KR20130051147A - 차량용 엔진온도 측정센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 엔진온도 측정센서에 관한 것으로서, 차량의 전자제어장치와 접속되는 접속단자를 갖는 커넥터 하우징; 상기 커넥터 하우징의 접속단자에 통전가능하게 연결된 서미스터가 수밀상태로 내장되고, 차량의 엔진에 장착되어 서미스터를 통해 냉각수의 온도를 측정하는 프로브; 및 상기 커넥터 하우징의 접속단자로부터 상기 서미스터에 인가되는 전류에서 노이즈 주파수를 필터링하는 노이즈필터;를 포함하며, 상기 노이즈필터에 의해 노이즈 주파수가 필터링되므로 상기 서미스터의 자기발열을 방지할 수 있다.

Description

차량용 엔진온도 측정센서{SENSOR FOR MEASURING TEMPERATURE OF VEHICLE ENGINE}
본 발명은 차량용 엔진온도 측정센서에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 엔진의 온도를 직접적으로 측정하거나 냉각수의 온도를 측정하여 엔진의 온도를 간접적으로 측정하는 차량용 엔진온도 측정센서에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진 내의 연소가스 온도는 약 2000~2500℃에 이르며 이 열의 상당한 양이 실린더 벽, 실린더 헤드, 피스톤 밸브 등으로 이동하게 되고 이때 전도된 열의 온도가 너무 상승할 경우, 부품의 강도가 저하되어 고장이 생기거나 그 수명이 단축되거나 엔진 연소의 불량으로 노킹이나 조기 점화 등으로 인하여 출력이 낮아지게 된다.
이와는 반대로, 엔진이 과도하게 냉각되면 냉각으로 손실되는 열량이 크기 때문에 엔진 효율 역시 낮아지며 그에 따른 연료 소비량이 증가하는 문제가 생기므로 엔진의 온도는 약 80~90℃로 유지시키는 것이 중요하다.
이를 위해, 상기 엔진과 라디에이터 사이에 냉각수의 온도를 측정하는 온도센서가 설치되고, 상기 온도센서에 측정된 냉각수의 온도변화에 따라 상기 엔진으로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하게 된다.
이와 같은 상기 온도센서는, 금속재로 이루어진 프로브의 내부에 서미스터가 내장되며, 상기 프로브의 상단에 합성수지로 이루어진 커넥터 하우징이 형성된다. 그리고, 상기 커넥터 하우징의 단자로부터 연장된 와이어가 상기 프로브의 내부로 인입되어 서미스터와 연결되는 구조를 갖는다.
상기와 같은 구조를 갖는 종래의 온도센서는 엔진과 라디에이터 사이의 냉각수가 소통하는 유로 상에 프로브가 침수되도록 설치되어 상기 유로를 지나는 냉각수가 프로브와 접촉함으로써 냉각수의 온도를 측정하게 된다.
이렇게, 상기 온도센서에서 측정된 냉각수의 온도에 따라 상기 엔진으로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하여 상기 온도센서에서 측정된 냉각수의 온도가 설정 온도보다 높으면 차량의 전자제어장치(ECU)를 통해 엔진으로 냉각수를 유입시켜 상기 엔진이 적정한 온도가 되도록 유지시킨다.
그러나, 상기와 같은 종래의 온도센서는 전자제어장치를 통해 서미스터로 인가되는 전류에 노이즈 주파수가 포함되어 인가되므로 냉각수의 온도와 상관없이 노이즈 주파수에 의해 서미스터가 스스로 자기발열하는 문제가 있다.
이렇게 서미스터가 자기발열할 경우 도 1에 도시된 바와 같이 자기발열에 의해 온도가 상승할수록 서미스터는 저항특성이 낮아진다. 그리고, 저항특성이 낮아짐에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 시간이 갈수록 서미스터의 출력전압(전류)이 도시된 정상 수준 보다 낮게 출력된다.
