KR101428289B1

KR101428289B1 - 차량용 에어 프로세싱 유닛

Info

Publication number: KR101428289B1
Application number: KR1020120147222A
Authority: KR
Inventors: 전종철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-08-07
Also published as: KR20140078172A

Abstract

본 발명은 차량용 에어프로세싱 유닛에 관한 것으로서, 에어 탱크 내 공기압을 차량의 주행상태 등에 따라 보다 세분화된 모드로 다양하게 제어할 수 있는 차량용 에어 프로세싱 유닛을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 에어 컴프레서로부터 에어 탱크로 공급되는 압축공기 중의 수분 및 이물질을 제거하기 위한 카트리지를 포함하는 차량용 에어 프로세싱 유닛에 있어서, 에어 컴프레서의 압축공기가 유입되는 입구포트; 에어 탱크와 연결된 출구포트; 입구포트와 출구포트 사이를 연결하는 주 공기라인; 주 공기라인에 설치되고, 수분 흡착을 위한 흡착제를 가지는 카트리지; 카트리지 전단의 주 공기라인에서 분기된 배기라인에 설치되고, 카트리지 재생 모드 동안 배기밸브 제어라+인을 통해 공급되는 공기에 의해 개방되어 상기 카트리지를 역방향으로 통과한 공기를 배출하는 배기밸브; 카트리지 후단의 주 공기라인에서 분기되어 카트리지 재생 모드 동안 출구포트를 통해 역방향으로 유입된 공기를 상기 카트리지로 공급하는 바이패스 라인; 상기 바이패스 라인에 설치되는 제1전자식 제어밸브; 및 상기 배기밸브 제어라인에 설치되는 제2전자식 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛을 제공한다.

Description

차량용 에어 프로세싱 유닛{Air processing unit for vehicle}

본 발명은 차량용 에어 프로세싱 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상용 차량에서 에어 컴프레서로부터 에어 탱크로 공급되는 압축공기 중의 수분 및 이물질을 제거해주는 에어 프로세싱 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 대형 트럭이나 버스 등과 같은 상용 차량에서는 차량을 제동시키는 브레이크 시스템이나 차량의 주행 도중 현가 장치에서 발생하는 충격 및 진동을 완화시키는 에어 서스펜션 등의 동작에 공기가 필요하고, 이러한 공기의 공급을 위해 에어 탱크가 차량에 설치된다.

특히, 트럭과 같은 대형 차량의 제동을 위해서는 큰 제동력을 필요로 하기 때문에 많은 공기가 일시에 공급되어야 하고, 이에 차량에 다수의 에어 탱크가 설치된다.

또한 차량의 브레이크 시스템, 에어 서스펜션, 시트, 에어 건 등의 공압 사용 장치에 수분이 포함된 공기를 공급하게 되면 이상작동을 유발할 수 있으며, 일례로 공압 브레이크 시스템에서 수분이 포함된 공기가 공급되면 제동 토크의 저하나 좌우 편심 제동 등을 유발할 수 있다.

따라서, 상용 차량에서는 에어 컴프레서로부터 에어 탱크로 공급되는 공기 중의 수분을 사전에 제거하기 위한 카트리지(Catridge)를 포함하는 에어 프로세싱 유닛(APU:Air Processing Unit, 이하 'APU'라 칭함)을 구비한다.

상기 APU는 공기 중 수분 및 이물질을 제거하는 일종의 에어 드라이어(Air Drier)라 할 수 있다.

도 1은 에어 컴프레서(1)로부터 에어 탱크(30)로 압축공기가 공급되는 과정을 도시한 도면으로서, 에어 컴프레서(1)가 구동되면, 도시된 바와 같이, 에어 컴프레서(1)에 의해 공급되는 압축공기가 오일 세퍼레이터(Oil Seperator)(2)를 거치면서 압축공기 중 오일 성분이 1차적으로 제거되고, 이어 오일 세퍼레이터(2)를 통과한 압축공기가 APU(10)를 거치게 된다.

APU(10)에서는 내부의 카트리지를 통해 압축공기에 포함된 수분 및 이물질을 여과시킨 뒤 여과된 압축공기를 에어 탱크(30)로 보내게 되는데, 통상 APU(10)의 카트리지는 수분 제거를 위한 흡착제를 포함하는 구성으로 되어 있다.

또한 APU(10) 내부에는 에어 탱크(30) 내 압력이 설정압 이상으로 상승하였을 때 에어 탱크(30) 내 저장된 공기를 외부로 배출하는 배기밸브가 구비되며, 이 배기밸브로는 에어 탱크로부터 공급되는 공기의 압력상태에 따라 개폐되는 기계식 밸브가 사용되고 있다.

