KR102115166B1 - Apparatus and system for supplying dimethyl ether fuel - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예는 기존의 디젤엔진에 경유를 대체하여 대기 중에서 가스 상태로 존재하는 디메틸에테르(Dimethyl ether, 이하 DME라고 함)를 공급하는 DME연료공급시스템에 관한 것이다.This embodiment relates to a DME fuel supply system for supplying dimethyl ether (Dimethyl ether, hereinafter referred to as DME) existing in the gaseous state in the atmosphere by replacing diesel oil with an existing diesel engine.
디젤엔진은 가솔린엔진에 비해 힘이 좋고 효율이 높으며 이산화탄소 배출량이 적은 장점이 있으나 매연 등 대기오염물질이 다량으로 배출되는 문제가 있기 때문에, 이를 해결하기 위한 방법으로 디젤(경유)을 대체할 수 있는 대체연료의 생산 보급이 시도되고 있으며, 또한 이를 사용하기 위한 연료공급시스템이 다방면으로 개발되고 있다.Diesel engines have the advantages of higher power, higher efficiency, and less carbon dioxide emissions than gasoline engines, but because there are problems of exhausting large amounts of air pollutants such as soot, diesel (light oil) can be replaced as a method to solve them. The production and distribution of alternative fuels has been attempted, and a fuel supply system for using it has been developed in various ways.
최근에는 디젤을 대체하기 위한 연료로 DME가 주목을 받고 있다. DME연료는 블랙카본 등 입자상 물질인 미세먼지를 상당한 수준으로 감축시킬 수 있어서, 디젤을 대체하는 청정연료로 주목을 받고 있다.Recently, DME has attracted attention as a fuel to replace diesel. DME fuel is attracting attention as a clean fuel that replaces diesel because it can reduce fine dust, which is a particulate matter such as black carbon, to a considerable level.
이러한 DME연료를 디젤엔진에 공급하기 위한 DME연료공급시스템은 주요하게는 DME저장탱크, DME분사장치, 피드펌프 등으로 구성되는데, 종래에 개발된 DME연료공급시스템의 작동을 살펴보면, DME연료공급시스템의 DME저장탱크로부터 공급되는 DME연료는 피드펌프에 의해 가압된 후 DME분사장치로 전달되게 된다. 그리고, DME연료공급시스템에서 DME연료의 사용률을 높이기 위해 DME분사장치에서의 DME잔량을 DME저장탱크로 회수시키기 위한 연료회수관이 DME분사장치와 DME저장탱크 사이에 배치된다.The DME fuel supply system for supplying such DME fuel to a diesel engine is mainly composed of a DME storage tank, a DME injection device, a feed pump, etc. Looking at the operation of the conventionally developed DME fuel supply system, the DME fuel supply system The DME fuel supplied from the DME storage tank is pressurized by the feed pump and then delivered to the DME injection device. Further, in order to increase the use rate of DME fuel in the DME fuel supply system, a fuel recovery pipe for recovering the remaining DME from the DME injection device to the DME storage tank is disposed between the DME injection device and the DME storage tank.
한편, DME연료공급시스템에서는 DME연료의 온도를 낮게 유지하여 DME연료를 액상의 상태로 유지하는 것이 중요한데, 이를 위해서는 DME연료공급시스템을 구성하는 각 부품들의 온도를 적절히 유지시키는 것이 필요하다. 종래 DME연료공급시스템은 내부의 온도를 적절히 유지시키기 위해 냉각팬을 다수 사용하였다. 특히, 피드펌프의 구동모터에서 많은 발열이 있었기 때문에, 피드펌프의 냉각을 위한 냉각팬이 과도하게 작동되었는데, 이로 인해, 소음이 높게 나타나고, 배터리의 전력을 과도하게 소모시키는 문제가 발생하였다.On the other hand, in the DME fuel supply system, it is important to keep the DME fuel in a liquid state by keeping the temperature of the DME fuel low, and for this, it is necessary to properly maintain the temperature of each component constituting the DME fuel supply system. In the conventional DME fuel supply system, a number of cooling fans are used to properly maintain the internal temperature. In particular, since there was a lot of heat generation in the drive motor of the feed pump, the cooling fan for cooling the feed pump was excessively operated, and thus, a noise appeared high and a problem of excessively consuming the power of the battery occurred.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일측면에서, DME연료공급시스템의 온도를 제어하는 기술을 제공하는 것이다. 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, DME연료공급시스템의 연료 효율을 개선시키는 기술을 제공하는 것이다. 또 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, DME연료공급시스템의 제조 비용을 절감시키는 기술을 제공하는 것이다.Against this background, the purpose of this embodiment is to provide, in one aspect, a technique for controlling the temperature of the DME fuel supply system. In another aspect, the purpose of this embodiment is to provide a technique for improving the fuel efficiency of a DME fuel supply system. In another aspect, the object of this embodiment is to provide a technique for reducing the manufacturing cost of a DME fuel supply system.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 연료공급관을 통해 DME(dimethyl ether)저장탱크로부터 DME연료를 전달받고, 상기 DME연료를 DME분사장치로 공급하며, 엔진의 출력에 따라 구동모터의 단수가 제어되는 피드펌프; 상기 피드펌프의 온도를 측정하는 제1온도센서; 상기 피드펌프를 냉각시키는 팬으로서, 상기 제1온도센서의 측정값에 따라 출력을 제어하는 제1냉각팬; 및 DME잔량을 회수하는 연료회수관에 장착되고, 상기 연료회수관을 냉각시키는 제2냉각팬을 포함하는 연료공급장치를 제공한다. In order to achieve the above object, one embodiment receives DME fuel from a DME (dimethyl ether) storage tank through a fuel supply pipe, supplies the DME fuel to the DME injection device, and drives the driving motor according to the output of the engine. Feed pump with a single stage control; A first temperature sensor for measuring the temperature of the feed pump; As a fan for cooling the feed pump, a first cooling fan for controlling the output according to the measured value of the first temperature sensor; And a second cooling fan mounted on the fuel recovery pipe for recovering the remaining DME and cooling the fuel recovery pipe.
