KR100836354B1 - Mass air flow sensor for prolongation of life - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수명증대를 위한 흡입공기량 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 흡입공기량 센서는 시간이 흐를수록 가변저항의 표면에 퇴적물이 쌓여 열전달 능력이 떨어지게 되므로, 이를 개선하기 위해 가열저항을 여러개 채용하고, 하나의 가열저항의 성능이 저하되게 되면 다른 가열저항을 적용함으로써, 센서의 수명을 연장하여 엔진 성능 및 배기성능을 향상시킬 수 있도록 한 수명증대를 위한 흡입공기량 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an intake air flow sensor for increasing the lifespan, and more particularly, in the conventional intake air flow sensor, as the sediment accumulates on the surface of the variable resistance as time passes, the heat transfer capacity is decreased, and thus the heating resistance is improved to improve the resistance. The present invention relates to an intake air quantity sensor for increasing the lifetime of the sensor, by applying another heating resistance when the performance of one heating resistance is lowered, thereby extending the life of the sensor and improving engine performance and exhaust performance.
이를 위해, 본 발명은 휘스톤브리지 회로를 구성하는 가열저항 및 센싱저항을 이용하는 흡입공기량 센서에 있어서,To this end, the present invention in the intake air amount sensor using the heating resistance and the sensing resistance constituting the Wheatstone bridge circuit,
상기 가열저항은 다수의 가열저항이 병렬로 연결되고, 하나의 가열저항이 수명을 다하게 되면 연결스위치에 의해 다른 가열저항에 전류가 흘러서 센서가 작동되는 것을 특징으로 하는 수명증대를 위한 흡입공기량 센서를 제공한다.The heating resistance is a plurality of heating resistance is connected in parallel, when one heating resistance reaches the end of life, the current flows to the other heating resistance by the connection switch, the sensor is operated intake air volume sensor for increasing the lifespan, characterized in that To provide.
가열저항, 센싱저항, 스위치, 스프링, 전자석 Heating resistance, sensing resistance, switch, spring, electromagnet
Description
도 1은 본 발명에 따른 흡입공기량 센서의 휘스톤브리지 회로를 나타내는 회로도이고,1 is a circuit diagram showing a Wheatstone bridge circuit of the intake air amount sensor according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 제1가열저항의 작동상태를 나타내는 회로도이고,2 is a circuit diagram showing an operating state of the first heating resistor according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 제2가열저항의 작동상태를 나타내는 회로도이고,3 is a circuit diagram showing an operating state of a second heating resistor according to the present invention;
도 4는 종래의 흡입공기량 센서의 휘스톤브리지 회로를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram showing a Wheatstone bridge circuit of a conventional intake air amount sensor.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 제1가열저항 11 : 제2가열저항10: first heating resistance 11: second heating resistance
12 : 센싱저항 13 : 연결스위치12: sensing resistance 13: connection switch
14 : 제1접점 15 : 제2접점14: first contact 15: second contact
16 : 접점연결용 바 17 : 스프링16 bar for
18 : 전자석 19 : 배터리18: electromagnet 19: battery
본 발명은 수명증대를 위한 흡입공기량 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 흡입공기량 센서는 시간이 흐를수록 가변저항의 표면에 퇴적물이 쌓여 열전달 능력이 떨어지게 되므로, 이를 개선하기 위해 가열저항을 여러개 채용하고, 하나의 가열저항의 성능이 저하되게 되면 다른 가열저항을 적용함으로써, 센서의 수명을 연장하여 엔진 성능 및 배기성능을 향상시킬 수 있도록 한 수명증대를 위한 흡입공기량 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an intake air flow sensor for increasing the lifespan, and more particularly, in the conventional intake air flow sensor, as the sediment accumulates on the surface of the variable resistance as time passes, the heat transfer capacity is decreased, and thus the heating resistance is improved to improve the resistance. The present invention relates to an intake air quantity sensor for increasing the lifetime of the sensor, by applying another heating resistance when the performance of one heating resistance is lowered, thereby extending the life of the sensor and improving engine performance and exhaust performance.
일반적으로, 엔진에 흡입되는 공기량을 정확하게 측정해야 이에 맞는 연료량 분사를 통한 배기가스 배출 감소 및 효율 증가를 이룰 수 있다.In general, it is necessary to accurately measure the amount of air sucked into the engine to achieve a reduction in emissions and an increase in efficiency through fuel injection.