따라서, 종래의 온도센서는 서미스터의 자기발열로 인해 실제의 냉각수나 엔진의 온도를 측정하지 못하거나 정밀하게 측정할 수 없다. 이로 인하여, 전자제어장치는 트립컴퓨터에 센서가 에러나 다운된 것으로 표시하는 문제가 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 전류와 함께 서미스터에 인가되는 노이즈 주파수를 필터링하여 서미스터의 자기발열을 방지할 수 있는 차량용 엔진온도 측정센서를 제공하기 위함이 목적이다.
또한, 제조가 용이하도록 노이즈 주파수를 필터링하는 부위를 모듈형태로 구현하여 적용할 수 있으며, 이와 달리 소자형태로 단순하게 구현하여 적용할 수 있는 차량용 엔진온도 측정센서를 제공하기 위함이 다른 목적이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 엔진온도 측정센서는, 차량의 전자제어장치와 접속되는 접속단자를 갖는 커넥터 하우징; 상기 커넥터 하우징의 접속단자에 통전가능하게 연결된 서미스터가 수밀상태로 내장되고, 차량의 엔진에 장착되어 서미스터를 통해 냉각수의 온도를 측정하는 프로브; 및 상기 커넥터 하우징의 접속단자로부터 상기 서미스터에 인가되는 전류에서 노이즈 주파수를 필터링하는 노이즈필터;를 포함한다.
상기 노이즈필터는 예컨대, 상기 커넥터 하우징의 접속단자 및 상기 프로브의 서미스터가 제각기 연결되고, 상기 접속단자 및 서미스터를 통전시키는 회로가 마련된 회로기판; 및 상기 회로기판에 실장되어 상기 커넥터 하우징의 접속단자로부터 상기 서미스터에 인가되는 상기 노이즈 주파수를 필터링하는 캐패시터;를 포함하여 구성할 수 있다.
이와 달리, 상기 노이즈필터는 예컨대, 상기 커넥터 하우징의 접속단자에 통전가능하게 연결되어 상기 서미스터로 인가되는 상기 노이즈 주파수를 필터링하는 캐패시터; 상기 캐패시터를 상기 커넥터 하우징의 단자에 통전가능하게 연결하는 한쌍의 리드선; 및 상기 리드선들을 절연하는 인슐레이터;를 포함하여 구성할 수도 있다.
상기 인슐레이터는 예컨대, 상기 리드선을 감싸는 피복, 상기 서미스터와 상기 커넥터 하우징을 연결하는 연결선의 피복 또는 상기 리드선 사이에 설치되는 절연성 스페이서 중 적어도 어느 하나로 구성할 수 있다.
본 발명은, 노이즈필터의 노이즈 주파수 제거에 의해 서미스터의 자기발열을 방지할 수 있음에 따라 차량의 전자제어장치(ECU)로 전달되는 냉각수의 온도를 정밀하게 측정할 수 있는 효과를 제공하고, 노이즈필터를 기판형태로 모듈화하여 용이한 제조가 가능한 효과를 제공하며, 노이즈필터를 인슐레이터로 절연된 리드선을 갖는 소자로 구성하여 구조나 구성을 단순화할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 차량용 엔진온도 측정센서의 저항특성 그래프,
도 2는 도 1의 측정센서의 전압특성 그래프,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 엔진온도 측정센서를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 엔진온도 측정센서를 나타낸 단면도.
이하, 첨부한 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 엔진온도 측정센서를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참고하면 본 발명에 따른 차량용 엔진온도 측정센서(100)는 도시된 바와 같이 커넥터 하우징(110), 서미스터(116)가 내장된 프로브(120) 및 후술되는 노이즈필터를 포함한다.
