KR20060072580A - 피스톤 온도측정 장치 및 방법 - Google Patents

피스톤 온도측정 장치 및 방법 Download PDF

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진 내부에서 왕복운동하는 복수개의 피스톤(Piston)의 온도를 측정하기 위한 피스톤 온도 측정장치로서, 일단이 상기 피스톤의 적어도 하나의 부위에 장착되며 상기 부위의 온도에 따른 전압신호를 생성하는 적어도 하나의 열전대(thermocouple)와, 상기 열전대로부터 수신되는 전압신호를 기초로 상기 피스톤의 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 생성하는 신호 처리부를 포함하는 복수개의 센서 유닛; 상기 센서유닛으로부터 수신된 온도신호를 무선 송수신하는 복수개의 블루투스 유닛(Bluetooth Unit); 및 상기 센서 유닛과 상기 블루투스 유닛에 전력을 공급하는 전력 공급 유닛(Power Supply Unit); 을 포함하되, 상기 복수개의 센서 유닛과 상기 복수개의 블루투스 유닛은 상기 복수개의 피스톤의 온도를 동시에 측정할 수 있도록 상기 복수개의 피스톤의 개수에 해당하는 개수로 구비되며, 상기 복수개의 블루투스 유닛 각각은 블루투스 통신 방식에 의해 무선 송수신을 수행하는 피스톤 온도 측정장치이다. 또한 본 발명의 피스톤 온도 측정방법은 상기 생성된 피스톤 온도신호를 블루투스 통신을 이용하는 것을 특징으로 한다.
블루투스(Bluetooth), 열전대(Thermocouple), 마이크로 제어 유닛(Micro Control Unit), 무선 통신, 멀티플렉서(Multiplexer), 피스톤 온도 측정 장치, 피스톤 온도 측정방법

Description

피스톤 온도측정 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING PISTON TEMPERATURE}
도1은 본 발명의 실시예에 의한 피스톤 온도 측정장치의 블록도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 피스톤 온도 측정장치가 엔진에 장착되는 일형태를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 피스톤 온도 측정장치의 블루투스 모듈의 개략적 구성도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 온도 측정 방법의 흐름도이다.
본 발명은 피스톤 온도 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 블루투스(Bluetooth)를 이용한 피스톤 온도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 내연기관 엔진은 연료의 폭발력을 이용하여 동력을 발생하는 장치로서, 동력 발생 과정에서 많은 열이 발생한다. 연소실에서 발생되는 폭발력은 피스톤에 전달되어 크랭크축의 회전력으로 바뀌게 되는데, 이 피스톤은 항상 고온의 연소가스에 노출되어 있어 높은 열부하를 감당해야 한다.
따라서, 엔진의 신뢰성을 확보하고, 출력성능을 향상시키기 위해서는, 피스톤의 온도를 측정해야 할 필요가 있다.
피스톤의 온도를 측정하기 위한 방식으로 여러 가지 방식이 시도되고 있는데 그 방법에는 링키지 기법, 전자기 유도법, 무선계측기를 이용한 기법, 및 접촉법 등이 있다.
링키지 기법은 엔진의 커넥팅 로드에 설치된 링크기구를 이용하여 신호선을 엔진 외부로 인출하는 방법으로, 링키지 기법을 사용하기 위해서는 넓은 공간이 필요한 문제점이 있다.
전자기 유도법은 온도센서로서 써미스터(thermistor)를 이용하는데 상기 써미스터는 정밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.
접촉법은 온도신호의 전달이 일부구간에서만 이루어진다는 점과 전극의 지속적인 단속으로 인해 전극 내구성과 신호의 급격한 변화로 인한 노이즈(noise)가 문제되었다.
무선계측기를 이용하는 방식이 여러 가지 면에서 장점을 가지고 있다.
무선계측기를 이용하는 방식은, 측정된 피스톤 온도 데이터를 무선통신을 이용하여 엔진 외부로 전송할 수 있으므로, 데이터 전송을 위해 전선(wiring)과 같이 끊어질 수 있는 구성요소를 없앨 수 있는 장점이 있으며, 또한, 피스톤의 현재 위치에 무관하게 상시 데이터를 송수신할 수 있는 장점이 있다.
