KR20050017107A - 디젤 엔진용 ｄｍｅ 연료 공급 장치 및 그의 분사 펌프 - Google Patents

Abstract

바이패스 제어부(30)는 캠 챔버 센서(cam chamber sensor)(12a)의 검출값에 따라 3방 전자 밸브(three-way electromagnetic valve)(62)를 ON/OFF 제어한다. 캠 챔버 센서(12a)가 소정의 허용치를 초과한 윤활유의 점도를 검출했을 경우, 3방 전자 밸브(62)를 ON으로 제어하여, 오일 분리기(oil separator)(13)의 출구측이 바이패스 통로(61)와 연통한다. 캠 챔버(12)내의 압력은 캠 챔버(12)내의 압력을 바이패스된 상태에서 대기압 또는 그 이상으로 조절하는 체크 밸브(14)에 의한 압축기(16)의 흡입에 의해 대기압 또는 그 이하로 감소된다. 캠 챔버 센서(12a)에 의해 출력된 윤활유의 점도의 검출값이 소정의 허용치 또는 그 이하로 되는 경우, 3방 전자 밸브(62)가 OFF로 제어되어 오일 분리기(13)의 출구측이 체크 밸브(14)와 연통하여 바이패스 통로(61)가 차단된다.

Description

디젤 엔진용 ＤＭＥ 연료 공급 장치 및 그의 분사 펌프{DIESEL ENGINE DME FUEL SUPPLY DEVICE}

본 발명은 DME[디메틸 에테르(dimethyl ether)]를 연료로 이용하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

디젤 엔진에 의한 대기오염 대책으로서, 경유 대신에 배기가 깨끗한 DME(디메틸 에테르)(clean-burning DME)를 연료로서 사용하는 디젤 엔진이 주목받고 있다. DME 연료는 종래의 연료로서의 경유와 마찬가지로 액화 가스 연료이다. 즉, DME 연료는 경유보다 낮은 비등점(boiling point)을 가지며 상온에서 기화하는 반면, 경유는 대기압 및 상온에서 액체로 존재한다. 따라서, DME 연료가 종래의 디젤 엔진에 사용되는 경우, 분사 펌프에의 공급 압력이 낮을 때, DME 연료가 기화한다. 따라서, 액체의 DME 연료를 분사 펌프에 공급하기 위해서는, 분사 펌프에의 공급 압력은 분사 펌프에 경유를 송출하는데 필요한 압력보다 높아야만 한다.

따라서, DME 연료가 종래의 디젤 엔진에 사용되는 경우, 분사 펌프에의 높은 공급 압력으로 인해, 엔진의 연료 분사 노즐에 DME 연료를 송출하는 분사 펌프의 플런저 배럴과 플런저(plunger)와의 사이의 갭(gap)을 통해 분사 펌프의 캠 챔버내로 누출되는 연료의 양은 경유 연료를 사용했을 경우에 누출되는 연료의 양보다 커진다. 또한, DME는 경유와 비교해서 낮은 점도를 가지므로 갭을 통해 쉽게 누출되며, 이로 인해 갭을 통해 누출되는 연료의 양이 증가하게 된다. 플런저 배럴과 플런저 사이의 갭을 통해 누출된 액체 상태의 DME 연료가 분사 펌프의 캠 챔버내로 유입되어 캠 챔버내의 윤활유와 혼합되면, 윤활유의 점도가 저하되고, 이에 따라 분사 펌프의 동작에 지장을 초래하는 가능성이 있다. 윤활유와 혼합된 액체 상태의 DME 연료와 윤활유를 분리해서 제거하는 것은 곤란하며, 또한, DME 연료를 기화시켜 윤활유로부터 제거시키는데는 많은 시간은 소요된다. 이에 따라, 플런저 배럴과 플런저 사이의 갭을 통해 캠 챔버내로 누출되는 액체 상태의 DME 연료의 양을 최소화하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프에 대한 필요성이 증대되었다.

그러나, 플런저 배럴과 플런저가 고 정밀도로 형성되어 그들 사이의 갭을 최소화하더라도, DME 연료의 누출을 감소시키는데는 한계가 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하는 수단의 일례로서는, 오일 분리기를 이용해 캠 챔버내의 기상부(vapor phase part)에 충만되어 있는 기화된 DME 연료로부터 윤활유를 분리하고, 분리된 기체 상태의 DME 연료를 펌핑해서, 연료 탱크에 되돌리는 것을 들 수 있다. 이것은 캠 챔버내로 누출되는 액체 상태의 DME 연료의 기화를 촉진시켜, 윤활유와 혼합되는 액체 상태의 DME 연료의 양을 감소시킬 수 있으며, 또한 윤활유와 혼합되는 액체 상태의 DME 연료의 기화를 촉진시킨다. 그에 따라, 액체 상태의 DME 연료가 윤활유로부터 분리되는데 필요한 시간이 감소된다. 이는 윤활유와 혼합된 DME 연료에 의해 야기되는 윤활유의 윤활 성능의 저하를 방지한다.

그러나, 캠 챔버내로의 산소의 유입이 방지되어야 하기 때문에, 캠 챔버는 압력 조절 밸브 등에 의해 대기압 또는 그 이상의 일정한 압력으로 유지된다. 따라서, DME 연료의 원활한 기화(smooth vaporization of DME fuel)가 방지되며, 전술한 오일 분리기에 의해 분리된 DME 연료가 펌핑되어 연료 탱크에 되돌려지더라도, 캠 챔버내로 누출된 DME 연료가 전부 회수되지 않으며, 따라서 캠 챔버내의 윤활유와 혼합된 DME 연료의 양이 서서히 증가하게 된다. 그리고, 이것은 캠 챔버내의 윤활유의 열화를 촉진시켜, 단 기간에 윤활유의 윤활 성능의 저하를 초래하므로, 캠 챔버내의 윤활유를 짧은 사이클로 교환하지 않으면 안되었다.

발명의 요약

본 발명은 이러한 상황에 비추어 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 분사 펌프의 캠 챔버내로 누출된 DME 연료에 의해 야기된 윤활유의 윤활 성능의 저하를 방지하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 실시예는, 연료 탱크로부터 급송 파이프를 경유해서 공급된 DME 연료를 소정의 타이밍에서 소정의 양을 디젤 엔진의 연료 분사 노즐과 연통하는 분사 파이프로 송출하는 분사 펌프와; 상기 분사 펌프의 캠 챔버(cam chamber)내에서 윤활유와 혼합된 DME 연료와 상기 윤활유를 분리하는 오일 분리기(oil separator)와; 상기 오일 분리기에 의해 분리된 DME 연료를 상기 연료 탱크에 회수하기 위한 연통로와; 상기 연통로에 배치되어, 상기 오일 분리기를 경유해서 상기 캠 챔버내의 기상부(vapor phase part)를 펌핑하는 흡인 수단(suction means)과; 상기 연통로에 배치된 상기 흡인 수단과 상기 오일 분리기와의 사이에 배치되어, 상기 캠 챔버내의 압력을 소정의 압력 또는 그 이상으로 유지하는 캠 챔버 압력 조절 수단과; 상기 캠 챔버 압력 조절 수단 둘레에 라우팅(routed)되고, 상기 캠 챔버와 상기 흡인 수단을 직접 연통시키는 바이패스 통로(bypass passage)와; 상기 바이패스 통로를 개폐하는 바이패스 통로 개폐 수단을 포함하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

상술한 바와 같이, 캠 챔버내로의 산소의 유입이 방지되어야 하기 때문에, 분사 펌프의 캠 챔버는 캠 챔버 압력 조절 수단에 의해 대기압 또는 그 이상의 일정한 압력으로 유지된다. 따라서, DME 연료의 원활한 기화가 상기 압력에 의해 방지되며, 오일 분리기에 의해 분리된 DME 연료가 흡인 수단에 의해 펌핑되어 연료 탱크에 되돌려지더라도, 캠 챔버내로 누출된 DME 연료가 전부 회수되지 않으며, 따라서 캠 챔버내의 윤활유와 혼합된 DME 연료의 양이 서서히 증가하게 된다.

따라서, 캠 챔버내의 압력을 대기압 또는 그 이상의 소정의 압력으로 유지하는 캠 챔버 압력 조절 수단 둘레에 라우팅되고 캠 챔버와 흡인 수단을 직접 연통시키는 연통로, 및 상기 연통로를 개폐하는 바이패스 통로 개폐 수단이 제공된다. 필요에 따라 캠 챔버 압력 조절 수단이 바이패스된 상태에서 캠 챔버가 흡인 수단에 의해 펌핑되어, 캠 챔버내의 압력이 일시적으로 부압(negative pressure)으로 되거나, 대기압 이하로 감소된다. 이에 따라, 윤활유와 혼합된 DME 연료의 기화가 매우 촉진되어, 단시간에 연료 탱크로 회수될 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 필요에 따라서 캠 챔버 압력 조절 수단을 바이패스함으로써, 윤활유와 혼합된 DME 연료의 기화가 매우 촉진되어, 단시간에 연료 탱크로 회수될 수 있다. 이로써, 분사 펌프의 캠 챔버내로 누출된 DME 연료에 의해 야기된 윤활유의 윤활 성능의 저하가 방지될 수 있다고 하는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예는, 상기 제 1 실시예에 있어서, 상기 캠 챔버내의 윤활유의 점도, 상기 캠 챔버내의 윤활유의 밀도, 상기 캠 챔버내의 압력, 상기 캠 챔버내의 온도 중 적어도 하나를 검출하는 캠 챔버 상태 검출 수단과; 상기 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 넘었을 경우에 상기 바이패스 통로 개폐 수단을 ON으로 제어하는 바이패스 제어 수단을 더 포함하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

캠 챔버내의 윤활유의 점도, 캠 챔버내의 윤활유의 밀도, 캠 챔버내의 압력, 및 캠 챔버내의 온도 중 적어도 하나를 검출하는 캠 챔버 상태 검출 수단은 캠 챔버내의 윤활유의 열화, 즉, 윤활유와 혼합된 소정량 또는 그 이상의 DME 연료에 의해 야기된 윤활유의 윤활 성능의 저하를 검출할 수 있다. 그리고, 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 넘었을 경우에, 바이패스 통로 개폐 수단이 ON으로 제어된다. 이는 캠 챔버 압력 조절 수단의 적절한 바이패스 제어를 가능케 한다. 캠 챔버내의 윤활유의 점도, 캠 챔버내의 윤활유의 밀도, 캠 챔버내의 압력, 및 캠 챔버내의 온도 중 적어도 2개를 검출하고, 이렇게 검출된 정보를 조합하여 윤활유의 열화 정도를 다면적으로 판정함으로써, 윤활유와 혼합된 소정량 또는 그 이상의 DME 연료에 의해 야기되는 윤활유의 윤활 성능의 저하가 보다 높은 정밀도로 검출될 수 있다.

