WO2016117156A1 - 液圧装置、内燃機関および船舶 - Google Patents

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WO2016117156A1
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auxiliary
auxiliary pump
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combustion engine
pump
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PCT/JP2015/073895
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村田　聡
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic device, an internal combustion engine, and a ship for driving a hydraulic pressure drive unit such as a fuel pump or an actuator for driving an exhaust valve by the hydraulic pressure accumulated by a plurality of auxiliary pumps when the internal combustion engine is driven.
  • a hydraulic pressure drive unit such as a fuel pump or an actuator for driving an exhaust valve by the hydraulic pressure accumulated by a plurality of auxiliary pumps when the internal combustion engine is driven.
  • a fuel pump as a hydraulic pressure drive unit and a lower valve operating device (actuator) for driving an exhaust valve are provided with hydraulic pressure of hydraulic oil accumulated by an auxiliary pump. Controlled by a solenoid valve.
  • a marine diesel engine includes a plurality of auxiliary pumps in order to increase redundancy even when the auxiliary pumps are damaged (see, for example, Patent Document 1).
  • each auxiliary pump can be operated per auxiliary pump so that even if some auxiliary pumps are damaged, the remaining auxiliary pumps can be used for marine operations.
  • the discharge amount during operation is designed with a sufficient margin with respect to the maximum discharge amount. For example, the maximum discharge amount is 30% to 60%.
  • the fuel injection amount decreases, so the required amount of hydraulic oil decreases.
  • ships tend to operate at a reduced speed in order to reduce fuel consumption, and the discharge amount per auxiliary pump in the actual operation state is reduced.
  • the maximum discharge amount is 15% to 30%.
  • the auxiliary pump generally has a tendency to decrease the pump efficiency when the discharge amount per unit becomes small. For this reason, in the current electronically controlled marine diesel engine, the lower the engine load, the lower the efficiency of the auxiliary pump is used, and the energy efficiency of the engine and the ship as a whole is lower.
  • the present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a hydraulic device, an internal combustion engine, and a ship that can use a high-efficiency region of an auxiliary pump regardless of engine load. .
  • a hydraulic apparatus includes a plurality of auxiliary pumps that perform an accumulating operation by the power of an internal combustion engine, and a hydraulic pressure that is driven by the hydraulic pressure accumulated by each auxiliary pump.
  • the number of operating auxiliary pumps is decreased when the load is lower than a predetermined load, while the number of operating auxiliary pumps is increased when the load is higher than the predetermined load.
  • an auxiliary pump switching mechanism for stopping or operating the auxiliary pump.
  • the number of operating auxiliary pumps can be reduced so that each auxiliary pump can be operated with high pump efficiency. it can.
  • the load state of the internal combustion engine is higher than a predetermined load, by increasing the number of operating auxiliary pumps, each auxiliary pump can be operated with high pump efficiency. As a result, it is possible to use an area where the efficiency of the auxiliary pump is high regardless of the engine load.
  • the auxiliary pump switching mechanism is provided while the power of the internal combustion engine is transmitted to the auxiliary pump, and is connected to the auxiliary pump without stopping the internal combustion engine. It comprises a clutch for connecting or disconnecting the power of the internal combustion engine.
  • the auxiliary pump can be stopped or operated during operation of the internal combustion engine by connecting or disconnecting the power of the internal combustion engine to the auxiliary pump without stopping the internal combustion engine.
  • a control unit that acquires the load of the internal combustion engine and controls the auxiliary pump switching mechanism so that the operating number of the auxiliary pumps set in advance according to the load is obtained. It is characterized by providing.
  • the total discharge amount of the operating auxiliary pump is acquired, and the auxiliary pump is set so that the operating number of the auxiliary pumps set in advance according to the total discharge amount is obtained.
  • a control unit for controlling the switching mechanism is provided.
  • the auxiliary pump is a variable displacement pump capable of varying the discharge amount of the hydraulic fluid, and the control unit stops when the number of operating auxiliary pumps is decreased.
  • the discharge amount of the auxiliary pump is gradually decreased and the discharge amount of the auxiliary pump to be operated is gradually increased before the auxiliary pump switching mechanism is controlled.
  • the auxiliary pump is a variable displacement pump capable of changing a discharge amount of the hydraulic fluid
  • the controller is configured to increase the number of operating auxiliary pumps when the auxiliary pump is operated. After the pump switching mechanism is controlled, the discharge amount of the newly operated auxiliary pump is gradually increased and the discharge amount of the auxiliary pump being operated is gradually decreased.
  • the control unit when the number of operating auxiliary pumps is reduced, the control unit stops the auxiliary pump different from the previously stopped auxiliary pump.
  • the pump switching mechanism is controlled.
  • the total operating time of each auxiliary pump can be made uniform, and the damage probability of the auxiliary pump can be reduced.
  • control unit acquires the total pressure of the hydraulic fluid after the discharge of each auxiliary pump, and stops when the total pressure is lower than a preset pressure.
  • the auxiliary pump switching mechanism is controlled to operate the auxiliary pump.
  • This hydraulic device can automatically back up and obtain the required amount of hydraulic fluid when there is a failure in the operating auxiliary pump.
  • control unit maintains this state for a predetermined time when the auxiliary pump is stopped or operated by the auxiliary pump switching mechanism.
  • the load state of the internal combustion engine changes instantaneously due to the screw coming out of the water surface.
  • operating or stopping the auxiliary pump may deteriorate the load fluctuation.
  • this hydraulic device when the auxiliary pump is stopped or operated by the auxiliary pump switching mechanism, the deterioration of the load fluctuation can be suppressed by maintaining this state for a predetermined time.
  • the internal combustion engine of the present invention is characterized by including any one of the hydraulic devices described above.
  • the ship of the present invention is characterized by including the above-described internal combustion engine.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a ship to which a hydraulic apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic view of a hydraulic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view of an auxiliary pump switching mechanism in the hydraulic device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view of an auxiliary pump switching mechanism in the hydraulic device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the internal combustion engine load per crankshaft rotation and the required amount of hydraulic oil.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the internal combustion engine load and the crankshaft rotation speed.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the internal combustion engine load per hour and the required amount of hydraulic oil.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between auxiliary pump discharge amount and pump efficiency.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the internal combustion engine load per hour, the required amount of hydraulic oil, and the number of auxiliary pumps.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the hydraulic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the hydraulic apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a ship to which a hydraulic device according to the present embodiment is applied.