그런데, 이러한 종래 기술에 의한 피스톤 온도측정장치는 엔진에서 발생되는 전자파에 의하여 상기 무선계측기의 통신이 방해되는 문제가 발생하였다. 또한, 상 기 문제로 인하여 종래기술에 의한 복수개의 무선계측기를 이용한 피스톤 온도 측정장치를 복수개의 피스톤에 설치하기 어려운 점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 부피가 작고 정확한 온도를 측정하며 노이즈와 엔진에서 발생하는 전자기파의 영향을 배제하여 복수개의 피스톤에 장착할 수 있는 피스톤 온도 측정장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 피스톤 온도 측정장치는, 엔진 내부에서 왕복 운동하는 복수개의 피스톤(Piston)의 온도를 측정하기 위한 피스톤 온도 측정장치로서, 일단이 상기 피스톤의 적어도 하나의 부위에 장착되며 상기 부위의 온도에 따른 전압신호를 생성하는 적어도 하나의 열전대(thermocouple)와, 상기 열전대로부터 수신되는 전압신호를 기초로 상기 피스톤의 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 생성하는 신호 처리부를 포함하는 복수개의 센서 유닛; 상기 센서유닛으로부터 수신된 온도신호를 무선 송수신하는 복수개의 블루투스 유닛(Bluetooth Unit); 및 상기 센서 유닛과 상기 블루투스 유닛에 전력을 공급하는 전력 공급 유닛(Power Supply Unit);을 포함하되, 상기 복수개의 센서 유닛과 상기 복수개의 블루투스 유닛은 상기 복수개의 피스톤의 온도를 동시에 측정할 수 있도록 상기 복수개의 피스톤의 개수에 해당하는 개수로 구비되며, 상기 복수개의 블루투스 유닛 각각은 블루투스 통신 방식에 의해 무선 송수신을 수행한다.
상기 피스톤에 설치되는 상기 열전대는 복수개로 구비되어 상기 피스톤의 복 수개의 부위에 각각 장착된다.
상기 신호 처리부는, 상기 복수개의 열전대로부터 복수개의 전압신호를 수신하기 위한 입력 인터페이스; 상기 수신된 복수개의 전압신호 중 특정 전압신호를 순차적으로 선택하여 출력하는 멀티플렉서(Multiplexer); 상기 복수개의 열전대의 냉접점(Cold junction)의 온도를 각각 검출하여 해당하는 냉접점 온도신호를 출력하는 복수개의 냉접점 온도 센서; 상기 멀티플렉서로부터 출력되는 전압신호와 상기 냉접점 온도 센서로부터 출력되는 냉접점 온도신호를 증폭시키는 증폭기(Amplifier); 상기 증폭기에 마이너스 전원을 공급하기 위한 전압 변환기(Voltage Inverter); 및 상기 증폭된 전압신호와 상기 증폭된 냉접점 온도신호를 기초로 상기 피스톤의 온도를 산출하고, 산출된 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 상기 블루투스 유닛으로 출력하는 마이크로 제어유닛;을 포함한다.
상기 마이크로 제어유닛은, 상기 증폭된 전압신호와 상기 증폭된 냉접점 온도신호를 디지털 신호(Digital Signal)로 변환한 후 변환된 디지털 신호를 기초로 상기 피스톤의 특정부위의 온도를 산출한다.
상기 블루투스 유닛은, 상기 마이크로 제어 유닛으로부터 시리얼 통신을 통하여 상기 피스톤 온도신호를 전송 받으며, 안테나를 통하여 상기 피스톤 온도신호를 송신하는 블루투스 모듈(Bluetooth Module); 및 상기 엔진의 정지부품에 장착되며, 상기 블루투스 모듈로부터 피스톤 온도신호를 전송 받아 이를 송신하는 무선 통신 게이트웨이(gateway);를 포함한다.
