KR101029168B1 - 라인 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삽입 요소, 매스 채널 요소 및 평가 장치를 수용하기 위한 하우징 요소로 이루어지는 3개의 부품 설계가 제공되는 공기 매스 센서에 관한 것이다. 짧은 전체 높이를 가지는 장치용 가요성 삽입 요소를 제공할 수 있도록, 본 발명의 측정 채널 요소 및 하우징 요소가 주요 유동 방향에 대해 수직한 측정 채널 요소의 측부를 따라 서로 연결된다.

Description

라인 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치{DEVICE FOR MEASURING THE MASS OF AIR FLOWING INSIDE A LINE}

본 발명은 라인의 내부를 유동하는 공기의 매스(mass of air)를 측정하는 장치에 관한 것이다. 이러한 타입의 장치는 또한 줄여서 공기 매스 측정 장치 또는 공기 매스 센서로서 지칭된다.

장치는 공기 매스용 흡입 채널로 삽입되고 그 결과 총 공기 유동의 한정된 부분이 이 장치를 통하여 유동한다. 공지된 삽입 채널 공기 매스 측정 장치는 필수적으로 측정 채널로 이루어지는데, 이 측정 채널에는 센서가 배치되고, 센서용 일렉트로닉스(the electronics for the sensor) 및 삽입 요소가 하우징에 배치되고, 또한 삽입 요소가 측정 채널을 라인으로 삽입한다.

내연 기관의 유도 포트에 있는 공기 매스 센서가 충분히 공지되어 있다. 공기 매스 센서는 내연 기관의 실린더의 공기 매스를 감지하기 위해 사용되어 엔진 제어 유닛이 다른 작동 매개변수를 따라 공기/연료 혼합물을 정확히 설정할 수 있도록 한다. 공기 매스 센서의 작동 모드는 본 발명의 상세한 설명에서 상세하게 설명되지 않는다.

라인에서 유동하는 매체의 매스를 측정하는 장치는 특허 명세서 DE 44 07 209호에 공지되어 있으며, 여기에서 센서용 일렉트로닉스용 하우징이 흡입 라인으로 돌출되어 있다. 일렉트로닉스 하우징의 하류부는 삽입 방향으로 센서 캐리어를 구비한 바이패스 채널을 따른다. 이러한 장치에 대해, 삽입 요소, 센서 신호를 평가하기 위한 일렉트로닉스 및 측정 채널이 삽입 방향으로 일렬로 위치된다. 공기 매스 센서에 대한 이러한 구성 형태의 단점은 공기 매스 센서가 큰 구성 길이를 요구한다는 것으로, 이 큰 구성 길이는 특히 엔진 영역에서 작은 파이프 직경 또는 낮은 공간 이용성의 경우 설치 문제를 초래한다.

공기 매스 측정 장치는 특허 명세서 US 5,939,628호에 공지되어 있는데, 여기에는 측정 센서를 평가하기 위한 일렉트로닉스가 삽입 요소로 통합되고 이러한 상황에서 흡입 라인 외부에 위치된다. 비록 이러한 공기 매스 측정 장치가 더 짧은 전체 구성을 가지지만, 삽입 요소로의 일렉트로닉스의 통합은 삽입 요소로의 적은 구성적 변화가 상대적으로 비용이 많이 든다는 사실을 초래한다. 특히, 삽입 요소에 대한 구성적 변화는 엔진 제어 유닛으로 측정 장치를 연결하기 위한 전기 플러그 인 연결(electrical plug-in connection)이 상이하게 정렬되는 것이 필요하거나 다른 플러그 인 연결용으로 설계되는 것이 필요한 경우, 평가 일렉트로닉스에 대한 장착 지지 및 가능하게는 일렉트로닉스 자체에 대한 고가의 적용을 수행하는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은 라인 내부에 공기 유동의 매스를 측정하기 위한 장치를 제공하는 것으로, 이는 짧은 구성 길이로 매우 다양한 설치 상황에 대해 유연성있는 적용을 허용한다.

이 목적은 본 발명에 따라 청구항 1 또는 청구항 2에 설명된 특징에 의해 라인 내부에서 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치에 의해 달성된다. 유용한 실시예가 종속항에 제시되어 있다.

