KR100986509B1 - 자동차의 엔진 에어필터 교체 경보장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진 에어필터의 교체시기를 운전자가 인식할 수 있도록하는 자동차의 엔진 에어필터 교체 경보장치에 관해 개시한다. 본 발명은 엔진 에어필터의 입출력측의 압력차를 감지하는 압력감지부; 상기 에어필터 입력측의 공기 유동 속도를 검출하는 속도감지부; 상기 에어필터의 교체시점을 운전자가 인식가능하게 알리는 경고부; 및 상기 압력감지부 및 속도감지부의 입력정보를 변수로 하여 에어필터의 공기 투과율을 판단하고 상기 공기 투과율이 기 설정된 투과율 이하로 판단되는 경우 상기 경고부가 작동되도록 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의하면, 엔진 에어필터의 적절한 교체시기를 운전자가 쉽게 인식할 수 있게 됨으로, 적절한 시기에 엔진 에어필터를 교체하는 것이 가능하게 되어 잦은 교체으로 인한 자원 낭비를 줄이고, 자동차 유지비를 절약할 수 있게 할 뿐만 아니라, 에어필터의 교체시기가 늦춰지면서 흡입공기량이 감소되어 엔진출력이 저하되는 등의 문제점 역시 해결할 수 있게 된다.

에어필터, 압력

Description

자동차의 엔진 에어필터 교체 경보장치{EXCHANGE TIMING NOTICE APPARATUS OF ENGINE AIR FILTER IN VEHICLES}

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 엔진 에어필터 교체 경보장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

도 2 는 본 발명에 따른 압력감지부의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 3 은 본 발명에 따른 압력감지부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 는 에어필터 입력측의 속도와 에어필터 전후면 압력차의 변화에 따른 에어필터의 공기 투과율의 변화를 보여주는 그래프도이다.

도 5 는 본 발명의 작용을 설명하기 위한 순서도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1; 에어필터 10; 압력감지부

20; 속도감지부 30; 경고부

40; 제어부 110; 하우징

122, 124; 제 1 및 제 2 연통관 130; 압력 측정관

132;134 스톱퍼 140;압력측정용 추

145; 케이블 150 가변저항

본 발명은 자동차의 엔진 에어필터 교체경보장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어필터에서의 공기 투과율을 감지하여 에어필터의 오염도를 판단함으로써 에어필터의 교체시기를 운전자가 인식할 수 있도록 하는 자동차의 엔진 에어필터 교체경보장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 엔진으로 유입되는 공기를 정화하기 위하여 에어필터가 설치되어 있다. 에어필터는 공기 중에 부유하는 먼지 등의 이물질을 여과하여 정화된 공기를 엔진에 공급함으로써 엔진 이상을 방지하고 있다.

이러한 에어필터는 엔진으로 공기가 원활하게 공급될 수 있도록 적절한 관리를 필요로 하는 데, 에어필터의 교체시기는 자동차의 주행 환경 예컨대, 도로주행 또는 오프로드 주행 등의 주행환경에 의해 달라지기 때문에 일의적으로 결정되기보다는 에어 클리너 엘러먼트를 열어 에어필터의 오염도를 육안으로 확인하고 결정하는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로 운전자는 이러한 가변되는 주행 환경을 고려하거나 에어 클리너 엘러먼트를 열어 육안으로 에어필터의 교체여부를 판단하기보다는 엔진 오일의 교체시 함께 에어필터를 교체하고 있는 것이 현실이다.

