KR100290387B1

KR100290387B1 - 압축천연가스차량의고장진단및안전장치

Info

Publication number: KR100290387B1
Application number: KR1019970067001A
Authority: KR
Inventors: 박상진
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2001-06-01
Also published as: KR19990048337A

Abstract

압축 천연가스 차량에 있어서 가스 공급 계통의 고장을 진단하고 그에 따라 가스 공급 및 차량의 시동을 제어하는 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치에 관한 것으로, 가스 공급 계통에서 가스 누출 사고가 발생할 시 이를 운전자에게 알려줌과 동시에 스로틀 밸브를 강제로 폐쇄하고 가스 공급을 차단시켜 KFID의 운행을 중단시키며, 차량의 시동 오프시에는 가스 공급을 차단시켜 운전자에 의한 시동 신호가 있어도 시동이 되지 않도록 함으로써 가스 누출에 따른 차량의 화재 및 폭발 등과 같은 사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 운전자가 고장 부위를 알 수 있어 신속한 정비가 가능하도록 한다.

Description

압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치

본 발명은 압축 천연가스 차량에 있어서 가스 공급 계통의 고장을 진단하고 그에 따라 가스 공급 및 차량의 시동을 제어하는 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 압축 천연가스 차량은 구동에 필요한 연료로 압축 천연가스를 이용하는 것으로, 가스 공급 계통을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이 압축 천연가스 차량의 가스 공급 계통은 외부에서 압축 천연가스 차량에 가스를 충전시키기 위한 가스 충전부(1)와, 충전되는 가스를 압축 천연가스 차량 내부에 저장하는 제1 및 제2실린더(C1, C2)와, 제1 및 제2 실린더(C1, C2)의 가스를 압축 천연가스 차량 엔진(7)에 공급하여 주는 가스 공급부로 이루어진다.

가스 충전부(1)는 내부에 체크 밸브가 설치되어 충전된 가스가 배출되는 것을 방지한다.

제1실린더(C1)의 양측에는 릴리즈 밸브(R)가 설치되어 실린더(C1)의 압력이 일정압 이상이 되면 개폐되어 릴리즈 파이프(2b)를 통해 배출함으로써 항상 일정 가스압을 유지하도록 하고, 가스 공급 파이프(2a)와 연결되는 일측에는 가스 공급 밸브(G)가 설치되어 있다.

제2실린더(C2)의 일측에는 릴리즈 밸브(R)가 설치되어 실린더(C2)의 압력이 일정압 이상이 되면 개폐되어 릴리즈 파이프(2b)를 통해 배출함으로써 항상 일정 가스압을 유지하도록 하고, 가스 공급 파이프(2a)와 연결되는 일측에는 가스 공급 밸브(G)가 설치되어 있다.

가스 공급부는 제1 및 제2실린더(C1, C2)에서 가스 공급 파이프(2a)를 통해 공급되는 가스를 고압력으로 조정하는 고압력 조정기(3)와, 엔진(7)에 흡입되는 공기량에 따라 고압력으로 조정된 가스의 흐름을 조정하는 가스 제어 밸브(4)와, 가스 제어 밸브(4)를 통해 공급되는 고압력의 가스를 엔진(7)의 부압에 의해 엔진(7)에 공급되도록 하기 위하여 저압력으로 조정하여 압축된 가스를 기화시키는 저압력 조정기(5)와, 엔진(7)의 부압에 의해 공급되는 가스와 흡입되는 공기를 혼합하여 엔진(7)에 공급되도록 하는 가스 믹서기(7)로 이루어진다.

이와 같이 구성된 가스 공급 계통에 의해 압축 천연가스 차량의 운행 동작을 첨부된 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 압축 천연가스 차량을 시동하기 위하여 시동 스위치(10)의 접점을 ″온″하면 ECU(20)는 시동 모터(미도시)를 동작시킨다. 그러면 시동 모터에 의해 엔진(7)이 크랭킹되며 엔진 회전수 검출부(11)에서는 그에 따른 소정의 신호를 출력한다.

이때 ECU(20)는 엔진 회전수 검출부(11)의 신호에 따라 엔진(7)에 가스를 공급하기 위한 소정의 제어신호를 출력하여 스위치(30)를 ″온″시켜 제1, 제2실린더(C1, C2)에 연결되어 있는 가스 공급 밸브(G)를 개방시킨다.

