KR20110062645A - Ｌｎｇ 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기화기를 추가로 설치하고, 엔진의 풀 부하 조건에서 작동되는 두 개의 기화기에 엔진으로부터 사용된 냉각수를 이중으로 통과시켜 냉각수의 온도를 더 저하시킨 상태로 엔진으로 공급함으로써, 풀 부하 조건에서 엔진을 효과적으로 냉각시킴에 따라, 엔진룸의 고열화를 방지하여 각종 열해문제를 해결하고, 냉각계의 용량 증대 없이도 냉각성능을 향상시킴으로써, 차량실내의 온도를 낮추어 상품성을 향상시키도록 LNG 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키는 제1 기화기와, 상기 제1 기화기와 연결되어 ECU의 제어신호에 따라 기화된 LNG 연료를 선택적으로 배출하는 제1 솔레노이드 밸브와, 상기 제1 솔레노이드 밸브와 체크밸브 및 레귤레이터를 통해 연결되어 상기 제1 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 기화된 LNG 연료를 공급받는 엔진을 포함하며, 상기 엔진으로부터 사용이 완료된 냉각수를 냉각수 공급배관을 통해 제1 기화기로 공급하고, 상기 제1 기화기를 통해 냉각한 후, 다시 엔진으로 공급하는 LNG 차량의 연료 시스템에서 엔진의 풀 부하 조건에서 엔진으로 공급되는 냉각수의 온도를 더 저하시킨 상태로 공급하여 엔진룸을 냉각시키기 위한 것으로, 상기 연료탱크와 제1 기화기 사이에서 ECU의 제어신호에 따라 작동하는 제2 솔레노이드 밸브를 통해 연결되어 연료탱크로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키고, 상기 제1 솔레노이브 밸브와 연결되어 기화된 LNG 연료를 배출하는 제2 기화기; 상기 제1 기화기와 제2 기화기를 상호 연결하며, 상기 냉각수 공급배관을 통해 제1 기화기로 공급되고, 상기 제1 기 화기를 거치면서 냉각이 완료되어 배출되는 냉각수를 상기 제2 기화기로 유입시키는 냉각수 연결배관; 및 상기 제2 기화기로 유입된 냉각수를 상기 엔진으로 공급하기 위해 상기 엔진과 제2 기화기를 상호 연결하여 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출배관을 포함하는 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치를 제공한다.

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Description

ＬＮＧ 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치{ENGINE ROOM COOLING SYSTEM USING FUEL SYSTEM OF LIQUIFIED NATURAL GAS}

본 발명은 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 풀 부하 조건에서 엔진으로부터 사용된 냉각수를 이중으로 냉각한 후, 저온상태의 냉각수를 엔진으로 공급하도록 하여 엔진을 보다 효율적으로 냉각시킴에 따라, 엔진룸 내부를 냉각시키도록 하는 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 연료 예컨대, 가솔린이나 경유 등과 같은 연료를 대체할 수 있는 가장 대표적인 것으로 액화 천연 가스를 들 수 있다.

이러한 액화 천연 가스를 사용하는 차량은 연소 효율이 좋고 운전이 조용하며, 기관의 수명이 길고, 연료비가 저렴하다는 장점이 있다.

상기와 같은 장점을 가지고 있는 LNG 가스를 사용하는 LNG 차량의 연료 시스템에 대한 일 예를 도 1을 참조하여 설명하면, 종래 기술에 따른 LNG 차량의 연료 시스템은 LNG 연료를 액체상태로 저장하는 연료탱크(1)와, 상기 연료탱크(1)로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키는 기화기(3)와, 상기 기화기(3)와 연결되어 ECU(5) 의 제어신호에 따라 기화된 LNG 연료를 선택적으로 배출하는 솔레노이드 밸브(7)와, 상기 솔레노이드 밸브(7)와 체크밸브(9) 및 레귤레이터(11)를 통해 연결되어 상기 솔레노이드 밸브(7)와 체크밸브(9)의 작동에 따라 기화된 LNG 연료를 공급받는 엔진(13)으로 구성된다.

