에 관계없이, 2개의 비귀환밸브들을 유압유체가 통과하여 주펌프를 향한 유압유체의 흐름은 저압관으로 부터 시작되고 주펌프로 부터 나온 가압된 유압유체는 고압관으로 토출된다.펌프 샤프트의 제어를 위하여 클러치 요소와 정역회전 기어를 사용하는 것과 달리 비귀환밸브들의 큰 장점은 밸브의 전후 유체 압력들로 상기 비귀환밸브가 개방위치 또는 폐쇄위치에 있는지가 결정됨에 따라 외부 제어없이 작동하며 극히 신뢰성이 있다는 것이다. 주펌프의 회전방향이 변경되면, 유체 압력도 변화되고, 모두 4개의 비귀환밸브들이 자동적으로 반대 위치로 전환되며, 따라서 유체의 흐름이 주펌프가 제공된 도관에서 반대방향으로 유동하도록 한다. 따라서, 주펌프들은 전술한 바와같이 모두 동일하게 최적 구조로 될 수 있으며, 양 회전방향에서 전체 용량부하로 작동할 수 있어서 구동수단이 양방향 회전시 사실상 같은 유압유체를 사용하도록 한다.The advantage of using main pumps driven by a shaft is as described above. In connection with the change in the direction of rotation of the drive shaft, the main pumps are made independent of the direction of rotation by placing each pump in a conduit connected at both ends to the low and high pressure pipes. Regardless of whether the pump draws fluid from one end and discharges it to the other end, or vice versa, the hydraulic fluid flows through the two non-return valves and flows toward the main pump from the low pressure pipe. The pressurized hydraulic fluid from is discharged into the high pressure pipe. Unlike the use of the clutch element and the forward and reverse gear to control the pump shaft, the great advantage of non-return valves is that the non-return valve Depending on whether it is in the open or closed position, it works without external control and is extremely reliable. When the direction of rotation of the main pump changes, the fluid pressure also changes, and all four non-return valves automatically switch to the opposite position, thus allowing the flow of fluid to flow in the opposite direction in the conduit provided with the main pump. Thus, the main pumps can all be equally optimal in structure as described above, and can operate at full capacity loads in both directions of rotation so that the drive means use substantially the same hydraulic fluid in both directions of rotation.

이하에서는 회전방향이 고정된 내연기관을 갖는 기본구조에 대하여 그리고 정역회전가능한 내연기관을 갖는 기본구조에 대하여 본 발명을 적용한 실시예들이 기술되어 있다.The following describes embodiments in which the present invention is applied to a basic structure having an internal combustion engine having a fixed rotational direction and a basic structure having an internal combustion engine capable of forward and reverse rotation.

바람직한 실시에에서, 각각의 주펌프는 그로부터 토출된 유압유체의 일부 또는 전부가 흡입구측으로 귀환될 수 있게 하는 조정가능한 바이패스 밸브와 평행하게 연결되며, 고압관으로의 주펌프의 압력관에서 비귀환 밸브가 바이패스 밸브를 구비한 귀환관과 고압관 사이에 배치된다. 주펌프로 부터의 토출유량이 필요하지 않을 때, 고압관과 바이패스 밸브 사이의 비귀환 밸브가 주펌프와 바이패스 밸브로 부터의 고압관의 압력을 차단함에 따라 바이패스 밸브는 완전히 개방되어 주펌프의 압력관에서의 압력이 거의 저압관의 압력 수준으로 저감되게 한다. 이러한 상태에서, 주펌프의 토출구측과 흡입구측 사이의 압력차는 저압관으로 부터 주펌프를 통해 나와 귀환관으로 순환유동할 때의 유동저항에 의해서만 발생된다. 상기 압력차는 매우 작으며, 주펌프는 상기와 같이 분리됨으로써 무시할 정도의 에너지만을 소비한다.In a preferred embodiment, each main pump is connected in parallel with an adjustable bypass valve that allows some or all of the hydraulic fluid discharged therefrom to be returned to the inlet side, and the non-return valve in the pressure line of the main pump to the high pressure line. Is disposed between the return pipe with the bypass valve and the high pressure pipe. When the discharge flow from the main pump is not necessary, the bypass valve is fully open as the non-return valve between the high pressure pipe and the bypass valve blocks the pressure of the high pressure pipe from the main pump and the bypass valve. The pressure in the pressure tube of the pump is reduced to almost the pressure level of the low pressure tube. In this state, the pressure difference between the discharge port side and the suction port side of the main pump is generated only by the flow resistance at the time of circulating flow out from the low pressure pipe through the main pump to the return pipe. The pressure difference is very small, and the main pump separates as described above and consumes negligible energy.

가장 단순한 구조에 있어서, 상기 바이패스 밸브는 폐쇄위치와 개방위치를 갖는 차단밸브이다. 또한, 주펌프로 부터 토출압력을 제어하는 제어밸브로서 바이패스 밸브를 형성할 수도 있다. 상기 토출압력의 제어는, 고압관에서의 압력이 유압유체를 가압하는데 불필요한 에너지 소비가 없도록 바람직하게 단순한 방식으로 조정될 수 있도록 모든 주펌프들에 공통으로 될 수 있다.In the simplest structure, the bypass valve is a shutoff valve having a closed position and an open position. It is also possible to form a bypass valve as a control valve for controlling the discharge pressure from the main pump. The control of the discharge pressure can be common to all main pumps so that the pressure in the high pressure tube can be adjusted in a preferably simple manner so that there is no unnecessary energy consumption in pressurizing the hydraulic fluid.