상기 안테나는 ‘ㄱ’자형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 블루투스 유닛은, 상기 센서 유닛으로부터 시리얼 통신을 통하여 상기 피스톤 온도신호를 전송 받으며, 무선 통신을 통하여 상기 피스톤 온도신호를 송신하는 블루투스 모듈(Bluetooth Module); 및 상기 엔진의 정지부품에 장착되며, 상기 블루투스 모듈로부터 피스톤 온도신호를 전송 받아 이를 송신하는 무선 통신 게이트웨이(gateway);를 포함하고, 상기 센서 유닛은 상기 피스톤에 연결된 커넥팅 로드(Connecting Rod)의 대단부에 설치되는 케이스의 내부에 설치되고, 상기 블루투스 모듈은 상기 케이스의 외부에 설치된다.
피스톤의 특정부위에 설치되는 복수개의 열전대를 포함하며 엔진의 각 피스톤 별로 구비되는 복수개의 센서유닛과 상기 복수개의 센서유닛에 각각 연결되는 복수개의 블루투스 유닛을 포함하는 피스톤 온도 측정장치를 이용하는 피스톤 온도 측정방법으로서, 상기 피스톤의 특정 부위의 온도에 대응하는 복수개의 전압신호를 생성하는 단계; 상기 복수개의 열전대의 냉접점 온도를 검출하여 해당하는 냉접점 온도 신호를 생성하는 단계; 상기 복수개의 전압신호와 상기 냉접점 온도 신호를 기초로 상기 피스톤의 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 피스톤 온도신호를 블루투스 통신을 통하여 무선 송신하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 피스톤 온도 측정장치의 블록도이다.
본 발명의 실시예에 의한 피스톤 온도 측정장치는, 엔진 내부에서 왕복운동하는 복수개의 피스톤(Piston)의 온도를 측정하기 위한 장치이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 피스톤 온도 측정장치는,일단이 상기 피스톤의 적어도 하나의 부위에 장착되며 상기 부위의 온도에 따른 전압신호를 생성하는 적어도 하나의 열전대(thermocouple)(11)와, 상기 열전대(11)로부터 수신되는 전압신호를 기초로 상기 피스톤의 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 생성하는 신호 처리부(70)를 포함하는 복수개의 센서 유닛(50), 상기 센서유닛(50)으로부터 수신된 온도신호를 무선 송수신하는 복수개의 블루투스 유닛(Bluetooth Unit)(60), 및 상기 센서 유닛(50)과 상기 블루투스 유닛(60)에 전력을 공급하는 전력 공급 유닛(Power Supply Unit)(80)을 포함한다. 상기 복수개의 센서 유닛(50)과 상기 복수개의 블루투스 유닛(60)은 상기 복수개의 피스톤의 온도를 동시에 측정할 수 있도록 상기 복수개의 피스톤의 개수에 해당하는 개수로 구비되며, 상기 복수개의 블루투스 유닛(60) 각각은 블루투스 통신 방식에 의해 무선 송수신을 수행한다. 상기 피스톤에 설치되는 상기 열전대(11)는 복수개로 구비되어 상기 피스톤의 복수개의 부위에 각각 장착된다.
본 발명의 피스톤 온도 측정장치는 열전대(11), 센서유닛(50), 및 블루투스 유닛(60)을 포함한다. 본 발명의 피스톤 온도 측정장치는 피스톤의 하나 이상 부위의 온도를 측정 할 수 있도록, 하나 이상(본 발명에서는 16개)의 열전대들(11)을 구비하고 있다. 상기 열전대들(11)은 상기 센서유닛(50)에 포함된 상기 신호처리부(70)에 연결되어 전압신호를 상기 센서유닛(50)으로 전달한다.
상기 열전대들(11)은 전기전도성을 가진 임의의 소재로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 크로멜(Chromel)(니켈 및 크롬을 주성분으로 하는 합금의 일종) 및 알루멜(Alumel)(니켈을 주성분으로 한 합금의 일종)로 형성된다.
상기 센서유닛(50)으로 전달된 신호는 상기 블루투스 유닛(50)을 통하여 PC 또는 PDA와 같은 모니터링 시스템(Monitoring system)(63)으로 전달된다.
상기 전력 공급 유닛(Power Supply Unit)(80)은 상기 센서유닛(50)과 상기 블루투스 유닛(60)에 전력을 공급하기 위하여 상기 피스톤 온도 측정장치에 포함된다.
