KR20220162355A - 연료탱크의 연료잔량 검출장치 - Google Patents

연료탱크의 연료잔량 검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료센더의 플로트에 의해 측정된 전기저항값과 경사계에 의해 측정된 경사각을 이용하여 연료탱크의 기울어진 상태에 무관하게 연료탱크의 연료 잔량을 정확히 검출할 수 있는 연료탱크의 연료잔량 검출장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 연료탱크의 연료잔량 검출장치는 연료탱크 내의 연료 유면 상에 부유하는 플로트; 플로트의 높이에 따라 전기저항값을 측정하여 연료의 높이(H)를 검출하는 가변저항장치; 차량의 경사각도를 검출하는 경사계; 및 연료탱크가 θ의 경사각도만큼 기울어진 경우, 아래의 식 1을 통해 연료탱크에 채워져 있는 연료잔량의 체적을 산출하는 연료잔량측정 제어장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
(식 1)
Figure pat00007

(V는 연료탱크의 연료잔량 체적, A는 연료탱크의 가로 길이, B는 연료탱크의 세로 길이, H는 가변저항장치의 전기저항값으로부터 변환된 연료의 높이, θ는 경사계에 의해 검출된 차량의 경사각도)

Description

연료탱크의 연료잔량 검출장치{Detecting device for residual fuel of fuel tank}
본 발명은 연료탱크의 연료잔량 검출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료센더의 플로트에 의해 측정된 전기저항값과 경사계에 의해 측정된 경사각을 이용하여 연료탱크의 기울어진 상태에 무관하게 연료탱크의 연료 잔량을 정확히 검출할 수 있는 연료탱크의 연료잔량 검출장치에 관한 것이다.
차량의 연료탱크 내에는 연료센더(fuel sender)가 장착된다. 연료센더는 연료탱크의 연료를 엔진에 공급함과 함께 연료탱크 내의 연료 잔량을 검출하는 역할을 한다. 차량의 운전석 계기판을 통해 연료 잔량을 확인할 수 있는데, 운전석 계기판에 표시되는 연료 잔량은 연료센더에 의해 검출된 것이다.
연료 잔량의 검출을 위해, 연료센더는 플로트(float)와 가변저항장치를 구비한다. 플로트는 연료탱크의 연료 유면 상에 부유되는 장치이며, 가변저항장치는 플로트의 부유 높이에 따라 저항값을 측정하며 측정된 전기저항값을 차량의 메인제어장치(MCU)에 전달하는 역할을 한다. 즉, 연료탱크 내의 연료 잔량에 따라 플로트가 부유되며, 플로트의 부유 높이가 전기저항값으로 변환되어 연료 잔량의 정량값으로 검출되는 것이다.
한편, 차량이 경사진 곳에 위치하면 연료탱크 또한 해당 경사만큼 기울어지게 되며, 연료센더의 플로트 역시 기울어진 연료 유면 상에 위치하게 된다. 연료센더의 플로트를 이용한 연료 잔량 검출은 연료 유면이 수평면을 이루는 것을 전제하는 것임에 따라, 연료 유면이 기울어진 상태이면 플로트에 의해 검출되는 전기저항값은 실제 연료 잔량 대비 오차가 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허 제2012-81269호는 초음파 신호를 이용한 연료 잔량 측정 방식을 통해 연료탱크가 경사진 상태에서도 정확한 연료 잔량을 측정할 수 있는 기술을 제시하고 있고, 한국공개특허 제2006-0054768호는 전자식 저울과 기울기 센서를 이용하여 연료탱크의 질량을 측정하는 방식을 제시하고 있다. 그러나, 이와 같은 기술은 초음파 신호를 발생시키기 위한 장치, 전자식 저울등 별도의 장치가 요구됨과 함께 다소 복잡한 방식으로 연료 잔량을 측정하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제2012-81269호(2019. 3. 