KR100420889B1 - 흡기관을갖는내연기관의압력센서 - Google Patents

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Abstract

내연기관의 흡기관에 직접 설치되어 있는 압력센서의 압력측정부에서의 흡기관 가운데를 흐르는 흡입공기 중의 가스상 수분의 저온시의 동결의 위험성을 배제한다.
압력센서(1)의 압력측정측 압력센서 접속부(7)가 흡기관(5)의 거의 중심까지 또는 흡기관(5)의 중심을 넘는 곳까지 도달하여 있다.

Description

흡기관을 갖는 내연기관의 압력센서
(기술분야)
본 발명은 청구항 제 1 항의 상위개념에 기재한 형식의, 흡기관을 갖는 내연기관의 압력센서에 관한 것이다
(종래기술)
상기와 같은 형식의 압력센서는 이미 공지되어 있으며, 상기 압력센서는 관형(stub-like)의 압력센서 접속부를 구비한 플라스틱 케이싱을 가지고, 또 흡기관에 조립된 상태에서 내연기관의 흡기관의 내벽에 거의 면이 일치하게 정합하여 흡기관 내벽을 밀폐하거나 또는 이 내벽에서 약 수밀리미터 밖에 돌출하지 않는다(독일 특허 명세서 DE-OS 4317312호).
그러나 이와 같은 흡기관에 직접 설치되어 있는 압력센서는 압력센서 접속부가 동결할 위험이 있고, 그 결과 최악의 경우 압력센서의 고장을 일으킬 수가 있다. 동결의 위험성은 흡기관 내로 배기가스를 귀환시키고 또 크랭크 케이스 배기식 내연기관의 경우에는 특히 그 위험성이 높다. 그 이유는 유동매체가 높은 가스상 수분 함유량을 가지고 있으며 이것이 저온시에 얼음의 형태로 되어 압력센서의 압력측정장치의 얇은 금속의 센서관 부재 내부에 동결할 수가 있기 때문이다.
(발명이 해결하려는 과제)
본 발명의 과제는 상술한 종래의 압력센서의 결점을 배제하는데 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명의 과제는 청구항 제 1 항의 특징을 갖는 수단에 의해 해결된다.
(발명의 효과)
청구항 제 1 항의 특징을 갖는 본 발명의 압력센서는 상술한 종래의 압력센서에 대하여 압력센서의 동결의 위험성을 극히 높은 확실성을 가지고 배제할 수 있다. 유리하게는 흡기관 가운데를 흐르는 매체의 액상 성분이 압력센서에 침적되는 것도 회피되고, 이것에 의해 압력센서의 동결의 위험성은 한층 감소한다.
종속항에 기재된 수단에 의하면 제 1 항에 기재된 압력센서의 유리한 발전 및 개량이 달성된다. 많은 구조적 변경을 행할 필요없이 기존의 압력센서를 간단히 개조할 수 있다는 것이 특히 유리하고, 이 때문에 제작원가는 거의 오르지 않는다.게다가 본 발명의 압력센서는 유리하게는 압력센서 부착장소에 부가적인 공간을 필요로 하지 않는다.
(발명의 실시 형태)
도면은 본 발명의 일 실시예를 도시한 것으로서 이하에 상세히 설명한다.
도면에는 압력센서(1)가 도시되어 있고, 그 중요한 구성부분은 압력측정장치이고, 이것은 예를 들어 센서셀(3, sensor cell)의 형태로 제작되어서 압력센서(1)의 케이싱(6) 내에 설치되어 있다. 케이싱(6)은 2개의 부분으로 구성되어 있고, 관상의 압력센서 접속부(7)및 캡 모양의 케이싱 부분(8)으로 구성되어 있다. 압력센서 접속부(7) 및 케이싱 부분(8)은 유리하게는 플라스틱으로 예를 들어 플라스틱 사출성형법으로 제작되어 있다. 센서셀(3)은 금속으로 만들어져서 케이싱 부분(8) 내의통(桶) 모양의 요부(9;部) 내에 형상결합하여 끼워져 있다. 센서셀(3)은 상기 통 모양의 요부(9) 내에서 예를 들어 접착제에 의해 고정되고, 그 결과 센서셀(3)은 센서셀(3)에 설치되어 있는 가느다란 관부재(4)의 부분까지 기밀하게 외기(外氣)에 대하여 밀폐되어 있다. 압력센서(1)는 공지된 바와같이 내연기관의 흡기관(5) 안을 흐르는 매체, 특히 내연기관에 의해 흡입되는 공기의 흡기관 내의 압력의 측정에 유용하게 쓰인다. 흡기관의 내부압력 및 내연기관의 회전수에 의해 내연기관에 의해 흡입된 공기량을 규정할 수 있다. 흡기관(5) 내에서의 매체의 유동방향은 도면에서 좌측에서 우측으로 향하는 화살표(30)로 도시되어 있다.