  • the ship of this embodiment has a hull 10.
  • the hull 10 includes a bow 11, a stern 12, a ship bottom 13, and a ship side 14.
  • WL represents the waterline (when fully loaded) of the hull 10.
  • an engine room 17 is partitioned by a partition wall 16 on the stern 12 side.
  • An internal combustion engine (diesel engine) 18 as a main engine is disposed in the engine room 17.
  • the internal combustion engine 18 is connected to a propeller 19 that transmits a propulsive force.
  • the hull 10 is provided with a rudder for controlling the direction of the hull 10 at the stern 12.
  • the rudder is supported so that the rudder main body 20 can rotate with respect to the hull 10.
  • the rudder main body 20 is attached to a rotation shaft 21, and the rotation shaft 21 is attached to the hull 10 so as to be rotatable.
  • the rotating shaft 21 is connected to a drive machine (for example, a hydraulic drive device) 22.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the hydraulic device according to the present embodiment.
  • 3 and 4 are schematic views of an auxiliary pump switching mechanism in the hydraulic device according to the present embodiment.
  • the internal combustion engine 18 obtains power by rotating a crankshaft 34 via a crank 33 as the piston 32 reciprocates in the cylinder 31 as shown in FIGS.
  • an oil pan 35 in which hydraulic oil (hydraulic fluid) is stored is provided in a crankcase in which the crank 33 and the crankshaft 34 are accommodated.
  • the hydraulic apparatus includes an auxiliary pump 41, a clutch 44, a hydraulic drive unit 54, and a control unit 55.
  • the auxiliary machine pump 41 is driven as the crankshaft 34 of the internal combustion engine 18 rotates.
  • the auxiliary pump 41 is a variable displacement pump such as a swash plate pump. As shown in FIGS. 3 and 4, the auxiliary pump 41 rotates the crank gear 42 provided on the crankshaft 34 of the internal combustion engine 18 as the crankshaft 34 rotates. Accumulate pressure to increase hydraulic fluid pressure.
  • each auxiliary pump 41 is connected to a transmission gear 43 connected to a crank gear 42 as shown in FIG.
  • the clutch 44 connects or disconnects the rotation of the crank gear 42 to each auxiliary pump 41. That is, each auxiliary pump 41 is provided such that the rotation of the crank gear 42 is transmitted to the crank gear 42 via the clutch 44.
  • the clutch 44 has a transmission gear 43A (43) connected to the crank gear 42, and a transmission gear 43B (43) connected to the transmission gear 43A (43) and an auxiliary pump. 41, and connecting or disconnecting the transmission gear 43B (43) and the auxiliary pump 41, the rotation of the crank gear 42 is connected to or disconnected from the auxiliary pump 41.
  • the clutch 44 connects or disconnects the rotation of the crank gear 42 with respect to each auxiliary pump 41 without stopping the rotation of the crankshaft 34, and switches the operation and stop of each auxiliary pump 41. It is configured as a switching mechanism.
  • the hydraulic device is configured such that the hydraulic oil stored in the oil pan 35 is sent at a low pressure by a low pressure pump 52 driven by a motor 51, and each auxiliary pump is connected via a backflow prevention unit 53. 41 is supplied to the suction port side. Then, the hydraulic oil accumulated in each auxiliary pump 41 and having a high pressure is discharged from the discharge port of each auxiliary pump 41 and supplied to the hydraulic pressure drive unit 54 via the backflow prevention unit 53.
  • the auxiliary pump 41 since the crankshaft 34 rotates forward and backward, the auxiliary pump 41 also operates forward and backward accordingly, so that the suction port and the discharge port are reversed.
  • the backflow prevention unit 53 is configured by combining four check valves 53 a, supplies low pressure hydraulic oil sent by the low pressure pump 52 to the suction port of the auxiliary pump 41, and discharge port of the auxiliary pump 41.
  • the high-pressure hydraulic fluid discharged from the hydraulic fluid is supplied to the hydraulic pressure drive unit 54.
  • the hydraulic pressure drive unit 54 is a lower valve operating device such as a fuel pump that supplies fuel to the internal combustion engine 18 or an actuator that drives an exhaust valve of the internal combustion engine 18, and the high-pressure operation accumulated in the auxiliary pump 41. It operates when oil is controlled and supplied by a solenoid valve. Although one hydraulic drive unit 54 is shown for convenience in FIG. 2, the internal combustion engine 18 is a multi-cylinder and is provided corresponding to each cylinder. Then, the hydraulic oil used in the hydraulic pressure drive unit 54 is returned to the oil pan 35 of the internal combustion engine 18.
  • the control unit 55 is, for example, a central processing unit (CPU), and mainly controls the clutch 44 that is an auxiliary pump switching mechanism. In addition, the control unit 55 controls the discharge amount by changing the capacity of the auxiliary pump 41, controls the motor 51 of the low-pressure pump 52, and controls the electromagnetic valve in the hydraulic pressure drive unit 54. Further, the control unit 55 acquires the load of the internal combustion engine 18 by the internal combustion engine detection unit.
  • the internal combustion engine detection unit includes, for example, a rotation speed detection unit 61 that detects the rotation speed of the crankshaft 34 in the internal combustion engine 18. The control unit 55 controls the rotation speed and the amount of fuel (hydraulic pressure) supplied to the internal combustion engine 18.
  • the load of the internal combustion engine 18 is calculated based on the opening degree of the electromagnetic valve in the drive unit 54.
  • the control part 55 acquires the discharge amount of the auxiliary machine pump 41 by the auxiliary machine pump detection part.
  • the auxiliary pump detection unit includes, for example, a rotational speed detection unit 61 that detects the rotational speed of the crankshaft 34 in the internal combustion engine 18.
  • each auxiliary pump is detected based on the rotational speed and the capacity of the auxiliary pump 41.
  • the discharge amount of the mechanical pump 41 is calculated.
  • the control unit 55 acquires the total discharge amount of the auxiliary pump 41 that is operating at the time of calculation.
  • control unit 55 acquires the total pressure of the hydraulic oil after being discharged from all the auxiliary pumps 41 that are operating by the pressure detection unit 62.
