KR101523669B1 - 자동차용 온도센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장시간 사용하더라도 서미스터 소자의 내환원성 분위기를 억제하여 출력 안정성을 극대화한 자동차용 온도센서를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 한쌍의 전극선이 돌출형성되고, 산화제가 포함된 보호층을 구비한 서미스터 소자와, 일단이 상기 전극선에 연결되고, 타단이 커넥터에 연결되어 검출된 신호를 전자제어장치로 전달하는 연결단자와, 상기 서미스터 소자를 둘러싸는 금속캡과 상기 금속캡에 결합되어 상기 연결단자를 둘러싸는 몸체로 이루어진 센서하우징을 포함하는 자동차용 온도센서가 개시된다.

Description

자동차용 온도센서{Temperature sensor for automobile}

본 발명은 자동차용 온도센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 배기시스템의 매연여과필터의 재생시 발열온도로 유지하기 위해 필요한 자동차용 온도센서에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 배기규제의 주요한 대상물질은 질소산화물과 입자상물질이며, 이의 대응기술로는 연료분사시기 지연, 배기가스 재순환(EGR:Exhaust Gas Recirculation) 장치에 의한 질소산화물 농도 저감, 입자상물질을 저감하기 위한 엔진의 연소성능 개선 및 개량, 후처리 기술 등에 중점을 두어 연구가 이루어지고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 지금까지 개발된 후처리 기술로는 가스상의 HC, CO 및 입자상물질 성분 중 SOF((soluble organic fraction)를 산화시켜 정화하는 산화촉매(Oxidation Catalyst, 10), 과잉산소 분위기에서 질소산화물을 분해 또는 환원하는 DeNOx 촉매(20), 입자상물질을 필터로 걸러주어 물리적으로 정화하는 매연여과필터(Particulate Filter, 30) 등이 있다.

특히, 이러한 후처리 기술 중 매연여과필터(30) 장치는 배기라인에 설치되어 엔진으로부터 배출되는 불연소 입자상물질을 필터 형태로 포집함으로써 대기 중으로 방출되지 않도록 하는 장치이며, 필터에 포집된 입자상물질을 발화온도 이상으로 승온시켜 태우는(재생하는) 기능을 반복적으로 수행하게 된다.

또한, DeNOx 촉매(20)의 전단과 매연여과필터(30)의 전단에는 온도센서(40)가 설치된다. 이러한 온도센서(40)는 DeNOx 촉매(20)의 전단과 매연여과필터(30)의 전단의 배기가스 온도를 측정하여 전자제어장치(ECU, 50)를 통해 매연여과필터(30)의 재생여부를 지속적으로 모니터링한다. 즉, 매연여과필터의 재생시 고열로 인해 필터가 파손되지 않도록 배기가스를 일정온도로 유지하기 위해 전자제어장치에 배기가스의 온도를 피드백하여 엔진관련인자들을 제어하게 된다.

하지만, 이러한 기존의 온도센서는 장시간 사용하게 되면 온도를 감지하는 서미스터 소자가 내부의 산소분자를 사용하여 산화반응이 발생할 가능성이 크며, 이는 장기적으로 온도센서 출력변동을 가져오는 문제가 있었다.

또한, 차량 진동이나 외부 충격으로 인해 서미스터 소자와 이 서미스터 소자를 보호하는 금속캡과의 접촉에 의해 신호의 출력변동이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 서미스터 소자의 모양에 따라 서미스터 소자와 금속캡과의 거리가 각각 달라 출력신호의 오차가 발생하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 장시간 사용하더라도 서미스터 소자의 내환원성 분위기를 억제하여 출력 안정성을 극대화한 온도센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 서미스터 소자와 이 서미스터 소자를 보호하는 금속캡과의 접촉에 의한 신호변동을 방지하는 온도센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 서미스터 소자와 금속캡과의 거리 차이를 동일하게 설계하여 온도를 측정하는 서미스터 소자의 응답성능이 개선된 온도센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 자동차용 온도센서는 한쌍의 전극선이 돌출형성되고, 산화제가 포함된 보호층을 구비한 서미스터 소자와, 일단이 상기 전극선에 연결되고, 타단이 커넥터에 연결되어 검출된 신호를 전자제어장치로 전달하는 연결단자와, 상기 서미스터 소자를 둘러싸는 금속캡과 상기 금속캡에 결합되어 상기 연결단자를 둘러싸는 몸체로 이루어진 센서하우징을 포함한다.