바람직한 실시예에서, 고압관의 압력은 제어펌프의 토출유량을 조정하는 밸브에 의해 전기적으로 제어된다. 제어펌프에 의해 소비되는 유량 또는 토출유량을 변화시켜서 주펌프들에 의해 토출되는 유량과 소비되는 유량의 차이를 보정함으로써, 고압관으로의 펌프들의 전체 토출압력을 이용하지 못함으로 인한 유압 시스템에서의 에너지 손실은 최소화될 수 있으며, 최소의 토출압력을 해당 동작모드에서 유압구동수단이 필요로 하는 최고의 토출압력과 같게 연속적으로 토출압력이 조정된다.In a preferred embodiment, the pressure in the high pressure tube is electrically controlled by a valve which regulates the discharge flow rate of the control pump. By changing the flow rate or discharge flow rate consumed by the control pump to correct the difference between the flow rate discharged by the main pumps and the flow rate consumed, in the hydraulic system due to the failure to use the total discharge pressure of the pumps to the high-pressure pipe The energy loss can be minimized and the discharge pressure is continuously adjusted such that the minimum discharge pressure is equal to the highest discharge pressure required by the hydraulic drive means in the corresponding operation mode.

유압 시스템이 내연기관의 배기밸브용 유압 액튜에이터들과 연료펌프용 유압 펌프수단으로 유압유체를 공급할 때, 고압펌프로 부터 토출되는 압력은 내연기관의 부하가 70% 이하인 경우 내연기관의 100%의 엔진부하시 토출압력의 최대 75%로 될 수 있다. 이런게 하여 고압의 유압 펌프를 구동하는데 상당한 정도의 에너지가 절감된다.When the hydraulic system supplies hydraulic fluid to the hydraulic actuators for the exhaust valve of the internal combustion engine and the hydraulic pump means for the fuel pump, the pressure discharged from the high pressure pump is 100% of the engine of the internal combustion engine when the load of the internal combustion engine is 70% or less. It can be up to 75% of discharge pressure under load. This saves a considerable amount of energy in driving the high pressure hydraulic pump.

제 1 전자제어유니트가 적어도 하나의 제어펌프와 적어도 하나의 주펌프의 바이패스 밸브를 제어하며, 제 2 전자제어유니트는 적어도 하나의 제 2 제어펌프와 적어도 하나의 제 2 주펌프의 바이패스 밸브를 제어하도록 상기 유압시스템이 설계되는 것이 바람직하다. 전자제어유니트들의 사용에 의해 제어하는 주목적은 펌프들로부터 현재 토출되는 유량과 토출 압력을 유압유체 사용처에 필요한 유량과 압력으로 제어하기 위한 것이다. 신뢰성을 감안하여, 제어를 하지 않으면 결과적으로 전체 토출유량과 최대압력으로 된다. 복수개의 제어유니트들을 사용하여 주펌프들과 제어펌프들을 제어함으로써 유압시스템의 완전한 고장에 대하여 극히 높은 안전도를 제공하게 된다.The first electronic control unit controls the bypass valve of the at least one control pump and the at least one main pump, and the second electronic control unit is the bypass valve of the at least one second control pump and the at least one second main pump. The hydraulic system is preferably designed to control the pressure. The main purpose of controlling by the use of electronic control units is to control the flow rate and discharge pressure currently discharged from the pumps to the flow rate and pressure required for the hydraulic fluid application. In view of reliability, if control is not performed, the result is total discharge flow rate and maximum pressure. The control of the main pumps and the control pumps using a plurality of control units provides an extremely high degree of safety against complete failure of the hydraulic system.

본 발명의 실시예들은 2행정 크로스헤드 엔진용의 유압시스템에 대한 단순화된 개략구조를 도시한 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세히 설명될 것이다.Embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings showing a simplified schematic structure for a hydraulic system for a two-stroke crosshead engine.

유압시스템은 2행정 크로스헤드 엔진의 유압 유니트들에 가압하의 유압유체를 공급한다. 상기 엔진은 배기밸브들용의 유압 액튜에이터들과 연료 펌프들용의 펌프 구동수단과 같은 유압 구동장치(1)가 제공된 복수개의 실린더들을 구비하고 있다. 이러한 두가지 형태의 유압장치들은 여러 엔진부하들에서 서로 다른 유압유체 소비성향을 가지며, 최소 유압에 대한 요건들 또한 매우 다를 수 있다. 최소 유압에 있어서, 유압 시스템은 최대의 전체 소비를 포함하여 최대 토출 엔진부하에서의 요건을 충족시키는 토출유량을 제공할 수 있어야 한다. 통상, 최대 엔진부하는 가장 높은 토출압을 필요로 한다.The hydraulic system supplies hydraulic fluid under pressure to the hydraulic units of a two-stroke crosshead engine. The engine is provided with a plurality of cylinders provided with hydraulic actuators 1 such as hydraulic actuators for exhaust valves and pump drive means for fuel pumps. These two types of hydraulics have different propensities for hydraulic fluid consumption at different engine loads, and the requirements for minimum hydraulic pressure may also be very different. For minimum hydraulic pressure, the hydraulic system should be able to provide a discharge flow rate that meets the requirements for maximum discharge engine load, including maximum overall consumption. Normally, the maximum engine load requires the highest discharge pressure.