공기량을 검출하는 방식은 크게 직접 검출방식과 간접 검출방식으로 나누어지는 바, 상기 직접 검출방식은 다시 공기체적 검출방식과 공기질량 검출방식으로 나누어지게 된다.The air amount detection method is largely divided into a direct detection method and an indirect detection method. The direct detection method is further divided into an air volume detection method and an air mass detection method.
여기서, 상기 공기체적 검출방식으로 칼만 와류(karman vortex)방식, 베인(vane)방식이 있으며, 공기질량 검출방식으로 핫 와이어(hot wire)방식, 핫 필름(hot film)방식 등이 있다.Here, the air volume detection methods include a karman vortex method and a vane method, and the air mass detection methods include a hot wire method and a hot film method.
그리고, 상기 간접 검출방식은 속력 밀도(speed density)방식, 쓰로틀 속력(throttle speed)방식이 있다.The indirect detection method includes a speed density method and a throttle speed method.
이러한 공기량 검출방식에서 현재 가장 많이 사용되는 방식으로는 속력 밀도방식의 MAP 센서와 핫 필름방식의 MAF 센서가 많이 사용되고 있다.In the air volume detection method, the most widely used method is a speed density type MAP sensor and a hot film type MAF sensor.
이때, 흡기 시스템이 복잡해질수록 MAF 센서를 적용하는 경향이 더욱 뚜렷해지고 있다.At this time, as the intake system becomes more complicated, the tendency of applying the MAF sensor becomes more pronounced.
한편, 상기 핫 필름방식의 MAF 센서는 핫 와이어방식에서 열선 대신에 필름을 사용하게 되므로 응답성은 낮지만 열선 오염에 따른 특성 저하에 대한 내구력은 향상된다. On the other hand, since the hot film type MAF sensor uses a film instead of the hot wire in the hot wire method, the responsiveness is low but the durability against deterioration of characteristics due to hot wire contamination is improved.
이와 같이 공기량을 측정하는 센서의 열전달 방식은 도 4에 도시한 바와 같이 휘스톤브리지 회로를 구성하는 센싱저항(RS)과 가열저항(RH)을 이용한다.As described above, the heat transfer method of the sensor for measuring the amount of air uses the sensing resistor RS and the heating resistor RH constituting the Wheatstone bridge circuit.
보다 상세하게는, 공기의 흐름방향에서 볼때 가열저항을 지나 센싱저항을 통해 공기흡입량을 측정하게 된다.More specifically, the air intake amount is measured through the sensing resistance through the heating resistance when viewed in the air flow direction.
상기 가열저항을 통해 현재기온을 측정하고, 센싱저항(RS)은 주변의 공기온도보다 항상 130 ~ 170℃ 높게 유지되도록 뒷면의 가열저항(RH)에 의해 가열되어, 공기가 가열저항을 지나갈때 공기의 흐름에 의해 온도가 떨어지게 되고, 떨어지는 온도는 공기의 질량에 비례하게 된다.The current temperature is measured through the heating resistance, and the sensing resistance (RS) is heated by the heating resistance (RH) on the back so that the air temperature is always maintained at 130 to 170 ° C higher than the surrounding air temperature. The temperature drops by the flow of, and the falling temperature is proportional to the mass of the air.
만약, 공기유량이 증가하게 되면 센싱저항의 온도는 낮아지게 되며, 그 저항값은 저하된다.If the air flow rate increases, the temperature of the sensing resistance is lowered, and the resistance value is lowered.
이는 휘스톤브리지 회로의 불균형을 일으켜 가열전류를 발생시키며 가열된 가열저항에 의해 센싱 저항의 온도 및 저항값이 상승하게 되어 회로의 평형을 이루게 된다.This causes an imbalance of the Wheatstone Bridge circuit, which generates a heating current, and the temperature and resistance of the sensing resistor are increased by the heated heating resistor to achieve the circuit equilibrium.
이때, 가열저항과 가열전류에 의한 전압값은 공기 유량에 비례하여 측정할 수 있다.At this time, the voltage value due to the heating resistance and the heating current can be measured in proportion to the air flow rate.
