KR100649341B1 - 단일 챔버 공기 건조기에서 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents

단일 챔버 공기 건조기에서 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

차량의 압축된 에어 시스템의 단일 챔버 공기 건조기(SD)에 대하여 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양이 결정되어야 한다. 이는 시스템 압력(p), 옥외 온도(T) 및 공급된 공기 양에 관한 데이터가, 이 파라미터들과 관련하여 공기 건조기로의 재생 공기의 공급을 제어하는, 컴퓨터(ECU)에 연속적으로 제공된다는 점에서 달성될 수 있다.
공기 건조기, 컴퓨터, 재생 공기, 압력, 온도

Description

단일 챔버 공기 건조기에서 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법 및 장치{A method and a device at a single chamber air drier for determining the volume of dry regeneration air required to regenerate a desiccant in the air drier}
본 발명은 압축된 에어 시스템의 단일 챔버 공기 건조기에서 상기 공기 건조기의 건조제(desiccant)를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
차량, 통상적으로 트럭 또는 버스의 압축된 에어 시스템은 일반적으로 공기로부터 습기를 제거하는 공기 건조기를 포함하는데, 이는 습기가 차량의 공기 컨슈머들(air consumers), 예를 들어 브레이크들, 공기 서스펜션들(air suspensions), 및 도어 오프너들(door openers)에 해로울 수 있기 때문이다.
압축된 에어 시스템에 공급된 공기의 양은 운전 상태와 차량의 종류에 따라 변한다.
기후 조건 또한 공기 건조기에 직접적으로 영향을 주는 공기의 습기 함유량을 상당히 변화시킨다.
게다가, 압축된 공기는 종종 그 윤활유(lubricant)에 의해 컴프레서내에서 오염되며, 이는 압축된 에어 시스템으로 흐르는 공기를 일부 결합시키며 공기 건조기의 건조제(desiccant)를 점차 악화시킨다.
단일 챔버 공기 건조기의 건조제를 재생시키는 통상적인 방법은 일정한 기간 동안 특정 재생 탱크나 재생 밸브 개구를 통해, 시스템으로부터 일정한 양의 건조된 공기를 공급받는 것이다.
이 방법은, 공기 처리양(throughput air volume)과 공기의 습기 함유량과 관련하여 건조제의 소수의 최악의 부하를 관리하기 위해서 재생 공기의 양이 과도하게 커져야(over-dimensioned)만 한다는 것을 내포하고 있다.
건조제의 오염이 용량(capacity)을 점차 감소시켜, 충분한 재생 용량에도 불구하고 건조 효과는 점차 소실된다.
본 발명에 따른 방법에 있어서 필요한 건조 재생 공기 양의 결정은, 시스템 압력, 옥외 온도 및 공급된 공기 양에 관한 데이터가, 이 파라미터들에 관하여 공기 건조기로의 재생 공기의 공급을 제어하는, 컴퓨터에 연속적으로 제공된다는 점에서 달성될 수 있다.
이 방법을 실행하는 장치는 공기 건조기에서 2개의 솔레노이드들을 제어하는 컴퓨터를 가지며, 제 1 솔레노이드는 파일럿 신호를 공기 건조기의 언로더(unloader) 밸브에 제공하고, 제 2 솔레노이드(제 1 솔레노이드 밸브에 종속되는)는 공기 건조기에 공급된 재생 공기의 양을 제어하며, 컴퓨터는 시스템 압력, 옥외 온도 및 공급된 공기 양에 관한 데이터를 연속적으로 수신하도록 배치된다.
공기 건조기의 통상적인 기계/기체(pneumatical) 밸브들 및 때때로 재생 탱크를 내장형 컴퓨터를 통해 제어되는 2개의 솔레노이드 밸브들로 대체함으로써, 재생 공기의 가변 양이 산출될 수 있고, 보다 효율적으로 재생 공기를 사용하기 위해서 시스템 압력, 온도 및 오염이 건조 기능에 미치는 영향이 고려될 수 있으며, 이에 의해 건조 기능은 향상되고, 에너지는 절약되며, 유지보수비는 저감되고, 설치비용 또한 저감될 수 있다.
공기 건조기가 큰 용량을 가지면, 새로운 제어는 차량의 사용을 최적화하는 조건들을 결정할 수 있다. 이는 계산된 필요한 재생 공기 양이 메모리에 저장될 수 있어, 공기 건조기의 밸런스가 적시에 회복될 수 있음을 의미한다. 배수(drainage) 및 재생 수를 변경시키기 위해 공칭 압력 스팬(span)이 변경될 수 있으며 건조제의 마모(wear)가 고려될 수 있다.
중대한 시스템 고장이 발생하거나 또는 압축된 공기 소모량이 건조 공기가 보장될 수 있는 최대 한계에 다다를 때 정보를 주는 진단 시스템(diagnosis system)이 또한 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도.