상기 연료공급장치는 상기 피드펌프와 상기 DME분사장치의 사이에 배치되며, 상기 피드펌프에서 토출되는 상기 DME연료를 일시적으로 저장하는 DME어큐물레이터를 더 포함할 수 있다. 여기서, DME어큐물레이터는 DME연료를 일시적으로 저장하면서 DME분사장치에서 엔진으로 연료를 분사하는 과정에서 발생될 수 있는 맥동파동으로 인해 DME연료의 공급이 원활하게 진행되는 것이 방해되는 것을 방지할 수 있다.The fuel supply device may further include a DME accumulator that is disposed between the feed pump and the DME injection device and temporarily stores the DME fuel discharged from the feed pump. Here, the DME accumulator can prevent the supply of DME fuel from being smoothly prevented due to the pulsating wave that may occur in the process of injecting fuel from the DME injection device to the engine while temporarily storing the DME fuel. have.
상기 연료공급장치에서, 상기 피드펌프는 상기 DME어큐물레이터의 압력이 일정 범위 내로 유지되도록 제어될 수 있다.In the fuel supply device, the feed pump may be controlled such that the pressure of the DME accumulator is maintained within a certain range.
다른 실시예는, DME연료를 저장하는 DME저장탱크; 연료공급관을 통해 상기 DME저장탱크와 연결되고, 상기 DME연료를 DME분사장치로 전달하며, 엔진의 출력에 따라 구동모터의 단수가 제어되는 피드펌프; 상기 피드펌프의 온도를 측정하는 제1온도센서; 상기 피드펌프를 냉각시키는 팬으로서, 상기 제1온도센서의 측정값에 따라 출력을 제어하는 제1냉각팬; DME인젝터를 통해 상기 엔진으로 상기 DME연료를 분사시키는 DME분사장치; 및 상기 DME분사장치로부터 DME잔량을 회수하는 연료회수관에 장착되고, 상기 연료회수관을 냉각시키는 제2냉각팬을 포함하는 연료공급시스템을 제공한다. Another embodiment, a DME storage tank for storing DME fuel; A feed pump connected to the DME storage tank through a fuel supply pipe, delivering the DME fuel to a DME injection device, and controlling the number of stages of the driving motor according to the output of the engine; A first temperature sensor for measuring the temperature of the feed pump; As a fan for cooling the feed pump, a first cooling fan for controlling the output according to the measured value of the first temperature sensor; A DME injection device that injects the DME fuel into the engine through a DME injector; And a second cooling fan mounted on a fuel recovery pipe for recovering the remaining amount of DME from the DME injection device and cooling the fuel recovery pipe.
상기 연료공급시스템은 상기 DME분사장치의 과압을 퍼지하는 퍼지밸브를 더 포함할 수 있다.The fuel supply system may further include a purge valve purging the overpressure of the DME injection device.
상기 연료공급시스템에서, 상기 퍼지밸브에서 퍼지되는 상기 DME연료는 상기 엔진의 흡기계통으로 공급될 수 있다.In the fuel supply system, the DME fuel purged from the purge valve may be supplied to the intake system of the engine.
상기 연료공급시스템에서, 상기 피드펌프는 차량의 속도에 따라 상기 구동모터의 단수를 제어할 수 있다.In the fuel supply system, the feed pump can control the number of stages of the drive motor according to the speed of the vehicle.
상기 연료공급시스템에서, 상기 피드펌프는 상기 차량의 속도가 일정값이하가 되면 상기 구동모터를 최저단으로 구동할 수 있다.In the fuel supply system, the feed pump may drive the driving motor to the lowest stage when the speed of the vehicle becomes equal to or less than a predetermined value.
상기 연료공급시스템은 상기 피드펌프와 상기 DME분사장치의 사이에 배치되며, 상기 피드펌프에서 토출되는 상기 DME연료를 일시적으로 저장하는 DME어큐물레이터를 더 포함할 수 있다.The fuel supply system may further include a DME accumulator disposed between the feed pump and the DME injection device and temporarily storing the DME fuel discharged from the feed pump.
상기 연료공급시스템에서, 상기 DME어큐물레이터는 역류방지부를 내장할 수 있다.In the fuel supply system, the DME accumulator may incorporate a backflow prevention unit.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, DME연료공급시스템의 온도를 적절히 제어하여, 과도한 냉각팬의 구동을 방지할 수 있으며, 소음을 저감시키고, 배터리의 전력소모를 줄이며, DME연료의 효율을 개선하고 DME연료공급시스템 전체의 제조 비용을 절감시킬 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, by properly controlling the temperature of the DME fuel supply system, it is possible to prevent excessive cooling fan operation, reduce noise, reduce battery power consumption, and improve DME fuel efficiency. This will improve and reduce the manufacturing cost of the entire DME fuel supply system.
도 1은 일 실시예에 따른 DME연료공급시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어기 및 그 제어기의 입출력을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 제어기의 제어 흐름을 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of a DME fuel supply system according to an embodiment.
