KR101352747B1

KR101352747B1 - 디엠이 연료 공급방법 및 디엠이 연료 공급 시스템

Info

Publication number: KR101352747B1
Application number: KR1020117030871A
Authority: KR
Inventors: 칸도커 아부 라이한
Original assignee: 얀마 가부시키가이샤
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2014-01-16
Also published as: WO2011004740A1; KR20120025550A; CN102498283B; JP5259509B2; CN102498283A; JP2011012652A

Abstract

본 발명은, 엔진(1)의 연료탱크(3) 내에 연료 공급라인(111)을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급방법으로서, 상기 연료 공급라인(111)을 개방한(단계 S3) 후, 상기 연료 공급라인(111)의 압력으로부터 상기 연료탱크 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하고(단계 S4), 상기 압력 차이가 소정의 설정 값보다도 작을 때, 상기 연료탱크(3)의 퍼지 전자밸브(RV-2)를 개방하고(단계 S5), 상기 압력 차이가 상기 설정치 이상일 때 상기 퍼지 밸브(RV-2)를 폐쇄하는 DME 연료 공급방법이다.

Description

디엠이 연료 공급방법 및 디엠이 연료 공급 시스템 {DME FUEL SUPPLY METHOD AND DME FUEL SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 엔진의 연료탱크에 DME를 공급하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

DME를 연료로 하는 DME 엔진이 공지되어 있다. DME 엔진을 이용하는 기술의 일례가 특허문헌 1에 개시되어 있다. 종래에는 DME를 DME 스테이션으로부터 DME 엔진의 연료탱크에 수동으로 보급하도록 되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 2007－263064호 공보

DME(디메틸에테르) 엔진은, 예컨대 열병합발전 시스템에 쓰이고 있다. DME 열병합발전 시스템을 계속해서 운전하기 위해서는 연료탱크 내의 DME의 감량(減量)을 보충하도록 DME를 보급할 필요가 있다. 그 때문에, 수동이 아니라 자동으로 DME를 연료탱크에 공급할 수 있는 공급 시스템이 필요하게 된다. 구체적으로는 공급 시스템으로서, 연료탱크에 연료 공급라인을 매개로 DME를 직접 공급하는 시스템을 생각할 수 있다. DME 열병합발전 시스템은 연료탱크 내의 연료가 적절히 보급되도록 되어 있는 한 24시간 계속해서 가동할 수가 있다.

도 5는 탱크 내 압력 및 탱크 내 액면(掖面) 레벨의 시간 변화의 일례를 나타낸 도면이다. 탱크 내 압력은 DME 엔진의 연료탱크 내의 압력을 가리킨다. 탱크 내 액면 레벨은 연료탱크 내의 액면의 높이, 즉 탱크 내의 연료의 잔량(殘量)을 가리킨다. 탱크 내 액면 레벨의 저하는 DME 엔진에서의 DME의 소비에 의해 발생한다. 탱크 내 액면 레벨의 상승은 연료탱크에 수동으로 DME를 보급함으로써 발생한다. 탱크 내 압력은 연료탱크 내의 DME가 기화(氣化)함으로써 발생한다. DME가 소비되면 탱크 내의 공간 용량이 증가하기 때문에 DME 증기가 팽창해서 탱크 내 압력이 낮아진다. 역으로, DME가 보급되면 탱크 내의 공간 용량이 줄어들므로, DME 증기가 압축되어 탱크 내 압력이 높아진다. 그 때문에, 도 5에서, 탱크 내 압력의 변화가 탱크 내 액면 레벨의 변화에 연동(連動)하도록 되어 있다. 단, 시간 경과에 수반해서 DME의 증발량이 증대하기 때문에, 탱크 내 압력의 평균치는 서서히 상승하도록 되어 있다.

앞에서 설명한 공급 시스템을 이용해서, 연료탱크에 연료 공급라인을 매개로 DME를 직접 공급하는 경우, 연료 공급라인의 압력(공급 압력)이 탱크 내 압력보다도 커지는 것이 필요하다. 공급 압력이 탱크 내 압력과 같아지면 DME가 흐르지 않게 되어 DME의 공급이 되지 않게 된다. 그 때문에, 탱크 내 압력의 상승에 따라 탱크 내 압력을 낮출 필요가 있다. 여기서, 연료탱크의 뚜껑을 개방하는 등 연료탱크를 대기 중으로 연통시킴으로써 탱크 내 압력을 낮춰줄 수가 있다. 그러나, 연료탱크를 상시 개방되어 있다면, DME가 대기 중으로 대량으로 방출되게 된다. 또, 연료탱크를 수동으로 개방하는 경우, 작업자는 연료탱크 내의 연료의 감량을 24시간 체제로 감시할 필요가 있어서, 작업효율의 악화가 예상될 수 있다.

