KR102248725B1 - 연료-작동 차량 히터 및 연료-작동 차량 히터의 작동 방법 - Google Patents

연료-작동 차량 히터 및 연료-작동 차량 히터의 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료-작동 차량 히터(10)의 작동 방법(100)에 관한 것으로서, 연료-작동 차량 히터(10)의 제어 유니트(16)에 의해 스위치-오프 신호(34)를 수신한 후, 셧다운 페이스(shutdown phase)가 개시되고, 이 페이스 동안 연료-작동 차량 히터(10) 내에 존재하는 남아 있는 연료가 연소되는 단계; 및 남아 있는 연료의 완전 연소 후에 셧다운 페이스가 종료됨이 없이, 셧다운 페이스 동안 스위치-온 신호(36)를 수신한 후에, 제어 유니트에 의해 재시동(restart) 페이스가 개시되는 단계를 포함한다.

Description

연료-작동 차량 히터 및 연료-작동 차량 히터의 작동 방법
본 발명은 연료-작동 차량 히터 및 이의 작동 방법에 관한 것이다.
본 발명은 개선된 연료-작동 차량 히터 및 이의 작동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 연료-작동(fuel-operated) 차량 히터의 작동 방법은, 연료-작동 차량 히터의 제어 유니트에 의해 스위치-오프 신호를 수신한 후, 연료-작동 차량 히터 내에 존재하는 남아 있는 연료가 연소되는 셧다운(shutdown) 페이스(phase)가 개시되고, 남아 있는 연료의 완전 연소 후에 셧다운 페이스가 종료됨이 없이, 셧다운 페이스 동안 스위치-온 신호를 수신 후에 제어 유니트에 의해 재시동(restart) 페이스가 개시된다. 이렇게 하여, 연료-작동 차량 히터가 스위치-오프된 후에 즉, 셧다운 페이스를 개시하는 스위치-오프 신호의 수신 후에, 연료-작동 차량 히터의 요구되는 가열 파워가 다시 도달할 때까지의 기간은, 차량 히터가 다시 스위치-온 되었을 때 감소될 수 있다. 보통, 연료-작동 차량 히터 내의 연료 잔류물을 방지하기 위해 스위치-오프 신호의 수신 후에 셧다운 페이스가 개시된다. 남아 있는 연료 즉, 버너(burner)에 이미 도달한 연료는, 셧다운 페이스 동안 연료-작동 차량 히터 내에서 제어된 방식으로 완전히 소모된다. 이것은 연료-작동 차량 히터의 내부에 있는 유해 배출물, 불쾌한 냄새 및 침전물을 방지한다. 셧다운 페이스 동안 남아 있는 연료의 이러한 소모없이, 남아 있는 연료는 연료-작동 차량 히터의 남아 있는 열 때문에 단지 데워지고 코킹(coking)과 블루 스모크(blue smoke)로 부분적으로 변환된다. 또한, 연료-작동 차량 히터로부터의 유해 물질의 방출은 셧다운 페이스없이 증가한다. 나아가서, 침전물, 블루 스모크 및 유해 물질의 증가된 배출물의 형성은, 연료-작동 차량 히터가 재시동할 때, 그때에도 여전히 저온에 부분적으로 기인하는 차량 히터 내에 여전히 존재하는 남아 있는 연료에 의해 촉진된다. 셧다운 페이스가 완전히 수행되면 즉, 남아 있는 연료의 소모가 완전히 수행되면, 이러한 현상이 방지될 수 있다. 결과적으로, 셧다운 페이스 동안 연료-작동 차량 히터의 재시동은 불가능하다. 셧다운 페이스가 완료될 때에만, 연료-작동 차량 히터가 작동 상태에 있게 되고 다시 스위치-온 되게 한다.
