KR100215729B1

KR100215729B1 - 자동차 엔진의 매연배출 정도를 테스트하는 매연테스터기

Info

Publication number: KR100215729B1
Application number: KR1019960038514A
Authority: KR
Inventors: 목수호
Original assignee: 목수호
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 1999-08-16
Also published as: KR19980020159A

Abstract

본 발명은, 자동차 엔진으로부터 배출되는 매연을 흡착시킨 매연흡착지로부터 상기 엔진의 매연배출 정도를 테스트하는 매연테스터기에 관한 것으로서, 상기 매연흡착지에 의해 차단되는 개구를 갖는 본체와, 상기 본체내에 상기 매연흡착지와 평행하게 배치되며 중앙영역에 조명공을 갖는 격판과, 상기 격판과 상기 조명공에 설치되어 상기 매연흡착지에 빛을 투사하는 LED와, 상기 매연흡착지를 향한 상기 격판의 판면에 상기 조명공의 둘레에 설치되어 상기 매연흡착지에서 반사된 상기 LED로부터의 빛을 수령하는 복수개의 포토다이오드와, 상기 포토다이오드들로부터의 감지신호에 기초하여 상기 엔진의 매연배출 정도를 판별하는 판별부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 사용에 따라 그 특성이 변하지 않고 일정하게 유지되어, 내구성이 강하고 측정의 오차가 적게 발생하는 매연테스터기가 제공된다.

Description

자동차 엔진의 매연배출 정도를 테스트하는 매연테스터기 { }

본 발명은 자동차 엔진의 매연배출 정도를 테스트하는 매연테스터기에 관한 것이다.

자동차 등에서 사용하는 엔진은 운전 중 매연을 배출하며, 이러한 매연은 환경 공해 등을 유발하므로, 일정치 이상의 매연을 배출하는 차량은 운행에 제한을 가하고 있다. 엔진에서 매연이 발생하는 정도는 매연테스트장치를 통해 측정한다.

도 6는 종래의 매연테스트장치의 개략적 구성도로서,도 6a는 매연흡착장치의 개략적 구성도이고, 도 6b는 매연테스터기의 개략적 구성도이다. 통상적으로 매연테스트장치는, 엔진의 배기구에서 배출되는 매연을 매연흡착지(89)에 흡착시키는 매연흡착장치(90)와, 매연흡착지(89)에 흡착된 매연의 양으로 엔진의 매연발생 정도를 판별하는 매연테스터기(100)로 구성되어 있다.

매연흡착장치(90)는, 공기를 흡입하는 실린더장치(91)와, 자동차 엔진의 배기구(97)에 연결되는 배기구연결관(95)과, 실린더장치(91)와 배기구연결관(95)을 연결하는 실린더연결관(93)과, 실린더연결관(93)과 배기구연결관(95) 사이에 개재되는 매연흡착지(89)로 구성되어 있다. 엔진을 작동시키면 배기구(97)에서는 매연이 배출된다. 이 배출된 매연은 배기구연결관(95)을 통해 매연흡착지(89)에 도달하며, 이때 실린더장치(91)는 흡입작동을 한다. 이에 따라 매연은 매연흡착지(89)에 흡착되고 매연이 걸러진 나머지 공기는 실린더연결관(93)을 통해 실린더장치(91) 내에 흡입된다.

매연흡착지(89)는 매연이 흡착됨에 따라 까맣게 변색이 되며, 이 변색된 정도는 매연의 발생 정도에 따라 다르게 된다. 즉, 매연의 발생이 많을수록 더 까맣게 되는데, 이 변색된 정도에 따라 매연발생 정도를 판별하는 것이 매연테스터기(100)이다.

매연테스터기(100)는 원통형상의 본체(81)와, 본체(81) 내에 설치되어 본체(81)의 내부 공간을 상하로 구획하며 중앙부위에 조명공(86)이 형성되어 있는 광전지판(Solar Cell)(83)과, 광전지판(83)의 상부에 설치되어 조명공(86)을 통해 하부로 빛을 투사하는 백열등(87)으로 구성되어 있다. 본체(81)는 하부가 개구되어 있으며, 개구된 하부에 매연흡착지(89)가 놓여진다.