이러한 배기밸브를 통해 에어 탱크(30) 내 공기를 배출함에 있어서, APU(10) 내에서는 카트리지가 설치된 공기라인을 통해 에어 탱크(30) 내 고압의 건조 공기가 역방향으로 흐르게 되며, 이 공기가 공기라인 및 카트리지를 통과하는 동안 카트리지의 재생이 이루어지게 된다(흡착제로부터 공기로의 수분 탈착이 이루어짐).

그러나, 종래의 APU(10)에서는 에어 탱크(30) 내 압력으로부터 하나의 설정압만을 기준으로 에어 탱크의 공기 충전 모드와 공기 배출 및 카트리지 재생(흡착제 재생) 모드가 구분 실시되며, 에어 탱크(30) 내 공기압을 차량의 주행상태 등에 따라 보다 세분화된 모드로 제어하는 것이 불가하다.

예를 들면, 내리막길 주행시의 경우 브레이크 시스템에 필요한 공기를 공급하는 에어 탱크의 압력이 상대적으로 높게 유지되어야 하고 에어 탱크에 보다 많은 공기가 충전된 상태를 유지해야 하지만, 종래에는 내리막길 주행시와 평지 주행시에 에어 탱크 내 공기 충전상태에 있어서 차이가 없다.

따라서, 본 발명은 상기한 점을 감안하여 창출한 것으로서, 에어 탱크 내 공기압을 차량의 주행상태 등에 따라 보다 세분화된 모드로 다양하게 제어할 수 있는 차량용 에어 프로세싱 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 에어 컴프레서로부터 에어 탱크로 공급되는 압축공기 중의 수분 및 이물질을 제거하기 위한 카트리지를 포함하는 차량용 에어 프로세싱 유닛에 있어서, 에어 컴프레서의 압축공기가 유입되는 입구포트; 에어 탱크와 연결된 출구포트; 상기 입구포트와 출구포트 사이를 연결하는 주 공기라인; 상기 주 공기라인에 설치되고, 수분 흡착을 위한 흡착제를 가지는 카트리지; 상기 카트리지 전단의 주 공기라인에서 분기된 배기라인에 설치되고, 카트리지 재생 모드 동안 배기밸브 제어라인을 통해 공급되는 공기에 의해 개방되어 상기 카트리지를 역방향으로 통과한 공기를 배출하는 배기밸브; 상기 카트리지 후단의 주 공기라인에서 분기되어 카트리지 재생 모드 동안 출구포트를 통해 역방향으로 유입된 공기를 카트리지로 공급하는 바이패스 라인; 상기 바이패스 라인에 설치되는 제1전자식 제어밸브; 및 상기 배기밸브 제어라인에 설치되는 제2전자식 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛을 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 제1전자식 제어밸브 및 제2전자식 제어밸브는 공기 충전 모드와 카트리지 재생 모드의 선택적인 수행을 위해 주행정보 검출부로부터 검출되는 차량의 주행정보와, 압력센서에 의해 검출되는 에어 탱크 내 공기압에 따라 제어부가 출력하는 제어신호에 의해 개폐 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 차량의 주행정보에 따라 결정된 각 제어 모드별로 에어 탱크 내 공기압을 설정압과 비교하여 공기 충전 모드 또는 카트리지 재생 모드를 결정하고, 각 제어 모드별로 공기 충전 모드 또는 카트리지 재생 모드를 결정하기 위한 상이한 설정압을 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 상기 각 제어 모드에서 에어탱크 내 공기압이 설정압 미만이면 제1전자식 제어밸브와 제2전자식 제어밸브를 차단하는 공기 충전 모드를 수행하고, 상기 설정압 이상인 경우 제2전자식 제어밸브를 개방한 상태에서 제1전자식 제어밸브를 일정 시간 동안 개방하는 카트리지 재생 모드를 수행하며, 에어탱크의 공기압이 또 다른 설정압 이하가 되면 제1전자식 제어밸브 및 제2전자식 제어밸브가 모두 차단된 공기 충전 모드로 전환하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

여기서, 주행정보 검출부는 가속페달 위치 정보를 검출하는 가속페달 위치 센서(APS:Accel Position Sensor)와, 차속을 검출하는 차속센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 제어부는 차속이 기준속도 이상이고 APS 값이 제1기준값 이상이면 급가속 제어 모드로, 차속이 기준속도 이상이고 APS 값이 제2기준값 이하이면 다운 힐 제어 모드로, 차속이 기준속도 미만이거나 APS 값이 상기 제1기준값 미만 또는 제2기준값 초과 상태인 경우 일반 제어 모드로 제어하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 복수개의 에어 탱크에 설치된 압력센서들의 평균값 또는 가장 높은 값을 상기 에어 탱크 내 공기압으로 결정하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 차량용 에어 프로세싱 유닛에 의하면, 차량의 주행상태에 따라 제1전자식 제어밸브와 제2전자식 제어밸브를 제어하여 에어 탱크 내 공기압을 차량의 주행상태 등에 따라 보다 세분화된 모드로 다양하게 제어할 수 있는 이점이 있게 된다.

