KR101997321B1 - 공압 생성 시스템 및 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법 - Google Patents

공압 생성 시스템 및 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 공압 생성 시스템은 시스템 구성요소인 에어컴프레서(2), 에어드라이어(3), 에어탱크(4), 시스템 제어 요소인 제1,2,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3)로 On-Load 모드, 재생 모드, Off-Load 모드를 시스템 구성요소의 동작모드로 구현하며, 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 OFF, 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 ON, 에어컴프레서(2)의 ON으로 에어컴프레서(2)에서 토출된 고압의 압축공기가 에어드라이어(3)를 거친 후 제3 솔레노이드 밸브(5-3)를 통해 카트리지의 이물질 중 이멀젼(Emulsion, 물과 기름이 섞인 혼합물)을 외부로 배출시키는 Blow-out 모드를 동작모드로 더 포함함으로써 에어 컴프레서(2)의 배압(Back pressure)의 영향 없이 카트리지 재생 효율이 극대화시켜주고, 특히 높아진 카트리지 재생 효율로 에어컴프레서의 Duty cycle와 엔진 부하를 감소시킴으로써 연비 개선도 가능한 특징이 구현된다.

Description

공압 생성 시스템 및 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법{Pneumatic Generating System and Method for Operation Mode Control to Improve Cartridge Regeneration Efficiency}
본 발명은 공압 생성 시스템에 관한 것으로, 특히 카트리지 재생 시 에어컴프레서를 작동시키지 않으면서 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법이 구현되는 공압 생성 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 공압 생성 시스템은 에어컴프레서, 오일분리기, 쿨링 파이프로 에어컴프레서에 연결된 에어드라이어, 에어탱크를 시스템 구성요소로 하여 고온다습한 입축공기의 이물질(오일, 수분, 이멀젼(Emulsion, 물과 기름이 섞인 혼합물))을 제거한 깨끗한 건 공기 상태의 압축공기로 저장하고, 압축공기를 동력원으로 하여 동작하는 공압 시스템에 공급한다.
특히, 상기 공압 생성 시스템은 솔레노이드 밸브와 3방향 밸브 및 EAPU(Electronic Air Processing Unit)를 제어구성요소로 하여 On-Load → 재생 → Off-Load의 사이클로 에어컴프레서의 동작모드를 구현한다. 여기서, "→"는 동작모드의 진행 순서를 나타내는 화살표 기호이다.
구체적으로 상기 On-Load 모드는 에어탱크에 압축공기를 저장하고, 상기 Off-Load 모드는 오일분리장치의 배출구를 통해 압축공기를 외부로 배출한다. 반면 상기 재생모드는 에어드라이어의 카트리지에 축적된 이물질을 제거함으로써 에어드라이어의 이물질(오일, 수분, 이멀젼)의 제거 성능을 신품 성능으로 유지할 수 있다.
국내 공개특허공보 10-2014-0074702(2014년06월18일)
하지만, 상기 재생모드에서는 에어컴프레서가 동작됨과 동시에 에어탱크의 건 공기 상태의 압축공기가 에어드라이어로 함께 공급하도록 3방향 밸브가 오픈(OPEN)됨으로써 카트리지의 이멀젼 제거 및 외부 배출이 이루어져야 한다. 이러한 재생모드의 동작 조건은 에어컴프레서 쪽 배압(Back pressure)상승을 가져와 고압으로 이물질을 불어내는 블로우 아웃(Blow-out)기능이 저하된다.
그 결과 재생모드를 수행함에도 카트리지 재생 효율이 떨어짐으로써 더 많은 재생량이 필요하게 되고, 이를 보완하도록 재생율을 크게 설정해야 함으로써 에어컴프레서의 Duty cycle이 증대할 수밖에 없다. 결국 에어컴프레서의 Duty cycle 증대로 엔진 부하가 커짐으로써 연비가 떨어지게 된다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 카트리지에 퇴적된 이물질(오일, 수분, 이멀젼)의 제거를 위한 Blow-out(블로우 아웃) 모드가 On-Load 모드와 Off-Load 모드 및 재생 모드에 대해 독자적으로 수행됨으로써 배압(Back pressure)의 영향 없이 카트리지 재생 효율이 극대화되고, 특히 높아진 카트리지 재생 효율로 에어컴프레서의 Duty cycle와 엔진 부하를 감소시킴으로써 연비 개선도 가능한 공압 생성 시스템 및 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공압 생성 시스템은 에어컴프레서, 에어드라이어, 에어탱크, 제1,2,3 솔레노이드 밸브로 구성되고, 상기 제1,2,3 솔레노이드 밸브의 각각에 대한 제어기의 제어로 On-Load 모드, 재생 모드, Off-Load 모드가 동작모드로 구현되며; 상기 동작모드에는 상기 제1,2 솔레노이드 밸브가 OFF로 유지되고 반면 상기 제3 솔레노이드 밸브가 ON으로 전환되고, 상기 에어컴프레서에서 토출된 고압의 압축공기가 상기 에어드라이어를 통과해 카트리지에 달라붙은 이멀젼을 분리한 후 상기 제3 솔레노이드 밸브를 통해 상기 이멀젼과 함께 외부로 배출되는 Blow-out 모드; 가 더 포함된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 에어컴프레서와 상기 에어드라이어는 쿨링 파이프로 이어지고; 상기 에어드라이어와 상기 에어탱크는 에어 충진 파이프로 이어지며; 상기 제1 솔레노이드 밸브와 상기 제2 솔레노이드 밸브는 상기 에어 충진 파이프에서 분기된 에어 분기 파이프와 연결된 에어 공급 파이프로 서로 연결되고; 상기 제1 솔레노이드 밸브와 상기 에어컴프레서는 제1 블로우 라인으로 상기 제2 솔레노이드 밸브와 상기 에어컴프레서는 제2 블로우 라인으로 각각 연결되며; 상기 제3 솔레노이드 밸브는 상기 쿨링 파이프에서 분기된 에어 배출 파이프로 상기 에어컴프레서와 상기 에어드라이어의 사이로 위치된다.
