KR0171324B1 - 엔진 흡입공기량 측정장치 및 그에 의한 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 흡입공기량 측정장치 및 그에 의한 측정방법에 관한 것이다.

본 발명에 따라, 엔진에 연결된 흡기관에 그 중심을 가로지르는 지지축에 고정되고 만곡면을 지닌 날개와, 공기흐름에 의해 날개에 발생되는 양력에 의해 지지축에 야기되는 변위크기를 감지하여 전자제어유니트에 감지신호를 출력하는 감지수단을 포함하여, 감지된 지지축의 변위로부터 양력의 크기를 구하여 그에 따른 흡기관을 통과하는 흡입공기량을 측정한다.

Description

엔진 흡입공기량 측정장치 및 그에 의한 측정방법

제1도는 자동차 흡기관에 장착된 본 발명의 엔진 흡입공기량 측정장치의 개략적인 구성도.

제2도는 제1도의 선 A-A'에 의해 취한 개략적인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 흡입공기량 측정장치 2 : 흡기관

3 : 정류기 4 : 지지축

5 : 날개 6 : 로드셀

7 : 전자제어 유니트

본 발명은 자동차 엔진으로 유입되는 흡입공기량을 측정하는 장치 및 그에 의한 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어서 흡입공기량 측정은 연료의 완전연소를 위한 공기와 연료의 공연비에 근접하도록 유입공기에 대응하여 적절한 연료분사제어를 위하여 필요하다. 예를 들어, 연료가 가솔린인 경우 가솔린 1에 대하여 공기 약 15의 혼합비율이 필요하다. 그러나, 연료의 완전연소를 위한 혼합비는 항상 지킬 수는 없는데, 그것은 고출력이 필요한 경우에는 다소 농후한 혼합기가 필요로 하지만 배기가스에 의한 공기오염방지를 위하여 규제하는 일산화탄소, 탄화수소 및 질소산화물이 증가하게 된다.

근자에는 운전조건 및 오염물질 배출 등을 감안하여 연료 분사량을 최적상태로 유지하도록 컴퓨터를 사용하여 연료분사를 자동 제어하는 전자 제어방식이 널리 채택되고 있다.

상기와 같은 전자제어방식에 의해 운전조건에 따른 최적의 공연비를 정확하게 제어하기 위해서는 흡입공기량 측정이 가장 근본적인 문제이며, 이를 위한 흡입공기량 측정계는 여러 가지가 있으나 대부분의 경우 측정값의 정확성 및 장치의 제조비용 면에 있어서 문제가 있다.

예를 들어, 흡입공기가 흡기관을 통하여 흐를 때 가동 베인(Vane)에서 운동력과 리턴 스프링의 평형되는 상태에서의 가동 베인 각도가 흡입공기량에 대응하는 것을 이용하여 가동 베인과 연동되는 포텐셔미터로 검지하는 베인형 측정계는 측정값의 부정확성 및 대기압 보정의 단점이 있다.

또한, 흡입공기온도를 감지하는 공기온도보상저항 및 발열량에 상응하는 열량을 내는 핫 와이어(hot wire)를 흡기관에 설치하고, 그로부터 출력을 얻기 위한 표준저항을 포함한 회로부 및 계측을 위한 제어회로부 등으로 구성되는 핫 와이어형 계측기도 공지되어 있으나 제조가격이 비싸고 내구성에 있어서 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 흡입공기량측정계의 단점을 해소하여 측정값이 정확하고 제조가격이 저렴한 날개형(wing type)흡입공기량 측정장치 및 그것을 이용한 흡입공기량을 측정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 흡입공기량측정장치는 흡기관에 그 중심축을 가로질러 고정된 지지축과; 공기흐름에 의해 양력이 발생되도록 만곡면을 갖추어 상기 지지축상에 설치되는 날개와; 상기 날개에서 발생되는 양력에 의한 지지축의 변위 크기를 감지하는 감지수단과; 이 감지수단으로부터 인가되는 감지 신호에 따라 양력을 계산하여 흡입공기량으로 환산하여 이에 따른 엔진제어를 실시하는 전자제어유니트를 포함하여 구성된다.

상기 엔진 흡입공기량 측정장치에 의한 흡입공기량 측정방법은 엔진으로 유입되는 공기흡입관의 공기흐름에 의해 발생되는 양력으로 인하여 날개가 장착된 지지축에 발생되는 변이를 측정하여 양력을 구하고 그로부터 흡입공기속도와 흡입공기량을 환산하여 측정한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도시한 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

제1도와 2도에서 본 발명의 흡입공기량 측정장치(1)는 도면에 도시되지 않은 스로틀밸브를 통하여 엔진에 연결되는 흡기관(2)에 제공된다.

