KR100384138B1 - 오일레벨 측정용 센서와 이 센서를 이용한 오일레벨측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일레벨 측정용 센서와 이 센서를 이용한 오일레벨 측정장치에 관한 것으로서,

종래의 오일레벨 측정장치는 경고등이 점등되는 오일레벨의 기준치가 너무 낮게 설정되어있어 경고등이 점등된 때에는 이미 오일 내 공기 혼입율 과다로 인해 베어링이 손상된 후이며, 또한, 공회전 시에는 오일펌프의 회전 속도가 낮아 오일량에 관계없이 오일압에 차이가 나지 않게되므로 상기와같이 메인 갤러리의 오일압을 측정하여 오일의 양을 간접적으로 측정하는 것은 신뢰도가 떨어지게되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 도선을 오일탱크 내부에 설치하되, 이 도선 중 오일레벨의 변화에 따라 부분적으로 오일에 잠기는 센서부를 형성하여 오일탱크 내의 오일변화에 따라 오일에 잠겨지는 부분과 그렇지 않은 부분의 온도변화에 따라 저항값이 가변됨에 따라 검출되는 전압의 변화량으로서 오일레벨을 검출하도록 하므로서, 정확한 오일레벨을 측정할 수 있고, 단순하게 구성할 수 있음에 따라 제품의 가격을 현저히 감소시킬 수 있음은 물론 무게감소로 인해 전체적인 차량의 무게를 감소시켜 연비 향상의 부가적인 효과 또한 기대할 수 있도록 한 오일레벨 측정용 센서와 이 센서를 이용한 오일레벨 측정장치에 관한 것이다.

Description

오일레벨 측정용 센서와 이 센서를 이용한 오일레벨 측정장치{Sensor for oil sounding and oil sounding device using it}

본 발명은 오일레벨 측정용 센서와 이 센서를 이용한 오일레벨 측정장치에 관한 것으로서, 특히 정확한 오일레벨을 측정할 수 있고, 단순하게 구성할 수 있음에 따라 제품의 가격을 현저히 감소시킬 수 있음은 물론 무게감소로 인해 전체적인 차량의 무게를 감소시켜 연비 향상의 부가적인 효과 또한 기대할 수 있도록 한 오일레벨 측정용 센서와 이 센서를 이용한 오일레벨 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에는 엔진의 각 마찰부품으로 오일을 공급해주기 위한 오일탱크가 장착되어 있으며, 이 오일탱크에는 오일의 잔존량을 감지하는 오일레벨 측정장치가 설치되고 있다.

종래의 오일레벨 측정장치는 메인 갤러리의 오일압이 기준치 이하로 떨어지면 엔진에 설치되어 있는 오일 스위치가 동작하여 경고등이 점등되도록 구성되어 있다.

하지만, 상기와같은 오일레벨 측정장치는 경고등이 점등되는 오일레벨의 기준치가 너무 낮게 설정되어있어 경고등이 점등된 때에는 이미 오일 내 공기 혼입율 과다로 인해 베어링이 손상된 후이다.

또한, 공회전 시에는 오일펌프의 회전 속도가 낮아 오일량에 관계없이 오일압에 차이가 나지 않게되므로 상기와같이 메인 갤러리의 오일압을 측정하여 오일의 양을 간접적으로 측정하는 것은 신뢰도가 떨어진다 할 수 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 도선을 오일탱크 내부에 설치하되, 이 도선 중 오일레벨의 변화에 따라 부분적으로 오일에 잠기는 센서부를 형성하여 오일탱크 내의 오일변화에 따라 오일에 잠겨지는 부분과 그렇지 않은 부분의 온도변화에 따라 저항값이 가변됨에 따라검출되는 전압의 변화량으로서 오일레벨을 검출하도록 하므로서, 정확한 오일레벨을 측정할 수 있고, 단순하게 구성할 수 있음에 따라 제품의 가격을 현저히 감소시킬 수 있음은 물론 무게감소로 인해 전체적인 차량의 무게를 감소시켜 연비 향상의 부가적인 효과 또한 기대할 수 있도록 한 오일레벨 측정용 센서와 이 센서를 이용한 오일레벨 측정장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명의 센서는,

