KR101405582B1 - Fuel supplying device for liquefied natural gas vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액화천연가스 차량이 고속으로 주행하거나 급발진시에 연료의 급작스런 소모로 연료공급라인의 압력이 저하될 때에 연료펌프를 사용하여 연료를 믹서로 직접 공급함과 더불어 연료탱크로도 연료를 재공급해서 연료가 원활한 압력으로 지속적으로 안정되게 공급되게 해서 엔진의 부조화와 가속 불능 현상을 효과적으로 방지하도록 한 액화천연가스 차량의 연료공급장치를 제공하기 위해, 연료탱크에서 엔진으로 공급되는 연료공급라인의 연료압력이 소정 압력 이하로 저하될 경우에 상기 연료탱크의 연료를 연료펌프가 펌핑하여 상기 연료공급라인으로 연료를 추가로 공급하도록 되어 있다.The present invention relates to an apparatus and a method for supplying a fuel directly to a mixer by using a fuel pump when the pressure of the fuel supply line is lowered due to an abrupt consumption of fuel when the liquefied natural gas vehicle runs at high speed or suddenly, A fuel supply system for a liquefied natural gas vehicle that effectively prevents inconsistency and incapability of the engine by allowing the fuel to be supplied continuously and stably with a smooth pressure, The fuel pump pumps the fuel in the fuel tank to further supply fuel to the fuel supply line when the pressure drops below a predetermined pressure.
액화천연가스, 연료펌프, 개폐밸브, 단열팽창밸브 Liquefied natural gas, fuel pump, open / close valve, thermal expansion valve
Description
본 발명은 액화천연가스 차량의 연료공급장치에 관한 것으로, 특히 액화천연가스 차량이 고속으로 주행하거나 혹은 급발진할 때에 안정적인 연료공급이 이루어지도록 한 액화천연가스 차량의 연료공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel supply apparatus for a liquefied natural gas vehicle, and more particularly, to a fuel supply apparatus for a liquefied natural gas vehicle in which a liquefied natural gas vehicle is provided with stable fuel supply when traveling at high speed or suddenly.
종래 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 연료로 사용하는 차량의 연료공급장치는 연료가 저장된 연료탱크와, 이 연료탱크로부터 공급되는 연료의 압력을 조절하는 레귤레이터, 상기 연료탱크로부터 공급되는 연료의 온도를 높이기 위한 열교환기, 이 열교환기에 의해 가열된 연료를 외기와 혼합하여 엔진으로 공급하는 믹서 등을 구비하고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Conventionally, a fuel supply system for a vehicle using liquefied natural gas (LNG) as fuel includes a fuel tank in which fuel is stored, a regulator for regulating the pressure of fuel supplied from the fuel tank, And a mixer for mixing the fuel heated by the heat exchanger with the outside air and supplying the mixture to the engine.
상기 연료탱크내의 연료의 압력은 대략 10bar 정도이고, 상기 열교환기를 통해 열교환되어 믹서로 공급되는 연료의 압력은 8bar 정도이다.The pressure of the fuel in the fuel tank is about 10 bar, and the pressure of the fuel supplied to the mixer through heat exchange through the heat exchanger is about 8 bar.
상기와 같은 종래의 연료공급장치를 구비한 액화천연가스 차량이 고속으로 주행하거나 혹은 급발진시에 많은 양의 연료가 필요하게 되고, 이에 따라 상기 레귤레이터와 믹서 사이에 순간적으로 압력이 5 내지 6bar 정도로 저하되면서 액화천 연가스의 농도가 낮아져 불완전 연소가 이루어지거나 액화천연가스의 공급이 원활해지지 못해서 엔진의 부조화 및 가속 성능의 저하가 야기된다.The conventional liquefied natural gas vehicle equipped with the fuel supply device as described above requires a large amount of fuel at the time of traveling at a high speed or in a sudden driving state so that the pressure is instantaneously reduced to about 5 to 6 bar between the regulator and the mixer , The concentration of the liquefied natural gas is lowered, incomplete combustion occurs, or the supply of the liquefied natural gas is not smooth, resulting in inconsistency of the engine and deterioration of acceleration performance.
또한 지속적으로 혹은 급진적으로 연료의 소모량이 증가할 경우에 연료탱크내의 액화천연가스의 기화반응이 늦어져 순간적으로 연료의 공급에 공백이 발생하는 결점이 있었다.Further, when the consumption of fuel continuously or radically increases, the vaporization reaction of the liquefied natural gas in the fuel tank is delayed, and there is a shortcoming that the supply of fuel is temporarily delayed.