그 때문에, 본 발명은 DME 엔진의 연료탱크에 DME 연료를 자동적으로 공급할 수 있고, 또한 연료탱크 내의 압력 상승에 의해 DME의 공급이 저하되지 않는 DME 연료 공급방법 및 공급 시스템을 제공한다.

본 발명의 제1의 관점은 엔진의 연료탱크 내에 연료 공급라인을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급방법으로서, 상기 DME를 상기 연료탱크 내로 공급하고 있는 동안, 상기 연료 공급라인의 압력으로부터 상기 연료탱크 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하는 감시공정과, 상기 압력 차이가 소정의 설정치 이하인지 여부를 판정하는 판정공정과, 상기 판정공정에서 상기 압력 차이가 상기 설정치 이하인 것으로 판정되는 경우 퍼지 밸브를 소정 시간 동안 일시적으로 개방하는 퍼지공정을 구비하고서, 상기 개방공정이 실행되면 상기 판정공정이 상기 개방공정의 종료 후에 재차 실행되는 DME 연료 공급방법을 제공한다.

본 발명의 제1의 관점에 따른 DME 연료 공급방법은 바람직하기는 구성 (a)을 채용할 수 있다.

(a) 상기 공급 목표량이, 상기 연료탱크의 최대량으로부터 상기 연료탱크 내의 DME의 잔량을 차감함으로써 얻어지는 것이고, 상기 DME 연료 공급방법은 상기 연료 공급라인의 개방에 앞서 상기 잔량을 검출함으로써 상기 공급 목표량을 산출한다.

본 발명의 제2의 관점은 엔진의 연료탱크 내에 연료 공급라인을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급방법으로서, 상기 DME를 상기 연료탱크 내로 공급하고 있는 동안, 상기 연료 공급라인의 압력으로부터 상기 연료탱크 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하는 감시공정과, 상기 압력 차이가 소정의 설정치 이하인지 여부를 판정하는 판정공정과, 상기 압력 차이가 상기 설정 값 이하일 때에 상기 연료탱크의 퍼지 밸브를 개방하는 개방공정과, 상기 압력 차이가 상기 설정 값보다도 클 때에 상기 퍼지 밸브를 폐쇄하는 폐쇄공정을 구비하고 있는 DME 연료 공급방법을 제공한다.

본 발명의 제3의 관점은 엔진의 연료탱크 내에 연료 공급라인을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급 시스템으로서, 상기 연료 공급라인을 개폐하는 연료 전자밸브와, 상기 연료탱크를 개폐하는 퍼지 밸브와, 상기 연료탱크 내의 압력을 검출하는 탱크 내 압력 센서와, 상기 연료 공급라인의 압력을 검출하는 공급 압력 센서와, 상기 탱크 내 압력 센서 및 상기 공급 압력 센서에 의한 검출정보를 기초로 상기 전자밸브 및 상기 퍼지 밸브를 개폐하는 제어장치를 구비하되, 상기 제어장치가, 상기 연료 공급라인을 개방되어 있는 동안 상기 연료 공급라인의 압력으로부터 상기 연료탱크 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하는 감시처리와, 상기 압력 차이가 소정의 설정치 이하인지 여부를 판정하는 판정처리와, 상기 판정공정에 있어서 상기 압력 차이가 상기 설정치 이하인 것으로 판정되는 경우 상기 퍼지 밸브를 소정 시간 동안 일시적으로 개방하는 퍼지처리를 실행하여, 상기 개방공정이 실행되면 상기 판정공정이 상기 개방공정의 종료 후에 재차 실행되는 DME 연료 공급 시스템을 제공한다.

