KR100674014B1 - 차량의 엔진제어용 산소센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 엔진제어용 산소센서에 관한 것으로, 배기가스 중에 함유된 산소의 양을 측정하도록 이루어지는 산소센서에 공기 투과성 리드선을 적용함으로써 산소센서에 공기를 유입하기 위한 별도의 홀을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라, 공기 정화를 위한 고가의 필터를 필요로 하지 않는 등 부가적인 부품의 갯수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 제조 단가 및 제조 공정을 저감시키고, 공기의 유입을 위한 통로의 확보가 가능하여 공기의 유입량을 향상시키며, 보다 정확한 산소 농도의 측정이 가능한 차량의 엔진제어용 산소센서를 제공하기 위한 것으로, 그 기술적 구성은, 원통형상체로 형성되는 센서하우징과, 상기 센서하우징에 하부에 형성되어 배기다기관에 결합되는 나사부와, 상기 나사부의 하부에 구비되는 보호커버와, 상기 센서하우징의 상부에 구비되어 전자제어장치에 전기적으로 연결되는 리드선으로 구성되는 차량의 엔진제어용 산소센서에 있어서, 상기 센서하우징의 리드선에 단열성을 갖는 공기 투과성 단열망이 구비되는 것을 특징으로 한다.

산소센서, 센서하우징, 보호 커버, 리드선, 공기 투과성 단열망

Description

차량의 엔진제어용 산소센서{Oxygen sensor for engine control of car}

도 1은 종래기술에 의한 차량의 엔진제어용 산소센서를 개략적으로 나타내는 정면도,

도 2는 본 발명에 의한 차량의 엔진제어용 산소센서를 개략적으로 나타내는 정면도,

도 3은 본 발명에 의한 공기 투과성 리드선의 부분확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 센서하우징, 2 : 나사부,

3 : 보호 커버, 5 : 리드선,

6 : 공기 투과성 단열망.

본 발명은 차량의 엔진제어용 산소센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기가스 중에 함유된 산소의 양을 측정하도록 이루어지는 산소센서에 공기 투과성 리드선을 적용함으로써 산소센서에 공기를 유입하기 위한 별도의 홀을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라, 공기 정화를 위한 고가의 필터를 필요로 하지 않는 등 부가적인 부품의 갯수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 제조 단가 및 제조 공정을 저감시키고, 보다 정확한 산소 농도의 측정이 가능한 차량의 엔진제어용 산소센서에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진제어용 산소센서는 배기가스 중에 함유된 산소의 양을 측정한 후 그 출력값을 전자제어장치(ECU)로 전송하는 것으로, 산소센서로부터 입력되는 출력값에 따라 전자제어장치가 연료를 분사하는 연료분사장치인 인젝터의 시간을 제어함으로써 항상 이론 공연비에 가깝도록 자동조정하여 촉매 변환기의 정화율을 높여주는 역할을 수행하도록 이루어진다.

즉, 차량의 엔진제어용 산소센서는 일정한 작동조건 하에서 이론 공연비인 14.7:1의 비의 비율을 유지하기 위하여 전자제어장치와 함께 지속적으로 정보를 주고 받아 피드백 작동을 함으로써 이론 공연비에 가깝게 인젝터의 시간을 조절하는 센서이다.

여기서, 차량의 엔진제어용 산소센서는 세라믹 절연체 단부에 티타니아 소자(TiO₂)가 설치되어 있으며, 전자 전도체인 티타니아가 주위의 산소 분압에 대응하여 산화 또는 환원되고, 그 결과에 따른 전기 저항이 변화하는 성질을 이용하는 티타니아 방식과 지르코니아 소자(ZrO₂)의 양 측면에 백금 전극이 형성되고, 백금 전극을 보호하기 위하여 백금 전극의 외측에 세라믹 코팅층이 구비되는 지르코니아 방 식으로 분류된다.

상술한 바와 같이 분류되는 차량의 엔진제어용 산소센서 중 현재 지르코니아 소자가 열을 받으면 기전력이 발생하는 성질을 이용하는 지르코니아 방식이 적용되고 있다.

즉, 티타니아 방식의 경우 온도에 대한 저항 변화가 크기 때문에 온도 보상 회로를 추가로 설치하거나, 별도의 가열장치를 내장시켜야 하기 때문에 고온에서 양 쪽의 산소 농도 차이가 커지면 기전력이 발생하는 지르코니아 방식을 이용한다.

상술한 바와 같이 차량의 공기-연료의 최적 혼합비를 구하기 위하여 차량의 엔진제어용 산소센서로 지르코니아 방식이 주로 사용된다.