본 발명은 셧다운 페이스 동안에 임의의 남아 있는 연료의 완전 연소를 위해 사용되는, 여전히 존재하는 불꽃(flame)을 활용함으로써 심지어 셧다운 페이스 동안에도 연료-작동 차량 히터를 다시 스위치-온 할 수 있는 기술적 사상에 기반한다. 셧다운 페이스의 너무 이른 종료에도 불구하고 즉, 연료-작동 차량 히터 내의 남아 있는 연료가 완전히 소모되지 않더라도, 침전물, 증가된 배기물 배출값 및 불쾌한 냄새는 효과적으로 방지된다. 그러한 접근은, 경제적인 이유에 의해 차량이 기껏해야 부분적으로 가열되는 개별적인 운행들 사이에서 차량 엔진과 연료-작동 차량 히터를 차량이 잠시 스위치 오프하는 연속해서 일어나는 아주 많은 단거리 주행들을 수행하는 차량에 특히 유용하다. 본 명세서에 개시된 방법은 불필요한 부작용을 수용할 필요없이 현저한 증가를 편안하게 달성한다. 남아 있는 연료가 완전히 연소되면 남아 있는 연료가 이산화탄소와 물로 실질적으로 완전히 변환되는 것으로 이해된다.
유용하게, 셧다운 페이스 동안, 연소 공기는 연료-작동 차량 히터의 버너로 공급되는 한편 새로운 연료는 버너로 공급되지 않는 상태가 제공될 수 있다. 이렇게 하여, 연료-작동 차량 히터 내에 이전에 존재했고 버너 내에 이미 존재하는 남아 있는 연료는 충분한 양의 연소 공기와 함께 소진될 수 있다.
또한, 연소 공기와 새로운 연료는 재시동 페이스 동안 버너로 공급될 수 있다. 이렇게 하여, 연료-작동 차량 히터의 가열 파워는, 먼저 연료-작동 차량 히터를 완전히 셧-다운시킬 필요 없이, 버너에 새롭게 공급된 연료를 소진함으로써 요구되는 가열 파워값으로 신속히 증가될 수 있다. 연료-작동 차량 히터 내에 남아 있는 열과 셧다운 페이스 동안 여전히 존재하는 불꽃은 정상 가열 작동을 재개하는데 충분할 수 있기 때문에, 점화 디바이스에 의한 예를 들어, 예열(glow) 플러그에 의한 연소의 부가적인 촉진은 불필요할 수 있다. 그러나, 점화 디바이스에 의해 점화를 촉진하는 불리한 작동 조건들의 경우 역시 유용하거나 심지어 필요할 수 있다.
나아가서, 셧다운 페이스가 스위치-온 신호의 수신 후에 미리결정된 시간 구간(△t1)보다 더 짧게 지속될 때, 재시동 페이스의 시작에서 버너로 공급되는 연료의 양(Vrestart)은 셧다운 페이스의 시작에서 공급되는 연료의 양(Vshutdown)에 상응할 수 있다. 연료-작동 차량 히터는 셧다운 페이스의 시작에 존재하는 임의의 남아 있는 연료를 증발시키기 위해 필요한 충분한 열에너지를 포함하기 때문에 연료-작동 차량 히터 내의 불꼿은 충분한 양의 연소 공기의 공급에 의해 자립한다. 셧다운 페이스 동안 버너로 새로운 연료가 공급되지 않기 때문에, 연료-작동 차량 히터의 가열 파워는 연속적으로 감소하고 존재하는 불꼿은 더 작아진다. 연료-작동 차량 히터 내에 존재하는 불꼿은 충분히 커서 즉각적으로 증발하고 초기의 미리결정된 시간 구간(△t1) 동안 불꼿을 끄지 않으면서 셧다운 페이스의 시작 바로 전에 공급되는 연료의 양을 소진한다. 시간 구간(△t1)은 예를 들어, 15초와 45초 사이의 길이일 수 있고, 바람직하게, 시간 구간(△t1)은 30초의 길이를 가진다.
나아가서, 셧다운 페이스가 스위치-온 신호의 수신 후에 미리결정된 시간 구간(△t1)보다 더 길게 지속될 때, 재시동 페이스의 시작에서 버너로 공급되는 연료의 양(Vrestart)은 셧다운 페이스의 시작 바로 직전에 공급되는 연료의 양(Vshutdown)의 일부에 상응할 수 있다. 이렇게 하여, 연료-작동 차량 히터 내에 여전히 존재하는 불꼿의 소실은 심지어 시간 구간(△t1)이 경과된 후에도 방지될 수 있다. 공급되는 연료의 양(Vrestart)은 셧다운 페이스의 시작 바로 직전에 공급되는 연료의 양(Vshutdown)의 절반, 1/3 또는 1/4일 수 있다.