이와 함께 복수의 에어탱크에 대해 개별 검출되는 공기압으로부터 각 모드의 결정을 위한 공기압 선정에 있어서 최적의 방법이 제시됨으로써 보다 효과적인 제어가 가능해진다.

도 1은 에어 컴프레서로부터 에어 탱크로 압축공기가 공급되는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어 프로세싱 유닛의 내부 회로도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어 프로세싱 유닛에서 밸브 개폐 상태에 따른 공기 이동 경로를 나타내는 도면으로, 도 3은 에어 탱크의 공기 충전 모드를, 도 4는 카트리지 재생 모드를 나타낸다.
도 5와 도 6은 본 발명에서 압력센서의 검출값으로부터 APU 내 밸브 제어를 위한 공기압을 선정하는 과정의 여러 예를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 에어 프로세싱 유닛의 제어 방법을 나타내는 순서도로, 도 7은 일반 제어 모드를, 도 8은 급가속 모드를, 도 9는 다운 힐 제어 모드를 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어 프로세싱 유닛의 내부 회로도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 에어 프로세싱 유닛(이하 'APU'라 칭함)에는 2개의 전자식 밸브(23,25)가 추가된다.

먼저, APU(10)는 에어 탱크 충전시 에어 컴프레서(도 1에서 도면부호 1임) 및 오일 세퍼레이터(도 1에서 도면부호 2임)와 배관을 통해 연결되는 입구포트(11), 그리고 에어 탱크(도 1에서 도면부호 30임)와 배관을 통해 연결되는 출구포트(12)를 가지며, 상기 입구포트(11)로는 에어 컴프레서에 의해 공급되는 압축공기가 유입되고, 상기 출구포트(12)로는 에어 탱크로 공급되는 압축공기가 배출된다.

이때, 복수개의 에어 탱크가 APU(10)에 연결되므로 에어 탱크가 연결되는 APU(10)의 출구포트(12)는 에어 탱크의 개수에 따라 복수개가 될 수 있고, 도 2에는 2개의 출구포트를 구비하여 각 출구포트(12)에 에어 탱크(총 2개의 에어 탱크)가 연결되는 예가 도시되어 있다.

또한 입구포트(11)와 출구포트(12) 사이를 연결하는 내부 주 공기라인(13)의 도중에는 수분 흡착 및 이물질 제거를 위한 카트리지(14)가 배치되며, 따라서 에어 컴프레서에서 공급되어 입구포트(11)를 통해 유입된 압축공기가 카트리지(14)를 통과하는 동안 수분 및 이물질이 제거된 뒤 출구포트(12)를 통해 에어 탱크로 공급될 수 있게 되어 있다.

아울러, 입구포트(11)에서 카트리지(14)로 연결되는 주 공기라인(13)(카트리지 전단의 주 공기라인임)에서 분기된 배기라인(13a)이 구비되고, 배기라인(13a)상에는 에어 탱크로부터 유입된 공기의 압력에 의해 개폐되는 배기밸브(15)가 설치된다.

이에 에어 탱크로부터 배출되어 출구포트(12)를 통해 역으로 유입된 공기는 주 공기라인(13)과 카트리지(14)를 통해 역방향으로 흐른 뒤 배기밸브(15)를 통과하게 되고, 배기밸브(15)를 통과한 공기는 APU(10)의 배기포트(16)를 통해 외부로 배기된다.

더불어, 배기밸브(16) 주변에는 수분에 의해 결빙된 상태의 배기밸브를 해빙시키기 위한 히터(17)가 설치되고, 이 히터(17)는 미도시된 제어부에 의해 작동이 제어되는바, 이 히터(17)의 작동을 제어하기 위해 상기 제어부는 스위치(18)의 온/오프를 제어하여 히터에 인가되는 전류를 단속하게 된다.

또한 카트리지(14) 후단의 주 공기라인(13)에서 분기되어 배기밸브(15)로 연결되는 배기밸브 제어라인(19)과, 이 배기밸브 제어라인(19)의 도중에 분기되는 컴프레서 제어라인(20)이 구비되며, 배기밸브 제어라인(19)에는 에어 탱크로부터 배출된 뒤 출구포트(12)를 통해 역으로 유입된 공기가 주 공기라인(13)을 거쳐 분배된 공기가 흐르게 되는데, 배기밸브 제어라인(19)을 통해 배기밸브(15)로 유입된 공기의 압력에 의해 배기밸브가 열리도록 되어 있다.

또한 배기밸브 제어라인(19)으로 흐르는 공기 중 일부가 컴프레서 제어라인(20)을 통해 제어포트(21)로 배출되며, 제어포트(21)에서 배출되는 공기는 제어포트에 연결된 배관을 통해 에어 컴프레서로 공급되어 에어 컴프레서를 제어하는데 이용된다.

