KR101199326B1 - Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof - Google Patents
Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101199326B1 KR101199326B1 KR1020110023181A KR20110023181A KR101199326B1 KR 101199326 B1 KR101199326 B1 KR 101199326B1 KR 1020110023181 A KR1020110023181 A KR 1020110023181A KR 20110023181 A KR20110023181 A KR 20110023181A KR 101199326 B1 KR101199326 B1 KR 101199326B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel
- gas
- pressure
- cylinder
- filling
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K15/03006—Gas tanks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
- B60K15/03—Fuel tanks
- B60K15/03006—Gas tanks
- B60K2015/03019—Filling of gas tanks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
본 발명은 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법에 관한 것으로, 충격 또는 진동으로부터 내부에 저장된 가스 연료를 보호하도록 강제의 고압용기로 형성되는 봄베 및 상기 봄베 내부에 미리 설정된 압력을 형성하도록 주입되는 압력 형성 가스를 포함하고, 상기 압력 형성가스는 가스 연료의 최초 주입 전에 주입되는 구성을 마련한다.
상기와 같은 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 봄베 내부에 압력 형성 가스를 주입하여 일정한 압력을 형성함에 따라, 겨울철 저온상태에서 LPG 연료의 압력이 떨어지더라도 압력 형성 가스에 의해 형성된 압력에 의해 액체 상태의 LPG 연료를 원활하게 엔진으로 공급한다. The present invention relates to a fuel tank for a gas fuel vehicle and a method for refilling the fuel thereof, the bomb being formed as a high pressure container forcibly protected to protect the gas fuel stored therein from shock or vibration and injected into the cylinder to form a predetermined pressure. And a pressure forming gas, the pressure forming gas having a configuration to be injected before the first injection of the gaseous fuel.
By using the fuel tank for the gas fuel vehicle as described above and the fuel filling method thereof, the present invention forms a constant pressure by injecting a pressure forming gas into the inside of the cylinder, even if the pressure of the LPG fuel in the cold state in winter, the pressure is formed The LPG fuel in the liquid state is smoothly supplied to the engine by the pressure formed by the gas.
Description
본 발명은 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 연료를 충전하고 충전된 가스 연료를 엔진에 일정 압력으로 토출하여 제공하는 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 가스연료차량은 가스연료와 공기를 혼합한 혼합기를 엔진의 연소실로 흡입하여 연소시켜서 발생되는 폭발력으로 피스톤을 상하 직선 왕복운동시키고, 피스톤의 직선 왕복운동을 크랭크 기구의 회전운동으로 변환시켜 엔진의 회전동력을 얻는다.In general, the gas fuel vehicle is a reciprocating force generated by inhaling and mixing a mixture of gas fuel and air into the combustion chamber of the engine, and the linear reciprocating motion of the piston up and down, and converts the linear reciprocating motion of the piston into the rotation of the crank mechanism Obtain the engine's rotational power.
이러한 가스연료차량의 엔진은 액화석유가스(Liquefied Petroleum gas, 이하 'LPG'라 함) 연료나 천연가스연료를 연료탱크인 봄베에 소정의 압력으로 액화시켜 저장하였다가 연료펌프에 의해 액상연료를 엔진으로 공급하고, 인젝터에 의한 분사후 엔진 작동시 기화시켜 공기와 함께 혼합기의 상태로 연소실로 공급하게 된다.The engine of such a gas fueled vehicle liquefies and stores liquefied petroleum gas (LPG) fuel or natural gas fuel in a fuel tank, a predetermined pressure, and stores liquid fuel by means of a fuel pump. After the injection by the injector, the engine is vaporized during the operation of the engine is supplied to the combustion chamber together with the air in the form of a mixer.
도 1은 LPG 연료를 사용하는 일반적인 가스연료차량용 연료탱크의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a fuel tank for a general gas fuel vehicle using LPG fuel.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 가스연료차량용 연료탱크는 충격 또는 진동 등으로부터 연료탱크를 보호하도록 강제의 고압용기인 봄베(1)로 형성되고, 봄베(1)는 브래킷(2)에 의해 차체에 고정된다.As shown in FIG. 1, a fuel tank for a general gas fuel vehicle is formed of a
봄베(1)에는 연료펌프의 펌핑 압력에 의해 봄베(1) 내부에 충전된 가스 연료를 토출하는 멀티밸브(3) 및 연료주입구(5)를 통해 가스 연료를 충전하는 충전밸브(4)가 구비된다.The
충전밸브(4)는 패킹에 의해 연료탱크의 기밀을 유지하도록 봄베(1)의 외부로 돌출되어 장착되는 하우징(6)을 구비하고, 하우징(6)으로부터 봄베(1) 내부로 연결되는 충전파이프(7)에는 과충전방지밸브(8)와 플로우트(9)가 고정된다.The
하우징(6) 외부에는 설정된 압력을 초과시 개방되는 안전밸브 및 수동밸브(도면 미도시)가 마련된다.Outside the
과충전방지밸브(8)는 LPG 연료 충전에 의해 봄베(1) 내부의 압력이 과도하게 높아지는 것을 방지하기 위해, 봄베(1) 전체의 체적에 약 85%에 해당하는 체적만큼 LPG 연료가 충전되어 플로우트(9)가 상승하면, 충전을 중지하도록 충전파이프(7)의 선단을 폐쇄한다. The
이와 같이 구성되는 일반적인 가스연료차량용 연료탱크는 도 1에 도시된 바와 같이, 충전밸브(4)의 충전파이프(7) 선단을 유면으로부터 일정 높이만큼 이격된 위치(A)에 설치한다. As shown in FIG. 1, a general fuel tank for a gas fuel vehicle configured as described above is provided with a tip A of the
이는 충전파이프(7) 선단을 유면(B)보다 낮은 위치에 설치하는 경우, 액체 상태의 가스 연료층(이하, '액상층'이라 함) 압력이 과도하게 상승하면서 충전 성능이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다.This prevents the filling performance from deteriorating while excessively increasing the pressure of the liquid gas fuel layer (hereinafter referred to as the 'liquid layer') when the tip of the
이로 인해, 봄베(1) 내부로 충전되는 가스 연료는 충전파이프(7)의 선단을 통해 봄베(1) 내부 상층부의 기체 상태의 가스 연료층(이하, '기상층'이라 함)에 분사되어 하부의 액상층으로 떨어져서 충전된다.As a result, the gaseous fuel charged into the
이와 같은 가스연료차량에 사용되는 LPG는 부탄과 프로판을 주성분으로 하는 혼합물이다. LPG used in such a gas fuel vehicle is a mixture containing butane and propane as a main component.