2 is a diagram illustrating a controller and input / output of the controller according to an embodiment.
3 is a view showing a control flow of a controller according to an embodiment.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known structures or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, but another component between each component It will be understood that elements may be "connected", "coupled" or "connected".
도 1은 일 실시예에 따른 DME연료공급시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a DME fuel supply system according to an embodiment.
도 1을 참조하면, DME연료공급시스템(100)은 DME연료공급장치(10), DME저장탱크(21), DME분사장치(31), DME인젝터(32) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the DME
DME저장탱크(21)에서 공급되는 DME연료는 연료공급관(2)을 통해 DME연료공급장치(21)를 경유하여 DME분사장치(31)로 전달될 수 있다. 그리고, DME분사장치(31)는 DME인젝터(32)를 통해 DME연료를 엔진으로 분사하며, 분사 후 남은 DME잔량을 연료회수관(4)을 통해 DME저장탱크(21)로 전달할 수 있다.The DME fuel supplied from the
DME저장탱크(21)로 회수되는 DME잔량은 고온고압의 연료로서 DME저장탱크(21)로 유입되면 액화되면서 DME저장탱크(21)의 온도를 상승시킬 수 있다. 일 실시예에 따른 DME연료공급시스템은 회수되는 DME잔량을 최소화함으로써 DME저장탱크(21)의 평균 온도를 낮게 유지할 수 있다.The remaining amount of DME recovered to the
DME연료공급시스템(100)은 연료필터(12)를 더 포함할 수 있다. 연료필터(12)는 DME저장탱크(21)로부터 공급되는 DME연료를 정화시켜 DME연료의 불순물을 제거할 수 있다.The DME
연료필터(12)는 연료공급관(2)의 앞쪽에 배치될 수 있고, 그 전후로 수동밸브(V4 및 V5)가 배치될 수 있다. 또한, DME저장탱크(21)와 연료공급관(2)이 연결되는 부분과 연료회수관(4)이 연결되는 부분에도 각각 다른 수동밸브(V7 및 V6)가 연결될 수 있다. 이러한 수동밸브들(V4, V5, V6 및 V7)을 통해 사용자는 DME연료의 흐름을 통제할 수 있을 뿐만 아니라, 부품을 용이하게 교체할 수 있다. 예를 들어, 연료필터(12)의 전후에 배치되는 수동밸브(V4 및 V5)를 클로즈시킴으로서 사용자는 연료필터(12)를 용이하게 교체할 수 있게 된다. 연료필터(12)는 교체주기가 다른 부품들에 비해 짧다는 측면에서 이러한 수동밸브(V4 및 V5)가 유용하게 사용될 수 있다.The
DME저장탱크(21)에서 출력되는 DME연료의 압력은 공급관압력센서(P1)에 측정될 수 있다. 그리고, DME저장탱크(21)에서 출력되는 DME연료의 온도는 공급관온도센서(T4)에 의해 측정될 수 있다. 공급관압력센서(P1) 및 공급관온도센서(T4)에서 측정된 값은 제어기(40)로 전달될 수 있고, 제어기(40)는 공급관압력센서(P1) 및 공급관온도센서(T4)에서 측정된 값을 이용하여 사용자에게 알람을 제공하거나 DME연료공급시스템(100)의 작동을 멈추게 하거나 DME연료의 공급속도를 조절할 수 있다.The pressure of the DME fuel output from the
연료필터(12)를 통과한 DME연료는 피드펌프(13)에 의해 DME분사장치(31)로 토출될 수 있다.The DME fuel that has passed through the
피드펌프(13)는 구동모터와 구동드라이버를 포함할 수 있는데, 여기서, 구동모터는 단수제어가 가능하게 구성될 수 있다. 구동모터는 기계적으로 기어를 포함하고 있으면서, 이러한 기어에 의해 단수가 제어될 수도 있고, 전기적인 제어에 의해 단수가 제어될 수 있다. 아래에서는 설명의 편의를 위해 구동모터가 전기적인 제어에 의해 단수제어되는 예시를 설명한다.The
구동드라이버는 출력-예를 들어, 전류-을 비연속적인 값으로 제어함으로써 구동모터를 단수제어할 수 있다. 구동드라이버는 전력변환회로를 포함할 수 있는데, 이러한 전력변환회로의 출력설정값-예를 들어, 피드백 레퍼런스값-을 비연속적인 값으로 제어함으로써 구동모터를 단수제어할 수 있다.The driving driver can control the driving motor in a single stage by controlling the output-for example, the current-to a discontinuous value. The driving driver may include a power conversion circuit. By controlling the output setting value of the power conversion circuit-for example, a feedback reference value-to a discontinuous value, the driving motor may be single-controlled.