상기 커넥터 하우징(110)은 도시된 바와 같이 그 내부가 딥드로잉되어 원통형으로 형성되고, 합성수지로 이루어져서 사출시 접속단자(112)가 인서트된다. 상기 접속단자(112)는 미도시된 차량의 전자제어장치(ECU)로부터 작동전원이 인가되는 외부커넥터(미도시)와 결합되어 상기 전자제어장치와 통전된다. 따라서, 상기 커넥터 하우징(110)은 상기 접속단자(112)를 통해 상기 전자제어장치와 접속된다.
상기 프로브(120)는 도시된 바와 같이 일단부 및 타단부가 제각기 개방 및 차폐되고, 길이를 갖는 용기형태로 형성된다. 상기 프로브(120)는 도시된 바와 같이 후술되는 회로기판(131)을 통해 상기 커넥터 하우징(110)의 상기 접속단자(112)에 연결되거나 후술되는 연결선(116a)에 의해 상기 커넥터 하우징(110)의 상기 접속단자(112)에 연결되고, 상기 커넥터 하우징(110)의 상기 접속단자(112)로부터 전자제어장치의 전류를 공급받으며, 온도에 따라 저항특성이 변동하는 서미스터(116)가 내장된다. 이때, 상기 서미스터(116)는 도시된 바와 같이 프로브(120)의 하단부에 내장된다. 상기 서미스터(116)는 상기 프로브(120)의 개방된 일단부가 도시된 바와 같이 상기 커넥터 하우징(110)에 결합됨에 따라 상기 프로브(120)에 수밀상태로 내장되어 냉각수나 엔진의 온도를 측정한 후 측정된 온도신호를 접속단자(112)를 통해 상기 전자제어장치에 인가한다. 따라서, 상기 전자제어장치는 상기 서미스터(116)에서 인가되는 온도신호를 통해 엔진의 온도를 실시간으로 감지한다.
상기 프로브(120)는 도시된 바와 같이 상기 서미스터(116)가 내장된 하단부에 전열물질(150)이 충전된다. 상기 전열물질(150)은 재질특성에 의해 상기 프로브(120)의 하단에 전달되는 냉각수의 온도를 상기 서미스터(116)로 신속하게 전달한다.
상기 전열물질(150)은 예컨대, 분말재로 이루어진 산화알루미늄, 산화마그네슘 또는 점액질의 열전달 그리스 중 적어도 어느 하나로 구성할 수 있다. 상기 산화알루미늄, 산화마그네슘 또는 열전달 그리스는 분말이나 점성질로 구성되므로 상기 프로브(120)의 내주면과 상기 서미스터(116)의 외주면 사이에 형성되는 공간에 촘촘히 충전되면서 공간을 차폐하며, 상기 프로브(120)의 내주면과 상기 서미스터(116)의 외주면을 실질적으로 전열가능하게 연결한다. 상기 산화알루미늄, 산화마그네슘 및 열전달 그리스는 열전도율이 다른 재질에 비해 월등히 우수하기 때문에 상기 프로브(120)의 하단부에 전달되는 엔진이나 냉각수의 열기를 신속하게 상기 서미스터(116)로 전달한다. 따라서, 상기 서미스터(116)는 측정된 온도에 다란 저항값의 변화를 상기 전자제어장치에 실시간으로 신속하게 보낼 수 있고, 상기 전자제어장치는 이에 따라 냉각수의 소통을 신속하게 제어할 수 있다.
특히, 상기 프로브(120)는 도시된 바와 같이 하단이 V자 형태로 형성되어 상기 전열물질(150)이 하단에 보다 많이 충전될 수 있으며, 이로 인해 상기 서미스터(116)는 상기 전열물질(150)과의 접촉면적이 확장된다. 하지만, 상기 프로브(120)는 하단이 평면형태로 형성될 수도 있다. 이러한 경우 상기 서미스터(116)는 상기 프로브(120)의 하단에 상기 전열물질(150)이 충전되도록 상기 프로브(120)의 하단과 이격된 상태로 설치되어야 한다. 이러한 내용은 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 내용이므로 그 자세한 설명은 생략한다.
