KR100757593B1

KR100757593B1 - 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100757593B1
Application number: KR1020060113790A
Authority: KR
Inventors: 이인수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2007-09-10

Abstract

본 발명은 압축천연가스(CNG) 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 압축천연가스가 저장되는 차량 내 연료탱크로서 고압용기 외에 이 고압용기의 가스를 제공받아 저압상태로 저장하는 별도의 저압용기를 구비하고, 엔진 냉각수 온도가 기준 온도 이하인 저온시동 조건에서 컨트롤러가 레귤레이터에 저압용기의 가스가 연료로 제공될 수 있게 연료배관의 밸브를 제어하도록 구성됨으로써, 레귤레이터의 가스 배출부와 가스 유입부의 압력차(감압치)를 줄여 엔진 냉각수 온도가 레귤레이터를 가열하기에 충분한 온도에 도달하지 않은 상태로 하더라도 가스 팽창에 의한 레귤레이터의 결빙 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 되고, 이를 통해 저온시동성을 향상시킬 수 있는 압축천연가스 차량의 가스공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

압축천연가스, 저온시동성, 가스공급장치, 저압용기

Description

압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치 및 그 제어방법{Gas supply system of compressed natural gas vehicle and method for controlling the same}

도 1은 종래기술에 따른 압축천연가스 차량의 가스공급장치를 도시한 구성도,

도 2는 압축천연가스 차량에 설치된 통상의 레귤레이터를 도시한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 압축천연가스 차량의 가스공급장치를 나타낸 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 가스공급장치의 제어 과정을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 고압용기 23 : 연료배관

24 : 연결배관 25 : 저압용기

26 : 연료배관 30 : 레귤레이터

40 : 엔진 51 : 수온센서

52 : 압력센서 54 : 컨트롤러

55 : 충전 솔레노이드 밸브 56 : 3-웨이 솔레노이드 밸브

본 발명은 압축천연가스 차량의 가스공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저온시동시에 레귤레이터의 결빙을 방지하고 저온시동성을 향상시킬 수 있는 압축천연가스 차량의 가스공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근 들어 석유 에너지에 대한 대체 에너지 개발을 위한 노력이 여러 분야에서 활발히 이루어지고 있다.

이는 석유자원의 고갈에 대비할 뿐만 아니라 환경오염이라는 보다 심각한 문제에 대처하기 위한 노력의 일환으로 인식되고 있으며, 도시 대기오염의 주범으로 인식되고 있는 자동차의 경우에도 저공해 실현이 모든 자동차 제조사 및 부품업체의 당면 과제로 부각되고 있다.

이에 기존의 자동차 연료인 가솔린이나 경유에 비해 유해물질의 배출을 현저히 줄일 수 있는 대체 에너지를 사용하는 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

그 일환으로 압축천연가스(Compressed Natural Gas,CNG)를 연료로 사용하는 차량에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 압축천연가스는 가솔린 등에 비해 연소 효율이 좋고 운전이 조용할 뿐만 아니라 대기오염이 적고 경제적인 장점을 가지고 있다.

이러한 상황에 맞춰 우리나라에서도 1999년부터 압축천연가스를 연료로 사용 하는 버스가 운행 중에 있으며, 대도시를 중심으로 압축천연가스 버스의 보급이 점차 확대되고 있는 추세이다.

또한 차량의 증가와 더불어 차량에 압축천연가스를 주입할 수 있는 가스 충전소가 급속히 증가하고 있다.

가스 충전소에서는 별도 압축기(compressor)를 설치하여 자체적으로 가스를 압축한 뒤 가스 충전용 스토리지에 충전하여 저장하고 있으며, 충전된 압축가스를 디스펜서(dispenser)를 이용해 차량의 연료탱크에 주입하고 있다.

이때, 가스 충전소의 스토리지 내 가스 충전압력은 국제적으로 3,600 psi(250 bar)를 넘지 못하도록 제한하고 있으며, 이렇게 저장된 압축가스를 차량에 충전하고 있다.

