KR20050067407A - 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치 - Google Patents

라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라인(3) 내에서 유동하는 매질의 적어도 하나의 파라미터, 특히 내연 기관의 흡인 공기량을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 주 유동 방향과 관련하여 예정된 방향으로 라인(3) 내에 삽입될 수 있고, 라인 내에서 주 유동 방향(18)으로 흐르는 매질의 적어도 하나의 부분 유동을 안내하기 위한 적어도 하나의 측정 채널(30)을 구비한 부분(6) 및, 적어도 하나의 파라미터를 검출하기 위해 측정 채널에 배치된 적어도 하나의 측정 소자(9)를 포함한다. 본 발명에 따라 부분(6)에는, 매질의 부분 유동의 유입을 위한 유입 영역(27) 및, 이 유입 영역(27)으로부터 분기된 측정 채널(30)을 구비한 채널 구조가 형성되며, 유입 영역(27)은 분리 개구(33)를 갖는 분리 구역(28)을 포함하고 서로 마주 배치된, 유입 영역(27)의 내벽(37, 38)으로부터 적어도 2 개의 돌출부(51, 52)가 유입 영역(27) 내로 돌출한다.

Description

라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치{Device for determining at least one parameter of a medium flowing in a line}
본 발명은 독립항 제 1 항의 전제부의 특징을 갖는, 라인 내에서 유동하는 매질의 적어도 하나의 파라미터를 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
DE 196 23 334 A1에는 라인 내에서 유동하는 매질의 질량을 검출하기 위한 장치가 공지되어 있으며, 이 장치는 측정 소자가 배치된 개별 측정 채널을 포함하는 채널 구조가 제공된 부분을 포함하고, 이 부분은 라인 내에 설치된다. 상기와 같은 장치는 예컨대 공기량 센서로서 내연 기관의 공기 흡인관 내에서 사용된다. 공기 흡인관으로는 물보라와 먼지가 유입될 수 있다. 또한 내연 기관의 정지시 오일 증기가 크랭크 샤프트 배기 장치를 통해 공기 흡인관으로 들어갈 수도 있다. 매질에 의해 운반되고 상기 장치의 채널 구조 내에 유입되는 유체 입자 또는 고체 입자는 공지된 장치의 경우 측정 소자를 지나서 흐르므로 이 소자를 오염시키고 손상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의, 라인 내의 설치 위치를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 분리 채널의 제 1 변형예를 갖는, 도 1의 세부 확대 횡단면도.
도 4는 분리 채널의 제 2 변형예를 갖는, 도 1의 세부 확대 횡단면도.
제 1 항의 특징을 갖는, 라인 내에서 유동하는 매질의 적어도 하나의 파라미터를 검출하기 위한 본 발명에 따른 장치는 종래 기술에 비해, 매질에 의해 운반되는 유체 입자 또는 고체 입자로 인한 측정 소자의 오염 또는 손상이 방지되면서도 적어도 하나의 파라미터의 검출시 상기 장치의 작동이 부정적 영향을 받지 않는 장점을 갖는다. 유입 영역에 이르는 유체 입자 또는 고체 입자는 측정 채널의 분기 지점을 지나서 흐르며, 상기 입자들이 분리 개구를 통해서 상기 장치를 다시 벗어나는 지점인 분리 구역에 이른다. 유입 영역의, 서로 마주 배치된 내벽으로부터 유입 영역 내로 돌출한 2 개의 돌출부는 바람직하게는 유동을 편향시키며 유체 입자 또는 고체 입자가 측정 채널로부터 떨어져 있게 하지만, 이미 형성된 유체막을 파열시키지는 않는다. 돌출부와 분리 구역이 통합됨으로써, 적어도 하나의 파라미터의 검출시, 예컨대 공기량의 측정시 장치의 작동이 저하되지 않으면서도 전체적으로 충분하게 소수성을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 변형예는 종속항에 기재된 특징들에 의해 가능해진다.
적어도 2 개의 돌출부들의, 서로를 향하는 단부가 틈을 통해 서로 이격됨으로써, 바람직하게 유체 방울들은 돌출부들 사이의 틈을 통해서 분리 채널에 직접 이를 수 있으며 채널 구조를 신속하게 벗어날 수 있다.