상기 노이즈필터는 상기 커넥터 하우징(110)의 상기 접속단자(112)로부터 상기 서미스터(116)에 인가되는 전류에서 노이즈 주파수를 필터링한다. 상기 노이즈필터는 예컨대, 도시된 바와 같이 회로기판(131) 및 캐패시터(140)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 회로기판(131)은 도시된 바와 같이 상기 커넥터 하우징(110)의 접속단자(112) 및 상기 프로브(120)의 상기 서미스터(116)에 마련된 연결선(116a)이 솔더링(SD)으로 제각기 연결된다. 그리고, 상기 회로기판(131)은 상기 접속단자(112) 및 상기 연결선(116a)을 통전시키는 회로가 마련된다. 따라서, 상기 접속단자(112)로 입력되는 상기 전자제어장치의 작동전류는 상기 회로기판(131)의 상기 회로를 통해 상기 서미스터(116)로 인가된다.
여기서, 상기 회로기판(131)은 플렉서블 PCB으로 구성될 수 있으나, 이보다는 고온에 강직한 세라믹으로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 회로기판(131)은 엔진의 작동시 발생되는 진동으로 유동될 수 있으나, 상기 프로브(120)의 하단측 내부공간에 촘촘히 충전된 상기 전열물질(150)에 상기 서미스터(116)가 박힌상태로 고정되므로 거의 유동하지 않는다. 즉, 상기 회로기판(131)은 일측에 연결된 상기 서미스터(116)가 상기 전열물질(150)에 의해 하부측이 지지되므로 거의 유동하지 않는다. 특히, 상기 회로기판(131)은 상기 전열물질(150)이 점성질의 열전달 그리스일 경우 더욱 유동하지 않는다.
또한, 상기 전열물질(150)은 상기 서미스터(116)을 지지할 뿐만 아니라 진동을 흡수한다. 이러한 상기 전열물질(150)은 상기 회로기판(131)의 유동이 더욱 방지되도록 도시된 바와 달리 더 높은 높이로 상기 프로브(120)에 충전될 수 있으며, 이에 더하여 유동이 더욱더 방지되도록 상기 회로기판(131)의 일부까지 충전될 수도 있다.
더 나아가, 상기 회로기판(131)은 도시된 바와 같은 탄성체(R)로 외측면이 지지될 수 있다. 상기 탄성체(R)는 도시된 바와 같이 오링형태로 구성하여 상기 회로기판(131)을 감싸는 상태로 상기 프로브(120)에 상기 회로기판(131)과 함께 내장된다. 따라서, 상기 회로기판(131)은 엔진의 진동에 의해 유동되는 것이 방지된다.
한편, 상기 캐패시터(140)는 상기 회로기판(131)에 실장되어 상기 회로기판(131)을 통해 상기 전자제어장치로부터 작동전류를 인가받는다. 상기 캐패시터(140)는 상기 커넥터 하우징(110)의 접속단자(112)로부터 상기 서미스터(116)에 인가되는 상기 작동전류에 포함된 노이즈 주파수를 필터링한다. 즉, 전자제어장치로부터 접속단자(112)를 통해 센서전압이 공급되어 상기 서미스터(116)로 인가될 때 노이즈 주파수가 포함된 전류가 입력되는데 이러한 노이즈는 상기 캐패시터(140)를 통과하면서 필터링된다.
이상과 같은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 엔진온도 측정센서는, 상기 프로브(120)가 엔진을 순환하는 냉각수에 침수되거나 엔진의 실린더 헤드에 삽입된다. 그리고, 상기 서미스터(116)는 냉각수나 엔진의 온도에 따른 저항값의 변화를 상기 회로기판(131)을 통해 상기 전자제어장치로 출력한다. 이때, 서미스터(116)는 상기 전열물질(150)에 의해 신속하게 온도를 측정하여 인가한다. 그리고, 서미스터(116)는 상기 캐패시터(140)가 상기 커넥터 하우징(110)의 상기 접속단자(112)를 통해 유입되는 노이즈 주파수를 필터링하므로 자기발열이 방지됨에 따라 정확하게 온도를 측정한다. 따라서, 상기 전자제어장치는 입력되는 온도신호에 의해 정확한 엔진의 온도를 확인하여 냉각수의 순환을 제어한다.