제 2 실시예의 발명에 의하면, 캠 챔버내의 윤활유의 점도, 캠 챔버내의 윤활유의 밀도, 캠 챔버내의 압력 및 캠 챔버내의 온도 중 적어도 하나를 검출하는 캠 챔버 상태 검출 수단이 캠 챔버 압력 조절 수단의 바이패스 제어를 적절하게 실시하도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 실시예의 발명에 의한 작용 효과가 달성될 수 있다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예는, 제 2 실시예에 있어서, 상기 바이패스 제어 수단은, 상기 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치 또는 그 이하인 경우에, 상기 바이패스 통로 개폐 수단을 OFF로 제어하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

제 3 실시예의 발명에 의하면, 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 넘은 경우에 ON으로 제어되는 바이패스 통로 개폐 수단은, 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치 또는 그 이하인 경우에, OFF로 제어된다. 이에 따라, 본 발명의 제 2 실시예에 의해 제공된 작용 효과에 부가하여, 윤활유와 혼합된 DME 연료의 양이 소정 양 또는 그 이하로 일정하게 유지되도록 하는 작용 효과가 제공된다. 또한, 캠 챔버 압력 조절 수단이 바이패스된 경우 그의 시간 주기가 최소로 되도록 하여, 캠 챔버 압력 조절 수단이 바이패스됨으로써 야기되는 캠 챔버내로의 산소 유입 가능성을 최소화하는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 4 실시예는, 제 2 실시예 또는 제 3 실시예에 있어서, 상기 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 초과하여 일정 시간 경과했을 때, 상기 바이패스 제어 수단은 상기 바이패스 통로 개폐 수단을 OFF로 되도록 제어하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 넘은 경우에 바이패스 통로 개폐 수단을 ON으로 제어한 후, 일정 시간 경과했을 때에 OFF로 제어함으로써, 바이패스 통로 개폐 수단을 간단한 방법으로 OFF로 제어한다. 이러한 소정의 시간 주기는 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치 또는 그 이하로 되는데 충분히 긴 소정의 값이며, 실험 등에 의해 결정된다.

제 4 실시예의 발명에 의하면, 제 2 또는 제 3 실시예의 발명에 의해 제공된 작용 효과에 부가하여, 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 초과하고 바이패스 통로 개폐 수단이 ON으로 제어된 후에 상기 바이패스 통로 개폐 수단이 간단한 방법으로 OFF로 적절히 제어되도록 하는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 5 실시예는, 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 있어서, 소정의 주기로 소정의 시간 간격 동안, 상기 바이패스 통로 개폐 수단을 ON/OFF로 제어하는 정주기 바이패스 제어 수단(regular intervals bypass controlling means)을 더 구비하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

정주기(regular intervals)로 소정의 시간 간격 동안, 바이패스 통로 개폐 수단을 ON/OFF 제어함으로써, 바이패스 통로 개폐 수단의 ON/OFF 제어를 간단한 방법으로 제어할 수 있다. 바이패스 통로 개폐 수단이 제어되는 시간 주기는 윤활유와 혼합된 DME 연료의 양이 허용량을 초과했다고 추정되는 충분히 긴 시간으로 설정된다. 바이패스 통로 개폐 수단이 ON으로 제어되는 소정의 시간 주기는 윤활유와 혼합된 DME 연료의 양이 허용량 또는 그 이하로 되는데 충분히 긴 소정의 값으로 설정되며, 실험 등에 의해 결정된다.

제 5 실시예의 발명에 의하면, 제 1 실시예 또는 제 2 실시예의 발명에 의한 작용 효과에 부가하여, 바이패스 통로 개폐 수단이 간단한 방법으로 적절히 ON/OFF 제어되도록 하는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 6 실시예는, 제 1 실시예 ~ 제 5 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 분사 펌프는 디젤 엔진의 구동축으로부터 전달된 회전에 의해 회전되는 캠 샤프트와 계합하는 플런저의 상하 이동에 의해 개폐 가능한 송출 밸브에 의해, 상기 연료 탱크로부터 상기 급송 파이프를 경유해서 공급되는 연료 저장실내의 상기 DME 연료를, 소정의 타이밍에서 소정의 양을 상기 디젤 엔진의 연료 분사 노즐과 연통하는 분사 파이프에 가압해서 송출하는 분사 펌프 요소를 구비하며; 상기 분사 펌프 요소는, 상기 플런저와 상기 플런저를 수납하는 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면에 형성되고, 상기 연료 저장실 및 상기 플런저의 상부로부터 상기 캠 챔버쪽을 향해서 상기 플런저 및 상기 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면들 사이에서 누출된 액체 상태의 상기 DME 연료를, 상기 캠 챔버내에 유입시키기 전에 압력을 감소시켜 기화시키는, 갭을 갖는 DME 연료 기화부를 구비하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

분사 펌프의 연료 저장실은 고압하에서 액체 상태의 DME 연료로 충전되어 있고, 연료 저장실로부터 분사 펌프 요소에 공급된 DME 연료는 플런저에 의해 가압된 DME 연료의 가압에 의해 플런저와 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면들 사이의 작은 갭을 통해 캠 챔버쪽으로 약간 누출된다. DME가 액체 상태로 캠 챔버내로 유입되면, 윤활유와 혼합된다. 연료 저장실로부터 누출된 고압하의 액체 상태의 DME 연료의 압력을 감소시키기 위한 갭을 플런저와 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면에 설치함으로써, 상온에서 기화되고 고압하에서 액체 상태의 DME 연료를 압력을 감소시켜 포화 증기압 또는 그 이하로 하며, 캠 챔버내에 액체 상태로 유입되기 전에 기화시킬 수 있다.

특히, 액체가 급격히 팽창하면 압력이 저하하고 그의 에너지를 잃는다는 원리뿐만 아니라, 상온의 대기압에서 기화되는 DME 연료의 특유의 성질을 이용해, DME 연료 기화부는 액체 상태로 가압된 DME 연료를 감압하여 기화시킨다. 따라서, 연료 저장실 및 플런저 상부로부터 고압하에서 액체 상태인 DME 연료는 플런저와 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면을 통해 캠 챔버내로 유입되기 전에 갭에서 감압되어 기화된다. 따라서, 액체 상태의 DME 연료가 캠 챔버내의 윤활유와 혼합되는 가능성을 감소시킬 수 있다.

제 6 실시예의 발명에 의하면, 제 1 실시예 ~ 제 5 실시예의 발명에 의한 작용 효과에 부가하여, 고압하에서 액체 상태인 DME 연료의 압력을 감소시키는 갭을 갖는 DME 연료 기화부는 액체 상태의 DME 연료가 캠 챔버내의 윤활유와 혼합되는 것을 방지한다고 하는 작용 효과가 제공된다. 따라서, 캠 챔버내의 윤활유와 혼합된 DME 연료에 의해 야기된 윤활유의 윤활 성능의 저하가 방지되며, 그에 따라, 캠 챔버 압력 조절 수단이 바이패스된 경우의 시간 주기가 단축될 수 있다고 하는 추가적인 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 7 실시예는, 제 6 실시예에 있어서, 상기 분사 펌프의 갭이 상기 플런저의 주위면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈(annular groove)에 의해 형성된 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

제 7 실시예의 발명에 의하면, 제 6 실시예의 발명에 의한 작용 효과에 부가하여, 갭이 플런저, 특히 플런저의 외주면에 형성되기 때문에, 분사 펌프의 DME 연료 기화부의 갭을 형성하기 위한 절단 작업이 용이하게 된다고 하는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 8 실시예는, 제 6 실시예에 있어서, 상기 분사 펌프의 갭이 상기 플런저 배럴의 내주면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈에 의해 형성되는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

따라서, 분사 펌프의 갭은 플런저의 외주면과 슬라이딩 접촉하는 플런저 배럴의 내주면에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 6 실시예의 발명에 의한 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 9 실시예는, 제 7 실시예 또는 제 8 실시예에 있어서, 상기 분사 펌프의 상기 DME 연료 기화부가 복수의 상기 환상 홈을 구비하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

복수의 환상 홈은 단계적 방법으로 고압하에서 액체 상태의 DME 연료의 압력을 감소시킬 수 있는 복수의 갭을 형성한다. 그에 따라, 환상 홈에 의해 형성된 갭은 그의 사이즈가 감소될 수 있으며, 따라서 고 정밀도로 형성된 분사 펌프의 플런저 배럴과 플런저와의 슬라이딩 접촉면이 정밀도가 저하하는 가능성을 감소시킬 수 있다.