  • the pressure detection unit 62 is provided on the downstream side of the backflow prevention unit 53, particularly in a portion that is returned to the oil pan 35 of the internal combustion engine 18 by the downstream flow of the hydraulic pressure drive unit 54, and this portion is sent to the operation. Detect oil pressure.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the internal combustion engine load (engine load) per crankshaft rotation and the required amount of hydraulic oil.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the internal combustion engine load (engine load) and the crankshaft rotational speed (engine rotational speed).
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the internal combustion engine load (engine load) per hour and the required amount of hydraulic oil.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between auxiliary pump discharge amount and pump efficiency.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship among the internal combustion engine load (engine load) per hour, the required amount of hydraulic oil, and the number of auxiliary pumps.
  • the hydraulic drive unit 54 in this embodiment includes a fuel pump A and a lower valve train B.
  • the fuel pump A increases the amount of fuel as the engine load (relationship between the rotational speed of the crankshaft 34 and the fuel amount) increases, so the amount of hydraulic oil required per rotation of the crankshaft 34 increases.
  • the lower valve operating device B drives the exhaust valve of the internal combustion engine 18, and the required amount of hydraulic oil per rotation of the crankshaft 34 does not vary with the engine load and is constant. Therefore, in the fuel pump A and the lower valve operating device B that are the hydraulic pressure drive unit 54, the required amount of hydraulic oil per one rotation of the crankshaft 34 increases as the engine load increases. That is, the required supply amount of hydraulic oil to the hydraulic pressure drive unit 54 by the auxiliary pump 41 increases as the engine load increases, and decreases as the engine load decreases.
  • the load of the internal combustion engine 18 increases logarithmically with respect to the rotational speed when the crankshaft 34 is rotated. 5 and 6, the relationship between the load of the internal combustion engine 18 per hour and the required amount of hydraulic oil is as shown in FIG.
  • the auxiliary pump 41 tends to lower the pump efficiency when the discharge amount corresponding to the required amount of hydraulic oil falls below about 50%. Therefore, in order to improve the pump efficiency, for example, as shown in FIG. 9, three auxiliary pumps 41 are used in the relationship between the load of the internal combustion engine 18 per hour and the required amount of hydraulic oil shown in FIG. When the load of the internal combustion engine 18 is 40% or less, one auxiliary pump 41 is operated and the two auxiliary pumps 41 are stopped, so that the hydraulic oil provided by the one auxiliary pump 41 is achieved. The auxiliary pump 41 can be operated in a region where the pump efficiency is high corresponding to the required amount.
  • auxiliary pumps 41 are operated and one auxiliary pump 41 is stopped, so that the hydraulic oil provided by the two auxiliary pumps 41 is achieved.
  • Each auxiliary pump 41 can be operated in a region where the pump efficiency is high corresponding to the required amount.
  • the number of operating auxiliary pumps 41 is set in advance in consideration of the pump efficiency of the auxiliary pump 41.
  • one of the three auxiliary pumps 41 is in a stopped state. However, this stopped auxiliary pump 41 is used as a backup when other auxiliary pumps 41 break down. To do.
  • the number of auxiliary pumps 41 is an example and is not limited to three.
  • the reference “40%” for changing the number of auxiliary pumps 41 is an example, and is not limited thereto.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the control of the control unit, which is the operation of the hydraulic device according to the present embodiment.
  • the control unit 55 acquires the load of the internal combustion engine 18 or the discharge amount of the auxiliary pump 41 with respect to the load of the internal combustion engine 18 as the load state of the internal combustion engine 18 (step S1).
  • step S2 Yes
  • the control unit 55 controls the clutch 44 that is an auxiliary pump switching mechanism, The number of auxiliary pumps 41 operating by stopping the auxiliary pump 41 is reduced (step S5).
  • the control unit 55 increases the discharge amount of the auxiliary pump 41 to be operated (step S3) and decreases the discharge amount of the auxiliary pump 41 to be stopped (step S4). ).
  • step S2 when the load on the internal combustion engine 18 is not lower than a predetermined load (for example, 40%) in step S2 (step S2: No), the control unit 55 loads the internal combustion engine 18 in step S6. Is higher than a predetermined load (for example, 40%) (step S6: Yes), the auxiliary pump switching mechanism clutch 44 is controlled to operate the predetermined auxiliary pump 41 to operate. The number of mechanical pumps 41 is increased (step S7). Thereafter, the control unit 55 decreases the discharge amount of the operating auxiliary pump 41 in accordance with the load of the internal combustion engine 18 (step S8) and increases the discharge amount of the newly operated auxiliary pump 41. (Step S9).
  • a predetermined load for example, 40%
  • step S6 If the load on the internal combustion engine 18 is not higher than a predetermined load (for example, 40%) in step S6 (step S6: No), the control unit 55 returns to step S1 and As the load state, the load of the internal combustion engine 18 or the discharge amount of the auxiliary pump 41 with respect to the load of the internal combustion engine 18 is acquired. This control is performed periodically or continuously.
  • a predetermined load for example, 40%
  • step S6 may precede step S2 and step S6. Specifically, when shifting from a high load to a low load, step S2 is performed first to control the load of the internal combustion engine 18 so as not to drop below a predetermined load. When shifting from a low load to a high load, step S6 is performed. It is preferable to perform the control first so that the load of the internal combustion engine 18 does not rise above a predetermined load.
  • the hydraulic apparatus includes a plurality of auxiliary pumps 41 that accumulate pressure by the power of the internal combustion engine 18, and a hydraulic pressure drive unit that is driven by the hydraulic pressure accumulated by each auxiliary pump 41.
  • the number of operating auxiliary pumps 41 is decreased when the load is lower than a predetermined load, while the operating number of auxiliary pumps 41 is increased when the load is higher than the predetermined load.
  • an auxiliary pump switching mechanism for stopping or operating the auxiliary pump 41 is provided.
  • the auxiliary pump switching mechanism here switches the power transmission to or from the auxiliary pump 41 of the internal combustion engine 18 and switches without stopping the rotation of the crankshaft 34.
  • the above-described clutch 44 is included, but also includes, for example, a mechanism that disengages the crank gear 42 and the transmission gear 43 when the internal combustion engine 18 is stopped.