본 발명의 제4의 관점은 엔진의 연료탱크 내에 연료 공급라인을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급 시스템으로서, 상기 연료 공급라인을 개폐하는 연료 전자밸브와, 상기 연료탱크를 개폐하는 퍼지 밸브와, 상기 연료탱크 내의 압력을 검출하는 탱크 내 압력 센서와, 상기 연료 공급라인의 압력을 검출하는 공급 압력 센서와, 상기 탱크 내 압력 센서 및 상기 공급 압력 센서에 의한 검출정보를 기초로 상기 전자밸브 및 상기 퍼지 밸브를 개폐하는 제어장치를 구비하되, 상기 제어장치가, 상기 연료 공급라인을 개방되어 있는 동안 상기 연료 공급라인의 압력으로부터 상기 연료탱크 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하는 감시처리와, 상기 압력 차이가 소정의 설정치 이하인지 여부를 판정하는 판정처리와, 상기 압력 차이가 상기 설정치 이하일 때 상기 연료탱크의 퍼지 밸브를 개방하는 개방처리와, 상기 압력 차이가 상기 설정 값보다도 클 때 상기 퍼지 밸브를 폐쇄하는 폐쇄처리를 실행하는 DME 연료 공급 시스템을 제공한다.

본 발명은 엔진의 연료탱크에 DME 연료를 자동적으로 공급할 수 있고, 또한 연료탱크 내의 압력 상승에 의해 DME의 공급이 저해되지가 않게 된다.

도 1은 DME 엔진 시스템 및 DME 공급 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 DME 연료 공급 제어의 플로우차트이다.
도 3은 탱크 내 압력, 공급 압력 및 탱크 내 액면 레벨의 시간 변화의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 DME 연료 공급 제어의 플로우차트이다(다른 실시형태).
도 5는 탱크 내 압력 및 탱크 내 액면 레벨의 시간 변화의 일례를 나타낸 도면이다(종래기술).

도 1은 DME 엔진 시스템(1) 및 DME 공급 시스템(100)을 나타내는 개략도이다. DME 공급 시스템(100)은 DME 공급원(101)으로부터 엔진(2)의 연료탱크(3)로 DME 및 윤활향상제(潤滑向上劑)를 공급하는 시스템이다. 연료탱크(3)에는 윤활향상제를 함유하는 DME가 축적된다. DME 엔진 시스템(1)은 윤활향상제를 함유하는 DME에 의해 엔진(2)을 구동하는 장치이다. DME 공급원(101)은 DME의 파이프라인 시스템 또는 DME의 탱크이다.

이하, 특히 필요가 없는 한 윤활향상제를 함유하는 DME와 윤활향상제를 함유하지 않은 DME를 구별하지 않고 어느 쪽의 DME도 단지 「DME」라고 칭하기로 한다.

도 1에서, DME 엔진 시스템(1)은 엔진(2), 연료탱크(3), 고압펌프(4) 및 엔진 제어장치(5)를 구비하고 있다. DME 엔진 시스템(1)은 연료용 라인으로서, 제1연료라인(11), 제2연료라인(12), 제3연료라인(13) 및 제4연료라인(14)을 구비하고 있다. DME 엔진 시스템(1)은 DME 증기를 퍼지(purge)하기 위한 라인으로서, 제1퍼지라인(21), 제2퍼지라인(22) 및 제3퍼지라인(23)을 구비하고 있다. DME 엔진 시스템(1)은 밸브로서, 압력조정밸브(30), 제2차단밸브(32), 제3차단밸브(33) 및 체크밸브(34)를 구비하고 있다.

제1연료라인(11)은 연료탱크(3)와 고압펌프(4)를 접속하도록 되어 있다. 제2연료라인(12)은 고압펌프(4)와 엔진(2)을 접속하도록 되어 있다. 제3연료라인(13) 및 제4연료라인(14)은 압력조정 밸브(30)를 매개로 엔진(2)과 연료탱크(3)를 접속하도록 되어 있다. 압력조정 밸브(30)는 제3연료라인(13)과 제4연료라인(14) 사이에 설치되어 있다. 체크밸브(34)는 연료탱크(3)와 제4연료라인(14) 사이에 설치되어 있다.

제2차단밸브(32)는 제2연료라인(12)과 제2퍼지라인(22) 사이에 설치되어 있다. 제2차단밸브(32)가 개방되면, 제2연료라인(12) 내의 DME 증기가 제2퍼지라인(22)을 거쳐 대기 중으로 해방된다. 제3차단밸브(33)는 제3연료라인(13)과 제3퍼지라인(23) 사이에 설치되어 있다. 제3차단밸브(33)가 개방되면, 제3연료라인(13) 내의 DME 증기가 제3퍼지라인(23)을 거쳐 대기 중으로 해방된다.

엔진 제어장치(5)는 DME 엔진 시스템(1)의 각 부(部)를 제어한다. 엔진 제어장치(5)는 엔진(2)을 작동시킬 때에 고압펌프(4)를 작동시킨다. DME는 고압펌프(4)의 작동에 의해 라인(11 ~ 14)을 경유해서 연료탱크(3) 및 엔진(2)을 순환한다.

