KR20100053932A - Device for supplying fuel for vehicle - Google Patents

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박연서
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Abstract

PURPOSE: A device for supplying a fuel for a vehicle is provided to increase the generating power of an engine by increasing the temperature of a compressed natural gas. CONSTITUTION: A device for supplying a fuel for a vehicle comprises a fuel tank(12), a fuel line(14), a first vaporizer(16) and a second vaporizer(18). The fuel tank stores the liquefied natural gas. The first vaporizer surrounds a part of the fuel line. The first vaporizer is installed in an intake air line(22) connected to a turbocharger. The first vaporizer vaporizes the liquefied natural gas to the first by using the suction air of the high temperature compacted in turbocharger. The second vaporizer surrounds a part of the fuel line. The second vaporizer is installed in a coolant circulation line(28).

Description

자동차용 연료 공급 장치 {DEVICE FOR SUPPLYING FUEL FOR VEHICLE}Automotive Fuel Supply {DEVICE FOR SUPPLYING FUEL FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 연료 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 상태의 액화 천연가스를 기체 상태의 압축 천연가스로 변환하여 엔진에 공급하는 자동차용 연료 공급 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel supply apparatus for automobiles, and more particularly, to a fuel supply apparatus for automobiles which converts liquid liquefied natural gas into gaseous compressed natural gas and supplies it to an engine.

액화 천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)를 연료로 사용하는 차량에서는 기화기를 이용해 액체 상태의 액화 천연가스를 기체 상태의 압축 천연가스(Compressed Natural Gas, CNG)로 변환하여 엔진에 공급하고 있다. 통상의 기화기는 엔진 등의 냉각에 사용된 고온의 냉각수를 이용하여 액화 천연가스와의 열 교환을 통해 액화 천연가스의 온도를 상승시키고 있다.In vehicles that use liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, LNG) as a fuel, a carburetor converts liquid liquefied natural gas into gaseous compressed natural gas (CNG) and supplies it to the engine. A normal vaporizer uses a high temperature cooling water used for cooling an engine to raise the temperature of liquefied natural gas through heat exchange with liquefied natural gas.

이때, 엔진의 출력이 증가할수록 많은 양의 연료를 필요로 하는데, 고온의 냉각수를 이용한 가열로는 액화 천연가스의 기화 효과가 충분하다고 볼 수 없다. 따라서 낮은 온도(대략 -10℃ 내지 -20℃ 범위)의 압축 천연가스가 엔진에 공급되고 있으며, 이는 엔진의 출력 향상에 저해 요인으로 작용한다.At this time, as the output of the engine increases, a large amount of fuel is required, but a heating furnace using high temperature cooling water cannot be considered to have sufficient vaporization effect of the liquefied natural gas. Therefore, compressed natural gas at low temperature (approximately -10 ° C to -20 ° C) is being supplied to the engine, which hinders the engine's output improvement.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 액화 천연가스의 기화 효율을 높여 엔진으로 공급되는 압축 천연가스의 온도를 상승시킴으로써 엔진의 출력을 향상시킬 수 있는 자동차용 연료 공급 장치를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to increase the vaporization efficiency of liquefied natural gas by raising the temperature of the compressed natural gas supplied to the engine fuel supply apparatus for an automobile that can improve the output of the engine To provide.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 연료 공급 장치는, 액화 천연가스를 저장하는 연료 탱크와, 연료 탱크와 엔진을 연결하여 엔진에 연료를 공급하는 연료 라인과, 연료 라인의 일부를 둘러싸면서 터보 차저와 연결된 흡입 공기 라인에 설치되며 터보 차저에서 압축된 고온의 흡입 공기를 이용하여 액화 천연가스를 1차로 기화시키는 제1 기화기와, 연료 라인의 일부를 둘러싸면서 냉각수 순환 라인에 설치되며 고온의 냉각수를 이용하여 액화 천연가스를 2차로 기화시키는 제2 기화기를 포함한다.An automotive fuel supply apparatus according to an embodiment of the present invention includes a fuel tank for storing liquefied natural gas, a fuel line connecting a fuel tank and an engine to supply fuel to an engine, and a turbo while surrounding a portion of the fuel line. A first vaporizer installed in an intake air line connected to the charger and primarily vaporizing liquefied natural gas using high temperature intake air compressed by a turbocharger; and a high temperature coolant installed in a cooling water circulation line surrounding a portion of the fuel line. It includes a second vaporizer for vaporizing the liquefied natural gas secondary.