  • the load state of the internal combustion engine 18 includes the load itself of the internal combustion engine 18 and the discharge amount of the auxiliary pump 41 that discharges the hydraulic oil amount necessary for the load of the internal combustion engine 18.
  • each auxiliary pump 41 when the load state of the internal combustion engine 18 is lower than a predetermined load, the number of operating auxiliary pumps 41 is reduced, so that each auxiliary pump 41 operates with high pump efficiency. Can be made.
  • each auxiliary pump 41 can be operated with high pump efficiency. As a result, the high efficiency region of the auxiliary pump 41 can be used regardless of the engine load.
  • the auxiliary pump switching mechanism is provided while the power of the internal combustion engine 18 is transmitted to the auxiliary pump 41, and is connected to the auxiliary pump 41 without stopping the internal combustion engine 18.
  • the clutch 44 connects or disconnects the power of the internal combustion engine 18.
  • the power of the internal combustion engine 18 is connected to or disconnected from the auxiliary pump 41 without stopping the internal combustion engine 18, thereby stopping or operating the auxiliary pump 41 during operation of the internal combustion engine 18. Can be done.
  • control part 55 which acquires the load of the internal combustion engine 18, and controls an auxiliary pump switching mechanism so that it may become the number of operation of the auxiliary pump 41 preset according to the said load.
  • the total discharge amount of the operating auxiliary pump 41 is acquired, and the auxiliary pump is set so that the number of operating auxiliary pumps 41 set in advance according to the total discharge amount is reached.
  • a control unit 55 that controls the switching mechanism is provided.
  • control unit 55 automatically controls the number of operating auxiliary pumps 41, the effect of using the high efficiency region of the auxiliary pump 41 regardless of the engine load is remarkably obtained. be able to.
  • the auxiliary pump 41 is a variable capacity pump that can vary the discharge amount of the hydraulic fluid, and the control unit 55 stops when the number of operating auxiliary pumps 41 is decreased. The discharge amount of the auxiliary pump 41 is gradually decreased and the discharge amount of the auxiliary pump 41 to be operated is gradually increased, and then the auxiliary pump switching mechanism is controlled.
  • the auxiliary pump 41 is a variable displacement pump that can vary the discharge amount of the hydraulic fluid, and the control unit 55 can increase the number of operating auxiliary pumps 41 when the number of operating auxiliary pumps 41 is increased. After controlling the pump switching mechanism, the discharge amount of the newly operated auxiliary pump 41 is gradually increased, and the discharge amount of the operating auxiliary pump 41 is gradually decreased.
  • the auxiliary pump 41 when the number of operating auxiliary pumps 41 is increased, the auxiliary pump 41 can be switched while preventing changes in hydraulic oil pressure and torque changes in the auxiliary pump 41. .
  • the control unit 55 stops the auxiliary pump 41 that is different from the auxiliary pump 41 stopped last time. Controls the pump switching mechanism.
  • the total operating time of each auxiliary pump 41 can be made uniform, and the damage probability of the auxiliary pump 41 can be reduced.
  • control unit 55 acquires the total pressure of the hydraulic fluid after the discharge of each auxiliary pump 41, and stops when the total pressure is lower than a preset pressure.
  • the auxiliary pump switching mechanism is controlled so as to operate the auxiliary pump 41 being operated.
  • step S21 acquires the total pressure of the hydraulic oil after discharging from all the auxiliary pumps 41 from the pressure detection unit 62 (step S21), and obtains the necessary amount of hydraulic oil with the total pressure being a set value.
  • step S22: Yes the pressure is lower than the expected pressure
  • step S23 the stopped auxiliary pump 41 is operated (step S23). If the total pressure does not fall below the steady pressure at which the required amount of hydraulic fluid is to be obtained (step S22: No), the process returns to step S21 to acquire the total pressure. This control is performed periodically or continuously.
  • control unit 55 maintains this state for a predetermined time when the auxiliary pump 41 is stopped or operated by the auxiliary pump switching mechanism.
  • control unit 55 has a time measuring means, and measures the time by the time measuring means when the auxiliary pump 41 is stopped or operated by the auxiliary pump switching mechanism.
  • the auxiliary pump switching mechanism is not controlled until a predetermined time has elapsed.
  • the load that is the discharge amount of the auxiliary pump 41 that instantaneously discharges the load of the internal combustion engine 18 or the amount of hydraulic oil necessary for the load of the internal combustion engine 18 due to the screw coming out of the water surface.
  • the state will change.
  • the auxiliary pump 41 is operated or stopped in response to such a momentary change in the load state of the internal combustion engine 18, there is a risk that the load fluctuation is worsened.
  • the auxiliary pump 41 is stopped or operated by the auxiliary pump switching mechanism, the deterioration of load fluctuation can be suppressed by maintaining this state for a predetermined time.
  • the internal combustion engine 18 of the present invention includes the above-described hydraulic device.
  • the ship of the present embodiment includes the internal combustion engine 18 described above.