온도변화에 따라 저항값이 가변되는 도선을 오일탱크의 내부에 수직방향으로 설치하되, 항시 오일탱크 내의 공기중에 접촉되는 공기의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 제 1 센서부와, 항시 오일에 잠겨있으며 오일의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 제 2 센서부와, 상기 제 1 및 제 2 센서부의 사이에 형성되어 오일탱크 내의 오일레벨 변화에 따라 오일에 부분적으로 잠겨지며 오일에 잠겨진 레벨에 따라 변화되는 온도에 따라 저항값이 가변되는 제 3 센서부로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 센서를 이용한 오일레벨 측정장치는

온도변화에 따라 저항값이 가변되는 도선을 오일탱크의 내부에 수직방향으로 설치하되, 항시 오일탱크 내의 공기중에 접촉되는 공기의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 제 1 센서부와, 항시 오일에 잠겨있으며 오일의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 제 2 센서부와, 상기 제 1 및 제 2 센서부의 사이에 형성되어 오일탱크 내의 오일레벨 변화에 따라 오일에 부분적으로 잠겨지며 오일에 잠겨진 레벨에 따라 변화되는 온도에 따라 저항값이 가변되는 제 3 센서부로 구성된 센서와;

상기 센서의 양단에 일정전압을 인가하는 밧데리와;

상기 제 1 센서부에 걸리는 전압(V1)을 감지하는 제 1 전압 감지부와;

상기 제 2 센서부에 걸리는 전압(V2)을 감지하는 제 2 전압 감지부와;

상기 제 3 센서부에 걸리는 전압(V3)을 감지하는 제 3 전압 감지부와;

상기 각각의 전압 감지부에서 감지된 전압을 이용하여 아래의 식에 따라 연산하여 오일레벨(H)을 검출하여 출력하는 오일레벨 검출부; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

식---- 오일레벨(H) =(L: 센서부의 도선길이, V1: 제 1 센서부 전압, V2: 제 2 센서부 전압, V3: 제 3 센서부 전압)

도 1 은 본 발명의 오일레벨 측정용 센서를 용한 오일레벨 측정장치를 보인 도면.

도 2 는 본 발명의 센서를 보인 등가회로.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 센서 2 : 제 1 센서부

3 : 제 2 센서부 4 : 제 3 센서부

5 : 제 1 전압 감지부 6 : 제 2 전압 감지부

7 : 제 3 전압 감지부 8 : 오일레벨 검출부

9 : 도선 10 : 밧데리

11 : 고정대

이하, 첨부된 도면 도 1 과 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 오일탱크내의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 센서를 나타내는데, 이 센서(1)는 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 도선(9)을 오일탱크의 내부에 수직방향으로 설치하되, 도 1 에 도시된 바와같이 항상 오일탱크 내의 공기중에 접촉되는 제 1 센서부(2)와, 항상 오일탱크 내의 오일에 잠겨있는 제 2 센서부(3)와, 제 1 센서와 제 2 센서(3)의 사이에 형성되어 오일탱크 내의 오일레벨 변화에 따라 오일에 부분적으로 잠겨지는 제 3 센서부(4)로 구성된다.

이때, 상기 제 1 내지 제 3 센서(2∼4)를 구성하는 도선(9)의 길이는 각기동일하게 형성하는 것이 바람직하며, 약 2m의 길이로 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 오일탱크 내에 약 2m의 도선(9)을 수직방향으로 길게 설치할 수 없으므로 도 1 과같이 제 1 센서(2)와 제 2 센서(3)를 구성하는 도선(9)은 수평방향으로 지그재그로 권회하던지 아니면 나선형으로 권회하여 비교적 적은 면적을 차지하면서 오일탱크 내의 공기 또는 오일에 접촉되는 면적이 많아지도록 하였다.