바람직한 실시예로서, 상기 제1 솔레노이드 밸브와 상기 제1 블로우 라인의 연결부에는 오픈/클로즈되는 제1 블로우 포트가 구비되고, 상기 제2 솔레노이드 밸브와 상기 제2 블로우 라인의 연결부에는 오픈/클로즈되는 제2 블로우 포트가 구비되며, 상기 제3 솔레노이드 밸브는 비례제어밸브타입니다.
바람직한 실시예로서, 상기 On-Load 모드는 상기 에어탱크에 압축공기를 저장하고, 상기 재생 모드는 상기 에어드라이어의 상기 카트리지의 수분과 오일을 제거하며, 상기 Off-Load 모드는 상기 에어탱크의 압축공기를 대기로 배출한다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법은 (A) 에어컴프레서, 에어드라이어, 에어탱크를 시스템 구성요소로 하고, 제1,2,3 솔레노이드 밸브를 시스템 제어요소로 하며, 제어기에 의해 상기 에어탱크의 압축공기압력이 검출되는 단계; (B) 상기 압축공기압력이 설정값보다 작은 경우, 상기 에어탱크에 압축공기를 저장하는 On-Load 모드가 수행되는 단계; (C) 상기 On-Load 모드의 조건 미 충족 시 미 재생 습공기량이 500 리터(L) 보다 큰 경우, 상기 에어드라이어의 카트리지에서 수분과 오일을 제거하여 대기로 배출하기 위한 재생 모드가 수행되는 단계; (D) 상기 재생 모드의 조건 미 충족인 경우 대기온 17℃ 이하 시 상기 재생 모드의 3회 이상 실시 또는 대기온 17℃ 이상 시 상기 재생 모드의 5회 이상 실시된 Blow-Out 모드 조건일 때, 상기 에어드라이어의 상기 카트리지에서 이멀젼을 제거하여 대기로 배출하기 위한 Blow-Out 모드가 수행되는 단계; (E) 상기 Blow-Out 모드 조건의 미 충족인 경우, 상기 에어탱크의 압축공기를 대기로 배출하기 위한 Off-Load 모드가 수행되는 단계;로 구분되는 것을 특징으로 하는 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 On-Load 모드는, (b-1) 상기 제1,2,3 솔레노이드 밸브의 각각이 오프로 유지되는 단계, (b-2) 상기 에어컴프레서가 작동되어 압축공기를 생성하는 단계, (b-3) 상기 압축공기압력이 상기 설정값보다 클 때 상기 에어컴프레서의 작동을 중지하는 단계;로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 재생 모드는, (c-1) 상기 제2 솔레노이드 밸브를 온(ON)시키는 단계, (c-2) 상기 제1,2 솔레노이드 밸브와 에어컴프레서를 이어주는 제1,2 블로우 라인이 연통되도록 상기 제1,2 솔레노이드 밸브의 제1,2 블로우 포트를 오픈(OPEN)시키는 단계, (c-3) 상기 에어컴프레서를 미작동으로 유지하는 단계, (c-4) 상기 제3 솔레노이드 밸브의 입구가 상기 에어컴프레서와 상기 에어드라이어를 이어주는 쿨링 파이프에서 분기된 에어 배출 파이프와 연통되고 동시에 상기 제3 솔레노이드 밸브의 출구가 대기와 연통되도록 상기 제3 솔레노이드 밸브를 온(ON)시키는 단계 로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 Blow-Out 모드는, (d-1) 상기 제3 솔레노이드 밸브의 입구가 상기 에어컴프레서와 상기 에어드라이어를 이어주는 쿨링 파이프에서 분기된 에어 배출 파이프와 연통되고 동시에 상기 제3 솔레노이드 밸브의 출구가 대기와 연통되도록 상기 제3 솔레노이드 밸브를 온(ON)시키는 단계, (d-2) 상기 1,2 솔레노이드 밸브를 오프(OFF)로 유지시키는 단계, (d-3) 상기 에어컴프레서를 작동시켜주는 단계로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 Off-Load 모드는, (e-1) 상기 제1 솔레노이드 밸브를 온(ON)시키는 단계, (e-2) 상기 제1 솔레노이드 밸브와 에어컴프레서를 이어주는 제1 블로우 라인이 연통되도록 상기 제1 솔레노이드 밸브의 제1 블로우 포트를 오픈(OPEN)시키는 단계, (e-3) 상기 에어컴프레서를 미 작동으로 유지시키는 단계로 수행된다.