흡입 공기 라인은 엔진으로 흡입 공기를 제공하는 흡기 포트와 연결될 수 있으며, 제1 기화기는 터보 차저와 흡기 포트 사이에 설치될 수 있다. 연료 라인은 제1 기화기 내부에서 지그재그 방식으로 굽어질 수 있다.The intake air line may be connected with an intake port for providing intake air to the engine, and the first vaporizer may be installed between the turbocharger and the intake port. The fuel line may be bent in a zigzag fashion inside the first carburetor.

제2 기화기는 냉각수 순환 라인을 통해 라디에이터와 연결되어 제2 기화기를 통과한 냉각수를 라디에이터로 공급할 수 있다. 연료 라인은 제2 기화기 내부에서 지그재그 방식으로 굽어질 수 있다.The second carburetor may be connected to the radiator through a coolant circulation line to supply the coolant passing through the second carburetor to the radiator. The fuel line can be bent in a zigzag fashion inside the second carburetor.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 연료 공급 장치에서는 제1 기화기와 제2 기화기를 이용한 2단계에 걸친 기화 작용에 의해 압축 천연가스의 온도를 높여 엔진의 출력을 향상시킬 수 있다. 또한, 에어 덕트에서 엔진으로 이어지는 흡입 공기 라인에서 인터쿨러를 생략할 수 있으며, 인터쿨러 없이도 제1 기화기를 이용하여 터보 차저에서 배출된 고온의 흡입 공기를 냉각시킬 수 있으므로 전체적인 열 효율을 향상시킬 수 있다.In the fuel supply apparatus for automobiles according to the exemplary embodiment of the present invention, the output of the engine may be improved by increasing the temperature of the compressed natural gas by two-step vaporization using the first and second vaporizers. In addition, it is possible to omit the intercooler from the intake air line from the air duct to the engine, it is possible to cool the high temperature intake air discharged from the turbocharger using the first carburetor without the intercooler can improve the overall thermal efficiency.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 연료 공급 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 자동차용 연료 공급 장치에 포함된 제1 기화기와 제2 기화기의 확대 사시도이다.1 is a perspective view of a fuel supply device for a vehicle according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged perspective view of the first carburetor and the second carburetor included in the automotive fuel supply device shown in FIG.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 자동차용 연료 공급 장치(100)는 연료 탱크(12), 연료 라인(14), 제1 기화기(16) 및 제2 기화기(18)를 포함한다.1 and 2, the vehicle fuel supply apparatus 100 of the present embodiment includes a fuel tank 12, a fuel line 14, a first vaporizer 16, and a second vaporizer 18.

연료 탱크(12)는 액화 천연가스(LNG)를 저장하며, 연료 탱크(12)와 엔진(도시하지 않음) 사이에 연료 라인(14)이 설치되어 엔진에 연료를 공급한다. 연료 탱크(12)에 저장된 액화 천연가스는 대략 -162℃의 초저온이고, 제1 기화기(16)와 제2 기화기(18)를 통과하면서 온도가 상승하여 기체 상태의 압축 천연가스(CNG)로 변환된다. 이와 같이 변환된 압축 천연가스가 연료 라인(14)을 통해 엔진으로 공급된 다.The fuel tank 12 stores liquefied natural gas (LNG), and a fuel line 14 is installed between the fuel tank 12 and the engine (not shown) to supply fuel to the engine. The liquefied natural gas stored in the fuel tank 12 has an ultra low temperature of approximately -162 ° C., and the temperature rises while passing through the first vaporizer 16 and the second vaporizer 18 to convert the gas into compressed natural gas (CNG). do. The compressed natural gas thus converted is supplied to the engine through the fuel line 14.