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Abstract

　補機ポンプの効率の高い領域を使用する。　内燃機関（１８）の動力により蓄圧作動する複数台の補機ポンプ（４１）と、各補機ポンプ（４１）により蓄圧された液圧により駆動される液圧駆動部（５４）と、内燃機関（１８）の負荷状態に応じ、所定の負荷よりも低い場合は補機ポンプ（４１）の稼働台数を減少させる一方、所定の負荷よりも高い場合は補機ポンプ（４１）の稼働台数を増加させるように、補機ポンプ（４１）を停止または稼働させるクラッチ（４４）と、を備える。

Description

液圧装置、内燃機関および船舶
　本発明は、内燃機関の駆動時に複数の補機ポンプで蓄圧した液圧により、例えば、燃料ポンプや排気弁駆動用のアクチュエータのような液圧駆動部を駆動する液圧装置、内燃機関および船舶に関する。
　内燃機関である舶用ディーゼルエンジン、特に電子制御エンジンでは、液圧駆動部としての燃料ポンプおよび排気弁駆動用の下部動弁装置（アクチュエータ）は、補機ポンプによって蓄圧された作動油の液圧と、電磁弁により制御される。このような舶用ディーゼルエンジンは、補機ポンプに係る損傷時においても冗長性を高めるために補機ポンプを複数台備えている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０－３３１７７２号公報
　補機ポンプを複数台備える場合、各補機ポンプは、一部の補機ポンプが損傷しても、残りの補機ポンプで舶用の運航ができるように、補機ポンプの１台当りの実運転時の吐出量を、最大吐出量に対して十分に余裕をもたせて設計される。例えば、最大吐出量の３０％～６０％とされる。
　ここで、舶用ディーゼルエンジンの負荷が下がると燃料噴射量が低下するため、作動油の必要量は低下する。そして、近年の船舶では、燃料消費量を抑えるために減速運航される傾向になり、実運転状態における補機ポンプの１台当りの吐出量は少なくなっている。例えば、最大吐出量の１５％～３０％とされる。
　一方で、補機ポンプは一般的に、１台当りの吐出量が小さくなると、ポンプ効率が低下する傾向にある。このため、現在の電子制御式の舶用ディーゼルエンジンでは、エンジン負荷が低いほど補機ポンプの効率が低い領域を使っており、エンジンおよび船舶全体としてエネルギー効率が低い。
　本発明は、上述した課題を解決するものであり、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用することのできる液圧装置、内燃機関および船舶を提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明の液圧装置は、内燃機関の動力により蓄圧作動する複数台の補機ポンプと、各前記補機ポンプにより蓄圧された液圧によって駆動される液圧駆動部と、前記内燃機関の負荷状態に応じ、所定の負荷よりも低い場合は前記補機ポンプの稼働台数を減少させる一方、所定の負荷よりも高い場合は前記補機ポンプの稼働台数を増加させるように、前記補機ポンプを停止または稼働させる補機ポンプ切換機構と、を備えることを特徴とする。
　この液圧装置によれば、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプの稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプの稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用することができる。
　また、本発明の液圧装置では、前記補機ポンプ切換機構は、前記内燃機関の動力を前記補機ポンプに伝達する間に設けられ、前記内燃機関を停止させることなく前記補機ポンプへの前記内燃機関の動力を接続または切断するクラッチからなることを特徴とする。
　この液圧装置によれば、内燃機関を停止させることなく補機ポンプへの内燃機関の動力を接続または切断することで、補機ポンプの停止または稼働を内燃機関の運転中に行うことができる。
　また、本発明の液圧装置では、前記内燃機関の負荷を取得し、当該負荷に応じて予め設定した前記補機ポンプの稼働台数となるように前記補機ポンプ切換機構を制御する制御部を備えることを特徴とする。
　この液圧装置によれば、制御部により補機ポンプの稼働台数を自動的に制御するため、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用する効果を顕著に得ることができる。
　また、本発明の液圧装置では、稼働中の前記補機ポンプの総吐出量を取得し、当該総吐出量に応じて予め設定した前記補機ポンプの稼働台数となるように前記補機ポンプ切換機構を制御する制御部を備えることを特徴とする。
　この液圧装置によれば、制御部により補機ポンプの稼働台数を自動的に制御するため、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用する効果を顕著に得ることができる。
　また、本発明の液圧装置では、前記補機ポンプは、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を減少させる場合、停止する前記補機ポンプの吐出量を徐々に減少させると共に、稼働させる前記補機ポンプの吐出量を徐々に増加させてから前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする。
　この液圧装置によれば、補機ポンプの稼働台数を減少させる場合に、作動油の圧力変化や、補機ポンプのトルク変化を防止して補機ポンプの切り換えを行うことができる。
　また、本発明の液圧装置では、前記補機ポンプは、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を増加させる場合、前記補機ポンプ切換機構を制御させてから、新たに稼働させた前記補機ポンプの吐出量を徐々に増加させると共に、稼働中の前記補機ポンプの吐出量を徐々に減少させることを特徴とする。
　この液圧装置によれば、補機ポンプの稼働台数を増加させる場合に、作動油の圧力変化や、補機ポンプのトルク変化を防止して補機ポンプの切り換えを行うことができる。
　また、本発明の液圧装置では、前記制御部は、前記補機ポンプの稼働台数を減少させる場合、前回停止させた前記補機ポンプとは異なる前記補機ポンプを停止させるように前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする。
　この液圧装置によれば、各補機ポンプの総稼働時間を均一化させ、補機ポンプの損傷確率を低減することができる。
　また、本発明の液圧装置では、前記制御部は、各前記補機ポンプの吐出後の作動液の総圧力を取得し、当該総圧力が予め設定した圧力に対して下回る場合に、停止している前記補機ポンプを稼働させるように前記補機ポンプ切換機構を制御することを特徴とする。
　この液圧装置によれば、稼働中の補機ポンプに故障があった場合に、自動的にバックアップを行い、必要量の作動油を得ることができる。
　また、本発明の液圧装置では、前記制御部は、前記補機ポンプ切換機構により前記補機ポンプを停止または稼働させた場合、この状態を所定時間維持することを特徴とする。