순수 LPG는 색깔과 냄새, 맛이 없으나, 누출사고에 대비해 일부러 불쾌한 냄새를 섞어서 사용한다. LPG의 비중은 액체 상태에서 물보다 가볍지만 기체상태에서는 공기보다 1.5~2배 무겁기 때문에, 낮은 곳에 모이는 성질이 있다. Pure LPG has no color, smell, or taste, but intentionally mixes unpleasant odors in case of leakage. The specific gravity of LPG is lighter than water in liquid state, but it is 1.5 ~ 2 times heavier than air in gaseous state.
부탄은 녹는점이 -135℃이고 끓는점이 -0.5℃이므로, 겨울철에 영하로 기온이 내려가는 경우, LPG에 혼합된 액체상태의 부탄이 기화되지 못하여 엔진의 시동성이 떨어지는 문제점이 있었다. Since butane has a melting point of -135 ° C and a boiling point of -0.5 ° C, when the temperature drops below freezing in winter, there is a problem in that starter of the engine is inferior because liquid butane mixed in LPG is not vaporized.
따라서 겨울철 차량에 충전되는 LPG는 녹는점이 187℃이고 끓는점이 -47.07℃인 프로판의 혼합량을 증가시켜 혼합된다.Therefore, LPG filled in the winter vehicle is mixed by increasing the mixing amount of propane having a melting point of 187 ℃ and a boiling point of -47.07 ℃.
하지만, 부탄에 대한 프로판의 혼합비율에는 한계(최대 7:3)가 있기 때문에, 프로판을 혼합하더라도 겨울철 LPG를 사용하는 가스연료차량의 시동성 저하를 해결하기에는 한계가 있었다.
However, there is a limit in the mixing ratio of propane to butane (maximum 7: 3), so even if propane is mixed, there is a limit to solve the deterioration of startability of the gas fuel vehicle using LPG in winter.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가스연료차량의 연료탱크 내부에 일정 압력을 형성하는 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems as described above, an object of the present invention is to provide a fuel tank for a gas fuel vehicle and a fuel charging method thereof for forming a predetermined pressure inside the fuel tank of the gas fuel vehicle.
본 발명의 다른 목적은 가스연료차량의 겨울철 시동성을 향상시킬 수 있는 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fuel tank for a gas fuel vehicle and a fuel charging method thereof, which can improve winter startability of the gas fuel vehicle.
본 발명의 또 다른 목적은 가스 연료 충전시 연료탱크 내부의 기상측 압력을 일정하게 유지하는 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a fuel tank for a gas fuel vehicle and a fuel charging method thereof, which maintain a constant pressure on the gaseous side in the fuel tank during gas fuel filling.
본 발명의 또 다른 목적은 연료탱크로부터 연료라인으로 토출되는 가스 연료의 토출압력을 일정 수준으로 유지할 수 있는 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a fuel tank for a gas fuel vehicle and a fuel charging method thereof, which can maintain a discharge pressure of a gas fuel discharged from a fuel tank to a fuel line at a predetermined level.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 충격 또는 진동으로부터 내부에 저장된 가스 연료를 보호하도록 강제의 고압용기로 형성되는 봄베 및 상기 봄베 내부에 미리 설정된 압력을 형성하도록 주입되는 압력 형성 가스를 포함하고, 상기 압력 형성가스는 가스 연료의 최초 주입 전에 주입된다.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention is to form a cylinder and a predetermined pressure in the cylinder formed of a high pressure vessel forcibly to protect the gas fuel stored therein from shock or vibration. And a pressure forming gas to be injected, which pressure is injected before the first injection of the gaseous fuel.
상기 압력 형성 가스는 질소나 비활성 기체인 것을 특징으로 한다.The pressure forming gas may be nitrogen or an inert gas.
상기 압력 형성 가스는 상기 가스 연료보다 가벼운 기체인 것을 특징으로 한다.The pressure forming gas is characterized in that the gas lighter than the gas fuel.