여기서, 상기 엔진(13)은 엔진룸(15) 내부에 구성되며, 상기 엔진(13)의 일측에는 냉각계인 인터쿨러(17), 라디에이터(19), 및 냉각팬 유닛(21)이 차량의 전방으로부터 후방을 향하여 순차적으로 장착된다.

한편, 상기와 같이 구성되는 연료 시스템에서 상기 엔진(13)의 작동 시, 엔진(13)을 냉각하기 위해 공급되는 냉각수의 일부분은 상기 라디에이터(19)를 순환하면서 냉각되고, 나머지 일부분은 냉각수 배출배관(23)을 통해 상기 기화기(3)로 공급된다.

상기 엔진(13)의 냉각을 완료한 냉각수는 고온상태로 상기 기화기(3)로 공급되며, 상기 기화기(3)를 통과하면서 상기 기화기(3)로 공급되어 기화되는 저온상태의 LNG 연료와 열교환을 통해 냉각되어 다시 냉각수 공급배관(25)을 통해 상기 엔진(13)으로 공급된다.

그러나 상기와 같이 종래 기술에서는 단순히 하나의 기화기(3)를 통과하는 냉각수가 저온상태의 LNG 연료와 열교환이 되어도 그 온도를 저하시키는 것에 한계가 발생함에 따라, 엔진(13)의 풀 부하 조건에서는 상기 엔진(13)으로부터 발열되는 고열을 효과적으로 냉각시키지 못해 엔진룸(15) 내부의 온도가 상승되고, 이로 인해, 차량의 냉각성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상기 엔진룸(15)에 공급되는 흡기공기의 온도가 냉각성능을 결정하는 중요인자로 작용하게 되나, 흡기공기온도를 낮추는 것이 어려워 냉각계인 인터쿨러(17), 라디에이터(19), 및 냉각팬 유닛(21)의 용량을 증대시킴에 따라, 엔진룸 내부로 유입되는 공기량을 증대시켜 냉각성능 향상을 도모하고 있으나, 이는 풀 부하 조건으로 작동하는 엔진(13)에서 발생되는 고열을 효과적으로 냉각시키지 못하게 되며, 협소한 엔진룸(15) 내부에서 레이아웃이 복잡해지고, 냉각계의 용량을 증대에 따른 비용이 증가하는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기화기를 추가로 설치하고, 엔진의 풀 부하 조건에서 작동되는 두 개의 기화기에 엔진으로부터 사용된 냉각수를 이중으로 통과시켜 냉각수의 온도를 더 저하시킨 상태로 엔진으로 공급함으로써, 풀 부하 조건에서 엔진을 효과적으로 냉각시킴에 따라, 엔진룸의 고열화를 방지하여 각종 열해문제를 해결하고, 냉각계의 용량 증대 없이도 냉각성능을 향상시킴으로써, 차량실내의 온도를 낮추어 상품성을 향상시키도록 하는 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치는 LNG 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키는 제1 기화기와, 상기 제1 기화기와 연결되어 ECU의 제어신호에 따라 기화된 LNG 연료를 선택적으로 배출하는 제1 솔레노이드 밸브와, 상기 제1 솔레노이드 밸브와 체크밸브 및 레귤레이터를 통해 연결되어 상기 제1 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 기화된 LNG 연료를 공급받는 엔진을 포함하며, 상기 엔진으로부터 사용이 완료된 냉각수를 냉각수 공급배관을 통해 제1 기화기로 공급하고, 상기 제1 기화기를 통해 냉각한 후, 다시 엔진으로 공급하는 LNG 차량의 연료 시스템에서 엔진의 풀 부하 조건에서 엔진으로 공급되는 냉각수의 온 도를 더 저하시킨 상태로 공급하여 엔진룸을 냉각시키기 위한 것으로, 상기 연료탱크와 제1 기화기 사이에서 ECU의 제어신호에 따라 작동하는 제2 솔레노이드 밸브를 통해 연결되어 