에어클리너에 연결된 흡기관(2)의 입구측에는 에어클리너로부터 스로틀밸브 사이의 공기흐름, 즉 유선을 고르게 해주는 정류기(3)가 제공되어 있으며, 그 후방에는 흡기관(2)의 중심을 가로지르며 흡기관에 양단이 고정된 지지축(4)이 제공되고, 이 지지축(4) 중앙부에는 비행기 날개와 같이 만곡된 형상의 날개(5)가 고정되어 있다. 상기 지지축(4)은 가볍고 가요성의 특성을 지닌 재질이며, 알루미늄 합금으로 구성하는 것이 바람직하다. 상기 날개(5)는 상하 대칭적으로 형성하여 공기 유입구측이 후미부보다 위로 향해서 경사지게 설치할 수도 있고, 날개(5)의 상하부의 만곡 형상을 달리하여 도시된 바와 같이 대략 수평으로 설치할 수도 있으며, 어느 경우에나 양력이 수직상방으로 작용하도록 설정함이 바람직하다.

이로써, 에어클리너로부터 흡기관(2)으로 유입되는 공기흐름이 상기 날개(5)를 스쳐 통과할 때 날개(5)의 상면과 저면을 지나는 유속 차이로 인하여 날개의 상면과 저면에서 압력차가 생김에 따라 날개에는 상향의 양력이 발생하며 관계식은 다음과 같다.

F_L=C_L·A_P·ρV²/2

여기서, F_L은 양력으로서 날개(5)가 고정된 지지축(4)에 전달되어 지지축(4)이 변위를 일으키도록 작용하게 되고, 지지축(4)에 제공된 로드셀(6)(load cell)로부터 인가되는 지지축(4)의 변위 감지 값에 따라 전자제어 유니트(7)의 컴퓨터에 의해 양력으로 환산된다.

상기 C_L은 양력계수이고, A_P는 날개(5)의 최대투영면적으로 양자는 모두 날개(5)의 특성치로 정의되는 값이고, ρ는 공기밀도로서 흡기온도센서를 통해 얻어진다.

따라서, F_L= CV²(C는 상수)로 고쳐 쓸 수가 있고,

이로부터로 표시된다.

유량은 관계식 Q = ρVA(A는 흡기관의 단면적)로부터 계산될 수 있다. 일련의 계산은 전자제어 유니트(7)에서 수행된다.

이상으로부터 알 수 있듯이 본 발명의 흡입공기량 측정장치(1)는 공기흐름에 의해 비행기 날개와 같은 날개(5)에서 발생되는 양력으로부터 매우 간편하고 정확하게 흡기량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 흡입공기량 측정장치(1)는 그 구조에 있어서 종래의 측정장치에 비하여 매우 간단하게 구성되어 그 제조 가격면에서 저렴하게 제조할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 자동차 엔진 흡기관(2)에 제공되어 흡입공기량을 측정하는 흡입공기량 측정장치에 있어서, 상기 흡기관(2)에 그 중심축을 가로질러 고정되는 지지축(4)과; 공기흐름에 의해 양력이 발생되도록 만곡면을 갖추어 상기 지지축(4)상에 설치되는 날개(5)와; 상기 날개(5)에서 발생되는 양력에 의한 지지축(4)의 변위 크기를 감지하는 감지 수단과; 상기 감지수단으로부터 인가되는 감지신호에 따라 양력을 계산하여 흡입 공기량으로 환산하여 이에 따른 엔진제어를 실시하는 전자제어유니트(7)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진 흡입공기량 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지축(4)은 가요성의 알루미늄합금으로 이루어지고, 상기 감지수단은 로드셀(6)로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 흡입공기량 측정장치.
3. 자동차 엔진 흡입공기량 측정방법에 있어서, 흡기관(2)의 중심을 가로질러 제공된 지지축(4)상에 고정되며 만곡면을 지닌 날개(5)에 공기흐름에 의해 양력이 발생되게 하고, 지지축(4)의 변위를 양력값으로 환산한 값을 미리 설정하고, 지지축(4)상에 제공된 감지수단으로 날개(5)에 발생된 양력에 의한 지지축(4)의 변위 크기를 감지하여 얻어진 양력값으로부터 흡기관(2)을 통과하는 흡입공기의 속도를 산출하고, 이 흡입공기의 속도에 의하여 흡입공기량을 측정하는 것을 특징으로 하는 엔진 흡입공기량 측정 방법.