한편, 압축천연가스 차량, 예컨대 압축천연가스를 연료로 사용하는 대형버스에서는 차체 바닥 하측으로 도 1에 나타낸 바와 같은 압축천연가스를 저장하는 보통 6 ~ 8개의 고압용기(가스탱크)(21)들이 차체 전후방향에 대해 횡으로 길게 배치되어 장착되고 있다.

그리고, 이들 고압용기(21)들의 각 출구부분에는 용기밸브(22)가 장착되고, 이 용기밸브(22)에는 연료배관(23)이 연결되며, 이때 고압용기(21)들이 연료배관(23)에 의해 병렬로 연결되는 바, 고압용기(21)들로부터 용기밸브(22)를 통해 배출된 압축천연가스가 연료배관(23)을 따라 레귤레이터(30)를 거쳐 엔진(40)으로 공급된다.

한편, 가스 충전소의 스토리지에 저장된 압축천연가스를 차량의 가스주입 구(11)를 통해 차량 내 가스공급장치(연료공급장치)의 고압용기(21)에 충전하게 되는데, 이때 차량의 고압용기(21)에 충전되는 가스의 압력은 모든 용기에서 최대 250bar로 충전된다.

또한 엔진(40)으로 연결되는 연료배관(23)의 도중에는 가스의 공급압력을 엔진(40)에 필요한 압력으로 강하시키는 레귤레이터(30)가 설치되는데, 각 용기에 250bar로 충전된 가스는 레귤레이터(30)에서 대략 30bar 이하로 압력 강하된 뒤 엔진(40)으로 공급된다.

그런데, 상기와 같이 레귤레이터(30)에서 가스의 압력을 강하시키는 과정에서 단열팽창에 의해 팽창된 가스는 주위의 열을 빼앗아 레귤레이터(30)를 냉각시키게 되므로 레귤레이터(30)의 결빙 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 레귤레이터(30)가 결빙되는 것을 방지하기 위하여 통상의 압축천연가스 차량에서는 엔진 냉각수를 레귤레이터(30) 주위로 통과시켜 레귤레이터(30)의 온도를 높여주도록 되어 있다.

도 2는 압축천연가스 차량에 설치된 레귤레이터(30)를 도시한 개략도로서, 이는 레귤레이터(30)의 가스 유입부(31)를 통해 들어오는 대략 250bar의 가스가 레귤레이터(30)를 통과하면서 대략 30bar로 압력 강하된 뒤 가스 배출부(32)를 통해 공급되는 예를 보여주고 있으며, 이때 팽창되는 가스에 의한 레귤레이터(30)의 결빙을 방지하기 위하여 냉각수 유입부(33)를 통해 공급되는 엔진 냉각수가 레귤레이터(30) 주변을 순환하여 레귤레이터(30)를 냉각시킨 뒤 냉각수 배출부(34)를 통해 배출되는 것이 도시되어 있다.

그러나, 이러한 시스템에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 엔진이 충분히 웜 업(warm-up) 되어야만 냉각수 온도가 적정 온도(대략 88도)에 도달하여 레귤레이터를 가열하는 효과를 얻을 수 있다.