연료탱크로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키고, 상기 제1 솔레노이브 밸브와 연결되어 기화된 LNG 연료를 배출시키는 제2 기화기; 상기 제1 기화기와 제2 기화기를 상호 연결하며, 상기 냉각수 공급배관을 통해 제1 기화기로 공급되고, 상기 제1 기화기를 거치면서 냉각되어 배출되는 냉각수를 상기 제2 기화기로 유입시키는 냉각수 연결배관; 및 상기 제2 기화기로 유입된 냉각수를 상기 엔진으로 공급하기 위해 상기 엔진과 제2 기화기를 상호 연결하여 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 기화기는 엔진의 풀 부하 조건일 경우에만 상기 제2 솔레노이드 밸브의 작동을 통해 LNG 연료를 공급받아 기화시키며, 상기 제1 기화기로부터 냉각된 냉각수를 공급받아 다시 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 기화기에는 엔진의 풀 부하 조건이 아닐 경우, 상기 제1 기화기로부터 냉각된 냉각수를 그대로 상기 냉각수 배출배관을 통해 엔진으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치에 의하면, 기화기를 추가로 설치하고, 엔진의 풀 부하 조건에서 작동되는 두 개의 기화기에 엔진으로부터 사용된 냉각수를 이중으로 통과시켜 냉각수의 온도를 더 저하시킨 상태로 엔진으로 공급함으로써, 풀 부하 조건에서 엔 진을 효과적으로 냉각시킴에 따라, 엔진룸의 고열화를 방지하여 각종 열해문제를 해결하고, 냉각계의 용량 증대 없이도 냉각성능을 향상시킴으로써, 차량실내의 온도를 낮추어 상품성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 두 개의 기화기를 통과하면서 온도가 저하된 냉각수를 엔진에 공급함으로써, 엔진의 발열량을 현저히 저하시키게 되고, 이로 인해, 인터쿨러, 라디에이터, 및 냉각팬 유닛의 용량을 증대시키지 않아도 엔진 자체의 발열량 저하를 통해 엔진룸의 고열화를 효과적으로 방지하며, 냉각성능을 향상시킬 수 있어 비용을 절감 및 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화 할 수 있는 효과도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치가 적용되는 LNG 차량의 연료 시스템은 LNG 연료를 저장하는 연료탱크(101)와, 상기 연료탱크(101)로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키는 제1 기화기(103)와, 상기 제1 기화기(103)와 연결되어 ECU(105)의 제어신호에 따라 기화된 LNG 연료를 선택적으로 배출하는 제1 솔레노이드 밸브(107)와, 상기 제1 솔레노이드 밸브(107)와 체크밸브(109) 및 레귤레이터(111)를 통해 연결되어 상기 제1 솔레노이드 밸브(107)의 작동에 따라 기화된 LNG 연료를 공급받는 엔진(113)을 포함하며, 상기 엔진(113)으로부터 사용이 완료된 냉각수를 냉각수 공급배관(123)을 통해 제1 기화기(103)로 공급하고, 상기 제1 기화기(103)를 통해 냉각한 후, 다시 엔진(113)으로 공급하게 된다.

이와 같이 구성되는 연료 시스템에서 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치는 엔진(113)의 풀 부하 조건에서 엔진(113)으로 공급되는 냉각수의 온도를 더 저하시킨 상태로 공급하여 엔진룸(115)을 냉각시키기 위해 적용된다.