상기 압력 형성 가스는 상기 봄베 내부에 가스 연료가 충전되고 남은 잔여 공간의 미리 설정된 최대 압력과 최소 압력 사이의 압력으로 주입되는 것을 특징으로 한다.The pressure forming gas may be injected at a pressure between a preset maximum pressure and a minimum pressure of the remaining space remaining after the gas fuel is filled in the cylinder.
상기 연료탱크는 가스 연료를 상기 봄베 내부로 주입하여 충전하는 충전밸브 및 상기 봄베 내부에 충전된 가스 연료를 토출하는 멀티밸브를 구비하고, 상기 충전밸브는 상기 봄베의 외부로 돌출되어 장착되는 하우징, 상기 하우징의 일측에 결합되고 외부의 가스 연료를 주입하여 충전하는 연료주입구 및 상기 연료주입구로부터 상기 봄베 내부 공간의 하단에 근접한 위치까지 연결되는 충전파이프를 포함하며, 상기 충전파이프에는 상기 봄베 내부 공간의 하단에 근접하도록 상기 충전파이프의 선단에 형성되는 액상 토출구 및 상기 봄베 내부 공간의 상단에 근접하도록 상기 충전파이프의 상부에 형성되는 기상 토출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.The fuel tank has a filling valve for injecting and filling gas fuel into the cylinder and a multi-valve for discharging the gas fuel charged in the cylinder, wherein the filling valve is protruded to the outside of the cylinder, the housing; A fuel inlet coupled to one side of the housing and injected by injecting an external gaseous fuel and a filling pipe connected to the position close to the lower end of the bomb inner space from the fuel inlet, the filling pipe includes The liquid discharge port is formed at the tip of the filling pipe so as to be close to the lower end and the gas phase discharge hole is formed in the upper portion of the filling pipe so as to be close to the upper end of the cylinder inner space.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 봄베 내부로 압력 형성 가스를 주입하는 단계, (b) 상기 제 (a)단계에서 압력 형성 가스가 주입된 봄베 내부에 연료 주입구를 통해 가스 연료를 주입하는 단계 및 (c) 상기 제 (b)단계에서 주입된 가스 연료를 상기 연료주입구와 연결된 충전파이프를 통해 봄베 내부로 충전하는 단계를 포함하고, 상기 제 (a)단계에서 상기 압력 형성 가스는 상기 봄베 내부의 최대 압력과 미리 설정된 최소 압력 사이의 압력으로 주입되는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the invention, the present invention (a) injecting the pressure forming gas into the cylinder, (b) the gas fuel through the fuel inlet in the cylinder in which the pressure forming gas is injected in step (a) And (c) filling the gaseous fuel injected in the step (b) into the cylinder through a filling pipe connected to the fuel inlet, and in the step (a), the pressure forming gas. Is injected at a pressure between the maximum pressure inside the cylinder and a predetermined minimum pressure.
상기 (b)단계는 상기 봄베 내부 공간의 상단에 근접하도록 상기 충전파이프의 상부에 형성된 기상 토출구와 상기 봄베 내주의 하단에 근접하도록 상기 충전파이프의 하부에 형성된 액상 토출구를 통해 가스 연료를 충전하는 것을 특징으로 한다.The step (b) is to fill the gas fuel through the gas discharge outlet formed in the upper portion of the filling pipe so as to approach the upper end of the cylinder inner space and the liquid discharge hole formed in the lower portion of the filling pipe so as to approach the lower end of the cylinder inner circumference It features.
상술한 바와 같이, 본 발명은 겨울철 저온상태에서 봄베 내부에 저장된 LPG 연료의 압력이 낮아지더라도 봄베 내부에 주입된 압력 형성 가스를 이용해서 기상층에 일정한 압력을 형성함으로써, 액상층으로부터 액체 상태의 LPG 연료를 엔진에 원활하게 공급한다.As described above, the present invention forms a constant pressure in the gas phase layer by using the pressure forming gas injected into the cylinder, even if the pressure of the LPG fuel stored in the cylinder is lowered in the winter low temperature state, the liquid phase from the liquid phase Supply LPG fuel to the engine smoothly.
이에 따라, 본 발명은 가스연료차량의 겨울철 시동성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the present invention can improve the winter startability and restartability of the gas fuel vehicle.
이와 함께, 본 발명은 액상 토출구를 통해 액상층에 가스 연료를 충전함과 동시에 기상 토출구를 통해 기상층에 가스 연료의 일부를 분사한다. In addition, the present invention fills the gaseous fuel in the liquid phase through the liquid discharge port and simultaneously injects a part of the gaseous fuel into the gas phase layer through the gaseous discharge port.
즉, 본 발명은 액상층의 충전에 의한 기상층의 압력 증가량과 기상층에 가스연료를 분사하여 기상층 온도 저하에 따른 기상층의 압력 감소량을 상쇄시켜 봄베 내부의 압력을 일정하게 유지함으로써 기상층의 과도한 압력상승으로 인한 가스 연료의 충전지연현상을 방지할 수 있다.That is, the present invention compensates the pressure increase amount of the gas phase layer by filling the liquid phase layer and the gaseous fuel in the gas phase layer to offset the pressure decrease amount of the gas phase layer due to the decrease in the temperature of the gas phase layer to maintain a constant pressure inside the bombeous layer. It is possible to prevent the filling delay of gas fuel due to excessive pressure rise.