제 9 실시예의 발명에 의하면, 제 7 실시예 또는 제 8 실시예의 발명에 의한 작용 효과에 부가하여, DME 연료 기화부의 형성이 분사 펌프의 플런저 배럴 및 플런저의 정밀도에 미치는 영향을 작게 할 수 있는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 10 실시예는, 제 6 실시예 ~ 제 9 실시예에 있어서, 상기 분사 펌프의 상기 DME 연료 기화부는 상기 캠 챔버측상에 상기 플런저와 상기 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면에 형성된 상기 갭을 구비하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

플런저와 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면들 사이에서 누출된 고압하에서 액체 상태의 DME 연료는 캠 챔버를 향해서 유동하는 동안 서서히 압력이 감소된다. DME 연료 기화부가 캠 챔버측에 형성되기 때문에, 소정 레벨로 압력이 저감된 DME 연료는 감압되어 기화된다. 그에 따라, 고압하에서 액체 상태의 DME 연료가 효과적으로 가압되어 기화될 수 있다.

제 10 실시예의 발명에 의하면, 제 6 실시예 ~ 제 9 실시예의 발명에 의한 작용 효과에 부가하여, 분사 펌프의 플런저 배럴과 플런저 사이에서 누출된 고압하에서 액체 상태의 DME 연료가 효과적으로 감압되어 기화될 수 있다고 하는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 11 실시예는, 제 1 실시예 ~ 제 10 실시예에 있어서, 상기 분사 펌프로부터 송출된 상기 DME 연료가 코먼 레일(common rail) 공급되고, 상기 코먼 레일로부터 연료 분사 노즐로 송출되는 구성을 이루는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

제 11 실시예의 발명에 의하면, 코먼 레일식 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치는 전술한 제 1 실시예 ~ 제 10 실시예의 발명에 의한 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 12 실시예에 따른 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프는 디젤 엔진의 구동축으로부터 전달된 회전에 의해 회전되는 캠 샤프트와 계합하는 플런저의 상하 이동에 의해 개폐 가능한 송출 밸브에 의해, 상기 연료 탱크로부터 상기 급송 파이프를 경유해서 공급되는 연료 저장실내의 상기 DME 연료를, 소정의 타이밍에서 소정의 양을 디젤 엔진의 연료 분사 노즐과 연통하는 분사 파이프에 가압해서 송출하는 분사 펌프 요소를 구비하며; 상기 분사 펌프 요소는, 상기 플런저와 상기 플런저를 수납하는 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면에 형성되고, 상기 연료 저장실로부터 상기 캠 챔버쪽을 향해서 상기 플런저 및 상기 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면들 사이에서 누출된 액체 상태의 상기 DME 연료를, 상기 캠 챔버내에 유입시키기 전에 압력을 감소시켜 기화시키는, 갭(gap)을 갖는 DME 연료 기화부를 구비하는 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프에 관한 것이다.

전술한 바와 같이, 분사 펌프의 연료 저장실은 고압하에서 액체 상태인 DME 연료로 충전되어 있으며, 상기 연료 저장실로부터 상기 분사 펌프 요소로 공급된 상기 DME 연료는 그의 압력으로 인해 플런저 배럴과 플런저와의 슬라이딩 접촉면 사이의 작은 갭을 통해 캠 챔버쪽으로 약간 누출된다. 상기 연료 저장실로부터 누출된 고압하에서 액체 상태인 DME 연료의 압력을 저감시키도록 플런저와 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면에 갭을 형성함으로써, 상온에서 기화되고 고압하에서 액체 상태의 DME 연료를 압력을 감소시켜 포화 증기압 또는 그 이하로 하며, 캠 챔버내에 유입되기 전에 기화시킬 수 있다.

특히, 액체가 급격히 팽창하면 압력이 저하하고 그의 에너지를 잃는다는 원리뿐만 아니라, 상온의 대기압에서 기화되는 DME 연료의 특유의 성질을 이용해, DME 연료 기화부는 액체 상태로 가압된 DME 연료를 감압하여 기화시킨다. 따라서, 연료 저장실로부터 고압하에서 액체 상태인 DME 연료는 플런저와 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면을 통해 캠 챔버내로 유입되기 전에 갭에서 감압되어 기화된다. 따라서, 액체 상태의 DME 연료가 캠 챔버내의 윤활유와 혼합되는 것이 방지될 수 있다.

제 12 실시예의 발명에 의하면, 고압하에서 액체 상태의 DME 연료의 압력을 감소시키는 갭을 구비하는 DME 연료 기화부는 액체 상태의 DME 연료가 캠 챔버내의 윤활유와 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 것은 캠 챔버내의 윤활유와 혼합된 액체 상태의 DME 연료에 의해 야기된 윤활유의 윤활 성능의 저감을 방지하는 작용 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 제 13 실시예는, 제 12 실시예에 있어서, 상기 갭은 상기 플런저의 주위면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈에 의해 형성되는 분사 펌프에 관한 것이다.

제 13 실시예의 발명에 의하면, 제 12 실시예의 발명에 의한 작용 효과에 부가하여, 갭이 플런저, 특히 플런저의 외주면에 형성되기 때문에, DME 연료 기화부의 갭을 형성하기 위한 절단 작업이 용이하게 된다고 하는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 14 실시예는, 제 12 실시예에 있어서, 상기 갭이 상기 플런저 배럴의 내주면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈에 의해 형성되는 분사 펌프에 관한 것이다.

따라서, 갭이 플런저의 외주면과 슬라이딩 접촉하는 플런저 배럴의 내주면에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 12 실시예의 발명에 의한 작용 효과가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 제 15 실시예는, 제 13 실시예 또는 제 14 실시예에 있어서, 상기 DME 연료 기화부가 복수의 상기 환상 홈을 구비하는 분사 펌프에 관한 것이다.

복수의 환상 홈은 단계적 방법으로 고압하에서 액체 상태의 DME 연료의 압력을 감소시킬 수 있는 복수의 갭을 형성한다. 그에 따라, 환상 홈에 의해 형성된 갭은 그의 사이즈가 감소될 수 있으며, 따라서 고 정밀도로 형성된 플런저 배럴과 플런저와의 슬라이딩 접촉면이 정밀도가 저하하는 가능성을 감소시킬 수 있다.

제 15 실시예의 발명에 의하면, 제 13 실시예 또는 제 14 실시예의 발명에 의한 작용 효과에 부가하여, DME 연료 기화부의 형성이 플런저 배럴 및 플런저의 정밀도에 미치는 영향을 작게 할 수 있는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 16 실시예는, 제 12 실시예 ~ 제 15 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 DME 연료 기화부는 상기 캠 챔버측상에 상기 플런저와 상기 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면에 형성된 상기 갭을 구비하는 분사 펌프에 관한 것이다.

플런저와 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면들 사이에서 누출된 고압하에서 액체 상태의 DME 연료는 캠 챔버를 향해서 유입되는 동안 서서히 압력이 저감된다. 따라서, DME 연료 기화부가 캠 챔버측에 형성되어 있기 때문에, 소정 레벨로 감압된 DME 연료가 감압되어 기화된다. 그에 따라, 고압하에서 액체 상태의 DME 연료가 효과적으로 감압되어 기화될 수 있다.

제 16 실시예의 발명에 의하면, 제 12 실시예 ~ 제 15 실시예의 발명에 의한 작용 효과에 부가하여, 플런저와 플런저 배럴 사이에서 누출된 고압하에서 액체 상태의 DME 연료가 효과적으로 감압되어 기화된다고 하는 작용 효과가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 17 실시예는, 제 12 실시예 ~ 제 16 실시예의 분사 펌프를 구비한 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 관한 것이다.

제 17 실시예의 발명에 의하면, 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치가 전술한 제 12 실시예 ~ 제 16 실시예 중 어느 한 실시예의 발명에 의해 달성되는 작용 효과가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 DME 연료 공급 장치의 제 1 실시예의 개략적인 다이어그램,

도 2는 본 발명에 따른 DME 연료 공급 장치의 제 2 실시예의 개략적인 다이어그램,

도 3은 분사 펌프의 분사 펌프 요소의 일부 및 그 근방을 도시하는 사시도,

도 4는 분사 펌프의 단면도로서, 도 4a는 전체의 측면도, 도 4b는 플런저의 일부를 확대해서 도시한 도면,

도 5는 플런저 배럴의 캠 챔버측에 형성된 환상 홈을 갖는 분사 펌프의 일부를 확대해서 도시한 단면도,

도 6은 플런저에 형성된 환상 홈을 갖는 분사 펌프의 일부를 확대해서 도시한 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 다른 실시예의 개략적인 구성을 도시한 시스템 다이어그램.

본 발명의 실시형태가 하기의 도면을 참조하여 설명된다.

우선, 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 개략적인 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 DME 연료 공급 장치의 제 1 실시예의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.