유압유체는 저장탱크로부터 전달될 수 있으며, 예를들어 표준의 유압유를 사용할 수도 있지만 엔진윤활유가 유압유체로서 이용될 수도 있으며, 유압 시스템에는 엔진의 오일탱크(2)로부터 공급된다. 주펌프(3)는 적어도 하나의 필터장치(4)를 통해 유압유체를 저압관(5)으로 공급하며, 상기 저압관에는 4개의 주펌프(6)들과 2개의 제어펌프(7)들이 연결된다. 주펌프는 저압관을 예를들어 1 - 5바의 범위 사이의 압력, 통상적으로는 2바의 압력을 유지하여 주펌프들이 전체 유압유체를 양의 압력으로 유지되게 하여 캐비테이션 현상을 방지하는 작용을 하여 펌프들에서 마중물이 없게 되는 것을 방지하는 잇점을 제공한다. 따라서, 주펌프들은 자흡식일 필요가 없게 된다.The hydraulic fluid can be delivered from the storage tank, for example using standard hydraulic oil but engine lubricating oil can also be used as the hydraulic fluid, and the hydraulic system is supplied from the oil tank 2 of the engine. The main pump 3 supplies hydraulic fluid to the low pressure pipe 5 through at least one filter device 4, and the four main pumps 6 and two control pumps 7 are connected to the low pressure pipe. do. The main pump maintains a low pressure pipe, for example, a pressure in the range of 1-5 bar, typically 2 bar, so that the main pumps maintain the total hydraulic fluid at a positive pressure to prevent cavitation. This provides an advantage of preventing the pumps from missing. Thus, the main pumps do not need to be self-contained.

도면에 도시된 실시예는 선박의 정역회전가능한 2행정 크로스헤드 엔진에 유압유체를 공급한다. 해양용 엔진은 통상의 캠샤프트를 갖지 않으며, 그 배기밸브들과 연료펌프들은 유압으로 구동되고 전자식으로 제어된다. 또한, 일정한 압력으로 연료용 고압원을 접속하거나(통상의 레일 시스템) 각각의 실린더용 연료펌프들로 남겨 두게 할수도 있지만, 유압으로 구동되는 연료펌프가 바람직하다. 더욱이, 유압유체가 공급되는 유압구동장치는 제어밸브들과 펌프들과 같이 다른 유형의 것일 수 있다.The embodiment shown in the figure supplies hydraulic fluid to a two-stroke crosshead engine capable of forward and reverse rotation of a ship. Marine engines do not have a conventional camshaft and their exhaust valves and fuel pumps are hydraulically driven and electronically controlled. It is also possible to connect a high pressure source for fuel at a constant pressure (normal rail system) or to leave it as fuel pumps for each cylinder, but a hydraulically driven fuel pump is preferred. Moreover, the hydraulic drive device supplied with the hydraulic fluid may be of another type, such as control valves and pumps.

주펌프(6)들은 기어장치를 통해 해양용 엔진의 하나 이상의 샤프트, 통상적으로 엔진의 크랭크 샤프트에 의해 직접 구동된다. 이를 위한 기어비는, 선박 엔진이 전부하로 운전될 때 주펌프들의 적당한 회전속도를 얻도록 선택된다. 선박 엔진이 500 mm의 실린더 보어와 100%의 부하에서 125 rpm의 회전속도를 갖기 위하여, 주펌프들은 구동하는 크랭크 샤프트의 것보다 11배 더 높은 회전속도를 가질 수 있다. 보다 큰 선박 엔진들은 보다 낮은 회전속도를 가질수 있으며, 주펌프들의 더 높은 기어비도 허용된다. 예를들어, 메인 타입이 A4FM으로 독일 만네스만 렉스로드 게엠베하사의 축류 피스톤 펌프가 선택될 수 있으며, 이것은 η=0.95의 효율을 갖는다. 상기 펌프는 펌프 용량이 펌프 샤프트의 회전속도에 대해서만 의존하는 고정변위를 갖는 양의 변위의 펌프이다. 높은 수준의 효율과 신뢰성을 갖고 설계구조가 단순화되기 때문에 고정된 변위의 펌프를 선잭하는 것이 유익하다.The main pumps 6 are driven directly by means of gears by one or more shafts of the marine engine, typically the crankshaft of the engine. The gear ratio for this is chosen to obtain a suitable rotational speed of the main pumps when the marine engine is running at full load. In order for the marine engine to have a rotation speed of 125 rpm at a cylinder bore of 500 mm and a load of 100%, the main pumps can have a rotation speed 11 times higher than that of the driving crankshaft. Larger marine engines can have lower rotational speeds, and higher gear ratios of the main pumps are allowed. For example, with the main type A4FM, an axial piston pump from Mannesmann Rexrod GmbH can be selected, which has an efficiency of η = 0.95. The pump is a positive displacement pump with a fixed displacement in which the pump capacity depends only on the rotational speed of the pump shaft. It is advantageous to jack pumps of fixed displacement because of the high level of efficiency and reliability and the simplified design.

선박 엔진이 정역회전가능한 경우, 그 회전속도는 또한 엔진부하에 따라 변화되며, 이것은 저부하에서 낮은 회전속도가 주펌프로부터 보다 작은 토출량으로 됨과 함께 유압유체의 소비량이 감소됨에 따라 주펌프들과 관련하여 특별히 유익하다. 주펌프들로 부터의 토출량은 선박 엔진의 회전속도와 비례하여 변화되는 반면, 소비량은 회전속도에 비례하여 변화된다. 이들의 높은 효율 덕분에, 주펌프들의 전체 용량은 100%의 엔진부하에서 엔진에 의해 소비되는 유압유체의 량을 정확하게 확보할 수 있도록 선택될 수 있다.If the ship's engine is capable of forward and reverse rotation, its rotational speed also changes with the engine load, which is associated with the main pumps as the lower rotational speed at lower loads results in a smaller discharge from the main pump and the consumption of hydraulic fluid is reduced. It is particularly beneficial. The discharge from the main pumps changes in proportion to the speed of the ship engine, while the consumption changes in proportion to the speed of rotation. Thanks to their high efficiency, the total capacity of the main pumps can be selected to ensure an accurate amount of hydraulic fluid consumed by the engine at 100% engine load.

