KR101262275B1

KR101262275B1 - 차량 연료탱크의 유동감지센서

Info

Publication number: KR101262275B1
Application number: KR1020110120090A
Authority: KR
Inventors: 정장현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-05-08

Abstract

차량 연료탱크에 충전된 유체의 파동방향에 수직으로 배치되며, 유체의 유동압에 의해 전후로 휘어질 수 있도록 마련된 제1전극부; 상기 제1전극부의 전후에 각각 이격되도록 마련된 제2전극부; 및 상기 제1전극부와 제2전극부 사이의 이격거리에 따라 변화되는 커패시터의 정전용량 변화를 감지하는 감지부;를 포함하는 차량 연료탱크의 유동감지센서가 소개된다.

Description

차량 연료탱크의 유동감지센서 {SENSOR FOR DETECTING FLUID CURRENT OF OIL TANK FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 연료탱크에 설치되어 연료 유동을 파악하고 이에 배플을 능동적으로 가변시키기 위한 장치에 사용되는 차량 연료탱크의 유동감지센서에 관한 것이다.

차량의 연료탱크에는 일반적으로 오일 등의 연료로서 유체가 충진된다. 이러한 연료탱크는 차량의 급가속이나 급정거 또는 노면의 불규칙 그리고 경사면에서의 주행 등 다양한 환경에서 내부 연료가 유동을 발생한다.

따라서 그러한 유동발생시 유체의 유동압이 연료탱크를 가격함으로써 소음과 진동이 발생된다.

이러한 유동압에 의한 소음/진동을 억제하기 위해 연료탱크에는 배플이 설치된다. 배플은 다양한 형태로서 설계되는데, 근본적으로 유체상에 존재하여 유동을 방해하는 장애물 역할을 수행한다. 그리고 배플은 최근 동역학적으로 설계되어 유동압에 대응하는 댐퍼로서 설계되고 있기도 하다.

이러한 배플을 능동적으로 구현하여 스프링상수나 댐핑계수를 조절하는 것도 가능한데, 이러한 기술의 구현을 위해서는 배플에 액추에이터와 제어부를 두어 배플을 제어하는 것이 필요하다.

또한 필수적으로 구비되어야 할 것이 바로 연료탱크 내의 유체의 유동압을 센싱하고 판단하는 것이다.

종래에는 이러한 가변배플의 적용을 위해 연료탱크 연료의 유동압을 센싱하고 해석할 수 있는 센서에 대한 기술이 존재하지 않았는바, 이러한 센서에 대한 기술개발이 능동배플의 구현을 위해 서둘러야 할 과제로 주목받고 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연료탱크 내부의 연료 유동압을 효과적으로 측정할 수 있는 차량 연료탱크의 유동감지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 연료탱크의 유동감지센서는, 차량 연료탱크에 충전된 유체의 파동방향에 수직으로 배치되며, 유체의 유동압에 의해 전후로 휘어질 수 있도록 마련된 제1전극부; 상기 제1전극부의 전후에 각각 이격되도록 마련된 제2전극부; 및 상기 제1전극부와 제2전극부 사이의 이격거리에 따라 변화되는 커패시터의 정전용량 변화를 감지하는 감지부;를 포함한다.

상기 제1전극부와 제2전극부는 연료탱크의 배플에 설치될 수 있다.

상기 제2전극부는 제1전극부를 기준으로 차량의 길이방향으로 전후에 설치될 수 있다.

상기 제1전극부는 유체의 전후 유동압에 의해 전후로 휘어질 수 있는 막 형상일 수 있다.

상기 제2전극부는 제1전극부의 중심을 기준으로 그 상반부 또는 하반부에 설치되되, 제1전극부의 중심으로 갈수록 벌어지는 기울기를 갖도록 설치될 수 있다.