일반적으로, 차량의 엔진에는 피스톤이 복수개가 구비되므로, 본 발명에 의한 피스톤 온도 측정장치의 상기 열전대(11), 상기 센서유닛(50), 및 상기 블루투스 유닛(60)은 복수개가 구비된다.
상기 신호 처리부(70)는 입력 인터페이스(81), 멀티플렉서(Multiplexer)(35), 온도센서(33), 증폭기(37), 전압 변환기(41), 마이크로 제어유닛(MCU: Micro Control Unit)(39)을 포함한다. 상기 열전대(11)로부터 입력된 복수개의 전압신호는 인터페이스(81)로 입력되어 필터링 된다. 바람직하게는 상기 입력 인터페이스(81)는 RC 필터를 포함한다.
상기 멀티플렉서(35)는 상기 필터링된 복수개의 전압신호 중 특정 전압신호를 순차적으로 선택하여 출력한다.
상기 센서유닛(50)내에는 냉접점 보상(Cold junction compensation)을 위하여 상기 복수개의 열전대(11)의 냉접점(17)이 구비되고, 또한 상기 냉접점(17)내의 온도를 측정하기 위하여 온도센서(33)가 배치된다.
상기 냉접점(17)은 등온영역(isothermal block)으로서, 상기 온도센서(33)를 포함한 영역을 그 외부와 열적으로 차단함으로서 구현될 수 있으며, 이는 당업자에게 자명하다.
상기 멀티플렉서(35)로부터 출력되는 전압신호와 상기 냉접점에 위치한 온도센서(33)로부터 출력되는 냉접점 온도신호는 상기 증폭기(37)로 입력되어 증폭된다. 상기 증폭된 전압신호와 온도신호는 상기 마이크로 제어유닛(39)으로 입력된다.
상기 전압변환기(Voltage Inverter)(41)는 전원의 전압을 변환하여 상기 증폭기(37)로 공급한다. 예를 들어, 전압변환기(41)는 증폭기(37)로 마이너스 전원을 공급한다.
상기 마이크로 제어유닛(39)은, 상기 증폭된 전압신호와 상기 증폭된 냉접점 온도신호를 디지털 신호(Digital Signal)로 변환한 후 변환된 디지털 신호를 기초로 상기 피스톤의 특정부위의 온도를 산출하고, 산출된 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 상기 블루투스 유닛(60)으로 출력한다.
상기 특정부위의 온도는 상기 증폭된 전압신호가 변환된 디지털 신호와 상기 증폭된 냉접점 온도신호가 변환된 디지털 신호를 온도로 환산하여 두 값을 더함으로써 산출된다.
또한, 상기 마이크로 제어유닛(39)은 상기 멀티플렉서(35)를 제어한다. 도1을 참조하면, 상기 마이크로 제어유닛(39)은 상기 멀티플렉서(35)를 제어하는 제어신호를 출력하여 상기 멀티플렉서(35)가 상기 입력 인터페이스(81)에서 필터링된 복수개의 전압신호 중 특정 전압신호를 순차적으로 선택하여 출력하도록 제어한다.
상기 블루투스 유닛(60)은 블루투스 모듈(65)과 무선 통신 게이트웨이(Gateway)(61)를 포함한다.
일반적으로, 블루투스 유닛은 마스터(Master)-슬레이브(Slave) 방식을 채택하며, 하나의 마스터에 여러 개(예를 들어, 7개)의 슬레이브가 연결될 수 있다. 본 실시예에서는, 마스터 역할을 하는 무선 통신 게이트웨이(61)에 슬레이브 역할을 하는 복수개의 블루투스 모듈(65)이 연결됨으로써, 본 발명의 실시예에 의한 피스톤 온도 측정장치는 복수개의 피스톤의 온도를 동시에 측정 할 수 있다. 블루투스 통신의 구체적인 사항은 당업자에게 자명하므로 더욱 상세한 기재는 생략한다.
상기 블루투스 모듈(65)은 상기 마이크로 제어유닛(39)으로부터 상기 피스톤 온도신호를 전송 받으며, 상기 피스톤 온도신호를 상기 무선 통신 게이트웨이(61)에 전송한다. 상기 무선 통신 게이트웨이(61)는 상기 엔진의 정지부품에 장착되며, 상기 블루투스 모듈(65)로부터 무선통신을 통하여 상기 피스톤 온도신호를 전송 받아 상기 이를 모니터링 시스템(Monitoring System)(63)으로 전달한다.