주펌프는 공급관(10)과 배출관(11)으로의 2개의 접속부(9)들 사이에서 연장된 도관(8)에 장착된다. 상기 접속부들에서, 도관들은 함께 용접되거나 예를들어 T형 연결구에 볼트로 달리 결합될 수 있다. 상기 도관들은 또한 블록형상의 바디속으로 구멍이 뚫린 채널들로서 형성될 수도 있으며, 이 경우에 접속부들은 한 채널이 다른 채널과 만나는 장소들에 위치된다. 공급관(10)은 저압관(5)으로 부터 시작하여 접속부(9)들이 제공된 2개의 라인들로 분기되는 단일의 도관으로 될 수 있다. 상기 접속부(9)는 변형예로서 저압관까지의 공급관을 각각 가질 수 있다. 비귀환밸브(12,12')들은 각각의 접속부(9)들과 저압관(5) 사이에 배치되어 저압관으로 부터 주펌프로의 유압유체 유동을 허용한다. 2개의 배출관들은 그 배출측에서 고압관(14)으로의 접속에 앞서 단일의 배출관으로 합쳐지는 것이 바람직하다. 주펌프로부터 고압관으로의 유압유체의 흐름만을 허용하는 비귀환밸브(13,13')들은 상기 배출관들이 단일의 배출관으로 합쳐지기전에 배출관들 각각에 배치된다.The main pump is mounted to a conduit 8 extending between two connections 9 to the supply pipe 10 and the discharge pipe 11. In these connections, the conduits can be welded together or otherwise bolted to eg a T-shaped connector. The conduits may also be formed as channels drilled into the block-shaped body, in which case the connections are located at places where one channel meets another channel. Supply pipe 10 may be a single conduit starting from low pressure pipe 5 and branching into two lines provided with connections 9. The connection part 9 may have a supply pipe to a low pressure pipe as a modification, respectively. Non-return valves 12, 12 ′ are disposed between the respective connecting portions 9 and the low pressure pipe 5 to allow hydraulic fluid flow from the low pressure pipe to the main pump. The two discharge pipes are preferably combined into a single discharge pipe prior to connection to the high pressure pipe 14 on the discharge side thereof. Non-return valves 13, 13 ′ which allow only the flow of hydraulic fluid from the main pump to the high pressure pipe are arranged in each of the discharge pipes before the discharge pipes merge into a single discharge pipe.

저압관과 고압관들로의 주펌프의 상기와 같은 연결의 결과주펌프의 회전방향에 관계없이 저압관으로 부터 고압관으로 유압유체가 흐를 수 있게 된다. 주펌프가 한방향으로 작동할 때 유압유체는 도면에서 좌측방향의 도관부분(8)을 통해 비귀환밸브(12')가 제공된 공급관의 분기관을 통해 흘러서 비귀환밸브(13)가 제공된 배출관의 분기관을 거쳐 고압관으로 토출된다. 주펌프가 반대방향으로 작동할 때, 유압유체는 도면에서 우측의 도관부분(8)을 통해 비귀환밸브(12)가 제공된 공급관의 분기관을 통해 흘러서 비귀환밸브(13')가 제공된 배출관의 분기관을 거쳐 고압관으로 토출된다. 엔진이 정역회전가능한 경우에는, 비귀환밸브(12,12',13,13')들을 구비한 공급관과 배출관의 분기관들을 생략하고 도관(10,11)들이 주펌프(6)에 직접 연결할 수 있다.As a result of the above connection of the main pump to the low pressure pipe and the high pressure pipe, the hydraulic fluid can flow from the low pressure pipe to the high pressure pipe regardless of the rotation direction of the main pump. When the main pump is operated in one direction, the hydraulic fluid flows through the branch pipe of the supply pipe provided with the non-return valve 12 'through the conduit section 8 on the left side in the drawing, so that the portion of the discharge pipe provided with the non-return valve 13 is provided. It is discharged to the high pressure pipe via the engine. When the main pump is operated in the opposite direction, the hydraulic fluid flows through the branch pipe of the supply pipe provided with the non-return valve 12 through the conduit section 8 on the right side in the drawing, so that the non-return valve 13 'is provided. It is discharged through the branch pipe to the high pressure pipe. If the engine is capable of forward and reverse rotation, the conduits (10, 11) can be connected directly to the main pump (6) by omitting the supply and discharge pipes with non-return valves (12, 12 ', 13, 13'). have.