여기서, 차량의 엔진제어용 산소센서는 배기다기관에 설치되며, 배기가스 중의 산소농도를 감지하여 그 측정값을 전자제어장치로 전달하고, 전달된 측정값을 전자제어장치가 이론 혼합비와 비교한 후 혼합비의 농도 상태를 판단하여 삼원 촉매장치의 정화율이 최상인 이론 혼합비로 공기-연료의 비율을 제어하는 회로를 작동시키도록 이루어진다.

즉, 차량의 엔진제어용 산소센서는 배기가스 중의 산소농도와 대기 중의 산소농도 차이에 따라 출력전압이 급격히 변화하는 성질을 이용하여 피드백 기준 신호를 전자제어장치에 공급하여 주며, 이때 출력전압은 공기-가솔린의 혼합비가 희박할 경우 약 0.1V, 혼합비가 농후하면 약 0.9V의 전압을 발생시킨다.

여기서, 상기 산소센서는 배기가스 중의 산소농도와 대기 중의 산소 농도 차이에 의해 작동되게 이루어진다.

한편, 차량의 엔진제어용 산소센서 내부에 공기가 오염되면 정상적인 출력전압이 발생되지 못하고, 편향된 출력전압이 발생되므로 이론 혼합비를 피드백하지 못하여 엔진 제어에 문제를 일으킬 수 있는 등의 안전사고가 발생되는 경우가 발생된다.

도 1은 종래기술에 의한 차량의 엔진제어용 산소센서를 개략적으로 나타내는 정면도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 종래의 차량의 엔진제어용 산소센서는 원통형상체로 형성되는 센서하우징(100)과 상기 센서하우징(100)의 일측 쉴드(Shild) 부분에 공기 등의 기체를 도입하기 위한 다수개의 홀(400)과 상기 센서하우징의 상부에 연결되는 리드선(500)과 상기 센서하우징의 하부에 구비되는 나사부(200) 및 상기 나사부의 하부에 구비되는 산소검출부(미도시)를 보호하는 보호커버(300)로 대략 구성된다.

여기서, 다수개의 홀(400)이 형성되는 센서하우징(100)의 내부에는 공기 투과성 필터가 구비되며, 상기 리드선(500)은 전자제어장치(ECU, 미도시)와 전기적으로 연결된다.

상술한 바와 같이 이루어지는 산소센서는 그 내부에 필터가 장착되게 이루어짐으로써 홀을 통하여 유입되는 공기의 오염이 필터에 의하여 방지되고, 이로 인해 산소센서 내부의 산소농도를 높이도록 이루어진다.

그러나, 이러한 종래의 산소센서는 센서하우징의 외주연에 공기를 흡입하기 위한 별도의 홀을 다수개 형성하여 하며, 이로 인해 제조 공정이 복잡한 문제점이 있었다.

그리고, 센서하우징 내부에 공기를 정화시키기 위한 필터가 설치되는 구조로 이루어짐으로써 별도의 필터를 내부에 설치하여야 하기 때문에 설치를 위한 추가 공정 및 추가 비용이 발생되고, 필터가 고가로 이루어짐으로써 제품의 단가를 상승시키는 문제점이 있었다.

또한, 산소센서에 형성되는 홀의 형상이 변형될 수 있는 등 전체적인 내구성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 배기가스 중에 함유된 산소의 양을 측정하도록 이루어지는 산소센서에 공기 투과성 리드선을 적용함으로써 산소센서에 공기를 유입하기 위한 별도의 홀을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라, 공기 정화를 위한 고가의 필터를 필요로 하지 않는 등 부가적인 부품의 갯수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 제조 단가 및 제조 공정을 저감시키고, 보다 정확한 산소 농도의 측정이 가능한 차량의 엔진제어용 산소센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원통형상체로 형성되는 센서하우징과, 상기 센서하우징에 하부에 형성되어 배기다기관에 결합되는 나사부와, 상기 나사부의 하부에 구비되는 보호커버와, 상기 센서하우징의 상부에 구비 되어 전자제어장치에 전기적으로 연결되는 리드선으로 구성되는 차량의 엔진제어용 산소센서에 있어서, 상기 센서하우징의 리드선에 단열성을 갖는 공기 투과성 단열망이 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 리드선의 공기 투과성 단열망이 폴리이미드 재질로 이루어진다.

여기서, 상기 리드선의 공기 투과성 단열망이 다수개의 채널을 갖는 메쉬형상으로 형성된다.

