KR20020023220A - 라인을 통해 흐르는 매체의 적어도 하나의 파라미터를결정하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라인을 흐르는 매체의 적어도 하나의 파라미터, 특히 내연 기관의 흡기량을 결정하기 위한 장치에 관한 것이다. 라인에 포함된 고체 입자는 측정 소자에 부딪치며, 흐르는 매체의 파라미터를 결정하기 위해 이용되는 측정 소자(45)의 특성에 영향을 미친다. 고체 입자가 측정 소자(45)에 부딪치는 것을 줄이기 위해, 라인(3) 또는 관 바디(15)에서 측정 소자(45)는 흐름 방향으로 볼 때 보호 격자(25)의 뒤에 배열되고 상기 라인의 내벽(9, 19)에는 고체 입자의 운동 경로(60)에 영향을 미치기 위한 소자(70)가 배열된다. 고체 입자의 운동 경로(60)에 영향을 미침으로써, 측정 소자(45)에 대한 충돌은 분명히 줄어든다.

Description

라인을 통해 흐르는 매체의 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위한 장치{Device for determining at least one parameter of a medium flowing through a line}

DE 197 35 891 A1호 공보에는 흡기량을 결정하기 위한 내연 기관의 흡입 라인의 정화 채널에서 사용할 수 있는 측정 바디가 공지되어 있으며, 상기 측정 바디는 흐름 및 측정 채널을 포함하고, 상기 채널은 라인의 종축에 대해 기울어져 있으며 상기 채널에 연결된 S형 전환 채널로 나뉜다. 측정 소자는 측정 채널에 배열된다. 측정 소자는 예를 들어 DE 43 38 891A1호, 또는 US-PS 5, 452, 610호에 공지된 바와 같이 유전 막을 구비한 마이크로공학적 센서 부품으로서 형성될 수 있다. 공기 필터에 의해 저지되지 않은 고체 입자로 인해, 또한 도로가 비에 젖어서 공기 필터를 통해서 흡입 라인으로 물이 들어옴으로 인해, 경우에 따라서 측정 소자는 오염될 수 있다. 상기 물에 함유된, 용해된 염 성분은, 센서 부품의 막에 딱딱한 염분층을 구성함으로써 특성 곡선의 드리프트를 일으킨다. 측정 바디가 기울어짐으로써, 음영 영역이 형성되지만, 그럼에도 불구하고 고체 입자 또는 유체 입자는측정 채널에 이른다.

DE 197 35 664 A1호에는, 매체가 관류하는 관 바디의 내부에 측정 소자가 배열되는 장치가 이미 공지되어 있고, 흐름 방향 앞쪽에 있는 관 바디의 단부는 필터실까지 뻗어 있으며, 먼지 입자 또는 물방울이 측정 소자에 부딪치는 것을 막기 위해, 상기 지점의 외면에 유입 개구를 포함한다. 특히 심하게 오염된 공기 및 수분이 내연 기관의 흡기 내에 있을 경우 공기 필터는 물로 흠뻑 흡수될 위험이 있으며 상기 물은 필터 매트를 통해서 스며나오고 이때 먼지 입자도 동반된다. 상기 경우 흐름 방향으로 볼 때 공기 필터의 뒷면, 즉 원래는 깨끗한 면에는 흡기가 필터 표면으로부터 먼지 입자와 물방울을 다시 휩쓸고 올 위험이 있으며 상기 입자와 물방울은 불리한 형태로 측정 소자에 축적되고 이 경우 측정 에러가 일어나거나 측정 소자가 고장난다. 종래 기술에 따른 관 바디는 표면에 유입 개구를 배치함으로써 측정 소자에 입자가 축적되는 위험을 방지하지만, 관 바디가 길게 구성됨으로써 불리한 압력 감소가 일어나고, 이는 측정 감도를 감소시킨다. 또한 측정 소자에 유체/고체 입자가 들어오는 것은 대략 20l/h로 유체가 유입될 경우에는 줄어들지 않는다.

DE 196 52 753 A1호에는 흐름 조정기와, 측정 신호를 안정화하기 위한 격자를 포함하며, 측정 소자를 구비한 장치가 공지되어 있다. 그러나 상기 장치에서는 유체 또는 고체 입자에 대해 측정 소자를 보호하기 위해서, 또 다른 격자나 소자가 사용되지 않는다.

또한 흐르는 공기 또는 가스에서 고체 입자를 분리하기 위해, 라인에서 방향전환 격자를 사용하는 것이 제시되어 있다. 내부관 앞에 또는 라인 내에 접속된 상술한 바와 같은 방향 전환 격자는 공기가 내부관의 중심에 머무르는 동안 고체 입자가 관벽 또는 라인벽에서 안내되도록, 측정 소자에 유입되는 공기-물의 혼합물에 영향을 미친다.