상기 서미스터 소자와 상기 금속캡 사이에 절연체가 충진되는 것을 특징으로 한다.

상기 금속캡의 하단에 상기 절연체의 충진시 기포가 외부로 배출되는 배출공이 형성되고, 충진 완료후 용접으로 밀폐되는 것을 특징으로 한다.

상기 금속캡의 일측에 산소공급공이 형성되어 상기 서미스터 소자에 산소를 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 서미스터 소자의 외형은 상기 금속캡의 외곽 단면형상과 동일한 형상으로 형성되어 상기 서미스터 소자와 상기 금속캡의 거리차이가 동일하게 설계된 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 배기 시스템의 온도센서는 장시간 사용하더라도 산화제가 포함된 보호층과 산소공급공을 통해 산소가 지속적으로 공급되어 서미스터 소자의 내환원성 분위기를 억제하여 서미스터 소자가 내부의 산소분자를 사용하여 산화반응이 발생할 가능성이 줄어드는 효과가 있다.

또한, 서미스터 소자와 금속캡 사이에 절연체가 충진되어 기존의 차량 진동이나 외부 충격으로 인한 접촉에 의해 신호의 출력변동 가능성이 억제되는 효과가 있다.

또한, 서미스터 소자를 금속캡의 형상과 동형으로 설계하여 서미스터 소자와 금속캡과의 거리차이가 동일하기 때문에 온도를 측정하는 서미스터 소자의 응답성능이 개선되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 배기 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배기 시스템에 적용되는 자동차용 온도센서의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배기 시스템에 적용되는 자동차용 온도센서의 부분 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 자동차용 온도센서를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 배기시스템에 적용되는 자동차용 온도센서의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 배기시스템에 적용되는 자동차용 온도센서의 부분 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 자동차용 온도센서(100)는 서미스터 소자(200)와, 연결단자(300) 및 센서하우징(400)으로 구성된다.

우선, 서미스터 소자(200)는 한쌍의 전극선(210)이 돌출형성되고, 표면에 산화제가 포함된 보호층(220)을 구비한다.

이러한 서미스터 소자(200)는 저항기의 일종으로, 온도에 따라 물질의 저항이 변화하는 성질을 이용한 전기적 장치이다. 주로 폴리머나 세라믹 소재로 제작되어 온도를 측정하게 된다.

한편, 보호층(220)은 서미스터 소자(200)를 감싸는 형태로 구비되고, 산소분자가 많이 쌓여 있어 서미스터 소자(200)에 산소를 공급할 수 있는 물질로 형성된다. 즉, 산화제가 포함된 물질로 구성되고, 대표적인 산화제로는 과산화수소와 산화은이 있다.

또한, 이러한 보호층(220)이 없으면 서미스터 소자(200) 내부의 산소분자를 사용하여 산화반응이 발생할 가능성이 크며, 이는 장기적으로 센서 출력변동의 원인이 될 가능성이 크다.

따라서, 이러한 산화제가 포함된 보호층(220)은 서미스터 소자(200)를 보호할 뿐만 아니라, 서미스터 소자(200)에 산소를 지속적으로 공급하여 장기적 출력안정성을 유지하여 출력변동이 발생할 가능성을 최소화하게 된다.

그리고, 연결단자(300)는 한쌍이 구비되고, 일단이 한쌍의 전극선(210)에 스폿용접에 의해 각각 연결되고, 타단이 커넥터(310)에 각각 연결되어 서미스터 소자(200)에서 검출된 신호를 연결단자(300)를 통해 전자제어장치로 전달하여 배기가스의 온도를 측정하게 된다.

바람직하게는, 연결단자(300)는 절연물질인 세라믹관(320)으로 둘러싸여 후술될 몸체(420)와 연결단자(300)가 접촉하는 것을 방지하게 된다. 이 경우, 한쌍의 연결단자(300)는 세라믹관(320)의 양단에서 외부로 돌출 형성되어 전극선(210)과 커넥터(310)에 각각 연결된다.

또한, 센서하우징(400)은 서미스터 소자(200)를 둘러싸 보호하는 금속캡(410)과, 이 금속캡(410)에 결합되어 연결단자(300)를 둘러싸 보호하는 몸체(420)로 이루어진다. 이러한 금속캡(410)과 몸체(420)는 조립이 완료된 후 레이저 용접 등의 방법으로 실링하여 결합된다.