이와 관련하여, 재시동 페이스의 시작에서 버너로 공급되는 연료의 양(Vrestart)은, 추가적인 시간 구간(△t2) 동안, 셧다운 페이스가 시작하기 바로 직전에 공급되는 연료의 양(Vshutdown)의 일부로부터 셧다운 페이스의 시작에서 공급되는 연료의 양(Vshutdown)까지 증가될 수 있다. 추가적인 시간 구간(△t2)은 예를 들어, 10초와 20초 사이의 길이를 가질 수 있다. 바람직하게, 추가적인 시간 구간(△t2)은 15초의 길이를 가질 수 있다. 추가적인 시간 구간(△t2) 동안에, 재시동 페이스의 시작에서 공급되는 연료의 양(Vrestart)으로부터 시작하여 셧다운 페이스의 시작에서의 연료의 양(Vshutdown)까지의 증가는 예를 들어, 선형적으로, 점진적으로 또는 점차적으로 즉, 초기에는 천천히 그리고 더 빠르게 발생할 수 있다. 또한, 셧다운 페이스의 시작 전에 공급되는 연료의 양(Vshutdown)까지의 증가는, 반대로 즉, 역진적으로 또는 전술한 옵션들의 조합으로서 발생할 수 있다.
유용하게, 전체 재시동 페이스 동안 전체 시간에 걸쳐 일정하거나 미리결정된 시간의 과정이 뒤따르는 공기 수(air number)(λ)가 유지되도록, 재시동 페이스 동안 버너로 공급되는 연소 공기의 양(Vair)은 버너로 공급되는 연료의 양(Vrestart)에 맞춰진다. 이것은 효과적인 연소를 가능하게 하고 재시동 페이스 동안 유해 물질의 방출을 낮춘다. 공기비(air ratio) 또는 연소 공기비(combustion air ratio)로도 명명되는, 공기 수(λ)는 공급된 연소 공기와 공급된 연료의 질량비 사이의 무차원 비율이다. 연소 공기비, λ=1의 값은 존재하는 연료와 연소 공기 내에 존재하는 산소의 화학량론적 즉, 완전한 연소를 설명한다. λ>1 값은 동일한 기간 동안 공급되는 연료의 완전한 연소를 위해 필요한 것보다 더 많은 연소 공기가 공급되는 희박한(lean) 연료 연소 공기 혼합물을 의미한다. 일시적으로 일정한 값으로 또는 미리결정될 수 있는 시간 과정으로 특정의 공기 비(λ)를 유지하면, 유해 물질의 배출을 최소화하는 것에 더해서 연기와 냄새가 최적화된 작동이 구현될 수 있다.
또한, 전술한 방법을 수행하도록 구성된 제어 유니트를 가진 연료로 작동되는 차량 히커가 개시된다.
이하, 본 발명은 바람직한 실시예를 사용하여 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 방식으로 설명된다.
도 1은 연료-작동 차량 히터의 작동 방법의 흐름도이다.
도 2는 연료-작동 차량 히터의 개략도이다.
도 1은 연료-작동 차량 히터의 작동 방법(100)의 흐름도를 도시한다. 개시된 방법(100)은 예를 들어, 정상 작동(단계 110)에서 시작한다. 정상 작동(단계 110)으로부터 시작하여, 스위치-오프 신호가 수신되는지 여부가 점검된다(단계 120). 이것은 예를 들어, 연료-작동 차량 히터의 제어 유니트 내에서 수행될 수 있다. 만약 스위치-오프 신호가 수신되지 않으면(단계 120-아니오), 정상 작동이 유지된다. 한편, 만약 스위치-오프 신호가 수신되면(단계 120-예), 셧다운 페이스가 개시되고 이어지는 페이스에서, 셧다운 페이스가 완료되었는지 여부가 점검된다(단계 130). 또한, 셧다운 페이스는 제어 유니트에 의해 제어될 수 있다. 임의의 존재하는 연료 즉, 남아 있는 연료는 셧다운 페이스 동안 연료-작동 차량 히터의 버너 내에서 제어된 방식으로 소진될 수 있다. 만약 셧다운 페이스가 완료되면(단계 130-예), 연료-작동 차량 히터는 스위치-오프된다(단계 140). 한편, 만약 셧다운 페이스가 완료되지 않으면(단계 130-아니오), 이어지는 페이스에서 스위치-온 신호가 수신되는지 여부가 점검된다(단계 150). 만약, 스위치-온 신호가 수신되지 않으면(단계 150-아니오), 셧다운 페이스가 종료되었는지 여부가 다시 점검된다(단계 130). 한편, 만약 스위치-온 신호가 수신되면(단계 150-예), 연료-작동 차량 히터의 재시동 페이스가 개시되고(단계 160), 재시동 페이스의 완료 후에 정상 작동(단계 110)이 계속된다. 예를 들어, 재시동 페이스는 셧다운 페이스의 개시 바로 전에 정상 작동 상태로서 존재하였던 작동 상태와 동일한 작동 상태에 도달하는 것이 특징이 될 수 있다.