결과적으로, 본 발명은 가스 연료 충전시 봄베 내부의 압력을 일정하게 유지하여 연료탱크로부터 연료라인으로 토출되는 가스 연료의 토출압력을 일정 수준으로 유지함으로써 토출압력 저하로 인한 엔진 부조 및 시동꺼짐 현상을 제거할 수 있다. As a result, the present invention maintains the pressure inside the cylinder at the time of filling the gas fuel to maintain the discharge pressure of the gas fuel discharged from the fuel tank to the fuel line at a constant level to prevent engine relief and start-up due to the discharge pressure drop. Can be removed
도 1은 LPG 연료를 사용하는 일반적인 가스연료차량용 연료탱크의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스연료차량용 연료탱크의 구성을 보인 단면도.
도 3은 압력 형성 가스가 주입된 상태를 보인 동작상태도.
도 4는 LPG 연료가 만충전된 상태를 보인 동작상태도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스연료차량용 연료탱크의 연료충전방법을 단계별로 설명하는 흐름도.1 is a cross-sectional view of a fuel tank for a general gas fuel vehicle using LPG fuel.
2 is a cross-sectional view showing the configuration of a fuel tank for a gas fuel vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an operating state showing the state in which the pressure forming gas is injected.
Figure 4 is an operating state showing a state in which the LPG fuel is fully charged.
5 is a flowchart illustrating a step-by-step method of recharging a fuel tank for a gas fuel vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스연료차량용 연료탱크 및 그의 연료충전방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a fuel tank for a gas fuel vehicle and a fuel charging method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시 예에서는 연료탱크 외부에 연료펌프가 설치되는 외장형을 이용하여 설명하지만, 본 발명은 연료탱크 내부에 연료펌프가 설치되는 내장형에도 적용할 수 있음에 유의하여야 한다.In the present embodiment, the fuel pump is installed in the exterior of the fuel tank, but it should be noted that the present invention can be applied to the internal type in which the fuel pump is installed in the fuel tank.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스연료차량용 연료탱크의 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 압력 형성 가스가 주입된 상태를 보인 동작상태도이며, 도 4는 LPG 연료가 만충전된 상태를 보인 동작상태도이다.2 is a cross-sectional view showing the configuration of a fuel tank for a gas fuel vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is an operating state diagram showing a state in which the pressure forming gas is injected, Figure 4 is a state filled with LPG fuel The operation state diagram shown.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스연료차량용 연료탱크는 외관을 형성하고 충격 또는 진동 등으로부터 내부에 충전된 연료를 보호하도록 강제의 고압용기인 봄베(10)로 형성되고, 봄베(10)는 브래킷(11)에 의해 차체에 고정된다.As shown in FIG. 2, the fuel tank for a gas fuel vehicle according to the preferred embodiment of the present invention is formed of a
봄베(10)에는 봄베(10) 내부에 일정 압력을 형성하기 위해 LPG 연료(F)를 최초로 주입하기 전에 압력 형성 가스(G)가 주입된다. The
상기 압력 형성 가스(G)는 도 3에 도시된 바와 같이, 봄베(10) 생산업체에서 생산된 봄베(10)의 기밀시험을 수행한 후 출고 전에 주입되는 것이 바람직하다.As shown in Figure 3, the pressure forming gas (G) is preferably injected before delivery after performing the airtight test of the
이에 따라, 압력 형성 가스(G)는 미리 설정된 압력으로 봄베(10) 내부에 주입되어 봄베 내부 전체적으로 일정한 압력을 형성한다. Accordingly, the pressure forming gas G is injected into the
이러한 압력 형성 가스(G)는 LPG 연료(F)와 혼합되지 않도록 화학적으로 안정한 상태를 유지하는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr)과 같은 비활성 기체나 상온에서 화학적으로 비활성을 갖는 질소(N2) 가스를 사용한다.The pressure forming gas (G) is inert gas such as helium (He), neon (Ne), argon (Ar), and krypton (Kr) at room temperature or in a chemically stable state so as not to be mixed with the LPG fuel (F). A chemically inert nitrogen (N 2 ) gas is used.
한편, LPG 연료(F)에 포함되는 부탄(C4H10)의 분자량은 58 g/mol이고, 프로판(C3H8)의 분자량은 44 g/mol이다.On the other hand, the molecular weight of butane (C 4 H 10 ) contained in the LPG fuel (F) is 58 g / mol, and the molecular weight of propane (C 3 H 8 ) is 44 g / mol.
따라서 압력 형성 가스(G)는 원활한 연료 공급을 위해 봄베(10) 내부에서 LPG 연료(F)보다 높게 위치하도록, LPG 연료(F)보다 가벼운 질소(N2) 가스나 단원자 분자 기체인 비활성 기체 중에서 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar)을 사용하는 것이 바람직하다. Therefore, the pressure forming gas (G) is a nitrogen (N 2 ) gas or monoatomic molecular gas that is lighter than the LPG fuel (F) to be positioned higher than the LPG fuel (F) inside the
표 1은 압력 형성 가스로 사용되는 기체의 특성 테이블이다.Table 1 is a characteristic table of the gas used as the pressure forming gas.