바람직하게는, 보호층(220)이 형성된 서미스터 소자(200)와 금속캡(410) 사이에 절연체(230)가 충진되고, 이러한 절연체(230)로 고무나 플라스틱 등이 사용될 수 있다.

이 절연체(230)는 차량진동이나 외부충격으로 인해 서미스터 소자(200)와 금속캡(410)이 접촉되지 않도록 소자와 금속캡(410)과의 최단거리 부분에 충진된다.

이러한 절연체(230)는 차량 진동이나 외부 충격 등으로 인해 서미스터 소자(200)와 금속캡(410)이 접촉되는 기존 문제를 해결하고, 접촉에 의한 신호변동 가능성을 방지하게 된다.

한편, 금속캡(410)의 하단에 상기 절연체(230)의 충진시 발생된 기포가 외부로 배출되는 배출공(410a)이 형성되고, 절연체(230)의 충진 완료후 이 배출공(410a)을 용접으로 밀폐시킨다.

더욱 바람직하게는 금속캡(410)의 일측에 산소공급공(410b)이 형성되어 서미스터 소자(200)에 산소를 공급한다.

이 산소공급공(410b)은 산소가 통할 수 있는 통로 역할만 하고 있으며, 금속캡(410) 내부의 산소 농도가 부족해지면 자동적 농도차에 따라 금속캡(410) 외부의 산소가 내부로 공급되는 원리이다.

이러한 산소공급공(410b)을 통해 서미스터 소자(200)에 산소를 충분히 공급하여 서미스터 소자(200)가 내부의 산소분자를 사용하여 산화반응하는 것을 억제하여 장기적으로 안정적인 센서의 출력이 가능하게 한다.

더욱 바람직하게는, 서미스터 소자(200)의 외형은 금속캡(410)의 외곽 단면형상과 동일한 형상으로 형성되어 서미스터 소자(200)와 금속캡(410)의 거리차이가 동일하게 설계된다. 즉, 서미스터 소자(200)는 미소한 온도 변화에 의해서 저항의 변화가 크게 일어나도록 제작되기 때문에 거리차이를 줄이는 것이 필요하다.

따라서, 서미스터 소자(200)는 금속캡(410) 외곽으로부터 동일거리에서 배기가스 온도를 측정하기 때문에 오차 발생 가능성을 최소화하고, 서미스터 소자(200)의 응답성능을 개선하게 된다.

본 발명은 자동차의 배기시스템에 적용되는 온도센서를 설명하고 있지만, 본 발명의 자동차용 온도센서를 그대로 적용하거나 일부 설계변경을 통해 자동차의 다른 시스템에 적용가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

100 : 온도센서 200 : 서미스터 소자
210 : 전극선 220 : 보호층
230 : 절연체 300 : 연결단자
310 : 커넥터 320 : 세라믹관
400 : 센서하우징 410 : 금속캡
410a : 배출공 410b : 산소공급공
420 : 몸체

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 한쌍의 전극선이 돌출형성되고, 산화제가 포함된 보호층을 구비한 서미스터 소자;
   일단이 상기 전극선에 연결되고, 타단이 커넥터에 연결되어 검출된 신호를 전자제어장치로 전달하는 연결단자; 및
   상기 서미스터 소자를 둘러싸는 금속캡과, 상기 금속캡에 결합되어 상기 연결단자를 둘러싸는 몸체로 이루어진 센서하우징;
   을 포함하되,
   상기 서미스터 소자와 상기 금속캡 사이에 절연체가 충진되며,
   상기 금속캡의 하단에는 상기 절연체의 충진시 기포가 외부로 배출되되 절연체 충진 완료 후에는 용접으로 밀폐되는 배출공이 형성되고,
   상기 금속캡의 측벽 중 상기 절연체가 충진되지 아니한 부위에는 관통공 형상의 산소공급공이 형성되어, 상기 센서하우징 외부의 산소가 상기 산소공급공을 통해 상기 서미스터 소자로 공급되며,
   상기 서미스터 소자의 외형은 상기 금속캡의 외곽 단면형상과 동일한 형상으로 형성되어 상기 서미스터 소자와 상기 금속캡의 거리차이가 동일하게 설계된 것을 특징으로 하는 자동차용 온도센서.

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