KR101103400B1 - 센서 모듈유닛 및 센서 모듈유닛을 구비하는 스로틀장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 흡기관측에 설치되는 복수의 센서의 설치를 아주 용이하게 하고, 또한 각 센서를 정확한 측정위치에 위치결정 가능한 센서 설치구조를 제공한다.

이를 위하여 본 발명에서는, 내연기관에 있어서의 연료공급제어와 흡기유량제어에 필요한 복수의 센서를 일체적으로 장착한 센서 모듈유닛으로서, 흡기온도센서를 장착하는 흡기온도센서 유지부와, 흡기용 스로틀장치에 있어서의 스로틀 밸브의 개방도를 검지하기 위한 포지션센서를 장착하는 스로틀·포지션센서 유지부와 흡기압력센서를 장착하는 흡기압력센서 유지부 중 적어도 하나와, 상기 흡기온도센서 유지부와, 상기 스로틀·포지션센서 유지부와 상기 흡기압력센서 유지부 중 적어도 하나를 일체적으로 수납하여 유닛 내에 있어서의 소정의 배치위치에 위치결정하는 유닛 본체를 가지고, 이에 의하여 상기 유닛 본체가 흡기용 스로틀장치의 스로틀 축 근방에 설치되었을 때에 상기 복수의 센서의 각각이, 상기 스로틀장치에 있어서의 소정의 측정위치에 위치한다.

Description

센서 모듈유닛 및 센서 모듈유닛을 구비하는 스로틀장치{SENSOR MODULE UNIT AND THROTTLE DEVICE WITH THE SAME}

본 발명은, 내연기관의 연료공급제어와 흡기유량제어에 있어서 필요 불가결한 각종 데이터를 검지하기 위한 센서의 설치구조에 관한 것이다.

최근, 적어도 대형 자동 이륜차를 포함한 자동차의 내연기관(이하, 적절하게 「엔진」이라 한다)은, 컴퓨터를 탑재한 전자식 제어장치에 의하여 제어되는 것이 일반적으로 되어 있다.

엔진의 전자식 제어장치에 있어서는, 엔진의 운전상태나 흡기상태를 항시 검지하기 위한 각종 센서가 엔진과 그 주변장치에 배치되고, 엔진을 전자적으로 집중제어하는 ECU(Electronic Control Unit)는, 이들 각종 센서로부터 보내져 오는 여러가지 데이터에 의거하여 엔진의 최적 제어를 행하게 하고 있다.

엔진은, 가솔린 등의 연료를 공기와 혼합시켜 이 공기혼합연료를 피스톤내에서 연소시킴으로써 회전 토오크를 발생시키는 것이기 때문에, 엔진에 대한 연료공급량제어와 함께 흡기유량제어의 최적화가 중요하게 된다.

엔진에 공급되는 흡기유량은, 엔진에 접속된 흡기관측에 설치된 스로틀장치에 의하여 조정된다. 스로틀장치는, 통상 흡기용 실린더관의 내부에 스로틀 밸브 를 설치한 것으로, 이 스로틀 밸브(이하, 본원에서는 단지「스로틀」이라 함)의 개방도를 조정함으로써 공기유량의 조정을 행하도록 하고 있다.

따라서, ECU는 흡기용 스로틀장치에 있어서의 스로틀의 개방도를 항시 정확하게 검지할 필요가 있고, 이 스로틀 개방도 검지는, 스로틀의 근처에 설치된 스로틀·포지션센서(Throttle Position Sensor : 이하, 적절하게 「TPS」라 한다)로부터의 출력신호에 의거하여 행하여진다.

TPS에는, 크게 분류하여 포텐시오미터를 스로틀의 움직임에 연동시키도록 설치하고, 접촉자를 저항막에 접촉시킴으로써 스로틀 개방도를 검지하는 접촉형 타입 외에, 스로틀과 연동하는 가동자에는 직접 접촉시키지 않고 홀소자나 MR소자를 이용하여 스로틀 개방도를 검지하게 한 비접촉형 포지션센서의 2가지 타입이 존재한다.

포텐시오미터를 사용한 접촉형 TPS는, 스로틀바디에 대한 설치시에 높은 위치결정 정밀도를 요구한다. 즉, TPS를 스로틀장치의 바디에 임시로 조인 후, TPS로부터 출력되는 신호를 모니터하면서 그 위치를 스로틀 축 주위로 조정할 필요가 있다(예를 들면, 일본국 특개평11-223508호 공보 참조). 이 조정은, 다기통 엔진의 경우 스로틀바디마다 행하지 않으면 안되기 때문에, 조립작업은 아주 번잡한 것이 된다. 또 엔진의 흡기관측에는 TPS 외에, 흡기온도센서나 흡기압력센서 등의 복수의 센서를 설치할 필요가 있어, 이들 센서를 개별로 설치하는 작업은 번거로워 작업효율을 저하시키게 된다.

이 때문에, 이 번잡한 설치작업이나 조정을 필요로 하지 않는 비접촉형 TPS를 사용하여 이것을 다른 센서와 함께 스로틀바디에 일체적으로 설치한 센서 일체식 스로틀바디(예를 들면, 일본국 특개평09-250374호 공보 참조)나, 스로틀바디에 복수의 센서를 조립한 ECU 기판을 설치하는 설치구조가 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특개평11-294216호 공보).