다른 특성은 공기와 먼지로 된 혼합물의 침투시, 라인에 있는 방향 전환 격자에 의해 나타난다. 상기 먼지는 유체와 같은 벽막을 형성하지 않으며 오히려 라인벽에 반사되고, 이때 입사각 원리는 동일하게 반사각에 적용된다. 측정 소자는 방향 전환 격자와 일정한 간격을 두고 배열되기 때문에, 반사된 고체 입자의 일정 양이 방향 전환 격자 다음에 접속된 측정 소자에 부딪친다.

본 발명은 청구항 1항에 기재된 바와 같이, 라인을 흐르는 매체의 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예의 단면도.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예의 단면도.

이에 반해 청구범위 제 1 항의 특징을 가진, 본 발명에 따른 장치는 고체 입자에 대해 측정 소자를 보호하는 것이 단순한 방법으로 개선되며, 이로써 고체 입자의 운동 경로는 영향을 받는다.

종속항에 기재된 방법을 통해, 청구범위 제 1 항에 언급된 장치의 바람직한 또 다른 실시예 및 개선점이 실현될 수 있다.

축방향으로 확장된 융기부를 통해 고체 입자의 운동 경로에 영향을 미치는 것은 바람직하며, 이는 고체 입자가 의도적으로 세팅된 반사에 의해서 측정 소자를 스쳐 지나 안내되기 때문이다.

또한 고체 입자가 재반사되도록, 하나의 단을 통해 상기 고체 입자의 운동 경로에 영향을 미치는 것은 바람직하다.

고체 입자의 운동 경로에 서로 다르게 영향을 미치기 위한 소자를 관 바디 내에 배치하는 것은 특히 바람직하며, 이는 관 바디 및 소자의 보호 작용이 완전히 이용되기 때문이다.

본 발명의 다수의 실시예는 도면에 단순하게 도시되며 하기의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.

도 1은 라인(3)에 흐르는 매체, 특히 내연 기관의 흡기의 적어도 하나의 파라미터, 특히 공기량 흐름을 결정하기 위한 장치(1)에 관한 것이다. 흐르는 매체의 파라미터는 예를 들어 공기량, 온도, 압력, 매체 성분의 농도를 결정하기 위한 공기량 흐름 또는, 적절한 센서에 의해서 결정되는 유속이다. 또 다른 파라미터를 결정하기 위해서 상기 장치(1)를 사용할 수 있다. 이는 둘 또는 다수의 센서들이 사용됨으로써 실현될 수 있으며, 이때 하나의 센서는 둘 또는 다수의 파라미터를 결정할 수 있다. 라인(3)은 벽(6)과 내벽(9)를 가진다. 라인(3)에서 매체는 주 흐름 방향(12)으로 흐르며 화살표로 도시된다. 라인(3)에는 반경 방향으로 라인(3)과 간격을 두고 뻗어 있으며 매체가 환류하는 관 바디(15)가 있다. 상기 관 바디(15)는 관류 채널(22)을 포함하며 상기 관 바디의 흐름 방향 앞쪽 단부 영역에는 보호 격자(25)가 놓여 있다. 보호 격자(25)용 재료로는 플라스틱, 금속,세라믹 또는 유리가 사용될 수 있다. 플라스틱으로 이루어진 플레이트형 보호 격자(25)는 사출 성형으로 제조될 수 있거나 또는 재료 제거 방법을 이용하여 격자 개구(29)를 형성함으로써 제조될 수 있다.

상기 관류 채널(22)에서, 흐름 방향으로 볼 때 보호 격자(25)로부터 약간 떨어져서 흐름 방향(32)이 주어진다. 상기 흐름 방향(32)은 주 흐름 방향(12)과 거의 평행하게 진행된다. 관 바디(15)는 라인(3)의 중앙선이기도 한 중앙선(35)을 갖는다.

상기 관 바디(15)에서는 측정 바디(39)가 연장된다. 측정 바디(39)는 부분적으로, 제 1 삽입 개구(40)를 통해서 벽(6)에 삽입되고 제 2 삽입 개구(42)를 통해서는 관 바디(15)의 벽(16)에 삽입되며, 측정 바디의 자유 단부는 관류 채널(22) 내로 돌출한다.