특히, 셧다운 페이스는 연소 공기가 버너로 공급되는 한편 새로운 연료가 버너로 공급되지 않는 것이 특징이 될 수 있다. 특히, 재시동 페이스는 연소 공기 이외에 새로운 연료가 버너로 공급되는 것이 특징이 될 수 있다.
도 2는 연료-작동 차량 히터(10)의 개략도를 도시한다. 연료-작동 차량 히터(10)에는 연료 라인(12)을 통해 연료가 공급되고 연소 공기 라인(14)을 통해 연소 공기가 공급된다. 공급된 연소 공기는 연소 공기 공급 디바이스(18)를 통해 버너(32)로 전달된다. 공급된 연료는 연료 공급 디바이스(20)를 통해 버너(32)로 전달된다. 버너(32)에 공급된 연료는 예를 들어, 연료 증발기(30) 내에서 열적으로 증발될 수 있다. 연료 증발기(30)는, 정상 작동 동안 공급된 연료의 특정의 양이 저장되어, 남아 있는 연료로서 설명될 수 있는 연료가 연료 공급 장치(20)를 스위칭 오프시킨 후에 버너(32) 내에 여전히 존재하게 되는, 증발기 플리스(fleece)를 구비할 수 있다. 연소 공기 공급 디바이스(18)는 예를 들어, 트로틀(throttle) 및/또는 블로어(blower)로서 설계될 수 있다. 연료 공급 디바이스(20)는 예를 들어, 도징(dosing) 펌프로서 설계될 수 있다. 연소 공기 공급 디바이스(18)와 연료 공급 디바이스(20)는 각각 제어 라인(22)과 제2 제어 라인(24)을 통해 제어 유니트(16)에 연결될 수 있다. 제어 유니트(16)는 예를 들어, 연료-작동 차량 히터(10)의 작동 동안 특정의 공기 수(λ)를 유지하기 위해, 2개의 제어 라인들(22,24)을 통해 연소 공기 공급 디바이스(18)와 연료 공급 디바이스(20)를 제어할 수 있다. 더군다나, 연료-작동 차량 히터(10)는 제어 유니트(16)에 의해 또한 제어될 수 있는 점화 디바이스(26)를 포함할 수 있다. 점화 디바이스(26)는 예를 들어, 예열(glow) 플러그일 수 있다. 예열 플러그는 예를 들어, 연료-작동 차량 히터(10)의 시작 페이스 동안 연료 증발기(30) 내의 연료의 열적 증발을 촉진할 수 있다. 점화 디바이스(26)는, 정상 작동 조건이 회복될 때까지 연료로 작동되는 차향 히터(10) 내의 잔류 불꽃의 소실을 방지하기 위하여, 연료-작동 차량 히터(10)의 재시동 페이스 동안 선택적으로 작동될 수 있다. 그러나, 바람직하게, 점화 디바이스(26)는 재시동 페이스 동안 작동되지 않는다. 예를 들어, 재시동 페이스 동안 점화 디바이스(26)의 활성화가 적어도 필요하면, 점화 디바이스(26)는 대략 70%의 시간이 비활성화되고 대략 30%의 시간이 활성화될 수 있다. 또한, 제어 유니트(16)는 예를 들어, 온도 및 배기 가스와 관련하여 측정된 값들을 센서 디바이스(28)를 통해 기록할 수 있다. 이들은 예를 들어, 연료-작동 차량 히터의 작동 동안 요구되는 공기 수(λ)의 정밀한 규제를 위해 유용할 수 있다. 제어 유니트(16)는 스위치-오프 신호(34)와 스위치-온 신호(36)를 수신할 수 있다. 스위치-오프 신호(34)의 접수에 기반하여, 버너(32) 내에 존재하는 남아 있는 연료가 제어된 방식으로 완전히 소진되는 동안 제어 유니트(16)에 의해 셧다운 페이스가 개시될 수 있다. 만약 제어 유니트(16)가 스위치-온 신호(36)를 수신하면, 스위치-오프된 연료-작동 차량 히터(10)가 보통의 방식으로 스위치-온 되거나, 만약 스위치-온 신호(36)가 셧다운 페이스 동안 수신되면, 재시동 페이스가 개시된다.