각각의 주펌프의 귀환관(15)에는 전자식으로 작동되는 적어도 2위치의 제어밸브 형태의 바이패스 밸브(16)가 제공되며, 상기 바이패스 밸브는 도면에 도시된 단부위치에서 귀환관이 차단되도록 스프링으로 바이어스되어 있다. 상기 바이패스 밸브가 제어신호에 의해 작동되면, 귀환관이 개방되는 다른 위치로 전환된다. 귀환관은 배출관(11)으로 부터 시작하여 저압관(5)으로 이어지거나 주펌프의 흡입측에 연결된 다른 위치로 이어진다. 상기 배출관의 비귀환밸브(17)는 귀환관의 분기관과 고압관(14) 사이에 배치된다. 상기 비귀환밸브(17)는 도관(14)의 고압이 귀환관의 분기관으로 작용하는 것을 방지한다.The return pipe 15 of each main pump is provided with a bypass valve 16 in the form of an electronically actuated control valve of at least two positions, the bypass valve being shut off at the end position shown in the figure. It is biased with a spring. When the bypass valve is operated by a control signal, it is switched to another position where the return tube is opened. The return pipe starts from the discharge pipe 11 and leads to the low pressure pipe 5 or to another position connected to the suction side of the main pump. The non-return valve 17 of the discharge pipe is disposed between the branch pipe of the return pipe and the high pressure pipe (14). The non-return valve 17 prevents the high pressure of the conduit 14 from acting as a branch pipe of the return pipe.

다른 실시예에서, 도시되지 않았지만 바이패스 밸브는 조정가능한 개방압력으로 가압된 밸브 형태로 형성된다. 현재의 소비처로 토출되는 유압유체량을 조정하기 위하여 해당 주펌프의 작동을 개시하거나 종결시키는 것이 필요할 때, 개방압력은 고압관의 압력보다 높은 개방압력으로 증가시키거나 저압관의 압력 이하로 낮아질 수 있다.In another embodiment, although not shown, the bypass valve is formed in the form of a valve pressurized to an adjustable opening pressure. When it is necessary to start or terminate the operation of the main pump to adjust the amount of hydraulic fluid discharged to the current consumer, the opening pressure can be increased to an opening pressure higher than that of the high pressure pipe or lowered below the pressure of the low pressure pipe. .

제어펌프(7)는 전기적으로 구동되며 전자식으로 제어되는 축류 피스톤 펌프이다. 예를들어 전토출유량에서 η=0.90의 최대 효율을 갖는 주형식이 A4VSO인 독일의 만니스만 렉스로드 게엠베하사의 축류 피스톤 펌프가 선정될 수 있다. 보다 작은 토출유량에서 효율은 상당히 낮아진다. 이것은 가변변위를 갖는 양 변위의 펌프이며, 상기 펌프 피스톤들은 펌프 샤프트에 의해 회전되는 디스크상에 피보트가능하게 장착되며 종속회전하는 드럼의 실린더들에서 이동가능하고, 드럼의 종축은 펌프 샤프트의 종축에 상대적으로 각도조정가능하다. 종축방향으로 이동가능한 슬라이더에 의해, 실린더들을 구비한 드럼의 경사는 변경될 수 있어서 피스톤의 행정이 변화된다. 상기 드럼은, 피스톤들이 제로(0)의 행정을 갖도록 펌프 샤프트의 연장선상에 대해 동일 축방향으로 된 중립 위치를 갖는다. 드럼의 양의 경사를 설정함으로써 펌프의 토출량을 제어함과 함께, 드럼의 경사는 중립위치의 양측으로 배치되도록 변경될 수 있다. 이런 식으로 상기 펌프는 펌프라기 보다는 차라리 모터와 같은 기능을 하도록 조정된다. 즉, 상기 펌프는 소위 음(네거티브) 토출량으로 세팅되어 고압관으로 부터의 유압유체를 사용하고 그 유체를 저압관으로 토출하도록 될 수 있다.The control pump 7 is an axial piston pump that is electrically driven and electronically controlled. For example, an axial piston pump from Mannismann Rexrod GmbH, Germany, whose main model is A4VSO with a maximum efficiency of η = 0.90 at full discharge, can be selected. At smaller discharge flow rates the efficiency is significantly lower. It is a positive displacement pump with variable displacement, the pump pistons being pivotally mounted on the disk rotated by the pump shaft and movable in the cylinders of the subrotating drum, the longitudinal axis of the drum being the longitudinal axis of the pump shaft. The angle is adjustable relative to. By the longitudinally movable slider, the inclination of the drum with cylinders can be changed so that the stroke of the piston is changed. The drum has a neutral position coaxially with respect to the extension of the pump shaft such that the pistons have a zero stroke. By controlling the discharge amount of the pump by setting the amount of inclination of the drum, the inclination of the drum can be changed to be disposed on both sides of the neutral position. In this way the pump is adjusted to function like a motor rather than a pump. That is, the pump may be set to a so-called negative (discharge) discharge amount so as to use hydraulic fluid from the high pressure pipe and discharge the fluid to the low pressure pipe.