분리 구역의 분리 채널에 제공된 스로틀 구조에 의해 바람직하게는, 변함 없이 큰 분리 개구 및 동일한 양으로 분리된 유체의 경우 분리 채널 내에서 관류하는 매질(예컨대 공기)의 양은 스로틀되므로, 유입 영역으로 유입된 더 많은 양의 매질이 측정 채널에 이른다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되며 이하의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.
도 1은 매질이 주 유동 방향(18)으로 유동하는 라인(3)을 도시한다. 이 라인은 예컨대 내연 기관의 흡인관일 수 있다. 매질은 예컨대 흡인관 내에서 유동하는 공기이다. 본 발명에 따른 장치(1)는, 장치의 부분(6)이 라인(3) 내에 돌출해서 이 라인에서 유동하는 매질에 예정된 방향으로 노출된다. 매질의 적어도 하나의 파라미터를 검출하기 위한 장치(1)는 측정 하우징으로서 형성된 부분(6) 외에도, 자세히 도시되지 않으며 전기 단자를 구비한 캐리어 부분을 포함하며, 캐리어 부분에는 예컨대 평가 전자 부품이 배치된다. 장치(1)의 부분(6)은 라인(3)의 벽(15)의 삽입구(16)를 통해서 삽입될 수 있으며, 벽(15)은 라인(3)의 유동 횡단면을 제한한다. 평가 전자 부품은 라인(3)의 유동 횡단면 내부 및/또는 외부에 배치될 수 있다.
예컨대 장치(1)에서 측정 소자(9)는 측정 소자 캐리어(10) 상에서 사용되며, 그 측정 데이터는 평가 전자 부품에 의해 평가될 수 있다. 측정 소자(9)에 의해 예컨대 유동 매질의 부피 유동 또는 질량 유동이 파라미터로서 검출될 수 있다. 측정 가능한 추가의 파라미터들은 예컨대 매질 성분의 압력, 온도, 농도 또는, 적절한 센서 소자에 의해서 검출되는 유속이다.
상기 장치(1)는 예컨대 장치(1)의 라인(3) 내의 삽입 방향으로 연장되며 예컨대 중심축일 수도 있는 종축(12)을 축방향으로 갖는다. 유동 매질의 방향은 이하에서는 주 유동 방향으로 표현되며, 도 1에서 도면 부호(18)로 도시되고 좌측에서 우측으로 연장된다. 부분(6)을 라인(3) 내에 삽입할 시, 매질의 주 유동 방향과 관련하여 부분(6)은 예정된 방향으로 정렬된다.
부분(6)은 삽입 위치에서 매질의 주 유동 방향(18)을 향하는 단부벽(13)과 이 반대편 뒷벽(14), 제 1 측벽(17)과 제 2 측벽(18) 및(도 2), 예컨대 주 유동 방향에 평행하게 연장된 제 2 벽(19)을 갖는, 예컨대 사각형의 구조를 갖는 하우징을 포함한다. 또한 부분(6)은 유입 영역(27)과 이 유입 영역(27)으로부터 분기된 측정 채널(30)을 구비한, 상기 부분 내에 배치된 채널 구조를 포함한다. 라인(3)에 대한 장치(1)의 배치가 보장됨으로써, 주 유동 방향(18)으로 유동하는 매질은 예정된 방향으로 부분(6)에 부딪히며 매질의 부분 유동은 단부측(13)에 있는 개구(21)를 통해 유입 영역(27)에 이른다. 개구(21)는 예컨대 주 유동 방향(18)에 대해 수직으로 정렬될 수 있지만, 주 유동 방향(18)에 대해 개구(21)가 다르게 정렬되는 것도 고려할 수 있다. 유입 영역(27)으로부터 매질은 측정 소자(9)가 제공된 측정채널(30) 내에 부분적으로 이르며, 측정 채널에 대한 분기 지점 뒤에 놓인 분리 구역(28)으로 부분적으로 유동하고, 이 분리 구역은 제 1 측벽(17) 및/또는 제 2 측벽(18) 및/또는 벽(19) 내에 배치된 적어도 하나의 분리 개구(33)를 통해 라인(3)에 연결된다. 주 유동 방향(18)은 도 1에 도시된 실시예의 경우, 분리 개구(33)가 배치된 하나의 평면으로 연장된다. 그러나 분리 개구(33)가 배치된 평면은 0도가 아닌 각도에서도 주 유동 방향(18)에 대해서 배치될 수 있다.