상기 감지부는 제1전극부와 각각의 제2전극부를 통해 변화되는 커패시터의 정전용량 변화에 의해 발생되는 전압의 변화를 감지하도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량 연료탱크의 유동감지센서에 따르면, 차량 연료탱크의 연료 유동을 전압의 형태로 결과를 도출하여 알 수 있는바, 유동의 세기와 파형을 측정할 수 있다. 그리고, 이러한 결과를 이용하여 능동가변배플을 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 연료탱크의 유동감지센서가 설치된 차량 연료탱크를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 차량 연료탱크의 유동감지센서의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 차량 연료탱크의 유동감지센서의 개념도.
도 4는 도 1에 도시된 차량 연료탱크의 유동감지센서의 회로도.
도 5 내지 6은 도 1에 도시된 차량 연료탱크의 유동감지센서에 따른 결과 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 연료탱크의 유동감지센서에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 연료탱크의 유동감지센서가 설치된 차량 연료탱크를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량 연료탱크의 유동감지센서의 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 차량 연료탱크의 유동감지센서의 개념도이다.

본 발명의 차량 연료탱크의 유동감지센서는, 차량 연료탱크(T)에 충전된 유체(F)의 파동방향에 수직으로 배치되며, 유체(F)의 유동압에 의해 전후로 휘어질 수 있도록 마련된 제1전극부(320); 상기 제1전극부(320)의 전후에 각각 이격되도록 마련된 제2전극부(340); 및 상기 제1전극부(320)와 제2전극부(340) 사이의 이격거리에 따라 변화되는 커패시터의 정전용량 변화를 감지하는 감지부;를 포함한다.

차량의 연료탱크(T)는 그 내부에 연료가 주입되며 배플(200)이 마련된다. 배플(200)은 구동부(100)에 의해 능동적으로 움직이며 유동압에 적극적으로 적절히 대응한다. 이러한 대응의 정확도와 신뢰도 향상을 위해 본 발명의 차량 연료탱크의 유동감지센서(300)는 상기 배플에 설치되어 유체의 유동압을 감지한다.

이러한 유동감지센서(300)는 크게 제1전극부(320), 제2전극부(340) 및 감지부로 구성된다. 그리고 그 중 제1전극부(320)와 제2전극부(340)는 배플(200)에 설치될 수 있고, 감지부는 배플(200) 또는 연료탱크(T)의 외부에 설치되는 것도 가능할 것이다.

제1전극부(320)는 차량 연료탱크(T)에 충전된 유체(F)의 파동방향에 수직으로 배치되며, 유체(F)의 유동압에 의해 전후로 휘어질 수 있도록 마련된다. 제1전극부(320)는 유체(F)의 전후 유동압에 의해 전후로 휘어질 수 있는 막 형상으로서, 동시에 커패시터의 + 극 역학을 수행한다.

또한, 제1전극부(320)의 전후에는 각각 이격되도록 제2전극부(340)가 마련된다. 제2전극부(340)는 유동하지 않는 구조로서 + 극의 제1전극부(320)와 함께 양측에서 각각 커패시터(350,360)의 - 극 역할을 수행한다. 이를 통해 두 개의 커패시터(350,360)가 형성되는 것이다.

한편, 이러한 제2전극부(340)는 제1전극부(320)를 기준으로 차량의 길이방향으로 전후에 설치되도록 한다. 왜냐하면 일반적으로 유체(F)의 유동은 가속도가 작용되는 차량의 전후방향으로 작용할 것이기 때문이다. 물론 측면방향의 유동압 측정을 위해 센서의 위치는 자유로이 선택이 가능할 것이다.

또한, 상기 제2전극부(340)는 제1전극부(320)의 중심을 기준으로 그 상반부 또는 하반부에 설치되되, 제1전극부(320)의 중심으로 갈수록 벌어지는 기울기를 갖도록 설치된다. 즉, 제1전극부(320)는 유동압에 의해 전후로 쉽게 휘어진다. 제2전극부(340)는 제1전극부(320)와의 거리차이를 통해 정전용량이 변화되는 커패시터를 이루는 것인바, 그 이격거리를 최대한 객관적으로 측정하기 위해 제1전극부(320)의 중심을 기준으로 그 상반부 또는 하반부에 설치되는 것이다. 또한, 제1전극부(320)는 양단부 또는 일단부가 고정되고 그 중심이 휘어지는 구조로서, 그에 평행하게 배치되기 위해 제2전극부(340)는 제1전극부(320)의 중심으로 갈수록 벌어지는 기울기를 갖도록 설치된다.