이러한 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치는 기화기를 추가로 설치하고, 엔진(113)의 풀 부하 조건에서 작동되는 두 개의 기화기(103, 200)에 엔진(123)으로부터 사용된 냉각수를 이중으로 통과시켜 냉각수의 온도를 더 저하시킨 상태로 엔진(113)으로 공급함으로써, 풀 부하 조건에서 엔진(113)을 효과적으로 냉각시킴에 따라, 엔진룸(115)의 고열화를 방지하여 각종 열해문제를 해결하고, 냉각계의 용량 증대 없이도 냉각성능을 향상시킴으로써, 차량실내의 온도를 낮추어 상품성을 향상시키도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 제2 기화기(200), 냉각수 연결배관(220), 및 냉각수 배출배관(230)으로 구성된다.

먼저, 상기 제2 기화기(200)는 상기 연료탱크(101)와 제1 기화기(103) 사이에서 ECU(105)의 제어신호에 따라 작동하는 제2 솔레노이드 밸브(210)를 통해 연결되어 연료탱크(101)로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키고, 상기 제1 솔레노이브 밸브(107)와 연결되어 기화된 LNG 연료를 배출시킨다.

상기 냉각수 연결배관(220)은 상기 제1 기화기(103)와 제2 기화기(200)를 상호 연결하며, 상기 냉각수 공급배관(123)을 통해 제1 기화기(103)로 공급되고, 상기 제1 기화기(103)를 거치면서 냉각되어 배출되는 냉각수를 상기 제2 기화기(200)로 유입시킨다.

그리고 상기 냉각수 배출배관(230)은 상기 제2 기화기(200)로 유입된 냉각수를 상기 엔진(113)으로 공급하기 위해 상기 엔진(113)과 제2 기화기(200)를 상호 연결하여 냉각수를 배출시킨다.

여기서, 상기 제2 기화기(200)는 엔진(113)의 풀 부하 조건일 경우에만 상기 제2 솔레노이드 밸브(210)의 작동을 통해 LNG 연료를 공급받아 기화시키게 된다.

이 때, 상기 제2 기화기(200)는 상기 제1 기화기(103)로부터 냉각된 냉각수를 공급받아 상기 제2 기화기(200)의 내부를 통과시킴으로써, 다시 냉각시키게 된다.

즉, 상기 제1 기화기(103)를 통과하면서 1 차로 냉각이 완료된 냉각수는 엔진의 풀 부하 조건에서 작동하는 상기 제2 기화기(200)를 통과하면서 2 차로 냉각되어 수온이 더 저하된 상태로 상기 엔진(113)에 공급되며, 이 경우, 풀 부하 조건 에서 작동하는 엔진(113)에 온도가 더 저하된 냉각수를 공급할 수 있어 엔진(113) 자체의 발열량을 저하시킬 수 있다.

한편, 상기 제2 기화기(200)는 엔진(113)의 풀 부하 조건이 아닐 경우, 상기 제1 기화기(103)로부터 냉각된 냉각수를 공급받아 그대로 상기 냉각수 배출배관(230)을 통해 엔진(113)으로 공급하게 된다.

즉, 엔진(113)의 풀 부하 조건이 아닐 경우, 상기 ECU(105)의 제어신호에 따라 제2 솔레노이드 밸브(210)가 상기 제2 기화기(200)로 LNG 연료를 공급하지 않게 됨으로써, 상기 제2 기화기(200)는 작동하지 않게 된다.

이 경우, 상기 제1 기화기(103)로부터 공급되는 냉각수는 상기 제1 기화기(103)를 통과하면서 냉각된 상태 그대로 상기 제2 기화기(200)를 통과하여 냉각수 배출배관(230)을 통해 배출되어 엔진(113)으로 공급되는 바, 엔진(113)의 풀 부하 조건에 비해서 발열량이 적은 엔진(113)을 냉각시키게 된다.