이러한 본 발명의 공압 생성 시스템은 On-Load 모드와 Off-Load 모드 및 재생 모드에 대해 독자적으로 수행되는 Blow-out 모드로 카트리지 재생 효율을 높여줌으로써 다음과 같은 장점 및 효과를 구현한다.
첫째, 카트리지의 이멀젼 제거 및 외부 배출을 위해 에어컴프레서와 에어탱크의 압축공기가 에어드라이어로 동시에 공급되더라도 에어컴프레서쪽 배압(Back pressure)이 크게 상승되지 않는다. 둘째, 높아진 재생 효율만큼 카트리지 재생에 필요한 재생량이 저감된다. 셋째, 카트리지의 재생 효율 증대로 에어드라이어의 성능이 신품상태로 유지된다. 넷째, 에어컴프레서의 Duty cycle 개선에 의한 에어컴프레서 작동 시간 저감으로 오일up현상(엔진 오일이 실린더 내 피스톤 링 틈을 타고 올려가는 현상)이 개선된다. 다섯째, 높아진 카트리지 재생 효율로 에어컴프레서의 Duty cycle와 엔진 부하를 감소시킴으로써 연비 개선이 이루어진다. 여섯째, On-Load 모드, Off-load 모드, 재생 모드, Blow-out 모드를 3개의 솔레노이드밸브로 구현함으로써 기존 3방향 밸브의 직렬회로 방식 대비 단순한 병렬회로 구성이 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 공압 생성 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공압 생성 시스템을 제어하는 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법의 순서도이며, 도 3은 본 발명에 따른 동작 모드 중 On-Load 모드에 의한 공압 생성 시스템의 동작 상태이고, 도 4는 본 발명에 따른 동작 모드 중 재생 모드에 의한 공압 생성 시스템의 동작 상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 동작 모드 중 Blow-Out 모드에 의한 공압 생성 시스템의 동작 상태이고, 도 6은 본 발명에 따른 동작 모드 중 Off-Load 모드에 의한 공압 생성 시스템의 동작 상태이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 공압 생성 시스템(1)은 에어컴프레서(2), 에어드라이어(3), 에어탱크(4), 에어라인(6,7-1,7-2,8-1,8-2), 블로우 라인(9-1,9-2)을 시스템 구성요소로 하고, 제1,3,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3), 제어기(20), 동작모드 맵(20-1)을 시스템 제어요소로 하여 구성된다. 특히, 상기 공압 생성 시스템(1)은 에어컴프레서에서 생성된 고온다습한 입축 공기에 함유된 오일을 필터링하기 위한 오일분리기, 에어 탱크(4)의 압력을 검출하기 위한 압력센서, 깨끗한 건 공기 상태의 압축공기내 습공기량을 검출하기 위한 온습도센서 등을 도시되지 않았으나 시스템 구성요소로 더 포함한다.
구체적으로 상기 시스템 구성요소의 기능은 하기와 같다.
상기 에어컴프레서(2)는 엔진 기어에 맞물려 회전되어 고압의 압축공기를 생성한다. 상기 에어드라이어(3)는 고온다습한 입축 공기내 포함된 이물질(오일, 수분, 이멀젼)을 제거하여 깨끗한 건 공기 상태로 전환시켜준다. 상기 에어탱크(4)는 에어드라이어(3)를 거친 깨끗한 건 공기 상태의 압축공기를 저장하고, 압축공기를 동력원으로 하여 동작하는 공압 시스템으로 제공하도록 다수의 밸브를 구비한다.
상기 에어라인(6,7-1,7-2,8-1,8-2)은 쿨링 파이프(6)와 에어 충진 파이프(7-1), 에어 분기 파이프(7-2), 에어 공급 파이프(8-1), 에어 배출 파이프(8-2)로 구분된 에어 파이프로 구성된다.
