KR20000034015A - 자동차의 공기유량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진측으로부터 공기가 맥동류 성격으로 역류되더라도 에어클리너측에서 공급되는 순류를 정확하게 측정할 수 있도록 한 자동차의 공기유량 측정장치에 관한 것으로,

피측정 유체인 공기가 흐르도록 통로를 형성한 본체와; 통로의 내부에 공기의 흐름 방향과 동일하게 배치되는 계측튜브와, 계측튜브내를 통과하는 공기의 유량 및 속도를 검출하기 위해 계측튜브내에 설치된 검출소자를 포함하여 본체에 설치되는 측정모듈;을 구비하여 이루어진 자동차의 공기유량 측정장치에 있어서,

역류가 유입되는 방향에 대응하여 수직으로 역류가 유입되는 것을 방지하기 위한 역류 유입 방지면과, 계측튜브의 출구로부터 유출되는 공기가 원활하게 흐르도록 계측튜브에 대응하여 볼록하게 형성된 공기 안내면을 구비한 역류 차단부재와; 일단은 역류 차단부재의 외주면에 수개 구획 분활 설치되어 계측튜브의 출구로부터 유출되는 공기를 안내하는 안내로를 형성하되, 타단은 계측튜브의 출구측에 고정 설치되어 역류 차단부재를 고정 지지하기 위한 지지부재;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 공기유량 측정장치

본 발명은 자동차의 공기유량 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진측으로부터 공기가 맥동류 성격으로 역류되더라도 에어클리너측에서 공급되는 순류만을 정확하게 측정할 수 있도록 한 자동차의 공기유량 측정장치에 관한 것이다.

최근에 자동차 기술의 발달로 인해, 엔진의 실린더 내부로 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 정밀하게 공급할 수 있는 전자제어 연료분사장치가 개발되었다.

이 전자제어 연료분사장치는, 엔진의 회전속도, 흡입공기량, 냉각수 온도, 흡입공기의 온도 등의 상태를 각종 센서로 검출하여 운전조건에 가장 적합한 상태의 혼합기를 공급하며, 이로 인해, 연비의 향상, 엔진의 효율 및 주행성능의 향상 및 유해 배출가스의 감소를 향상시키게 된다.

한편, 상기 혼합기를 운전조건에 가장 접합한 상태로 만들어주는 여건중에서, 특히, 흡기계통을 구성하는 에어크리너를 통해 여과된 공기의 흡입량등에 따라 크게 좌우되고 있다.

이에, 에어크리너와 흡기관을 상호 연결하는 연결부 사이에 공기유량 측정장치를 설치하며, 이 측정장치에서 흡입공기량을 검출하여 이 검출된 신호에 따라 엔진의 실린더 내부로 인젝터를 통해 분사되는 연료의 분사량을 제어하였다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 공기유량 측정장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 종단면도이다.

도시된 바와 같이, 공기유량 측정장치는, 크게 공기의 온도 및 유량을 측정할 수 있도록 구성된 측정모듈(1)과, 에어클리너(미도시)와 흡기관(미도시)을 상호 연결하는 연결부 사이에 설치되어 측정모듈(1)을 고정 설치하기 위한 본체(2)로 구성되어 있다.

측정모듈(1)은, 상부면에 회로기판(11) 및 콘넥터(12)가 구비된 베이스 플레이트(13)와, 양단이 관통된 원통 형상의 계측튜브(14)와, 이 계측튜브(14)를 베이스 플레이트(13)의 하부면에 연결 설치하기 위한 연결수단(15)과, 상단은 베이스 플레이트(13)의 회로기판(11)에 전기적으로 연결됨과 아울러 하단은 계측튜브(14)의 내부에 위치하도록 연결수단(15)의 내부에 설치되는 한쌍으로된 두 개의 검출소자 지지체(16)와, 계측튜브(14)내에 위치한 검출소자 지지체(16)에 각각 고정 설치되는 유량 및 온도 검출소자(17,18)로 이루어져 있다.

여기서, 계측튜브(14)는 실제로 공기의 유량과 온도를 측정하기 위한 유로 역할을 수행한다.

연결수단(15)은 계측튜브(14)의 외주면을 일부분 개구되게 절개하여 이 개구된 부분 주위로 설치되는 상하단이 관통된 제 1 연결 부재(151)와, 베이스 플레이트(13)의 하면에 설치되어 이 제 1 연결 부재(151)의 내면에 압입되는 제 2 연결 부재(152)로 이루어져 있다.