상기와 같은 측정 바디(39)는 당업자에게는 DE 197 35 891 A1호에 공지되어 있으며, 상기 간행물의 공개 내용은 본 출원에 의해 참조하였다. 내연 기관에 의해 흡입되는 공기량은 도시되지 않은, 흐름 방향으로 볼 때 관 바디(15)의 뒤로 내연 기관의 흡입관에 배열된 스로틀 밸브를 통해 무작위로 변경될 수 있다.

내연 기관의 흡입 공기량을 결정하기 위해 측정 바디(39)가 제공되며 상기 측정 바디는 실질적으로 약간 긴 사각형으로 형성되고 종축(41)을 따라 연장된다. 상기 종축(41)은 실질적으로 중앙선(35)에 대해 수직으로 연장되고 이로써 주 흐름 방향(12)에도 수직으로 연장된다.

플러그 텅 형태의 전기 연결부를 수납하는 측정 바디(39)의 플러그 단부는라인(3)의 외부에 남아 있다. 측정 바디(39)에는 공지된 방법으로 적어도 하나의 측정 소자(45)가 제공되며, 상기 경우에는 관류 채널(22)을 관류하는 공기와 접촉하는 하나의 측정 소자(45)가 제공된다. 상기 측정 소자(45)는 예를 들어 DE 42 28 484 C2호에 공지된 바와 같은 온도 센서, DE 31 35 794 A1호에 공지된 바와 같은 압력 센서가 사용될 수 있거나 또는 상응하는 파라미터를 결정하는 공기량 센서일 수 있다. 다양한 센서에 대한 실시예로서, 공기량 센서가 예시로서 선택되며 내연 기관에 의해 흡입되는 공기량이 상기 센서에 의해 측정된다. 상기 측정 소자(45)는 유입 개구(49)를 가진 측정 바디(39)에 배열되며 매체는 상기 개구로 유입된다.

상기 측정 소자(45)는 공지된 방법으로 예를 들어 온도에 따라 좌우되는 적어도 하나의 저항의 형태로 형성될 수 있다. 특히 DE 43 38 891 A1호 또는 US-PS 5,452,610호에 나타난 바와 같이, 유전막을 포함하는 마이크로 공학적 부품으로서 측정 소자(45)를 형성할 수 있으며, 상기 소자에 저항 소자가 형성된다. 또한 측정 바디(39) 없이 측정 소자(45)를 라인(3) 또는 관 바디(15)에 삽입하는 것도 가능하다.

상기 보호 격자(25)는 중앙선(35)에 대해서 지정된 전환각만큼 기울어지게 뻗어 있는 브릿지(52)를 포함한다. 브릿지(52)는 흐름 방향으로 볼 때 보호 격자(25)의 뒤로 격자 개구(29)와 채널(63)을 형성한다. 보호 격자(25)에는 유체 방울이 쌓이며 기울어지게 뻗어 있는 채널을 통해 라인(3)의 내벽(9) 또는 관 바디(15)의 벽(16)에 유도됨으로써 측정 바디(39)의 유입 개구(49) 또는 측정소자(45)를 스쳐 지나 움직인다. 가스-고체 입자 혼합물은 격자 개구(29)을 통해 흐르며 흐름 방향으로 볼 때 보호 격자(25) 뒤에서 다른 방향(56)으로 전환(화살표로 도시)되어 계속 흐른다.

고체 입자의 운동 경로(60)는 도 1에서 선 60으로 도시된다. 운동 경로(60) 및 고체 입자의 방향(56)은 보호 격자(25)의 각각의 채널(63)로부터 서로 평행하게 뻗으며 관 바디(15) 또는 라인(3)의 내벽에 부딪친다. 반사 규칙에 따라 고체 입자는 상기 지점에서 반사된 다음, 종래 기술에 따라 라인(3)에서 관류 채널(22) 또는 라인(3)의 전체 횡단면에 걸쳐서 분배된다. 이로써 고체 입자는 측정 바디(39)의 유입 개구(49)에 이르며 측정 소자(45)에 부딪칠 수 있으므로 측정 소자에 손상을 입힐 수 있다.

상기 고체 입자가 유입 개구(49)에 이르는 것을 방지하기 위해, 흐름 방향으로 볼 때 측정 바디(39)의 전방 방향(56)으로 흐르는 가스-고체 입자 혼합물의 영역에는 고체 입자의 운동 경로(60)에 영향을 미치는 소자(70)가 제공된다. 상기 실시예에서 소자(70)는 흐름 방향으로 볼 때 보호 격자(25)의 뒤에 바로 배열되고, 축방향, 즉 방향(32)으로 확장된 벽(16)의 융기부(73)이다. 상기 융기부(73)의 외곽(76)의 축방향 횡단면은 중앙선(35)에 대해서 볼록하게 만곡되고 일정하게 만곡된 표면이다. 융기부(73)는 정점(79)을 가진다. 흐름 방향으로 볼 때 정점(79) 앞에서 융기부(73)에 부딪치는 고체 입자는 작은 반사각으로 반사되고, 유입 개구(49)를 스쳐 지나 흐른다. 흐름 방향으로 볼 때 정점(79) 뒤에서 융기부(73)에 부딪치는 고체 입자는 더 큰 반사각으로, 즉 측정 바디(39)의 하부 단부를 스쳐지나 반사되며 마찬가지로 측정 바디(39)의 유입 개구(49)에는 이르지 않는다.