피드펌프(13)에서 엔진의 출력에 따라 구동모터의 단수가 제어될 수 있다. 예를 들어, 엔진의 출력이 높은 경우, 구동모터의 단수가 고단으로 제어될 수 있고, 엔진의 출력이 낮은 경우, 구동모터의 단수가 저단으로 제어될 수 있다. 제어기(40)가 구동드라이버를 제어하여 구동모터의 단수를 제어할 수 있다. 그리고, 제어기(40)는 차량의 다른 부품이 상태를 측정하거나 추정하여 엔진의 출력을 확인할 수 있다. 제어기(40)는 차속을 통해 엔진의 출력을 확인할 수 있다. 예를 들어, 제어기(40)는 차속이 높은 경우, 구동모터의 단수를 고단으로 제어하고, 차속이 낮은 경우 구동모터의 단수를 저단으로 제어할 수 있다. 제어기(40)는 엔진회전수(rpm)를 통해 엔진의 출력을 확인할 수 있다. 예를 들어, 제어기(40)는 rpm이 높은 경우, 구동모터를 고단으로 제어하고, rpm이 낮은 경우, 구동모터를 저단으로 제어할 수 있다.In the
피드펌프(13)에는 단독으로 냉각장치가 부착될 수 있다. 예를 들어, 피드펌프(13)에는 제1냉각팬(F1)이 단독으로 부착될 수 있다. 종래의 기술에서는 피드펌프(13)에 부착되는 냉각장치가 다른 부품의 냉각에도 관여하였으나 일 실시예에 따른 DME연료공급시스템(100)에서는 피드펌프(13)에 냉각장치가 단독으로 부착될 수 있다.A cooling device may be attached to the
제1냉각팬(F1)은 피드펌프(13)의 상태에 따라 작동이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1냉각팬(F1)은 피드펌프(13)가 고온인 경우 냉각을 위한 출력을 높이고, 피드펌프(13)가 저온인 경우 냉각을 위한 출력을 줄일 수 있다. 피드펌프(13)의 온도가 미리 설정한 일정 범위 이내에 있는 경우, 제1냉각팬(F1)은 작동을 하지 않을 수 있다. 예를 들어, 피드펌프(13)가 미리 설정한 저온 범위에 해당되는 경우, 제1냉각팬(F1)은 작동하지 않을 수 있다. 피드펌프(13)의 구동모터는 엔진의 출력에 따라 단수를 제어하게 되는데, 일 예로서, 차량이 아이들(idle) 상태에 있는 경우, 피드펌프(130)의 구동모터는 저단으로 구동되거나 구동되지 않을 수 있다. 이러한 상태에서 피드펌프(13)는 저온 상태를 유지할 수 있는데, 이때, 제1냉각팬(F1)은 피드펌프(13)가 저온 상태에 있는 것을 확인하고, 출력을 줄이거나 작동하지 않을 수 있다. 이러한 구성은 결과적으로 엔진의 출력이 낮은 경우-예를 들어, 차량이 아이들 상태에 있는 경우-, 제1냉각팬(F1)의 출력을 낮게 함으로써, 혹은 제1냉각팬(F1)을 작동시키지 않음으로써 제1냉각팬(F1)에 의한 소음의 영향을 최소화시킬 수 있다. 일반적으로 사용자는 엔진의 출력이 낮은 상태에서 소음에 좀더 민감해 지는데, 일 실시예에 따른 DME연료공급시스템(100)은 엔진의 출력이 낮은 상태에서 제1냉각팬(F1)의 출력을 줄여 소음을 최소화시킬 수 있게 된다.The operation of the first cooling fan F1 may be controlled according to the state of the
DME연료공급장치(10)는 피프펌프(13)의 온도를 측정하는 피드펌프온도센서(T1)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 피드펌프(13)를 냉각시키는 제1냉각팬(F1)은 피드펌프온도센서(T1)의 측정값에 따라 출력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 피드펌프온도센서(T1)의 측정값이 낮은 경우, 제1냉각팬(F1)은 출력을 줄이고, 피드펌프온도센서(T1)의 측정값이 높은 경우, 제1냉각팬(F1)은 출력을 높일 수 있다.The DME
DME연료공급시스템(100)에서 다른 부품들과 달리 피드펌프(13)에는 구동계 장치-구동모터-가 사용되게 되는데, 이러한 구동계 장치로 인해 피드펌프(13)에서는 자체적으로 발열이 발생하게 된다. 이러한 피드펌프(13)의 발열은 DME연료공급시스템(100)의 전체적인 온도관리에 높은 영향을 발휘하게 된다. 예를 들어, 피드펌프(13)의 발열량이 높은 경우, DME연료공급시스템(100)의 온도가 높아지고, 피드펌프(13)의 발열량이 낮은 경우, DME연료공급시스템(100)의 온도가 낮을 수 있다.Unlike the other components in the DME
일 실시예에 따른 DME연료공급시스템(100)은 엔진의 출력에 따라 가변적으로 피드펌프(13)를 구동함으로써 피드펌프(13)의 발열을 최소화시킬 수 있다. 한편, 제1냉각팬(F1)은 피드펌프(13)의 온도를 낮추는 역할을 수행하지만 그 자체적으로도 발열원 및 소음원으로 작용하기 때문에, 피드펌프(13)의 발열이 높으면 2차적으로 제1냉각팬(F1)의 발열량이 증가하여 추가적으로 DME연료공급시스템(100)의 온도가 높아질 수 있는데, 일 실시예에 따른 DME연료공급시스템(100)은 피드펌프(13)의 온도를 낮춤으로써 2차적으로 제1냉각팬(F1)의 발열량도 낮출 수 있게 되고, 이에 따라, DME연료공급시스템(100) 전체적으로 온도를 낮출 수 있게 된다.DME
피드펌프(13)의 온도가 높게 되면, DME연료의 온도가 올라가게 되고, 이에 따라, DME분사장치(31)에서 소비되는 DME연료량이 줄고, 반대로 연료회수관으로 회수되는 DME잔량이 증가하게 된다. DME잔량은 DME저장탱크(21)로 회수되면서 응축되는데, 이때, 응축에 의한 열로 인해 DME저장탱크(21)의 온도가 증가하는 문제가 있다. 일 실시예에 따른 DME연료공급시스템(100)은 피드펌프(13)의 온도를 낮출 수 있고, 이에 따라, DME연료의 온도를 낮게 유지할 수 있다. 그리고, 그 결과로서 DME분사장치(31)에서의 DME연료 소비효율을 높일 수 있게 되며, 연료회수관으로 회수되는 DME잔량을 최소화시킬 수 있게 된다. 그리고, DME잔량이 줄어듬으로써 DME저장탱크(21)의 온도도 낮게 유지할 수 있게 된다.When the temperature of the
더불어, DME잔량을 회수하는 연료회수관(4)에는 제2냉각팬(F2)이 부착될 수 있는데, 일 실시예에서는 연료회수관(4)의 온도도 상대적으로 낮아짐으로써 제2냉각팬(F2)의 출력을 최소화시킬 수 있고, 제2냉각팬(F2)에 의한 소음도 최소화시킬 수 있다.In addition, a second cooling fan (F2) may be attached to the fuel recovery pipe (4) for recovering the remaining amount of DME. In one embodiment, the temperature of the fuel recovery pipe (4) is also relatively lowered, so that the second cooling fan (F2) ) Can be minimized, and noise caused by the second cooling fan (F2) can also be minimized.