한편, 상술한 구성은 종래의 APU에도 구비되는 것으로, 각 구성은 종래의 APU에서와 차이가 없으며, 이하 설명에서는 본 발명에서 추가되는 구성에 대해 상술하기로 한다.

먼저, 카트리지(14) 후단의 주 공기라인(13)에는 카트리지 재생 모드(흡착제 재생 모드)에서 에어 탱크로부터 출구포트(12)를 통해 유입된 공기가 흐르게 되는 바이패스 라인(22)이 설치되고, 이 바이패스 라인(22)에는 제어부의 제어신호에 따라 개폐 제어되는 제1전자식 밸브(23)가 설치된다.

또한 바이패스 라인(22)의 양단이 연결되는 두 위치 사이의 주 공기라인(13)에는 출구포트(12)를 통해 유입된 공기가 주 공기라인을 통해 카트리지(14) 쪽으로 역류하지 않도록 차단하는 체크밸브(24)가 설치된다.

또한 주 공기라인(13)에서 분기된 배기밸브 제어라인(19)에는 컴프레서 제어라인(20)의 분기점 전단 위치에 제어부의 제어신호에 따라 개폐 제어되는 제2전자식 밸브(25)가 설치된다.

이와 같이 본 발명의 APU(10)에 신규로 추가되는 제1전자식 밸브(22)와 제2전자식 밸브(25)는 외부의 전기적 신호, 즉 제어부의 제어신호에 따라 개폐 제어되는 전자식 밸브로서, 이들 전자식 밸브(22,25)로는 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 APU(10)는 차량의 주행정보에 따라 출력되는 제어부의 제어신호에 의해 에어탱크 공기 충전 모드와 카트리지 재생 모드로 제어되며, 후술하는 바와 같이 에어 탱크 내 공기압 상태에 따라 공기 충전 모드와 카트리지 재생 모드로 제어된다.

특히, 공기 충전 모드와 카트리지 재생 모드를 구분하여 제어하기 위한 설정압이 하나의 값을 가지지 않고 차량의 주행상태에 따라 차등화된 설정압이 적용되는바, 에어 탱크 내 압력상태가 차량의 주행상태에 따라 일반 제어 모드와 다운 힐(Down Hill)(내리막길) 제어 모드, 급가속 제어 모드의 보다 세분화된 모드로 다양하게 제어된다.

이러한 세분화된 압력 제어 로직에 대해 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 공기 충전 모드의 APU(10) 내 공기 흐름 경로를 나타내는 도면이고, 도 4는 카트리지 재생 모드의 APU(10) 내 공기 흐름 경로를 나타내는 도면이다.

먼저, 공기 충전 모드에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어부에 의해 제1전자식 밸브(23) 및 제2전자식 밸브(25) 모두가 닫힌 상태로 제어되고, 이에 에어 컴프레서에서 공급된 공기가 APU(10)의 입구포트(11), 카트리지(14) 전단의 주 공기라인(13), 카트리지(14), 카트리지(14) 후단의 주 공기라인(13), 출구포트(12)를 차례로 거쳐 에어 탱크로 공급됨으로써 에어 탱크를 충전하게 된다.

이때, 카트리지(14)를 통해 압축공기에 포함된 수분 및 이물질이 여과되며, 이에 수분 및 이물질이 제거된 압축공기가 에어 탱크 내에 충전되게 된다.

반면, 에어 탱크 내 공기압이 규정된 압력(예, 10 bar)에 도달하면, 에어 탱크 내 충분한 공기압으로 인해 에어 탱크 내 공기 충전이 불필요하므로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 일정 시간 동안 에어 탱크로부터의 공기를 카트리지(14)에 역방향으로 통과시킨 뒤 배기밸브(15) 및 배기포트(16)를 통해 외부로 배출하는 카트리지 재생 모드가 수행된다.

즉, 카트리지 재생 모드에서는 제어부에 의해 제1전자식 밸브(23)와 제2전자식 밸브(25)가 모두 개방되도록 제어되는데, 이에 에어 탱크로부터 배출된 공기가 APU(10)의 출구포트(12)를 통해 역방향으로 유입되고, 이어 출구포트(12)를 통해 유입된 공기가 주 공기라인(13)을 거친 뒤 바이패스 라인(22)과 제1전자식 밸브(23)를 통해 카트리지로 흐르게 된다.

이때, 공기가 카트리지(14)를 역방향으로 통과하게 되면서 카트리지의 재생이 이루어지게 된다.