공기온도 보상저항(Rt)은 주변 공기온도의 상승에 따른 센싱저항과 가열저항의 변화에 의한 센서의 출력 특성값의 저항 변화를 보상하기 위해 설계되었다.The air temperature compensation resistor (Rt) is designed to compensate for the resistance change of the sensor's output characteristic value due to the change of sensing resistance and heating resistance as the ambient air temperature rises.
열전달 방식에 의해 출력되는 출력전압(V)은 전류(I)에 의해 변하며, 흡입 공기량이 많아지게 되면 신호 전압도 커지게 된다.The output voltage V output by the heat transfer method is changed by the current I, and as the amount of intake air increases, the signal voltage also increases.
그런데, 종래의 공기량을 측정하는 센서는 하나의 가열저항을 이용하여 측정하게 되나, 도 에 도시한 바와 같이 사용기간이 지날수록 가열저항 센서 표면에 퇴적물이 쌓이게 되고, 공기와 접촉할 수 있는 센서면이 줄어들게 되어 점점 온도변화가 작아지게 되므로, 센서의 기능을 점점 잃게 되는 문제점이 있다.By the way, the conventional sensor for measuring the amount of air is measured using a single heating resistance, but as shown in the figure, as the use period passes, the accumulation of deposits on the surface of the heating resistance sensor, the surface of the sensor that can be in contact with air This decreases the temperature change gradually becomes smaller, there is a problem that gradually loses the function of the sensor.
현재로서 가열저항에 쌓이는 퇴적물을 제거할 수 있는 특별한 방법이 없고, 수명 또한 늘일 수 있는 방법이 없는 실정이다.At present, there is no special way to remove the sediment accumulated in the heating resistance, there is no way to extend the life.
또한, 가열저항의 열전달률이 떨어지게 되면 공기의 흡입공기량을 측정할 수 있는 방안이 없으므로, 엔진 성능 및 배기 성능의 저하를 초래하는 원인이 된다.In addition, if the heat transfer rate of the heating resistance is lowered, there is no way to measure the intake air amount of air, which causes a decrease in engine performance and exhaust performance.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 가열저항을 여러개 적용하여 하나의 가열저항 성능이 떨어진 경우에 추가된 다른 가열저항을 적용할 수 있도록 구성함으로써, 가열저항의 수명을 연장할 수 있도록 한 수명증대를 위한 흡입공기량 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above, by applying a plurality of heating resistance to configure a different heating resistance can be applied when one of the heating resistance performance is reduced, it is possible to extend the life of the heating resistance The purpose is to provide a suction air volume sensor for increasing the service life.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 휘스톤브리지 회로를 구성하는 가열저항 및 센싱저항을 이용하는 흡입공기량 센서에 있어서,In the present invention for achieving the above object, in the intake air amount sensor using a heating resistance and a sensing resistance constituting a Wheatstone bridge circuit,
상기 가열저항은 다수의 가열저항이 병렬로 연결되고, 하나의 가열저항이 수명을 다하게 되면 연결스위치에 의해 다른 가열저항에 전류가 흘러서 센서가 작동되는 것을 특징으로 한다.The heating resistance is characterized in that a plurality of heating resistance is connected in parallel, when one heating resistance is at the end of its life, the current flows to the other heating resistance by the connection switch to operate the sensor.
바람직한 구현예로서, 상기 연결스위치의 내부에는 상기 가열저항을 각각 연결하는 접점과; 상기 접점들 사이에 위치하고 스프링에 의해 탄성지지되는 접점연결용 바;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, there is a contact inside the connection switch for connecting the heating resistance; And a contact connection bar positioned between the contacts and elastically supported by a spring.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 가열저항은 제1 및 제2가열저항으로 구성되고, 제1가열저항이 수명을 다하게 되면 상기 연결스위치에 의해 제2가열저항에 전류가 흘러 센서가 작동하는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the heating resistance is composed of the first and second heating resistance, the current flows to the second heating resistance by the connection switch when the first heating resistance reaches the end of the service life is characterized in that the sensor operates. It is done.