　例えば、悪天候時の航行においては、スクリューが水面からでるなどで瞬間的に内燃機関の負荷状態が変化することになる。このような瞬間的な内燃機関の負荷状態の変化に対し、補機ポンプの稼働や停止を行うことは、負荷変動を悪化させるおそれがある。この液圧装置によれば、補機ポンプ切換機構により補機ポンプを停止または稼働させた場合に、この状態を所定時間維持することで、負荷変動の悪化を抑制することができる。
　また、本発明の内燃機関は、上述したいずれか１つの液圧装置を備えることを特徴とする。
　この内燃機関によれば、液圧装置において、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプの稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプの稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用し、内燃機関としてのエネルギー効率を向上することができる。
　また、本発明の船舶は、上述した内燃機関を備えることを特徴とする。
　この船舶によれば、液圧装置において、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプの稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプの稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプにおいてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用し、内燃機関および船舶全体としてのエネルギー効率を向上することができる。
　本発明によれば、エンジン負荷に因らず補機ポンプの効率の高い領域を使用することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る液圧装置が適用される船舶の概略側面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る液圧装置の概略図である。 図３は、本発明の実施形態に係る液圧装置における補機ポンプ切換機構の概略図である。 図４は、本発明の実施形態に係る液圧装置における補機ポンプ切換機構の概略図である。 図５は、クランク軸１回転当たりの内燃機関負荷と作動油必要量の関係を示すグラフである。 図６は、内燃機関負荷とクランク軸回転数の関係を示すグラフである。 図７は、時間当たりの内燃機関負荷と作動油必要量の関係を示すグラフである。 図８は、補機ポンプ吐出量とポンプ効率の関係を示すグラフである。 図９は、時間当たりの内燃機関負荷と作動油必要量と補機ポンプ台数との関係を示すグラフである。 図１０は、本発明の実施形態に係る液圧装置の動作を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施形態に係る液圧装置の動作を示すフローチャートである。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　図１は、本実施形態に係る液圧装置が適用される船舶の概略側面図である。
　本実施形態の船舶は、船体１０を有する。この船体１０は、船首１１と、船尾１２と、船底１３と、船側１４と、を備えている。ＷＬは、船体１０の喫水線（満載時）をあらわしている。船体１０は、船尾１２側に隔壁１６により機関室１７が区画されている。そして、機関室１７に主機関である内燃機関（ディーゼルエンジン）１８が配置されている。内燃機関１８は、推進力を伝達するプロペラ１９が連結されている。また、船体１０は、船尾１２に船体１０の方向を制御する舵が設けられている。舵は、舵本体２０が、船体１０に対して回転可能に支持されている。本実施形態では、舵本体２０は、回転軸２１に取り付けられ、この回転軸２１が船体１０に対して回転可能に取り付けられている。また、回転軸２１は、駆動機（例えば、油圧駆動装置）２２に連結されている。
　図２は、本実施形態に係る液圧装置の概略図である。図３および図４は、本実施形態に係る液圧装置における補機ポンプ切換機構の概略図である。
　内燃機関１８は、図２～図４に示すように、シリンダ３１内でのピストン３２の往復運動に伴ってクランク３３を介してクランク軸３４が回転することで動力を得る。また、クランク３３およびクランク軸３４が収容されるクランクケースに作動油（作動液）が貯留されるオイルパン３５が設けられている。
　本実施形態の液圧装置は、補機ポンプ４１と、クラッチ４４と、液圧駆動部５４と、制御部５５と、を備える。
　補機ポンプ４１は、内燃機関１８のクランク軸３４の回転に伴い駆動される。補機ポンプ４１は、斜板ポンプなどの可変容量ポンプである。図３および図４に示すように、補機ポンプ４１は、内燃機関１８のクランク軸３４に設けられたクランク歯車４２がクランク軸３４の回転に伴って回転することで、この回転により作動油を蓄圧して作動油の液圧を高める。
　また、補機ポンプ４１は、複数台設けられている。本実施形態において、各補機ポンプ４１は、図３に示すように、クランク歯車４２に接続される伝達歯車４３に対して接続されている。
　クラッチ４４は、クランク歯車４２の回転を各補機ポンプ４１に対して接続または切断する。即ち、各補機ポンプ４１は、クランク歯車４２に対してクラッチ４４を介してクランク歯車４２の回転が伝達されるように設けられている。クラッチ４４は、例えば、図４に示すように、クランク歯車４２に伝達歯車４３Ａ（４３）が接続されており、この伝達歯車４３Ａ（４３）に接続される伝達歯車４３Ｂ（４３）と補機ポンプ４１との間に設けられ、伝達歯車４３Ｂ（４３）と補機ポンプ４１とを接続または切断することで、クランク歯車４２の回転を補機ポンプ４１に対して接続または切断する。このように、クラッチ４４は、クランク軸３４の回転を停止させることなく、各補機ポンプ４１に対するクランク歯車４２の回転を接続または切断し、各補機ポンプ４１の稼働や停止を切り換える補機ポンプ切換機構として構成されている。
　また、液圧装置は、図２に示すように、モータ５１により駆動される低圧ポンプ５２によりオイルパン３５に貯留された作動油が低圧で送られ、逆流防止部５３を介して各補機ポンプ４１の吸込口側に供給される。そして、各補機ポンプ４１で蓄圧され高圧となった作動油は、各補機ポンプ４１の吐出口から吐出され、逆流防止部５３を介して液圧駆動部５４に供給される。ここで、船舶における内燃機関１８は、クランク軸３４が正逆回転するため、これに伴い補機ポンプ４１も正逆作動することから、吸込口と吐出口とが逆になる。逆流防止部５３は、４つの逆止弁５３ａが組み合わされて構成され、低圧ポンプ５２により送られる低圧の作動油を補機ポンプ４１の吸込口に供給し、かつ、補機ポンプ４１の吐出口から吐出される高圧の作動油を液圧駆動部５４に供給するように作用する。
　液圧駆動部５４は、内燃機関１８に燃料を供給する燃料ポンプや、内燃機関１８の排気弁を駆動するアクチュエータなどの下部動弁装置であり、補機ポンプ４１にて蓄圧された高圧の作動油が電磁弁により制御されて供給されることで作動する。液圧駆動部５４は、図２において便宜上１つで示されているが、内燃機関１８が多気筒であり各気筒に対応して設けられている。そして、液圧駆動部５４で使用された作動油は、内燃機関１８のオイルパン３５に戻される。