본 발명에 따른 장치는 측정 채널 요소를 가지며, 측정 채널 요소로 측정되는 공기 매스의 한정된 부분이 공기 스트림으로서 유입 개구에 의해 유입되어, 공기 스트림은 하나 이상의 측정 요소 주위를 유동하여 유출 개구에 의해 라인으로 배출된다. 설치된 위치에서 측정 채널 요소는 라인으로 끼워진다. 본 발명에 따른 공기 매스 측정 장치는 삽입 요소를 가지며 삽입 요소는 라인에 있는 개구로 배치될 때 라인으로 측정 채널 요소를 끼운다. 게다가, 본 발명에 따른 장치는 센서 요소로부터 신호용 평가 장치를 가지는 하우징 요소를 가진다. 하우징 요소 및/또는 측정 채널 요소는 삽입 요소로 연결될 수 있으며, 연결될 때, 삽입 요소에 의해 고정된다. 본 발명에 따른 공기 매스 측정 장치에 대해, 하우징 요소 및/또는 측정 채널 요소에 연결 수단이 제공되고 연결 수단은 주요 유동 방향에 대해 수직하게 배열되는 측정 채널 요소의 측부에 대해 라인에 있는 하우징 요소를 홀딩한다. 주요 유동 방향은 라인에 있는 교란되지 않은 공기 매스의 유동 방향이다. 연결된 상태에서, 하우징 요소 및 측정 채널 요소는 따라서 서로 측방향으로 연결된다. 본 발명에 따른 해결책에 대해, 과도하게 긴 구성 길이는 요소의 측방향 배치의 결과로서 피할 수 있다. 동시에, 평가 장치를 하우징 요소 내로 그리고 라인 내로 통합함으로써, 실제로 삽입 요소가 평가 장치와 관계없이 사용될 수 있다. 명백하게 되는 또 다른 장점은 측정 채널 및 평가 일레트로닉스에 있는 센서들 사이의 작은 거리가 유용한 전자파 적합성(electromagnetic compatibility)을 초래한다.

본 발명에 따른 목적은 또한 청구항 2에 따른 공기 매스 측정 장치에 의해 달성되는데, 청구항 2에는 하우징 요소가 평가 장치로서 필수적으로 평평한 일렉트로닉스 기판을 가지며, 여기서 일렉트로닉스 기판의 정상 방향은 라인에서의 주요 유동 방향에 대해 평행하다.

바람직한 일 실시예에서, 하우징 요소는 삽입 요소와의 전기 및 전자 연결을 위한 수단이 제공된다. 본 발명에 따른 공기 매스 측정 장치에 대해, 하우징 요소는 삽입 요소로 연결되고 측정 채널 요소는 하우징 요소에 연결된다. 삽입 요소로의 하우징 요소의 연결은 또한 전기 수단에 의해 이루어져 평가 장치로부터의 신호는 삽입 요소에 의해 제어 유닛으로 전달될 수 있다.

바람직하게, 하우징 요소는 베이스 요소 및 커버 요소를 사용하여 구성되며 그 사이에 일렉트로닉스 기판이 배치된다. 장치가 조립된 상태에 있을 때 커버 요소는 측정 채널 요소로 연결되는 가로대(cross-piece)가 제공된다.

하우징 요소는 측정 채널 요소의 상류부를 향하는 측부에 배치되는 것이 바람직하고 볼록형 커버 요소를 갖는다.

바람직한 일 실시예에서, 평가 장치는 대체로 평평한 요소를 가지며 대체로 평평한 요소는 양 측부에 접착제가 제공되는 성형 접착부(shaped dhesive)에 의해 베이스 요소에 연결되고 리세스를 밀봉한다. 성형 접착부의 이용은 이미 공지되어 있다. 이러한 실시예에 대해, 대체로 평평한 요소, 바람직하게는 일렉트로닉스 기판이 평가 장치에 평가 장치의 리세스가 밀봉되는 방식으로 고정된다.

가능한 일 실시예에서, 삽입 요소는 삽입 요소로부터 개구를 통하여 라인으로 돌출되는 핀형 온도 센서를 갖는다.

또한 가능한 일 실시예에서, 하우징 요소는 삽입 방향에 대해 십자형으로 위치된 배수 리세스가 제공된다. 이 리세스는 스플래싱 워터(splashing water)의 유입 개구로의 유입을 방지하고 스플래싱 워터는 하우징 요소에서 응축된다.

본 발명에 따른 공기 매스 측정 장치의 일 실시예가 도면을 참조하여 아래에 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 매스 센서의 측면도이며,

도 2는 온도 센서를 구비한 커넥터 요소를 보여주며,

도 3은 일렉트로닉스 하우징을 구비한 측정 채널 장치를 보여주며,

도 4는 측정 채널 및 일렉트로닉스 하우징의 분해 사시도이며,

도 5는 일렉트로닉스 하우징의 분해 사시도이다.

도 1은 공기 매스 센서(10)의 측면도이다. 공기 매스 센서(10)는 흡입 라인(12)으로 삽입된다. 공기의 주요 유동 방향은 화살표(A)에 의해 표시된다. 공기 매스 스트림의 일 부분은 유입 개구(도 3)를 경유하여 바이패스 채널(16)로 유입된다. 채널(16)에서, 공기는 두 개의 센서(18 및 20)를 지난다. 센서는 예를 들면 공기 유동의 매스를 측정하기 위해 저항 층, 소위 고온 필름 레지스터를 구비한 온도 종속 레지스터의 형태를 갖는다. 바이패스 채널에서 유동하여 통과하는 공기 매스를 결정하기 위한 측정 원리가 공지되어 있어 여기서 추가적인 설명이 요구되지 않는다.