상기 제 3 센서(4)는 오일탱크의 중간부분 즉, 오일유면이 가변되는 부분에 설치되는 것으로서 도 1 에 도시된 바와같이 수직방향으로 지그재그로 권회하여 오일의 유량변화시 오일레벨이 변화되는 만큼 제 3 센서(4)의 도선에 오일이 잠겨지는 부분이 가변되도록 하였다.

상기 센서(1)의 양단에는 밧데리(10)를 연결하여 센서(1)에 일정전압이 인가되도록 하였으며, 각각의 센서부(2)(3)(4)에는 제 1 내지 제 3 전압 감지부(5∼7)를 연결하였다.

상기 제 1 전압 감지부(5)는 제 1 센서부(2)에 걸리는 전압(V1)을 감지하는 것이고, 제 2 전압 감지부(6)는 제 2 센서부(3)에 걸리는 전압(V2)을 감지하는 것이며, 제 3 전압 감지부(7)는 제 3 센서부(4)에 걸리는 전압(V3)을 감지하는 것이다.

상기 제 1 내지 제 3 전압 감지부(5∼7)의 출력단에는 오일레벨 검출부(8)가 접속되는데, 이 오일레벨 검출부(8)는 상기 각각의 전압 감지부(5∼7)에서 감지된 전압을 이용하여 아래의 식에 따라 연산하여 오일레벨(H)을 검출하는 것이다.

식---- 오일레벨(H) =(L: 센서부의 도선길이, V1: 제 1 센서부 전압, V2: 제 2 센서부 전압, V3: 제 3 센서부 전압)

상기와같은 식이 도출된 원리를 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

센서(1)에 적용된 도선(9)은 온도의 변화에 따라 그 저항값이 가변되므로 오일탱크 내의 공기온도와 오일온도의 변화에 따라 각각의 제 1 내지 제 3 센서부(2∼4)의 저항값이 가변되면서 제 1 내지 제 3 전압 감지부(5∼7)에서 검출되는 전압(V1∼V3)이 변화되므로, 이 전압을 측정하여 오일의 레벨을 검출하는 것이다.

도 2 는 본 발명에 적용된 센서(1)의 등가회로를 나타낸 것으로서, 제 1 내지 제 3 센서부(2∼4)가 일정간격으로 형성되어 있고, 도면상에 나타난 부호 L1은 제 1 센서부(2)의 길이, L2는 제 2 센서부(3)의 길이, L3은 제 3 센서부(4)의 길이, H는 오일레벨, V1은 제 1 센서부(2)에서 감지된 전압, V2는 제 2 센서부(3)에서 감지된 전압, V3는 제 3 센서부(4)에서 감지된 전압, I는 센서(1)에 인가되는 전류, Tg는 공기온도, Tl은 오일온도를 나타낸다.

상기 센서(1)에 전류가 인가되었을때 각각의 센서부(2∼4)에서 감지되는 전압(V1,V2,V3)에 대한 식은 아래의 식1과같이 표현되고,

V1= I ·R1 = I·ρ·L1/A ×(1+αTg)

V2= I R1 = I·ρ·L2/A ×(1+αTg)

V3= I R13 + I R23 = I·ρ·(L3-H)/A ×(1+αTg)+ I·ρ·H/A ×(1+αTl)

(단, R1: 제 1 센서부(2)의 저항값, R2: 제 2 센서부(3)의 저항값, R13: 제 3 센서부(4) 중에서 공기중에 노출된 부분의 저항값, R23: 제 3 센서부(4) 중에서 오일에 잠긴 부분의 저항값, A: 도선의 단면적, ρ:저항계수, α: 온도저항계수)

상기 식 1 에서 저항(R)과 저항계수(ρ)와의 관계는 R= ρL/A 로 나타낼 수 있다.

따라서, 상기 식 1 로부터 오일레벨 H 를 구하면 아래의 식 2 와 같다.

,

상기 식 2 와같이 오일레벨(H)이 표현된 상태에서 제 1 내지 제 3 센서부(2∼4)의 길이(L1,L2,L3)가 모두 동일하다고 가정하면,

최종적으로 오일레벨(H)을 구하는 식은

오일레벨(H) =(L: 임의의 센서부의 도선길이(단 각 센서부의 도선길이는 모두 동일함), V1: 제 1 센서부 전압, V2: 제 2 센서부 전압, V3: 제 3 센서부 전압)

로 구해지는 것이다.