그러나 일본국 특개평09-250374호 공보에 기재된 센서 일체식 스로틀바디에 있어서는, 스로틀바디 자체가 복수의 센서를 탑재하는 센서 탑재수단을 겸용하기 때문에, 스로틀장치의 크기나 스로틀바디의 안쪽 및 바깥쪽의 형상에 큰 제약을 주므로, 스로틀장치의 제조비용을 인상하게 된다. 또 하나하나의 센서는 스로틀바디의 소정부분에 개별로 설치하게 되기 때문에, 종래의 센서 설치방법과 비교하여도 제조공정에 있어서의 설치 작업 효율의 대폭적인 개선으로는 되지 않는다.

또, 일본국 특개평11-294216호 공보에 개시된 스로틀바디에 복수의 센서를 탑재한 ECU 기판을 설치하는 방법은, 센서와 ECU 기판 사이의 배선작업을 줄이는 것에는 기여하나, 스로틀장치의 크기나, 스로틀바디의 안쪽 형상 및 바깥쪽 형상 뿐만 아니라, ECU 기판의 크기나 기판 내의 전기부품의 배치위치에도 큰 제약을 주게 된다. 이 때문에, 특히 2륜 자동차나 소형 자동차용 소형 형상의 스로틀장치에 탑재하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다.

본 발명은, 엔진의 흡기관측에 설치되는 복수의 센서의 설치를 아주 용이하게 하고, 또한 각 센서를 정확한 측정위치에 위치 결정하는 것을 가능하게 하며, 나아가서는 센서의 설치대상이 되는 장치의 크기나 형상에 큰 제약을 줄 필요가 없는 센서 설치구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 때문에, 본 발명은 내연기관에 있어서의 연료공급제어와 흡기유량제어에 필요한 복수의 센서를 일체적으로 장착한 센서 모듈유닛으로서, 흡기온도센서를 장착하는 흡기온도센서 유지부와, 흡기용 스로틀장치에 있어서의 스로틀 밸브의 개방도를 검지하기 위한 포지션센서를 장착하는 스로틀·포지션센서 유지부와 흡기압력센서를 장착하는 흡기압력센서 유지부의 적어도 하나와, 상기 흡기온도센서 유지부와, 상기 스로틀·포지션센서 유지부와 상기 흡기압력센서 유지부의 적어도 하나를 일체적으로 수납하여 유닛내에 있어서의 소정의 배치위치에 위치 결정하는 유닛 본체를 가지고, 이에 의하여 상기 유닛 본체가 흡기용 스로틀장치의 스로틀 축 근방에 설치되었을 때에, 상기 복수의 센서의 각각이, 상기 스로틀장치에 있어서의 소정의 측정위치에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 유닛 본체가 상기 흡기용 스로틀장치에 설치되었을 때에, 상기 흡기온도센서는 상기 스로틀 밸브의 흡기 상류측에 위치하고, 상기 흡기압력센서 유지부를 가지는 경우, 상기 흡기압력센서는, 상기 스로틀 밸브의 흡기 하류측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 흡기압력센서 유지부를 대신하여 또는 상기 흡기압력센서 유지부와 함께, 상기 유닛 본체내에 있어서의 상기 흡기온도센서 유지부에 인접하는 위치에, 외기압 센서를 장착하는 외기압 센서 유지부를 구비함으로써, 설치할 센서의 조합에 대하여 유연하게 대응하도록 하고 있다. 여기서, 상기 외기압 센서는, 상기 흡기용 스로틀장치에 설치되었을 때에, 상기 스로틀 밸브의 흡기 상류측에 배치된다.

또한 본 발명에 있어서의 큰 특징은, 상기 유닛 본체가 상기 흡기용 슬롯장치에 설치되었을 때에, 상기 온도센서 유지부가, 상기 스로틀 축 주위의 위치결정을 행하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 온도센서 유지부는, 상기 흡기용 스로틀장치의 스로틀바디의 내벽에 도달하는 돌기된 도관으로, 상기 도관이 상기 스로틀바디에 설치된 개구에 끼워 넣어짐으로써 상기 위치결정이 행하여지게 된다.

그런데, 상기 스로틀·포지션센서는, 상기 스로틀 밸브의 개방도를 검지하기 위한 홀소자, MR 소자 등의 비접촉형 포지션센서이다. 이에 의하여 스로틀·포지션센서가 번잡한 설치 조정작업을 불필요하게 하고 있다.

또, 본 센서 모듈유닛은, 상기 복수의 센서로부터의 센서 출력선이 접속되는 회로기판을 구비하고, 이 회로기판은 적어도 상기 비접촉형 포지션센서로부터의 센서출력을 소정의 출력신호로 변환하는 출력신호 조정수단을 탑재하도록 하고 있다.

그리고, 이 회로기판은, 외부의 흡기용 스로틀 밸브제어장치 또는 흡기용 스로틀제어장치를 가지는 전자식 연료분사제어장치에 대하여, 상기 복수의 센서의 출력 또는 상기 출력신호를 송신하기 위한 인터페이스수단을 구비하는 것이다.