또한 카트리지 재생 모드에서 출구포트(12)를 통해 유입된 공기 중 일부가 주 공기라인(13)에서 분기된 배기밸브 제어라인(19)으로 분배되어 흐르게 되며, 이어 제2전자식 밸브(25)를 통과한 뒤 배기밸브(15)로 공급되는바, 배기밸브(15)로 공급된 공기의 압력에 의해 배기밸브가 열리게 된다.

이에 카트리지(14)를 역방향으로 통과한 공기(수분을 포함함)가 배기라인(13a) 및 배기밸브(15)를 통과하게 되고, 이어 배기포트(16)를 통해 외부로 배출된다.

더불어 제2전자식 밸브(25)를 통과한 공기 중 일부는 컴프레서 제어라인(20)으로 분배되어 제어포트(21)로 배출되며, 제어포트(21)를 통해 배출된 공기가 에어 컴프레서의 제어를 위해 에어 컴프레서로 공급된다.

다음으로, 상기와 같이 제1전자식 밸브(23)와 제2전자식 밸브(25)는 에어 탱크의 공기압 상태에 따라 개폐 제어되는데, 제어부가 본 발명에서 추가된 제1 및 제2전자식 밸브(23,25)의 개폐 제어를 위해 에어 탱크의 공기압 상태를 실시간으로 모니터링해야 하는바, 이를 위해 각 에어 탱크에 설치된 압력센서가 이용된다.

이때, 복수개의 에어 탱크에 설치된 압력센서들의 평균값(도 5 참조) 또는 가장 높은 값(도 6 참조)을 제1 및 제2전자식 밸브(23,25)의 개폐 제어를 위한 압력값으로 사용하게 되며, 복수개의 에어 탱크에 대한 공기압 선정 과정은 도 5에 나타낸 바와 같다.

도 5는 두 개의 에어 탱크, 예컨대 차량에 설치된 프론트 에어 탱크와 리어 에어 탱크에 대한 압력값 산출 과정을 나타내는 순서도로서, 두 에어 탱크는 하나의 APU(도 1 내지 도 2에서 도면부호 10임)에 연결되고, 각 탱크가 APU(10)의 출구포트(도 2에서 도면부호 12임)에 배관을 통해 연결된다.

먼저, 제어부가 압력센서를 통해 에어 탱크의 공기압을 읽어들이는데, 두 에어 탱크에 설치된 압력센서의 검출값, 즉 프론트 에어 탱크의 공기압과 리어 에어 탱크의 공기압을 모두 입력받는다.

이때, 프론트 에어 탱크의 공기압 또는 리어 에어 탱크의 공기압이 설정된 하한값(예, 5.9 bar) 이하로 낮은 경우, 제어부는 차량 내 경고장치, 즉 낮은 쪽의 에어 탱크에 대한 경고등 및 부저를 작동시켜 에어 탱크의 이상 및 압력 부족 상태를 경고한다(점검을 유도함).

반면, 두 에어 탱크의 공기압이 모두 하한값을 초과하면서 두 에어 탱크의 압력센서 검출값 간 차이(두 에어 탱크의 공기압 간 차이)가 설정값 이내(예, 낮은 공기압 검출값에 대해 10% 이내)로 차이가 없을 경우, 압력센서의 검출값을 평균한 평균압력을 제1 및 제2전자식 밸브의 개폐 제어를 위한 에어 탱크 내 공기압으로 선정하게 된다.

만약, 두 압력센서 검출값 간 차이가 설정값 보다 큰 차이가 있는 경우, 높은 압력센서의 검출값을 제1 및 제2전자식 밸브의 개폐 제어를 위한 에어 탱크 공기압으로 선정함과 동시에 압력센서의 고장으로 판단하여 경고장치(경고등 및 부저)를 작동시킨다(압력센서의 고장 점검을 유도함).

도 6은 압력센서의 고장 검출 및 공기압 선정 과정의 다른 예를 나타내는 순서도로서, 이는 압력센서의 검출값이 정상 압력 범위인 경우 두 압력센서의 검출값 중 높은 압력을 제1 및 제2전자식 밸브의 개폐 제어를 위한 공기압으로 선정하는 예를 나타내고 있다.

제어부가 프론트 에어 탱크의 공기압과 리어 에어 탱크의 공기압을 각 압력센서를 통해 읽어들인 후, 두 압력센서의 검출값이 각각 정해진 정상 압력 범위(예, 0 ~ 14 bar)일 경우, 두 압력센서의 검출값 중 높은 압력을 제어를 위한 공기압으로 선정한다.

만약, 두 압력센서의 검출값 중 어느 하나만이 정상 압력 범위에 해당할 경우, 정상 압력 범위의 공기압 검출값을 제어를 위한 공기압으로 선정하고, 정상 압력 범위를 벗어난 압력센서에 대해서는 고장으로 판단하여 경고등 및 부저를 작동시키고 고장 점검을 유도한다.