도 1에서, DME 공급 시스템(100)은 향상제 탱크(102), 향상제 펌프(103) 및 공급 제어장치(105)를 구비하고 있다. DME 공급 시스템(100)은 공급라인으로서, 연료 공급라인(111), 제1향상제 공급라인(121) 및 제2향상제 공급라인(122)을 구비하고 있다. DME 공급 시스템(100)은 밸브로서, 입구차단밸브(SV-1), DME 전자밸브(electromagnetic valve)(CV-3), 향상제 전자밸브(CV-4) 및 퍼지 전자밸브(RV-2)를 구비하고 있다. DME 공급 시스템(100)은 센서로서, 유량 센서(151), 공급 압력 센서(PS-1), 온도 센서(152), 탱크 내 압력 센서(PS-2) 및 용량 레벨 센서(51)를 구비하고 있다.

연료 공급라인(111)은 DME 공급원(101)과 연료탱크(3)를 접속하도록 되어 있다. DME는 DME 공급원(101)으로부터 연료탱크(3) 쪽으로 공급된다. 연료 공급라인(111) 상에는 DME의 흐름 방향을 따라, 입구차단밸브(SV-1), 유량 센서(151), 합류부(131), 공급 압력 센서(PS-1), 온도 센서(152) 및 DME 전자밸브(CV-3)가 배치되어 있다.

제1향상제 공급라인(121)은 향상제 탱크(102)와, 향상제 펌프(103)를 접속하도록 되어 있다. 제2향상제 공급라인(122)은 향상제 펌프(103)와 연료 공급라인(111)을 접속하도록 되어 있다. 합류부(131)는 제2향상제 공급라인(122)과 연료 공급라인(111)과의 접속부이다. 윤활향상제는 향상제 탱크(102)로부터 향상제 펌프(103)를 경유해서 연료 공급라인(111) 상의 합류부(131)로 공급된다. 제2향상제 공급라인(122) 상에는 향상제 전자밸브(CV-4)가 배치되어 있다.

향상제 펌프(103)는 본 실시형태에서는 정량펌프이다.

입구차단밸브(SV-1)는 합류부(131)의 상류 측에서 연료 공급라인(111)을 개폐할 수 있다. DME 전자밸브(CV-3)는 합류부(131)의 하류 측에서 연료 공급라인(111)을 개폐할 수 있다. 향상제 전자밸브(CV-4)는 제2향상제 공급라인(122)을 개폐할 수 있다.

공급 압력 센서(PS-1)는 합류부(131)의 하류 측에서 연료 공급라인(111) 내의 압력을 검출할 수 있다.

유량 센서(151)는 연료 공급라인(111) 내의 유량을 검출할 수 있다. 그 때문에, 유량 센서(151)는 당연하게 연료 공급라인(111) 내에 흐름이 발생해 있는지 흐름이 정지되어 있는지도 검출할 수 있다.

온도 센서(152)는 합류부(131)의 하류 측에서 연료 공급라인(111) 내의 온도를 검출할 수 있다. 온도 센서(152)는 본 실시형태에서는 열전대(thermo couple)이다.

퍼지 전자밸브(RV-2)는 제1퍼지라인(21) 상에 설치되어 있다. 퍼지 전자밸브(RV-2)가 개방되면, 연료탱크(3) 내의 DME 증기(蒸氣)가 제1퍼지라인(21)을 거쳐 대기 중으로 해방된다.

탱크 내 압력 센서(PS-2)는 제1연료라인(11)의 압력을 검출한다. 여기서, 제1연료라인(11)의 압력은 연료탱크(3) 내의 압력과 같다.

용량 레벨 센서(51)는 연료탱크(3) 내에 비축되어 있는 DME의 량을 검출한다.

공급 제어장치(105)는 DME 공급 시스템(100)의 각 부를 제어한다. 구체적으로는 공급 제어장치(105)는 퍼지 전자밸브(RV-2), 입구차단밸브(SV-1), DME 전자밸브(CV-3) 및 향상제 전자밸브(CV-4)의 개폐를 제어한다. 공급 제어장치(105)는 향상제 펌프(103)의 구동을 제어한다. 공급 제어장치(105)는 공급 압력 센서(PS-1), 탱크 내 압력 센서(PS-2), 용량 레벨 센서(51) 및 온도 센서(152)에 의한 검출정보를 파악할 수 있다.