제1 기화기(16)는 공랭식으로 구성되며, 액화 천연가스를 1차로 기화시켜 저온의 압축 천연가스로 변환시킨다. 제2 기화기(18)는 수냉식으로 구성되고, 제1 기화기(16)를 통과한 저온의 압축 천연가스를 상온으로 가열하여 엔진에 공급한다.The first vaporizer 16 is air-cooled, and vaporizes the liquefied natural gas primarily to convert it into low-temperature compressed natural gas. The second vaporizer 18 is configured to be water-cooled, and is supplied to the engine by heating the low-temperature compressed natural gas passed through the first vaporizer 16 to room temperature.

보다 구체적으로, 제1 기화기(16)는 터보 차저(20)와 연결된 흡입 공기 라인(22)에 설치되어 터보 차저(20)를 통과한 고온의 흡입 공기와 초저온의 액화 천연가스를 상호 열 교환시킨다. 흡입 공기 라인(22)은 에어 덕트(24), 에어 클리너(26), 터보 차저(20) 및 흡기 포트(도시하지 않음)와 연결되며, 제1 기화기(16)는 터보 차저(20)와 흡기 포트 사이에 설치된다.More specifically, the first vaporizer 16 is installed on the intake air line 22 connected to the turbocharger 20 to mutually exchange heat intake air having passed through the turbocharger 20 with the cryogenic liquefied natural gas. . Intake air line 22 is connected to an air duct 24, air cleaner 26, turbocharger 20, and an intake port (not shown), and the first vaporizer 16 is connected to the turbocharger 20 and the intake air. It is installed between the ports.

에어 덕트(24)로 유입된 흡입 공기는 에어 클리너(26)에서 정화된 후 터보 차저(20)에 의해 압축되는데, 터보 차저(20)를 통과한 흡입 공기는 과도하게 온도가 상승한 상태이다. 이와 같이 온도가 상승한 흡입 공기는 낮은 밀도를 가지므로 엔진의 출력 향상에 도움이 되지 못한다.The intake air introduced into the air duct 24 is purified by the air cleaner 26 and then compressed by the turbocharger 20. The intake air passing through the turbocharger 20 is in an excessively high temperature. The elevated temperature of the intake air has a low density, which does not help to improve the engine output.

따라서 제1 기화기(16)가 터보 차저(20)를 통과한 흡입 공기와 연료 라인(14)의 액화 천연가스를 상호 열 교환시킴으로써 액화 천연가스를 1차로 기화시킴과 동시에 흡입 공기를 냉각시키는 이중의 효과를 구현한다. 즉, 본 실시예에서는 종래에 터보 차저(20)에 연결되어 터보 차저(20)로부터 배출된 공기를 냉각시키는 인터쿨러를 생략할 수 있고, 액화 천연가스의 기화에 흡입 공기의 열을 이용할 수 있다.Therefore, the first vaporizer 16 heat exchanges the intake air passed through the turbocharger 20 with the liquefied natural gas of the fuel line 14 to vaporize the liquefied natural gas primarily and simultaneously to cool the intake air. Implement the effect. That is, in the present embodiment, an intercooler that is conventionally connected to the turbocharger 20 and cools the air discharged from the turbocharger 20 may be omitted, and heat of intake air may be used to vaporize liquefied natural gas.

제1 기화기(16)는 연료 라인(14)을 둘러싸며 흡입 공기가 이동하는 소정의 내부 공간을 형성한다. 제1 기화기(16)는 원통 모양으로 형성될 수 있고, 흡입 공기 라인(22)이 제1 기화기(16)의 양 단부를 관통하여 제1 기화기(16)의 길이 방향을 따라 흡입 공기가 이동하도록 한다.The first vaporizer 16 surrounds the fuel line 14 and forms a predetermined interior space through which intake air moves. The first vaporizer 16 may be formed in a cylindrical shape, and the intake air line 22 passes through both ends of the first vaporizer 16 so that the intake air moves along the longitudinal direction of the first vaporizer 16. do.