본 발명은, 또한 이와 같은 센서 모듈유닛을 포함하는 흡기용 스로틀 밸브제어장치 및 흡기용 스로틀장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 센서 모듈유닛에 있어서는, 유닛 본체가 흡기용 스로틀장치의 스로틀 축 근방에 설치되었을 때에, 복수의 센서의 각각이 상기 스로틀장치에 있어서의 소정의 측정위치에 위치함으로써, 엔진의 흡기관측에 설치되는 복수의 센서의 설치를 아주 용이하게 하고, 또한 각 센서를 정확한 측정위치에 위치 결정하는 것을 실현하며, 나아가서는 센서의 설치대상이 되는 장치의 크기나 형상에 대한 제약을 불필요하게 한 것이다.

도 1은 본 센서 모듈유닛이, 스로틀장치에 설치된 상태를 나타내는 설치 단면도,

도 2는 본 센서 모듈유닛의 제 1 실시예를 나타내는 도,

도 3은 본 센서 모듈유닛의 제 2 실시예를 나타내는 도,

도 4는 본 센서 모듈유닛의 제 3 실시예를 나타내는 도,

도 5는 본 센서 모듈유닛의 제 4 실시예를 나타내는 도,

도 6은 스로틀장치에 있어서의 스로틀바디의 측면도,

도 7은 본 센서 유닛이 설치된 스로틀바디의 측면도,

도 8은 본 센서 모듈유닛의 설치측에서 본 평면도,

도 9는 비접촉형 스로틀·포지션센서를 구성하는 홀소자의 전기적인 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도,

도 10은 스로틀 밸브의 각도와 홀소자의 출력전압과의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 관한 센서 모듈유닛의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 센서 모듈유닛(1)이, 스로틀장치(2)에 있어서의 스로틀 축(15) 근방의 스로틀바디(20)의 측면에 설치된 상태를 나타내는 것이다.

도 1에 있어서, 스로틀 축(18)의 왼쪽이 흡기 상류측(에어필터측)이고, 스로틀 축(18)의 오른쪽이 흡기 하류측(엔진측)이다. 스로틀바디(20)는 실린더형상으로 형성되고, 왼쪽 끝에는 에어혼(10A), 오른쪽 끝에는 플랜지(10B)가 형성된다.

공기 도입구로부터 도입된 외기는 에어필터(도시 생략)에 의하여 여과되고, 이 여과된 공기는 에어혼(10A)측으로부터 스로틀장치(2)에 공급된다. 스로틀장치(2)는, 이 여과공기의 통로면적을 스로틀 밸브(18)의 개방도를 좁게 하기도 하고 넓게 하기도 함으로써 엔진에 대한 흡기유량을 제어한다. 스로틀바디(20) 측면의 대략 중앙에는 흡기유량을 조정하는 스로틀 축(15)이 설치되고, 이 스로틀 축(15)에 스로틀 밸브(18)가 결합된다. 그리고 이 스로틀 밸브(18)의 개방도는, 뒤에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 예를 들면 홀소자(31)를 구비한 비접촉형 포지션센서(TPS)에 의하여 검지시키는 것이다.

또, 도 1에 나타내는 바와 같이 스로틀 밸브(18)의 흡기 상류측에는 흡기온도센서(33)가, 스로틀 밸브(18)의 하류측에는 흡기압력센서(32)가 각각 배치되도록 구성되어 있다. 비접촉형 TPS(31) 등, 흡기압력센서(32) 및 흡기온도센서(33)는, 각각 유닛 본체(10)내의 소정위치에 설치된 TPS 유지부(23A), 흡기압력센서 유지부(26) 및 흡기온도센서 유지부(24)에 의하여 지지된다.

이에 의하여 본 센서 모듈유닛(1)이 흡기용 스로틀장치(2)의 스로틀 축(15) 근방에 설치되었을 때에, 여러가지 센서의 각각이, 스로틀장치(2)에 있어서의 소정 의 측정위치에 위치하도록 형성되는 것이다. 여기서 흡기온도센서(33)는, 스로틀 밸브(18)의 흡기상류측에 위치하고, 흡기압력센서(32)는 스로틀 밸브(18)의 흡기 하류측의 소정위치에 배치되는 것이다. 또한 도 1에 나타내는 바와 같이, 스로틀바디(20)에는 대략 실린더형상의 돌기(23)가 형성된다. 이에 의하여 TPS(31) 등의 위치결정이 이루어지는 것이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 센서 모듈의 케이스(21)내에는 회로기판(30)이 설치되고, 이 회로기판(30)은, 센서 모듈 유닛(1)의 유닛 본체(10)의 소정부분에 고정된다. 회로기판(30)에는 TPS를 구성하는 홀소자(31), 흡기압력센서(32)가 설치됨과 동시에, 스로틀장치(2)의 흡기통내에의 도관(흡기온도센서의 유지부)(24)의 앞쪽 끝에 설치된 온도센서(33)로부터의 리드선(34)이 설치된다. 이들 소자는, 회로기판(30)의 위에 탑재된 커넥터(28)(도 7 및 도 8 참조)의 단자를 거쳐 회로기판(30)상의 전자제어회로에 접속된다.