압력 형성 가스(G)는 표 1에 도시된 바와 같이, 녹는점 및 끓는점이 -100 ℃ 이하이기 때문에, 겨울철 저온상태에서도 기체 상태를 유지하여 봄베(10) 내부에 일정한 압력을 형성할 수 있다. Since the pressure forming gas G has a melting point and a boiling point of −100 ° C. or lower, as shown in Table 1, the pressure forming gas G may maintain a gas state even in a low temperature state in winter to form a constant pressure inside the
이를 위하여, 압력 형성 가스(G)는 아래의 수학식 1에 의해 산출되는 압력으로 봄베(10) 내부에 주입된다.To this end, the pressure forming gas G is injected into the
여기서, P1은 봄베(10)에 주입되는 압력 형성 가스(G)의 압력이고, V1은 봄베(10)의 체적이며, P2는 LPG 연료(F)가 만충전된 상태에서 압력 형성 가스(G)의 압력이고, V2는 LPG 연료(F)가 만충전된 상태에서 압력 형성 가스(G)의 체적이다. Here, P 1 is the pressure of the pressure forming gas (G) injected into the
일반적으로, 가스 충전소에서 LPG 연료(F)를 충전하는 압력은 약 8bar이고, 대기압 상태의 봄베(10)에 LPG 연료(F)를 만충전하면, 봄베 내부의 압력은 약 4bar가 된다. In general, the pressure of filling the LPG fuel (F) in the gas filling station is about 8 bar, and when the LPG fuel (F) is fully charged to the
따라서 도 4에 도시된 바와 같은 만충전 상태에서 압력 형성 가스(G)의 압력(P2)은 봄베(10) 내부의 압력이 과도하게 높아지는 것을 방지하기 위해 최대 압력, 예컨대 약 4bar 미만으로 설정된다.Therefore, the pressure P2 of the pressure forming gas G in the fully charged state as shown in FIG. 4 is set to a maximum pressure, for example, less than about 4 bar, in order to prevent the pressure inside the
예를 들어, P2를 약 3.3bar로 설정하고, V1을 일반적인 가스연료차량에 적용되는 봄베(10)의 체적인 85ℓ로 설정하며, V2를 V1의 약 15%인 약 13ℓ로 설정해서 수학식 1에 대입하면, 봄베(10)에 주입되는 압력 형성 가스(G)의 압력(P1)은 약 0.5bar가 된다. For example, set P 2 to about 3.3 bar, V 1 to 85 liters of the volume of the
그리고 겨울철 저온상태에서 봄베(10)에 저장된 LPG 연료(F)의 압력이 약 0bar로 낮아지면 LPG 연료(F)를 외부로 방출하기 위해 압력 형성 가스(G)의 압력은 최소 압력, 예컨대 약 1bar 이상의 압력을 형성하도록 설정된다. And when the pressure of the LPG fuel (F) stored in the
예를 들어, P2를 약 1.3bar로 설정하고, V1을 85ℓ로 설정하며, V2를 약 13ℓ로 설정해서 수학식 1에 대입하면, 봄베(10)에 주입되는 압력 형성 가스(G)의 압력(P1)은 약 0.2bar가 된다. For example, when P 2 is set to about 1.3 bar, V 1 is set to 85 L, and V 2 is set to about 13 L and substituted into
결국, 본 실시 예에서 압력 형성 가스(G)는 약 0.2 ~ 0.5bar의 압력으로 주입된다. As a result, in the present embodiment, the pressure forming gas G is injected at a pressure of about 0.2 to 0.5 bar.
본 발명은 겨울철 저온상태에서 봄베 내부에 저장된 LPG 연료의 압력이 낮아지더라도 봄베 내부에 주입된 압력 형성 가스를 이용해서 기상층에 일정한 압력을 형성함으로써, 액상층으로부터 액체 상태의 LPG 연료를 엔진에 원활하게 공급한다.The present invention forms a constant pressure in the gas phase layer by using a pressure forming gas injected into the cylinder, even if the pressure of the LPG fuel stored in the cylinder at a low temperature in winter, the liquid LPG fuel from the liquid layer to the engine Supply smoothly.
이에 따라, 본 발명은 가스연료차량의 겨울철 시동성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the present invention can improve the winter startability and restartability of the gas fuel vehicle.
이와 함께, 봄베(10)에는 연료펌프의 펌핑 압력에 의해 봄베(10) 내부에 충전된 가스 연료를 토출하는 멀티밸브(30) 및 연료주입구(22)를 통해 가스 연료를 충전하는 충전밸브(20)가 구비된다.In addition, the
충전밸브(20)는 봄베(10)의 외부로 돌출되어 장착되는 하우징(21), 하우징의 일측에 결합되고 외부의 가스 연료를 주입하여 충전하는 연료주입구(22) 및 연료주입구(22)로부터 봄베(10) 내부에 저장된 가스 연료의 유면(D)보다 낮은 위치(C)까지 연결되는 충전파이프(23)를 구비한다.Filling
하우징(21)은 봄베(10)의 기밀을 유지하도록 패킹을 중간에 삽입하여 봄베(20)에 고정된다. The
충전파이프(23)의 선단에 형성되는 액상 토출구(24)는 도 2에 도시된 바와 같이, 액상층에 가스 연료를 충전하도록 봄베(21) 내부 공간의 하단에 근접한 위치(C)에 설치된다. As shown in FIG. 2, the
따라서 액상 토출구(24)는 봄베(21)에 충전된 가스 연료의 유면(D)보다 낮은 위치(C)에 위치된다.Therefore, the
반면, 충전파이프(23)의 상부에는 충전파이프(23)를 통해 주입되는 가스 연료 중 일부를 기상층에 분사하도록 기상 토출구(25)가 형성된다.On the other hand, the
기상 토출구(25)는 충전파이프(23)의 상단에 근접한 위치(E)에 형성되어 액체 상태의 가스연료를 기상층에 분사한다. The gas
이와 같이, 기상 토출구(25)를 통해 분사된 가스 연료가 기상층에서 기화되어 하방으로 떨어짐에 따라 기상층의 온도 및 압력이 하강하게 한다.In this way, as the gas fuel injected through the
즉, 본 발명은 액상 토출구를 통해 액상층에 가스 연료를 충전함과 동시에 기상 토출구를 통해 기상층에 가스 연료의 일부를 분사한다. That is, the present invention injects a part of the gaseous fuel into the gas phase layer through the gas phase discharge port while simultaneously filling the gaseous fuel through the liquid phase discharge port.