유입 영역(27)으로 유입된 매질의 제 1 부분 유동은 완전히 측정 채널(30) 내에서 유동하며, 제 2 부분 유동은 하나의 분리 개구(33)를 통해서 완전히 유동한다. 유동 매질 내에는 측정 소자(9)를 오염시키거나 손상시킬 수 있는 오일 또는 물 입자와 같은, 예컨대 유체 입자 및/또는 고체 입자가 있다. 분리 개구(33)를 통해, 유체 입자와 고체 입자는 다시 라인(3)으로 되흐를 수 있으며 이에 대해서는 다시 정확하게 설명할 것이다.
부분(6)의 단부측(13)에 있는 개구(21)는 축방향(12)으로 상부 에지(36)를 가지며, 상부 에지는 축방향(12)으로 측정 소자(9)에 가장 가깝다. 상부의 가상 평면(39)은 도 1에 도시된 도면 평면에 수직으로 또한 주 유동 방향(18)에 평행하게 상부 에지(36)를 통해서 연장된다. 분리 개구(33)는 축방향(12)으로 상기 상부 평면(39) 아래에 배치된다. 유입 영역(27)의 개구(21)의 범위 내에는, 경사진 또는 만곡된 평면(22, 33) 및 돌출부(51, 52)가 제공되며, 돌출부는 유입 영역으로 유입되는 매질이 상부 평면(39)으로부터 멀어지게 안내되도록 형성된다. 유체 입자 또는 고체 입자들이 크며, 기체형으로 유동하는 매질보다 밀도가 더 높기 때문에, 입자들은 축방향(12)으로 상부 평면(38)으로부터 멀어지게 움직인다. 분리 개구(33)가 상부 평면(39) 아래에 배치되기 때문에, 유체 입자와 고체 입자는 분리 구역(28) 내에 모이며, 분리 개구(33)를 지나서 유동하는 공기에 의해 라인(3)으로 흡인된다.
유입 영역(27)으로부터 시작해서 측정 채널(30)의 제 1 섹션은 대략 삽입구(16)의 방향으로 연장된다. 이 섹션에서 분기 지점(44) 뒤에는 제 1 협소부(46)가 제공되며, 상기 제 1 협소부는 측정 채널 내에서 유동하는 매질을 가속시키므로 공기는 유입 영역(27)으로부터 흡인된다. 제 1 협소부 뒤에서, 측정 채널(30) 내의 유동 매질은 편향되며 예컨대 주 유동 방향(18)으로 측정 소자(9)를 지나면서 유동한다. 측정 소자(9)의 영역에는 예컨대 측정 채널(30)의 추가 협소부가 제공될 수 있다. 제 1 또는 제 1 협소부는 측정 채널(30)의 측면의 모든 방면 또는 부분적 협소부의 형태로 형성될 수 있다. 측정 소자(9)로부터는 계속해서 매질이 유동하며 측정 채널의 섹션(41)에서 편향되고, 이 섹션은 삽입구(16)로부터 멀어지게 축방향(12)으로 연장된다. 이 섹션으로부터, 추가의 섹션(42)이 편향되는데, 추가의 섹션은 예컨대 주 유동 방향(18)을 향해 연장되며 배출구(34)에서 라인(3)으로 통하고, 배출구는 예컨대 주 유동 방향(18)에 대해 수직으로 또는 주 유동 방향(18)에 대해서 O도가 아닌 각도로 배치된다. 측정 채널(30)은 또한 상기 실시예에서 예컨대 대략 C 형태로 형성된다.
도 2는 도 1의 부분(6)의 단부측(13)의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 서로 반사 대칭으로 형성된 2 개의 돌출부(51, 52)의 서로 마주 배치된 유입 영역(27)의 내벽(37, 38)은 주 유동 방향(18)에 대해 횡방향으로 유입 영역(27) 내로 돌출한다. 상기 돌출부(51, 52)의, 서로를 향하는 단부(53, 54)는 틈(60)을 통해 이격되므로, 2 개의 돌출부(51, 52)는 서로를 향하는 2 개의 브릿지 부착부의 구조 형태를 가지며 이는 틈에 의해서 서로 분리된다. 주 유동 방향을 향하는 돌출부(51, 52)의 면(55, 56)들은 주 유동 방향(18)에 대해서 부분적으로 경사지며, 경사진 면(55, 56)들은 주 유동 방향(18)과, O도가 아닌 절단각을 형성한다. 상기 면(55, 56)들이 유동 매질에 대해서 횡방향으로 위치함으로써, 유입 영역(27) 내로 유동하는 매질은 의도한 대로 측정 채널(30)의 분기 지점(44)으로부터 멀어지게 안내되어 분리 구역(28)을 향해서 전향된다. 따라서 유체 입자 또는 고체 입자는 측정 채널(30) 내에 도달할 수 없다. 적어도 2 개의 돌출부의, 서로를 향하는 단부(53, 54)들이 틈(60)을 통해 서로 이격되므로, 돌출부들 사이의 유체 입자들은 분리 구역(28)으로 직접 이를 수 있다. 유입 영역이 돌출부에 의해 구조적으로 구성됨으로써, 측정 소자(9)의 기능이 적은 공기량으로 인해 저하되지 않고서도 유체들이 양호하게 막아질 수 있다.