한편, 상기 리드선의 공기 투과성 단열망이 다수개의 채널을 갖는 벌집형상으로 형성된다.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 의한 차량의 엔진제어용 산소센서를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 공기 투과성 리드선의 부분확대도이다.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 차량의 엔진제어용 산소센서는 센서하우징(1)과 보호커버(3)와 리드선(5)으로 구성된다.

상기 센서하우징(1)은 원통형상체로 형성되고, 그 하부에 구비되는 배기다기관(미도시)의 외주연에 결합되는 나사부(2)가 형성된다.

그리고, 상기 보호커버(3)는 상기 센서하우징(1)의 나사부(2) 하부에 구비되며, 산소검출부(미도시)를 보호하는 역할을 담당한다.

상기 리드선(5)은 상기 센서하우징(1)의 상부에 구비되고, 전자제어장치(ECU)와 전기적으로 연결된다.

여기서, 상기 리드선(5)이 단열성을 갖는 공기 투과성 단열망(6)으로 이루어진다. 즉, 센서하우징(1)을 제어하기 위하여 전자제어장치와 전기적으로 연결시키는 리드선(5)의 외주연에 넓은 망형태의 공기 투과성 단열망(6)이 구비된다.

상기 리드선(5)에 구비되는 공기 투과성 단열망(6)에 의하여 외부의 공기가 센서하우징(1)내부로 유입된다.

여기서, 상기 차량의 엔진제어용 산소센서의 센서하우징(1)의 리드선(5)에 구비되는 공기 투과성 단열망(6)의 외주연이 다수개의 채널을 갖는 메쉬형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 리드선(5)의 공기 투과성 단열망(6)은 폴리이키드 재질로 이루어지나, 공기의 투과를 용이하게만 한다면 기타 다양한 재질로 이루어지는 것도 가능하다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 센서하우징(1)의 리드선(5)에 구비되는 공기 투과성 단열망(6)의 외주연이 메쉬형상으로 형성되어 있으나, 공기의 유입이 용이하다면 벌집형상 또는 기타 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량의 엔진제어용 산소센서의 센서하우징(1)은 그 상부에 연결되는 리드선(5)에 공기 투과성 단열망(6)이 구비됨으로써 공기 중의 산소를 투과시키고, 수분의 침투를 방지하도록 이루어지며, 이로 인해 내부 오염을 억제한다.

또한, 넓은 망의 형태로 형성됨으로써 변형이 되지 않아 내구성이 향상되며, 공기 투과성 단열망(6)이 폴리이미드 재질로 이루어짐으로써 내수성, 단열성, 투과 성이 확보되며, 제조단가를 저감시킬 수 있다.

본 발명에 의한 차량의 엔진제어용 산소센서는 공기 투과성 단열망에 의하여 외부 공기를 강제적으로 산소센서로 공급하거나 산소의 농도를 높일 수 있으며, 외부 공기에 의하여 센서전극의 양 극에 강제적인 전압이 걸리게 되어 배기가스 내의 산소이온을 산소센서 내부로 유도하고, 산소 농도를 높게 함으로써 산소 농도를 더욱 선명하며 오염에 강한 센서출력을 확보할 수 있도록 이루어진다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 엔진제어용 산소센서에 의하면, 배기가스 중에 함유된 산소의 양을 측정하도록 이루어지는 산소센서에 공기 투과성 리드선을 적용함으로써 산소센서에 공기를 유입하기 위한 별도의 홀을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라, 공기 정화를 위한 고가의 필터를 필요로 하지 않는 등 부가적인 부품의 갯수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 제조 단가 및 제조 공정을 저감시키고, 공기의 유입을 위한 통로의 확보가 가능하여 공기의 유입량을 향상시키며, 보다 정확한 산소 농도의 측정이 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.

Claims (4)

1. 원통형상체로 형성되는 센서하우징(1)과, 상기 센서하우징(1)에 하부에 형성되어 배기다기관에 결합되는 나사부(2)와, 상기 나사부(2)의 하부에 구비되는 보호커버(3)와, 상기 센서하우징(1)의 상부에 구비되어 전자제어장치에 전기적으로 연결되는 리드선(5)으로 구성되는 차량의 엔진제어용 산소센서에 있어서,

   상기 센서하우징(1)의 리드선(5)에 단열성을 갖는 공기 투과성 단열망(6)이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진제어용 산소센서.
2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에 있어서,

   상기 리드선(5)의 공기 투과성 단열망(6)이 폴리이미드 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진제어용 산소센서.
3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 리드선(5)의 공기 투과성 단열망(6)이 다수개의 채널을 갖는 메쉬형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진제어용 산소센서.
4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   상기 리드선(5)의 공기 투과성 단열망(6)이 다수개의 채널을 갖는 벌집형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진제어용

Images