또한 두 압력센서의 검출값 모두가 정상 압력 범위를 초과하는 높은 압력값을 나타내면, 두 압력센서 모두의 고장으로 판단하여 압력센서들의 검출값을 모두 사용하지 않고, 경고등 및 부저를 작동시켜 압력센서의 고장 점검을 유도한다.

한편, 도 7 내지 도 9를 참조하여 차량의 주행상태에 따른 APU의 밸브 제어 및 이를 통한 공기압 제어 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제어부는 압력센서의 검출값으로부터 도 5 내지 도 6의 방법으로 에어 탱크의 공기압을 결정하고, 가속페달 검출부(APS:Accel Position Sensor, 이하 APS라 칭함)의 검출값(가속페달 위치 정보)과 차속센서의 검출값 등 주행정보로부터 차량의 주행상태를 확인한다.

즉, 차속이 기준속도 이상이면서 APS 값이 제1기준값(예, 90%) 이상인 차량 급가속 상태이면 급가속 제어 모드의 밸브 제어 및 압력 제어가 수행되고(도 8 참조), 차속이 기준속도 이상이면서 APS 값이 제2기준값(예, 3%) 이하이면 다운 힐(내리막길) 모드의 밸브 제어 및 압력 제어가 수행된다(도 9 참조).

반면, 상기의 조건이 아닌 경우, 즉 차량의 급가속 주행 상태 또는 내리막길(다운 힐) 주행 상태가 아닌 경우(차속이 기준속도 미만이거나 APS 값이 제1기준값 미만 또는 제2기준값 초과 상태인 경우), 도 7에 나타낸 바와 같이 일반 제어 모드로 진입하게 된다.

일반 제어 모드의 밸브 제어 및 압력 제어 과정은 도 7에 나타낸 바와 같다.

먼저, 도 7을 참조하여 일반 제어 모드에 대해 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 에어 탱크의 공기압이 결정된 뒤, 제어부는 에어 탱크의 공기압이 제1설정압(예, 10 bar) 미만이면, 제1전자식 밸브(23)와 제2전자식 밸브(25)를 모두 닫아 에어 컴프레서에 의해 공급되는 압축공기를 각 에어 탱크에 충전하는 공기 충전 모드를 수행한다(도 3 참조).

반면, 에어 탱크의 공기압이 제1설정압 이상이면, 제2전자식 밸브(25)를 개방한 상태에서 제1전자식 밸브(23)를 일정 시간 동안 개방하는 카트리지 재생 모드로 제어한다(도 4 참조).

이때, 제1전자식 밸브(23)를 개방한 시점부터 설정시간(예, 25 초)이 경과하면 제1전자식 밸브(23)를 다시 닫아주며, 이어 에어 탱크의 공기압이 제2설정압(예, 8.5 bar)를 초과하는 상태이면 제1전자식 밸브(23)를 닫은 상태로, 제2전자식 밸브(25)는 개방 상태로 유지하여, 각 에어 탱크에 충전된 공기가 출구포트(12)로 유입된 후 APU(10)의 제2전자식 밸브(25)를 거쳐 제어포트(21)를 통해 배출되도록 한다.

이와 같이 제1전자식 밸브(23)가 차단된 상태 및 제2전자식 밸브(25)가 개방된 상태에서는 에어 탱크로부터 APU(10)의 각 출구포트(12)로 유입된 공기가 제1전자식 밸브(23)가 설치된 주 공기라인(13)으로는 흐르지 못하고 배기밸브 제어라인(19), 제2전자식 밸브(25), 컴프레서 제어라인(20)을 거친 뒤 제어포트(21)를 통해 배출된다.

이어 에어 탱크의 공기압이 제2설정압 이하로 낮아지면 제2전자식 밸브(25) 역시 닫아주게 되며, 결국 에어 컴프레서에 의해 공급되는 공기를 에어 탱크로 보낼 수 있는 공기 충전 모드로의 전환이 이루어지게 된다.

이후 공기 충전 모드에서 제1설정압에 따라 공기 충전 모드를 유지하거나 카트리지 재생 모드로 전환되는 과정이 반복된다.

다음으로, 도 8을 참조하여 급가속 제어 모드에 대해 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이 차속이 기준속도 이상이면서 APS 값이 제1기준값(예, 90%) 이상이면 급가속 제어 모드의 밸브 제어 및 압력 제어가 수행되는데, 먼저 급가속 제어 모드로 진입하여 에어 탱크의 공기압이 제3설정압(예, 9 bar) 미만이면, 제1전자식 밸브(23)와 제2전자식 밸브(25)를 모두 닫아 에어 컴프레서에 의해 공급되는 압축공기를 각 에어 탱크에 공급 및 충전하는 공기 충전 모드를 수행한다(도 3 참조).