디젤 엔진에 DME 연료를 공급하는 DME 연료 공급 장치(100)는 분사 펌프(1)를 구비한다. 분사 펌프(1)는 디젤 엔진이 갖는 실린더 개수와 동일한 개수의 분사 펌프 요소(2)를 구비하고 있다. 급송 펌프(51)는 연료 탱크(4)내에 저장되어 있는 액상부(liquid phase part)(4a)의 DME 연료를 소정의 압력으로 가압해서 급송 파이프(5)에 송출한다. 연료 탱크(4)는 상기 연료 탱크(4)내의 DME 연료의 액면 아래에 위치된 DME 연료 송출구(41)를 구비하며, 급송 펌프(51)는 연료 탱크(4)의 DME 연료 송출구(41) 근방에 배치되어 있다. 급송 파이프(5)내로 송출된 DME 연료는 필터(5a)에 의해 여과되고, 3방 솔레노이드 밸브(three-way solenoid valve)(71)를 거쳐서 분사 펌프(1)에 송출된다. 3방 솔레노이드 밸브(71)는 분사 상태시(디젤 엔진의 운전시)에는 ON으로 되어 도면에 도시된 방향으로 유동을 허용한다.

급송 펌프(51)에 의해 소정의 압력으로 가압되어 연료 탱크(4)로부터 송출된 DME 연료가 분사 펌프(1)의 각 분사 펌프 요소(2)로부터 분사 파이프(3)를 경유하여 소정의 타이밍에 소정의 양을 디젤 엔진의 각 실린더에 배치된 연료 분사 노즐(9)에 가압된 상태로 송출된다. 오버플로 연료 파이프(overflow fuel pipe)(81)에는 연료 저장실(11)내의 DME 연료의 압력을 소정의 압력으로 유지하는 동시에, 오버플로된 DME 연료(overflowed DME fuel)가 연료 탱크에 되돌아오는 방향으로만 흐름을 조절하는 오버플로 밸브(overflow valve)(82)가 설치되어 있다. 분사 펌프(1)로부터 오버플로된 DME 연료는 오버플로 연료 파이프(81), 오버플로 밸브(82), 오버플로 리턴 파이프(overflow return pipe)(8) 및 쿨러(cooler)(42)를 경유해서 연료 탱크(4)로 되돌려진다. 연료 분사 노즐(9)로부터 오버플로된 DME 연료는 노즐 리턴 파이프(nozzle return pipe)(6), 오버플로 연료 파이프(81), 오버플로 리턴 파이프(8) 및 쿨러(42)를 경유해서 연료 탱크(4)로 되돌려진다.

또한, DME 연료 공급 장치(100)는, 디젤 엔진의 정지시에, 분사 펌프(1)내의 연료 저장실(11), 오버플로 연료 파이프(81), 분사 펌프 요소(2), 분사 파이프(3) 및 노즐 리턴 파이프(6)에 잔류하고 있는 DME 연료를 연료 탱크(4)에 회수하는 수단으로서, 애스퍼레이터(aspirator)(7), 3방 솔레노이드 밸브(71), 2방 솔레노이드 밸브(72) 및 DME 연료 회수 제어부(10)를 구비하고 있다. DME 연료 회수 제어부(10)는 디젤 엔진의 운전/정지 상태[DME 연료 공급 장치(100)의 분사/무분사 상태]를 검출하고, 상기 검출 상태에 따라서 3방 솔레노이드 밸브(71), 2방 솔레노이드 밸브(72) 및 급송 펌프(51) 등을 ON/OFF로 제어한다. 디젤 엔진의 정지시에는, DME 연료 회수 제어부(10)는 연료 저장실(11), 오버플로 연료 파이프(81), 분사 펌프 요소(2), 분사 파이프(3) 및 노즐 리턴 파이프(6)에 잔류하고 있는 DME 연료를 회수하는 제어를 실행한다.

애스퍼레이터(7)는 입구(7a), 출구(7b), 흡입구(7c)를 구비한다. 입구(7a)와 출구(7b)는 직선형 연통로를 경유해 소로 연통되고, 흡입구(7c)는 입구(7a)와 출구(7b) 사이의 연통로에서 대체로 수직 방향으로 분기되어 있다. 3방 솔레노이드 밸브(71)가 OFF 시에 연통하는 연통로의 출구가 입구(7a)에 접속되고, 상기 출구(7b)는 쿨러(42)를 경유해서 연료 탱크(4)로의 경로에 접속된다. 또한, 흡입구(7c)는 분사 상태시(디젤 엔진의 운전시)에 OFF 상태로 폐쇄되는 2방 솔레노이드 밸브(72)에 접속되어 있다.

무분사 상태시(디젤 엔진의 정지시)에, DME 연료 회수 제어부(10)는 3방 솔레노이드 밸브(71)가 OFF로 되도록 제어하여 급송 파이프(5)와 애스퍼레이터(7)의 입구(7a) 사이에 연통로를 형성하고, 또한 2방 솔레노이드 밸브(72)가 ON으로 되도록 제어하여 오버플로 밸브(82)의 상류측의 오버플로 연료 파이프(81)와 애스퍼레이터(7)의 흡입구(7c)를 연통시킨다. 따라서, 급송 펌프(51)로부터 송출된 DME 연료는 분사 펌프(1)에 송출되지 않고, 애스퍼레이터(7)에 송출되어, 입구(7a)에서 출구(7b)로 통과하고, 오버플로 밸브(82)의 하류측의 오버플로 연료 파이프(81), 오버플로 리턴 파이프(8) 및 쿨러(42)를 경유해서 연료 탱크(4)에 되돌아가며, 다시 급송 펌프(51)로부터 애스퍼레이터(7)에 송출된다. 즉, DME 연료가 애스퍼레이터(7)를 경유해서 환류된다(circulated). 분사 펌프(1)내의 연료 저장실(11)뿐만 아니라 오버플로 밸브(82)의 상류측의 오버플로 연료 파이프(81)에 잔류하고 있는 DME 연료는 입구(7a)로부터 출구(7b)까지 흐르는 DME 연료의 흐름에 의해 발생되는 흡인력에 의해 흡입구(7c)를 통해 흡인되고, 상기 흐름에 합류되어, 연료 탱크(4)에 회수된다. DME 연료 회수 제어부(10)는 무분사 상태시에 2방 솔레노이드 밸브(72)를 ON으로 제어하기 때문에, 노즐 리턴 파이프(6)와 오버플로 밸브(82)의 상류측의 오버플로 연료 파이프(81)는 서로 연통되어, 노즐 리턴 파이프(6)에 잔류하고 있는 DME 연료가 오버플로 밸브(82)의 상류측의 오버플로 연료 파이프(81)를 경유하여 흡입구(7c)를 통해 흡인되어서 연료 탱크(4)에 회수된다.

또한, DME 연료 공급 장치(100)는 연료 탱크(4)내의 기상(vapor phase)(4b)용 출구와 분사 펌프(1)의 연료 저장실(11)의 입구를 연결하는 기상 압력 송출 파이프(vapor phase pressure delivery pipe)(73)를 구비하고 있다. 기상 압력 송출 파이프(73)는 그의 내경이 부분적으로 좁아져 있는 소경부(small-diameter portion)(75)와, 기상 압력 송출 파이프(73)를 개폐하는 기상 압력 송출 파이프 개폐 솔레노이드 밸브(74)를 구비하여, 그를 통해 유동이 통과할 수 있다. 전술한 "잔류 연료 회수 수단"에 의해, 연료 저장실(11), 오버플로 연료 파이프(81) 및 노즐 리턴 파이프(6)내의 DME 연료가 흡인되어 연료 탱크(4)에 회수될 동안, DME 연료 회수 제어부(10)는 기상 압력 송출 파이프 개폐 솔레노이드 밸브(74)를 ON으로 제어하여, 연료 탱크(4)의 기상(4b)과 연료 저장실(11)의 입구를 연결하는 기상 압력 송출 파이프(73)를 통해 유동이 유동할 수 있다. 연료 저장실(11) 및 오버플로 연료 파이프(81)에 잔류하고 있는 액체 상태의 DME 연료는 고압의 기상(4b)에 의해 애스퍼레이터(7)의 흡입구(7c)를 향해서 압송된다.

분사 펌프(1)내의 캠 챔버(12)는 디젤 엔진의 윤활 시스템과 분리된 전용 윤활 시스템을 구비한다. 오일 분리기(13)는 캠 챔버(12)내로 누출된 DME 연료를 수납하는 분사 펌프(1)내의 캠 챔버(12)내의 윤활유를 DME 연료와 윤활유로 분리하고, 상기 윤활유를 캠 챔버(12)에 되돌린다. 오일 분리기(13)에 의해 분리된 DME 연료는 캠 챔버(12)내의 압력이 대기압 또는 그 이하로 감소되는 것을 방지하는 "캠 챔버 압력 조절 수단"으로서의 체크 밸브(check valve)(14)를 경유해서 "흡인 수단"으로서의 압축기(16)에 송출되고, 압축기(16)에서 가압된 후, 체크 밸브(15) 및 쿨러(42)를 경유해서 연료 탱크(4)에 되돌려진다. 디젤 엔진의 정지시에, DME 연료가 연료 탱크(4)로부터 캠 챔버(12)를 향하는 역류 방향으로 역류하는 것을 방지하기 위해서 체크 밸브(15)가 설치된다. 압축기(16)는 캠 챔버(12)내의 캠에 의해 구동된다.

바이패스 통로(61)가 오일 분리기(13)의 출구와 압축기(16) 사이에 개재되며, 이 바이패스 통로(61)는 체크 밸브(14) 둘레에 라우팅되고 오일 분리기(13)의 출구를 압축기(16)에 직접 연통시킨다. 오일 분리기(13)의 출구를 체크 밸브(14)에 연통시키는 연통로와, 오일 분리기(13)의 출구를 바이패스 통로(61)에 연통시키는 연통로 사이에 개재되는 "바이패스 통로 개폐 수단"으로서의 3방 솔레노이드 밸브(62)가 오일 분리기(13)의 출구와 체크 밸브(14) 사이에 배치된다. 3방 솔레노이드 밸브(62)는 OFF로 제어되는 동안 오일 분리기(13)의 출구를 체크 밸브(14)에 연통시키는 연통로를 구성하고, ON으로 제어되는 동안 오일 분리기(13)의 출구를 바이패스 통로(61)에 연통시켜 바이패스 통로(61)를 통해 유동이 흐르도록 하는 연통로를 구성한다.