　制御部５５は、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ：Central　Processing　Unit）であり、主に、補機ポンプ切換機構であるクラッチ４４を制御する。また、制御部５５は、補機ポンプ４１の容量を可変させて吐出量を制御したり、低圧ポンプ５２のモータ５１を制御したり、液圧駆動部５４における電磁弁を制御したりする。また、制御部５５は、内燃機関検出部による内燃機関１８の負荷を取得する。内燃機関検出部は、例えば、内燃機関１８におけるクランク軸３４の回転数を検出する回転数検出部６１を含み、制御部５５では、この回転数および内燃機関１８に供給される燃料量（液圧駆動部５４における電磁弁の開度）に基づいて内燃機関１８の負荷を算出する。また、制御部５５は、補機ポンプ検出部による補機ポンプ４１の吐出量を取得する。補機ポンプ検出部は、例えば、内燃機関１８におけるクランク軸３４の回転数を検出する回転数検出部６１を含み、制御部５５では、この回転数および補機ポンプ４１の容量に基づいて各補機ポンプ４１の吐出量を算出する。そして、制御部５５は、算出時において稼働している補機ポンプ４１の総吐出量を取得する。また、制御部５５は、圧力検出部６２による稼働中の全補機ポンプ４１の吐出後の作動油の総圧力を取得する。圧力検出部６２は、逆流防止部５３の後流側であって、特に、液圧駆動部５４の後流で内燃機関１８のオイルパン３５に戻される部分に設けられ、この部分を送られる作動油の圧力を検出する。
　図５は、クランク軸１回転当たりの内燃機関負荷（エンジン負荷）と作動油必要量の関係を示すグラフである。図６は、内燃機関負荷（エンジン負荷）とクランク軸回転数（エンジン回転数）の関係を示すグラフである。図７は、時間当たりの内燃機関負荷（エンジン負荷）と作動油必要量の関係を示すグラフである。図８は、補機ポンプ吐出量とポンプ効率の関係を示すグラフである。図９は、時間当たりの内燃機関負荷（エンジン負荷）と作動油必要量と補機ポンプ台数との関係を示すグラフである。
　図５に示すように、本実施形態における液圧駆動部５４は、燃料ポンプＡや下部動弁装置Ｂがある。燃料ポンプＡは、エンジン負荷（クランク軸３４の回転数と燃料量の関係）が大きくなるほど燃料を多くすることからクランク軸３４の１回転あたりの作動油必要量が多くなる。一方、下部動弁装置Ｂは、内燃機関１８の排気弁を駆動するもので、クランク軸３４の１回転あたりの作動油必要量はエンジン負荷に伴って変動せず一定である。従って、液圧駆動部５４である燃料ポンプＡおよび下部動弁装置Ｂでは、エンジン負荷が大きくなるほどクランク軸３４の１回転あたりの作動油必要量は多くなる。即ち、補機ポンプ４１による液圧駆動部５４への作動油の必要供給量は、エンジン負荷が大きいほど多くなり、エンジン負荷が小さいほど少なくなる。
　また、図６に示すように、内燃機関１８の負荷は、クランク軸３４を回転させたときの回転数に対して対数的に増加する。そうすると、図５および図６から、時間当たりの内燃機関１８の負荷と作動油必要量との関係は、図７に示すようになる。
　ここで、図８に示すように、補機ポンプ４１は、作動油必要量に相当する吐出量において、約５０％を下回るとポンプ効率が低下する傾向にある。従って、ポンプ効率を向上するには、図７に示す時間当たりの内燃機関１８の負荷と作動油必要量との関係において、図９に示すように、例えば、３台の補機ポンプ４１を使用している場合、内燃機関１８の負荷が４０％以下では１台の補機ポンプ４１を稼働して２台の補機ポンプ４１を停止させることで、１台の補機ポンプ４１でまかなう作動油必要量に対応してポンプ効率の高い領域で補機ポンプ４１を稼働させることが可能になる。一方、内燃機関１８の負荷が４０％を超えた場合では２台の補機ポンプ４１を稼働して１台の補機ポンプ４１を停止させることで、２台の補機ポンプ４１でまかなう作動油必要量に対応してポンプ効率の高い領域で各補機ポンプ４１を稼働させることが可能になる。補機ポンプ４１の稼働台数は、補機ポンプ４１のポンプ効率を考慮して予め設定しておく。
　なお、図９において、３台中の１台の補機ポンプ４１は停止した状態にあるが、この停止している補機ポンプ４１は、他の補機ポンプ４１が故障した場合などのバックアップ用とする。また、補機ポンプ４１の台数は、一例であり３台に限定されるものではない。また、図９において、補機ポンプ４１の台数を変える基準の「４０％」は、一例であってこれに限定されるものではない。
　図１０は、本実施形態に係る液圧装置の動作であって制御部の制御を示すフローチャートである。
　図１０に示すように、制御部５５は、内燃機関１８の負荷状態として、内燃機関１８の負荷、または内燃機関１８の負荷に対する補機ポンプ４１の吐出量を取得する（ステップＳ１）。そして、制御部５５は、内燃機関１８の負荷が所定の負荷（例えば、４０％）よりも低下している場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、補機ポンプ切換機構であるクラッチ４４を制御し、所定の補機ポンプ４１を停止させて稼働する補機ポンプ４１の台数を減らす（ステップＳ５）。この際、ステップＳ５の制御を行う前に、制御部５５は、稼働させる補機ポンプ４１の吐出量を増加させると共に（ステップＳ３）、停止する補機ポンプ４１の吐出量を減少させる（ステップＳ４）。一方、制御部５５は、ステップＳ２において、内燃機関１８の負荷が所定の負荷（例えば、４０％）よりも低下していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ６にて、内燃機関１８の負荷が所定の負荷（例えば、４０％）よりも上昇していれば（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、補機ポンプ切換機構であるクラッチ４４を制御し、所定の補機ポンプ４１を稼働させて稼働する補機ポンプ４１の台数を増やす（ステップＳ７）。その後、制御部５５は、稼働中の補機ポンプ４１の吐出量を内燃機関１８の負荷に対応して減少させると共に（ステップＳ８）、新たに稼働させた補機ポンプ４１の吐出量を増加させる（ステップＳ９）。また、制御部５５は、ステップＳ６にて、内燃機関１８の負荷が所定の負荷（例えば、４０％）よりも上昇していなければ（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、内燃機関１８の負荷状態として、内燃機関１８の負荷、または内燃機関１８の負荷に対する補機ポンプ４１の吐出量を取得する。なお、この制御は、定期的または連続して行われる。
　なお、ステップＳ２とステップＳ６は、ステップＳ６が先であってもよい。具体的に、高負荷から低負荷に移る場合はステップＳ２を先に行って内燃機関１８の負荷が所定の負荷よりも低下しないように制御し、低負荷から高負荷に移る場合はステップＳ６を先に行って内燃機関１８の負荷が所定の負荷よりも上昇しないように制御することが好ましい。