반면, 에어 탱크의 공기압이 제3설정압 이상이면, 제2전자식 밸브(25)를 개방한 상태에서 제1전자식 밸브(23)를 일정 시간 동안 개방하는 카트리지 재생 모드로 제어한다(도 4 참조).

이때, 제1전자식 밸브(23)를 개방한 시점부터 설정시간(예, 25 초)이 경과하면 제1전자식 밸브(23)를 다시 닫아주며, 이어 에어 탱크의 공기압이 제4설정압(예, 7.5 bar)를 초과하는 상태이면 제1전자식 밸브(23)를 닫은 상태로, 제2전자식 밸브(25)는 개방 상태로 유지하여, 각 에어 탱크에 충전된 공기가 출구포트(12)로 유입된 후 APU(10)의 제2전자식 밸브(25)를 거쳐 제어포트(21)를 통해 배출되도록 한다.

이어 에어 탱크의 공기압이 제4설정압 이하로 낮아지면 제2전자식 밸브(25) 역시 닫아주게 되며, 결국 에어 컴프레서에 의해 공급되는 공기를 에어 탱크로 보낼 수 있는 공기 충전 모드로의 전환이 이루어지게 된다.

이후 공기 충전 모드에서 제3설정압에 따라 공기 충전 모드를 유지하거나 카트리지 재생 모드로 전환되는 과정이 반복되며, 차속과 APS 값에 따라 일반 제어 보드가 수행될 수도 있다.

다음으로, 도 9를 참조하여 다운 힐 제어 모드에 대해 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이 차속이 기준속도 이상이면서 APS 값이 제2기준값(예, 3%) 이하이면 다운 힐 제어 모드의 밸브 제어 및 압력 제어가 수행되는데, 먼저 다운 힐 제어 모드로 진입하여 에어 탱크의 공기압이 제5설정압(예, 11 bar) 미만이면, 제1전자식 밸브(23)와 제2전자식 밸브(25)를 모두 닫아 에어 컴프레서에 의해 공급되는 압축공기를 각 에어 탱크에 공급 및 충전하는 공기 충전 모드를 수행한다(도 3 참조).

반면, 에어 탱크의 공기압이 제5설정압 이상이면, 제2전자식 밸브(25)를 개방한 상태에서 제1전자식 밸브(23)를 일정 시간 동안 개방하는 카트리지 재생 모드로 제어한다(도 4 참조).

이때, 제1전자식 밸브(23)를 개방한 시점부터 설정시간(예, 25 초)이 경과하면 제1전자식 밸브(23)를 다시 닫아주며, 이어 에어 탱크의 공기압이 제6설정압(예, 7.5 bar)를 초과하는 상태이면 제1전자식 밸브(23)를 닫은 상태로, 제2전자식 밸브(25)는 개방 상태로 유지하여, 각 에어 탱크에 충전된 공기가 출구포트(12)로 유입된 후 APU(10)의 제2전자식 밸브(25)를 거쳐 제어포트(21)를 통해 배출되도록 한다.

이어 에어 탱크의 공기압이 제6설정압 이하로 낮아지면 제2전자식 밸브(25) 역시 닫아주게 되며, 결국 에어 컴프레서에 의해 공급되는 공기를 에어 탱크로 보낼 수 있는 공기 충전 모드로의 전환이 이루어지게 된다.

이후 공기 충전 모드에서 제5설정압에 따라 공기 충전 모드를 유지하거나 카트리지 재생 모드로 전환되는 과정이 반복되며, 차속과 APS 값에 따라 일반 제어 보드 또는 급가속 제어 모드가 수행될 수도 있다.

위의 일반 제어 모드와 급가속 제어 모드, 다운 힐 제어 모드 제어에 있어서, 제1설정압과 제3설정압, 제5설정압은 에어 탱크 공기 충전과 카트리지 재생을 결정하기 위한 기준이 되는 압력값으로, 급가속 제어 모드의 제3설정압은 일반 제어 모드의 제1설정압보다 낮게, 그리고 다운 힐 제어 모드의 제5설정압은 일반 제어 모드의 제1설정압보다 높게 설정된다.

또한 제2설정압과 제4설정압, 제6설정압은 카트리지 재생 후 에어 탱크 공기 충전 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 압력값으로, 급가속 제어 모드의 제4설정압과 다운 힐 제어 모드의 제6설정압을 일반 제어 모드의 제2설정압보다 낮게 설정한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

11 : 입구포트 12 : 출구포트
13 : 주 공기라인 13a : 배기라인
14 : 카트리지 15 : 배기밸브
16 : 배기포트 17 : 히터
18 : 스위치 19 : 배기밸브 제어라인
20 : 컴프레서 제어라인 21 : 제어포트
22 : 바이패스 라인 23 : 제1전자식 제어밸브
24 : 체크밸브 25 : 제2전자식 제어밸브