DME 공급 시스템(100)에서, 윤활향상제를 함유하지 않은 DME가 DME 공급원(101)으로부터 연료 공급라인(111)으로 공급된다. 연료 공급라인(111) 상의 합류부(131)에서 DME에 윤활향상제가 투입된다. 즉, 합류부(131)에서 DME와 윤활향상제가 혼합된다. 그 결과, 윤활향상제를 함유하는 DME가 연료탱크(3)로 공급된다.

도 2는 DME 연료 공급 제어의 플로우차트이다. 공급 제어장치(105)는 DME 연료 공급 제어를 실행할 수 있다. DME 연료 공급 제어는 시퀀스(sequence) 제어이다. DME 연료 공급 제어에 있어서, 뒤에 설명되는 각 단계의 처리가 순차적으로 실행된다.

DME 연료 공급 제어의 개시시점에서, 입구차단밸브(SV-1)는 개방되어 있고, DME 전자밸브(CV-3) 및 향상제 전자밸브(CV-4)는 닫혀져 있다. 입구차단밸브(SV-1)는 유지관리 시 등을 제외하고 통상적으로는 개방되어 있다.

DME 공급 시스템(100)은 시스템을 기동(起動)하기 위한 기동 스위치를 구비하고 있다. 단계 S1에서, 공급 제어장치(105)는 기동 스위치가 눌려진 것을 검출하면 DME 연료 공급 제어를 개시한다.

단계 S2에서, 공급 제어장치(105)는 DME 공급 목표량을 계산한다. DME 공급 목표량은 금회(今回)의 DME 공급 작업을 함에 있어 DME 공급 시스템(100)이 연료탱크(3)에 DME를 공급하는 량을 의미한다. 본 실시형태에서는 연료탱크(3) 내의 공간 용량이 DME의 공급 목표량으로 설정되어 있다.

DME 공급 목표량 = 탱크 최대량 - 탱크 잔량 - - - - (1)

탱크 최대량은 연료탱크(3)의 최대 용량으로서 특정되어 있다. 탱크 잔량은 연료탱크(3) 내에 남겨져 있는 DME의 량이다. 공급 제어장치(105)는 용량 레벨 센서(51)에 의한 검출정보를 기초로 탱크 잔량을 특정할 수 있다. 그 때문에, 공급 제어장치(105)는 식 (1)을 기초로 DME 공급 목표량을 산출할 수 있다.

단계 S3에서, 공급 제어장치(105)는 DME 전자밸브(CV-3)를 개방한다. 그 결과, DME가 연료탱크(3) 내로 흘러들어간다.

앞에서 설명한 바와 같이, DME 공급 시스템(100)은 DME 뿐 아니라 윤활향상제를 연료 공급라인(111)에 공급할 수 있다. 공급 제어장치(105)는 DME 전자밸브(CV-3)를 개방한 후 향상제 전자밸브(CV-4)를 개방함과 더불어 향상제 펌프(103)를 구동한다. 그 결과, 연료 공급라인(111) 내에서 DME와 윤활향상제가 혼합된다.

단계 S4 ~ S8까지의 루프(loop) 처리에서, 공급 제어장치(105)는 연료 공급라인(111)과 연료탱크(3) 내의 압력 차이를 감시하여, 압력 차이를 기초로 퍼지 전자밸브(RV-2)의 개폐를 제어한다. 여기서, 압력 차이는 연료 공급라인(111)의 압력(공급 압력)으로부터 탱크 내 압력을 차감함으로써 얻어지는 값이다.

공급 압력은 예컨대 1.5MPa이다. 탱크 내 압력이 상승한 결과, 탱크 내 압력이 공급 압력과 같아지면 DME의 공급이 저해된다. 그 때문에, 압력 차이의 적부를 판정하기 위한 지표로서 소정의 설정 값이 마련되어 있다. 설정 값은 0MPa 이상의 값으로, 예컨대 0.2MPa이다. 압력 차이가 설정 값을 넘고 있는 한 DME의 공급에 문제는 없다.

단계 S4에서, 공급 제어장치(105)는 압력 차이가 소정의 설정 값보다 큰지 여부를 판정한다. 압력 차이가 설정 값보다도 클 때에는 처리가 단계 S8로 진행한다. 압력 차이가 설정치 이하일 때에는 처리가 단계 S5로 진행한다.

단계 S5에서, 공급 제어장치(105)는 퍼지 전자밸브(RV-2)를 개방한다. 그 결과, 연료탱크(3) 내의 DME 증기가 제1퍼지라인(21)을 거쳐 대기 중으로 해방된다.