또한, 상기 제1가열저항 및 연결스위치 사이에는 전자석이 연결되고, 센서가 초기에 작동하면 배터리로부터 전원을 공급받아 상기 전자석에 전류가 흐르고, 전자석과 연결된 제1접점 사이에 위치한 스프링이 압축되면서 접점연결용 바가 제1접점에 접속되어 제1가열저항을 통해 센서가 작동하며, 상기 제1가열저항이 수명을 다하게 되면 제1가열저항의 저항이 커지므로 전자석으로 흐르는 전류가 줄어 전자석에 의해 압축되었던 스프링의 탄성에 의해 상기 접점연결용 바가 제2접점을 접속하여 제2가열저항을 통해 전류가 흘러서 센서가 작동되는 것을 특징으로 한다.In addition, an electromagnet is connected between the first heating resistor and the connection switch, and when the sensor is initially operated, current is supplied to the electromagnet by receiving power from a battery, and a spring located between the first contact connected to the electromagnet is compressed and the contact is made. The connecting bar is connected to the first contact point, and the sensor operates through the first heating resistor. When the first heating resistor reaches its end of life, the resistance of the first heating resistor increases, so that the current flowing to the electromagnet decreases and is compressed by the electromagnet. The contact connecting bar is connected to the second contact point by the elasticity of the spring, and a current flows through the second heating resistance, so that the sensor is operated.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 흡입공기량 센서의 휘스톤브리지 회로를 나타 내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a Wheatstone bridge circuit of the intake air amount sensor according to the present invention.
본 발명은 휘스톤브리지 회로를 구성하는 가열저항(10,11)의 개수를 여러개 적용하여 센서의 수명을 연장할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.The present invention focuses on the fact that the life of the sensor can be extended by applying the number of
전술한 바와 같이 핫 필름방식의 MAF(Mass Air Flow) 센서는 휘스톤브리지 회로를 구성하는 센싱저항(12) 및 가열저항(10,11)을 이용하여 흡입공기량을 측정하게 된다.As described above, the hot film type MAF (mass air flow) sensor measures the amount of intake air using the
그 중에서 상기 가열저항(10,11)은 휘스톤브리지 회로에 사용되는 저항중 하나로서, 현재기온을 측정하고, 공기가 가열저항을 지나갈때 공기의 흐름에 의해 온도가 떨어지게 되고, 떨어지는 온도는 공기의 질량에 비례하게 된다.Among them, the
만약, 공기유량이 증가하게 되면 센싱저항(12)의 온도는 낮아지게 되며, 그 저항값은 저하된다.If the air flow rate increases, the temperature of the
이는 휘스톤브리지 회로의 불균형을 일으켜 가열전류를 발생시키며 가열된 가열저항에 의해 센싱 저항(12)의 온도 및 저항값이 상승하게 되어 회로의 평형을 이루게 된다.This causes an imbalance of the Wheatstone bridge circuit to generate a heating current, and the temperature and resistance value of the
이때, 가열저항(10,11)과 가열전류에 의한 전압값은 공기 유량에 비례하여 측정할 수 있다.At this time, the voltage values due to the
여기서, 본 발명은 기존의 가열저항에 다수의 가열저항(10,11)을 추가하되, 상기 가열저항(10,11)을 병렬로 연결하고, 각 가열저항(10,11)과 연결되는 연결스위치(13)가 설치되고, 상기 가열저항(10,11)에 전자석이 연결되어 있다.Here, in the present invention, a plurality of
상기 연결스위치(13)는 제1가열저항(10)의 성능이 떨어지게 되는 경우에 제2 가열저항(11)이 작동하도록 스위칭 작용을 하고, 내부에는 제1 및 제2가열저항(10,11)을 각각 연결하는 제1 및 제2접점(14,15)이 있고, 각 접점 사이에는 접점연결용 바(16)가 배치되며, 이 접점연결용 바(16)는 스프링(17)에 의해 탄성지지되어 있다.The connection switch 13 switches to operate the
상기 제1가열저항(10)에는 전자석(18)이 연결되는 바, 전자석(18)의 일단부는 제1가열저항(10) 및 제1접점(14) 사이에 연결되고, 전자석(18)의 타단부는 배터리(19)에 연결되어 있으며, 흡입공기량 센서의 초기 작동시 전류가 전자석(18)에 흐르게 되어 제1가열저항(10)이 작동할 수 있도록 접점연결용 바(16)가 제1접점(14)을 연결한다.The
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 수명증대를 위한 흡입공기량 센서의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operating state of the intake air amount sensor for life extension according to the present invention by such a configuration as follows.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 제1 및 제2가열저항의 작동상태를 나타내는 회로도이다.2 and 3 are circuit diagrams showing an operating state of the first and second heating resistors according to the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이 흡입공기량 센서가 초기에 작동하게 되면 전자석(18)에 전류가 흘러 연결스위치 내부의 스프링(17)이 압축되면서 접점연결용 바(16)가 제1접점(14)을 연결하고, 제1접점(14)이 연결됨에 따라 제1가열저항(10)을 통해 전류가 흐르게 되어 센서가 정상적으로 작동한다.As shown in FIG. 2, when the intake air amount sensor is initially operated, current flows through the