감지부는 제1전극부(320)와 제2전극부(340) 사이의 이격거리에 따라 변화되는 커패시터의 정전용량 변화를 감지하며, 그에 따라 제1전극부(320)가 일측의 제2전극부로부터 거리가 멀어지고 타측의 제2전극부와 거리가 가까워지면 두 커패시터(350,360)의 정전용량이 각각의 전극간 거리에 따라 변화되기 때문에 이를 통해 유동압의 정도를 센싱하는 것이다.

또한, 상기 감지부는 제1전극부(320)와 각각의 제2전극부(340)를 통해 변화되는 커패시터(350,360)의 정전용량 변화에 의해 발생되는 전압의 변화를 감지하여 유동압을 측정할 수 있도록 한다.

구체적으로, 도 4는 도 1에 도시된 차량 연료탱크의 유동감지센서의 회로도이고, 도 5 내지 6은 도 1에 도시된 차량 연료탱크의 유동감지센서에 따른 결과 그래프이다.

도 4의 회로도에서 볼 수 있듯이, 감지부에는 기준 전압신호(a)가 입력되고 두 커패시터(350,360)의 정전용량 변화에 따른 전압의 변화를 이끌어낸다. 그리고 그 변화된 양을 신호처리를 통해 출력전압(b)으로 도출한다.

도 5는 그러한 신호처리 전의 전압변화를 관측한 그래프이고, 두 커패시터 간의 이러한 변화의 차이를 통해 유동압으로 대비할 수 있도록 신호처리된 출력전압은 도 6의 그래프와 같다. 이와 같은 도 6의 결과를 통해 현재 배플에 어느 정도의 유동압이 발생하고 그 경향이 어떠한지를 알 수 있는 것이다.

또한, 그 결과를 통해 능동가변배플의 댐핑계수 또는 스프링상수를 변동시켜 좀 더 효과적으로 유동압을 차단하고, 연료탱크의 소음/진동을 방지하거나 흡수할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

T : 연료탱크 F : 유체
320 : 제1전극부 340 : 제2전극부

Claims

차량 연료탱크(T)에 충전된 유체(F)의 파동방향에 수직으로 배치되며, 유체(F)의 유동압에 의해 전후로 휘어질 수 있도록 마련된 제1전극부(320);
상기 제1전극부(320)의 전후에 각각 이격되도록 마련된 제2전극부(340); 및
상기 제1전극부(320)와 제2전극부(340) 사이의 이격거리에 따라 변화되는 커패시터의 정전용량 변화를 감지하는 감지부;를 포함하는 차량 연료탱크의 유동감지센서.
청구항 1에 있어서,
상기 제1전극부(320)와 제2전극부(340)는 연료탱크(T)의 배플(200)에 설치된 것을 특징으로 하는 차량 연료탱크의 유동감지센서.
청구항 1에 있어서,
상기 제2전극부(340)는 제1전극부(320)를 기준으로 차량의 길이방향으로 전후에 설치된 것을 특징으로 하는 차량 연료탱크의 유동감지센서.
청구항 1에 있어서,
상기 제1전극부(320)는 유체(F)의 전후 유동압에 의해 전후로 휘어질 수 있는 막 형상인 것을 특징으로 하는 차량 연료탱크의 유동감지센서.
청구항 1에 있어서,
상기 제2전극부(340)는 제1전극부(320)의 중심을 기준으로 그 상반부 또는 하반부에 설치되되, 제1전극부(320)의 중심으로 갈수록 벌어지는 기울기를 갖도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량 연료탱크의 유동감지센서.
청구항 1에 있어서,
상기 감지부는 제1전극부(320)와 각각의 제2전극부(340)를 통해 변화되는 커패시터(350,360)의 정전용량 변화에 의해 발생되는 전압의 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 차량 연료탱크의 유동감지센서.