단계 S6에서, 공급 제어장치(105)는 퍼지 전자밸브(RV-2)의 개방상태를 소정의 개방시간 동안 계속되도록 한다. 본 실시형태에서는 개방 시간은 15초이다. 개방 시간이 경과했을 때에 탱크 내 압력이 대기압에 될 수 있으면 가까워지도록 개방 시간의 크기가 설정되어 있다. 그 때문에, 개방 시간은 연료탱크(3)의 용량이나, 제1퍼지라인(21)의 내경 등에 따라 변하게 된다. 단계 S7에서, 공급 제어장치(105)는 퍼지 전자밸브(RV-2)를 닫히게 한다.

단계 S8에 있어서, 공급 제어장치(105)는 공급 목표량의 혼합 DME가 연료탱크(3) 내에 충전되었는지 여부를 판정한다. 공급 제어장치(105)는 용량 레벨 센서(51)의 검출정보를 기초로 공급 목표량이 충전되었음을 파악할 수 있다. 공급 목표량이 충전되어 있는 경우, 단계 S4 ~ S8까지의 루프 처리가 종료되어 처리가 단계 S9로 진행한다. 공급 목표량이 충전되어 있지 않은 경우, 처리가 단계 S4로 돌아와 단계 S4 ~ S8까지의 루프 처리가 재차 실행된다.

단계 S9에서, 공급 제어장치(105)는 DME 전자밸브(CV-3)를 닫히게 한다. 그 결과, DME의 공급이 정지된다.

여기서, DME 전자밸브(CV-3)가 폐쇄되기 전에, 향상제 전자밸브(CV-4)가 폐쇄됨과 더불어 향상제 펌프(103)의 구동이 정지되어 있다. 즉, DME의 공급이 종료되기 전에 윤활향상제의 공급이 종료하도록 되어 있다.

단계 S10에서, 공급 제어장치(105)는 DME 연료 공급 제어를 종료시킨다.

다음에는 도 3을 이용해서 DME 연료 공급 제어가 실행된 상황의 일례를 설명한다. 도 3은 탱크 내 압력, 공급 압력 및 탱크 내 액면 레벨의 시간 변화의 일례를 나타낸 도면이다. 탱크 내 액면 레벨은 연료탱크(3) 내의 액면의 높이, 즉 탱크 내의 연료의 잔량을 가리킨다. 도 3에서, 탱크 내 액면 레벨은 최대 용량에 대한 잔량의 비율(%)로 나타내어져 있다. 탱크 내 액면 레벨의 저하는 DME 엔진(2)에서의 DME의 소비에 의해 발생한다. 탱크 내 액면 레벨의 급상승은 DME 공급 시스템(100)이 연료탱크(3)에 DME를 보급함으로써 발생하게 된다.

도 3에서, 공급 압력은 DME 공급원(101) 내의 공급펌프의 영향에 따라 맥동(脈動)하도록 되어 있으나, 공급 압력의 평균치는 대략 일정하게 유지되어 있다. 탱크 내 압력 및 탱크 내 액면 레벨의 맥동도, 공급 압력의 맥동에 의해 발생하도록 되어 있다. 따라서, 탱크 내 압력 및 탱크 내 액면 레벨의 변화에 있어서 맥동은 중요하지 않고, 전체적인 변화가 중요하다.

DME가 소비되면 탱크 내의 공간 용량이 증가하기 때문에 탱크 내 압력이 저하된다. 그 때문에, 도 3에서 보아, 탱크 내 액면 레벨의 저하에 연동해서 탱크 내 압력이 저하되도록 되어 있다. 한편, DME가 보급되면 탱크 내의 공간 용량이 줄어들므로 탱크 내 압력이 상승한다. 그 때문에, 도 3에서 보아, 탱크 내 액면 레벨의 상승에 연동해서 탱크 내 압력이 상승하도록 되어 있다. 본 실시형태에서는 DME 공급 시스템(100)에 의한 DME의 공급이 실행될 때에, 압력 차이가 설정치에 도달해서 연료탱크(3)의 퍼지(퍼지 전자밸브(RV-2)의 개방)가 실행된다. 탱크 내 압력은 대체로 주기적인 변화를 하도록 되어 있으나, 탱크 내 압력의 최대 높이 및 최소 높이도 각 주기(周期)에서 거의 일정하다. 그 때문에, 도 3에서는 탱크 내 압력의 평균치는 대략 일정해서, 종래의 기술에서의 도 5에 나타나 있는 것과 같이, 탱크 내 압력이 상승하는 것이 방지되도록 되어 있다.