상기 무선 통신 게이트웨이(61)는 엔진의 정지부품(200)에 장착되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 무선 통신 게이트웨이(61)는 엔진의 크랭크케이스(crank case)에 장착될 수 있다. 그러나, 무선 통신 게이트웨이(61)는 차량의 다른 정지부품에 장착될 수 있음은 물론이다.
도3에 도시된 바와 같이, 안테나(300)는 그 이득을 높이기 위하여 ‘ㄱ’자형으로 형성되는 것이 바람직하다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 피스톤 온도 측정장치가 엔진에 장착되는 일 형태를 도시한 도면이다.
도2를 참조하면, 엔진(100)의 피스톤(101)은 커넥팅로드(103)에 의하여 크랭크축(109)에 연결되어 있다. 커넥팅로드(103)의 피스톤 쪽 종단을 소단부(Small end), 크랭크축 쪽 종단을 대단부(Big end)(107)라고 통칭한다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 센서유닛(50)과 블루투스 유닛(60)의 블루투스 모듈(65)은 커넥팅로드(103)의 대단부(107)쪽에 설치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 센서유닛(50)과 블루투스 모듈(65)은 상기 커넥팅로드(103)의 상기 대단부(107)의 커넥팅로드 캡(111)에 장착된다. 즉, 상기 피스톤(101)에 장착되지 아니함으로써, 상기 센서유닛(50)과 블루투스 유닛(60)의 블루투스 모듈(65)을 수용하기 위하여 상기 피스톤(101)의 형상 변경이나 질량/무게배분 변경이 초래되지 아니한다.
상기 센서유닛(50)과 블루투스 유닛(60)의 블루투스 모듈(65)을 커넥팅로드 캡(111)에 부착함으로써, 상기 센서유닛(50)과 블루투스 유닛(60)의 블루투스 모듈(65)의 무게로 인하여 상기 피스톤(101) 동작의 변화가 생기는 것을 최소화 할 수 있다. 다만, 상기 커넥팅로드(103) 및 크랭크축(109)의 회전관성 및 회전 중심에 미세한 변화가 생길 수 있으나, 이는 상기 커넥팅로드(103)의 밸런스 웨이트(balance weight)(115)의 무게가 수정됨으로써 손쉽게 대처될 수 있다.
상기 센서유닛(50)과 피스톤의 온도측정지점을 연결하는 열전대(11)는 커넥팅로드(103)에 고정되지 않고 공중에 매달린 부분이 있는 경우에는 그 매달린 부분에서 쉽게 파손되는 것으로 나타났다. 따라서, 열전대(11)는 커넥팅로드(103)에 고 정되는 것이 바람직하다.
도2를 참조하면, 상기 커넥팅로드 캡(111)에는 케이스(Case)(119)와 블루투스 모듈(65)이 장착되어 있다. 상기 케이스(119)내에는 상기 센서유닛(50)이 위치하고 상기 블루투스 모듈(65)은 무선통신의 이득을 높이기 위하여 상기 케이스(119)의 외부에 위치한다. 상기 케이스(119)의 외부에 설치된 블루투스 모듈(65)은 상기 센서유닛(50)으로부터 생성된 신호를 전달받아 상기 무선 통신 게이트웨이(61)로 전송한다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 온도 측정 방법의 흐름도이다.
도1 내지 도4를 참조하여 피스톤의 특정부위에 설치되는 복수개의 열전대를 포함하며 엔진의 각 피스톤 별로 구비되는 복수개의 센서유닛과 상기 복수개의 센서유닛에 각각 연결되는 복수개의 블루투스 유닛을 포함하는 피스톤 온도 측정장치를 이용하는 피스톤 온도 측정방법을 설명하면 다음과 같다.