하지만, 엔진의 저온시동시에는, 냉각수 온도가 레귤레이터를 가열시키기에 충분한 온도에 도달하지 않은 상태로, 냉각수 온도가 레귤레이터의 결빙을 방지하는데 필요한 적정 온도보다 낮으므로, 레귤레이터가 결빙되는 현상이 발생하고 있으며, 이로 인해 초기 시동성이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 엔진 저온시동 조건에서 레귤레이터의 가스 배출부와 가스 유입부의 압력차(감압치)를 줄여 줌으로써, 엔진 냉각수 온도가 레귤레이터를 가열하기에 충분한 온도에 도달하지 않은 상태로 하더라도 가스 팽창에 의한 냉각작용을 줄여 레귤레이터의 결빙 현상이 효과적으로 방지될 수 있고, 저온시동성을 향상시키는 압축천연가스 차량의 가스공급장치 및 그 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 연료탱크로서 고압의 압축천연가스가 저장되는 고압용기와, 상기 고압용기에 충전된 압축천연가스를 연료배관을 통 해 제공받아 엔진에 필요한 압력상태로 감압시켜 제공하는 레귤레이터를 포함하는 압축천연가스 차량의 가스공급장치에 있어서, 압축천연가스를 소정의 저압상태로 저장하고, 저장된 가스를 상기 레귤레이터에 공급하도록 상기 고압용기와 병렬로 설치되는 저압용기와; 엔진 냉각수의 온도를 검출하는 수온센서와; 엔진 시동시에 상기 수온센서의 신호로부터 엔진 냉각수 온도가 기준 온도 이하가 되는 저온시동임을 판단하는 경우 상기 저압용기의 연료배관을 개방하고 상기 고압용기의 연료배관을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 컨트롤러와; 상기 저압용기 및 고압용기의 연료배관에 설치되어 저온시동시 출력되는 컨트롤러의 제어신호에 의해 저압용기의 연료배관을 개방하고 고압용기의 연료배관을 차단하여 저압용기의 가스가 레귤레이터에 공급되도록 하는 밸브수단;을 추가하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치를 제공한다.

여기서, 상기 컨트롤러는 엔진 시동 후 수온센서의 신호로부터 엔진 냉각수 온도가 기준 온도보다 높은 엔진 웜 업된 상태를 판단하는 경우 저압용기의 연료배관을 차단하고 고압용기의 연료배관을 개방하도록 밸브수단을 제어하여, 고압용기의 압축천연가스가 레귤레이터에 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 밸브수단은 저압용기의 연료배관과 고압용기의 연료배관이 만나는 분기점에 설치되는 3-웨이 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 저압용기가 고압용기로부터 가스 충전을 위해 별도 연결배관으로 연결되는 동시에 내부 압력을 검출하여 상기 컨트롤러에 신호 출력하는 압력센서를 구비하고, 상기 연결배관 상에는 컨트롤러에 의해 제어되면서 배관 통로를 개폐하 는 충전 솔레노이드 밸브가 설치되어, 컨트롤러가 압력센서의 신호를 토대로 충전 솔레노이드 밸브의 개폐동작을 제어함으로써 저압용기의 가스 충전상태를 저압상태로 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은, 컨트롤러가 엔진 시동을 위한 시동키 조작을 입력받게 되면 수온센서 신호와 저압용기의 압력센서 신호를 입력받는 단계와; 상기 컨트롤러가 수온센서 신호로부터 엔진 냉각수 온도가 기준 온도 이하인 저온시동임을 판단한 경우 고압용기의 연료배관을 차단하고 저압용기의 연료배관을 개방하기 위한 제어신호를 출력하는 단계와; 상기 컨트롤러의 제어신호에 의해 저압용기의 연료배관을 개방하고 고압용기의 연료배관을 차단하도록 밸브수단이 동작하여 저압용기에 저장된 저압상태의 압축천연가스가 레귤레이터에 공급되도록 하는 단계;를 포함하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치의 제어방법을 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 컨트롤러가 수온센서 신호로부터 엔진 냉각수 온도가 기존 온도보다 높음을 판단한 경우 고압용기의 연료배관을 개방하고 저압용기의 연료배관을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 단계와; 상기 컨트롤러의 제어신호에 의해 고압용기의 연료배관을 개방하고 저압용기의 연료배관을 차단하도록 밸브수단이 동작하여 고압용기에 저장된 고압상태의 압축천연가스가 레귤레이터에 공급되도록 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 컨트롤러가 저압용기의 압력센서 신호로부터 저압용기 내 압력상태가 기준 압력 이하의 저압상태임을 판단한 경우 저압용기의 가스 충전을 위해 고 압용기로부터 저압용기로 연결된 연결배관을 개방하기 위한 제어신호를 출력하는 단계와; 상기 컨트롤러의 제어신호에 의해 상기 연결배관이 개방되도록 연결배관 상에 설치된 충전 솔레노이드 밸브가 동작하여 고압용기 내에 저장된 압축천연가스가 저압용기 내에 충전되도록 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 압축천연가스 차량의 저온시동성을 향상시키는 가스공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 연료, 즉 압축천연가스가 저장되는 차량 내 가스탱크로서 고압용기 외에 이 고압용기의 가스를 제공받아 저압상태로 저장하는 별도의 저압용기를 구비하여, 엔진 시동시에 특히 엔진 냉각수 온도가 기준 온도 이하의 저온상태인 저온시동일 때는 저압용기의 가스를 레귤레이터 가스 유입부로 공급하여 레귤레이터의 가스 배출부와 가스 유입부의 압력차(감압치)를 줄여줌으로써, 레귤레이터 결빙 현상이 방지되도록 한 것에 주안점이 있는 것이다.