본 실시형태에서의 DME 연료 공급방법 및 DME 공급 시스템(100)은 DME 엔진(2)의 연료탱크(3)에 DME 연료를 자동적으로 공급할 수 있고, 또한 연료탱크(3) 내의 압력 상승에 의해 DME의 공급이 저해되지가 않는다.

본 실시형태에서는 DME 공급 시스템(100)은 DME의 공급과 관계되는 시스템뿐 아니라 윤활향상제의 공급과 관계되는 시스템도 구비하고 있다. DME 연료 공급 제어를 실행하기 위한 DME 공급 시스템은 DME의 공급과 관계되는 시스템을 구비하고 있으면 좋고, 윤활향상제의 공급과 관계되는 시스템을 구비하지 않아도 된다.

도 4는 다른 실시형태에서의 DME 연료 공급 제어의 플로우차트이다. 공급 제어장치(105)는 도 2에 나타나 있는 DME 연료 공급 제어 대신, 도 4에 나타나 있는 DME 연료 공급 제어를 실행할 수 있다.

도 4의 플로우에는 도 2의 플로우에서의 단계 S6 및 S7이 삭제되는 한편 새롭게 단계 S17이 추가되어 있다. 단계 S17은 퍼지 전자밸브(RV-2)를 폐쇄하는 단계로서, 내용적으로는 단계 S7과 같다. 단, 단계 S17이 실행되는 타이밍은 단계 S7이 실행되는 타이밍과는 다르게 되어 있다. 단계 S17은 단계 S4의 판정에 있어서 압력 차이가 설정 값보다도 클 때에 실행된다.

공급 제어장치(105)는 DME를 연료탱크 내로 공급하고 있는 동안 상기 압력 차이를 감시하고, 단계 S4에서 압력 차이가 설정 값보다도 큰지 여부를 판정한다. 압력 차이가 설정치 이하인 경우 단계 S5가 실행된다. 단계 S5에서, 공급 제어장치(105)는 퍼지 전자밸브(RV-2)를 열리게 한다. 한편, 압력 차이가 설정 값보다도 큰 경우 단계 S17이 실행된다. 단계 S17에서, 공급 제어장치(105)는 퍼지 전자밸브(RV-2)를 닫히게 한다. 단계 S5 또는 S17이 종료되면 단계 S8의 판정이 실행된다. 단계 S8에서 공급 목표량이 충전되어 있지 않은 경우, 처리가 단계 S4로 돌아와 단계 S4, S5, S17 및 S8의 루프 처리가 재차 실행된다. 이와 같이, 도 4의 플로우에서는 압력 차이와 설정 값과의 대소 비교에 따라 즉시 퍼지 전자밸브(RV-2)가 개방 또는 폐쇄된다.

1 - - - DME 엔진 시스템
2 - - - 엔진
3 - - - 연료탱크
21 - - - 제1퍼지라인
51 - - - 용량 레벨 센서
100 - - - DME 공급 시스템
105 - - - 공급 제어장치
111 - - - 연료 공급라인
PS-1 - - - 공급 압력 센서
PS-2 - - - 탱크 내 압력 센서
RV-2 - - - 퍼지 전자밸브
CV-3 - - - DME 전자밸브