도 2는 본 발명에 따라 형성된 장치(1)의 또 다른 실시예를 도시한다. 동일한, 또는 동일한 작용을 하는 부품에는 하기의 도면에서 상술한 도면과 마찬가지로 동일한 도면 부호가 사용되었다.

상기 실시예에서 고체 입자의 운동 경로(60)에 영향을 미치는 소자(70)는 가스-고체 입자 혼합물 흐름과 반대 방향으로, 관 바디(15)의 내벽(19)에 에지(83)를 구비한 스텝(82)을 포함한다. 스텝(step ; 82)의 에지(83)는 종축(41)과 임의의 각을 형성할 수 있다. 고체 입자는 상기 에지(83)에서 반사되며, 그렇지 않은 경우 평평한 내벽(9, 19)에서 반사됨으로써 유입 개구(49) 방향으로 흐를 것이다. 따라서 상기 측정 소자(45)는 고체 입자에 대해서 보호된다.

도 3은 본 발명에 따라 형성된 장치(1)의 또 다른 실시예를 도시한다. 상기 실시예의 경우 도 1과는 반대로 관 바디(15)가 사용되지 않는다. 상기 보호 격자(25)는 반드시 그런 것은 아니지만, 라인(3)의 전체 횡단면에 걸쳐서 연장된다. 소자(70)로서는 내벽(19)에 제공된 융기부(73)가 선택된다. 또한 스텝(82)은 라인(3)의 내벽(9)에 배열될 수 있다.

Claims (7)

1. 가스-유체-고체 입자 혼합물의 형태로 라인(3)을 따라 흐르는 매체, 특히 내연 기관의 흡기 혼합물의 적어도 하나의 파라미터, 특히 부피 흐름을 결정하기 위한 장치(1)로서, 상기 라인(3)에 배열되며 흐르는 매체가 환류하는 적어도 하나의 측정 소자(45)를 구비한 파라미터 결정 장치에 있어서,

   상기 장치(1)는 흐름 방향으로 볼 때 적어도 부분적으로 상기 측정 소자(45)의 앞에, 상기 라인(3, 22)의 내부에 배열된 적어도 하나의 보호 격자(25)를 구비하며, 상기 보호 격자는 주 흐름 방향(12)으로 흐르는 매체가 흐름 방향으로 볼 때 상기 보호 격자(25) 뒤에서 적어도 부분적으로 방향 전환되는 적어도 하나의 채널(63)을 포함하고, 상기 라인(3, 22)에는 흐름 방향으로 볼 때 상기 보호 격자(25)의 뒤에, 고체 입자의 운동 경로(60)에 여러 가지 영향을 주는 적어도 하나의 소자(70)가 배열되는 것을 특징으로 하는 파라미터 결정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고체 입자가 채널(63)로부터 나온 후, 소자(70)에서 적어도 한 번 반사됨으로써, 흐르는 매체의 고체 입자의 운동 경로(60)는 흐름 방향(12)으로 볼 때 보호 격자(25) 뒤에서, 흐름 방향으로 볼 때 더 뒤에 놓인 측정 소자(45)로부터 상기 고체 입자가 분리되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 파라미터 결정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소자(70)는 흐르는 매체의 고체 입자의 운동 경로(60)가 상기 소자(70)에서 반사됨으로써 측정 소자(45)를 스쳐 지나 안내되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 파라미터 결정 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 소자(70)는 축방향으로 확장된 융기부(73)인 것을 특징으로 하는 파라미터 결정 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 상기 소자(70)는 스텝(82)을 가지는 것을 특징으로 하는 파라미터 결정 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 소자(70)는 흐르는 매체의 고체 입자가 상기 소자(70)에서 반사됨으로써 적어도 부분적으로 재반사되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 파라미터 결정 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 또는 다수 항에 있어서, 매체가 주 흐름 방향(12)으로 관류하는 관 바디(15)는 라인(3)에서 연장되고 관류 채널(22)을 가지며, 상기 소자(70)와 측정 소자(45)는 상기 관 바디(15) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 파라미터 결정 장치.