엔진(100)이 가동되어 피스톤(101)이 왕복운동을 시작하면 상기 블루투스 유닛(60)의 무선 통신 게이트웨이(61)는 블루투스 모듈(65)을 조회(Inquiry)하는 과정을 수행한다(S401). 상기 무선 통신 게이트웨이(61)가 상기 블루투스 모듈(65)을 조회하는 과정을 수행하면 상기 블루투스 모듈(65)과 상기 무선 통신 게이트웨이(61)가 무선으로 연결되었는지 판단한다(S403). 이 때, 상기 블루투스 모듈(65)과 상기 무선 통신 게이트웨이(61)가 연결되지 아니하면, 상기 무선 통신 게이트웨이(61)는 상기 블루투스 모듈을 계속 조회(Inquiry)하는 과정을 수행하고, 상기 무선 통신 게이트웨이(61)가 상기 블루투스 모듈(65)과 연결되면, 상기 센서유닛(50)은 상기 열전대(11)로부터 신호를 입력받아 상기 피스톤(101)의 특정부위의 온도에 대응하는 복수개의 전압신호를 생성한다(S405).
상기 S405 단계가 끝나면, 상기 복수개의 열전대(11)의 냉접점 온도를 검출하여 해당하는 냉접점 온도 신호를 생성하고(S407) 상기 복수개의 전압신호와 상기 냉접점 온도 신호를 기초로 상기 피스톤(101)의 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 생성한다(S409). 상기 생성된 피스톤 온도신호는 블루투스 통신을 통하여 상기 블루투스 모듈(65)에서 상기 무선 통신 게이트웨이(61)로 무선 송신된다(S411).
상기 무선 통신은 2.4GHz대의 ISM(Industrial Scientific Medical)밴드를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 무선 통신 게이트웨이(61)로 상기 피스톤 온도신호가 송신된 후, 상기 온도신호는 모니터링 시스템(63)으로 전달되어 표시된다.
바람직하게는 상기 모니터링 시스템(63)은 PC(Personal Computer) 또는 PDA(Personal Digital Assistant)로 형성되나 다른 시스템도 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 피스톤 온도신호가 무선통신 게이트웨이(61)로 전송 된 후, 상기 마이크로 제어유닛(39)은 상기 엔진(100)이 작동중인지 판단하여(S413) 상기 엔진(100)이 정지하였으면 피스톤 온도측정을 끝내게 되고, 상기 엔진(100)이 정지하지 아니하였으면 상기 S405 단계로 복귀하여 상기 피스톤 온도 측정을 반복하게 된다.
상기 마이크로 제어유닛(MCU: Micro Control Unit)(33)은 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 있으며, 이러한 설정된 프 로그램은 후술하는 본 발명의 실시예의 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 피스톤 온도 측정장치는 엔진의 작동에 거의 영향을 미치지 아니하며, 열전대에 의하여 정확한 온도를 측정 할 수 있다.
또한, 블루투스 통신 방식이 사용됨으로써, 엔진에서 발생되는 전자파에 의한 통신장애가 배제되어, 잡음이 없는 피스톤 온도신호를 수신할 수 있다. 또한, 블루투스 통신이 사용됨으로써 본 발명에 의한 피스톤 온도 측정장치는 복수개의 피스톤의 온도를 동시에 측정 할 수 있다.
또한, 복수개의 열전대가 사용됨으로써 하나의 피스톤의 복수개의 부분의 온도를 동시에 측정 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 엔진 내부에서 왕복운동하는 복수개의 피스톤(Piston)의 온도를 측정하기 위한 피스톤 온도 측정장치로서,
    일단이 상기 피스톤의 적어도 하나의 부위에 장착되며 상기 부위의 온도에 따른 전압신호를 생성하는 적어도 하나의 열전대(thermocouple)와, 상기 열전대로부터 수신되는 전압신호를 기초로 상기 피스톤의 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 생성하는 신호 처리부를 포함하는 복수개의 센서 유닛;
    상기 센서유닛으로부터 수신된 온도신호를 무선 송수신하는 복수개의 블루투스 유닛(Bluetooth Unit); 및
    상기 센서 유닛과 상기 블루투스 유닛에 전력을 공급하는 전력 공급 유닛(Power Supply Unit);
    을 포함하되,
    상기 복수개의 센서 유닛과 상기 복수개의 블루투스 유닛은 상기 복수개의 피스톤의 온도를 동시에 측정할 수 있도록 상기 복수개의 피스톤의 개수에 해당하는 개수로 구비되며,
    상기 복수개의 블루투스 유닛 각각은 블루투스 통신 방식에 의해 무선 송수신을 수행하는 피스톤 온도 측정장치.