예를 들어 도로 차량, 주로 트럭 또는 버스에서 에어 브레이크 시스템을 위해 사용되어질 압축된 공기는 사용 전에 건조되어야 한다는 것이 기술상 잘 알려져 있다. 이는 건조된 공기용의 공기 컴프레서와 공기 컨슈머 또는 탱크 사이의 시스템내에 설치된 공기 건조기에 의해 달성될 수 있다.
건조되어질 공기는 공기 건조기내의 건조제(하나 이상의 필터들)를 통해 컴프레서로 이동된다. 일정 서비스 시간 후에 건조제는 습기를 머금게 되며 그 건조 기능을 계속할 수 있게 하기 위해서 재생되거나 건조되어야 한다. 이 재생은 시스템으로부터 건조된 공기에 의해 수행된다. 본 발명은 이 재생의 제어와 관련이 있다.
도면에는 단일 챔버 공기 건조기(SD)가 개략적으로 도시되어 있다. 이 공기 건조기가 포함되어 있는 압축된 에어 시스템은 통상적인 것이며, 더 이상 기술되지 않을 것이다. 공기 건조기(SD)의 재생은 2개의 솔레노이드들(S1 및 S2)을 통해 내장형 컴퓨터(on-board computer)(ECU)에 의해 제어된다. 제 1 솔레노이드(S1)는 컴프레서 또는 그 클러치에 대한 압축된 공기 신호의 제어를 위해 파일럿 신호를 공기 건조기(SD)의 통상적인 언로더 밸브(unloader valve)에 제공한다. 제 2 솔레노이드(S2)는 공기 건조기에 공급된 재생 공기의 양을 제어하며, 제 1 솔레노이드(S1)에 종속된다.
옥외 온도(T(℃)), 시스템 압력(p(bar)), 시간(t(s)) 및 엔진이라기 보다는 컴프레서 회전수에 관한 연속적인 정보는 컴퓨터(ECU)에 공급된다.
컴프레서의 공기 흡입구(air intake)가, 엔진에 공기를 공급하는, 터보 차저(turbo charger) 뒤에 놓이면, 공기 흐름이 엔진의 공기 소비량에 의존하기 때문에, 터보 압력에 관한 정보는 컴퓨터(ECU)에 공급될 수 있다.
차량에 대한 데이터 명세도 또한 컴퓨터(ECU)에 공급된다. 이러한 데이터는 일정한 압력 레벨들, 컴프레서 데이터 및 컴프레서 회전수들에 대한 한계를 포함한다. 이 데이터는 단지 1회만 공급되는 것이 바람직하다.
차량의 수명(lifetime) 동안 보충 데이터는 예를 들어 차량에 서비스할 때 컴퓨터(ECU)에 공급될 수 있으며, 이는 예를 들어 차량이 사전에 예상된 방식으로 동작되지 않는 경우, 컴퓨터의 조절 인자를 변화시킬 수 있다.
따라서, 속도, 연료 공급 등에 대한 컴퓨터(ECU) 정보가 공급될 수 있어, 차량의 이용이 최적이 된다.
예를 들어 시스템 고장, 누설 등에 관한 차량의 다른 수단에 대한 진단 신호(diagnosis signal)가 컴퓨터(ECU)로부터 제공될 수 있다. 어떤 경우에 진단 신호는 차량의 운전자에게 보이거나 들리는 신호가 될 수 있다.
강행된 재생을 위한 기능 및 불완전한 재생들을 누적하기 위한 기능은 완전하게 만족스러운 기능에 대한 보장을 제공한다. 재생 시간의 최대 누적을 위한 전제 조건이 결정되었다.
다음의 약자가 사용된다:
- p= 연속적으로 측정된 가변 시스템 압력 (bar)
- p1= 최대 작업 압력(working pressure) (bar)
- p2 = 가변 컷-인(cut-in) 압력 (bar)
- p3 = 공칭 컷-인 압력 (bar)
- a0 = 대기 압력 (공칭 1 atm)
- at = 터보 압력 (atm)
- t1 = S2에 대한 시간 (s)
- tpott = 누적된, 쓰여지지 않은, 이력 재생 시간 (s)
- N1 = 재생이 강행되기 전의 컴프레서 회전수
- N2 = 커버된 컴프레서의 회전수
- N3 = 커버된 컴프레서의 누적된 회전수
- Nnom = 건조제 교환 전에 컴프레서의 미리 결정된 회전수
- U = 컴프레서 용량에 대한 상수 (1/rev)
- T = 옥외 온도 (℃)
- W = 조절 인자, 공칭=1
S2를 활성화하기 위한 시간이 다음의 방법으로 결정된다.
t1=f(p, N2, U, T, W)+tpott
가변 컷-인 압력이 다음의 방법으로 결정된다.
p2=f(p3, T, N3, Nnom)
강행된 재생에 대한 회전수는 다음의 방법으로 결정된다.
N1=f(p1, T, U)
N3=Nnom일 때 경고 신호가 발행된다.
그 결과, 다음의 실제 관계가 사용될 수 있다.
t1=Vreg/Qreg×C×W+tpott
여기서 Vreg는 건조된 압축된 공기의 양에 관한 재생 공기의 이론적 필요성을 나타낸다.
Vreg = at/a0×N2×U/(p+1);
Qreg = 8.5×p/60;
C = 1+0.02T;
W = 1(공칭);
p2 = p3+p4+p5
p4 = 0.025T(온도 보상)
p5 = 0.1×N3/Nnom (노화 인자(ageing factor))
p1-2.5<p2<p1-0.8 (한계)
N1 = 1/U×Qreg×(p+1)×20×C
Qreg×(p+1)×20 = 컴프레서로부터 건조되지 않은 공기의 최대 공칭 부하 사이클 20s 동안의 최대 양