연료 라인(14)은 제1 기화기(16) 내부에서 지그재그 방식으로 굽어져 설치 길이를 최대화할 수 있다. 따라서 제1 기화기(16) 내부에서 연료 라인(14)과 흡입 공기의 접촉 면적을 확대시켜 액화 천연가스의 기화 효율과 흡입 공기의 냉각 효율을 동시에 향상시킬 수 있다.The fuel line 14 may be bent in a zigzag fashion within the first vaporizer 16 to maximize the installation length. Therefore, by expanding the contact area between the fuel line 14 and the intake air in the first vaporizer 16, it is possible to simultaneously improve the vaporization efficiency of the liquefied natural gas and the cooling efficiency of the intake air.

제2 기화기(18)는 냉각수 순환 라인(28)에 설치되며, 엔진 등의 냉각에 사용되어 온도가 높아진 냉각수의 열을 이용한다. 제2 기화기(18)는 제1 기화기(16)를 통과한 저온의 압축 천연가스와 고온의 냉각수를 상호 열 교환시켜 압축 천연가스의 온도를 높임과 동시에 냉각수의 온도를 낮추는 이중의 효과를 구현한다.The second vaporizer 18 is installed in the cooling water circulation line 28, and uses the heat of the cooling water, which is used to cool the engine or the like, and the temperature is high. The second vaporizer 18 heat exchanges the low-temperature compressed natural gas and the high-temperature cooling water passed through the first vaporizer 16 to realize a dual effect of increasing the temperature of the compressed natural gas and simultaneously reducing the temperature of the cooling water. .

제2 기화기(18)는 제1 기화기(16)를 통과한 연료 라인을 둘러싸며 냉각수가 이동하는 소정의 내부 공간을 형성한다. 제2 기화기(18)는 원통 모양으로 형성될 수 있고, 냉각수 순환 라인(28)이 제2 기화기(18)의 양 단부를 관통하여 제2 기화기(18)의 길이 방향을 따라 냉각수가 이동하도록 한다. 연료 라인(14)은 제2 기화기(18) 내부에서도 지그재그 방식으로 굽어져 냉각수와의 접촉 면적을 확대시킬 수 있다.The second vaporizer 18 surrounds the fuel line passing through the first vaporizer 16 and forms a predetermined internal space in which the coolant moves. The second vaporizer 18 may be formed in a cylindrical shape, and the coolant circulation line 28 passes through both ends of the second vaporizer 18 to move the coolant along the length of the second vaporizer 18. . The fuel line 14 may be bent in a zigzag manner in the second vaporizer 18 to enlarge the contact area with the cooling water.

제2 기화기(18)는 라디에이터(30)와 연결될 수 있다. 따라서 제2 기화기(18)를 통과한 냉각수는 라디에이터(30)에서 외기와의 열 교환을 통해 2차로 냉각되며, 온도가 낮아진 냉각수는 엔진 등의 냉각에 재사용된다.The second vaporizer 18 may be connected to the radiator 30. Therefore, the coolant passing through the second vaporizer 18 is secondarily cooled through heat exchange with the outside air in the radiator 30, and the coolant having a lower temperature is reused for cooling the engine.

제1 기화기(16)에서 제공된 액화 천연가스는 제1 기화기(16)를 통과하면서 온도가 상승하여 대략 0℃ 이하의 압축 천연가스로 변환된다. 그리고 제2 기화기(18)에 제공된 저온의 압축 천연가스는 제2 기화기(18)를 통과하면서 대략 20℃ 이상의 온도로 상승하여 엔진에 공급된다. 본 실시예의 연료 공급 장치(100)는 이러한 2단계에 걸친 기화 작용에 의해 압축 천연가스의 온도를 높여 엔진의 출력을 향상시킬 수 있다.The liquefied natural gas provided by the first vaporizer 16 is converted into compressed natural gas having a temperature of approximately 0 ° C. or less while passing through the first vaporizer 16. The low temperature compressed natural gas provided to the second vaporizer 18 is raised to a temperature of about 20 ° C. or more while passing through the second vaporizer 18 and supplied to the engine. The fuel supply device 100 according to the present embodiment may improve the output of the engine by raising the temperature of the compressed natural gas through the two-step vaporization action.