측부 쪽 상류부에 바이패스 채널에는 일렉트로닉스 하우징(22)이 제공된다. 하우징(22)은 도 3에 도시된 바와 같이, 채널 요소에 연결되고, 이에 대해 더욱 상세하게 후술된다.

일렉트로닉스 하우징(22)은 차례로 커넥터 요소(24)에 연결된다. 커넥터 요소(24)는 라인(12)에 있는 개구에 삽입되고 일렉트로닉스 하우징 및 또한 채널 요소 둘다를 홀딩한다. 커넥터 요소(24)는 삽입 요소로서 사용된다.

도 2는 커넥터 요소를 더 상세하게 도시한 사시도이다. 커넥터 요소(24)는 커버(26)를 가지며 커버(26)는 주요 유동 방향으로 표시하기 위한 방향 화살표가 제공된다. 커넥터 요소(28)의 바디는 전기 콘택(electrical contacts; 32)을 포함하는 슬롯형 홀(30)을 갖는다. 커넥터 단자(34)는 엔진 제어 유닛(도시안됨)으로 측정 신호를 전달하기 위해 커넥터 바디(28)에 연결되어 있다.

커넥터 바디(28)는 온도 센서(36)가 부가적으로 제공된다. 온도 센서는 소위 NTC 온도 센서(NTC = 음의 온도 계수)의 형태를 갖는다. 측정 장치가 조립된 상태에 있을 때, 온도 센서(36)는 바이패스 채널 측방향 옆 및 일렉트로닉스 하우징의 하류부에 위치한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 일렉트로닉스 하우징(22)에는 콘택 핀(38)이 제공 되는데, 콘택 핀은 삽입될 때 평가 일렉트로닉스(evaluation electronics)와 커넥터 요소(24) 사이의 전기 연결을 설정한다.

도 4는 바이패스 채널에 대해 개구(14)를 구비한 채널 요소(16)를 보여준다. 바이패스 채널은 유입 공기를 위한 제 1 부분과 방향전환 부분(deflection section)을 경유하여 제 1 부분에 연결되는 제 2 부분을 갖는다. 방향 전환 부분의 영역에, 제 1 부분 및 제 2 부분은 벽(40)에 의해 서로로부터 분리된다. 센서 캐리어는 센서(18 및 20)를 지지하고 바이패스 채널에 배치된다. 채널 요소는 그 주위에 형성되는 플랜지(42)를 가지며, 플랜지로 하우징 베이스 요소(44)가 배치된다. 하우징 베이스 요소(44)에는 콘택 핀(38)이 제공된다. 콘택 핀(38)은 기초부(pedestal)로부터 돌출된다. 베이스 요소(44)에 평면형(flat) 일렉트로닉스 기판(48)이 배열되고 평면형 일렉트로닉스 기판은 센서(18 및 20)로부터 측정 신호를 평가하고 그 결과를 콘택 핀(38)에 의해 제공한다. 베이스 요소(44)에 하우징 커버가 장착되고, 하우징 커버는 가로대(cross-piece; 52)가 측방향으로 제공된다. 가로대는 코너에 근접한 하우징 커버의 종방향 측부에 각각 배열된다.

하우징 요소를 채널 요소로 연결하기 위해, 일렉트로닉스 기판(48)은 도 5를 참조하여 상세하게 후술되는 바와 같이, 베이스 요소(44)로 삽입된다. 커버(50)는 제위치에 놓이고 가로대(50)가 리세스(54)를 통하여 베이스 요소를 지나 측방향으로 안내된다. 채널 요소의 플랜지(42)상에 가로대가 접착 수단 또는 용접에 의해 플랜지에 연결된다. 이러한 방식으로 형성된 유닛은 커넥터 부분(24)으로 삽입되고 돌출부(46)는 슬롯형 홀(30)에 접착 또는 용접된다. 후속적으로, 전기 전도 연결이 예를 들면 납땜에 의해, 접촉 핀들(38 및 32) 사이에 형성된다.

도 5는 베이스 요소(44)에 일렉트로닉스 기판(48)의 장착을 도시한다. 베이스 요소는 스프레이 코팅 금속 삽입부(spray-coated metal insert)(도시안됨)를 갖는다. 양측부에 접착제를 구비한 성형 접착부(56)가 베이스 요소(44)로 삽입된다. 성형 접착부에는 개구(58)가 제공된다. 개구(58)의 영역에, 두 개의 땜납 태그(two solder tags; 60 및 62)가 센서 요소 각각에 제공된다. 두쌍의 땜납 태그의 각각의 쌍 중 하나는 도 1에서 볼 수 있다. 측정 센서가 개구를 통하여 땜납 태그(60 및 62)에 납땜될 수 있도록 개구(58)가 배열된다. 성형 접착부(56)에 장착된 일렉트로닉스 기판(48)은 베이스 요소에 있는 개구 및 또한 측정 채널 요소를 밀봉한다.