캠 챔버(12)내에는 캠 챔버(12)내의 윤활유의 점도를 검출하는 "캠 챔버 상태 검출 수단"으로서의 캠 챔버 센서(cam chamber sensor)(12a)가 배치되어 있다. 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 윤활유의 점도의 검출값은 "바이패스 제어 수단"인 바이패스 제어부(30)에 출력되고, 바이패스 제어부(30)는 캠 챔버 센서(12a)에서 송출된 검출값에 근거하여 3방 솔레노이드 밸브(62)를 ON/OFF 제어한다. 캠 챔버 센서(12a)는 윤활유에 함유된 DME 연료의 레벨을 검출할 수 있는 한 임의의 센서일 수 있다. 예를 들면, 캠 챔버(12)내의 윤활유의 밀도를 검출하는 센서, 캠 챔버(12)내의 압력을 검출하는 센서 또는 캠 챔버(12)내의 온도를 검출하는 센서, 또는 이들중 적어도 2개를 검출하는 센서일 수 있다.

바이패스 제어부(30)는, 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 윤활유의 점도의 검출값이 소정의 허용치를 넘었을 경우에, 즉 연료 저장실(11)로부터 분사 펌프 요소(2)를 거쳐서 캠 챔버(12)내로 누출되어 윤활유와 혼합된 DME 연료에 의해 윤활유의 점도가 소정의 점도 이하로 저하해서 윤활 성능이 허용치 이하로 저하했을 경우에, 3방 솔레노이드 밸브(62)를 ON으로 제어해서 오일 분리기(13)의 출구를 바이패스 통로(61)에 연통시키는 제어를 실행한다. 오일 분리기(13)의 출구가 바이패스 통로(61)와 연통하는 경우, 캠 챔버(12)가 캠 챔버(12)내의 압력을 대기압 또는 그 이상으로 조절하여 바이패스된 체크 밸브(14)를 갖는 압축기(16)에 의해 펌핑되어, 캠 챔버(12)내의 압력이 대기압 또는 그 이하로 감압된다. 이는 윤활유와 혼합된 DME 연료의 기화를 매우 촉진시킨다. 기화된 DME 연료는 오일 분리기(13)에 의해 윤활유에서 분리되고, 그 후 압축기(16)에 의해 펌핑되어 연료 탱크(4)에 회수된다. 캠 챔버 센서(12a)에 의해 출력된 윤활유의 점도의 검출값이 소정의 허용치 또는 그 이하인 경우에, 즉, 캠 챔버(12)내의 압력이 감소되어 윤활유에서 제거될 윤활유와 혼합된 DME 연료의 기화(DME fuel mixed with the lubricating oil)가 매우 촉진됨으로써, 윤활유의 점도가 소정의 점도 또는 그 이상의 점도로 되는(이는 윤활 성능이 허용치 또는 그 이상으로 회복되는 것을 의미함) 경우에, 바이패스 제어부(30)는 3방 솔레노이드 밸브(62)를 OFF로 제어해서 바이패스 통로(61)를 차단하여 오일 분리기(13)의 출구를 체크 밸브(14)측에 연통시킨다.

전술한 바와 같은 방법에 있어서, 캠 챔버(12)내의 압력을 일시적으로 대기압 또는 그 이하의 압력으로 감압시킴으로써, 윤활유와 혼합된 DME 연료의 기화를 매우 촉진시켜, 단시간에 연료 탱크(4)에 회수할 수 있다. 이에 따라, 분사 펌프(1)의 캠 챔버(12)내로 누출된 DME 연료에 의해 야기되는 윤활유의 윤활 성능의 저하를 방지한다. 또한, 3방 솔레노이드 밸브(62)는 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 윤활유의 점도에 따라 ON/OFF로 제어된다. 이에 따라, 윤활유와 혼합된 DME 연료의 양이 항상 소정량 또는 그 이하로 유지될 수 있다. 또한, 체크 밸브(14)가 바이패스되는 경우의 시간 주기가 최소화될 수 있으며, 그에 따라 바이패스되는 체크 밸브(14)에 의해 야기되는 캠 챔버(12)내로의 산소 유입 가능성이 최소화된다.

다음으로, 본 발명에 따른 DME 연료 공급 장치(100)의 제 2 실시예에 대해서 도면을 참조해 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 DME 연료 공급 장치(100)의 제 2 실시예의 개략적인 다이어그램이다. 상기 제 1 실시예와 동일 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여서 그의 설명을 생략한다.

디젤 엔진에 DME 연료를 공급하는 본 발명에 따른 DME 연료 공급 장치(100)는 분사 펌프(1)를 구비한다. 연료 탱크(4)내의 액상부(4a)의 DME 연료는 DME 연료 송출구(액상 연료 출구)(41)로부터 배출되고, 필터(5a)에 의해 여과되며, 그 후, 급송 파이프(5) 및 3방 솔레노이드 밸브(31)를 거쳐서 분사 펌프(1)내의 연료 저장실(11)에 공급된다. 3방 솔레노이드 밸브(31)는 분사 상태시(디젤 엔진의 운전시)에는 ON 상태이므로 급송 파이프(5)가 연료 저장실(11)에 연통한다. 분사 펌프(1)는 디젤 엔진이 갖는 실린더의 개수와 동일한 개수의 분사 펌프 요소(2)를 구비한다. 분사 펌프 요소(2)의 연료 송출구는 분사 파이프(3)에 접속되고, 분사 파이프(3)는 연료 분사 노즐(9)에 접속된다. 고압으로 압축된 DME 연료가 분사 펌프(1)로부터 분사 파이프(3)를 거쳐서 연료 분사 노즐(9)에 압송된다. 연료 분사 노즐(9)로부터 오버플로된 DME 연료는 노즐 리턴 파이프(6)를 거쳐서 급송 파이프(5)에 되돌려지고, 그 후, 다시 연료 저장실(11)에 공급된다.

급송 파이프(5)로부터 분기한 냉매 공급 파이프(17)를 경유해서 연료 탱크(4)로부터 연료 저장실(11)의 외측에 DME 연료가 냉매[연료 저장실(11)내의 DME 연료를 냉각시키기 위한 연료 저장실내의 연료 온도 조절 수단임]로서 공급된다. 냉매로서 공급된 DME 연료는 냉매 공급 파이프 개폐 솔레노이드 밸브(19)를 거쳐서 연료 기화기(18)에 공급된다. 연료 기화기(18)에 의해 기화된 DME 연료가 기화에 의해 발생된 열을 이용하는 연료 저장실내의 연료 냉각기(111)에 공급되어, 연료 저장실(11)내의 DME 연료를 냉각시킨다. 연료 저장실내의 연료 냉각기(111)에 냉매로서 공급된 DME 연료는 전동 압축기(33)에 의해 펌핑되어 연료 탱크(4)에 되돌려진다.

전동 압축기(33)에서 가압된 DME 연료는, 리턴 경로 전환 솔레노이드 밸브(32)가 OFF인 경우에, 쿨러(42)에 의해 냉각되고, 그 후 연료 탱크(4)에 되돌려진다[제 1 리턴(return) 경로]. 리턴 경로 전환 솔레노이드 밸브(32)가 ON인 경우에, 전동 압축기(33)에서 가압된 DME 연료는 쿨러(42)를 통과하는 일 없이, 즉 냉각되는 일없이 연료 탱크(4)에 되돌려진다[제 2 리턴 경로]. 따라서, 리턴 경로 전환 솔레노이드 밸브(32)의 ON/OFF 제어에 의해, 연료 탱크(4)에 되돌려지는 DME 연료의 온도를 조절하며, 그에 따라, 연료 탱크(4)내의 DME 연료의 온도를 제어한다. 체크 밸브(43)는 DME 연료가 제 2 리턴 경로로부터 쿨러(42)로 역류 방향으로 역류하는 것을 방지한다.

냉매 공급 파이프 개폐 솔레노이드 밸브(19)는 연료 저장실 온도 센서(11a)에 의해 검출된 연료 저장실(11)내의 DME 연료의 온도에 근거하는 DME 연료 온도 제어부(40)에 의해 제어된다. 냉매 공급 파이프 개폐 솔레노이드 밸브(19)가 ON/OFF 제어됨으로써, 연료 저장실내의 연료 냉각기(111)에의 냉매의 공급이 ON/OFF 제어된다. 리턴 경로 전환 솔레노이드 밸브(32)는 연료 탱크 온도 센서(4c)에 의해 검출된 연료 탱크(4)내의 DME 연료의 온도에 근거하여 DME 연료 온도 제어부(40)에 의해 ON/OFF 제어된다.