상기 설명에서 센서(1)를 구성하는 도선(9)의 굵기와 길이 및 도선(9)을 따라 하르는 전류 등은 오일레벨의 측정 정밀도와 도선(9)의 내구성을 결정하는데 아주 중용한 인자가 된다.

예를들면, 도선(9)을 굵게하면 내구성이 향상되나 도선(9)의 저항이 작아져 측정 정밀도가 낮아지고, 도선(9)의 길이를 길게하면 도선의 저항이 커지는 장점이있으나 재료비가 많이 들며, 도선에 인가되는 전류를 높이면 측정 정밀도가 좋아지지만 도선(9)에서의 발열량이 커지게되어 도선(9)이 열팽창에 의해 휘거나 끊어질 우려가 발생하게된다.

상기 설명과같은 여러가지 면을 고려하여 가장 안정적인 오일레벨 측정값을 얻을 수 있는 상태는 도선(9)에 인가되는 전류는 약 10mA를 넘지않도록 하고, 자동차에 장착된 밧데리(10)의 출력전압인 12V를 이용할 경우 도선(9)의 길이는 2m를 넘지않도록 하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.

그리고, 미설명된 도면부호 11은 센서(1)가 오일탱크 내에서 고정되도록 지지해주는 고정대를 나타낸다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하여 밧데리(10)의 전압이 센서(1)에 공급되면 센서(1)를 구성하는 각각의 센서부(2∼4)에 전류(I)가 흐르게되는데, 이때 제 1 센서부(2)는 항상 공기중에 노출된 상태이고, 제 2 센서부(3)는 항상 오일에 잠겨있는 상태이며, 제 3 센서부(4)는 오일의 레벨에 따라 부분적으로 오일에 잠겨있게 된다.

그리고, 제 1 내지 제 3 센서부(2∼4)는 오일탱크 내의 오일온도 및 공기온도에 따라 저항값이 가변되게된다.

따라서, 상기 제 1 내지 제 3 센서부(2∼4)에 접속되어있는 제 1 내지 제 3 전압 감지부(5∼7)는 각각의 센서부(2∼4)에 걸리는 전압(V1,V2,V3)을 감지하여 오일레벨 검출부(8)로 출력하고, 상기 오일레벨 검출부(8)는 입력되는 전압(V1,V2,V3)을 이용하여 앞서 언급한 식에 따라 오일탱크 내의 오일레벨(H)을검출하게되는 것이다.

예를들어, V1이 20, V2가 10, V3가 15이고, 센서부(2∼4)각각의 길이가 2m이면, 이때의 오일레벨(H)은 '1'로 나타나게되며, 이상태는 오일탱크 내의 기준수위로부터 1㎝ 상승된 높이에 오일레벨이 형성되어 있음을 나타내는 것이다.

상기 기준수위는 제 2 센서부(3)와 제 3 센서부(4)의 경계부분으로 설정한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 도선을 오일탱크 내부에 설치하되, 이 도선 중 오일레벨의 변화에 따라 부분적으로 오일에 잠기는 센서부를 형성하여 오일탱크 내의 오일변화에 따라 오일에 잠겨지는 부분과 그렇지 않은 부분의 온도변화에 따라 저항값이 가변됨에 따라 검출되는 전압의 변화량으로서 오일레벨을 검출하도록 하므로서, 정확한 오일레벨을 측정할 수 있고, 단순하게 구성할 수 있음에 따라 제품의 가격을 현저히 감소시킬 수 있음은 물론 무게감소로 인해 전체적인 차량의 무게를 감소시켜 연비 향상의 부가적인 효과 또한 기대할 수 있도록 한 오일레벨 측정용 센서와 이 센서를 이용한 오일레벨 측정장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (10)