엔진의 저온시동시에 레귤레이터가 결빙되는 현상은, 레귤레이터를 가열시켜주는 엔진 냉각수가 기준 온도 이하의 저온상태여서 연료로 제공되는 고압용기의 고압 가스가 레귤레이터의 가스 유입부로 제공된 뒤 엔진에 필요한 압력으로 감압되는 과정에서 가스 팽창에 의해 냉각되는 레귤레이터(30)를 엔진 냉각수가 충분히 가열시켜주지 못하기 때문이다.

따라서, 엔진 냉각수 온도가 기준 온도 이하의 저온시동시에는 레귤레이터의 결빙을 방지하기 위하여 레귤레이터의 가스 유입부로 공급되는 연료, 즉 압축천연 가스의 압력을 낮춰주고 이를 통해 가스 아울렛을 통해 나오는 압축천연가스와의 압력차(감압치)를 낮춰줄 필요가 있는 바, 이와 같이 레귤레이터로 공급되는 연료의 압력과 레귤레이터에 의해 감압되는 연료의 압력 차이를 줄여줄 경우 레귤레이터의 결빙을 방지할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명에서는 엔진 시동 조작이 있게 되면 컨트롤러가 수온센서로부터 입력되는 엔진 냉각수 온도를 토대로 기준 온도 이하인 저온시동임을 판단한 경우 저압용기 내 충전된 저압의 압축천연가스를 엔진 시동 연료로 레귤레이터에 제공하게 된다.

즉, 본 발명의 가스공급장치에서 고압의 압축천연가스가 충전된 고압용기는 연료 저장 및 공급을 위한 통상의 연료탱크(가스탱크) 역할을 하며, 저압의 압축천연가스가 충전된 저압용기는 저온시동시에만 연료를 공급하는 임시적인 연료탱크의 역할을 수행하게 되는 것이다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 압축천연가스 차량의 가스공급장치를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 가스공급장치의 제어 과정을 나타낸 순서도이다.

우선, 차량에는, 고압의 압축천연가스가 저장되는 것으로 통상적으로 구비되는 복수개의 고압용기(21) 외에, 저압상태로 압축천연가스를 저장하는 별도의 저압용기(25)가 추가로 구비된다.

도면부호 12는 가스충전소에서 가스를 충전할 때 차량의 가스주입구(11)로 주입된 가스가 고압용기(21)로 제공될 수 있도록 연결된 충전배관으로서, 이 충전 배관(12)을 통해 가스가 제공되면서 각 고압용기(21)에 연료로 사용될 압축천연가스가 고압상태(약, 250bar)로 충전되게 된다.

상기 고압용기(21)와 저압용기(25)는 레귤레이터(30) 및 엔진(40)에 독립적으로 가스를 공급할 수 있도록 서로 병렬로 설치되며, 저압용기(25)는 고압용기(21) 중 하나로부터 가스를 제공받은 압축천연가스를 저압상태(약, 30bar)로 저장하는 바, 대략 엔진에 필요한 저압의 압력상태 또는 그보다 약간 높은 압력상태로 가스를 저장한다.

상기 저압용기(25)가 고압용기(21)로부터 가스를 제공받을 수 있도록 고압용기(21)와 저압용기(25) 사이에는 별도의 연결배관(24)이 연결되며, 이 연결배관(24) 상에는 배관 유로를 개폐하기 위한 충전 솔레노이드 밸브(55)가 설치된다.