그러면 제1, 제2실린더(C1, C2)에 압축된 가스는 가스 공급 파이프(2a)를 통해 고압력 조정기(3)로 공급되고, 고압력 조정기(3)는 공급되는 가스의 압력을 증가시킨다. 그리고 고압력으로 조정된 가스는 가스 제어 밸브(4)를 통해 저압력 조정기(5)로 공급되어 압축된 가스가 기화된다.

이후, 기화된 가스는 엔진(7)의 부압에 의해 가스 믹서기(6)로 공급되어 흡입된 공기와 혼합된 다음 엔진(7)에 공급되어 연소됨으로써 압축 천연가스 차량의 운행이 이루어진다.

또한, 가스 충전부(1)를 통해 제1 및 제2 실린더(C1, C2)에 충전되는 가스압이 일정압 이상으로 충전되거나 가스가 충전된 제1 및 제2 실린더(C1, C2)가 외부 열 등에 의해 내부 압력이 증가되면 릴리즈 밸브(G)가 개폐되어 내부 가스를 릴리즈 파이프(2b)를 통해 방출하여 제1 및 제2 실린더(C1, C2)의 내부 압력을 항상 일정압 이하로 유지시킨다.

그리고, 압축 천연가스 차량의 운행을 중단하기 위하여 운전자가 시동 스위치(10)의 접점을 ″오프″시키면 ECU(20)는 스위치(30)를 ″오프″시키면, 가스 공급 밸브(G)가 폐쇄되어 가스 공급을 중단함으로써 압축 천연가스 차량의 시동을 오프시킨다.

전술한 바와 같은 종래의 장치에서는 각종 밸브가 고장이거나 가스 공급 파이프가 파손되는 등의 가스 공급 계통의 고장이 발생하여 가스가 누출되는 경우 운전자가 이를 알지 못하고 압축 천연가스 차량을 시동하거나 운행을 하게 되면 누출된 가스에 의해 압축 천연가스 차량의 화재가 발생하거나 심각할 경우 폭발하는 등의 위험한 사고를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 가스 공급 계통의 고장에 대처하기 위한 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이고,

도 2는 일반적인 압축 천연가스 차량의 가스 공급 제어장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이고,

도 3은 일반적인 압축 천연가스 차량의 가스 공급 계통을 개략적으로 도시한 구성도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축 천연가스 차량의 운행중 각종 운행정보를 검출하는 운행정보 검출수단과, 상기 운행정보 검출수단의 신호를 분석하여 그에 따른 소정의 제어신호를 출력하는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어신호에 따라 차량의 시동 및 운행을 금지하는 시동 금지수단과, 상기 제어수단의 제어신호에 따라 차량의 고장 상태를 운전자가 알 수 있도록 알 수 있도록 표시하여 주는 고장 표시수단으로 이루어진다.

운행정보 검출수단은 압축 천연가스 차량을 시동하기 위한 운전자의 접점 선택에 따른 소정의 신호를 출력하는 시동스위치와, 압축 천연가스 차량 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부와, 압축 천연가스 차량의 운행중 배기가스에 포함된 산소 농도를 검출하는 산소 센서와, 가스 공급 파이프를 통해 공급되는 가스의 압력을 검출하는 가스압 센서와, 가스 공급 파이프의 가스 흐름을 검출하는 가스 흐름 검출부로 이루어진다.

시동 금지수단은 상기 제어수단의 제어신호에 따라 엔진에 공급되는 가스를 차단하여 차량의 시동을 금지하는 제1시동 금지수단과, 상기 제어수단의 제어신호에 따라 스로틀 밸브를 폐쇄하여 차량 운행을 중단시키는 제2시동 금지수단으로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치는 운행정보 검출부(100)와, ECU(200), 제1 시동 금지부(300), 제2 시동 금지부(400), 디스플레이부(500)로 이루어진다.

운행정보 검출부(100)는 압축 천연가스 차량을 시동하기 위한 운전자의 접점 선택에 따른 소정의 신호를 출력하는 시동스위치(110)와, 압축 천연가스 차량 엔진의 회전수를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 엔진 회전수 검출부(120)와, 압축 천연가스 차량의 운행중 배기가스에 포함된 산소의 농도를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 산소 센서(130)와, 도 3에서와 같이 압축 천연가스 차량의 가스 공급 파이프(2a) 소정의 위치에 설치되며 공급되는 가스의 압력을 검출하는 가스압 센서(140), 도 3에서와 같이 쌍으로 이루어진 제1실린더(C1) 각각의 가스 공급 파이프(2a) 부근과 제2실린더(C2) 각각의 가스 공급 파이프(2a) 부근, 고압력 조정기(3)로 가스를 공급하는 가스 공급 파이프(2a) 부근에 설치되며 가스 공급 파이프(2a)의 가스 흐름을 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 가스 흐름 검출부(150)로 이루어지며, 압축 천연가스 차량의 운행중 각종 운행정보를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력한다.