연료 탱크(4)내의 DME 연료는 연료 저장실내의 연료 냉각기(111)에 의해 냉각된 연료 저장실(11)내의 DME 연료와, 연료 탱크(4)내의 DME 연료 사이의 온도차에 의해 야기되는 양자간의 상대적인 압력차에 의해, 급송 파이프(5)로 압송된다. 특히, 본 실시예에서 언급된 DME 연료 공급 장치(100)는 DME 연료를 연료 탱크(4)로부터 분사 펌프(1)에 송출하기 위한 펌프를 구비하지 않지만, 연료 저장실(11)내의 DME 연료가 냉각됨으로써 야기되는 연료 저장실(11)의 내측과 연료 탱크(4)의 내측 사이의 압력차에 의해, 연료 탱크(4)내의 DME 연료가 분사 펌프(1)에 공급되는 구성을 갖는다. 그에 따라, 연료 저장실(11)은 오버플로 경로를 구비하지 않으며, 공급될 DME 연료의 양은 분사 펌프 요소(2)에 의해 연료 저장실(11)로부터 분사 파이프(3)를 거쳐서 연료 분사 노즐(9)에 압송되는 양이다. 연료 분사 노즐(9)로부터 오버플로된 DME 연료는 종래와 같이 연료 탱크(4)에 되돌려지지 않지만, 노즐 리턴 파이프(6)를 거쳐서 급송 파이프(5)에 되돌려지고, 그 후 다시 연료 저장실(11)에 공급된다.

분사 펌프(1)내의 캠 챔버(12)는 디젤 엔진의 윤활 시스템과 분리된 전용 윤활 시스템을 구비한다. 오일 분리기(13)는 캠 챔버(12)내로 누출된 DME 연료를 저장하는 분사 펌프(1)내의 캠 챔버(12)내의 윤활유를 DME 연료와 윤활유로 분리하고, 상기 윤활유를 캠 챔버(12)에 되돌린다. 오일 분리기(13)에 의해 분리된 DME 연료는 캠 챔버(12)내의 압력이 대기압 또는 그 이하로 감소되는 것을 방지하는 "캠 챔버 압력 조절 수단"으로서의 체크 밸브(14)를 거쳐서 전동 압축기(33)에 송출되고, 전동 압축기(33)에서 가압되며, 쿨러(42)를 경유해서 연료 탱크(4)에 되돌려진다.

전술한 제 1 실시예와 같이, 바이패스 통로(61)는 오일 분리기(13)의 출구와 전동 압축기(33) 사이에 개재되고, 체크 밸브(14) 둘레에 라우팅되고 오일 분리기(13)의 출구를 전동 압축기(33)에 직접 연통시킨다. 오일 분리기(13)의 출구를 체크 밸브(14)에 연통시키는 연통로와, 오일 분리기(13)의 출구를 바이패스 통로(61)에 연통시키는 연통로 사이에 개재되는 "바이패스 통로 개폐 수단"으로서의 3방 솔레노이드 밸브(62)가 오일 분리기(13)의 출구와 체크 밸브(14) 사이에 배치된다. 3방 솔레노이드 밸브(62)는, OFF로 제어되는 동안 오일 분리기(13)의 출구를 체크 밸브(14)에 연통시키는 연통로를 형성하고, ON으로 제어되는 동안 오일 분리기(13)의 출구를 바이패스 통로(61)에 연통시켜 바이패스 통로(61)를 통해 유동이 흐를 수 있는 연통로를 형성한다.

캠 챔버(12)내에는 캠 챔버(12)내의 윤활유의 점도를 검출하는 "캠 챔버 상태 검출 수단"으로서의 캠 챔버 센서(12a)가 설치된다. 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 윤활유의 점도의 검출값은 "바이패스 제어 수단"으로서의 바이패스 제어부(30)에 출력되고, 바이패스 제어부(30)는 캠 챔버 센서(12a)에 의해 출력된 검출값에 근거하여 3방 솔레노이드 밸브(62)를 ON/OFF 제어한다. 이하, 바이패스 제어부(30)의 설명에 대해서는, 제 1 실시예와 동일하여 생략한다.

전술된 방법에 있어서, 본 실시예에서 언급된 급송 펌프를 구비하지 않은 DME 연료 공급 장치(100)가 전술된 제 1 실시예와 같이 캠 챔버(12)내의 압력이 일시적으로 대기압 또는 그 이하로 감압됨으로써, 분사 펌프(1)의 캠 챔버(12)내로 누출된 DME 연료에 의해 야기되는 윤활유의 윤활 성능의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 제 3 실시예로서, 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 부가해서 캠 챔버(12)내로 누출되는 DME 연료를 기화시키는 갭이 형성된 분사 펌프 요소(2)를 갖는 DME 연료 공급 장치(100)가 도면을 참조해서 설명된다. 도 3은 본 발명에 따른 DME 연료 공급 장치(100)를 구성하는 분사 펌프(1)의 분사 펌프 요소(2)의 일부 및 그의 근방을 도시하는 요점부 사시도이다. 도 4는 본 발명에 따른 분사 펌프(1)의 종단면도로서, 도 4a는 전체의 단면도, 도 4b는 플런저의 일부를 확대해서 도시한 단면도이다.

송출 밸브 홀더(21)는 송출 밸브 삽입 구멍(211)을 가지며, 분사 펌프(1)의 베이스에 고정된다. 분사 파이프(3)가 송출 밸브 삽입 구멍(211)과 연통하는 연료 송출구(212)에 접속된다. 송출 밸브(23)가 송출 밸브 삽입 구멍(211)에 왕복운동 가능하게 삽입되며, 송출 밸브(23)의 밸브부(valve part)(231)가 송출 밸브 홀더(21)와 일체로 배치된 송출 밸브 시트(24)의 밸브 시트부(24a)와 접촉하도록 송출 스프링(22)에 의해 강제된다.

플런저 배럴(25)은 송출 밸브 시트(24)와 일체로 배치되고, 송출 밸브 시트(24)의 내주면(241)과 연통하는 압축 챔버(25a)를 구비한다. 플런저(26)는 압축 챔버(25a)내에 왕복운동 가능하게 수납되고, 송출 밸브(delivery valve)(23)와 대향된 일 단부를 구비한다. 플런저(26)는 플런저 스프링(27)에 의해 캠(122)측으로 부세된다. 플런저(26)는 디젤 엔진의 구동축에 연결되어, 디젤 엔진의 구동력에 의해 회전되는 캠 샤프트(121)의 캠(122)에 의해, 태핏(tappet)(28)을 거쳐서 송출 밸브(23)[화살표(D)로 도시한 방향]측으로 밀어 올려진다. 플런저(26)는 컨트롤 래크(control rack)(123)와 계합해서 회전하는 피니어(pinion)(29)과 일체로 된 원통형의 부재인 슬리브(sleeve)(291)내에 수납되는 플렌지(261)를 구비한다. 피니언(29)은 컨트롤 래크(123)의 왕복운동에 의해 회전하고, 그에 따라 플런저(26)가 둘레 방향으로 회전한다. 플런저(26)의 회전 위치에 따라서 DME 연료의 분사량이 증가 또는 감소된다.

플런저(26)를 수납하는 플런저 배럴(25)의 내주면에는 본 발명에 따른 "DME 연료 기화부"로서의 3개의 환상 홈(20)이 둘레 방향으로 형성되어 있다. 갭(20a)은 환상 홈(20)에 의해 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면에 형성된다. 압축 챔버(25a)가 연료 저장실(11)내의 고압하에서 액체 상태의 DME 연료로 충전되고 이러한 DME 연료가 플런저(26)의 상승(upstroke)에 의해 송출 밸브(23)를 거쳐서 연료 송출구(212)로 송출될 때에, 액체 상태의 DME 연료가 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면들 사이로 누출된다. 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면들 사이로 누출된 액체 상태의 DME 연료는 3개의 갭(20a)에 의해 단계적 방법으로 감압되어 기화된 상태로 캠 챔버(12)내로 유입된다. 기화된 상태로 캠 챔버(12)내로 유입된 DME 연료는 캠 챔버(12)에 배치된 오일 분리기(13)에 의해 윤활유와 분리되고, 압축기(16)에 의해 펌핑되어 연료 탱크(4)로 송출된다.

또한, 갭(20a)의 사이즈는 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면 사이에서 누출된 액체 상태의 DME 연료가 그들 사이의 갭 등을 통해 압력이 감소되어 기화될 수 있을 정도로 충분히 크다. 바람직하게는, 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면이 높은 정밀도로 형성되고 상기 정밀도에서 환상 홈(20)의 영향을 최소한으로 할 필요가 있기 때문에, 갭(20a)은 가능한 한 작은 폭 및 사이즈를 갖는 홈이다.

전술된 방법에 있어서, 연료 저장실(11)로부터 캠 챔버(12)를 향해서 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면 사이에서 누출된 고압하에서 액체 상태의 DME 연료가 갭(20a)에서 압력이 감소되어 기화된 상태로 캠 챔버(12)내로 유입된다. 캠 챔버(12)내로 유입된 기체 상태의 DME 연료는 오일 분리기(13)에 의해 분리되고, 압축기(16)에 의해 펌핑되어 연료 탱크(4)에 되돌려진다. 그에 따라, 캠 챔버(12)내로 누출되어 캠 챔버(12)내의 윤활유와 혼합되는 DME 연료의 양이 줄어들 수 있다. 따라서, 윤활유와 혼합된 DME 연료에 의해 야기되는 윤활유의 윤활 성능의 저하가 방지될 수 있으며, 체크 밸브(14)가 바이패스되어 캠 챔버(12)내의 압력이 일시적으로 대기압 또는 그 이하의 압력으로 감소될 때의 시간 주기가 감소될 수 있다.

제 3 실시예의 변형예로서는, 갭(20a)을 형성하는 환상 홈(20)이 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면의 캠 챔버(12)측에 형성되는 것을 들 수 있다. 도 5는 플런저 배럴(25)의 캠 챔버(12)측에 형성된 환상 홈(20)을 갖는 분사 펌프(1)의 일부의 확대 단면도이다.