센서셀(3)은 규소(silicon)로부터 제작된 센서칩(sensor chip)으로 구성되고, 이 센서칩 내에 에칭가공하여 압력막(pressure membrane)이 설치되어 있다. 압력의 변화는 압력막의 신장을 초래하고, 이 신장이 저항값의 변화를 통해 검출된다(피에조 저항효과(piezoresistive effect)). 교정을 포함하는 평가회로가 함께 센서칩 상에 일체화되어 있다.
측정되어야 할 압력은 센서 관부재(4) 및 센서셀 내에 설치된 유리대(glassbase)를 통해 압력막의 뒷면 측으로 전달되고, 이 압력막은 절대압력을 측정할 수 있도록 기준진공(reference vacuum)에 접속되어 있다.
평가회로의 출력신호는 도체판(12) 및 상기 도체판에 설치된 굴곡된 금속핀(14; bent metal pin)을 거쳐서 케이싱 부분(8)에 형성된 플러그식 커넥터용 성형부(15)로 전달된다. 상기 성형부(15)는 플러그식 커넥터를 끼우는데 유용하고, 이 커넥터를 거쳐서 압력 측정장치 또는 센서칩의 평가회로의 전기적 신호가 전자제어장치로 전송된다.
센서셀(3)의 센서 관부재(4)는 압력센서 접속부(7) 내에 설치된 관통구멍(17)으로 개방되고, 이 관통구멍(17)은 센서 관부재(4)로부터 압력센서 접속부(7)의 유동매체에 대하여 열려있는 단부(18)까지 도달하고, 그 결과 센서셀(3)의 내부로부터 센서 관부재(4) 및 압력센서 접속부(7)를 거쳐서 유동매체까지의 통로가 형성되어 있다. 이런 경우 예를 들어 0링으로 제작된 패킹 링(23)이 압력센서 접속부(7) 내에 있는 센서 관부재(4)를 밀봉하고 있다. 압력센서 접속부(7)는 케이싱 부분(8)의 측벽(4)내의 예를 들어 홈(21) 내에서 여기에 충전된 접착제(22)에 의해 고정되어 있다. 케이싱 부분(8)은 측방향에서 구멍(25)을 갖는 성형부(24)를가지며, 압력센서(1)를 예를 들어 흡기관(5)의 구멍의 암나사(27)에 움직이지 않게 고정하기 위해, 상기 구멍(25)에 수나사가 삽입될 수 있게 되어 있다. 압력센서(1)는 조립 중에 그 관상의 압력센서 접속부(7)를 갖고 흡기관(5)의 관통구멍(16)내로 도입되고, 접속부분(19)을 가지고 흡기관(5)의 내벽(29)으로부터 흡기관(5) 내로 돌출한다. 이 경우 흡기관의 내벽(29)과 외벽(33)과의 사이에서 압력센서 접속부(7)에 설치된 예를 들어 0 링형의 패킹(28)이 유동매체를 대기로부터 차단한다.
본 발명에 의하면 압력센서(1)의 관상의 압력센서 접속부(7)는 흡기관(5)의 내벽(29)으로부터 비교적 길게 연장하여 유동매체 내로 침입하고, 그 결과 압력센서 접속부(7)의 개방단부(18)는 거의 흡기관(5)의 종축선(31)까지 또는 흡기관(5)의 중심을 넘어서는 곳까지 도달하여 있다. 이와 같이 비교적 길게 형성된 압력 센서 접속부(7)는 저온시에 압력 센서 접속부(7), 특히 압력 센서 접속부(7)의 관통구멍(17)의 내면(34) 및 센서 관부재(4)의 동결을 방지하고, 그 결과 항상 개방된 관통구멍(17) 또는 흡기관(5)의 센서셀(3)에의 접속이 보장된다.