Claims (9)

  1. 압축된 에어 시스템의 단일 챔버 공기 건조기에서 상기 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법에 있어서,
    시스템 압력, 옥외 온도 및 공급된 공기 양에 관한 데이터가, 이 파라미터들에 관하여, 공기 건조기로의 재생 공기의 공급을 제어하는 컴퓨터에 연속적으로 제공되는 것을 특징으로 하는, 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 가변 컷-인(cut-in) 압력은 상기 공기 건조기의 상기 건조제의 에이징(ageing), 옥외 온도, 공칭 컷-인 압력의 함수로서 결정되는 것을 특징으로 하는, 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 건조제의 상기 에이징은 건조제를 교환하기 전에 미리 결정된 컴프레서 회전수에 관하여 컴프레서의 누적된 회전수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 재생이 강행되기 전의 컴프레서의 회전수는 회전당 체적 단위의 컴프레서 용량(capacity), 옥외 온도, 및 최대 작업 압력의 함수로서 결정되는 것을 특징으로 하는, 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법.
  7. 청구항 1의 방법을 실행하는 장치에 있어서,
    공기 건조기에서 제 1 및 제 2 솔레노이드들을 제어하는 컴퓨터(ECU)를 포함하며,
    상기 제 1 솔레노이드는 파일럿 신호를 상기 공기 건조기의 언로더 밸브(unloader valve)에 제공하며, 상기 제 2 솔레노이드(상기 제 1 솔레노이드에 종속되는)는 상기 공기 건조기에 공급된 재생 공기의 양을 제어하고,
    상기 컴퓨터는 시스템 압력, 옥외 온도 및 공급된 공기 양에 관한 데이터를 연속적으로 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 장치.
  8. 압축된 에어 시스템의 단일 챔버 공기 건조기에서 상기 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법에 있어서,
    시스템 압력, 옥외 온도 및 공급된 공기 양에 관한 데이터가, 이 파라미터들과 관하여, 공기 건조기로의 재생 공기의 공급을 제어하는 컴퓨터에 연속적으로 제공되며,
    재생 시간은 상기 시스템 압력, 상기 옥외 온도, 상기 컴프레서에 의해 공급된 상기 공기 양 및 상수 조절 인자의 함수 더하기(+) 누적된 이력 재생 시간으로서 결정되는 것을 특징으로 하는, 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 컴프레서에 의해 공급된 공기양은 회전당 체적으로 표시된 컴프레서 용량(capacity) ×상기 컴프레서 회전수인, 공기 건조기의 건조제를 재생시키는데 필요한 건조 재생 공기의 양을 결정하는 방법.
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