제2냉각팬(F2)의 전후에는 퍼지(purge)되는 연료의 온도를 측정하는 연료퍼지온도센서(T2) 및 DME저장탱크(21)로 회수되는 연료의 온도를 측정하는 연료회수온도센서(T3)가 배치될 수 있는데, 제2냉각팬(F2)은 연료퍼지온도센서(T2) 및/혹은 연료회수온도센서(T3)의 측정값에 따라 출력을 제어할 수 있다.Before and after the second cooling fan F2, a fuel purge temperature sensor T2 for measuring the temperature of the fuel purged and a fuel recovery temperature sensor T3 for measuring the temperature of the fuel recovered by the DME storage tank 21 ) May be arranged, the second cooling fan F2 may control the output according to the measured value of the fuel purge temperature sensor T2 and / or the fuel recovery temperature sensor T3.
한편, 피드펌프(13)와 DME분사장치(31)의 사이에는 피드펌프(13)에서 토출되는 DME연료를 일시적으로 저장하는 DME어큐물레이터(11)가 더 배치될 수 있다.Meanwhile, a
DME어큐물레이터(11)는 역류방지부를 내장하고 있으면서, DME연료가 역류되는 것을 방지할 수 있다.The
DME어큐물레이터(11)에는 축적기압력센서(P2)가 부착될 수 있다. 그리고, 피드펌프(13)는 축적기압력센서(P2)의 측정값에 따라 DME어큐물레이터(11)의 압력이 일정 범위 내로 유지되도록 제어될 수 있다. DME어큐물레이터(11)가 없는 경우, 엔진의 출력이 급격이 변동할 때, DME분사장치(31)로 적절한 DME연료가 공급되지 않을 수도 있는데, DME어큐물레이터(11)에 의해 DME연료가 버퍼링되면서 엔진 출력한 급격한 변동에도 유연하게 대응할 수 있게 된다.The accumulator pressure sensor P2 may be attached to the
DME연료공급장치(10)와 DME분사장치(31) 사이에는 DME연료의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브(V1, V2)가 배치될 수 있다. 제1솔레노이드밸브(V1)는 연료공급관(2)에 배치되면서 DME연료공급장치(10)로부터 DME분사장치(31)로 공급되는 DME연료의 흐름을 제어할 수 있다. 그리고, 제2솔레노이드밸브(V2)는 연료회수관(4)에 배치되면서 DME분사장치(31)로부터 DME연료공급장치(10)로 회수되는 DME연료의 흐름을 제어할 수 있다.Between the DME
DME분사장치(31)는 연료공급관(2)을 통해 공급되는 DME연료를 DME인젝터(32)를 이용하여 엔진으로 분사시킬 수 있다.The
DME분사장치(31)는 연료공급관(2)을 통해 공급되는 DME연료를 엔진의 출력에 따라 엔진으로 분사할 수 있는데, 이때, 일시적으로 DME연료가 과압상태에 놓일 수 있다. DME분사장치(31)는 DME연료의 과압을 퍼지하는 퍼지밸브(35)를 더 포함할 수 있다.The
한편, 퍼지밸브(35)에서 퍼지되는 DME연료는 대기 중으로 배출되지 않고 엔진의 흡기계통으로 공급될 수 있다. 이러한 배출경로를 통해 DME연료의 재사용률이 높아질 수 있다. 또한, 연료회수관(4)으로 회수되는 DME연료(DME잔량)를 줄일 수 있게 된다.On the other hand, DME fuel purged from the
퍼지밸브(35)에는 두 개의 경로가 연결될 수 있는데, 제1경로는 엔진의 흡기덕트로 연결되고, 제2경로는 엔진으로 직접 연결될 수 있다. 그리고, 두 개의 경로 중 하나의 경로에는 제3솔레노이드밸브(V3)가 배치될 수 있는데, 제어기(40)의 제어에 따라 두 개의 경로가 모두 사용되거나 그 중 하나의 경로만 사용될 수 있다.Two paths may be connected to the
이러한 퍼지밸브(35)는 릴리프밸브의 형태로 구성될 수 있는데, 릴리프밸브는 DME분사장치(31)의 과압에 의한 에너지를 이용하여 퍼지를 수행할 수 있다.The
DME분사장치(31)에서는 DME연료의 과압에 따라 엔진오일이 DME분사장치(31) 내에서 누설될 수 있는데, 이와 같이 누설될 경우, DME분사장치(31)가 윤활의 문제로 인해 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위해 레귤레이터(33)가 더 배치될 수 있다. 레귤레이터(33)는 DME분사장치(31)의 과압을 감지하고, DME분사장치(31)가 과압의 상태에 있는 경우, DME연료 중 일부를 연료회수관(4)으로 전달할 수 있다.In the
연료회수관(4)과 레귤레이터(33) 사이에는 체크밸브(34)가 더 포함되어 있으며, 이러한 체크밸브(34)에 의해 연료회수관(4)에서 DME연료가 레귤레이터(33)로 역류되는 것을 방지할 수 있다.A
DME인젝터(32)는 DME분사장치(31)의 DME연료를 엔진으로 분사시킬 수 있는데, 분사하고 남은 DME잔량은 연료회수관(4)으로 전달할 수 있다.The
연료회수관(4)으로 전달되는 DME잔량은 DME저장탱크(21)로 회수되는데, 이러한 DME잔량에 따라 DME저장탱크(21)의 DME연료가 효율적으로 관리될 수 있다. DME저장탱크(21)에는 연료게이지(G1)가 부착될 수 있는데, 제어기(40)는 연료게이지(G1)의 측정값을 이용하여 DME저장탱크(21)의 DME연료를 관리할 수 있다.The remaining amount of DME delivered to the