25 등록) 한국공개특허 제2006-0054768호(2006. 5. 23 공개) 일본공개특허 특개2012-149935호(2012. 8. 9 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 연료센더의 플로트에 의해 측정된 전기저항값과 경사계에 의해 측정된 경사각을 이용하여 연료탱크의 기울어진 상태에 무관하게 연료탱크의 연료 잔량을 정확히 검출할 수 있는 연료탱크의 연료잔량 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료탱크의 연료잔량 검출장치는 연료탱크 내의 연료 유면 상에 부유하는 플로트; 플로트의 높이에 따라 전기저항값을 측정하여 연료의 높이(H)를 검출하는 가변저항장치; 차량의 경사각도를 검출하는 경사계; 및 연료탱크가 θ의 경사각도만큼 기울어진 경우, 아래의 식 1을 통해 연료탱크에 채워져 있는 연료잔량의 체적을 산출하는 연료잔량측정 제어장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
(식 1)
Figure pat00001
(V는 연료탱크의 연료잔량 체적, A는 연료탱크의 가로 길이, B는 연료탱크의 세로 길이, H는 가변저항장치의 전기저항값으로부터 변환된 연료의 높이, θ는 경사계에 의해 검출된 차량의 경사각도)
상기 플로트는 연료탱크 내의 일단측에 구비되며, 연료잔량의 높이(H)는 플로트의 부유 높이인 것을 특징으로 하는 연료탱크의 연료잔량 검출장치.
본 발명에 따른 연료탱크의 연료잔량 검출장치는 다음과 같은 효과가 있다.
차량 특히, 굴삭기에 기 장착되어 있는 연료센더 및 경사계를 이용하여 차량이 경사진 곳에 위치하더라도 연료탱크에 남아 있는 연료잔량을 정확히 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크의 연료잔량 검출장치의 구성도.
도 2는 식 1에 따른 연료잔량 체적 산출과정을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 연료탱크의 기하학적 형태 및 플로트의 위치를 설명하기 위한 참고도.
본 발명은 연료센더의 플로트(float)에 의해 얻어지는 전기저항값과 더불어 경사계에 의해 측정된 차량의 경사각도 정보를 이용하여 차량이 경사진 상태에 위치하는 경우에도 연료탱크의 연료잔량을 정확히 측정할 수 있는 기술을 제시한다.
앞서 '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급한 바와 같이 플로트의 위치에 따른 전기저항값을 통해 연료잔량을 검출하는 방법은 차량이 경사진 경우에는 연료잔량 검출결과에 오차가 발생된다. 이와 같은 오차를 해결하기 위해 특허문헌 1, 2와 같이 초음파 신호 또는 전자식 저울을 이용하는 방법이 제시된 바 있으나 장치적 복잡성이 뒤따른다.
본 발명은 차량에 기 장착되어 있는 연료센더 및 경사계를 기반으로 연료탱크의 경사 상태와 무관하게 연료탱크의 연료잔량을 정확히 측정할 수 있는 기술을 제시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크의 연료잔량 검출장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크의 연료잔량 검출장치는 연료센더, 경사계(120) 및 연료잔량측정 제어장치(110)를 포함하여 이루어진다.
상기 연료센더는 차량의 연료탱크(10) 내에 장착되어 연료탱크(10)의 연료를 엔진에 공급함과 함께 연료탱크(10)의 연료잔량을 검출하는 역할을 한다. 상기 연료센더는 세부적으로, 연료펌프, 플로트(float)(131) 및 가변저항장치(132)를 포함하여 구성된다. 연료펌프는 연료탱크(10)의 연료를 엔진에 공급하는 장치이며, 상기 플로트(131)와 가변저항장치(132)는 연료탱크(10)의 연료잔량을 검출하는 역할을 한다.