그러나 도면에서 알 수 있듯이 압력 센서 접속부(7)는 한층 단축시킬 수가 있다. 예를 들어 비교적 짧은 압력 센서 접속부(7)를 갖는 시판되는 압력센서를 이용하며, 이것을 예를 들어 압력 센서 접속부(7)의 접속부분(19) 상에 덮어 씌울 수가 있고 또 압력 센서 접속부(7)를 적어도 부분적으로 포함하는 튜브(35)에 의해 연장하고, 관통구멍(17)이 상기 튜브(35)의 내부구멍(32)을 거쳐서 그 개방된 튜브단부(36)로 흡기관(5)의 거의 중심까지 또는 흡기관(5)의 중심을 넘는 곳까지 도달하도록 할 수도있다. 튜브(35)의 내부구멍(32)의 횡단면은 이 경우 압력 센서 접속부(7)의 예를 들어 단부(18)까지 원추형으로 연장하는 부분을 통해 관통구멍(17)보다도 예를 들어 약간 큰 횡단면으로 이행하고 있다.
튜브(35)의 내부구멍(32)의 횡단면은 내부구멍(32)이 폐쇄되지 않게 또는 먼지가 달라붙지 않게 더구나 확산(diffusion)의 방지효과가 충분히 얻어지는 크기로 설정되어 있다.
튜브(35)는 내연료성(fuel-resistant)의 플라스틱으로, 예를 들어 플루오르 고무로서 제작된다. 튜브(35)는 구부리기 쉽게 제작되고, 도면에 도시된 바와 같이 유동매체에 의해 정도의 차이는 있지만 매체의 유동방향(30)으로 구부러질 수 있다. 내연기관의 운전중에 발생하는 튜브(35)의 굴곡운동은 더욱이 경우에 따라서는 튜브(35) 내에 모이는 동결 가능한 매체 액체성분을 흔들어 떨어뜨리고 또 매체에 의해 반출시키고, 이에 의해 압력센서(1)의 동결의 위험성을 더욱 작게 할 수가 있다.
더욱이, 구부리기 쉽게 형성되어 있는 튜브(35)는 흡기관(5) 내에 발생하는 공진을 대단히 약화된 형태로서만 압력셀(3)의 압력측정장치에 전달하고 따라서 정확한 압력측정을 가능하게 한다.
제 1 도는 본 발명의 압력센서의 한 실시예를 도시하는 도면.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1 : 압력센서 3 : 센서셀
5 : 흡기관 7 : 압력센서 접속부
15, 24 : 성형부 23 : 패킹링
33 : 내벽 35 : 튜브

Claims (7)

  1. 흡기관을 갖는 내연기관의 압력센서에 있어서,
    흡기관을 흐르는 매체에 대한 압력센서 접속부를 갖는 형식이며, 상기 압력센서(1)의 압력센서 접속부(7)가 흡기관(5)의 중심까지 연장하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력센서(1)의 압력센서 접속부(7)가 적어도 부분적으로 튜브(35)로 형성되고, 상기 튜브는 흡기관(5)의 중심까지 연장하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 튜브(35)가 압력센서 접속부(7)를 덮어씌우는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 튜브(35)가 가요성을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    튜브(35)가 플루오르 고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력센서(1)의 압력센서 접속부(7)가 흡기관(5)의 중심을 넘는곳까지 연장하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 튜브는 흡기관(5)의 중심을 넘는 곳까지 연장하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
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