  2. 제1항에서,
    상기 피스톤에 설치되는 상기 열전대는 복수개로 구비되어 상기 피스톤의 복수개의 부위에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 피스톤 온도 측정장치.
  3. 제1항에서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 복수개의 열전대로부터 복수개의 전압신호를 수신하기 위한 입력 인터페이스;
    상기 수신된 복수개의 전압신호 중 특정 전압신호를 순차적으로 선택하여 출력하는 멀티플렉서(Multiplexer);
    상기 복수개의 열전대의 냉접점(Cold junction)의 온도를 각각 검출하여 해당하는 냉접점 온도신호를 출력하는 복수개의 냉접점 온도 센서;
    상기 멀티플렉서로부터 출력되는 전압신호와 상기 냉접점 온도 센서로부터 출력되는 냉접점 온도신호를 증폭시키는 증폭기(Amplifier);
    상기 증폭기에 마이너스 전원을 공급하기 위한 전압 변환기(Voltage Inverter); 및
    상기 증폭된 전압신호와 상기 증폭된 냉접점 온도신호를 기초로 상기 피스톤의 온도를 산출하고, 산출된 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 상기 블루투스 유닛으로 출력하는 마이크로 제어유닛;
    을 포함하는 피스톤 온도 측정장치.
  4. 제3항에서,
    상기 마이크로 제어유닛은, 상기 증폭된 전압신호와 상기 증폭된 냉접점 온도신호를 디지털 신호(Digital Signal)로 변환한 후 변환된 디지털 신호를 기초로 상기 피스톤의 특정부위의 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 피스톤 온도 측정장치.
  5. 제3항에서,
    상기 블루투스 유닛은,
    상기 마이크로 제어 유닛으로부터 시리얼 통신을 통하여 상기 피스톤 온도신호를 전송 받으며, 안테나를 통하여 상기 피스톤 온도신호를 송신하는 블루투스 모듈(Bluetooth Module); 및
    상기 엔진의 정지부품에 장착되며, 상기 블루투스 모듈로부터 피스톤 온도신호를 전송 받아 이를 송신하는 무선 통신 게이트웨이(gateway);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 온도 측정장치.
  6. 제5항에서,
    상기 안테나는 'ㄱ'자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 온도 측정장치.
  7. 제1항에서,
    상기 블루투스 유닛은,
    상기 센서 유닛으로부터 시리얼 통신을 통하여 상기 피스톤 온도신호를 전송 받으며, 무선 통신을 통하여 상기 피스톤 온도신호를 송신하는 블루투스 모듈(Bluetooth Module); 및
    상기 엔진의 정지부품에 장착되며, 상기 블루투스 모듈로부터 피스톤 온도신호를 전송 받아 이를 송신하는 무선 통신 게이트웨이(gateway);
    를 포함하고,
    상기 센서 유닛은 상기 피스톤에 연결된 커넥팅 로드(Connecting Rod)의 대단부에 설치되는 케이스의 내부에 설치되고, 상기 블루투스 모듈은 상기 케이스의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 온도 측정장치.
  8. 피스톤의 특정부위에 설치되는 복수개의 열전대를 포함하며 엔진의 각 피스톤 별로 구비되는 복수개의 센서유닛과 상기 복수개의 센서유닛에 각각 연결되는 복수개의 블루투스 유닛을 포함하는 피스톤 온도 측정장치를 이용하는 피스톤 온도 측정방법으로서,
    상기 피스톤의 특정 부위의 온도에 대응하는 복수개의 전압신호를 생성하는 단계;
    상기 복수개의 열전대의 냉접점 온도를 검출하여 해당하는 냉접점 온도 신호를 생성하는 단계;
    상기 복수개의 전압신호와 상기 냉접점 온도 신호를 기초로 상기 피스톤의 온도에 해당하는 피스톤 온도신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 피스톤 온도신호를 블루투스 통신을 통하여 무선 송신하는 단계;
    를 포함하는 피스톤 온도 측정방법.
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