한편, 상기 회로기판(131)은 떨림과 같은 엔진의 유동시 상기 전열물질(150)이나 상기 탄성체(R)에 의해 유동이 방지되므로 단락되지 않는다.
이상과 같은 본 발명의 일실시예에 의한 차량용 엔진온도 측정센서는 노이즈필터의 노이즈 주파수 제거에 의해 서미스터(116)의 자기발열을 방지할 수 있음에 따라 차량의 전자제어장치(ECU)로 전달되는 냉각수의 온도를 정밀하게 측정할 수 있는 효과를 제공하고, 노이즈필터를 기판형태로 모듈화하여 제조가 용이한 효과를 제공한다. 특히, 노이즈필터가 기판형태로 모듈화되므로 제조공정을 단순화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 엔진온도 측정센서를 나타낸 단면도이다.
도 2의 다른 실시예는 도 1의 실시예의 회로기판(131)을 생략하고 캐패시터(140)만으로 노이즈필터를 구성한 것이 도 1의 실시예와 대별되는 차이점이다.
즉, 도 2를 참고하면 상기 캐패시터(140)는 도시된 바와 같이 한쌍의 리드선(140a)에 의해 상기 커넥터 하우징(110)의 상기 접속단자(112)에 통전가능하게 연결되어 상기 서미스터(116)로 인가되는 노이즈 주파수를 필터링한다.
다시 말하면, 상기 캐패시터(140)는 도시된 바와 같이 일단에 연결된 상기 리드선(140a)이 상기 접속단자(112)에 연결되어 상기 접속단자(112)를 통해 인가되는 작동전류에 의해 작동하면서 상기 접속단자(112)에 함께 입력되는 노이즈 주파수를 필터링한다. 이때, 상기 리드선(140a)은 솔더링(SD)에 의해 상기 접속단자(112)와 연결된다.
한편, 상기 서미스터(116)는 도시된 바와 같이 전술한 상기 회로기판(131)이 생략됨에 따라 도시된 바와 같이 한쌍의 연결선(116a)으로 상기 접속단자(112)에 솔더링(SD)되어 상기 접속단자(112)에 통전가능하게 연결된다. 따라서, 상기 서미스터(116)는 상기 연결선(116a)을 통해 상기 접속단자(112)로부터 작동전류를 입력받는다.
상기 연결선(116a)과 상기 리드선(140a)은 인슐레이터에 의해 절연되어 쇼트가 방지된다. 상기 인슐레이터는 예컨대, 도시된 바와 같이 상기 리드선을 감싸는 피복 또는 상기 서미스터와 상기 커넥터 하우징을 연결하는 연결선의 피복으로 구성할 수 있다. 만약, 상기 연결선(116a)이 피복된 상태일 경우 상기 인슐레이터는 상기 리드선(140a)들만 절연시키면 되므로 도시된 바와 같이 상기 리드선(140a)들 사이에 개재되는 절연성 스페이서(160)로 구성할 수도 있다.
상기 스페이서(160)는 예컨대, 싱기 리드선(140a) 또는 상기 프로브(120)의 내주면에 접착제로 부착되는 고무튜브나 고무블록으로 구성할 수 있다. 상기 스페이서(160)는 도시된 바와 같이 상기 리드선(140a)들 사이에서 상기 리드선(140a)들을 지지하면서 절연할 뿐만 아니라 상기 리드선(140a)의 유동을 억제한다. 따라서, 상기 리드선(140a)들은 엔진의 유동시 유동이 방지되거나 최소화된다.