TPS(31)를 구성하는 홀소자(31)는, 대략 실린더형상의 돌기(23)내에 형성된 스테이터수용부(23A)내에 배치되고, 이 스테이터수용부(23A)내에는 홀소자(31)의 주위의 자장을 제어하기 위하여 소정의 형상으로 성형된 자성체로 이루어지는 스테이터가 배치되게 된다.

흡기온도센서(33)는, 흡기용 스로틀장치(2)의 스로틀바디(20)의 내벽에 도달하는 돌기된 도관인 온도센서 유지부(24)에 있어서 지지된다. 그리고 이 도관(24)이 스로틀바디(20)에 설치된 개구(20A)에 끼워 넣어지기 때문에, 본 유닛 본체(10)가 흡기용 슬롯장치(2)에 설치되었을 때에, 상기 스로틀 축 주위의 위치결정을 행 하게 되는 것이다.

스로틀 축(15)에는, TPS(31)를 구성하는 로터(11)가 접속된다. 로터(11)는, 스로틀 축(15)에 대하여 나사(16)에 의하여 고정된다. 이에 의하여 로터(11)는 스로틀 축(15)과 일체적으로 회전한다. 스로틀 축(15)은, 스로틀바디(20)를 관통하여 그 대략 중앙을 횡단한다. 스로틀바디(20)를 관통한 스로틀 축(15)은, 로터(11)와 반대측의 끝부에 있어서 스로틀 레버(17)에 연결된다. 스로틀 축(15)에는 스로틀바디(20)내의 유로(40)에 있어서, 스로틀 밸브(18)가 설치되어 있고, 그 위치(각도)에 따라 유로(40)내를 지나는 흡기량을 조정한다. 즉, 로터(11)의 회전각도는 스로틀 밸브(18)의 개방도에 상관한다. 여기서, 스로틀 축(15)에는 스로틀 레버(17)를 거쳐 리턴 스프링(19)이 걸어 맞춰진다.

로터(11)의 안 둘레면의 일부에는, 그 주위를 따라 자석(M)이 설치된다. 센서 유닛 모듈(10)을 스로틀바디(20)에 장착하였을 때, 자석(M)은 스테이터 수용부(23A)의 바깥 둘레를 따라 배치된다. 즉, TPS는 로터(11)와 홀소자(31)와 스테이터로 구성되고, 스로틀 밸브(18)의 위치에 따른 로터(11)의 회전에 의한 자장의 변화를 홀소자(31)로 검출함으로써, 스로틀 밸브(18)의 위치를 검출하는 것이다.

흡기온도센서 설치구(12) 및 흡기압력측정용 도로(13)는 모두 스로틀바디(20) 내의 유로와 외부를 연통한다. 또 로터(11)를 사이에 두고 센서 모듈유닛의 본체 케이스(10)를 설치하기 위한 나사구멍(14)이 예를 들면 2개 설치된다(도 6 참조).

다음에 본 발명에 관한 센서 모듈유닛 속에 조립되는 복수종류의 센서의 조 합에 대하여 설명한다.

실시예 1.

도 2는 도 1에 나타낸 본 발명에 관한 센서 모듈유닛의 제 1 실시예를 나타낸다. 본 제 1 실시예에 관한 센서 모듈유닛은, 흡기온도센서(33), TPS(31) 및 흡기압력 센서(32)의 3개의 센서를 탑재한다.

이 때문에, 본 센서 모듈유닛은, 유닛 케이스(10)내의 소정위치에, 흡기온도센서를 장착하는 흡기온도센서 유지부(24), TPS 유지부(23A) 및 흡기압력센서 유지부(26)를 구비한다.

여기서, 흡기온도센서 유지부(24)는, 흡기용 스로틀장치(2)의 스로틀바디(20)(도 1)의 내벽에 도달하는 돌기된 도관(24)에 의하여 구성되고, 이 도관(24)이 스로틀바디(20)에 설치된 개구(20A)에 끼워 넣어지기 때문에, 본 유닛 본체(10)가 흡기용 슬롯장치(2)에 설치되었을 때에, 상기 스로틀 축 주위의 위치결정을 행하게 되는 것이다. 동시에, 흡기온도센서(33)는 스로틀 밸브(18)의 흡기 상류측에 위치하고, 흡기압력센서(32)는 스로틀 밸브(18)의 흡기 하류측의 소정위치에 배치되게 되는 것이다.

도 2에 있어서, 흡기온도센서(33)는 리드선(34)을 거쳐 회로기판(30)에 접속되고, TPS(31)와 흡기압력센서(32)는, 직접적으로 회로기판상에 탑재되는 것이다.

회로기판(30)에는, 이들 센서로부터의 출력신호에 의거하여, 소정의 출력신호로 변환하는 출력신호 조정수단을 탑재한다.

실시예 2.

도 3은 본 발명에 관한 센서 모듈유닛의 제 2 실시예를 나타낸다.

본 제 2 실시예에 관한 센서 모듈유닛은, 흡기온도센서(33), TPS(31), 흡기압력센서(32) 및 외기압 센서(35)의 4개의 센서를 탑재한다.