그러나, 이러한 방식의 에어필터 교체는 불필요한 교체으로 인해 자원 낭비 및 자동차 유지비 상승의 원인이 될 수 있고, 근래에는 수명이 긴 엔진 오일이 점차 일반화되면서 에어필터의 교체시기가 늦춰지면서 에어필터 오염으로 인한 흡입공기량 감소로 엔진 출력에 악영향을 미칠 위험성이 높아지고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 엔진 에어필터의 입출력측의 압력차와 에어필터 입력측 속도를 이용하여 에어필터에서의 공기 투과율을 감지하여 에어필터의 오염도를 판단함으로써 엔진 에어필터의 교체시기를 운전자가 인식할 수 있도록 하는 자동차의 엔진 에어필터 교체경보장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 엔진 에어필터의 입출력측의 압력차를 감지하는 압력감지부; 상기 에어필터 입력측의 공기 유동 속도를 검출하는 속도감지부; 상기 에어필터의 교체시점을 운전자가 인식가능하게 알리는 경고부; 및 상기 압력감지부 및 속도감지부의 입력정보를 변수로 하여 에어필터의 공기 투과율을 판단하고 상기 공기 투과율이 기 설정된 투과율 이하로 판단되는 경우 상기 경고부가 작동되도록 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성된 자동차의 엔진 에어필터 교체경보장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 압력감지부는, 측벽이 에어필터를 관통하여 상기 에어필터를 내외부로 구획하면서 에어필터 전후면으로 돌출되게 설치되는 관형상의 하우징; 상기 하우징의 전후방 측부에 연통되게 설치되는 제1 및 제2 연통관; 상기 제1 및 제 2 연통관이 각각 전후측으로 연통되며, 내부에 상기 제1 및 제 2 연통관 연결부 사이에서 설치되어 압력차에 의해 이동되는 압력측정용 추를 포함하는 압력 측정관; 및 상기 압력측정용 추에 케이블로 연결되어 상 기 압력측정용 추의 이동을 저항의 변화로 변환하는 가변저항을 포함하여 구성된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 자동차의 엔진 에어필터 교체경보장치의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 압력감지부(10)와, 속도감지부(20), 경고부(30) 및 제어부(40)를 포함하여 구성되어 있다.

압력감지부(10)는 에어필터(1) 입출력측, 즉 에어필터(1)의 전후면의 공기속도 차에 의해 발생하는 압력차에 관한 정보를 일정한 전기적 신호로 변환하여 제어부(40)에 출력하고, 속도감지부(20)는 에어필터(1) 입력측의 공기 유동 속도에 관한 정보를 일정한 전기적 신호로 변환하여 제어부(40)에 출력한다.

속도감지부(20)는 엔진에 흡입되는 공기의 양을 측정하는 맵센서(22; MAP Sensor, Manifold Absolute Pressure Sensor)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하고, 제어부(40)에는 맵센서(22)의 측정값과 필터 입구에서의 공기속도 값의 상관관계가 기 설정되어, 맵센서(22)로부터 입력되는 값으로부터 에어필터(1) 입구측의 공기 속도를 측정한다.

경고부(30)는 에어필터(1)의 교체시점을 운전자에게 알리는 고지(告知)수단으로서, 점멸로 운전자가 에어필터(1)의 교체시점을 알 수 있게 하는 경고등이나, 부져와 같은 경고음 장치 발생장치들이 사용될 수 있다. 이러한 변형은 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 선택 가능한 범위이다.

제어부(40)는 압력감지부(10) 및 속도감지부(20)의 정보를 입력받아 에어필터(1)의 교체시점이 되었는지 여부를 판단하고, 제어신호를 출력하여 경고부(30)를 동작시킨다.

도 2 는 본 발명에 따른 압력감지부(10)의 구성을 보여주는 부분 반단면도이다.

도 2 를 참조하면, 에어필터(1)는 에어필터 하우징(2)에 설치되어 있다. 이 에어필터(1)에는 관형상의 하우징(110)이 설치된다. 관형상의 하우징(110)은 몸체를 이루는 측벽이 에어필터(1)를 관통하여 설치됨으로 하우징이 에어필터(1)를 내외부로 구획하는 형상으로 설치된다. 즉, 하우징(110)은 에어필터(1)와 일체로 결합되어 하우징(110)이 에어필터(1)에 의해 유지되면서 에어필터(1)에 끼워진 형상으로 설치된다.

이러한 관형상의 하우징(110)의 양 단부 즉, 전후단은 에어필터(1) 전후면으로 돌출되어 형성되어 있으며, 이러한 하우징(110)의 전후방의 측벽에는 제1 및 제 2 연통관(122,124)이 각각 연통되어 설치된다.

제 1 및 제 2 연통관(122,124)은 연장되어 압력 측정관(130)의 전후측에 연통되게 설치되는 데, 압력 측정관(130)에서 제 1 및 제 2 연통관(122, 124)이 연결된 연통관 연결부(132,134) 사이에는 제1 포인트(P₁ 포인트) 및 제2 포인트(P₂ 포인트)간의 압력차에 의해 전후 이동되는 압력측정용 추(140)가 설치되어 있다. 한편, 제 1 및 제 2 연통관 연결부(132,134) 사이에는 한쌍의 스톱퍼(136,138)가 각각 설 치되어 스톱퍼 외부로 압력측정용 추(140)가 이탈되지 않도록 함으로써 압력측정용 추(140)의 이동 범위를 규제한다.