ECU(200)는 운행정보 검출부(100)의 각종 운행정보 신호에 따른 소정의 제어신호를 출력한다.

제1 시동 금지부(300)는 스위칭 접점이 ″오프″되어 있는 상태에서 ECU(200)의 제어신호가 있으면 스위칭 접점이 ″온″되는 제1스위치(310)와, 스위칭 접점이 ″온″되어 있는 상태에서 ECU(200)의 제어신호가 있으면 스위칭 접점이 ″오프″되는 제2스위치(320)와, 제1 및 제2 스위치(310, 320)의 신호에 따라 개폐되어 제1 및 제2 실린더(C1, C2)의 가스 공급을 제어하는 가스 공급 밸브(G)로 이루어지며, ECU(200)의 제어신호에 따라 차량의 공급가스를 제어한다.

제2 시동 금지부(400)는 ECU(200)의 제어신호에 따라 개폐되는 마그네틱 밸브(410)와, 일정압의 공기가 압축되어 있는 공기 탱크(420)와, 마그네틱 밸브(410)의 개폐에 의해 작용하는 공기 탱크(420)의 압축 공기에 따라 동작하여 스로틀 밸브(T)를 개폐시키는 피스톤 실린더(430)로 이루어지며, ECU(200)의 제어신호에 따라 동작하여 차량의 시동을 금지한다.

디스플레이부(500)는 ECU(200)의 제어신호에 따라 가스 공급 계통에서 발생한 고장 및 이상 동작을 운전자가 알 수 있도록 표시하여 준다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예인 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치를 도 1과 도 3을 참조하여 그 동작 과정에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 압축 천연가스 차량을 시동하기 위하여 시동 스위치(11)의 접점을 ″온″시키면 ECU(200)는 시동 모터를 구동시킨다. 그러면 시동 모터에 의해 엔진(7)이 크랭킹되며 엔진 회전수 검출부(120)에서는 그에 따른 소정의 신호를 출력한다.

이때 ECU(200)는 엔진 회전수 검출부(120)의 신호에 따라 엔진(7)에 가스를 공급하기 위한 소정의 제어신호를 출력하여 제1스위치(310)를 ″온″시켜 제1, 제2실린더(C1, C2)에 연결되어 있는 가스 공급 밸브(G)를 개방시킨다. 이때에는 제2스위치(320)의 스위칭 접점이 ″온″되어 있는 상태이다.

이와 같이 압축 천연가스 차량을 운행하는 중 가스 공급 계통의 각종 밸브나 가스 공급 파이프(2a)에 이상이 발생하면 가스가 누출되어 정상적인 가스 공급이 이루어지지 않는다. 이때, ECU(200)는 산소 센서(130)로부터 인가되는 배기가스중의 산소 농도 검출 신호를 분석하여 가스의 혼합비가 이론 공연비와 다를 경우 디스플레이부(500)를 통해 이를 운전자가 알 수 있도록 한다. 그리고, 가스압 센서(140)의 신호를 분석하여 정상적인 가스 공급 파이프(2a)의 압력과 차이가 있으면 이를 디스플레이부(500)를 통해 운전자에게 알려줌과 동시에 마그네틱 밸브(410)를 개방하여 공기 탱크(420)의 압축 공기에 의해 피스톤 실린더(430)를 동작시켜 스로틀 밸브(T)를 강제로 폐쇄함으로써 가스 제어 밸브(4)에 의한 가스 공급을 차단시켜 엔진의 시동을 오프시킨다.

또한, ECU(200)는 가스 공급 파이프(2a)의 소정 위치에 소정 개수로 설치된 가스 흐름 검출부(150)의 신호를 분석하여 어느 위치에서 가스의 누출이 발생하였는지를 디스플레이부(500)를 통해 운전자가 알 수 있도록 한다. 그리고, 제2스위치(320)의 스위칭 접점을 ″오프″시켜 가스 공급 밸브(G)를 폐쇄하여 가스 공급을 중단시킨다.