이때, 가스 연료를 액상층에 직접 충전함에 따라 연료 유면이 상승하게 되는데, 가스 연료의 일부를 기상 토출구를 통해 기상층에 분사하여 기상층의 온도 및 압력을 감소시킨다. At this time, the fuel oil level rises as the gas fuel is directly charged into the liquid phase, and a part of the gas fuel is injected into the gas phase layer through the gas discharge port to reduce the temperature and pressure of the gas phase layer.
이에 따라, 본 발명은 액상층의 충전에 의한 기상층의 압력 증가량과 기상층에 가스연료를 분사하여 기상층 온도 저하에 따른 기상층의 압력 감소량을 상쇄시켜 봄베 내부의 압력을 일정하게 유지함으로써 기상층의 과도한 압력상승으로 인한 가스 연료의 충전지연현상을 방지할 수 있다.Accordingly, the present invention compensates the pressure increase amount of the gas phase layer by filling the liquid phase layer and gaseous fuel in the gas phase layer to offset the pressure reduction amount of the gas phase layer due to the decrease in the temperature of the gas phase layer to maintain a constant pressure inside the cylinder. It is possible to prevent the filling delay of the gaseous fuel due to the excessive pressure rise in the bed.
실험치에 의하면, 기상층의 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 충전파이프(23)의 직경은 약 15mm로 형성되고, 기상 토출구(25)의 직경은 2mm로 형성되는 것이 바람직하다. According to the experimental value, the diameter of the filling
이와 함께, 충전밸브(20)는 하우징(21)의 외부에 설치되는 안전밸브 및 수동밸브(도면 미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the filling
또한 충전밸브(20)는 LPG 연료(F) 충전에 의해 봄베(10) 내부의 압력이 과도하게 높아지는 것을 방지하는 과충전 방지밸브(도면 미도시)와 LPG 연료(F)의 충전량을 감지하는 플로우트(도면 미도시)를 더 구비할 수도 있다.In addition, the filling
다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스연료차량용 연료탱크의 연료충전방법을 상세하게 설명한다. Next, a fuel charging method of a fuel tank for a gas fuel vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5.
도 5에 도시된 바와 같이, 봄베(10) 내부에서 LPG 연료(F)를 토출하는 일정 압력을 형성하기 위해 연료주입구(22)를 통해 압력 형성 가스(G)를 주입한다(S11). As shown in FIG. 5, the pressure forming gas G is injected through the
이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 봄베(10) 내부의 압력을 미리 설정된 최대 압력과 최소 압력 사이로 유지하기 위해, 압력 형성 가스(G)는 수학식 1에 의해 산출된 값인 약 0.2 ~ 0.5bar만큼 주입된다. At this time, in order to maintain the pressure inside the
이어서, 연료주입구(22)를 통해 가스 연료의 주입이 시작된다(S11).Subsequently, injection of gaseous fuel is started through the fuel injection port 22 (S11).
그러면, 연료주입구(22)와 연결된 충전파이프(23)를 통해 연료가 봄베(11) 내부로 주입된다.(S12) Then, fuel is injected into the
상세하게 설명하면, 충전파이프(23)의 선단에 형성되는 액상 토출구(24)는 봄베(10) 내부 공간의 하단에 근접하게 설치됨에 따라 봄베(10) 내부에 충전된 가스 연료의 유면(D)보다 낮은 위치(C)에 위치하게 된다.In detail, the
따라서 액상 토출구(24)를 통해 주입되는 가스 연료는 봄베(10) 내부의 액상층에 신속하게 충전된다. Therefore, the gaseous fuel injected through the
반면, 봄베(10) 내부 공간의 상단에 근접하도록 충전파이프(23) 상부에 형성되는 기상 토출구(25)는 가스 연료의 일부를 기상층에 분사한다.On the other hand, the
이때, 기상 토출구(25)를 통해 분사된 가스 연료는 기상층에서 기화하면서 기상층의 온도 및 압력을 떨어지게 한다. At this time, the gas fuel injected through the
한편, 액상 토출구(24)와 기상 토출구(25)의 직경은 액상층 및 기상층 동시충전시 액상층의 유면 상승에 따른 기상층의 압력 증가량과 가스 연료의 기상층 분사에 따른 기상층의 압력 감소량을 일치시키도록 설정된 상태이다. On the other hand, the diameter of the
예컨대, 액상 토출구(24)의 직경은 약 15mm이고, 기상 토출구(25)의 직경은 약 2mm로 형성되는 것이 바람직하다.For example, the diameter of the
따라서 기상층의 압력 증가량과 압력 감소량이 상쇄됨에 따라 봄베(10) 내부의 압력은 일정하게 유지된다(S14).Therefore, as the pressure increase amount and the pressure decrease amount of the gas phase layer are canceled, the pressure inside the
이에 따라, 본 발명은 가스 연료 충전시 봄베 내부에 형성되는 기상층의 과도한 압력 상승으로 인한 연료 충전지연현상을 방지할 수 있다.Accordingly, the present invention can prevent the fuel charge delay phenomenon due to excessive pressure rise of the gas phase layer formed inside the cylinder during gas fuel filling.