DME연료공급장치(10)에는 DME누출감지기(14)가 포함될 수 있다. 제어기(40)는 DME누출감지기(14)의 측정값을 이용하여 차량 내에서 DME연료를 안전하게 관리할 수 있다.The DME
전술한 DME연료공급시스템(100)의 각 구성들은 제어기(40)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(40)로 제공되는 각종 측정값 및/혹은 정보와 제어기(40)에서 제어하는 구성들의 연결관계는 도 2를 참조하여 설명된다.Each of the components of the above-described DME
도 2는 일 실시예에 따른 제어기 및 그 제어기의 입출력을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a controller and input / output of the controller according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 제어기(40)는 시동키, 차속센서, 연료게이지(G1), DME누출감지기(14), 복수의 압력센서(P1, P2), 및 복수의 온도센서(T1 ~ T4) 등으로부터 측정값 및/혹은 정보를 수집할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
제어기(40)는 시동키로부터 KEYON신호를 모니터링할 수 있다. 그리고, 제어기(40)는 KEYON신호를 확인한 이후부터 엔진으로 DME연료를 분사시킬 수 있다.The
제어기(40)는 차속센서로부터 차속측정값을 수신할 수 있다. 그리고, 제어기(40)는 차속측정값에 따라 피드펌프를 단수제어할 수 있다.The
제어기(40)는 연료게이지(G1)로부터 DME저장탱크의 DME연료량에 대한 측정값을 수신할 수 있고, 그 측정값에 따라 사용자에게 알람을 표시할 수 있다.The
제어기(40)는 DME누출감지기(14)로부터 DME누출정보를 수신하고, DME누출정보를 사용자에게 알람할 수 있다.The
제어기(40)는 제1압력센서(P1)로부터 DME저장탱크에서 출력되는 DME연료의 압력을 확인할 수 있으며, 이러한 압력이 낮은 경우, 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.The
제어기(40)는 제2압력센서(P2)로부터 피드펌프의 토출압력을 확인하고, 이러한 압력이 낮은 경우, 사용자에게 알람을 제공하거나 구동드라이버의 단수를 높여 피드펌프의 토출압력을 제어할 수 있다.The
제어기(40)는 제1온도센서(T1)로부터 피드펌프표면온도에 대한 측정값을 수신할 수 있다. 그리고, 제어기(40)는 이러한 측정값을 이용하여, 제1냉각팬의 출력을 제어할 수 있다.The
제어기(40)는 제2온도센서(T2)로부터 퍼지되어 연료회수관으로 흐르는 DME연료의 온도에 대한 측정값을 수신할 수 있다. 그리고, 제어기(40)는 이러한 측정값을 이용하여 사용자에게 알람을 제공하거나 제2냉각팬의 출력을 제어할 수 있다.The
제어기(40)는 제3온도센서(T3)로부터 DME저장탱크로 회수되는 DME연료의 온도에 대한 측정값을 수신할 수 있다. 그리고, 제어기(40)는 이러한 측정값을 이용하여 사용자에게 알람을 제공하거나 제2냉각팬의 출력을 제어할 수 있다.The
제어기(40)는 제4온도센서(T4)로부터 연료공급관으로 공급되는 DME연료의 온도에 대한 측정값을 수신할 수 있다. 그리고, 제어기(40)는 이러한 측정값을 이용하여 사용자에게 알람을 제공하거나 제1냉각팬의 출력을 제어할 수 있다.The
제어기(40)는 전술한 측정값 및/혹은 정보를 이용하여 제어알고리즘을 수행하고 그 결과로서 각종 장치에 대한 제어값을 생성할 수 있다.The
제어기(40)는 제1솔레노이드밸브(V1)를 제어하여 연료공급관에서의 DME연료의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전술한 측정값들이 정상 범위에 포함되지 않는 경우, 제1솔레노이드밸브(V1)를 이용하여 DME연료의 공급을 차단할 수 있다.The
제어기(40)는 제2솔레노이드밸브(V2)를 제어하여 연료회수관에서의 DME연료의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 각종 제어에 따라 제1솔레노이드밸브(V1)가 차단되는 경우, 제어기(40)는 제2솔레노이드밸브(V2)도 함께 차단할 수 있다.The
제어기(40)는 제3솔레노이드밸브(V3)를 제어하여 퍼지밸브에서의 출력 경로를 다양화할 수 있다.The
제어기(40)는 엔진의 출력을 확인하고, 엔진의 출력에 따라 구동드라이버를 단수제어하여 피드펌프의 속도를 제어할 수 있다.The
제어기(40)는 제1온도센서(T1)의 측정값에 따라 제1냉각팬(F1)을 제어하여 피드펌프의 냉각을 제어할 수 있다.The
제어기(40)는 제2온도센서(T2) 및/혹은 제3온도센서(T3)의 측정값에 따라 제2냉각팬(F2)을 제어하여 회수되는 DME연료의 온도를 제어할 수 있다.The
제어기(40)는 자체분석 혹은 별도의 센서를 이용하여 녹스(NOx), 일산화탄소(CO), 미세먼지(PM: particulate matter)를 계산 혹은 측정하고 그 결과를 배출가스감지장치로 송신할 수 있다.The
그리고, 제어기(40)는 사용자에게 각종 정보를 제공하기 위해 디스플레이장치로 측정값, 제어값 및 알람값 등을 송신할 수 있다.Then, the
도 3은 일 실시예에 따른 제어기의 제어 흐름을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a control flow of a controller according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 제어기는 KEYON을 확인할 수 있다(S300).Referring to FIG. 3, the controller can confirm KEYON (S300).