제어펌프는 전기 모터/제너레이터 유니트(19)와 샤프트가 연결되고, 상기 유니트는 제어펌프가 고압관(14)으로 유압유체를 토출할 때 제어펌프를 구동시키며, 상기 제어펌프가 고압관으로 부터의 유압유체를 사용하여 제어펌프에 의해 구동되고 전기를 생산하게 된다. 상기 제어펌프는 전자식으로 제어되는 비례 밸브(18)에 의해 조정되며, 상기 비례밸브는 드럼의 기울기와 제어펌프의 동작위치를 셋팅한다. 상기 제어펌프는 밸브(18)의 조정을 통해 고압관의 압력을 제어하며, 상기 밸브(18)는 압력제어밸브라 할 수 있다. 이러한 조정은, 예를들어 제어전압에 기초하여 이루어지며, 상기 제어전압이 클수록 고압관의 압력 증가가 초래된다. 대형의 2행정 크로스헤드 엔진에 있어서, 고압관의 압력은 125 - 300 바의 범위사이에서 가변하도록 제어되는 것이 적당하며, 엔진의 공회전시에는 저압이 작용하고 100%의 엔진부하에서 250바 이상의 고압이 작용한다. 보다 낮은 엔진부하에서 압력을 감소시킴으로써, 도관(14)에서 고압의 유압유체의 가압을 위하여 엔진 시스템으로부터 취해지는 에너지의 절감이 성취된다.The control pump is connected to the electric motor / generator unit 19 and the shaft, and the unit drives the control pump when the control pump discharges the hydraulic fluid into the high pressure pipe 14, and the control pump is driven from the high pressure pipe. Hydraulic fluid is used to drive the control pump and produce electricity. The control pump is adjusted by an electronically controlled proportional valve 18, which sets the inclination of the drum and the operating position of the control pump. The control pump controls the pressure of the high pressure pipe by adjusting the valve 18, the valve 18 may be referred to as a pressure control valve. Such adjustment is made based on, for example, the control voltage, and the larger the control voltage, the higher the pressure in the high pressure tube. In large two-stroke crosshead engines, the pressure in the high pressure pipe is suitably controlled to vary between 125 and 300 bar, with low pressure at idling of the engine and a high pressure of 250 bar or more at 100% engine load. This works. By reducing the pressure at lower engine loads, a reduction in energy taken from the engine system for pressurizing the high pressure hydraulic fluid in the conduit 14 is achieved.

제어밸브(20)는 고압관(14)과 펌프(7) 사이에 위치된다. 상기 제어밸브는 2개의 위치를 가지며, 그중 한 위치는 제어밸브가 비귀환밸브의 역할을 하는 위치로서 이때 고압관으로의 유로속에서 유압유체가 고압관 방향으로 흐르는 것만 허용하며, 다른 위치에서는 제어펌프(7)가 고압관으로 부터의 유압유체를 사용할 수 있도록 유로를 개방한다. 상기 제어밸브(20)는 제 1위치를 유지하도록 스프링으로 바이어스되지만, 제 2위치를 취하도록 전자식으로 작동될 수 있다. 전자제어가 고장난 경우에, 상기 제어밸브(20)는 비귀환밸브로서 작용하는 위치로 스프링의 힘에 의해 자동으로 전환되며, 따라서 고압관으로 부터의 압력 손실을 방지한다. 고압관은 도시되지 않았지만 안전밸브를 포함하며, 상기 안전밸브는 제어펌프(7)로 부터의 압력제어 없이 주펌프들에 의해 발생된 압력이 미리 설정된 최대 압력, 예를들어 310 바를 초과하면 유압유체를 배출시킬 수 있다. 전체적인 전자제어가 고장나는 경우에, 모든 주펌프들은 강제적으로 연결되며 제어펌프들은 강제적으로 분리되어 소비와 관계없이 전 유압유체량이 토출되게 한다. 소비되지 않은 유압유체는 모두 고압관의 안전밸브를 통해 배출된다.The control valve 20 is located between the high pressure pipe 14 and the pump 7. The control valve has two positions, one of which is a position in which the control valve serves as a non-return valve, in which only hydraulic fluid flows in the direction of the high pressure pipe in the flow path to the high pressure pipe, and the control is performed at the other position. The pump 7 opens the flow path so that the hydraulic fluid from the high pressure pipe can be used. The control valve 20 is biased with a spring to maintain the first position, but can be actuated electronically to take the second position. In the event of an electronic control failure, the control valve 20 is automatically switched by the force of the spring to a position that acts as a non-return valve, thus preventing pressure loss from the high pressure pipe. The high pressure tube includes a safety valve, although not shown, which is a hydraulic fluid if the pressure generated by the main pumps without pressure control from the control pump 7 exceeds a preset maximum pressure, for example 310 bar. Can be discharged. In the event of total electronic control failure, all the main pumps are forcibly connected and the control pumps are forcibly separated to allow the total hydraulic fluid to be discharged regardless of consumption. All unused hydraulic fluid is discharged through the safety valve of the high pressure pipe.

제어밸브(20)가 다른 안전수단을 사용하는 대신에, 제어밸브에는 전기적으로 제어되는, 브레이크 블럭들을 구비한 브레이크 디스크와 같은 기계적인 브레이크가 제공될 수 있으며, 상기 브레이크 블록들은 자화 전류에 의해 브레이크 디스크로부터 멀어지게 된다. 전기시스템의 고장시, 자화전류가 없어져 기계적인 압축 스프링들이 브레이크 블록들을 브레이크 디스크와 접촉하게 브레이크 위치로 이동시켜 제어펌프가 정지되게 한다.Instead of the control valve 20 using other safety means, the control valve can be provided with a mechanical brake, such as a brake disc with brake blocks, which is electrically controlled, the brake blocks being braked by magnetizing current. Away from the disk. In the event of a failure of the electrical system, the magnetization current is lost and mechanical compression springs move the brake blocks to the brake position in contact with the brake disc, causing the control pump to stop.

유압 시스템의 제어는 2개의 전자제어 유니트(21)들을 통해 수행되며, 상기 유니트들 각각은 2개의 주펌프들과 제어펌프, 즉 바이패스밸브(16)와 비례밸브(18) 및 제어밸브(20)를 제어한다. 도면에서, 부속 유니트들을 구비한 제어유니트(21)는 점선으로 둘러싸여 있다. 제어밸브(21)들의 하나만 고장난 경우에, 다른 제어유니트가 고압관(14)의 압력제어를 유지할 수 있다.The control of the hydraulic system is carried out via two electronic control units 21, each of which has two main pumps and a control pump, ie bypass valve 16 and proportional valve 18 and control valve 20. ). In the figure, the control unit 21 with the accessory units is surrounded by a dashed line. In the event that only one of the control valves 21 fails, the other control unit can maintain the pressure control of the high pressure pipe 14.