　このように、本実施形態の液圧装置は、内燃機関１８の動力により蓄圧作動する複数台の補機ポンプ４１と、各補機ポンプ４１により蓄圧された液圧により駆動される液圧駆動部５４と、内燃機関１８の負荷状態に応じ、所定の負荷よりも低い場合は補機ポンプ４１の稼働台数を減少させる一方、所定の負荷よりも高い場合は補機ポンプ４１の稼働台数を増加させるように、補機ポンプ４１を停止または稼働させる補機ポンプ切換機構と、を備える。
　なお、ここでの補機ポンプ切換機構は、内燃機関１８の補機ポンプ４１への動力伝達を接続または切断の切り換えを行うものであって、クランク軸３４の回転を停止させずに切り換えを行う上述したクラッチ４４を含むが、内燃機関１８を停止した状態において、例えば、クランク歯車４２と伝達歯車４３との噛み合いを外す機構も含む。また、内燃機関１８の負荷状態とは、内燃機関１８の負荷そのものや、内燃機関１８の負荷に必要な作動油量を吐出する補機ポンプ４１の吐出量を含む。
　この液圧装置によれば、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプ４１の効率の高い領域を使用することができる。
　また、本実施形態の液圧装置では、補機ポンプ切換機構は、内燃機関１８の動力を補機ポンプ４１に伝達する間に設けられ、内燃機関１８を停止させることなく補機ポンプ４１への内燃機関１８の動力を接続または切断するクラッチ４４からなる。
　この液圧装置によれば、内燃機関１８を停止させることなく補機ポンプ４１への内燃機関１８の動力を接続または切断することで、補機ポンプ４１の停止または稼働を内燃機関１８の運転中に行うことができる。
　また、本実施形態の液圧装置では、内燃機関１８の負荷を取得し、当該負荷に応じて予め設定した補機ポンプ４１の稼働台数となるように補機ポンプ切換機構を制御する制御部５５を備える。または、本実施形態の液圧装置では、稼働中の補機ポンプ４１の総吐出量を取得し、当該総吐出量に応じて予め設定した補機ポンプ４１の稼働台数となるように補機ポンプ切換機構を制御する制御部５５を備える。
　この液圧装置によれば、制御部５５により補機ポンプ４１の稼働台数を自動的に制御するため、エンジン負荷に因らず補機ポンプ４１の効率の高い領域を使用する効果を顕著に得ることができる。
　また、本実施形態の液圧装置では、補機ポンプ４１は、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、制御部５５は、補機ポンプ４１の稼働台数を減少させる場合、停止する補機ポンプ４１の吐出量を徐々に減少させると共に、稼働させる補機ポンプ４１の吐出量を徐々に増加させてから補機ポンプ切換機構を制御する。
　この液圧装置によれば、補機ポンプ４１の稼働台数を減少させる場合に、作動油の圧力変化や、補機ポンプ４１のトルク変化を防止して補機ポンプ４１の切り換えを行うことができる。
　また、本実施形態の液圧装置では、補機ポンプ４１は、作動液の吐出量を可変できる可変容量ポンプであり、制御部５５は、補機ポンプ４１の稼働台数を増加させる場合、補機ポンプ切換機構を制御させてから、新たに稼働させた補機ポンプ４１の吐出量を徐々に増加させると共に、稼働中の補機ポンプ４１の吐出量を徐々に減少させる。
　この液圧装置によれば、補機ポンプ４１の稼働台数を増加させる場合に、作動油の圧力変化や、補機ポンプ４１のトルク変化を防止して補機ポンプ４１の切り換えを行うことができる。
　また、本実施形態の液圧装置では、制御部５５は、補機ポンプ４１の稼働台数を減少させる場合、前回停止させた補機ポンプ４１とは異なる補機ポンプ４１を停止させるように補機ポンプ切換機構を制御する。
　この液圧装置によれば、各補機ポンプ４１の総稼働時間を均一化させ、補機ポンプ４１の損傷確率を低減することができる。
　また、本実施形態の液圧装置では、制御部５５は、各補機ポンプ４１の吐出後の作動液の総圧力を取得し、当該総圧力が予め設定した圧力に対して下回る場合に、停止している補機ポンプ４１を稼働させるように補機ポンプ切換機構を制御する。
　具体的には、上述したように、３台中の１台の補機ポンプ４１を停止した状態としてバックアップ用とする場合を、図１１のフローチャートで示す。即ち、制御部５５は、全補機ポンプ４１の吐出後の作動油の総圧力を圧力検出部６２から取得し（ステップＳ２１）、この総圧力が設定値であって必要量の作動油を得るべき圧力を下回る場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、停止していた補機ポンプ４１を稼働させる（ステップＳ２３）。総圧力が必要量の作動油を得るべき定常の圧力を下回っていなければ（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２１に戻って総圧力を取得する。この制御は、定期的または連続して行われる。
　この液圧装置によれば、稼働中の補機ポンプ４１に故障があった場合に、自動的にバックアップを行い、必要量の作動油を得ることができる。
　また、本実施形態の液圧装置では、制御部５５は、補機ポンプ切換機構により補機ポンプ４１を停止または稼働させた場合、この状態を所定時間維持する。
　具体的には、制御部５５は、計時手段を有しており、補機ポンプ切換機構により補機ポンプ４１を停止または稼働させた場合に計時手段により時間を計る。そして、所定時間が経過するまでは、補機ポンプ切換機構を制御しない。
　例えば、悪天候時の航行においては、スクリューが水面からでるなどで瞬間的に内燃機関１８の負荷や、内燃機関１８の負荷に必要な作動油量を吐出する補機ポンプ４１の吐出量である負荷状態が変化することになる。このような瞬間的な内燃機関１８の負荷状態の変化に対し、補機ポンプ４１の稼働や停止を行うことは、負荷変動を悪化させるおそれがある。この液圧装置によれば、補機ポンプ切換機構により補機ポンプ４１を停止または稼働させた場合に、この状態を所定時間維持することで、負荷変動の悪化を抑制することができる。
　また、本発明の内燃機関１８は、上述した液圧装置を備える。
　この内燃機関１８によれば、液圧装置において、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプ４１の効率の高い領域を使用し、内燃機関１８としてのエネルギー効率を向上することができる。
　また、本実施形態の船舶は、上述した内燃機関１８を備える。
　この船舶によれば、液圧装置において、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも低い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を減少させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。一方、内燃機関１８の負荷状態が所定の負荷よりも高い場合に補機ポンプ４１の稼働台数を増加させることで、個々の補機ポンプ４１においてポンプ効率が高い状態で稼働させることができる。この結果、エンジン負荷に因らず補機ポンプ４１の効率の高い領域を使用し、内燃機関１８および船舶全体としてのエネルギー効率を向上することができる。
　１０　船体
　１８　内燃機関
　４１　補機ポンプ
　４４　クラッチ
　５４　液圧駆動部
　５５　制御部
　６１　回転数検出部
　６２　圧力検出部

Claims (11)

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