백열등(87)으로부터의 빛은 조명공(86)을 통해 하부로 투사되고, 이 빛이 매연흡착지(89)에 반사되어 상향하면 광전지판(83)은 이 빛을 수령하여 전류를 발생시킨다. 이때, 매연흡착지(89)에서 반사되는 빛의 양은 흡착된 매연이 많을수록 적게 되고, 광전지판(83)이 발생시키는 전류의 크기는 수령된 빛의 양에 비례하게 되므로, 발생되는 전류가 작을수록 매연이 많이 흡착된 것으로 판별할 수 있다. 이 광전지판(83)에 연결된 판별부(90)에서는 광전지판(83)으로부터 발생하는 전류의 크기에 따라 매연발생 정도를 판별한다.

그런데, 이러한 종래의 매연테스터기는, 매연흡연지(89)에 조명하는 수단으로서 백열등(87)을 사용하므로, 그 조명도가 시간의 흐름에 따라 점진적으로 저하되어 매연발생 정도의 측정이 부정확하다는 문제점이 있다. 특히 필라멘트가 가열됨에 따라 백열등의 유리관이 흑화되는 현상이 발생하여 조명도에 많은 영향을 주게 된다.

또한, 매연흡착지(89)에서 반사되는 반사광을 수령하는 광전지판(83)은 열에 약한 반도체재료로 구성되어, 백열등(87)에서 발생되는 열에 의해 그 특성이 변하게 된다. 이에 따라 판별부(90)로 송출하는 전류의 크기도 변하게 되어 정확한 매연정도의 판별이 불가능해지며, 내구성이 매우 약하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 사용에 따라 그 특성이 변하지 않고 일정하게 유지되어 내구성이 강하고, 측정의 오차가 적게 발생하는 매연테스터기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 매연테스터기의 분해사시도,

도 2는 도 1의 결합상태의 측단면도,

도 3은 도 1의 매연테스터기의 판별부의 회로도,

도 4는 도 3의 선형보정회로부의 등가회로도,

도 5는 포토다이오드의 출력특성에 따른 증폭회로부의 이상적인 출력치와 실제 출력치를 비교한 그래프,

도 6은 종래의 매연테스트장치의 개략적 구성도로서,

도 6a는 매연흡착장치의 개략적 구성도,

도 6b는 매연테스터기의 개략적 구성도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체 3 : 격판