특히, 본 발명은 가스 연료 충전시 봄베 내부의 압력을 일정하게 유지하여 연료탱크로부터 연료라인으로 토출되는 가스 연료의 토출압력을 일정 수준으로 유지함으로써 토출압력 저하로 인한 엔진 부조 및 시동꺼짐 현상을 제거할 수 있다. In particular, the present invention is to maintain the pressure inside the cylinder at the time of filling the gas fuel to maintain the discharge pressure of the gas fuel discharged from the fuel tank to the fuel line at a constant level to eliminate the engine relief and starting off due to the discharge pressure drop can do.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 봄베 내부에 압력 형성 가스를 주입하여 일정한 압력을 형성함에 따라, 겨울철 저온상태에서 LPG 연료의 압력이 떨어지더라도 압력 형성 가스에 의해 형성된 압력에 의해 액체 상태의 LPG 연료를 원활하게 엔진으로 공급할 수 있다. Through the above-described process, the present invention forms a constant pressure by injecting the pressure forming gas into the cylinder, even if the pressure of the LPG fuel drops in the cold state in winter, the liquid formed by the pressure formed by the pressure forming gas LPG fuel can be smoothly supplied to the engine.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다. The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self evident.
10: 봄베 11: 브래킷
20: 충전밸브 21: 하우징
22: 연료주입구 23: 충전파이프
24: 액상 토출구 25: 기상 토출구
30: 멀티밸브 F: LPG 연료
G: 압력 형성 가스10: cylinder 11: bracket
20: filling valve 21: housing
22: fuel inlet 23: filling pipe
24: liquid discharge port 25: gas phase discharge port
30: Multivalve F: LPG Fuel
G: pressure forming gas
Claims (7)
상기 봄베 내부에 미리 설정된 압력을 형성하도록 주입되는 압력 형성 가스를 포함하고,
상기 압력 형성가스는 가스 연료의 최초 주입 전에 주입되는 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료탱크.Bombs formed of high-pressure vessels forced to protect gas fuel stored therein from shocks or vibrations;
A pressure forming gas injected to form a predetermined pressure inside the bomb,
The pressure forming gas is a fuel tank for a gas fuel vehicle, characterized in that injected before the first injection of gaseous fuel.
질소나 비활성 기체인 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료탱크.The method of claim 1, wherein the pressure forming gas
A fuel tank for a gas fuel vehicle, which is nitrogen or an inert gas.
상기 가스 연료보다 가벼운 기체인 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료탱크.The method of claim 1, wherein the pressure forming gas
Fuel tank for a gas fuel vehicle, characterized in that the gas lighter than the gas fuel.
상기 봄베 내부에 가스 연료가 충전되고 남은 잔여 공간의 미리 설정된 최대 압력과 최소 압력 사이의 압력으로 주입되는 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료탱크.The method of claim 1, wherein the pressure forming gas
The fuel tank for a gas fuel vehicle, characterized in that the gas fuel is filled in the cylinder and injected at a pressure between a preset maximum pressure and a minimum pressure of the remaining space.
상기 연료탱크는 가스 연료를 상기 봄베 내부로 주입하여 충전하는 충전밸브 및
상기 봄베 내부에 충전된 가스 연료를 토출하는 멀티밸브를 구비하고,
상기 충전밸브는 상기 봄베의 외부로 돌출되어 장착되는 하우징,
상기 하우징의 일측에 결합되고 외부의 가스 연료를 주입하여 충전하는 연료주입구 및
상기 연료주입구로부터 상기 봄베 내부 공간의 하단에 근접한 위치까지 연결되는 충전파이프를 포함하며,
상기 충전파이프에는 상기 봄베 내부 공간의 하단에 근접하도록 상기 충전파이프의 선단에 형성되는 액상 토출구 및
상기 봄베 내부 공간의 상단에 근접하도록 상기 충전파이프의 상부에 형성되는 기상 토출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료탱크. The method according to any one of claims 1 to 4,
The fuel tank is filled with a filling valve for injecting gas fuel into the cylinder and
It is provided with a multi-valve for discharging the gas fuel filled in the cylinder,
The filling valve is a housing which protrudes to the outside of the cylinder,
A fuel inlet coupled to one side of the housing and injecting and filling gas fuel from an outside;
And a filling pipe connected to the position close to the lower end of the bomb inner space from the fuel inlet,
The filling pipe includes a liquid discharge port formed at the tip of the filling pipe so as to be close to the lower end of the cylinder inner space;
A fuel tank for a gas fuel vehicle, characterized in that the gaseous discharge port is formed in the upper portion of the filling pipe to be close to the upper end of the cylinder inner space.