이 때문에, 본 센서 모듈유닛은, 유닛 케이스(10)내의 소정위치에, 흡기온도센서를 장착하는 흡기온도센서 유지부(24), TPS 유지부(23A), 흡기압력센서 유지부(26) 및 외기압 센서 유지부(36)를 구비한다.

여기서, 외기압 센서(35)는 본체 케이스(10)의 바깥쪽의 공기압을 검지하도록 그 센서면이 상향이 되게 설치되어 있다.

또한 위에서 설명한 제 1 실시예와 마찬가지로, 흡기온도센서 유지부(24)는, 흡기용 스로틀장치(2)의 스로틀바디(20)(도 1)의 내벽에 도달하는 돌기된 도관(24)에 의하여 구성되고, 이 도관(24)이 스로틀바디(20)에 설치된 개구(20A)에 끼워 넣어지기 때문에, 본 유닛 본체(10)가 흡기용 슬롯장치(2)에 설치되었을 때에, 상기 스로틀 축 주위의 위치결정을 행하게 되는 것이다. 동시에, 흡기온도센서(33)는 스로틀 밸브(18)의 흡기 상류측에 위치하고, 흡기압력센서(32)는 스로틀 밸브(18)의 흡기 하류측의 소정위치에 배치되게 되는 것이다. 또한 외기압 센서(36)는, 본체 케이스(10)의 바깥쪽의 공기압을 검지하는 위치에 배치되는 것이다.

도 3에 있어서, 흡기온도센서(33)는 리드선(34)을 거쳐 회로기판(30)에 접속되고, TPS(31)와 흡기압력센서(32)는 직접적으로 회로기판상에 탑재되는 것이다.

회로기판(30)에는 이들 센서로부터의 출력신호에 의거하여, 소정의 출력신호로 변환하는 출력신호 조정수단을 탑재한다.

실시예 3.

도 4는 본 발명에 관한 센서 모듈유닛의 제 3 실시예를 나타낸다.

본 제 3 실시예에 관한 센서 모듈유닛은, 흡기온도센서(33)와 TPS(31)의 2개의 센서를 탑재한다.

이 때문에, 본 센서 모듈유닛은, 유닛 케이스(10)내의 소정위치에, 흡기온도센서를 장착하는 흡기온도센서 유지부(24)와 TPS 유지부(23A)를 구비한다.

또한 위에서 설명한 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로, 흡기온도센서 유지부(24)는, 흡기용 스로틀장치(2)의 스로틀바디(20)(도 1)의 내벽에 도달하는 돌기된 도관(24)에 의하여 구성되고, 이 도관(24)이 스로틀바디(20)에 설치된 개구(20A)에 끼워 넣어지기 때문에, 본 유닛 본체(10)가 흡기용 슬롯장치(2)에 설치되었을 때에, 상기 스로틀 축 주위의 위치결정을 행하게 되는 것이다. 동시에, 흡기온도센서(33)는 스로틀 밸브(18)의 흡기 상류측에 위치하게 된다.

도 4에 있어서, 흡기온도센서(33)는 리드선(34)을 거쳐 회로기판(30)에 접속되고, TPS(31)는 직접적으로 회로기판상에 탑재되는 것이다.

회로기판(30)에는 이들 센서로부터의 출력신호에 의거하여 소정의 출력신호로 변환되는 출력신호 조정수단을 탑재한다.

실시예 4.

도 5는 본 발명에 관한 센서 모듈유닛의 제 4 실시예를 나타낸다.

본 제 2 실시예에 관한 센서 모듈유닛은, 흡기온도센서(33)와 흡기압력센서의 2개의 센서를 탑재한다.

이 때문에, 본 센서 모듈유닛은, 유닛 케이스(10)내의 소정위치에 흡기온도센서를 장착하는 흡기온도센서 유지부(24)와 흡기압력센서 유지부(26)를 구비한다.

또한 위에서 설명한 다른 실시예와 마찬가지로 흡기온도센서 유지부(24)는, 흡기용 스로틀장치(2)의 스로틀바디(20)(도 1)의 내벽에 도달하는 돌기된 도관(24)에 의하여 구성되고, 이 도관(24)이 스로틀바디(20)에 설치된 개구(20A)에 끼워 넣어지기 때문에, 본 유닛 본체(10)가 흡기용 슬롯장치(2)에 설치되었을 때에, 상기 스로틀 축 주위의 위치결정을 행하게 되는 것이다. 동시에, 흡기온도센서(33)는 스로틀 밸브(18)의 흡기 상류측에 위치하고, 흡기압력센서(32)는 스로틀 밸브(18)의 흡기 하류측의 소정위치에 배치되게 된다.

도 5에 있어서, 흡기온도센서(33)는 리드선(34)을 거쳐 회로기판(30)에 접속되고, 흡기압력센서(32)는 직접적으로 회로기판상에 탑재되는 것이다.

회로기판(30)에는 이들 센서로부터의 출력신호에 의거하여, 소정의 출력신호로 변환되는 출력신호 조정수단을 탑재한다.