압력제어와 관련한 사용에 있어서, 상기 제어유니트(21)는 현재의 엔진부하에 대한 신호와 함께 고압관(14)의 압력 센서(23)와 저압관(14)의 압력센서(22)로부터 측정신호를 받는다.In use in connection with pressure control, the control unit 21 measures signals from the pressure sensor 23 of the high pressure tube 14 and the pressure sensor 22 of the low pressure tube 14 together with the signal for the current engine load. Receive.

내연기관이 정지되고 다시 작동개시 모드로 될 때, 제어펌프(7)들의 하나가 작동개시하여 고압관(14)이 가압되도록 한다. 비례밸브(18)가 제어유니트(21)로부터 제어전압을 받지 못하면, 제어펌프(7)는 엔진 작동개시 위치로 셋팅될 수 있으며 이때 제어펌프는 고압관속으로 미리 설정된 오일량, 예를들어 제어펌프의 전 토출량의 약 20%정도를 펌핑한다. 이러한 토출량은 내연기관의 작동개시에 적합하며, 이때 주펌프들에 의한 토출이 개시된다. 반대로, 제어펌프들은 최저의 회전속도 영역의 유압상태로 유지할 수 있다.When the internal combustion engine is stopped and put back into the start mode, one of the control pumps 7 starts to cause the high pressure pipe 14 to be pressurized. If the proportional valve 18 does not receive the control voltage from the control unit 21, the control pump 7 can be set to the engine start position, where the control pump is a pre-set amount of oil, e.g. Pump about 20% of the total discharge volume. This discharge amount is suitable for starting operation of the internal combustion engine, at which time the discharge by the main pumps is started. In contrast, the control pumps can be maintained at the hydraulic pressure in the lowest rotational speed range.

주펌프(6) 주변의 모든 도관(8,10,11)들은 매니폴드의 유로로서 형성될 수 있다. 즉, 대형의 블록 형상으로 된 바디의 구멍으로 된 채널들로 될 수 있다. 이것은 파이프 접속들과 연결구등의 수를 감소시킨다. 또한, 상기 매니폴드에 제어펌프(7)들을 집적시킬수도 있다. 유압 시스템이 오직 2개의 주펌프들과 단일의 제어펌프 및 단일의 제어유니트(21)를 구비하는 것으로 구성할 수 있지만, 4개이상의 주펌프들이 바람직하다. 신뢰도를 고려하여 각각 제어유니트에 의해 제어되는 적어도 2개의 제어펌프(7)들이 바람직하다.All conduits 8, 10, 11 around the main pump 6 can be formed as flow paths in the manifold. That is, it may be channels of holes of a body having a large block shape. This reduces the number of pipe connections and connectors. It is also possible to integrate the control pumps 7 in the manifold. Although the hydraulic system may consist of only two main pumps and a single control pump and a single control unit 21, four or more main pumps are preferred. In view of reliability, at least two control pumps 7 each controlled by a control unit are preferred.

본 발명에 따르면 동작 신뢰성을 가짐과 함께 적절하게 낮은 에너지 소비 특성을 갖는 유압시스템을 제공할 수 있는 잇점이 있다.Advantageous Effects According to the present invention, there is an advantage in that it is possible to provide a hydraulic system having operational reliability and an appropriately low energy consumption characteristic.

Claims (11)

