KR0138272Y1 - 연료 분사장치용 압력센서 - Google Patents

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Abstract

압전 세라믹스를 사용하여 실린더 내의 압력 변화에 따른 전기적 충격파를 ECU로 전달하는 연료 분사장치용 압력센서는 외부의 전원과 연결된 단자가 삽입되는 공간부가 형성되어 있는 하우징(20)과, 하우징(20)내의 공간부(26)에서 홀더(24)에 의해 삽입되어 있는 단자(21), (22)와, 이 단자(21), (22)와 접속되어 있는 은 전극(28)및 압전 세라믹스(30)와, 일단에는 압전 세라믹스(30)과 접합되는 금속 플레이트(32)가 부착되어 있으며 타단에는 다이어프램(36)이 부착된 태핏(34)으로 구성되어 있으며, 실린더에서 도달되는 압력파는 다이어프램을 진동하게 되며, 이 진동은 태핏을 거쳐 압전 세라믹스로 전달됨으로써, 이때 발생되는 전기적 신호가 ECU로 입력되어 연료분사량을 결정하게 된다.

Description

연료 분사장치용 압력센서
제1도는 일반적인 전자제어식 연료 분사장치의 개략도.
제2도는 종래의 연료 분사장치용 압력센서의 단면도.
제3도는 본 고안의 연료 분사장치용 압력센서의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 하우징 21,22 : 단자
24 : 홀더 26 : 공간부
28 : 은 전극 30 : 압전 세라믹스
32 : 금속 플레이트 34 : 태핏
36 : 다이어프램 38 : 나사부
본 고안은 연료 분사장치용 압력센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전세라믹스를 이용하여 실린더 내의 압력 변화에 따라 변화하는 전기적인 충격파를 전자제어유닛에 전달하여 정확히 압력을 측정하는 연료 분사장치용 압력센서에 관한 것이다.
현재 많이 사용하고 있는 가솔린 분사장치에서는 기화기 대신에 연료펌프와 분사밸브, 또는 분사펌프와 분사밸브를 사용하여 혼합기를 분사하고 있다. 또한, 연료분사량을 제어하는 방식에는 기계식이나 전자제어식이 있으며, 어느것이나 기관의 현재 운전상태에 따라 가장 적합한 혼합기를 제공하게 된다. 전자제어식 가솔린 분사장치의 경우, 전자제어유닛은 각종 센서로부터 전달되는 정보를 바탕으로 최적의 연소상태를 유지 하도륵 분사밸브를 제어하여 연료를 공급하게 되는 바, 제1도를 참고로 이러한 가솔린 엔진에서 사용하는 전자제어식 연료 분사장치에 대하여 개략적으로 살펴보기로 한다.
제1도는 일반적인 전자제어식 연료 분사장치의 개략도로, 공기청정기기(1)를 통해 유입된 공기는 에어플로우 메터(도시 생략)에서 정확히 계량되어 전자제어유닛(electronic control unit:이하 ECU라 칭함)(2)으로 전달되며, 그밖의 입력 신호로서 쓰로틀 스위치(3)에서 전달되는 쓰로틀 밸브의 검출신호나, 배전기(4)에서 전달되는 점화순서 및, 수온센서(6)에서 전달되는 냉각수온도가 입력된다. ECU는 이를 바탕으로 현재의 기관의 상태를 판단한 다음 연료의 분사량을 결정하게 되는데, 최적의 연소상태를 유지하기 위한 방안의 하나로서, 압력센서(10)에 의해 감지되는 실린더 내의 압력을 바탕으로 연료의 분사율을 결정하고 있다. 또한, 연료펌프(7)에 의해 연료탱크(5)로부터 각 실린더로 공급되는 연소의 압력은 압력조정기(8)에서 일정하게 조절된 분사밸브로 공급된다.
제2도에는 실린더 내의 압력을 측정하여 연료분사율을 결정하는 종래의 연료 분사장치용 압력센서가 도시되어 있다.
여기에 도시되어 있는 종래의 연료 분사장치용 압력센서의 구성을 보면, 얇은 황동판을 프레스 성형하여 제조한 다음 내부에 에테르나 알코올등의 휘발성이 강한 액체를 밀봉하여 구성한 것으로, 흡기다기관 내의 압력변화에 따라 팽창 및 수축하는 벨로우즈(12)와. 벨로우즈(12)의 변화를 전기적 신호로 변환하여 ECU로 보내는 변압코일(14) 및 가동철심(16)과, 이 가동철심(16)을 리턴시키는 스프링(18)으로 이루어져 있으며, ECU는 변압코일(14)에서 전달된 전기적 신호와 기관의 회전수 및 각종 센서로부터 전달되는 입력신호를 종합적으로 연산 처리하여 연료분사량을 결정한다.
이러 구성을 갖는 벨로우즈와 변압코일에 의한 압력 검출방식은 구조가 복잡하고, 압력과 전기적인 신호 변 환에 따른 시간적 지연을 초래하게 되며, 금속판과 휘발성 액체로 구성되어 있는 벨로우즈의 특성상 정밀한 압력변화의 검출이 불가능한 단점을 지니는 한편, 압력 센서의 무게가 무겁다.