일례로, 상기 쿨링 파이프(6)는 제습 작용과 방열작용을 구현하도록 에어컴프레서(2)와 에어드라이어(3)를 연결한다. 상기 제습 작용은 고온다습한 압축공기의 수분을 제거하며, 상기 방열작용은 고온다습한 압축공기의 온도를 에어드라이어(3)의 입구 온도인 65℃ 이하로 낮추어 준다. 그러므로 상기 쿨링 파이프(6)의 전체 길이는 에어컴프레서(2)의 출구에서 나온 65℃ 이상의 압축공기가 에어드라이어(3)의 입구에서 65℃ 이하의 압축공기로 떨어질 수 있는 특정 길이로 설정된다.
일례로, 상기 에어 충진 파이프(7-1)는 깨끗한 건 공기 상태의 압축공기가 에어탱크(4)에 저장되도록 에어드라이어(3)의 출구에서 에어탱크(4)의 입구로 이어진다. 상기 에어 분기 파이프(7-2)는 에어 충진 파이프(7-1)와 에어 공급 파이프(8-1)를 연결한다. 상기 에어 공급 파이프(8-1)는 에어 분기 파이프(7-2)와 연결된 상태에서 제1 솔레노이드 밸브(5-1)와 제2 솔레노이드 밸브(5-2)로 각각 이어짐으로써 깨끗한 건 공기 상태의 압축공기가 제1,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)로 공급되는 우회 경로를 형성한다. 상기 에어 배출 파이프(8-2)는 쿨링 파이프(6)에서 분기되어 제3 솔레노이드 밸브(5-3)로 이어짐으로써 에어컴프레서(2)의 출구에서 나온 고온 다습한 압축공기가 대기로 배출되는 우회 경로를 형성한다. 상기 블로우 라인(9-1,9-2)은 제1 블로우 라인(9-1)과 제2 블로우 라인(9-2)으로 구분된다. 일례로, 상기 제1 블로우 라인(9-1)은 제1 솔레노이드 밸브(5-1)의 제1 블로우 포트와 에어컴프레서(2)를 연결하고, 상기 제2 블로우 라인(9-1)은 제2 솔레노이드 밸브(5-2)의 제2 블로우 포트와 에어컴프레서(2)를 연결한다.
구체적으로 상기 시스템 제어요소의 기능은 하기와 같다.
상기 제1 솔레노이드 밸브(5-1)는 에어 공급 파이프(8-1)의 한쪽 끝 부위가 연결되어 제어기(20)의 제어로 ON/OFF되는 에어포트, 에어 공급 파이프(8-1)에서 공급된 압축공기를 배출하도록 제1 블로우 라인(9-1)이 연결되어 제어기(20)의 제어로 OPEN/CLOSE되는 제1 블로우 포트를 구비한다. 상기 제2 솔레노이드 밸브(5-2)는 에어 공급 파이프(8-1)의 다른 쪽 끝 부위가 연결되어 제어기(20)의 제어로 ON/OFF되는 에어포트, 에어 공급 파이프(8-1)에서 공급된 압축공기를 배출하도록 제2 블로우 라인(9-2)이 연결되어 제어기(20)의 제어로 OPEN/CLOSE되는 제2 블로우 포트를 구비한다. 상기 제3 솔레노이드 밸브(5-3)는 에어 배출 파이프(8-2)가 연결된 입구포트와 대기와 연통된 배출포트를 구비하고, 제어기(20)의 제어로 입구/배출포트의 각각이 ON/OFF된다. 특히, 상기 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)는 온/오프(ON/OFF) 밸브타입을 적용하고, 상기 제3 솔레노이드 밸브(5-3)는 비례밸브(Proportional Valve)타입을 적용한다.
상기 제어기(20)는 엔진 RPM(Revolution Per Minute), 엔진 토크, 액셀페달개도(APS, Accelerator Position Scope), 압축공기 압력(P)(즉, 에어탱크(4)의 충진 압력), 압축공기의 미 재생 습공기량(Q1) 등을 입력데이터로 처리하고, 상기 동작모드 맵(20-1)은 압축공기 압력(P)과 충전 설정값(Cut-off), 미 재생 습공기량(Q1)과 설정값(용량), Blow-Out 모드 조건(M4)(겨울(대기온 17℃ 미만)인 경우 재생 모드 3회 이상 실시, 여름(대기온 17℃ 이상)인 경우 재생 모드 5회 이상 실시) 등이 테이블로 구축된 맵을 구비하며, 상기 제어기(20)와 상기 동작모드 맵(20-1)의 협조제어로 에어컴프레서(2), 에어탱크(4), 제1,3,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3)의 각각에 대해 ON/OFF 및 OPEN/CLOSE로 제어함으로써 에어컴프레서(2)의 동작모드가 On-Load, Off-Load, 재생모드, Blow-out 모드의 사이클로 구현된다.
특히, 상기 제어기(20)와 상기 동작모드 맵(20-1)은 전용 제어기일 수 있으나 EAPU(Electronic Air Processing Unit)를 적용함으로써 엔진 ECU(Electronic Control Unit)와 CAN(Controller Area Network) 방식으로 통신한다.