여기서, 베이스 플레이트(13)와 계측튜브(14)가 결합되기 전에는 검출소자 지지체(16)의 하단 일부분에 고정 설치된 검출소자(17,18)는 제 2 연결 부재(152)의 하부로 돌출되어 외부에서 보이는 상태가 된다.

한편, 제 2 연결 부재(152)가 제 1 연결 부재(151)에 결합이 되면, 제 2 연결 부재(152)의 하부로 돌출된 검출소자 지지체(16)는 계측튜브(14)의 개구된 부분을 통해 그 내부에 위치되며, 이로 인해, 검출소자(17,18)는 계측튜브(14) 내부 중앙에 위치하게 된다.

미설명 부호 141는 보다 많은 양의 공기가 측정모듈(1)을 구성하는 계측튜브(14)내로 유입되도록 입구측(14a) 선단에 직경이 점차적으로 증가하는 형상으로 형성된 확대관이다.

본체(2)는, 측정모듈(1) 전체가 충분히 삽입 가능할 정도로 내부 공간이 형성되어 있되, 에어클리너에서 여과된 피측정 유체인 공기가 흐르도록 통로(2a)가 있고, 상부 방향으로 측정모듈(1)의 베이스 플레이트(13)의 형상과 동일하게 개구되어 있다.

본체(2)의 길이 방향에 해당되는 양측벽(21)에는 에어클리너측에서 여과된 공기(도 2의 실선 화살표)가 유입되어 통로(2a)를 통해 흡기관측으로 유출될 수 있도록 공기 유입 및 유출공(21a)이 관통 형성되어 있고, 각각의 양측벽(21)의 외측에는 에어클리너측과 흡기관측을 상호 연결하는 연결부에 연결되도록 연결관(22)이 형성되어 있다.

본체(2)의 개구된 내벽면에는 측정모듈(1)의 베이스 플레이트(13)를 안착시키기 위한 단차지게 베이스 플레이트 안착부(23)가 형성되어 있다.

베이스 플레이트 안착부(23)에 베이스 플레이트(13)가 안착됨으로써, 측정모듈(1)의 계측튜브(14)는 본체(2)의 통로(2a) 내부 중앙에 위치됨과 동시에 통로(2a)를 통해 유동되는 공기의 유동 방향과 동일하게 배치된다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래 공기유량 측정장치에 따르면, 계측튜브()가 일직선형으로 되어 있는 이유로 인해, 엔진 회전수의 급격한 변화가 있을 때, 엔진측으로부터 흡기매니폴드(미도시)를 통해 공기(도 2의 점선 화살표)가 맥동류 성격으로 역류되어 계측튜브 내부에 설치된 유량 및 온도 검출소자에 도달하게 된다.

따라서, 유량 및 온도 검출소자는 맥동류의 영향을 받아 순류 및 역류를 모두 검출하게 됨에 따라 공기의 유량 및 온도를 부정확하게 측정하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 엔진측으로부터 공기가 맥동류 성격으로 역류되더라도 에어클리너측에서 공급되는 순류만을 정확하게 측정할 수 있도록 한 자동차의 공기유량 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 공기유량 측정장치를 도시한 분해 사시도.

도 2는 도 1의 결합 종단면도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 공기유량 측정장치를 도시한 분해 사시도.

도 4는 도 3의 결합 종단면도.

도 5는 본 발명의 역류유입 방지수단의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명의 역류유입 방지수단의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 측정모듈 2 : 본체

2a : 통로 14 : 계측튜브

17,18 : 검출소자 31 : 역류 차단부재

31a : 역류 유입 방지면 32 : 지지부재

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피측정 유체인 공기가 흐르도록 통로를 형성한 본체와; 통로의 내부에 공기의 흐름 방향과 동일하게 배치되는 계측튜브와, 계측튜브내를 통과하는 공기의 유량 및 속도를 검출하기 위해 계측튜브내에 설치된 검출소자를 포함하여 본체에 설치되는 측정모듈;을 구비하여 이루어진 자동차의 공기유량 측정장치에 있어서, 역류가 유입되는 방향에 대응하여 수직으로 역류가 유입되는 것을 방지하기 위한 역류 유입 방지면과, 계측튜브의 출구로부터 유출되는 공기가 원활하게 흐르도록 계측튜브에 대응하여 볼록하게 형성된 공기 안내면을 구비한 역류 차단부재와; 일단은 역류 차단부재의 외주면에 수개 구획 분활 설치되어 계측튜브의 출구로부터 유출되는 공기를 안내하는 안내로를 형성하되, 타단은 계측튜브의 출구측에 고정 설치되어 역류 차단부재를 고정 지지하기 위한 지지부재;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 자동차의 공기유량 측정장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의상 종래 기술과 중복되는 부분에 대해서는 동일한 부재 번호를 부여한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 공기유량 측정장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 결합 종단면도이다.