도 1은 유동 방향에 대해 십자형으로 형성되는 배수 리세스(64)를 보여주며, 배수 리세스는 발생하는 어떠한 워터 스플래시(any water splashes)를 수집하고 물이 유입 개구로 유입되는 것을 방지하도록 측부로부터 물을 배수한다.

Claims (13)

1. 삭제
2. 라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치로서,

   측정 채널 요소(16)로서, 주요 유동 방향(A)으로 유동하는 상기 공기의 매스의 일부분이 유입 개구(14)를 통하여 상기 측정 채널 요소(16) 내로 유입하고 하나 이상의 측정 센서(18, 20) 주위를 유동하고 유출 개구를 통하여 상기 라인(12) 내로 역으로 배출되는, 측정 채널 요소(16),

   삽입 요소(24)로서, 상기 삽입 요소(24)가 상기 라인(12)내에 있는 개구 내에 배치될 때 상기 라인 내로 돌출되는, 삽입 요소(24), 및

   하나 이상의 측정 센서에 의해 발생되는 신호를 위한 평가 장치(48)를 수용하는 하우징 요소(22)를 포함하는, 라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치에 있어서,

   연결된 상태에서 상기 삽입 요소(24)는 상기 측정 채널 요소(16)와 상기 하우징 요소(22)를 상기 라인 내에 홀딩하고,

   상기 평가 장치는 실질적인 평면형(flat) 일렉트로닉스 기판(48)을 가지며, 상기 평면형 일렉트로닉스 기판은 상기 일렉트로닉스 기판의 수직 방향이 상기 라인 내의 주요 유동 방향에 대해 실질적으로 평행하게 형성되고 상기 일렉트로닉스 기판이 성형 접착부(56)에 장착되고 상기 성형 접착부(56)에 장착된 상기 일렉트로닉스 기판이 상기 측정 채널 요소에 있는 개구를 밀봉하는 방식으로 상기 라인 내에 상기 하우징 요소(22)와 함께 배열되는 것을 특징으로 하는,

   라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 하우징 요소(22) 및/또는 상기 측정 채널 요소(16)는 전기 연결을 제공하기 위한 수단(38) 및 상기 삽입 요소(24)로 기계적 연결을 제공하기 위한 수단(46)을 갖는 것을 특징으로 하는,

   라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 수단들은 콘택 핀(38)을 가지며, 상기 콘택 핀은 연결 상태에서 상기 삽입 요소(24)에 있는 콘택 요소(32)와 전기 전도 연결되는 것을 특징으로 하는,

   라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 하우징 요소는 베이스 요소(44) 및 커버 요소(50)를 포함하고, 상기 베이스 요소(44) 및 상기 커버 요소(50) 사이에 상기 평가 장치(48)가 배치되는 것을 특징으로 하는,

   라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 평가 장치(48)는 상기 하나 이상의 측정 센서(18, 20)를 홀딩하는 것을 특징으로 하는,

   라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 커버 요소(50)는 상기 장치가 조립된 상태에 있을 때 상기 측정 채널 요소에 연결되는 가로대(cross-piece)가 제공되는 것을 특징으로 하는,

   라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 하우징 요소는 하류부를 향하는 측부를 가지며, 상기 하류부를 향하는 측부가 상기 측정 채널 요소로 연결되는 것을 특징으로 하는,

   라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 하우징 요소는 상류부를 향하는 측부를 가지며 상기 상류부를 향하는 측부가 볼록 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,

   라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 하나 이상의 측정 센서는 상기 측정 채널 요소 쪽 상기 하우징 요소의 측부에 제공되고, 상기 베이스 요소는 리세스(58)를 가지며, 상기 리세스를 통하여 상기 하나 이상의 측정 센서를 상기 평가 장치로 연결하기 위한 전도 요소(60, 62)가 돌출되는 것을 특징으로 하는,

    라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
11. 삭제
12. 제 2 항에 있어서,

    상기 삽입 요소(24)는 핀형 온도 센서(36)를 더 포함하며, 상기 핀형 온도 센서(36)가 상기 삽입 요소의 상기 라인(12)을 향하는 측부에 배치되고 상기 삽입 요소가 장착될 때 상기 개구를 통하여 상기 라인 내로 돌출되는 것을 특징으로 하는,

    라인의 내부를 유동하는 공기의 매스를 측정하는 장치.
13. 삭제

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