복수개의 배기밸브와 연료펌프들을 구비하고, 적어도 하나의 고압 펌프는 가압된 유압유체로 부터의 에너지를, 배기밸브용 유압 액튜에이터들과 연료펌프용 펌프 구동수단과 같은 유압 구동수단(1)에 공급하는 내연기관용 유압 시스템에 있어서, 적어도 3개의 고압 펌프들을 포함하며, 상기 펌프들중 적어도 2개는 내연기관의 출력축에 의해 구동되는 주펌프(6)들로서 그 회전속도는 엔진의 크랭크 샤프트의 회전속도에 따라 미리 설정된 비율로 변화되며, 상기 펌프들중 적어도 다른 하나는 토출 유량이 제어될 수 있으며 전기적으로 구동되는 제어펌프(7)인 것을 특징으로 하는 유압 시스템.A plurality of exhaust valves and fuel pumps, the at least one high pressure pump supplies energy from the pressurized hydraulic fluid to the hydraulic drive means 1, such as the hydraulic actuators for the exhaust valve and the pump drive means for the fuel pump. In a hydraulic system for an internal combustion engine comprising at least three high pressure pumps, at least two of the pumps being main pumps 6 driven by an output shaft of the internal combustion engine, the rotational speed of which is the rotational speed of the crankshaft of the engine. And at least one of the pumps is an electrically driven control pump (7) in which the discharge flow rate can be controlled. 제 1항에 있어서, 상기 주펌프(6)들 각각은 샤프트 회전당 일정한 토출량을 제공하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.2. Hydraulic system according to claim 1, characterized in that each of the main pumps (6) provides a constant discharge amount per shaft revolution. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 주펌프(6)는 제어펌프(7) 보다 상당히 높은 효율을 갖는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.3. Hydraulic system according to claim 1 or 2, characterized in that the main pump (6) has a significantly higher efficiency than the control pump (7). 제 1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어펌프(7)는 전기 모터/제너레이터 유니트(19)에 연결되고, 전기모터에 의해 구동되어 가압된 유압유체를 토출하는 펌프 모드로 부터 가압된 유압유체를 사용하여 전기 제너레이터를 구동하는 모터 모드로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.4. The control pump (7) according to any one of the preceding claims, wherein the control pump (7) is connected to an electric motor / generator unit (19) and pressurized from a pump mode driven by an electric motor to discharge the pressurized hydraulic fluid. A hydraulic system, characterized in that it can be controlled in a motor mode to drive an electrical generator using hydraulic fluid. 제 4항에 있어서, 제어펌프(7)는 주펌프 용량의 40 - 60% 범위, 바람직하게는 50%의 용량을 가지며, 주펌프(6)들은 사실상 같은 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.5. Hydraulic system according to claim 4, characterized in that the control pump (7) has a capacity in the range of 40-60%, preferably 50% of the main pump capacity, and the main pumps (6) have substantially the same capacity. 제 1항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 4개의 주펌프(6)들과 적어도 2개의 제어펌프(7)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.6. Hydraulic system according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least four main pumps (6) and at least two control pumps (7). 크랭크 샤프트를 구비한 내연기관의 배기밸브용 유압 액튜에이터들과 연료펌프용 펌프 구동수단(1)과 같이, 회전 샤프트를 구비하고 회전 샤프트가 양방향으로 회전할 수 있도록 정역 동작가능한 메인 유니트의 유압 구동수단으로 가압된 유압유체를 토출하는 적어도 하나의 고압 펌프를 구비한 유압 시스템에 있어서, 회전 샤프트에 의해 구동되는 복수의 주펌프(6)를 포함하며, 상기 주펌프의 회전속도가 샤프트의 회전속도에 대하여 미리 설정된 비율로 변화하고 상기 샤프트와 동시에 방향을 변경하도록 되고, 상기 주펌프(6)는 접속부로 부터 유압유체가 멀어지게 유동하는 것만 허용하도록 비귀환밸브(13,13')들 각각을 통하여 고압관(14)에 연결되거나 접속부를 향하여 유압유체가 유동하는 것만 허용하도록 비귀환밸브(12,12')들 각각을 통하여 저압관(5)으로 연결되는 2개의 접속부(9)들 사이에서 도관부분(8)에 장착된 것을 특징으로 하는 유압 시스템.Hydraulic drive means of the main unit having a rotating shaft and capable of reverse operation such that the rotating shaft can rotate in both directions, such as the hydraulic actuators for the exhaust valve and the fuel pump pump 1 of the internal combustion engine having a crank shaft. 10. A hydraulic system having at least one high pressure pump for discharging a pressurized hydraulic fluid, comprising: a plurality of main pumps 6 driven by a rotating shaft, wherein the rotational speed of the main pump is in relation to the rotational speed of the shaft; The main pump 6 through each of the non-return valves 13 and 13 'to allow only the hydraulic fluid to flow away from the connection portion. Low pressure through each of the non-return valves 12, 12 'to allow only hydraulic fluid to flow to or connected to the high pressure tube 14; 5, the two connecting portions (9), a hydraulic system, characterized in that mounted on the conduit part (8) between which the connection. 제 1항 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 주펌프(6)는 그로부터 토출된 유압유체의 일부 또는 전부가 흡입구측으로 귀환될 수 있게 하는 조정가능한 바이패스 밸브(16)와 평행하게 연결되며, 고압관으로의 주펌프의 압력관에서 비귀환 밸브(17)가 바이패스 밸브를 구비한 귀환관(15)과 고압관 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.8. The main pump (6) according to any one of the preceding claims, wherein each main pump (6) is connected in parallel with an adjustable bypass valve (16) which allows some or all of the hydraulic fluid discharged therefrom to be returned to the inlet side. And a non-return valve (17) in the pressure pipe of the main pump to the high pressure pipe is disposed between the return pipe (15) having a bypass valve and the high pressure pipe. 제 8항에 있어서, 상기 고압관은 제어펌프(7)로부터의 토출량을 조정하는 밸브(18)에 의해 전자식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.9. Hydraulic system according to claim 8, characterized in that the high pressure pipe is electronically controlled by a valve (18) for adjusting the discharge amount from the control pump (7). 제 1항 내지 9항중 어느 한 항에 있어서, 고압펌프(6,7)로 부터 토출되는 압력은 내연기관의 부하가 70% 이하인 경우 내연기관의 100%의 엔진부하시 토출압력의 최대 75%인 것을 특징으로 하는 유압 시스템.10. The pressure discharged from the high pressure pumps 6 and 7 is a maximum of 75% of the discharge pressure at 100% of the engine load of the internal combustion engine when the load of the internal combustion engine is 70% or less. Hydraulic system characterized in that. 제 1항, 7항 및 8항과, 제 2-6항, 9항 또는 10항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 전자제어유니트(21)가 적어도 하나의 제어펌프(7)와 적어도 하나의 주펌프의 바이패스 밸브(16)를 제어하며, 제 2 전자제어유니트는 적어도 하나의 제 2 제어펌프와 적어도 하나의 제 2 주펌프의 바이패스 밸브를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 유압 시스템.The method according to any one of claims 1, 7 and 8, and 2-6, 9 or 10, wherein the first electronic control unit 21 comprises at least one control pump 7 and at least one main unit. A bypass valve (16) of the pump, wherein the second electronic control unit is adapted to control the bypass valve of the at least one second control pump and the at least one second main pump.
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