상세한 설명, 도면들 및 청구범위에 개시된 본 발명의 특징들은 개별적으로 본 발명을 구현하는 목적을 위한 임의의 요구되는 조합으로 본질적일 수 있다.
10...연료-작동 차량 히터 12...연료 라인
14...연소 공기 라인 16...제어 유니트
18...연소 공기 공급 디바이스 20...연료 공급 디바이스
22...제어 라인 24...제2 제어 라인
26...점화 디바이스 28...센서 디바이스
30...연료 증발기 32...버너
34...스위치-오프 신호 36...스위치-온 신호

Claims (8)

  1. 연료-작동 차량 히터(10)의 작동 방법(100)으로서,
    - 연료-작동 차량 히터(10)의 제어 유니트(16)에 의해 스위치-오프 신호(34)를 수신한 후, 셧다운 페이스(shutdown phase)가 개시되고, 이 페이스 동안 연료-작동 차량 히터(10) 내에 존재하는 남아 있는 연료가 연소되는 단계; 및
    - 남아 있는 연료의 완전 연소 후에 셧다운 페이스가 종료됨이 없이, 셧다운 페이스 동안 스위치-온 신호(36)를 수신한 후에, 제어 유니트에 의해 재시동(restart) 페이스가 개시되는 단계를 포함하는, 연료-작동 차량 히터의 작동 방법.
  2. 청구항 1에서,
    셧다운 페이스 동안, 연소 공기가 연료-작동 차량 히터(10)의 버너(burner)(32)로 공급되는 한편 상기 버너(32)에는 새로운 연료가 공급되지 않는, 연료-작동 차량 히터의 작동 방법.
  3. 청구항 1에서,
    재시동 페이스 동안 연소 공기와 새로운 연료가 버너(32)로 공급되는, 연료-작동 차량 히터의 작동 방법.
  4. 청구항 3에서,
    셧다운 페이스가 스위치-온 신호의 수신 후에 미리결정된 시간 구간(△t1)보다 더 짧게 지속될 때, 재시동 페이스의 시작에서 버너로 공급되는 연료의 양(Vrestart)은 셧다운 페이스의 시작에서 공급되는 연료의 양(Vshutdown)에 상응하는, 연료-작동 차량 히터의 작동 방법.
  5. 청구항 3에서,
    셧다운 페이스가 스위치-온 신호(36)의 수신 후에 미리결정된 시간 구간(△t1)보다 더 길게 지속될 때, 재시동 페이스의 시작에서 버너(32)로 공급되는 연료의 양(Vrestart)은 셧다운 페이스의 시작 바로 직전에 공급되는 연료의 양(Vshutdown)의 일부에 상응하는, 연료-작동 차량 히터의 작동 방법.
  6. 청구항 5에서,
    재시동 페이스의 시작에서 버너로 공급되는 연료의 양(Vrestart)은, 추가적인 시간 구간(△t2) 동안, 셧다운 페이스가 시작하기 바로 직전에 공급되는 연료의 양(Vshutdown)의 일부로부터 셧다운 페이스의 시작에서 공급되는 연료의 양(Vshutdown)까지 증가되는, 연료-작동 차량 히터의 작동 방법.
  7. 청구항 3에서,
    전체 재시동 페이스 동안 전체 시간에 걸쳐 일정하거나 미리결정된 시간의 과정이 뒤따르는 공기 수(air number)(λ)가 유지되도록, 재시동 페이스 동안 버너(32)로 공급되는 연소 공기의 양(Vair)은 버너(32)로 공급되는 연료의 양(Vrestart)에 맞춰지는, 연료-작동 차량 히터의 작동 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 방법(100)을 수행하도록 구성된 제어 유니트(16)를 구비하는, 연료-작동 차량 히터.
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