또한, 인터쿨러를 설치하지 않고도 터보 차저(20)에서 배출된 흡입 공기를 냉각시킬 수 있으므로 전체적인 열 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고 종래에는 인터쿨러가 라디에이터(30)에 설치되어 라디에이터(30)의 냉각 효율을 저하시켰으나, 본 실시예에서는 인터쿨러의 생략으로 인해 라디에이터(30)의 냉각 성능을 높이고, 그 결과 엔진의 냉각 성능도 향상시킬 수 있다.In addition, since the intake air discharged from the turbocharger 20 can be cooled without installing the intercooler, the overall thermal efficiency can be improved. In the related art, the intercooler is installed in the radiator 30 to reduce the cooling efficiency of the radiator 30. However, in the present embodiment, the cooling performance of the radiator 30 is increased due to the omission of the intercooler, and as a result, the cooling performance of the engine is also improved. You can.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 연료 공급 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a vehicle fuel supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 자동차용 연료 공급 장치에 포함된 제1 기화기와 제2 기화기의 확대 사시도이다.FIG. 2 is an enlarged perspective view of a first carburetor and a second carburetor included in the fuel supply device for an automobile shown in FIG. 1.

Claims (5)

액화 천연가스를 저장하는 연료 탱크;A fuel tank for storing liquefied natural gas; 상기 연료 탱크와 엔진을 연결하여 상기 엔진에 연료를 공급하는 연료 라인;A fuel line connecting the fuel tank and an engine to supply fuel to the engine; 상기 연료 라인의 일부를 둘러싸면서 터보 차저와 연결된 흡입 공기 라인에 설치되며, 상기 터보 차저에서 압축된 고온의 흡입 공기를 이용하여 상기 액화 천연가스를 1차로 기화시키는 제1 기화기; 및A first vaporizer installed in an intake air line connected to the turbocharger while surrounding a portion of the fuel line, and first vaporizing the liquefied natural gas by using high temperature intake air compressed by the turbocharger; And 상기 연료 라인의 일부를 둘러싸면서 냉각수 순환 라인에 설치되며, 고온의 냉각수를 이용하여 상기 액화 천연가스를 2차로 기화시키는 제2 기화기A second vaporizer which is installed in a cooling water circulation line while surrounding a portion of the fuel line, and secondly vaporizes the liquefied natural gas using high temperature cooling water. 를 포함하는 자동차용 연료 공급 장치.Automotive fuel supply apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 흡입 공기 라인은 상기 엔진으로 흡입 공기를 제공하는 흡기 포트와 연결되며, 상기 제1 기화기는 상기 터보 차저와 상기 흡기 포트 사이에 설치되는 자동차용 연료 공급 장치.The intake air line is connected to an intake port for providing intake air to the engine, and the first vaporizer is installed between the turbocharger and the intake port. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 연료 라인은 상기 제1 기화기 내부에서 지그재그 방식으로 굽어지는 자동차용 연료 공급 장치.And the fuel line is bent in a zigzag manner in the first carburetor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 기화기는 상기 냉각수 순환 라인을 통해 라디에이터와 연결되어 상기 제2 기화기를 통과한 냉각수를 상기 라디에이터로 공급하는 자동차용 연료 공급 장치.The second carburetor is connected to the radiator through the cooling water circulation line for supplying the cooling water passing through the second carburetor to the radiator. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 연료 라인은 상기 제2 기화기 내부에서 지그재그 방식으로 굽어지는 자동차용 연료 공급 장치.And the fuel line is bent in a zigzag manner in the second carburetor.
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