한편, 도 2는 카트리지 재생 효율을 높이도록 공압 생성 시스템(1)의 동작모드 제어 방법을 나타낸다. 이하, 제어 주체는 동작모드 맵(20-1)과 연계된 제어기(20)이고, 제어 대상은 공압 생성 시스템(1)의 시스템 구성요소와 시스템 제어요소이나 설명의 명확성을 위해 에어컴프레서(2)와 제1,3,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3)를 중심으로 설명하며, 동작모드는 On-Load 모드 → 재생 모드 → Off-Load 모드→ Blow-out 모드의 사이클로 예시하여 도 3 내지 도 6을 참조로 설명된다. 여기서, "→"는 동작모드의 진행 순서를 나타내는 화살표 기호이다.
S10은 제어기(20)에 의해 압축공기압력(P)이 검출되는 단계이고, S20은 제어기(20)에 의해 압축공기 압력(P)이 충전 설정값(Cut-off)과 비교되는 단계이다. 이를 위해 상기 제어기(20)는 깨끗한 건 공기 상태로 저장된 에어 탱크(4)의 압력을 압축공기압력(P)으로 검출하고, 하기의 On-Load 모드 판단식을 이용하여 에어 탱크(4)에 압축공기가 저장되는 On-Load 모드의 개시 여부를 판단한다.
On-Load 모드 판단 식 : P > Cut-off
여기서, ">"는 두 값의 크기를 나타내는 부등호이다.
그러므로 P가 Cut-off보다 작은(또는 미만) 경우 에어 탱크(4)에 압축공기 충진이 요구되므로 제어기(20)는 S100으로 전환하여 On-Load 모드를 개시한다.
도 3의 공압 생성 시스템(1)의 On-Load 모드를 참조하면, 상기 On-Load 모드는 에어컴프레서(2)가 작동하나 제1,2,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3)의 각각은 동작하지 않음으로써 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 에어포트와 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 입구/배출포트는 OFF로 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 제1,2 블로우 포트는 CLOSE로 유지된다. 그 결과 에어컴프레서(2)의 압축공기는 쿨링 파이프(6) → 에어드라이어(3) → 에어 충진 파이프(7-1) → 에어탱크(4)로 흐르고 동시에 에어 충진 파이프(7-1) → 에어 공급 파이프(8-1)로 흐르나 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 에어포트가 모두 OFF이므로 에어탱크(4)로 모두 저장된다. "→"는 압축공기의 흐름방향을 나타내는 화살표 기호이다.
따라서 에어컴프레서(2)에서 생성된 고온다습한 압축공기는 에어드라이어(3)의 카트리지에서 깨끗한 건 공기상태의 압축공기로 전환된 후 에어탱크(4)로 모두 저장되고, P > Cut-off을 충족할 때 중단된다.
S30은 압축공기압력(P)이 충전 설정값(Cut-off)보다 큰 조건에서 제어기(20)에 의해 검출된 미 재생 습공기량(Q1)이 설정값과 비교되는 단계이다. 이를 위해 상기 제어기(20)는 에어드라이어(3)를 거친 깨끗한 건 공기 상태의 압축공기나 깨끗한 건 공기 상태로 저장된 에어 탱크(4)의 압축공기내 습공기량을 미 재생 습공기량(Q1)으로 검출하고, 하기의 재생 모드 판단식을 이용하여 재생 모드의 개시 여부를 판단한다.
재생 모드 판단 식 : Q1 < 500 리터(L)
여기서, "<"는 두 값의 크기를 나타내는 부등호이다.
그러므로 Q1 가 500 리터(L)보다 큰(또는 초과) 경우 에어드라이어의 카트리지(및 오일분리장치)에 저장된 이물질(오일, 수분, 이멀젼)의 제거가 요구되므로 제어기(20)는 S200으로 전환하여 재생 모드(S100)를 개시한다. 이 경우, 상기 재생 모드(S100)는 이물질인 오일, 수분, 이멀젼 중 오일과 수분을 제거할 뿐 이멀젼은 제거하지 않는다.
S200의 재생 모드는 S200-1의 제2 솔레노이드 밸브(5-2)의 에어포트 ON(MV2=ON), S200-2의 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 제1,2 블로우 포트 OPEN(제1/2포트=OPEN), S203의 에어컴프레서(2)의 미작동(에어컴프레서 OFF), S204의 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 입구/배출포트 ON(MV3=ON), S205의 에어드라이어(3)와 쿨링 파이프(6) 및 에어 배출 파이프(8-2)로 이어진 배기경로를 거쳐 제3 솔레노이드 밸브(5-3)로 배출되는 APU 배기경로형성(배기 = OPEN)으로 구분된다.