Claims

엔진(2)의 연료탱크(3) 내로 연료 공급라인(111)을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급방법으로서,
상기 DME를 상기 연료탱크(3) 내로 공급하고 있는 동안, 상기 연료 공급라인(111)의 압력으로부터 상기 연료탱크(3) 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하는 감시공정과,
상기 압력 차이가 소정의 설정치 이하인지 여부를 판정하는 판정공정과,
상기 판정공정에서 상기 압력 차이가 상기 설정치 이하인 것으로 판정되는 경우, 상기 연료탱크(3)를 대기로 연통하는 퍼지라인(21) 상에 설치되어 있는 퍼지 밸브(RV-2)를 소정 시간 동안 일시적으로 개방하는 것으로 상기 연료탱크(3)를 대기로 연통하는 퍼지공정을 구비하고서,
상기 퍼지공정이 실행되면, 상기 판정공정이 상기 퍼지공정의 종료 후에 재차 실행되는 것을 특징으로 하는 DME 연료 공급방법.
엔진(2)의 연료탱크(3) 내로 연료 공급라인(111)을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급방법으로서,
상기 DME를 상기 연료탱크(3) 내로 공급하고 있는 동안, 상기 연료 공급라인(111)의 압력으로부터 상기 연료탱크(3) 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하는 감시공정과,
상기 압력 차이가 소정의 설정치 이하인지 여부를 판정하는 판정공정과,
상기 압력 차이가 상기 설정치 이하일 때에 상기 연료탱크(3)를 대기로 연통하는 퍼지라인(21) 상에 설치되어 있는 퍼지 밸브(RV-2)를 개방하는 것으로 상기 연료탱크(3)를 대기로 연통하는 개방공정과,
상기 압력 차이가 상기 설정 값보다도 클 때, 상기 퍼지 밸브(RV-2)를 폐쇄하는 폐쇄공정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 DME 연료 공급방법.
제1항에 있어서, 상기 공급 목표량이, 상기 연료탱크(3)의 최대량으로부터 상기 연료탱크(3) 내의 DME의 잔량을 차감함으로써 얻어질 수 있는 것으로,
상기 연료 공급라인(111)의 개방에 앞서 상기 잔량을 검출함으로써 상기 공급 목표량을 산출하는 것을 특징으로 하는 DME 연료 공급방법.
엔진(2)의 연료탱크(3) 내로 연료 공급라인(111)을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급 시스템(100)으로서,
상기 연료 공급라인(111)을 개폐하는 연료 전자밸브(CV-3)와,
상기 연료탱크(3)를 대기로 연통하는 퍼지라인(21)을 개폐하는 퍼지 밸브(RV-2)와,
상기 연료탱크(3) 내의 압력을 검출하는 탱크 내 압력 센서(PS-2)와,
상기 연료 공급라인(111)의 압력을 검출하는 공급 압력 센서(PS-1)와,
상기 탱크 내 압력 센서(PS-2) 및 상기 공급 압력 센서(PS-1)에 의한 검출정보를 기초로 상기 전자밸브(CV-3) 및 상기 퍼지 밸브(RV-2)를 개폐하는 제어장치(5)를 구비하고서,
상기 제어장치(5)가,
상기 연료 공급라인(111)을 개방하고 있는 동안 상기 연료 공급라인(111)의 압력으로부터 상기 연료탱크(3) 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하는 감시공정과,
상기 압력 차이가 소정의 설정치 이하인지 여부를 판정하는 판정공정과,
상기 판정공정에서 상기 압력 차이가 상기 설정치 이하인 것이 판정되는 경우, 상기 퍼지 밸브(RV-2)를 소정 시간 동안 일시적으로 개방하는 것으로 상기 연료탱크(3)를 대기로 연통하는 퍼지공정을 실행하되,
상기 퍼지공정이 실행되면, 상기 판정공정이 상기 퍼지공정의 종료 후에 재차 실행되는 것을 특징으로 하는 DME 연료 공급 시스템(100).
엔진(2)의 연료탱크(3) 내에 연료 공급라인(111)을 통해 공급 목표량의 DME를 공급하는 DME 연료 공급 시스템(100)으로서,
상기 연료 공급라인(111)을 개폐하는 연료 전자밸브(CV-3)와,
상기 연료탱크(3)를 대기로 연통하는 퍼지라인(21)을 개폐하는 퍼지 밸브(RV-2)와,
상기 연료탱크(3) 내의 압력을 검출하는 탱크 내 압력 센서(PS-2)와,
상기 연료 공급라인(111)의 압력을 검출하는 공급 압력 센서(PS-1)와,
상기 탱크 내 압력 센서(PS-2) 및 상기 공급 압력 센서(PS-1)에 의한 검출정보를 기초로, 상기 전자밸브(CV-3) 및 상기 퍼지 밸브(RV-2)를 개폐하는 제어장치(5)를 구비하고서,
상기 제어장치(5)가,
상기 연료 공급라인(111)을 개방하고 있는 동안, 상기 연료 공급라인(111)의 압력으로부터 상기 연료탱크(3) 내의 압력을 차감함으로써 얻어지는 압력 차이를 감시하는 감시공정과,
상기 압력 차이가 소정의 설정치 이하인지 여부를 판정하는 판정공정과,
상기 압력 차이가 상기 설정치 이하일 때 상기 퍼지밸브(RV-2)를 개방하는 것으로 상기 연료탱크(3)를 대기로 연통하는 개방공정과,
상기 압력 차이가 상기 설정 값보다도 클 때 상기 퍼지 밸브(RV-2)를 폐쇄하는 폐쇄공정을 실행하는 것을 특징으로 하는 DME 연료 공급 시스템(100).