5 : 포토다이오드 6 : 조명공

7 : LED 10 : 매연테스터기

20 : 증폭회로부 30 : 보정회로

40 : 선형보정회로부 41 : 차동증폭기

50 : 반전증폭회로 60 : 출력보정회로부

70 : 판별부 71 : A/D컨버터

상기 목적은, 본 발명에 따라, 자동차 엔진으로부터 배출되는 매연을 흡착시킨 매연흡착지로부터 상기 엔진의 매연배출 정도를 테스트하는 매연테스터기에 있어서, 상기 매연흡착지에 의해 차단되는 개구를 갖는 본체와, 상기 본체내에 상기 매연흡착지와 평행하게 배치되며 중앙영역에 조명공을 갖는 격판과, 상기 격판과 상기 조명공에 설치되어 상기 매연흡착지에 빛을 투사하는 LED와, 상기 매연흡착지를 향한 상기 격판의 판면에 상기 조명공의 둘레에 설치되어 상기 매연흡착지에서 반사된 상기 LED로부터의 빛을 수령하는 복수개의 포토다이오드와, 상기 포토다이오드들로부터의 감지신호에 기초하여 상기 엔진의 매연배출 정도를 판별하는 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매연테스터기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 판별부는 상기 포토다이오드로부터의 전류에 대응하여 증폭된 신호를 출력하는 증폭회로부를 포함하며, 상기 증폭회로부에 의해 출력되는 신호가 상기 포토다이오드가 수령하는 빛의 세기에 대해 선형적인 입출력 특성을 유지하도록 상기 증폭회로부의 출력신호값을 보정하는 선형보정회로부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 판별부는, 매연배출 정도의 판별치가 부의 값을 갖는 경우 매연배출이 없는 것으로 보정하여 출력하는 출력보정회로부를 더 포함하는 것이 효과적이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 매연테스터기의 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 결합상태의 측단면도이다. 본 발명에 따른 매연테스터기(10)는, 원통형상의 본체(1)와, 본체(1) 내에 설치되어 본체(1)의 내부 공간을 상하로 구획하며 중앙부위에 조명공(6)이 형성되어 있는 격판(3)과, 격판(3)의 상부에 설치되어 조명공(6)을 통해 하부로 빛을 투사하는 LED(Light Emitting Diode)(7)와, 격판(3)의 하부에 조명공(6)을 중심으로 방사상으로 부착되어 있는 네 개의 포토다이오드(5)로 구성되어 있다. 본체(1)는 하부가 개구되어 있으며, 개구된 하부에는 전술한 매연흡착장치로부터 매연이 흡착된 매연흡착지(9)가 놓여진다.

LED(7)로부터의 빛은 조명공(6)을 통해 하부로 투사되고, 이 빛이 매연흡착지(9)에 반사되어 상향하면 격판(3) 하부의 포토다이오드(5)는 이 빛을 수령하여 전류를 발생시킨다. 이때, 매연흡착지(9)에서 반사되는 빛의 양은 흡착된 매연이 많을수록 적게 되고, 포토다이오드(5)가 발생시키는 전류의 크기는 수령된 빛의 양에 비례하게 되므로, 발생되는 전류의 크기가 작을수록 매연이 많이 흡착된 것으로 판별할 수 있다. 이 포토다이오드(5)에 연결된 판별부(70)에서는 포토다이오드(5)로부터 발생하는 전류의 크기에 따라 매연발생 정도를 판별한다.

도 3은 도 1의 매연테스터기(10)의 판별부(70)의 회로도이다. 판별부(70)는 포토다이오드(5)로부터의 전류에 대응하여 증폭된 전압신호를 출력하는 증폭회로부(20)와, 증폭회로부(20)에 의해 출력되는 신호가 포토다이오드(5)가 수령하는 빛의 세기에 대해 선형적인 입출력 특성을 유지하도록 증폭회로부(20)의 출력신호값을 보정하는 선형보정회로부(40)와, 증폭회로부(20)로부터 증폭되고 선형보정회로부(40)로부터 보정되어 출력되는 전압신호에 따라 판별된 매연배출 정도의 판별치가 부의 값을 갖지 않도록 보정하여 출력하는 출력보정회로부(60)를 포함하여 구성된다.

증폭회로부(20)는 연산증폭기에 의한 증폭회로로 구성되어 있으며, 입력단에는 포토다이오드(5)로부터 출력되는 전류가 버퍼(8)를 통해 입력되고, 출력단(21)에서는 이 출력되는 전류값이 전압신호로 증폭되어 출력된다. 증폭회로부(20)에 입력되는 포토다이오드(5)로부터의 전류는 수십㎃ 정도의 크기를 가지며, 증폭회로부(20)는 이 전류를 0 내지 1V 정도의 크기를 갖는 전압레벨로 증폭하여 출력한다.