본 발명에 적용되는 공기유량 측정장치는, 피측정 유체인 공기가 흐르도록 통로(2a)를 형성한 본체(2)와, 본체(2)의 통로(2a) 내부에 공기의 흐름 방향과 동일하게 배치되는 계측튜브(14) 및 이 계측튜브(14)내를 통과하는 공기의 유량 및 속도를 검출하기 위해 계측튜브(14)내에 설치된 검출소자(17,18)를 포함하여 본체(2)에 설치되는 측정모듈(1)을 구비하는 것은 종래와 동일하며, 본체(2) 및 측정모듈(1)에 대한 상세한 구조 설명은 전술한 종래 기술에서 상세하게 기재되어 있는 바, 본 발명에는 도면상에는 종래와 동일한 부재 번호를 인용하여 도시를 하였으나, 본 발명의 요지를 보다 명확하게 하기 위해 그 설명을 생략하기로 한다.

계측튜브(14)의 출구(14b)측에는 엔진(미도시)의 연소실(미도시)로부터 공기가 역류되어 계측튜브(14)를 통해 검출소자(17,18)까지 도달하지 못하도록 역류유입 방지수단이 설치된다.

이 역류유입 방지수단은, 역류(도 4의 점선 화살표)가 유입되는 방향에 대응하여 수직으로 역류 유입 방지면(31a)을 구비한 반구 형상의 역류 차단부재(31)와, 이 역류 차단부재(31)의 외주면 다수개로 구획 분할되게 설치되어 역류 차단부재(31)를 고정 지지하기 위한 다수개의 지지부재(32)로 이루어진다.

역류 차단부재(31)의 역류 유입 방지면(31a)은 바람직하게 오목한 홈 형상으로 형성되는 바, 엔진에서 역류되는 공기가 역류 유입 방지면(31a)에 머물게 하여 최대한 계측튜브(14)내로 유입되지 못하도록 함과 아울러 역류 유입 방지면(31a)에서 다시 엔진측으로 귀환되도록 유도하는 역할을 한다.

여기서, 상기 역류 유입 방지면(31a)의 형상을 오목한 홈으로 하지 않고 도시하지는 않았으나, 역류의 유입을 차단한다는 측면에서보면 평탄하게 형성할 수 도 있다.

지지부재(32)는 대략 삼각형 형상을 하고 있으며, 이 지지부재(32)는 역류 유입 방지면(31a) 반대편의 역류 차단부재(31) 외주면에는 4등분으로 구획 분할하여 형성되되, 역류 차단부재(31)의 외주면으로부터 먼쪽으로 갈수록 지지부재(32)는 좁아지는 형상이다.

여기서, 지지부재(32)를 4등분으로 구획 분할하는 이유는 계측튜브(14)의 출구(14b)로부터 유출되는 공기가 지나가는 통로, 즉 공기 유출로(33)를 형성하기 위함이며, 역류 차단부재(31)의 외주면은 계측튜브(14)의 출구(14b)로부터 유출된 공기가 공기 유출로(33)를 지나갈 때, 이를 안내하는 공기 안내면이다.

지지부재(32) 각각의 단부는 계측튜브(14)의 출구(14b)측에 고정 설치되는 바, 도면상에는 별도로 고정하기 위한 수단을 도시하지 않았으나, 일예로 접착제를 이용하여 계측튜브(14)의 출구(14b)에 지지부재(32)의 단부(32a)를 고정 설치할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

에어클리너에서 여과되어 본체(2)의 통로(2a) 내부로 유입된 공기(도 4의 실선 화살표)는, 대부분은 계측튜브(14)와 통로(2a) 사이의 공간으로 유동되고, 나머지는 계측튜브(14)내로 유동된다.