도 4의 공압 생성 시스템(1)의 재생 모드를 참조하면, 상기 재생 모드는 에어컴프레서(2)가 미작동되나 제1,2,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3)의 각각이 동작함으로써 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 에어포트와 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 입구/배출포트는 ON으로 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 제1,2 블로우 포트는 OPEN으로 전환된다. 그 결과 에어컴프레서(2)의 압축공기는 에어드라이어(3)의 출구 → 에어드라이어(3)의 입구 → 에어 배출 파이프(8-2) → 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 입구/배출포트로 흘러 대기로 배출되는 APU 배기경로를 형성하고 동시에 에어 분기 파이프(7-2) → 에어 공급 파이프(8-1) → 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 제1,2 블로우 포트 → 제1,2 블로우 라인(9-1,9-2) → 에어컴프레서(2)로 흘러가는 우회경로를 동시에 형성한다. 여기서, "→"는 압축공기의 흐름방향 순서를 나타내는 화살표 기호이다.
따라서 재생 모드에서도 에어컴프레서(2)가 미 작동 상태를 유지함에도 에어탱크(4)에 저장된 압축공기의 고압이 에어드라이어(3)로 공급됨으로써 에어컴프레서(2)의 작동 시와 같은 배압(Back pressure)상승을 가져오지 않고서도 이물질중 수분과 오일을 제거할 수 있다. 단, 에어컴프레서(2)의 작동에 따른 고압이 미 생성됨으로써 이멀젼에 대한 제거효과는 매우 약하고, 이를 위해 Blow-out 모드가 별도로 수행된다.
S40은 미 재생 습공기량(Q1)이 설정값(500 리터(L)) 보다 작은 조건에서 제어기(20)에 의해 Blow-Out 모드 조건(M4)이 판단되는 단계이다. 이를 위해 상기 제어기(20)는 겨울(대기온 17℃ 미만)인 경우 재생 모드 3회 이상 실시 또는 여름(대기온 17℃ 이상)인 경우 재생 모드 5회 이상 실시여부로 Blow-out 모드(S300)의 개시 여부를 판단한다.
그 결과 제어기(20)는 Blow-Out 모드 조건(M4)의 충족 시 S300의 Blow-out 모드로 진입하고 반면 Blow-Out 모드 조건(M4)의 미 충족 시 S400의 Off-Load 모드로 전환한다.
S300의 Blow-out 모드는 S300-1의 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 입구/배출포트 ON(MV3=ON), S300-2의 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 에어포트 OFF(MV1/MV2=OFF), S300-3의 에어컴프레서(2)와 쿨링 파이프(6) 및 에어 배출 파이프(8-2)로 이어진 배기경로를 거쳐 제3 솔레노이드 밸브(5-3)로 배출되는 APU 배기경로형성(배기 = OPEN), S304의 에어컴프레서(2)의 작동(에어컴프레서 ON)으로 구분된다.
도 5의 공압 생성 시스템(1)의 Blow-out 모드를 참조하면, 상기 Blow-out 모드는 에어컴프레서(2)가 작동하나 제1,2,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3)의 각각은 동작하지 않음으로써 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 에어포트와 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 입구/배출포트는 OFF로 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 제1,2 블로우 포트는 CLOSE로 유지된다. 그 결과 에어컴프레서(2)의 압축공기는 에어 충전 파이프(7-1) → 에어 분기 파이프(7-2) → 에어 공급 파이프(8-1)로 흘러가나 OFF 상태인 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)에 의해 흐름 차단되고, 반면 에어컴프레서(2)의 압축공기는 쿨링 파이프(6) → 에어드라이어(3) → 에어 배출 파이프(8-2) → 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 입구/배출포트로 흘러 대기로 배출되는 APU 배기경로를 형성한다. "→"는 압축공기의 흐름방향을 나타내는 화살표 기호이다.
따라서 Blow-out 모드에서는 에어컴프레서(2)가 토출하는 고압력으로 에어드라이어(3)를 통과함으로써 이물질중 카트리지에 점착된 이멀젼을 강하게 불어 떼어낼 수 있고, 카트리지에서 분리된 이멀젼은 압축공기와 함께 대기로 방출될 수 있다.
S400의 Off-Load 모드는 S400-1의 제1 솔레노이드 밸브(5-1)의 에어포트ON(MV1=ON), S400-2의 제1 솔레노이드 밸브(5-1)의 제1 블로우 포트 ON(제1포트=OPEN), S400-3의 에어컴프레서(2)의 미작동(에어컴프레서 OFF)으로 구분된다.
도 6의 공압 생성 시스템(1)의 Off-Load 모드를 참조하면, 상기 Off-Load 모드는 에어컴프레서(2)가 미작동되나 제1 솔레노이드 밸브(5-1)가 동작하고 제2,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3)가 미 동작함으로써 제1 솔레노이드 밸브(5-1)의 에어포트와 제1 블로우 포트는 OPEN으로 전환되는 반면 제2 솔레노이드 밸브(5-2)의 에어포트와 제2 블로우 포트는 CLOSE로 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 입구/배출포트는 OFF로 유지된다. 그 결과 에어컴프레서(2)의 압축공기는 에어 충진 파이프(7-1) → 에어 분기 파이프(7-2) 및 에어드라이어(3) → 에어 공급 파이프(8-1) → 제1 솔레노이드 밸브(5-1)의 제1 블로우 포트 → 제1 블로우 라인(9-1) → 에어컴프레서(2)로 흘러가는 우회경로를 형성한다. 여기서, "→"는 압축공기의 흐름방향 순서를 나타내는 화살표 기호이다.