도 6은 본 센서 모듈유닛(1)이 설치되는 스로틀장치(2)의 측면도를 나타내고, 스로틀장치의 스로틀 밸브로서 버터플라이 밸브를 채용한 스로틀장치(2)의 스로틀바디(20)의 측면쪽을 나타내는 것이다.

도 6에 있어서, 스로틀바디(20)의 측면의 대략 중앙에는 흡기유량을 조정하는 스로틀 축(15)에 연결된 로터(11)가 설치된다. 또 로터(11)의 흡기 상류측(왼쪽)에는 흡기온도센서(도 2 내지 도 5 참조)를 장착하기 위한 온도센서 설치구(12)(도 6 참조)가 형성되고, 로터(11)의 흡기 하류측(오른쪽)에는 스로틀 밸브 뒤 쪽의 음압을 측정하기 위한 압력측정용 도로(13)(도 6 참조)가 형성된다.

온도센서 설치구(12) 및 압력측정용 도로(13)는 모두 스로틀바디(20)내의 유로와 외부를 연통한다. 또 로터(11)를 사이에 두고 센서 유닛 모듈(10)(도 2 내지 도 5 참조)을 설치하기 위한 나사구멍(14)이 예를 들면 2개 설치된다.

스로틀바디(20)는 실린더형상으로 형성되고, 왼쪽 끝에는 에어혼(10A), 오른쪽 끝에는 플랜지(10B)가 형성된다. 스로틀바디(20) 측면의 대략 중앙에는 스로틀 축(도 1 참조)에 연결된 로터(11)가 설치된다. 또 로터(11)의 상류측(왼쪽)에는 흡기온도센서(도 2 내지 도 5 참조)를 장착하기 위한 온도센서 설치구(12)가 형성되고, 로터(11)의 하류측(오른쪽)에는 스로틀 밸브 뒤쪽의 음압을 측정하기 위한 압력측정용 도로(13)가 형성된다. 또한 온도센서 설치구(12) 및 압력측정용 도로(13)는 모두 스로틀바디(20)내의 유로와 외부를 연통한다. 또 로터(11)를 사이에 두고 센서 유닛 모듈(10)을 설치하기 위한 나사구멍(14)이 예를 들면 2개 설치된다.

도 7은 도 6의 스로틀바디(20)에 본 센서 유닛 모듈(10)을 설치한 상태를 나타낸다.

또, 도 8은 센서 유닛 모듈(10)을 스로틀바디(20)에 설치되는 쪽(이면)에서 보았을 때의 평면도를 나타낸다.

도 7에 나타내는 센서 본체의 케이스(21)내에는 앞서 설명한 바와 같이, 흡기온도센서(33), 비접촉형 TPS(31), 흡기압력센서(32) 등이 탑재된 회로기판(30)(도 1 내지 도 5 참조)이 넣어져 시일(22)에 의하여 밀봉된다.

또, 도 8에 나타내는 바와 같이 센서 유닛 모듈(10)의 이면에는, 로터(11)(도 6), 온도센서 설치구(12), 압력측정용 도로(13), 나사구멍(14)의 각각에 대응하는 위치에 로터 끼워넣음부(23), 온도센서용 도관(24), 압력센서 유지부(25) 및 2개의 관통구멍(26)이 설치된다.

로터 끼워넣음부(23)는, 로터(11)보다도 한 바퀴 큰 실린더벽으로 이루어지고, 그 안쪽 중앙에는 실린더형의 스테이터 수용부(23A)가 형성된다. 로터(11)는 로터 끼워 넣음부(23)의 실린더벽과 스테이터 수용부(23A)와의 사이에 선회 자유롭게 끼워 넣어진다. 온도센서용 도관(24)은, 센서 유닛 모듈(10)의 이면으로부터 수직으로 연장되고, 그 앞쪽 끝에는 온도센서가 설치된다(도 2 내지 도 5 참조). 센서 유닛 모듈(10)을 스로틀바디(20)에 설치할 때에 온도센서용 도관(24)은 온도센서 설치구(12)에 삽입된다. 이에 의하여 센서 유닛 모듈(10)은 로터 끼워 넣음부(23)의 축심 주위에 대하여 위치 결정된다. 또한 온도센서용 도관(24)은, 온도센서 설치구(12)를 거쳐, 스로틀바디(20)의 안쪽에까지 도달하게 함으로써, 스로틀바디 자체의 열의 영향을 받지 않게 하고 있다.

압력센서 유지부(25)는, 센서 유닛 모듈(10)이 위치 결정되면, 압력측정용 도로(13)와 합치되는 위치에 배치되고, 스로틀바디(20)내의 압력은 압력센서 유지부(25)로 유도된다. 제일 마지막으로 센서 유닛 모듈(10)은 2개의 나사(27)에 의하여 스로틀바디(20)에 고정된다. 즉 나사(27)는 센서 유닛 모듈(10)에 설치된 2개의 관통구멍(26)을 거쳐 스로틀바디(20)의 측면에 설치된 나사구멍(14)에 각각 나사고정된다.