그리고, 상기 저압용기(25)에는 내부 압력을 검출하기 위한 압력센서(52)가 설치되고, 이 저압용기(25)의 압력센서(52)는 그 출력신호가 입력될 수 있도록 컨트롤러(54)와 연결된다.

상기 저압용기(25)는 고압용기(21)로부터 고압의 가스를 상기 연결배관(24)을 통해 공급받으며, 특히 컨트롤러(54)가 저압용기(25)의 압력센서(52)의 신호에 따라, 즉 저압용기(25) 내 압력상태에 따라 고압용기(21)와의 연결배관(24) 상에 설치된 충전 솔레노이드 밸브(55)를 적절히 개폐동작시켜가면서 충전이 이루어지므로, 저압용기(25)는 고압용기(21)의 압축천연가스를 제공받아 충전되더라도 미리 정해진 저압의 압력상태를 항상 유지할 수 있게 되어 있다.

즉, 미리 설정된 기준 압력이 30bar라 한다면, 컨트롤러(54)가 압력센서(52) 의 신호로부터 저압용기(25) 내 압력이 30bar를 초과하는 것으로 판단되면 충전 솔레노이드 밸브(55)를 닫아주고, 30bar 이하이면 충전 솔레노이드 밸브(55)를 열어주어, 저압용기(25)의 내부 압력을 항상 30bar 수준의 저압상태로 유지시키게 되는 것이다.

그리고, 저압용기(25)의 출구부분에는 고압용기(21)의 연료배관(23)(레귤레이터로 연결됨)으로 연결되는 별도의 연료배관(26)이 설치되는 바, 저압용기(25)의 연료배관(26)과 고압용기(21)의 연료배관(23)이 만나는 분기점에는 3-웨이 솔레노이드 밸브(56)가 설치된다.

상기 연결배관(24)과 연료배관(23,26)에 설치되는 두 솔레이드 밸브(55,56)는 모두 컨트롤러(54)가 출력하는 밸브 구동신호에 의해 개폐상태가 제어되도록 구비된다.

또한 각 고압용기(21)에는 기본적으로 내부 압력을 검출하기 위한 압력센서(53)가 각각 설치되는 바, 고압용기(21)의 압력센서(53)들 역시 그 출력신호가 입력되도록 컨트롤러(54)와 연결되어 있다.

이하, 상기와 같이 이루어진 본 발명의 가스공급장치(연료공급장치)가 제어되는 상태를 설명하면 다음과 같다.

우선, 운전자가 엔진 시동을 위하여 시동키를 조작하게 되면, 컨트롤러(54)가 엔진 시동을 위한 시동키 조작을 입력받게 되고, 이후 컨트롤러(54)는 수온센서(51)의 신호와 저압용기(25) 및 고압용기(21)에 설치된 압력센서(52,53)의 신호를 입력받게 된다.

여기서, 엔진 시동시에 수온센서(51)의 신호로부터 엔진 냉각수 온도(Tw)가 기준 온도(예, 25℃) 이하의 저온상태인 저온시동임을 판단한 경우, 상기 컨트롤러(54)는 고압용기(21)의 연료배관(23)을 차단하고 저압용기(25)의 연료배관(26)을 개방하기 위한 제어신호를 출력하게 된다.

즉, 컨트롤러(54)가 고압용기 연료배관(23) 측 통로를 닫아주면서 저압용기 연료배관(26) 측 통로를 개방하기 위한 밸브 구동신호를 출력하는 바, 이에 의해 3-웨이 솔레노이드 밸브(56)가 구동되며, 결국 저압용기(25) 내에 저장된 저압상태의 압축천연가스가 연료로 사용되기 위해 레귤레이터(30)에 공급되게 된다(저압용기의 압축천연가스로 엔진 시동).