1. 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 도선(9)을 오일탱크의 내부에 수직방향으로 설치하되, 항시 오일탱크 내의 공기중에 접촉되는 공기의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 제 1 센서부(2)와, 항시 오일에 잠겨있으며 오일의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 제 2 센서부(3)와, 상기 제 1 및 제 2 센서부(2)(3)의 사이에 형성되어 오일탱크 내의 오일레벨 변화에 따라 오일에 부분적으로 잠겨지며 오일에 잠겨진 레벨에 따라 변화되는 온도에 따라 저항값이 가변되는 제 3 센서부 (4)로 구성된 것을 특징으로 하는 오일레벨 측정용 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   제 1 센서부(2) 내지 제 3 센서부(4)의 도선(9)길이는 각기 동일한 것을 특징으로 하는 오일레벨 측정용 센서.
3. 제 1 항에 있어서,

   제 1 센서부(2)와 제 2 센서부(3)는 도선(9)이 서로 접하지 않게 나선방향으로 권회되는 것을 특징으로하는 오일레벨 측정용 센서.
4. 제 1 항에 있어서,

   제 1 센서부(2)와 제 2 센서부(3)는 도선(9)이 서로 접하지 않게 수평방향으로 지그재그로 형성된것을 특징으로 하는 오일레벨 측정용 센서.
5. 제 1 항에 있어서,

   제 3 센서부(4)는 도선(9)이 서로 접하지 않게 수직방향으로 지그재그 형성된 것을 특징으로 하는 오일레벨 측정용 센서.
6. 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 도선(9)을 오일탱크의 내부에 수직방향으로 설치하되, 항시 오일탱크 내의 공기중에 접촉되는 공기의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 제 1 센서부(2)와, 항시 오일에 잠겨있으며 오일의 온도변화에 따라 저항값이 가변되는 제 2 센서부(3)와, 상기 제 1 및 제 2 센서부(2)(3)의 사이에 형성되어 오일탱크 내의 오일레벨 변화에 따라 오일에 부분적으로 잠겨지며 오일에 잠겨진 레벨에 따라 변화되는 온도에 따라 저항값이 가변되는 제 3 센서부 (4)로 구성되며, 각 센서부(1~3)의 도선길이가 모두 동일하게 형성된 센서(1)와;

   상기 센서(1)의 양단에 일정전압을 인가하는 밧데리(10)와;

   상기 제 1 센서부(2)에 걸리는 전압(V1)을 감지하는 제 1 전압 감지부(5)와;

   상기 제 2 센서부(3)에 걸리는 전압(V2)을 감지하는 제 2 전압 감지부(6)와;

   상기 제 3 센서부(4)에 걸리는 전압(V3)을 감지하는 제 3 전압 감지부(7)와;

   상기 각각의 전압 감지부(5∼7)에서 감지된 전압을 이용하여 아래의 식에 따라 연산하여 오일레벨(H)을 검출하여 출력하는 오일레벨 검출부(8); 로 구성된 것을 특징으로 하는 오일측정용 센서를 이용한 오일레벨 측정장치.

   식---- 오일레벨(H) =(L: 임의의 센서부의 도선길이(단, 각 센서부의 도선 길이는 모두 동일함), V1: 제 1 센서부 전압, V2: 제 2 센서부 전압, V3: 제 3 센서부 전압)
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서,

   제 1 센서부(2)와 제 2 센서부(3)는 도선(9)이 서로 접하지 않게 나선방향으로 권회되는 것을 특징으로하는 오일레벨 측정용 센서를 이용한 오일레벨 측정장 치.
9. 제 6 항에 있어서,

   제 1 센서부(2)와 제 2 센서부(3)는 도선(9)이 서로 접하지 않게 수평방향으로 지그재그로 형성된것을 특징으로 하는 오일레벨 측정용 센서를 이용한 오일레벨 측정장치.
10. 제 6 항에 있어서,

    제 3 센서부(4)는 도선(9)이 서로 접하지 않게 수직방향으로 지그재그 형성된 것을 특징으로 하는 오일레벨 측정용 센서를 이용한 오일레벨 측정장치.