또, 센서 유닛 모듈(10)에는 커넥터(28)가 설치되어 있고, 신호 케이블(도시 생략)을 거쳐 도시 생략한 전자제어회로에 접속된다. 커넥터(28)내에는 복수의 단자(도시 생략)가 설치되고, 센서회로 케이스(21)내에 설치된 회로기판과 접속된다. 또한 전자제어회로는 열에 약하기 때문에, 스로틀바디(20)로부터 충분히 떨어진 위치에 설치된다.

다음에, 도 9 및 도 10을 참조하여, 홀소자(31)를 사용한 TPS의 초기화처리(출력조정)에 대하여 설명한다. 도 9는 홀소자(31)의 전기적인 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이고, 도 10은 스로틀 밸브(18)의 각도와 홀소자(31)의 출력전압과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9에 나타내는 바와 같이 홀소자(31)는 IC로서 구성되고, 예를 들면 그라운드단자(GND), 입력단자(IN) 및 출력단자(OUT)를 구비한다. 홀소자(31)내에는, 홀전압을 검출하는 홀전압 검출회로(310)가 설치되고, 주위의 자계의 변화에 따른 신호를 출력한다. 홀전압 검출회로(310)로부터 출력되는 신호는 A/D 변환기(311)를 거쳐 디지털신호로 변환되고, DSP(digital signal processor)회로(312)에 입력되어, 소정의 디지털신호처리가 실시된다.

그후, D/A 변환기(313)를 거쳐 아날로그의 전압신호로 변환되어 출력단자(OUT)로부터 출력된다. 또 DSP 회로(312)에는 EEPROM(314)이 접속되어 있고, DSP 회로(312)에서의 신호처리는 EEPROM(314)에 기록된 파라미터에 의거하여 제어된다. EEPROM(314)내의 데이터는 입력단자(IN)에 펄스 변조된 신호(Vin)를 입력함으로써 행할 수 있다. 또한 소정의 신호를 입력하면, EEPROM(314)의 재기록을 행할 수 없 게 할 수 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이 출력단자(OUT)로부터 출력되는 스로틀 밸브(18)의 각도(θ)와 전압(Vout)과의 관계는 직선(L)으로 나타내진다. 즉, 전압(Vout)은 Vout = C·θ + Vo로서 나타내진다. 여기서 C는 홀소자(31)의 감도를 제어하는 계수이고, Vo는 옵셋전압이다. 계수(C) 및 옵셋전압(Vo)의 값은, EEPROM(314)에 DSP 회로(312)의 제어 파라미터로서 사용자가 기록할 수 있다. 즉, DSP 회로(312)에서는 EEPROM(314)에 기록된 계수(C) 및 옵셋전압(Vo)의 값에 의거하여 그 출력특성이 조정된다.

홀소자(31)를 사용한 본 실시형태의 TPS에서는, 센서 유닛 모듈(10)을 스로틀바디(20)에 조립한 후, 스로틀 밸브(18)의 각도(θ)와 홀소자(31)의 출력(Vout)과의 사이에 있어서 캘리브레이션이 행하여진다. 각도(θ)와 출력전압(Vout)과의 사이의 관계는 스로틀바디(20)와 센서 유닛 모듈(10)의 조합마다 다르다. 예를 들면 스로틀 밸브(18)가 모두 닫힌 상태에서의 출력전압은 조립된 제품마다 다르다.

그리고 상기 캘리브레이션의 결과에 의거하여, DSP 회로(312)의 제어 파라미터인 계수(C)와 옵셋전압(Vo)을 EEPROM(314)에 기록하고, 스로틀 밸브(18)의 각도(θ)와 TPS로부터의 출력(Vout)과의 관계를 적정한 관계로 조정한다.

이상과 같이 본 실시형태에 의하면, TPS와 다른 센서를 일체적인 유닛으로서 스로틀바디에 설치할 수 있기 때문에, 스로틀바디에 대한 이들 센서의 설치작업을 간단한 것으로 할 수 있어, 그 작업효율이 향상된다. 또 본 실시형태에서는, TPS의 출력과 스로틀 밸브의 각도와의 관계는, 전기적으로 조정되기 때문에, 종래와 같이 임시 조임에 의한 기계적인 조정을 행할 필요가 없어 작업효율은 비약적으로 향상된다.

본 실시형태와 같이 복수의 센서와 TPS를 일체적인 유닛으로서 스로틀바디에 설치하는 경우, 각 센서 상호의 위치관계는, 유닛에 있어서 미리 결정되어 있다. 따라서 설치에 있어서는, 각 센서가 적절한 위치에 배치되도록 유닛을 스로틀바디에 위치 결정할 필요가 있다.

종래기술에 있어서는, TPS의 축 주위의 적정위치는, 조립제품마다 다르기 때문에 조립에 있어서는 TPS의 축 주위의 위치를 미세 조정할 필요가 있어 TPS를 미리 다른 센서와 일체화하는 것은 곤란하였다. 그러나 본 센서 모듈유닛에 있어서는, 비접촉형 TPS를 사용함으로써, 종래 TPS의 스로틀바디에 대한 설치시에 필요하였던 TPS의 스로틀 밸브에 대한 회전방향의 상대적인 미세 조정을 설치후의 전기적인 조정으로 치환하였다. 이에 의하여 TPS의 위치결정을 높은 정밀도로 행할 필요가 없어져, TPS 이외의 센서를 간략한 구성으로 미리 TPS와 일체적인 유닛으로서 구성하는 것을 가능하게 하였다.