결국, 레귤레이터(30)의 가스 유입부에 저압상태의 압축천연가스가 공급되면서 레귤레이터(30)는 냉각수 온도가 충분히 높지 않더라도 냉각수에 의한 가열 없이 엔진(40)에 필요한 압력의 연료가 레귤레이터(30)를 통해 제공될 수 있고, 레귤레이터(30)의 결빙 현상은 발생하지 않게 된다.

이후, 엔진이 시동되고 난 뒤 컨트롤러(54)는 수온센서(51)의 신호로부터 엔진 냉각수 온도(Tw)가 기준 온도(예, 25℃)보다 높은 엔진 웜 업된 상태를 판단한 경우, 저압용기(25)의 연료배관(26)을 차단하고 고압용기(21)의 연료배관(23)을 개방하기 위한 제어신호를 출력하게 된다.

즉, 컨트롤러(54)가 저압용기 연료배관(26) 측 통로를 닫아주면서 고압용기 연료배관(23) 측 통로를 개방하기 위한 밸브 구동신호를 출력하는 바, 이에 의해 3-웨이 솔레노이드 밸브(56)가 구동되며, 결국 고압용기(21) 내에 저장된 고압상태 의 압축천연가스가 연료로 사용되기 위해 레귤레이터(30)에 공급되게 된다(고압용기의 압축천연가스로 엔진 구동).

결국, 엔진 냉각수 온도가 레귤레이터(30) 가열을 위한 적정 온도로 상승한 상태에서 레귤레이터(30)로 공급되어 레귤레이터(30)를 결빙이 발생하지 않도록 가열시키는 바, 이후 고압용기(21)의 고압 가스가 레귤레이터(30)를 거쳐 엔진(40)에 필요한 압력의 가스상태로 감압된 뒤 엔진(40)에 공급되게 되며, 이를 연료로 하여 엔진(40)이 구동되게 된다.

한편, 운전자의 시동키 조작으로 엔진(40)이 시동될 때 수온센서(51)의 신호로부터 엔진 냉각수 온도(Tw)가 기준 온도(예, 25℃)보다 높음을 판단한 경우에는, 상기 컨트롤러(54)는 엔진 웜 업된 상태와 마찬가지로, 연료배관(23,26)의 3-웨이 솔레노이드 밸브(56)를 제어하여 고압용기(21)의 압축천연가스를 레귤레이터(30)로 공급하고, 레귤레이터(30)에서 감압된 압축천연가스를 연료로 사용하여 엔진(40)이 구동될 수 있게 한다.

물론, 엔진 시동 동안이나 그 이후라도 저압용기(25)의 압력센서(52)의 신호로부터 저압용기 내 압력(P₁)이 기준 압력(예, 30bar) 이하의 저압상태임을 판단한 경우, 연결배관(24) 상의 충전 솔레노이드 밸브(55)를 열어주어, 고압용기(21)의 압축천연가스를 연결배관(24)을 통해 저압용기(25)에 충전시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축천연가스 차량의 가스공급장치 및 그 제어방법에 의하면, 압축천연가스가 저장되는 차량 내 연료탱크로서 고압용기 외에 이 고압용기의 가스를 제공받아 저압상태로 저장하는 별도의 저압용기를 구비하고, 엔진 냉각수 온도가 기준 온도 이하인 저온시동 조건에서 컨트롤러가 레귤레이터에 저압용기의 가스가 연료로 제공될 수 있게 연료배관의 밸브를 제어하도록 구성됨으로써, 레귤레이터의 가스 배출부와 가스 유입부의 압력차(감압치)를 줄여 엔진 냉각수 온도가 레귤레이터를 가열하기에 충분한 온도에 도달하지 않은 상태로 하더라도 가스 팽창에 의한 레귤레이터의 결빙 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 되고, 저온시동성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

연료탱크로서 고압의 압축천연가스가 저장되는 고압용기와, 상기 고압용기에 충전된 압축천연가스를 연료배관을 통해 제공받아 엔진에 필요한 압력상태로 감압시켜 제공하는 레귤레이터를 포함하는 압축천연가스 차량의 가스공급장치에 있어서,