압력측정용 추(140)는 케이블(145)을 통해 후단으로 설치되는 가변저항(150)의 회전접촉자(152)에 연결되어 압력측정용 추(140)의 이동이 회전접촉자(152)의 회전으로 동작적으로 연결된다. 따라서, 압력측정용 추(140)의 이동은 회전접촉자(152)와 가변저항 전극(154)의 접촉지점을 변경시키게 됨으로 압력측정용 추(140)의 이동이 가변저항(150)의 저항의 변화로 변환되게 된다.

이러한 가변저항(150)은 제어부(40)에 연결되어, 제어부(40)는 전기적 신호의 변화를 통해 가변저항(150)의 저항값 변화를 읽고, 가변저항의 변화가 나타내는 압력차의 변화를 인식한다.

도 3 은 본 발명에 따른 압력감지부(10)에서 압력측정용 추(140)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 에어필터(1)는 공기 유동 경로에서 장애물로 작용하기 때문에 에어필터(1) 입출력측, 즉, 전후면에서는 공기의 속도에서 차이가 나고, 이러한 속도의 차이는 에어필터(1)의 오염도에 따라 변화된다. 이와 같이 에어필터(1)의 오염도에 따라 에어필터(1) 전후면에서 공기의 속도차가 달라지면, 이는 압력 측정관(130)에서 압력측정용 추(140)의 변위 변화로 나타난다.

즉, 에어필터의 전후면에서의 속도차와 압력차의 함수관계는 베르누이 방정식에 의해 △P=P₁-P₂=0.5*ρ*(V₂ ²-V₁ ²)로 근사적으로 표시될 수 있고, 오염도 증가에 의해 V₂ 가 감소되면 P₂ 가 증가되어 압력측정용 추(140)의 전후면으로 작용하는 압력차(△P)가 증가됨으로,압력측정용 추(140)의 전방측으로의 변위량이 증가된다. 그리고, 이러한 압력측정용 추(140)의 전방측으로의 변위량 증가는 회전접촉자의 회전량을 증가시키게 되는 것이다.

도 4 는 에어필터에서 공기 투과율에 따른 에어필터(1) 입력측의 속도(V1)와 에어필터(1) 전후면의 압력차(△P)의 상관관계를 보여주는 그래프도이다.

도 4를 참조하면, A1,A2,A3,A4 선은 각각 공기 투과율이 90%, 80%, 70%, 60% 일 때의 그래프를 나타내는 것으로, 화살표 a 로 표시되는 바와 같이, 투과율이 떨어질수록 압력차가 증가되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 이러한 투과율 그래프는 에어필터(1) 입력측의 속도(V₁)와 압력차(△P)의 함수로서, 에어필터(1)의 오염도는 압력차에 의해서만 판단될 수 없다는 것을 보여준다. 압력차는 에어필터를 통과하는 공기 속도의 종속함수이지만 속도차가 증가할수록 압력차도 증가하게 되므로 단순히 일정 속도이상, 또는 일정 압력차 이상으로 설정되면 정상적인 투과율을 가진 에어필터에서도 고속 즉, 엔진에 공급되는 공기량이 증가되는 상태에서는 경고등이 점등될 수 있다는 것을 의미한다.

따라서, 에어필터의 교체시기를 판단하기 위해서는 제어부(40)는 에어필터 입력측의 속도 및 에어필터 전후면의 압력차를 모두 입력받아, 이를 기 설정된 데이터와 비교하여 투과율을 판단하고, 이를 설정된 기준치와 비교하여 에어필터의 교체시기를 판단하는 것이 필요하다. 일반적인 자동차의 에어필터(1)는 투과율 60% (A4 그래프 참조)이하로 떨어지는 경우에 교체가 필요한 것으로 설정가능하면 도 4 에서 빗금친 영역으로 표시되어 있다.

이하 도 5 를 참조하여 본 발명의 작용을 설명한다. 도 5 는 본 발명의 작용을 보여주는 흐름도이다.