또, 본 실시형태에서는 온도센서용 도관을 센서 유닛의 위치결정에 겸용하고 있기 때문에 위치결정을 위한 부재를 별도 설치할 필요가 없다.

또한 본 실시형태에서는 비접촉형 TPS로서 홀소자를 사용한 것을 일례로서 들었으나, 홀소자 외에, MR 소자나 인덕티브방식의 센서를 사용하여도 좋다.

또, 본 실시형태에서는 흡기온도센서 외에, 비접촉형 TPS, 흡기압력센서 및 외기압 센서를 들었으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또 이들 이외의 다수의 센서를 동시에 구비하고 있어도 좋다.

또한, 상기한 본 센서 모듈유닛에 있어서는 흡기온도센서용 도관을 위치결정 용 가이드에 사용하였으나, 흡기압력센서 유지부 등을 위치 결정용 가이드로서 이용하는 형태이어도 좋다.

본 발명은, 내연기관의 연료공급제어와 흡기유량제어에 있어서 필요 불가결한 각종 데이터를 검지하기 위한 센서의 설치작업과 설치후의 조정작업을 용이하게 한 복수의 센서를 탑재한 센서 모듈유닛에 관한 것으로, 산업상의 이용가능성을 가진다.

Claims (12)

1. 내연기관에 있어서의 연료공급제어와 흡기유량제어에 필요한 복수의 센서를 일체적으로 장착한 센서 모듈유닛에 있어서,

   흡기온도센서를 장착하는 흡기온도센서 유지부와 흡기용 스로틀장치에 있어서의 스로틀 밸브의 개방도를 검지하기 위한 포지션센서를 장착하는 스로틀·포지션센서 유지부와 흡기압력센서를 장착하는 흡기압력센서 유지부 중 적어도 흡기온도센서 유지부를 갖고,

   상기 흡기온도센서 유지부와 상기 스로틀·포지션센서 유지부와 상기 흡기압력센서 유지부 중 적어도 흡기온도센서 유지부를 일체적으로 수납하여 유닛 내에 있어서의 소정의 배치위치에 위치 결정하는 유닛 본체를 가지고,

   상기 유닛 본체가 흡기용 스로틀장치의 스로틀 축 근방에 설치되었을 때에, 상기 복수의 센서의 각각이, 상기 스로틀장치에 있어서의 소정의 측정위치에 위치하고,

   상기 흡기온도센서 유지부는, 상기 흡기용 스로틀장치에 미리 형성된 개구에 끼워넣어지는 돌기로 형성되고,

   상기 흡기온도센서 유지부가 상기 스로틀장치의 상기 개구에 끼워넣어짐으로써, 상기 유닛 본체의 상기 스로틀 밸브의 스로틀 축을 중심으로 한 회전이 규제되도록 형성된 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유닛 본체가 상기 흡기용 스로틀장치에 설치되었을 때에,

   상기 흡기온도센서는, 상기 스로틀 밸브의 흡기 상류측에 위치하고,

   상기 흡기압력센서 유지부를 가지는 경우, 상기 흡기압력센서는 상기 스로틀 밸브의 흡기 하류측에 위치하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 흡기압력센서 유지부를 대신하여 또는 상기 흡기압력센서 유지부와 함께 상기 유닛 본체 내에 있어서의 상기 흡기온도센서 유지부에 인접하는 위치에, 외기압 센서를 장착하는 외기압 센서 유지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 유닛 본체가 상기 흡기용 스로틀장치에 설치되었을 때에, 상기 외기압 센서는 상기 스로틀 밸브의 흡기 상류측에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 온도 센서 유지부가 끼워넣어지는 상기 개구의 위치가, 상기 유닛 본체의 상기 스로틀 밸브의 스로틀 축으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 모듈 유닛.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 온도센서 유지부는, 상기 흡기용 스로틀장치의 스로틀바디의 내벽에 도달하는 돌기된 도관이고, 상기 도관이 상기 스로틀바디에 설치된 개구에 끼워 넣어 짐으로써 상기 위치결정이 행하여지는 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 스로틀·포지션센서는, 상기 스로틀 밸브의 개방도를 검지하기 위한 홀소자, MR 소자 등의 비접촉형 포지션센서인 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 복수의 센서로부터의 센서 출력선이 접속되는 회로기판을 구비하고,

   상기 회로기판은, 적어도 상기 비접촉형 포지션센서로부터의 센서 출력을 소정의 출력신호로 변환하는 출력신호 조정수단을 탑재하는 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 회로기판은, 외부의 흡기용 스로틀 밸브제어장치 또는 흡기용 스로틀제어장치를 가지는 전자식 연료분사제어장치에 대하여, 상기 복수의 센서의 출력 또는 상기 출력신호를 송신하기 위한 인터페이스수단을 구비한 것을 특징으로 하는 센서 모듈유닛.
10. 제 1항에 기재된 상기 센서 모듈유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기용 스로틀 밸브제어장치.
11. 제 10항에 기재된 상기 흡기용 스로틀제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 흡기용 스로틀장치.
12. 삭제

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