그리고, KEYON이 확인되면, 제어기는 차속에 대한 측정값을 수신할 수 있다(S302).Then, when KEYON is confirmed, the controller may receive a measurement value for the vehicle speed (S302).
그리고, 제어기는 차속에 따라 피드펌프를 단수제어할 수 있다(S304).Then, the controller may control the number of feed pumps according to the vehicle speed (S304).
그리고, 제어기는 피드펌프의 표면온도에 대한 측정값을 수신할 수 있다(S306).Then, the controller may receive a measurement value for the surface temperature of the feed pump (S306).
그리고, 제어기는 피드펌프의 표면온도에 따라 피드펌프에 부착된 냉각팬의 출력을 제어할 수 있다(S308).Then, the controller may control the output of the cooling fan attached to the feed pump according to the surface temperature of the feed pump (S308).
그리고, 제어기는 연료회수관의 온도에 대한 측정값을 수신할 수 있다(S310).Then, the controller may receive a measurement value for the temperature of the fuel recovery pipe (S310).
그리고, 제어기는 연료회수관의 온도에 따라 연료회수관에 부착된 냉각팬의 출력을 제어할 수 있다(S312).Then, the controller may control the output of the cooling fan attached to the fuel recovery pipe according to the temperature of the fuel recovery pipe (S312).
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, DME연료공급시스템의 온도를 적절히 제어하여, 과도한 냉각팬의 구동을 방지할 수 있으며, 소음을 저감시키고, 배터리의 전력소모를 줄이며, DME연료의 효율을 개선하고 DME연료공급시스템 전체의 제조 비용을 절감시킬 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, by properly controlling the temperature of the DME fuel supply system, it is possible to prevent excessive cooling fan operation, reduce noise, reduce battery power consumption, and improve DME fuel efficiency. This will improve and reduce the manufacturing cost of the entire DME fuel supply system.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.The terms "include", "compose" or "have" as described above mean that the corresponding component can be inherent unless otherwise stated, and do not exclude other components. It should be construed that it may further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related art, and are not to be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (10)
상기 구동모터의 단수 변경에 따라 가변되는 상기 피드펌프의 온도를 측정하는 제1온도센서;
상기 피드펌프를 냉각시키는 팬으로서, 상기 제1온도센서의 측정값에 따라 출력을 제어하는 제1냉각팬;
DME잔량을 회수하는 연료회수관에 장착되고, 상기 연료회수관을 냉각시키는 제2냉각팬;
상기 연료회수관을 통해 회수되는 상기 DME 연료의 온도를 측정하되, 상기 제2냉각팬의 전단에서 측정하는 제2온도센서; 및
상기 연료회수관을 통해 회수되는 상기 DME 연료의 온도를 측정하되, 상기 제2냉각팬의 후단에서 측정하는 제3온도센서
를 포함하고,
상기 제1냉각팬은 상기 피드펌프의 온도가 고온인 경우 상기 피드펌프의 냉각을 위한 출력을 높이고, 상기 피드펌프의 온도가 저온인 경우 냉각을 위한 출력을 줄이되, 미리 설정한 저온 범위에 해당되는 경우 작동을 중지하며,
상기 제2냉각팬은 상기 제2온도센서의 측정값 및 상기 제3온도센서의 측정값에 따라 출력을 제어하는
연료공급장치.A feed pump receiving DME fuel from a DME (dimethyl ether) storage tank through a fuel supply pipe, supplying the DME fuel to a DME injection device, and controlling the number of stages of a driving motor according to an engine output;
A first temperature sensor for measuring the temperature of the feed pump which is variable according to the change in the number of stages of the drive motor;
As a fan for cooling the feed pump, a first cooling fan for controlling the output according to the measured value of the first temperature sensor;
A second cooling fan mounted on a fuel recovery pipe for recovering the remaining DME, and cooling the fuel recovery pipe;
A second temperature sensor for measuring the temperature of the DME fuel recovered through the fuel recovery pipe, and measuring at the front end of the second cooling fan; And
A third temperature sensor that measures the temperature of the DME fuel recovered through the fuel recovery pipe, but measures it at the rear end of the second cooling fan.