증폭회로부(20)의 출력단(21)에는 선형보정회로부(40)가 연결되어 있다. 선형보정회로부(40)는 다수의 보정회로(40)와 연산증폭기로 구성된 차동증폭기(41)로 이루어져 있다. 포토다이오드(5)의 출력 특성은, 이상적으로는 매연흡착지(9)에서 반사되어 포토다이오드(5)에 수령된 빛의 양에 정확히 비례하는 전류를 출력하는 선형적 특성을 가져야 하나, 실제로는 수령된 빛의 양이 증가함에 따라 출력되는 전류의 크기가 증가하는 비율은 점차 증가하여 지수함수에 가까운 특성을 갖게 되어, 증폭회로부(20)에서 증폭되어 나오는 전압크기는 실제 포토다이오드(5)에서 수령된 빛의 양에 비해 점차로 증가하게 된다. 이에 따라 포토다이오드(5)와 증폭회로부(20)의 출력단(21)간의 입출력 특성은, 이상적으로는 선형적으로 이루어지나, 실제 입출력 특성은 전압이 커질수록 증폭률이 점차 증가하 일정한 몇 개의 지점을 기점으로하여 꺾인 그래프가 구성된다. 예컨데, 도 5에서 굵은실선으로 도시한 바와 같이 0.3V, 0.5V, 0.7V, 1.0V, 1.25V를 나타내는 이상전압점에서 꺾이어 나타나게 되며, 선형보정회로부(40)는 이 이상전압점에 의해 나타난 그래프를 가는실선으로 도시한 선형그래프로 보정하게 된다.

선형증폭회로부(20)는 다수의 연산증폭기로 구성된 다수의 보정회로(30)로 이루어져 있다. 각 보정회로(30)의 연산증폭기의 입력단에는 증폭회로부(20)의 출력단(21)이 연결되어 있다. 보정회로(30) 내의 각 연산증폭기는 비교기를 구성하고 있으며, 이 비교기는 증폭회로부(20)의 출력단(21)의 전압과 기준전압(Ref)으로부터의 전압을 분배하는 전압분배회로(33)로부터 공급되는 전압과 비교하게 된다.

전압분배회로(33)는 병렬연결된 두 개의 저항으로 구성되어 기준전압(Ref)을 각 보정회로(30)에 입력하기 위한 전압레벨로 분배한다. 예컨데, 증폭회로부(20)가 도 5에 도시된 것 같은 특성을 갖는다면, 전압분배회로(33)는 최하단의 보정회로(30e)에 0.3V가 입력되도록 하고, 순차적으로 0.5V, 0.7V, 1.0V가 입력되어 최상단의 보정회로(30a)에는 1.25V가 입력되도록 한다. 보정회로(30) 내의 각 연산증폭기는, 증폭회로부(20)로부터 각 보정회로(30)에 입력되는 값이 각 보정회로(30)의 입력단에 연결된 전압분배회로(33)로부터 입력된 전압보다 큰 경우에만 턴온된다. 즉, 증폭회로부(20)로부터의 출력전압이 0.3V가 넘으면 최하단의 보정회로(30e)가 턴온되고, 0.5V가 넘게 되면 두번째의 보정회로(30d)가 턴온되고, 이와 같이 순차적으로 턴온되어 증폭회로부(20)로부터의 출력전압이 1.25V가 넘으면 최상단의 보정회로(30a)가 턴온되는 것이다.

이와 같은 선형보정회로부(40)를 등가회로로 도시한 것이 도 4이다. 선형보정회로부(40)의 각 보정회로(30)는 스위치와 저항이 연결된 회로로 대치하여 설명할 수 있다. 따라서 각 보정회로(30)는 턴온된 스위치의 갯수에 따라 차동증폭기(41)의 증폭률을 변환시키게 된다. 즉, 증폭회로부(20)로부터의 출력 전압이 0.3V이하일 경우에는 차동증폭기(41)의 증폭비율은 1:1이나, 최하단의 보정회로(30)가 턴온됨에 따라 차동증폭기(41)의 증폭률은 1:0.95 정도로 강하되고, 증폭회로부(20)로부터의 전압이 증가하여 턴온되는 보정회로(30)의 수가 증가함에 따라 순차적으로 차동증폭기(41)의 증폭비율은 강하되는 정도가 증가하여, 최상단의 보정회로(30)가 턴온되면 1:0.7 정도로 강하된다. 이에 따라 증폭회로부(20)가 나타내는 실제적인 입출력 특성은 차동증폭기(41)의 강하된 증폭비율에 의해, 도 5의 가는실선과 같이, 이상적인 입출력 특성에 가깝게 보정되고, 증폭회로부(20)로부터의 출력전압은 포토다이오드(5)가 수령한 빛의 양에 정확하게 비례하는 전압값으로 변환되어 출력된다.