따라서 Off-Load 모드에서는 에어컴프레서(2)가 미 작동 상태를 유지함에도 에어탱크(4)에 저장된 압축공기가 에어컴프레서(2)를 통해 외부로 배출된다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 공압 생성 시스템은 시스템 구성요소인 에어컴프레서(2), 에어드라이어(3), 에어탱크(4), 시스템 제어 요소인 제1,2,3 솔레노이드 밸브(5-1,5-2,5-3)로 On-Load 모드, 재생 모드, Off-Load 모드를 시스템 구성요소의 동작모드로 구현하며, 제1,2 솔레노이드 밸브(5-1,5-2)의 OFF, 제3 솔레노이드 밸브(5-3)의 ON, 에어컴프레서(2)의 ON으로 에어컴프레서(2)에서 토출된 고압의 압축공기가 에어드라이어(3)를 거친 후 제3 솔레노이드 밸브(5-3)를 통해 카트리지의 이물질 중 이멀젼을 외부로 배출시키는 Blow-out 모드를 동작모드로 더 포함함으로써 에어 컴프레서(2)의 배압(Back pressure)의 영향 없이 카트리지 재생 효율이 극대화시켜주고, 특히 높아진 카트리지 재생 효율로 에어컴프레서의 Duty cycle와 엔진 부하를 감소시킴으로써 연비 개선도 가능하다.
1 : 공압 생성 시스템
2 : 에어컴프레서 3 : 에어드라이어
4 : 에어탱크 5-1 : 제1 솔레노이드 밸브
5-2 : 제2 솔레노이드 밸브 5-3 : 제3 솔레노이드 밸브
6 : 쿨링 파이프 7-1 : 에어 충진 파이프
7-2 : 에어 분기 파이프 8-1 : 에어 공급 파이프
8-2 : 에어 배출 파이프 9-1 : 제1 블로우 라인
9-2 : 제2 블로우 라인
20 : 제어기 20-1 : 동작모드 맵

Claims (18)

  1. 에어컴프레서, 에어드라이어, 에어탱크, 제1,2,3 솔레노이드 밸브로 구성되고, 상기 제1,2,3 솔레노이드 밸브의 각각에 대한 제어기의 제어로 On-Load 모드, 재생 모드, Off-Load 모드가 동작모드로 구현되며;
    상기 동작모드에는 상기 제1,2 솔레노이드 밸브가 OFF로 유지되고 반면 상기 제3 솔레노이드 밸브가 ON으로 전환되고, 상기 에어컴프레서에서 토출된 고압의 압축공기가 상기 에어드라이어를 통과해 카트리지에 달라붙은 이멀젼(Emulsion)을 분리한 후 상기 제3 솔레노이드 밸브를 통해 상기 이멀젼과 함께 외부로 배출되는 Blow-out 모드;가 더 포함되며,
    상기 에어컴프레서와 상기 에어드라이어는 쿨링 파이프로 이어지고; 상기 에어드라이어와 상기 에어탱크는 에어 충진 파이프로 이어지며; 상기 제1 솔레노이드 밸브와 상기 제2 솔레노이드 밸브는 상기 에어 충진 파이프에서 분기된 에어 분기 파이프와 연결된 에어 공급 파이프로 서로 연결되고;
    상기 제1 솔레노이드 밸브와 상기 에어컴프레서는 제1 블로우 라인으로 상기 제2 솔레노이드 밸브와 상기 에어컴프레서는 제2 블로우 라인으로 각각 연결되며;
    상기 제3 솔레노이드 밸브는 상기 쿨링 파이프에서 분기된 에어 배출 파이프로 상기 에어컴프레서와 상기 에어드라이어의 사이로 위치되는
    것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제3 솔레노이드 밸브는 비례제어밸브인 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 솔레노이드 밸브와 상기 제1 블로우 라인의 연결부에는 오픈/클로즈되는 제1 블로우 포트가 구비되고, 상기 제2 솔레노이드 밸브와 상기 제2 블로우 라인의 연결부에는 오픈/클로즈되는 제2 블로우 포트가 구비된 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 에어컴프레서는 엔진 기어에 맞물려 회전되어 압축공기를 생성하는 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 Blow-out 모드는 대기온 17℃ 이하 시 상기 재생 모드의 3회 이상 실시 또는 대기온 17℃ 이상 시 상기 재생 모드의 5회 이상 실시일 때 수행되는 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 On-Load 모드는 상기 에어탱크에 압축공기를 저장하고, 상기 재생 모드는 상기 에어드라이어의 상기 카트리지의 수분과 오일을 제거하며, 상기 Off-Load 모드는 상기 에어탱크의 압축공기를 대기로 배출하는 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제어기는 EAPU(Electronic Air Processing Unit)인 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템.