상술한 문제를 감안하여 본 고안의 목적은 압전 세라믹스를 사용하여 실린더 내의 압력 변화에 따른 전기적 충격파를 정확히 측정하여 ECU로 전달하는 연료 분사장치용 압력센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 고안의 목적은 외부의 전원과 연결된 단자가 삽입되는 공간부기 형성되어 있는 하우징과, 하우징의 공간부에서 단자와 접속되어 있는 압전소자와, 일단에는 압전소자와 접합되는 금속 플레이가 부착되어 있고 타단에는 다이어프램이 부착된 태핏을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사장치용 압력센서에 의해 달성된 다.
다음에는 첨부된 제3도를 참고로 본 고안의 바람직한 실시에 따른 연료 분사장치용 압력센서에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
제3도는 본 고안의 연료 분사장치용 압력센서의 단면도이다. 여기에 도시한 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 압력센서의 개략적인 구성을 보면, 외부의 밧데리와 전기적으로 접속되어 있는 단자(21), (22)와, 홀더(24)에 의해 단자(21), (22)가 삽입되어 있는 공간부(26)가 형성되어 있는 하우징(20)과, 공간부(26)내에서 은 전극(28)을 통해 상기 단자(21), (22)접속되어 있는 압전 세라믹스(30)와, 상부에 부착된 금속 플레이트(32)를 통해 압전소자인 세라믹스(30)와 부착되어 있는 태핏(34)으로 이루어져 있다. 하우징(20)의 외부에는 나사부(38)가 형성되어 실린더 헤드나 실린더 블럭에 장착되는 구조를 지닌다.
하우징(20)내에 형성된 공간부(26)에는 단자(21), (22)를 고정하는 홀더(24)가 삽입되며, 이 단자(21), (22)는 압전 세라믹스(30) 표면에 형성된 은(Ag)전극(28)과 접속되어 있다. 외부에서 전달되는 전기는 은 전극(28)을 통해 압전 세라믹스(30)로 전달되며, 압전 세라믹스(30)는 외부에서 충격이 가해지면 전기가 발생하고 전기를 가하면 진동하는 특성을 지닌다.
여기에서 압전 세라믹스(30)는 일반적으로 PbzrO3와 PbTiO3를 일정비율로 배합하여 제조한 Pb(Zr,Ti)O3의 구성을 갖는다. 또한, 압전 세라믹스(30)와 접속되어 있는 금속 플레이트(32)는 태핏(34)의 일단에 부착되어 있으며, 태핏(34)에서 전달되는 충격파를 압전 세라믹스(30)로 전달하게 된다. 금속 플레이트(32)가 부착된 태핏(34)의 타단에는 다이어프램(36)이 부착되어 있다. 이 다이어프램(36)은 하우징(20)의 하부에 장착되어 있다. 따라서, 연소실로부터 도달하는 압력에 따라 진동하게 되며, 이 진동은 태핏(34)을 거쳐 금속 플레이트(32)를 통해 압전 세라믹스(30)로 전달된다. 이때, 은 전극(28)을 통해 통전 상태를 유지하고 있는 압전 세라믹스(30)는 다이어프램(36)에 도달하는 압력에 비례하여 전기적 충격파를 발산하게 되며, 이러한 전기적 신호는 ECU로 전달된다.
따라서, ECU는 압전 세라믹스(30)로부터 전달된 전기적 신호를 종합적으로 연산처리 하여 정확한 연료 분사율을 계산한 다음, 분사 밸브를 듀티(duty)제어함으로써 최적의 연소 상태를 유지하도록 연료를 분사하게 된 다.
이상으로 설명한 본 고안에 의하면, 경량으로, 순간적인 압력변화나 진동이 가해졌을때, 신속히 전하를 발생하여 ECU에 전달함으로써 정밀도가 매우 높고 수명이 반영구적인 압력센서를 제공할 수 있는 한편, 필요에 따라서는 각 실린더마다 이러한 압력센서를 설치함으로써 더욱 정밀한 압력측정이 가능하다.

Claims (3)

  1. 외부의 전원과 연결된 단자가 삽입되는 공간부가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징의 공간부에서 상기 단자와 접속되어 있는 압전소자와, 일단에는 상기 압전소자와 접합되는 금속 플레이트가 부착되어 있고 타단에는 다이어프램 이 부착된 태핏을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사장치용 압력센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압전소자는 표면에 은(Ag)전극이 형성된 압전 세라믹스인 연료 분사장치용 압력센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 공간부에는 상기 단자를 고정하는 홀더가 추가로 설치된 연료 분사장치용 압력센서.
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