(b) 상기 제 (a)단계에서 압력 형성 가스가 주입된 봄베 내부에 연료 주입구를 통해 가스 연료를 주입하는 단계 및
(c) 상기 제 (b)단계에서 주입된 가스 연료를 상기 연료주입구와 연결된 충전파이프를 통해 봄베 내부로 충전하는 단계를 포함하고,
상기 제 (a)단계에서 상기 압력 형성 가스는
상기 봄베 내부의 최대 압력과 미리 설정된 최소 압력 사이의 압력으로 주입되는 것을 특징으로 하는 가스차량용 연료탱크의 연료충전방법.(a) injecting a pressure forming gas into the bombe,
(b) injecting gaseous fuel through a fuel inlet into the cylinder into which the pressure forming gas is injected in step (a); and
(c) charging the gaseous fuel injected in the step (b) into the cylinder through a filling pipe connected to the fuel inlet,
In the step (a), the pressure forming gas is
A fuel charging method of a fuel tank for a gas vehicle, characterized in that the injection into the pressure between the maximum pressure inside the cylinder and a predetermined minimum pressure.
상기 봄베 내부 공간의 상단에 근접하도록 상기 충전파이프의 상부에 형성된 기상 토출구와 상기 봄베 내주의 하단에 근접하도록 상기 충전파이프의 하부에 형성된 액상 토출구를 통해 가스 연료를 충전하는 것을 특징으로 하는 가스연료차량용 연료탱크의 연료충전방법.
The method of claim 6, wherein step (b)
Gas fuel vehicle for filling the gas fuel through the gas discharge outlet formed in the upper portion of the filling pipe to be close to the upper end of the cylinder inner space and the liquid discharge hole formed in the lower portion of the filling pipe so as to approach the lower end of the cylinder inner circumference How to fill fuel in fuel tank.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110023181A KR101199326B1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110023181A KR101199326B1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120105638A KR20120105638A (en) | 2012-09-26 |
KR101199326B1 true KR101199326B1 (en) | 2012-11-09 |
Family
ID=47112462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110023181A KR101199326B1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101199326B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101383736B1 (en) | 2012-12-26 | 2014-04-08 | 현대자동차(주) | Lpg bombe valve apparatus |
CN103895499A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-02 | 现代自动车株式会社 | LPG bombe apparatus |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3013545U (en) | 1995-01-10 | 1995-07-18 | 株式会社サイサン | LP gas supply device |
JP2009019719A (en) | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Riido:Kk | Liquified petroleum gas filling device and liquified petroleum gas filling method |
JP4599153B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-12-15 | 矢崎総業株式会社 | Liquefied gas fuel supply system for automobiles |
-
2011
- 2011-03-16 KR KR1020110023181A patent/KR101199326B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3013545U (en) | 1995-01-10 | 1995-07-18 | 株式会社サイサン | LP gas supply device |
JP4599153B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-12-15 | 矢崎総業株式会社 | Liquefied gas fuel supply system for automobiles |
JP2009019719A (en) | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Riido:Kk | Liquified petroleum gas filling device and liquified petroleum gas filling method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101383736B1 (en) | 2012-12-26 | 2014-04-08 | 현대자동차(주) | Lpg bombe valve apparatus |
CN103895499A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-02 | 现代自动车株式会社 | LPG bombe apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20120105638A (en) | 2012-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6698211B2 (en) | Natural gas fuel storage and supply system for vehicles | |
US6663350B2 (en) | Self generating lift cryogenic pump for mobile LNG fuel supply system | |
US5163409A (en) | Vehicle mounted LNG delivery system | |
CN105745428B (en) | Method and system gaseous fuel being delivered in the gas handling system of internal combustion engine | |
KR101199319B1 (en) | Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof | |
US20140182553A1 (en) | Common rail system for dme fuel | |
KR101199326B1 (en) | Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof | |
US20130340710A1 (en) | Injection apparatus | |
WO2013056295A1 (en) | System and method for refuelling of compressed gas pressure vessels | |
KR101866032B1 (en) | Fuel supply device for lpdi engine and start control method lpdi engine with the fuel supply device | |
KR20210123276A (en) | Engine for Ship | |
CN109906314B (en) | Bubble-free low-pressure pump for liquefied gas | |
KR101371761B1 (en) | Lpg bombe apparatus | |
US20130098334A1 (en) | Fuel Metering Device for an Internal Combustion Engine | |
KR100489132B1 (en) | Apparatus of bombe | |
KR101403611B1 (en) | Lng fsru having a regasification apparatus | |
KR101499902B1 (en) | Marine structure with a regasification apparatus and method for operating an lng storage tank in the marine structure | |
KR101491717B1 (en) | Marine structure with an lng storage tank and method for operating the lng storage tank in the marine structure | |
KR101383748B1 (en) | Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof | |
KR101419043B1 (en) | Fuel tank for gas fuel vehicles and fuel charge method thereof | |
KR20130054862A (en) | Pressure sustaing system for lpg bombe | |
JP6171405B2 (en) | Internal combustion engine and fuel supply method thereof | |
KR101403610B1 (en) | Lng rv having a regasification apparatus | |
KR101369485B1 (en) | Method for opening/closing a safety valve | |
KR100581792B1 (en) | Return valve of LPG bombe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151102 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161028 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191028 Year of fee payment: 8 |