이와는 달리 압축 천연가스 차량의 정상적인 운행중 운전자가 차량의 운행을 중단하기 위하여 시동 스위치(110)의 접점을 ″오프″시키면 ECU(200)는 제1스위치(310)를 ″오프″시키면, 가스 공급 밸브(G)가 폐쇄되어 가스 공급을 중단함으로써 압축 천연가스 차량의 시동을 오프시킨다.

그리고 압축 천연가스 차량의 시동이 오프된 상태에서는 가스 공급 밸브(G)와 가스 제어 밸브(4)가 폐쇄된 상태이므로 가스 공급 파이프(2a)에서는 가스의 흐름이 차단된다. 그러나, 가스 공급 파이프(2a)의 이상으로 가스가 누출되면 ECU(200)는 가스 흐름 검출부(150)의 신호에 따라 가스 누출을 운전자가 알 수 있도록 디스플레이부(500)를 통해 표시하고, 스위칭 접점이 ″온″되어 있는 제2스위치(320)의 스위칭 접점을 ″오프″시킨다.

이때 차량 시동을 위한 운전자의 시동 스위치(110) 접점 ″온″에 의한 엔진 크랭킹 신호가 있어서 제1스위치(310)의 접점을 ″온″하여도 제2스위치(320)가 ″오프″되어 있으므로 가스 공급 밸브(G)는 개방되지 않는다. 따라서 엔진(7)에 가스가 공급되지 않아 시동이 이루어지지 않는다.

상기의 실시예에서 가스 공급 밸브(G)를 개폐하기 위하여 두개의 스위치를 이용하였지만 단순히 하나의 스위치를 이용하여 제어할 수도 있으며, 스로틀 밸브(T)를 강제로 폐쇄하기 위하여 공기 탱크와 피스톤 실린더를 이용하였지만 공기 탱크와는 다르게 엔진의 부압을 이용할 수도 있으며 더 나아가 스텝 모터 등을 통해 스로틀 밸브(T)를 제어할 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 상기와 같은 실시예에 한정되지 않고 시동을 금지하는 다른 여러 방법가지 방법을 이용할 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 압축 천연가스 차량의 가스 공급 계통에 이상이 있을 때 이를 운전자에 알려줌과 동시에 차량의 운행을 금지함으로써 가스 누출에 따른 차량의 화재 및 폭발 등과 같은 사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 운전자가 고장 부위를 알 수 있어 신속한 정비가 가능하도록 한다.

Claims

압축 천연가스 차량에 있어서, 압축 천연가스 차량의 운행중 각종 운행정보를 검출하는 운행정보 검출수단과;

상기 운행정보 검출수단의 신호를 분석하여 그에 따른 소정의 제어신호를 출력하는 제어수단과;

상기 제어수단의 제어신호에 따라 차량의 시동 및 운행을 금지하는 시동 금지수단과;

상기 제어수단의 제어신호에 따라 차량의 고장 상태를 운전자가 알 수 있도록 알 수 있도록 표시하여 주는 고장 표시수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치.
청구항 1 에 있어서, 상기 시동 금지수단은 상기 제어수단의 제어신호에 따라 엔진에 공급되는 가스를 차단하여 차량의 시동을 금지하는 제1시동 금지수단과;

상기 제어수단의 제어신호에 따라 스로틀 밸브를 폐쇄하여 차량 운행을 중단시키는 제2시동 금지수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치.
청구항 2 에 있어서, 상기 제1시동 금지수단은 상기 제어수단의 제어신호에 따라 접점이 선택되는 스위치와;

상기 스위치의 접점 신호에 따라 개폐되어 실린더의 가스 공급을 제어하는 가스 공급 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치.
청구항 2 에 있어서, 상기 제2시동 금지수단은 상기 제어수단의 제어신호에 따라 스로틀 밸브를 강제로 폐쇄시키는 액츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치.
청구항 4 에 있어서, 상기 액츄에이터는 제어수단의 제어신호에 따라 개폐되는 마그네틱 밸브와;

일정압의 공기가 압축되어 있는 공기 탱크와;

마그네틱 밸브의 개폐에 의해 작용하는 공기 탱크의 압축 공기에 따라 동작하여 스로틀 밸브를 개폐시키는 피스톤 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축 천연가스 차량의 고장 진단 및 안전 장치.