상기와 같이 작동하는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치는 상기 엔진(113)의 풀 부하 조건의 유무에 따라 제1 기화기(103)를 통과하면서 1차로 냉각된 냉각수를 엔진(113)으로 공급하거나, 제1, 제2 기화기(103, 200)를 통과하면서 이중으로 냉각된 냉각수를 엔진(113)으로 공급하여 엔진(113)의 상태에 따라 선택적으로 온도 상태가 다른 냉각수를 공급하여 엔진(113)을 효과적으로 냉각시키게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치를 적용하면, 제2 기화기(200)를 추가로 설치 하고, 엔진(113)의 풀 부하 조건에서 작동되는 두 개의 기화기(103, 200)에 엔진(113)으로부터 사용된 냉각수를 이중으로 통과시켜 냉각수의 온도를 더 저하시킨 상태로 엔진(113)으로 공급함으로써, 풀 부하 조건에서 엔진(113)을 효과적으로 냉각시킴에 따라, 엔진룸(115)의 고열화를 방지하여 각종 열해문제를 해결하고, 냉각계의 용량 증대 없이도 냉각성능을 향상시킴으로써, 차량실내의 온도를 낮추어 상품성을 향상시킬 수 있다.

또한, 두 개의 기화기(103, 200)를 통과하면서 온도가 저하된 냉각수를 엔진에 공급함으로써, 풀부하 조건에서의 엔진(113) 발열량을 현저히 저하시키게 되고, 이로 인해, 인터쿨러(117), 라디에이터(119), 및 냉각팬 유닛(121)의 용량을 증대시키지 않아도 엔진(113) 자체의 발열량을 줄여 통해 엔진룸(115)의 고열화를 효과적으로 방지하며, 냉각성능을 향상시킬 수 있어 비용을 절감 및 협소한 엔진룸 내부에서 레이아웃을 간소화 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래 기술에 따른 LNG 차량의 연료 시스템의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치의 구성도이다.

Claims (3)

1. LNG 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키는 제1 기화기와, 상기 제1 기화기와 연결되어 ECU의 제어신호에 따라 기화된 LNG 연료를 선택적으로 배출하는 제1 솔레노이드 밸브와, 상기 제1 솔레노이드 밸브와 체크밸브 및 레귤레이터를 통해 연결되어 상기 제1 솔레노이드 밸브의 작동에 따라 기화된 LNG 연료를 공급받는 엔진을 포함하며, 상기 엔진으로부터 사용이 완료된 냉각수를 냉각수 공급배관을 통해 제1 기화기로 공급하고, 상기 제1 기화기를 통해 냉각한 후, 다시 엔진으로 공급하는 LNG 차량의 연료 시스템에서 엔진의 풀 부하 조건에서 엔진으로 공급되는 냉각수의 온도를 더 저하시킨 상태로 공급하여 엔진룸을 냉각시키기 위한 것으로,

   상기 연료탱크와 제1 기화기 사이에서 ECU의 제어신호에 따라 작동하는 제2 솔레노이드 밸브를 통해 연결되어 연료탱크로부터 LNG 연료를 공급받아 기화시키고, 상기 제1 솔레노이브 밸브와 연결되어 기화된 LNG 연료를 배출시키는 제2 기화기;

   상기 제1 기화기와 제2 기화기를 상호 연결하며, 상기 냉각수 공급배관을 통해 제1 기화기로 공급되고, 상기 제1 기화기를 거치면서 냉각되어 배출되는 냉각수를 상기 제2 기화기로 유입시키는 냉각수 연결배관; 및

   상기 제2 기화기로 유입된 냉각수를 상기 엔진으로 공급하기 위해 상기 엔진과 제2 기화기를 상호 연결하여 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 기화기는 엔진의 풀 부하 조건일 경우에만 상기 제2 솔레노이드 밸브의 작동을 통해 LNG 연료를 공급받아 기화시키며, 상기 제1 기화기로부터 냉각된 냉각수를 공급받아 다시 냉각시키는 것을 특징으로 하는 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2 기화기는 엔진의 풀 부하 조건이 아닐 경우, 상기 제1 기화기로부터 냉각된 냉각수를 공급받아 그대로 상기 냉각수 배출배관을 통해 엔진으로 공급하는 것을 특징으로 하는 LNG 차량의 연료 시스템을 이용한 엔진룸 냉각 장치.

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