한편, 제1가열저항(10)에 퇴적물이 쌓여 성능이 떨어지게 되면 제1가열저항(10)의 열전달이 잘 되지 않아 PTC 센서인 제1가열저항(10)의 특성상 저항이 커져 전자석(18)으로 흐르는 전류가 감소하여 전자석(18)의 성능이 떨어지게 된다.On the other hand, when sediment accumulates on the
도 3에 도시한 바와 같이 상기 전자석(18)의 성능이 떨어짐에 따라 압축되었던 스프링(17)이 제2접점(15) 쪽으로 이동하게 되고, 결국 접점연결용 바(16)가 제2접점(15)에 접속되면서 제1가열저항(10)은 수명을 다하고 계속해서 제2가열저항(11)을 통해 전류가 흐르게 되어 센서가 정상적으로 작동한다.As shown in FIG. 3, as the performance of the
이와 같은 작동상태에 의해 본 발명은 휘스톤브리지 회로를 구성하는 가열저항(10,11)의 개수를 늘리되, 병렬로 연결된 가열저항(10,11)에 연결스위치(13)를 설치하되, 초기 작동시 전류가 흐르던 제1가열저항(10)의 수명이 다하게 되면 전자석(18) 및 스프링(17)을 이용하여 연결스위치(13)가 제2가열저항(11)의 제2접점(15)을 연결하여 제2가열저항(11)에 전류가 흘러 센서가 정상적으로 작동함으로써, 센서의 수명을 연장하여 엔진의 목표 내구수명을 만족시킬 수 있다.By the above operating state, the present invention increases the number of
또한, 정확한 흡입공기량의 측정을 통하여 배기 내구성능을 향상시킬 수 있고, 제1가열저항(10)의 성능저하로 인해 센서를 정비하지 않아도 되므로, 운전자의 편의를 도모할 수 있고, 가열저항(11)을 추가함으로써 센서의 성능을 확보할 수 있어 품질의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.In addition, the exhaust durability performance can be improved by accurately measuring the intake air amount, and since the sensor does not need to be maintained due to the deterioration of the performance of the
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be carried out without departing from the spirit.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 수명증대를 위한 흡입공기량 센서에 의하면, 휘스톤브리지 회로를 구성하는 가열저항의 개수를 늘리되, 병렬로 연결된 가열저항에 연결스위치를 설치하되, 초기 작동시 전류가 흐르던 제1가열저항의 수명이 다하게 되면 전자석 및 스프링을 이용하여 스위치가 제2가열저항의 접점을 연결하여 제2가열저항에 전류가 흘러 센서가 정상적으로 작동함으로써, 센서의 수명을 연장하여 엔진의 목표 내구수명을 만족시킬 수 있다.As seen above, according to the intake air amount sensor for life extension according to the present invention, while increasing the number of heating resistors constituting the Wheatstone bridge circuit, the connection switch is installed in parallel connected heating resistance, When the life span of the first heating resistor that current flows through ends, the switch connects the contacts of the second heating resistor by using an electromagnet and a spring, and current flows through the second heating resistor so that the sensor operates normally, thereby extending the life of the sensor. The target endurance life of the engine can be satisfied.
또한, 정확한 흡입공기량의 측정을 통하여 배기 내구성능을 향상시킬 수 있고, 제1가열저항의 성능저하로 인해 센서를 정비하지 않아도 되므로, 운전자의 편의를 도모할 수 있고, 가열저항을 추가함으로써 센서의 성능을 확보할 수 있어 품질의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.In addition, the exhaust durability performance can be improved through accurate measurement of the intake air amount, and since the sensor does not need to be maintained due to the decrease in the performance of the first heating resistance, it is possible for the driver's convenience and the heating resistance can be added to the sensor. Performance can be secured, improving the reliability of quality.
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2006
- 2006-09-05 KR KR1020060085291A patent/KR100836354B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20080021986A (en) | 2008-03-10 |
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