계측튜브(14)와 통로(2a) 사이의 공간으로 유동된 공기는 흡기매니폴드(미도시)를 거쳐 엔진의 실린더 내부로 유입되어 연료와 혼합된다.

계측튜브(14)내로 유동된 공기는 출구(14b)를 통해 유출된 후, 지지부재(32) 사이의 공기 유출로(33)를 통해 역류 차단부재(31)의 외주면에 형성된 공기 안내면의 안내를 받아 가면서 역류 차단부재(31)를 통과하게 된다.

한편, 엔진의 구동중 그 회전수의 급격한 변화가 있을 때, 엔진측으로부터 흡기매니폴드를 통해 공기가 맥동류 성격으로 역류되어 본체(2)의 통로(2a) 및 계측튜브(14) 내부를 통해 검출소자(17,18)까지 도달하게 되는 것은, 엔진 및 흡기관의 구조상 그 역류 발생을 없애기는 곤란하다.

그러나, 상기 역류는 역류 차단부재(31)에 의해 근본적으로 차단된다.

더욱 상세하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 역류 차단부재(31)가 역류 유입 방지면(31a)을 갖는 반구 형상으로 형성되고, 역류 유입 방지면(31a)이 오목하게 홈의 형상을 하기 있기 때문에, 엔진측에서 역류되는 공기(실선 화살표)는 역류 유입 방지면(31a)에 의해 최초로 저항을 받아 그 유속이 감소되며, 계측튜브(14)와 통로(2a) 사이의 공간으로 유동되는 공기의 유속에 의해 역류 유입 방지면(31a)에서 다시 엔진측으로 귀환된다. 이에 따라, 계측튜브(14)내의 검출소자(17,18)까지 도달하지 못하게 되는 것이다.

따라서, 계측튜브내의 검출소자는 에어클리너에서 여과되어 계측튜브의 입구를 통해 유입된 순류만을 측정하게 되어 공기의 유량 및 온도를 정확하게 측정할 수 있게 된다.

전술한 일실예에서는 역류 차단부재(31)를 반구 형상으로 형성하였으나, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 사각뿔 형상 내지 다각뿔 형상 및 원뿔 형상으로 할 수 있음은 물론이다.

여기서, 전술한 역류 차단부재의 실시예로 나타낸 반구, 원뿔 및 사각뿔의 공기 유입 방지면(31a)의 단면적은 본체(2)의 통로(2a) 단면적의 절반보다 적어도 같거나 크게 형성함이 바람직한데, 그 이유는 엔진측으로부터 역류되는 공기를 역류 차단부재에서 충분히 차단할 수 있도록 하는데 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차의 공기유량 측정장치에 따르면, 엔진측으로부터 공기가 맥동류 성격으로 역류되더라도 에어클리너측에서 공급되는 순류를 정확하게 측정할 수 있는 등 측정 정밀도가 향상된다.

Claims (4)

1. 피측정 유체인 공기가 흐르도록 통로를 형성한 본체와; 상기 통로의 내부에 공기의 흐름 방향과 동일하게 배치되는 계측튜브와, 상기 계측튜브내를 통과하는 공기의 유량 및 속도를 검출하기 위해 상기 계측튜브내에 설치된 검출소자를 포함하여 상기 본체에 설치되는 측정모듈;을 구비하여 이루어진 자동차의 공기유량 측정장치에 있어서,

   상기 역류가 유입되는 방향에 대응하여 수직으로 상기 역류가 유입되는 것을 방지하기 위한 역류 유입 방지면과, 상기 계측튜브의 출구로부터 유출되는 공기가 원활하게 흐르도록 상기 계측튜브에 대응하여 볼록하게 형성된 공기 안내면을 구비한 역류 차단부재와; 일단은 상기 역류 차단부재의 외주면에 수개 구획 분활 설치되어 상기 계측튜브의 출구로부터 유출되는 공기를 안내하는 안내로를 형성하되, 타단은 상기 계측튜브의 출구측에 고정 설치되어 상기 역류 차단부재를 고정 지지하기 위한 지지부재;로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 공기유량 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 역류 유입 방지면은 오목하게 형성된 홈인 것을 특징으로 하는 자동차의 공기유량 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 역류 차단부재는, 반구 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 공기유량 측정장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 역류 차단부재는, 다각형뿔 형상으로 이루어진 것을 특징으로 자동차의 공기유량 측정장치.