선형보정회로부(40)의 출력은 반전증폭회로(50)에 입력된다. 반전증폭회로(50)는 연산증폭기로 구성된 반전증폭기(53)와 정전압원(51)으로 구성되어 있다. 반전증폭회로(50)는 차동증폭기(41)로부터의 전압신호를 반전시킨다. 즉, 차동증폭기(41)로부터의 출력전압은 포토다이오드(5)가 수령한 빛의 세기에 비례하게 되는데, 포토다이오드(5)로부터의 전류가 클수록 매연배출 정도는 작은 것으로 판별되므로, 이와 같이 전압신호를 반전시켜 매연배출 정도의 출력이 용이하도록 한다. 이때, 정전압원(51)이 출력하는 전압은 매연배출 정도가 100%를 가리키는 전압으로서 본 실시예에서는 1V이며, 이 정전압원(51)이 가리키는 1V로부터 차동증폭기(41)로부터의 전압을 감산한 전압이 반전증폭회로(50)의 출력이 된다.

반전증폭회로(50)의 출력은 출력보정회로부(60)로 입력된다. 출력보정회로부(60)는 연산증폭기에 의한 비교기로 구성되어 일정 전압 이하의 전압은 클램핑하는 기능을 하며, 본 실시예에서는 0V 이하의 전압을 0V로 보정하는 역할을 한다. 이에 따라 매연배출 정도가 부의 값으로 출력되는 경우에 해당하는 전압이 발생할 경우에는, 매연배출 정도가 0을 가리키도록 출력할 수 있게 된다. 출력보정회로부(60)로부터의 출력 전압은 A/D컨버터(71)를 거쳐 디지탈신호로 전환된 뒤, 세븐세그먼트 등으로 구성된 표시판(73)에 숫자로 표시된다. 이에 따라 매연배출 정도를 수치로 용이하게 알 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, LED와 포토다이오드를 사용하여 매연배출 정도를 측정하므로 사용에 따라 그 특성이 변하지 않고 일정하게 유지되어 내구성이 강하고 측정의 오차가 적게 발생하며, 회로상의 오차를 보정하는 선형보정회로부 및 출력보정회로부에 의해 측정상의 오차가 적게 발생하는 매연테스터기가 제공된다.

Claims

(정정)

자동차 엔진으로부터 배출되는 매연을 흡착시킨 매연흡착지로부터 상기 엔진의 매연배출 정도를 테스트하는 매연테스터기에 있어서,

상기 매연흡착지에 의해 차단되는 개구를 갖는 본체와,

상기 본체내에 상기 매연흡착지와 평행하게 배치되며 중앙영역에 조명공을 갖는 격판과,

상기 격판과 상기 조명공에 설치되어 상기 매연흡착지에 빛을 투사하는 LED와,

상기 매연흡착지를 향한 상기 격판의 판면에 상기 조명공의 둘레에 설치되어 상기 매연흡착지에서 반사된 상기 LED로부터의 빛을 수령하는 복수개의 포토다이오드와,

상기 포토다이오드들로부터의 감지신호에 기초하여 상기 엔진의 매연배출 정도를 판별하는 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매연테스터기.
(삭제)
(정정)

제1항에 있어서,

상기 판별부는 상기 포토다이오드로부터의 전류에 대응하여 증폭된 신호를 출력하는 증폭회로부를 포함하며,

상기 증폭회로부에 의해 출력되는 신호가 상기 포토다이오드가 수령하는 빛의 세기에 대해 선형적인 입출력 특성을 유지하도록 상기 증폭회로부의 출력신호값을 보정하는 선형보정회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매연테스터기.
제3항에 있어서,

상기 판별부는, 매연배출 정도의 판별치가 부의 값을 갖는 경우 매연배출이 없는 것으로 보정하여 출력하는 출력보정회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매연테스터기.
(삭제)