도 3은 본 발명의 추가 실시예에 대한, 도 1의 확대 단면도를 도시한다. 도 3에는 분리 구역(28)이 도시된다. 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 유입 영역(27)에 유입된 유체 입자 또는 고체 입자는 분리 구역(28)에 도달하고 이로부터 분리 개구(33)에 이른다. 분리 구역(28)은 스로틀 구조(47)가 제공된 분리 채널(28a)을 포함하며, 이 채널은 분리 개구(33)로 통한다. 상기 실시예에서 스로틀 구조는 좁아진 횡단면을 갖는 분리 채널(28a)의 섹션(47)을 통해 형성된다. 이와 같은 좁아짐은 일정하거나 일정하지 않을 수 있다. 스로틀 구조를 통해 바람직하게는, 물 분리량이 동일하게 큰 경우, 분리 채널을 통해 유동하는 공기량이 스로틀링되므로 더 큰 공기량이 측정 채널에 이른다.
도 4는 분리 구역(28a)의 내벽에 배치된, 바람직하게는 분리 방향으로 연장된 리브(48)를 통해 스로틀 구조가 형성된 추가 실시예를 도시한다. 리브를 통해, 유속은 감소하며 측정 채널을 통하는 유동률은 상승한다.

Claims (8)

  1. 라인(3) 내에서 유동하는 매질의 적어도 하나의 파라미터, 특히 내연 기관의 흡인 공기량을 검출하기 위한 장치로서, 주 유동 방향과 관련하여 예정된 방향으로 상기 라인(3) 내에 삽입될 수 있고, 상기 라인 내에서 상기 주 유동 방향(18)으로 흐르는 매질의 적어도 하나의 부분 유동을 안내하기 위한 적어도 하나의 측정 채널(30)을 구비한 부분(6) 및, 상기 적어도 하나의 파라미터를 검출하기 위해 상기 측정 채널에 배치된 적어도 하나의 측정 소자(9)를 포함한 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치에 있어서,
    상기 부분(6)에는, 매질의 부분 유동의 유입을 위한 유입 영역(27) 및, 상기 유입 영역(27)으로부터 분기된 측정 채널(30)을 구비한 채널 구조가 형성되며, 상기 유입 영역(27)은 분리 개구(33)를 갖는 분리 구역(28)을 포함하고, 서로 마주 배치된, 상기 유입 영역(27)의 내벽(37, 38)으로부터 적어도 2 개의 돌출부(51, 52)가 상기 유입 영역(27) 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 2 개의 돌출부(51, 52)들의 서로를 향하는 단부(53, 54)들은 틈(60)을 통해 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 2 개의 돌출부(51, 52)는 서로 반사 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부(51, 52)는 상기 주 유동 방향(18)을 향하는 상기 유입 영역(27)의 개구(21)의 영역에 배치되며, 상기 주 유동 방향에 횡방향으로 상기 유입 영역 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 유동 방향을 향하는, 상기 돌출부(51, 52)의 면(55, 56)들은 상기 주 유동 방향(18)에 대해서 적어도 부분적으로 경사지거나 만곡되는 것을 특징으로 하는 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 분리 구역(28)은 스로틀 구조(47, 48)가 제공된 분리 채널(28a)을 포함하며, 상기 분리 채널은 상기 분리 개구(33)로 통하는 것을 특징으로 하는 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스로틀 구조는 좁아진 횡단면을 갖는 상기 분리 채널(28a)의 섹션(47)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 스로틀 구조는 상기 분리 채널(28a)의 내벽에 배치된, 바람직하게는 분리 방향으로 연장된 리브(28)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 라인 내의 유동 매질의 적어도 하나의 파라미터 검출 장치.
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