도면을 참조하면, 본 발명 장치가 동작되면, 제어부(40)는 압력감지부(10)로부터 에어필터(1) 입출력측, 즉, 전후면의 압력차에 관한 정보를 입력받아 압력차를 산출한다(S10).

이어서, 제어부(40)는 에어필터 입구측의 공기 유동 속도에 관한 정보를 입력받게 되는 데, 맵센서로부터 측정값을 입력받아 에어필터(1) 입구측의 공기속도를 산출한다(S20). 위에서 설명된 바와 같이, 제어부(40)에는 맵센서의 측정값과 필터 입구에서의 공기속도 값의 상관관계가 기 설정되어 있다.

이어서, 제어부(40)는 산출된 압력차와 에어필터(1) 입구측 속도를 기 설정된 데이터와 비교하여 에어필터(1)이 현재 투과율을 산출하고(S30), 이 값을 설정된 기준투과율과 비교하여 에어필터(1)를 교체해야할 시점인지를 판단한다(S40). 만약, 측정된 현재 투과율이 기준 투과율에 미치지 못한다면 에어필터(1)의 교체가 필요한 시점으로서, 경고부(30)에 제어신호를 출력하여 경고등을 점등하여 운전자가 에어필터가 교체할 시점이라는 것을 인식할 수 있도록 한다(S50).

본 발명에 의하면, 엔진 에어필터의 적절한 교체시기를 운전자가 쉽게 인식할 수 있게 됨으로, 적절한 시기에 엔진 에어필터를 교체하는 것이 가능하게 되어 잦은 교체으로 인한 자원 낭비를 줄이고, 자동차 유지비를 절약할 수 있게 할 뿐만 아니라, 에어필터의 교체시기가 늦춰지면서 흡입공기량이 감소되어 엔진출력이 저하되는 등의 문제점 역시 해결할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 에어필터의 입출력측의 압력차를 감지하는 압력감지부;

   상기 에어필터 입력측의 공기 유동속도를 검출하는 속도감지부;

   상기 에어필터의 교체시점을 운전자가 인식가능하게 알리는 경고부; 및

   상기 압력감지부및 속도감지부의 입력정보를 변수로 하여 에어필터의 공기 투과율을 판단하고 공기 투과율이 기 설정된 투과율 이하로 판단되는 경우 상기 경고부가 작동되도록 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 에어필터 교체 경보장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 압력감지부는

   측벽이 상기 에어필터를 관통하여 에어필터를 내외부로 구획하면서 에어필터 전후면으로 돌출되어 설치되는 관형상의 하우징;

   상기 하우징의 전후방 측부에 연통되게 설치되는 제 1 및 제 2 연통관;

   상기 제 1 및 제 2 연통관이 각각 전후측으로 연통되며, 내부에 상기 제 1 및 제 2 연통관 연결부 사이에서 설치되어 압력차에 의해 이동되는 압력측정용 추를 포함하는 압력 측정관; 및

   상기 압력측정용 추에 케이블로 연결되어 상기 압력측정용 추의 이동을 저항의 변화로 변환하는 가변저항을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 엔 진 에어필터 교체 경보장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   싱기 압력 측정관에는

   상기 제1 및 제 2 연통관 연결부 사이에 상기 압력측정용 추의 이동변위를 규제하기 위한 상하 스톱퍼가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 에어필터 교체 경보장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 속도감지부는 맵센서로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 엔진 에어필터 교체 경보장치.
5. 측벽이 상기 에어필터를 관통하여 에어필터를 내외부로 구획하면서 에어필터 전후면으로 돌출되어 설치되는 관형상의 하우징;

   상기 하우징의 전후방 측부에 연통되게 설치되는 제1 및 제2 연통관;

   상기 제1 및 제 2 연통관이 각각 전후측으로 연통되며, 내부에 상기 제1 및 제 2 연통관 연결부 사이에서 설치되어 압력차에 의해 이동되는 압력측정용 추를 포함하는 압력 측정관; 및

   상기 압력측정용 추에 케이블로 연결되어 상기 압력측정용 추의 이동을 저항의 변화로 변환하는 가변저항을 포함하여 구성된 압력감지장치를 포함하는 자동차 엔진 에어필터 교체 경보장치.

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