플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면들 사이에서 누출된 고압하에서 액체 상태의 DME 연료는 캠 챔버(12)측으로 유동하는 동안 서서히 압력이 감소된다. 환상 홈(20)이 캠 챔버(12)측에 형성, 즉 전술한 바와 같이 갭(20a)이 캠 챔버측에 형성되기 때문에, 소정 레벨로 압력이 감소된 DME 연료는 압력이 감소되어 기화된다. 그에 따라, 고압하에서 액체 상태의 DME 연료가 효과적으로 압력이 감소되어 기화될 수 있다.

제 3 실시예의 다른 변형예로서는, 환상 홈(20)이 플런저(26)에 형성되는 것을 들 수 있다. 도 6은 플런저(26)에 형성된 환상 홈(20)을 갖는 분사 펌프(1)의 일부의 확대 단면도이다.

본 발명은 플런저(26)에 환상 홈(20)을 형성하여 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면에 갭(20a)을 형성함으로써, 본 발명의 작용 효과를 달성할 수 있다. 또한, 플런저(26)에 환상 홈(20)을 형성함으로써, 환상 홈(20)의 절단 작업이 촉진되고 높은 정밀도를 달성한다는 장점이 있다.

제 4 실시예로서의 본 발명은 전술한 제 1 실시예 ~ 제 3 실시예 중 어느 하나에 개시된 DME 연료 공급 장치(100)로서, 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 초과하고 그 후 소정의 시간 주기가 경과했을 때, 3방 솔레노이드 밸브(62)(바이패스 통로 개폐 수단)를 OFF로 제어하여 어떠한 유동도 체크 밸브(14)를 바이패스하지 않도록 한다. 예를 들면, 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 초과한 경우에, 3방 솔레노이드 밸브(62)가 ON으로 제어되며, 그 후, 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 어떠한 검출값도 소정의 허용치 또는 그 이하로 되지 않더라도 소정의 시간 주기가 경과한 후에 3방 솔레노이드 밸브(62)가 일시적으로 OFF로 제어된다. 이에 따라, 챔 챔버(12)내의 압력이 대기압 또는 그 이하의 압력으로 감소되었을 때의 시간 주기가 길어지는 것이 방지된다. 변형예로서, 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 넘은 경우에, 3방 솔레노이드 밸브(62)가 ON으로 제어되고, 그 후, 소정의 시간 주기가 경과한 후에 캠 챔버 센서(12a)에 의해 검출된 검출값에 무관하게 3방 솔레노이드 밸브(62)를 OFF 제어한다. 상기 소정의 시간 주기는 캠 챔버(12)내의 압력이 감소됨으로써 윤활유와 혼합된 DME 연료가 만족스럽게 제거되리라 예상되는 충분히 긴 시간으로 된다.

제 5 실시예로서의 본 발명은 전술한 제 1 실시예 ~ 제 4 실시예 중 어느 하나에 개시된 DME 연료 공급 장치(100)로서, 소정의 주기로 소정의 시간 간격 동안, 3방 솔레노이드 밸브(62)를 ON으로 제어하는 정주기 바이패스 제어 수단(301)(도 1참조)을 구비한다. 예를 들면, 정주기(regular intervals)로 소정의 시간 간격동안 3방 솔레노이드 밸브(62)가 바이패스 제어부(30)내의 정주기 바이패스 제어 수단(301)에 의해 교대로 ON/OFF 제어된다. 3방 솔레노이드 밸브(62)가 ON/OFF로 제어되는 시간 주기는 윤활유와 혼합된 DME 연료의 양이 허용량을 넘으면 상정되는 시간으로 충분히 길게 설정된다. 3방 솔레노이드 밸브(62)가 ON으로 제어될 때의 소정의 시간 주기는 윤활유와 혼합된 DME 연료의 양이 허용량 또는 그 이하로 되는데 충분히 긴 시간으로 설정된다. 전술한 바와 같은 정주기 바이패스 수단을 설치함으로써, 체크 밸브(14)의 바이패스 제어를 간단한 방법으로 실시할 수 있다. 그에 따라, 캠 챔버 센서(12a)를 설치할 필요가 없다. 변형예로서, 캠 챔버 센서(12a)가 고장났을 경우 등에 있어서의 백업(backup) 수단으로서 정주기 바이패스 제어 수단이 제공될 수 있다.

제 6 실시예로서의 본 발명은 전술한 제 1 실시예 ~ 제 5 실시예 중 어느 하나에 개시된 DME 연료 공급 장치(100)로서, DME 연료 공급 장치(100)는 코먼 레일식이다. 본 발명은 상기 형태로 실현될 수 있으며, 그에 따라 본 발명에 의한 작용 효과를 달성할 수 있다. 특히, 분사 펌프로부터 송출된 DME 연료가 코먼 레일에 공급되고, 이러한 DME 연료가 상기 코먼 레일로부터 연료 분사 노즐로 송출되는 구성을 갖는다.

상기 실시예에 있어서, 분사 펌프의 캠 챔버내로 누출된 DME 연료에 의해 야기되는 윤활유의 윤활 성능의 저하가 방지될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 디젤 엔진의 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프가 도 7을 참조하여 설명된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 디젤 엔진(200)에 DME 연료를 공급하는 DME 연료 공급 장치(100)는 분사 펌프(1)를 구비하고 있다. 분사 펌프(1)는 디젤 엔진(200)이 갖는 실린더(331)의 개수와 동일한 개수의 분사 펌프 요소(2)를 구비하고 있다. 급송 펌프(305)는 연료 탱크(4)에 저장되는 DME 연료를 소정의 압력으로 가압해서 급송 파이프(352)내로 송출한다. 연료 탱크(4)는 연료 탱크(4)내의 DME 연료의 액면 아래에 위치된 DME 연료 송출구를 구비하며, 급송 펌프(305)는 연료 탱크(4)의 DME 연료 송출구의 근방에 배치된다. 급송 파이프(352)내로 송출된 DME 연료는 필터(351)에 의해 여과되어, 3방 솔레노이드 밸브(71)를 거쳐서 분사 펌프(1)에 송출된다. 3방 솔레노이드 밸브(71)는 분사 상태시[디젤 엔진(200)의 운전시]에는 ON으로 되어, 화살표(A)로 표시한 방향으로의 유동을 허용한다.

분사 펌프(1)내의 캠 챔버(도시하지 않음)는 디젤 엔진(200)의 윤활 시스템과 분리된 전용 윤활 시스템을 구비한다. 오일 분리기(306)는 캠 챔버내로 누출된 DME 연료를 저장하는 분사 펌프(1)의 캠 챔버내의 윤활유를 DME 연료와 윤활유로 분리하고, 상기 윤활유를 캠 챔버에 되돌린다. 오일 분리기(306)에 의해 분리된 DME 연료는 캠 챔버내의 압력이 대기압 또는 그 이하의 압력으로 감소되는 것을 방지하는 체크 밸브(362)를 거쳐서, 캠 챔버내의 캠에 의해 구동되는 압축기(361)에 송출되고, 압축기(361)에서 가압되어, 체크 밸브(363) 및 쿨러(341)를 거쳐서 연료 탱크(4)로 되돌려진다. 디젤 엔진(200)의 정지시에, 체크 밸브(363)는 연료 탱크(4)로부터 캠 챔버측으로 향하는 역류 방향으로 DME 연료가 역류하는 것을 방지하도록 설치된다.

분사 펌프(1)의 캠 챔버가 디젤 엔진(200)의 윤활 시스템과 분리된 전용 윤활 시스템을 구비하기 때문에, 분사 펌프 요소(2)로부터 캠 챔버내로 누출된 DME 연료가 디젤 엔진(200)의 윤활 시스템에 유입되는 가능성이 없다. 따라서, 디젤 엔진(200)의 윤활 시스템에 유입되는 DME 연료가 기화되고, 상기 기화된 DME 연료가 디젤 엔진(200)의 크랭크실에 유입되어 발화할 가능성이 없다.

연료 탱크(4)로부터 급송 펌프(305)에 의해 소정의 압력으로 가압되어 송출된 DME 연료는 분사 펌프(1)의 각 분사 펌프 요소(2)로부터 분사 파이프(303)를 경유해, 소정의 타이밍에서 소정의 양을 디젤 엔진(200)의 각 실린더(331)에 배치된 연료 분사 노즐(332)에 압송된다. 분사 펌프(1)로부터 오버플로된 DME 연료는 오버플로 연료 파이프(308), 오버플로된 연료의 압력을 결정하는 체크 밸브(391), 및 쿨러(341)를 거쳐서 연료 탱크(4)에 되돌려진다. 연료 분사 노즐(332)로부터 오버플로된 DME 연료는 오버플로 연료 파이프(309), 오버플로된 연료의 압력을 결정하는 체크 밸브(391), 및 쿨러(341)를 거쳐서 연료 탱크(4)에 되돌려진다.

DME 연료 공급 장치(100)는, 디젤 엔진(200)의 정지시에, 분사 펌프(1)내의 연료 저장실(도시하지 않음), 오버플로 연료 파이프(308) 및 오버플로 연료 파이프(309)에 잔류하고 있는 DME 연료를 연료 탱크(4)에 회수하는 "잔류 연료 회수 수단"의 구성요소로서, 애스퍼레이터(7), 3방 솔레노이드 밸브(71) 및 2방 솔레노이드 밸브(72)를 구비하고 있다.