상기와 같은 결점을 해소하기 위해 연료탱크내의 압력차를 이용하여 연료의 일부를 빼내어서 기화시킨 후에 연료탱크로 재주입하는 방법이 사용되고 있지만, 이러한 방안에서는 연료탱크 내부의 압력이 기화 속도 및 연료 주입 속도에 많은 제약을 주게 되어 실질적인 응답성이 낮아져서 효과가 미흡한 결점이 있었다.In order to overcome such drawbacks, a method is used in which a part of the fuel is taken out by using a pressure difference in the fuel tank and is vaporized and re-injected into the fuel tank. In this method, however, There is a drawback that the response is poor and the effect is insufficient.
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 액화천연가스 차량이 고속으로 주행하거나 급발진시에 연료의 급작스런 소모로 연료공급라인의 압력이 저하될 때에 연료펌프를 사용하여 연료를 믹서로 직접 공급함과 더불어 연료탱크로도 연료를 재공급해서 연료가 원활한 압력으로 지속적으로 안정되게 공급되게 해서 엔진의 부조화와 가속 불능 현상을 효과적으로 방지하도록 한 액화천연가스 차량의 연료공급장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is therefore an object of the present invention to provide a fuel pump that is capable of directly feeding fuel into a mixer when a liquefied natural gas vehicle is running at high speed or suddenly, The present invention provides a fuel supply device for a liquefied natural gas vehicle that is capable of effectively preventing the inconsistency and incompatibility of the engine by supplying the fuel to the fuel tank in addition to the supply tank so that the fuel is continuously and stably supplied at a smooth pressure. have.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연료탱크에서 엔진으로 공급되는 연료공급라인의 연료압력이 소정 압력 이하로 저하될 경우에 상기 연료탱크의 연료를 연료펌프가 펌핑하여 상기 연료공급라인으로 연료를 추가로 공급하도록 되어 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel supply system for an internal combustion engine, comprising: a fuel pump for supplying fuel from the fuel tank to the fuel supply line when the fuel pressure of the fuel supply line, And to supply additional fuel.
바람직하기로는 상기 연료공급라인에는 연료를 가열하는 열교환기가 설치되고, 상기 열교환기에서 열교환된 연료를 외기와 혼합하는 믹서가 상기 열교환기에 연결되면, 상기 열교환기의 연료출구라인에서 상기 연료펌프가 연료를 펌핑하여 공급하도록 된 것을 특징으로 한다.Preferably, the fuel supply line is provided with a heat exchanger for heating the fuel, and when a mixer for mixing the heat-exchanged fuel in the heat exchanger with the outside air is connected to the heat exchanger, Is supplied by pumping.
상기 연료펌프와 상기 열교환기의 연료출구라인을 연결하는 제1연료공급라인을 개폐하는 개폐밸브가 설치되고, 상기 열교환기의 연료출구라인의 연료 압력을 감지하는 압력센서가 설치되며, 상기 압력센서는 엔진제어유니트의 입력단에 접속되는 반면에 상기 개폐밸브와 연료펌프는 엔진제어유니트의 출력단에 접속되어서 상기 엔진제어유니트가 상기 압력센서를 매개로 상기 연료출구라인의 연료 압력을 감지해서 상기 개폐밸브와 상기 연료펌프의 구동을 제어하도록 된 것을 특징으로 한다.An open / close valve for opening and closing a first fuel supply line connecting the fuel pump and the fuel outlet line of the heat exchanger is provided, and a pressure sensor for sensing the fuel pressure of the fuel outlet line of the heat exchanger is installed, Closing valve and the fuel pump are connected to the output terminal of the engine control unit so that the engine control unit senses the fuel pressure of the fuel outlet line via the pressure sensor, And the driving of the fuel pump is controlled.
상기 연료탱크와 연료펌프 사이에는 연료인출라인이 연결되고, 상기 연료인출라인에 연료를 단열팽창시키는 단열팽창밸브가 설치되며, 상기 단열팽창밸브는 상기 엔진제어유니트의 출력단에 접속되어 엔진제어유니트의 제어신호에 따라 개폐 작동하는 것을 특징으로 한다.A fuel outlet line is connected between the fuel tank and the fuel pump, and a unitary expansion valve is provided for the unitary expansion of the fuel in the fuel outlet line. The unitary expansion valve is connected to the output terminal of the engine control unit, And the opening / closing operation is performed in accordance with the control signal.