Including,
The first cooling fan increases the output for cooling the feed pump when the temperature of the feed pump is high, and reduces the output for cooling when the temperature of the feed pump is low, but corresponds to a preset low temperature range. If it stops working,
The second cooling fan controls output according to the measured value of the second temperature sensor and the measured value of the third temperature sensor.
Fuel supply.
상기 피드펌프와 상기 DME분사장치의 사이에 배치되며, 상기 피드펌프에서 토출되는 상기 DME연료를 일시적으로 저장하는 DME어큐물레이터를 더 포함하는 연료공급장치.According to claim 1,
And a DME accumulator disposed between the feed pump and the DME injection device and temporarily storing the DME fuel discharged from the feed pump.
상기 피드펌프는 상기 DME어큐물레이터의 압력이 일정 범위 내로 유지되도록 제어되는 연료공급장치.According to claim 2,
The feed pump is a fuel supply device that is controlled so that the pressure of the DME accumulator is maintained within a certain range.
연료공급관을 통해 상기 DME저장탱크와 연결되고, 상기 DME연료를 DME분사장치로 전달하며, 엔진의 출력에 따라 구동모터의 단수가 제어되는 피드펌프;
상기 구동모터의 단수 변경에 따라 가변되는 상기 피드펌프의 온도를 측정하는 제1온도센서;
상기 피드펌프를 냉각시키는 팬으로서, 상기 제1온도센서의 측정값에 따라 출력을 제어하는 제1냉각팬;
DME인젝터를 통해 상기 엔진으로 상기 DME연료를 분사시키는 DME분사장치;
상기 DME분사장치로부터 DME잔량을 회수하는 연료회수관에 장착되고, 상기 연료회수관을 냉각시키는 제2냉각팬;
상기 연료회수관을 통해 회수되는 상기 DME 연료의 온도를 측정하되, 상기 제2냉각팬의 전단에서 측정하는 제2온도센서;
상기 연료회수관을 통해 회수되는 상기 DME 연료의 온도를 측정하되, 상기 제2냉각팬의 후단에서 측정하는 제3온도센서; 및
상기 DME 분사장치의 과압을 퍼지하는 퍼지밸브
를 포함하되,
상기 퍼지밸브에서 퍼지되는 상기 DME 연료는 상기 엔진의 흡기계통으로 공급되며,
상기 제1냉각팬은 상기 피드펌프의 온도가 고온인 경우 상기 피드펌프의 냉각을 위한 출력을 높이고, 상기 피드펌프의 온도가 저온인 경우 냉각을 위한 출력을 줄이되, 미리 설정한 저온 범위에 해당되는 경우 작동을 중지하며,
상기 제2냉각팬은 상기 제2온도센서의 측정값 및 상기 제3온도센서의 측정값에 따라 출력을 제어하는
연료공급시스템.A DME storage tank for storing DME fuel;
A feed pump connected to the DME storage tank through a fuel supply pipe, delivering the DME fuel to a DME injection device, and controlling the number of stages of a driving motor according to an engine output;
A first temperature sensor for measuring the temperature of the feed pump which is variable according to the change in the number of stages of the drive motor;
As a fan for cooling the feed pump, a first cooling fan for controlling the output according to the measured value of the first temperature sensor;
A DME injection device that injects the DME fuel into the engine through a DME injector;
A second cooling fan mounted on a fuel recovery pipe for recovering the remaining amount of DME from the DME injection apparatus, and cooling the fuel recovery pipe;
A second temperature sensor for measuring the temperature of the DME fuel recovered through the fuel recovery pipe, and measuring at the front end of the second cooling fan;
A third temperature sensor measuring a temperature of the DME fuel recovered through the fuel recovery pipe, and measuring at a rear end of the second cooling fan; And
Purge valve purging the overpressure of the DME injection device
Including,
The DME fuel purged from the purge valve is supplied to the intake system of the engine,
The first cooling fan increases the output for cooling the feed pump when the temperature of the feed pump is high, and reduces the output for cooling when the temperature of the feed pump is low, but corresponds to a preset low temperature range. If it stops working,
The second cooling fan controls output according to the measured value of the second temperature sensor and the measured value of the third temperature sensor.
Fuel supply system.
상기 피드펌프는 차량의 속도에 따라 상기 구동모터의 단수를 제어하는 연료공급시스템.The method of claim 4,
The feed pump is a fuel supply system that controls the number of stages of the drive motor according to the speed of the vehicle.
상기 피드펌프는 상기 차량의 속도가 일정값이하가 되면 상기 구동모터를 최저단으로 구동하는 연료공급시스템.The method of claim 7,
The feed pump is a fuel supply system that drives the driving motor to the lowest stage when the speed of the vehicle becomes below a certain value.
상기 피드펌프와 상기 DME분사장치의 사이에 배치되며, 상기 피드펌프에서 토출되는 상기 DME연료를 일시적으로 저장하는 DME어큐물레이터를 더 포함하는 연료공급시스템.The method of claim 4,
And a DME accumulator disposed between the feed pump and the DME injection device and temporarily storing the DME fuel discharged from the feed pump.
상기 DME어큐물레이터는 역류방지부를 내장하는 연료공급시스템.The method of claim 9,
The DME accumulator is a fuel supply system with a built-in backflow prevention unit.
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---|---|---|---|
KR1020180169615A KR102115166B1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Apparatus and system for supplying dimethyl ether fuel |
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