애스퍼레이터(7)는 입구(7a), 출구(7b) 및 흡입구(7c)를 구비한다. 입구(7a)와 출구(7b)는 직선형 연통로를 통해 서로 연통되고, 흡입구(7c)는 입구(7a)와 출구(7b) 사이의 연통로에서 대략 수직 방향으로 분기된다. 3방 솔레노이드 밸브(71)가 OFF 시에 연통하는 연통로[화살표(B)로 도시한 연통 방향]의 출구가 입구(7a)에 접속되고, 출구(7b)는 쿨러(341)를 거쳐서 연료 탱크(4)로의 통로에 접속된다. 흡입구(7c)는 분사 상태시[디젤 엔진(200)의 운전시]에 OFF로 되는 2방 솔레노이드 밸브(72)에 접속된다.

무분사 상태시[디젤 엔진(200)의 정지시]에는, 3방 솔레노이드 밸브(71)는 OFF로 제어되어 화살표(B)로 표시된 방향으로 연통로를 형성하고, 2방 솔레노이드 밸브(72)는 ON으로 제어되어 오버플로 연료 파이프(308) 및 오버플로 연료 파이프(309)와 애스퍼레이터(7)의 흡입구(7c)를 연통시킨다[화살표(C)로 표시된 방향]. 따라서, 급송 펌프(305)로부터 송출된 DME 연료는 분사 펌프(1)에 송출되지 않고, 애스퍼레이터(7)에 송출되어, 입구(7a)에서 출구(7b)측으로 흐르고, 쿨러(341)를 거쳐서 연료 탱크(4)에 되돌아오며, 다시 급송 펌프(305)로부터 애스퍼레이터(7)에 송출된다. 즉, DME 연료는 애스퍼레이터(7)를 거쳐서 순환된다. 그 후, 분사 펌프(1)내의 연료 저장실, 오버플로 연료 파이프(308) 및 오버플로 연료 파이프(309)에 잔류하고 있는 DME 연료는 입구(7a)에서 출구(7b)측으로 흐르는 DME 연료의 흐름에 의해, 흡입구(7c)를 통해 흡인되어 연료 탱크(4)에 회수된다.

잔류 연료 회수 수단은 급송 펌프(305)를 구동원으로서 이용하며, 연료 저장실, 오버플로 연료 파이프(308) 및 오버플로 연료 파이프(309)내의 DME 연료를 흡인하여 연료 탱크(4)에 회수하는 애스퍼레이터(7)를 구비한다. 따라서, 잔류 연료를 회수하기 위한 펌프 등을 설치할 필요가 없다.

도 7을 참조하여 설명한 발명에 있어서, 분사 펌프 요소(2)는 전술된 제 1 실시예에서 설명한 도 3 및 도 4에 도시된 분사 펌프 요소와 동일한 구성을 갖는다. 특히, 분사 펌프 요소(2)는, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 플런저(26)와 상기 플런저(26)를 수납하는 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면에 형성된 갭(20a)을 구비한다. 갭(20a)은 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면 사이에서 연료 저장실(11)로부터 캠 챔버(12)측으로 누출되는 액체 상태의 DME 연료를, 캠 챔버(12)내로 유입되기 전에 감압시켜 기화시도록 적용된다.

갭(20a)은 도 5에 도시하는 바와 같이 플런저 배럴(25)의 내주면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈(20)에 의해 형성될 수 있다. 또한, 도 6에 도시하는 바와 같이 플런저(26)의 주위면에 둘레 방향으로 형성된 "DME 연료 기화부"로서의 환상 홈(20)에 의해 형성될 수도 있다. 복수의 환상 홈(20)이 형성될 수 있고, 갭(20a)은 플런저(26)와 플런저 배럴(25)과의 슬라이딩 접촉면의 캠 챔버(12)측에 형성될 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 특허청구범위에 기재된 발명의 범위내에서 여러 변형 및 수정이 이루어질 수 있고, 이들도 본 발명의 범위내에 포함됨을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 캠 챔버내의 윤활유와 혼합된 액체 상태의 DME 연료에 의해 야기되는 윤활유의 윤활 성능의 저하가 방지될 수 있다.

Claims (17)

1. 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치에 있어서,

   연료 탱크로부터 급송 파이프를 경유해서 공급된 DME 연료를 소정의 타이밍에서 소정의 양을 디젤 엔진의 연료 분사 노즐과 연통하는 분사 파이프로 송출하는 분사 펌프와,

   상기 분사 펌프의 캠 챔버(cam chamber)내에서 윤활유와 혼합된 DME 연료와 상기 윤활유를 분리하는 오일 분리기(oil separator)와,

   상기 오일 분리기에 의해 분리된 DME 연료를 상기 연료 탱크에 회수하기 위한 연통로와,

   상기 연통로에 배치되어, 상기 오일 분리기를 경유해서 상기 캠 챔버내의 기상부(vapor phase part)를 펌핑하는 흡인 수단(suction means)과,

   상기 연통로에 배치된 상기 흡인 수단과 상기 오일 분리기와의 사이에 배치되어, 상기 캠 챔버내의 압력을 소정의 압력 또는 그 이상으로 유지하는 캠 챔버 압력 조절 수단과,

   상기 캠 챔버 압력 조절 수단 둘레에 라우팅(routed)되고, 상기 캠 챔버와 상기 흡인 수단을 직접 연통시키는 바이패스 통로(bypass passage)와,

   상기 바이패스 통로를 개폐하는 바이패스 통로 개폐 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캠 챔버내의 윤활유의 점도, 상기 캠 챔버내의 윤활유의 밀도, 상기 캠 챔버내의 압력, 및 상기 캠 챔버내의 온도 중 적어도 하나를 검출하는 캠 챔버 상태 검출 수단과,

   상기 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 넘었을 경우에 상기 바이패스 통로 개폐 수단을 ON으로 제어하는 바이패스 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치 또는 그 이하인 경우에, 상기 바이패스 통로 개폐 수단이 OFF로 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 바이패스 제어 수단은, 상기 캠 챔버 상태 검출 수단에 의해 검출된 검출값이 소정의 허용치를 넘고나서 일정 시간 경과한 후, 상기 바이패스 통로 개폐 수단을 OFF로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   소정의 주기로 소정의 시간 간격 동안, 상기 바이패스 통로 개폐 수단을 ON/OFF로 제어하는 정주기 바이패스 제어 수단(regular intervals bypass controlling means)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 분사 펌프는 디젤 엔진의 구동축으로부터 전달된 회전에 의해 회전되는 캠 샤프트와 계합하는 플런저(plunger)의 상하 이동에 의해 개폐 가능한 송출 밸브(delivery valve)에 의해, 상기 연료 탱크로부터 상기 급송 파이프를 경유해서 공급되는 연료 저장실(fuel gallery)내의 상기 DME 연료를, 소정의 타이밍에서 소정의 양을 상기 디젤 엔진의 연료 분사 노즐과 연통하는 분사 파이프에 가압해서 송출하는 분사 펌프 요소를 구비하며;

   상기 분사 펌프 요소는 상기 플런저와 상기 플런저를 수납하는 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면에 형성되고, 상기 연료 저장실 및 상기 플런저의 상부로부터 상기 캠 챔버쪽을 향해서 상기 플런저 및 상기 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면들 사이에서 누출된 액체 상태의 상기 DME 연료를, 상기 캠 챔버내에 유입시키기 전에 압력을 감소시켜 기화시키는, 갭(gap)을 갖는 DME 연료 기화부를 구비하는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 분사 펌프의 갭이 상기 플런저의 주위면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈(annular groove)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 분사 펌프의 갭이 상기 플런저 배럴의 내주면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 분사 펌프의 상기 DME 연료 기화부가 복수의 상기 환상 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는

   디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

    상기 분사 펌프의 상기 DME 연료 기화부는 상기 캠 챔버측상에 상기 플런저와 상기 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면에 형성된 상기 갭을 구비하는 것을 특징으로 하는

    디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
11. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 분사 펌프로부터 송출된 상기 DME 연료가 코먼 레일(common rail)로 공급되고, 상기 코먼 레일로부터 상기 DME 연료가 연료 분사 노즐로 송출되는 구성을 이루고 있는 것을 특징으로 하는

    디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.
12. 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프에 있어서,

    디젤 엔진의 구동축으로부터 전달된 회전에 의해 회전되는 캠 샤프트와 계합하는 플런저의 상하 이동에 의해 개폐 가능한 송출 밸브에 의해, 상기 연료 탱크로부터 상기 급송 파이프를 경유해서 공급되는 연료 저장실내의 상기 DME 연료를, 소정의 타이밍에서 소정의 양을 디젤 엔진의 연료 분사 노즐과 연통하는 분사 파이프에 가압해서 송출하는 분사 펌프 요소를 구비하며;

    상기 분사 펌프 요소는, 상기 플런저와 상기 플런저를 수납하는 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면에 형성되고, 상기 연료 저장실로부터 상기 캠 챔버쪽을 향해서 상기 플런저 및 상기 플런저 배럴의 슬라이딩 접촉면들 사이에서 누출된 액체 상태의 상기 DME 연료를, 상기 캠 챔버내에 유입시키기 전에 압력을 감소시켜 기화시키는, 갭(gap)을 갖는 DME 연료 기화부를 구비하는 것을 특징으로 하는

    디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 갭은 상기 플런저의 주위면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는

    디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 갭은 상기 플런저 배럴의 내주면에 둘레 방향으로 형성된 환상 홈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는

    디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

    상기 DME 연료 기화부는 복수의 상기 환상 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는

    디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프.
16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 DME 연료 기화부는 상기 캠 챔버측상에 상기 플런저와 상기 플런저 배럴과의 슬라이딩 접촉면에 형성된 상기 갭을 구비하는 것을 특징으로 하는

    디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치의 분사 펌프.
17. 제 12 항 또는 제 13 항에 따른 분사 펌프가 제공된 디젤 엔진용 DME 연료 공급 장치.