  9. (A) 에어컴프레서, 에어드라이어, 에어탱크를 시스템 구성요소로 하고, 제1,2,3 솔레노이드 밸브를 시스템 제어요소로 하며, 제어기에 의해 상기 에어탱크의 압축공기압력이 검출되는 단계;
    (B) 상기 압축공기압력이 설정값보다 작은 경우, 상기 에어탱크에 압축공기를 저장하는 On-Load 모드가 수행되는 단계;
    (C) 상기 On-Load 모드의 조건 미 충족 시 미 재생 습공기량이 설정값보다 큰 경우, 상기 에어드라이어의 카트리지에서 수분과 오일을 제거하여 대기로 배출하기 위한 재생 모드가 수행되는 단계;
    (D) 상기 재생 모드의 조건 미 충족 시 상기 재생모드의 실시 횟수가 Blow-Out 모드 조건에 충족된 경우, 상기 에어드라이어의 상기 카트리지에서 이멀젼(Emulsion)을 제거하여 대기로 배출하기 위한 Blow-Out 모드가 수행되는 단계; (E) 상기 Blow-Out 모드 조건의 미 충족인 경우, 상기 에어탱크의 압축공기를 대기로 배출하기 위한 Off-Load 모드가 수행되는 단계;
    로 구분되는 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 On-Load 모드는, (b-1) 상기 제1,2,3 솔레노이드 밸브의 각각이 오프로 유지되는 단계, (b-2) 상기 에어컴프레서가 작동되어 압축공기를 생성하는 단계, (b-3) 상기 압축공기압력이 상기 설정값보다 클 때 상기 에어컴프레서의 작동을 중지하는 단계;
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 재생 모드의 상기 설정값은 500 리터(L)인 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 재생 모드는, (c-1) 상기 제2 솔레노이드 밸브를 온(ON)시키는 단계, (c-2) 상기 제1,2 솔레노이드 밸브와 에어컴프레서를 이어주는 제1,2 블로우 라인이 연통되도록 상기 제1,2 솔레노이드 밸브의 제1,2 블로우 포트를 오픈(OPEN)시키는 단계, (c-3) 상기 에어컴프레서를 미작동으로 유지하는 단계, (c-4) 상기 제3 솔레노이드 밸브의 입구가 상기 에어컴프레서와 상기 에어드라이어를 이어주는 쿨링 파이프에서 분기된 에어 배출 파이프와 연통되고 동시에 상기 제3 솔레노이드 밸브의 출구가 대기와 연통되도록 상기 제3 솔레노이드 밸브를 온(ON)시키는 단계
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 Blow-Out 모드 조건(M4)은 대기온 17℃ 미만 시 상기 재생 모드의 3회 이상 실시 또는 대기온 17℃ 이상 시 상기 재생 모드의 5회 이상 실시인 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.

  14. 청구항 9에 있어서, 상기 Blow-Out 모드는, (d-1) 상기 제3 솔레노이드 밸브의 입구가 상기 에어컴프레서와 상기 에어드라이어를 이어주는 쿨링 파이프에서 분기된 에어 배출 파이프와 연통되고 동시에 상기 제3 솔레노이드 밸브의 출구가 대기와 연통되도록 상기 제3 솔레노이드 밸브를 온(ON)시키는 단계, (d-2) 상기 1,2 솔레노이드 밸브를 오프(OFF)로 유지시키는 단계, (d-3) 상기 에어컴프레서를 작동시켜주는 단계
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 Off-Load 모드는, (e-1) 상기 제1 솔레노이드 밸브를 온(ON)시키는 단계, (e-2) 상기 제1 솔레노이드 밸브와 에어컴프레서를 이어주는 제1 블로우 라인이 연통되도록 상기 제1 솔레노이드 밸브의 제1 블로우 포트를 오픈(OPEN)시키는 단계, (e-3) 상기 에어컴프레서를 미 작동으로 유지시키는 단계
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
  16. 청구항 9에 있어서, 상기 제어기는 동작모드 맵과 연계되고, 상기 동작모드 맵에는 상기 압축공기 압력과 상기 설정값, 상기 미 재생 습공기량과 상기 설정값, 상기 Blow-Out 모드 조건이 테이블로 구축된 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 제어기와 상기 동작모드 맵은 EAPU(Electronic Air Processing Unit)인 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 EAPU(Electronic Air Processing Unit)는 엔진을 제어하는 엔진 ECU(Electronic Control Unit)와 CAN(Controller Area Network)으로 연계된 것을 특징으로 하는 공압 생성 시스템의 카트리지 재생 효율을 높인 동작모드 제어 방법.
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