Claims

삭제
에어 컴프레서로부터 에어 탱크로 공급되는 압축공기 중의 수분 및 이물질을 제거하기 위한 카트리지를 포함하는 차량용 에어 프로세싱 유닛에 있어서,
에어 컴프레서의 압축공기가 유입되는 입구포트;
에어 탱크와 연결된 출구포트;
상기 입구포트와 출구포트 사이를 연결하는 주 공기라인;
상기 주 공기라인에 설치되고, 수분 흡착을 위한 흡착제를 가지는 카트리지;
상기 카트리지 전단의 주 공기라인에서 분기된 배기라인에 설치되고, 카트리지 재생 모드 동안 배기밸브 제어라인을 통해 공급되는 공기에 의해 개방되어 상기 카트리지를 역방향으로 통과한 공기를 배출하는 배기밸브;
상기 카트리지 후단의 주 공기라인에서 분기되어 카트리지 재생 모드 동안 출구포트를 통해 역방향으로 유입된 공기를 카트리지로 공급하는 바이패스 라인;
상기 바이패스 라인에 설치되는 제1전자식 제어밸브; 및
상기 배기밸브 제어라인에 설치되는 제2전자식 제어밸브;
를 포함하고,
상기 제1전자식 제어밸브 및 제2전자식 제어밸브는 공기 충전 모드와 카트리지 재생 모드의 선택적인 수행을 위해 주행정보 검출부로부터 검출되는 차량의 주행정보와, 압력센서에 의해 검출되는 에어 탱크 내 공기압에 따라 제어부가 출력하는 제어신호에 의해 개폐 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는 차량의 주행정보에 따라 결정된 각 제어 모드별로 에어 탱크 내 공기압을 설정압과 비교하여 공기 충전 모드 또는 카트리지 재생 모드를 결정하고, 각 제어 모드별로 공기 충전 모드 또는 카트리지 재생 모드를 결정하기 위한 상이한 설정압을 이용하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는
상기 각 제어 모드에서 에어탱크 내 공기압이 설정압 미만이면 제1전자식 제어밸브와 제2전자식 제어밸브를 차단하는 공기 충전 모드를 수행하고,
상기 설정압 이상인 경우 제2전자식 제어밸브를 개방한 상태에서 제1전자식 제어밸브를 일정 시간 동안 개방하는 카트리지 재생 모드를 수행하며,
에어탱크의 공기압이 또 다른 설정압 이하가 되면 제1전자식 제어밸브 및 제2전자식 제어밸브가 모두 차단된 공기 충전 모드로 전환하도록 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
주행정보 검출부는 가속페달 위치 정보를 검출하는 가속페달 위치 센서(APS:Accel Position Sensor)와, 차속을 검출하는 차속센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 5에 있어서,
제어부는 차속이 기준속도 이상이고 APS 값이 제1기준값 이상이면 급가속 제어 모드로, 차속이 기준속도 이상이고 APS 값이 제2기준값 이하이면 다운 힐 제어 모드로, 차속이 기준속도 미만이거나 APS 값이 상기 제1기준값 미만 또는 제2기준값 초과 상태인 경우 일반 제어 모드로 제어하도록 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는 복수개의 에어 탱크에 설치된 압력센서들의 평균값 또는 가장 높은 값을 상기 에어 탱크 내 공기압으로 결정하도록 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 7에 있어서,
상기 제어부는 각 에어 탱크에 설치된 압력센서의 검출값을 입력받아 압력센서의 검출값 간 차이가 설정값 이내인 경우 압력센서들의 평균값을 상기 에어 탱크 내 공기압으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 7에 있어서,
상기 제어부는 각 에어 탱크에 설치된 압력센서의 검출값을 입력받아 압력센서의 검출값 간 차이가 설정값을 초과하는 경우 압력센서의 검출값 중 높은 공기압을 상기 에어 탱크 내 공기압으로 선정하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 9에 있어서,
상기 제어부는 압력센서의 검출값 간 차이가 설정값을 초과하는 경우 경고장치를 작동시켜 경고하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 제어부는 검출된 공기압이 하한값 이하로 낮은 에어 탱크의 압력센서에 대해 경고장치를 작동시켜 경고하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 7에 있어서,
상기 제어부는 각 에어 탱크에 설치된 압력센서의 검출값을 입력받아 각 검출값이 정해진 정상 압력 범위일 경우, 압력센서의 검출값 중 높은 공기압을 상기 에어 탱크 내 공기압으로 선정하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 12에 있어서,
상기 제어부는 정상 압력 범위를 벗어난 에어 탱크의 압력센서에 대해 경고장치를 작동시켜 경고하는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 바이패스 라인의 양단이 연결되는 두 위치 사이의 주 공기라인에는 출구포트를 통해 유입된 공기가 주 공기라인을 통해 카트리지로 역류하지 않도록 차단하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어프로세싱 유닛.