압축천연가스를 소정의 저압상태로 저장하고, 저장된 가스를 상기 레귤레이터에 공급하도록 상기 고압용기와 병렬로 설치되는 저압용기와;

엔진 냉각수의 온도를 검출하는 수온센서와;

엔진 시동시에 상기 수온센서의 신호로부터 엔진 냉각수 온도가 기준 온도 이하가 되는 저온시동임을 판단하는 경우 상기 저압용기의 연료배관을 개방하고 상기 고압용기의 연료배관을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 컨트롤러와;

상기 저압용기 및 고압용기의 연료배관에 설치되어 저온시동시 출력되는 컨트롤러의 제어신호에 의해 저압용기의 연료배관을 개방하고 고압용기의 연료배관을 차단하여 저압용기의 가스가 레귤레이터에 공급되도록 하는 밸브수단;

을 추가하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치.
청구항 1에 있어서,

상기 컨트롤러는 엔진 시동 후 수온센서의 신호로부터 엔진 냉각수 온도가 기준 온도보다 높은 엔진 웜 업된 상태를 판단하는 경우 저압용기의 연료배관을 차단하고 고압용기의 연료배관을 개방하도록 밸브수단을 제어하여, 고압용기의 압축천연가스가 레귤레이터에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 밸브수단은 저압용기의 연료배관과 고압용기의 연료배관이 만나는 분기점에 설치되는 3-웨이 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치.
청구항 1에 있어서,

상기 저압용기가 고압용기로부터 가스 충전을 위해 별도 연결배관으로 연결되는 동시에 내부 압력을 검출하여 상기 컨트롤러에 신호 출력하는 압력센서를 구비하고, 상기 연결배관 상에는 컨트롤러에 의해 제어되면서 배관 통로를 개폐하는 충전 솔레노이드 밸브가 설치되어, 컨트롤러가 압력센서의 신호를 토대로 충전 솔레노이드 밸브의 개폐동작을 제어함으로써 저압용기의 가스 충전상태를 저압상태로 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치.
컨트롤러가 엔진 시동을 위한 시동키 조작을 입력받게 되면 수온센서 신호와 저압용기의 압력센서 신호를 입력받는 단계와;

상기 컨트롤러가 수온센서 신호로부터 엔진 냉각수 온도가 기준 온도 이하인 저온시동임을 판단한 경우 고압용기의 연료배관을 차단하고 저압용기의 연료배관을 개방하기 위한 제어신호를 출력하는 단계와;

상기 컨트롤러의 제어신호에 의해 저압용기의 연료배관을 개방하고 고압용기의 연료배관을 차단하도록 밸브수단이 동작하여 저압용기에 저장된 저압상태의 압축천연가스가 레귤레이터에 공급되도록 하는 단계;

를 포함하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치의 제어방법.
청구항 5에 있어서,

상기 컨트롤러가 수온센서 신호로부터 엔진 냉각수 온도가 기존 온도보다 높음을 판단한 경우 고압용기의 연료배관을 개방하고 저압용기의 연료배관을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 단계와;

상기 컨트롤러의 제어신호에 의해 고압용기의 연료배관을 개방하고 저압용기 의 연료배관을 차단하도록 밸브수단이 동작하여 고압용기에 저장된 고압상태의 압축천연가스가 레귤레이터에 공급되도록 하는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치의 제어방법.
청구항 5에 있어서,

상기 컨트롤러가 저압용기의 압력센서 신호로부터 저압용기 내 압력상태가 기준 압력 이하의 저압상태임을 판단한 경우 저압용기의 가스 충전을 위해 고압용기로부터 저압용기로 연결된 연결배관을 개방하기 위한 제어신호를 출력하는 단계와;

상기 컨트롤러의 제어신호에 의해 상기 연결배관이 개방되도록 연결배관 상에 설치된 충전 솔레노이드 밸브가 동작하여 고압용기 내에 저장된 압축천연가스가 저압용기 내에 충전되도록 하는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스 차량의 저온시동성 향상을 위한 가스공급장치의 제어방법.