상기 연료탱크의 연료 압력을 감지하는 제2압력센서가 설치되고, 상기 연료펌프에서 펌핑된 연료를 상기 연료탱크로 재주입시키는 제2연료공급라인이 연료펌프와 연료탱크 사이에 설치되며, 상기 제2연료공급라인을 개폐하는 제2개폐밸브가 설치되고, 상기 제2압력센서는 상기 엔진제어유니트의 입력단에 접속되는 반면에 상기 제2개폐밸브는 엔진제어유니트의 출력단에 접속되어, 상기 제2압력센서에 의해 감지된 연료탱크의 연료 압력이 소정 압력 이하로 저하될 경우에 상기 엔진제어유니트가 제2개폐밸브를 개방하여 연료펌프로부터 펌핑된 연료가 연료탱크로 재주입되도록 된 것을 특징으로 한다.A second pressure sensor for detecting the fuel pressure of the fuel tank is provided and a second fuel supply line for re-injecting the fuel pumped by the fuel pump into the fuel tank is provided between the fuel pump and the fuel tank, 2 fuel supply line is opened and the second pressure sensor is connected to the input terminal of the engine control unit while the second on-off valve is connected to the output terminal of the engine control unit, When the fuel pressure of the fuel tank sensed by the pressure sensor drops below a predetermined pressure, the engine control unit opens the second on-off valve so that the fuel pumped from the fuel pump is re-injected into the fuel tank .
상기 제2연료공급라인이 연료탱크에 접속되는 부위에는 연료를 연료탱크의 내부로 분사하는 인젝터가 추가로 설치된 것을 특징으로 한다.And an injector for injecting fuel into the fuel tank is further provided at a portion where the second fuel supply line is connected to the fuel tank.
본 발명에 따른 액화천연가스 차량의 연료공급장치에 의하면, 액화천연가스 차량이 고속으로 주행하거나 급발진하여 연료의 소모량이 급작스럽게 많아져서 연료탱크로부터 엔진으로 공급되는 연료의 압력이 저하될 경우에 연료탱크로부터 연료를 연료펌프가 직접 펌핑하여 엔진으로 추가로 공급함으로써, 연료의 공급이 지속적으로 안정되게 이루어져 엔진의 부조화나 급가속 불능 등을 방지하고, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 등의 효과가 있다. According to the fuel supplying apparatus for a liquefied natural gas vehicle according to the present invention, when the liquefied natural gas vehicle rushes or rushes at high speed and the consumption of fuel suddenly increases so that the pressure of the fuel supplied from the fuel tank to the engine is lowered, The fuel pump is directly pumped from the tank and is further supplied to the engine so that the supply of the fuel is continuously stabilized so as to prevent the incompatibility and sudden acceleration of the engine and improve the stability of the running of the vehicle .
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는 본 발명에 따른 액화천연가스 차량의 연료공급장치의 구조가 도시되어 있는 바, 즉 연료탱크(1)에서 공급되는 연료를 열교환을 통해 가열하기 위해 연료탱크(1)의 연료출구라인(1a)에는 열교환기(2)가 연결되고, 상기 열교환기(2)에 의해 가열된 연료를 외기와 혼합하는 믹서로 공급하기 위해 상기 열교환기(2)의 연 료출구라인(2a)은 믹서와 연결된다.1 shows a structure of a fuel supply device for a liquefied natural gas vehicle according to the present invention, that is, a fuel supply line of a fuel gas supply line (not shown) of a fuel tank 1 for heating fuel supplied from the fuel tank 1 through
상기 연료탱크(1) 내부의 압력과 상기 연료출구라인(1a)의 연료압력을 조절하기 위해 레귤레이터(3)가 상기 연료탱크(1)와 연료출구라인(1a)에 연결되고, 상기 연료탱크(1) 내부의 압력을 감지하도록 압력센서(4a)가 연료탱크(1)에 설치됨과 더불어 상기 열교환기(2)의 연료출구라인(2a)의 연료 압력을 감지하도록 압력센서(4b)가 연료출구라인(2a)에 설치된다.A
상기 연료탱크(1)의 연료를 인출하여 펌핑하는 연료펌프(5)가 연료인출라인(5a)을 통해 연료탱크(1)와 연결되고, 상기 연료인출라인(5a)에는 연료를 단열팽창시키는 단열팽창밸브(6)가 설치되어 있다.A fuel pump 5 for drawing and pumping the fuel of the fuel tank 1 is connected to the fuel tank 1 through a
또한 상기 연료펌프(5)에서 펌핑된 연료를 공급하기 위해 연료펌프(5)의 제1연료공급라인(5b)은 상기 열교환기의 연료출구라인(2a)과 연결되어, 연료펌프(5)에서 펌핑된 연료를 열교환기에서 유출되는 연료와 함께 직접 믹서로 공급할 수 있게 된다.The first
그리고 상기 연료펌프(5)의 제2연료공급라인(5c)은 상기 연료탱크(1)와 연결되어 연료펌프에서 펌핑된 연료가 다시 연료탱크(1)로 재주입되게 된다.The second
상기 연료펌프(5)의 제1연료공급라인(5b)을 개폐하는 개폐밸브(7a)와 상기 제2연료공급라인(5c)을 개폐하는 개폐밸브(7b)가 각각 제1,2연료공급라인(5b,5c)에 설치된다.An opening and
상기 2개의 압력센서(4a,4b)에서 감지한 압력은 엔진제어유니트(ECU)에 입력되게 각 압력센서(4a,4b)는 엔진제어유니트(ECU)의 입력단에 접속되고, 상기 엔진 제어유니트(ECU)의 출력단에는 상기 단열팽창밸브(6)와 2개의 개폐밸브(7a,7b) 및 상기 연료펌프(5)가 각각 접속되어 엔진제어유니트(ECU)의 제어신호에 따라 그 동작이 제어되게 된다.The
먼저 액화천연가스 차량의 엔진으로의 연료공급은 상기 연료탱크(1)에서부터 유출된 연료가 열교환기를 거쳐서 믹서를 통해 외기와 혼합된 다음에 엔진으로 정상적으로 공급되게 된다.First, the supply of fuel to the engine of the liquefied natural gas vehicle is normally supplied to the engine after the fuel discharged from the fuel tank 1 is mixed with the outside air through the heat exchanger through the mixer.