한편, 상기 전열물질(150)은 앞서 설명된 실시예와 동일하게 상기 프로브(120)에 충전된 상태로 상기 서미스터(116)를 지지하면서 진동을 흡수하여 상기 서미스터(116) 및 캐패시터(140)의 유동을 방지한다. 이러한 상기 전열물질(150)은 상기 서미스터(116) 및 캐패시터(140)의 유동이 더욱더 방지되도록 앞서 설명된 바와 같이 더 높은 높이로 상기 프로브(120)에 충전될 수 있으며, 상기 캐패시터(140)의 일부 또는 전체가 침식될 정도로 충전될 수도 있다.
이상과 같은 다른 실시예는 상기 리드선(140a)이 상기 접속단자(112)에 연결됨에 따라 상기 캐패시터(140)가 상기 접속단자(112)로 입력되는 전류에서 노이즈 주파수를 필터링한다. 따라서, 상기 서미스터(116)는 노이즈가 제거되므로 자기발열이 방지된다. 이때, 상기 리드선(140a) 및 상기 연결선(116a)은 피복이나 상기 스페이서(160)에 의해 절연되므로 쇼트가 방지되며, 상기 리드선(140a)은 상기 스페이서(160)에 의해 유동이 방지된다.
이상과 같은 다른 실시예는 상기 노이즈필터를 상기 캐패시터(140) 및 상기 리드선(140a)으로 구성하므로 전술한 실시예 보다 구조나 구성을 단순화할 수 있으며, 이로 인하여 제조비용을 전술한 실시예 보다 절감할 수 있다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
본 발명의 엔진온도 측정센서는 차량 또는 선박 등의 온도감지센서가 필요한 기기에 모두 적용가능하다.
100 : 차량용 엔진온도 측정센서 110 : 커넥터 하우징
112 : 접속단자 116 : 서미스터
116a : 연결선 120 : 프로브
131 : 회로기판 140 : 캐패시터
140a : 리드선 150 : 전열물질
160 : 스페이서

Claims (4)

  1. 차량의 전자제어장치와 접속되는 접속단자를 갖는 커넥터 하우징;
    상기 커넥터 하우징의 접속단자에 통전가능하게 연결된 서미스터가 수밀상태로 내장되고, 차량의 엔진에 장착되어 서미스터를 통해 냉각수의 온도를 측정하는 프로브; 및
    상기 커넥터 하우징의 접속단자로부터 상기 서미스터에 인가되는 전류에서 노이즈 주파수를 필터링하는 노이즈필터;를 포함하는 차량용 엔진온도 측정센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 노이즈필터는,
    상기 커넥터 하우징의 접속단자 및 상기 프로브의 서미스터가 제각기 연결되고, 상기 접속단자 및 서미스터를 통전시키는 회로가 마련된 회로기판; 및
    상기 회로기판에 실장되어 상기 커넥터 하우징의 접속단자로부터 상기 서미스터에 인가되는 상기 노이즈 주파수를 필터링하는 캐패시터;를 포함하는 차량용 엔진온도 측정센서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 노이즈필터는,
    상기 커넥터 하우징의 접속단자에 통전가능하게 연결되어 상기 서미스터로 인가되는 상기 노이즈 주파수를 필터링하는 캐패시터;
    상기 캐패시터를 상기 커넥터 하우징의 단자에 통전가능하게 연결하는 한쌍의 리드선; 및
    상기 리드선들을 절연하는 인슐레이터;를 포함하는 차량용 엔진온도 측정센서.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 인슐레이터는,
    상기 리드선을 감싸는 피복, 상기 서미스터와 상기 커넥터 하우징을 연결하는 연결선의 피복 또는 상기 리드선 사이에 설치되는 절연성 스페이서 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량용 엔진온도 측정센서.
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