상기와 같은 정상적인 연료공급과정에 상기 엔진제어유니트는 2개의 압력센서(4a,4b)를 매개로 열교환기(2)의 연료출구라인(2a)과 연료탱크 내부의 압력을 실시간으로 감지하게 된다.The engine control unit senses the pressure in the
만일 액화천연가스 차량이 고속으로 주행하거나 급발진할 경우에 다량의 연료가 급격이 소모되면, 열교환기의 연료출구라인(2a)의 연료압력이 소정 압력 이하(5 내지 6bar)로 급격히 저하되고, 상기 엔진제어유니트(ECU)는 압력센서(4b)를 매개로 이를 감지하여 상기 단열팽창밸브(6)에 제어신호를 인가해서 단열팽창밸브(6)를 개방시킴과 더불어 상기 연료펌프(5)에도 제어신호를 인가하여 연료펌프를 구동하게 된다.If a large amount of fuel is suddenly consumed when the liquefied natural gas vehicle is traveling at high speed or suddenly, the fuel pressure of the
이에 따라 연료탱크내의 연료가 인출되어 단열팽창밸브(5)를 통해 단열팽창된 후에 연료펌프에 의해 펌핑되게 된다.Whereby the fuel in the fuel tank is drawn out and is thermally expanded through the single-phase expansion valve 5 and then pumped by the fuel pump.
그리고 엔진제어유니트(ECU)는 상기 제1연료공급라인(5b)의 개폐밸브(7a)에 제어신호를 인가하여 연료펌프의 제1연료공급라인(5b)을 개방함에 따라 연료펌프에서 펌핑된 연료가 제1연료공급라인(5b)을 통해 열교환기의 연료출구라인(2a)에 직 접 공급되어 열교환기를 통해 열교환된 연료와 함께 믹서로 보내져서 엔진으로 유입되게 됨으로써, 연료가 적절한 압력으로 안정되게 공급된다.Then, the engine control unit ECU applies control signals to the open /
한편 상기 연료탱크(1) 내부의 압력을 감지하는 압력센서(4a)에 의해 감지된 압력이 저하된 경우에 엔진제어유니트는 상기 개폐밸브(7b)에 제어신호를 인가하여 개폐밸브를 개방시키고, 이에 따라 연료펌프에서 펌핑된 연료가 제2연료공급라인(5C)을 통해 다시 연료탱크의 내부로 재주입되어 연료탱크의 압력을 적절한 압력으로 상승시키게 된다.On the other hand, when the pressure sensed by the
이때에 연료탱크에 인젝터를 설치하여 연료를 기화된 상태로 연료탱크의 내부로 직접 분사하여 재주입하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that an injector is installed in the fuel tank so that the fuel is directly injected into the fuel tank in a vaporized state and re-injected.
도 1은 본 발명에 따른 액화천연가스 차량의 연료공급장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a fuel supply apparatus for a liquefied natural gas vehicle according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
1-연료탱크 2-열교환기1-fuel tank 2-heat exchanger
3-레귤레이터 4a,4b-압력센서3-
5-연료펌프 6-단열팽창밸브5-fuel pump 6-stage thermal expansion valve
7a,7b-개폐밸브7a, 7b-opening and closing valve
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KR20100029893A (en) | 2010-03-18 |
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