상기 플로트(131)는 연료의 유면 상에 부유되는 것으로서, 연료의 잔량과 상관없이 항상 연료의 유면 상에 위치한다. 상기 가변저항장치(132)는 플로트(131)가 부유되는 연료 유면의 높이를 전기저항값으로 변환시키는 역할을 한다. 즉, 플로트(131)가 부유되는 연료 유면의 높이에 따라 가변저항장치(132)의 전기저항값을 달라진다. 예를 들어, 플로트(131)의 부유 높이가 작아질수록 가변저항장치(132)에 의해 전기저항값이 커지도록 구성할 수 있다. 본 발명에서 있어서, 플로트(131)는 연료탱크(10) 내의 일단측에 구비되는 것이 바람직하다.
앞서 '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급한 바와 같이, 연료탱크(10)의 연료 유면이 수평면과 평행한 상태이면 즉, 차량이 기울어진 상태가 아닌 경우에는 플로트(131)와 가변저항장치(132)에 의해 측정되는 전기저항값은 정확한 연료잔량값으로 간주될 수 있는데, 차량이 기울어져 연료탱크(10)의 연료 유면이 수평면과 평행하지 않게 되면 플로트(131)와 가변저항장치(132)에 의해 측정되는 전기저항값은 실제 연료잔량 대비 오차가 발생하게 된다.
이러한 오차를 보정하기 위해, 본 발명은 경사계(120)로부터 얻어지는 차량의 경사각도와 가변저항장치(132)에 의해 측정되는 전기저항값 그리고 해당 경사각도와 전기저항값이 적용되는 수식을 통해 차량의 경사 상태와 무관하게 연료탱크(10)의 연료잔량을 정확히 산출하는 구성을 제시한다.
상기 경사계(120)는 차량의 일측에 구비되어 차량의 경사각도를 검출하는 역할을 한다. 상기 연료잔량측정 제어장치(110)는 연료센더의 가변저항장치(132)에 의해 측정되는 전기저항값 및 경사계(120)에 의해 검출된 차량의 경사각도를 아래의 식 1에 적용함으로써 연료탱크(10)의 연료잔량을 산출하는 역할을 한다.
(식 1)
Figure pat00002
(V는 연료탱크(10)의 연료잔량 체적, A는 연료탱크(10)의 가로 길이, B는 연료탱크(10)의 세로 길이, H는 가변저항장치(132)의 전기저항값으로부터 변환된 연료의 높이, θ는 경사계(120)에 의해 검출된 차량의 경사각도)
식 1에 기재된 수식에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 차량이 θ의 경사각도만큼 기울어진 경우, 연료탱크(10) 역시 θ만큼 기울어지게 된다. θ만큼 기울어진 연료탱크(10)에 채워진 연료는 도 2와 같은 상태를 이루게 되는데, 이 때 연료탱크(10)에 채워진 연료잔량은 직사각형의 ①번 영역과 직각삼각형의 ②번 영역의 합으로 표현될 수 있다. 도 2는 연료탱크(10)의 단면을 나타낸 것인 바, ①번 영역은 실제로는 직육면체 형상이고, ②번 영역은 삼각기둥 형상을 이루며, 따라서 연료탱크(10)에 채워진 연료잔량의 체적은 ①번 영역의 체적과 ②번 영역의 체적이 합산된 값이다.
이와 같이, 연료탱크(10)에 채워진 연료잔량의 체적은 ①번 영역의 체적과 ②번 영역의 체적이 합산된 값에 해당되는데, ①번 영역의 체적은 아래의 식 2를 통해 산출될 수 있으며, ②번 영역의 체적은 아래의 식 3을 통해 산출될 수 있다.
①번 영역의 체적(V①)은 직육면체 형상임에 따라(도 3 참조), 연료탱크(10) 단면의 가로 길이(A)와 세로 길이(B)의 곱에 연료잔량의 높이(H)를 곱하여 산출할 수 있다. 이 때, 연료잔량의 높이(H)는 플로트(131)의 부유 높이에 해당되는 것으로서, 플로트(131)의 부유 높이에 따라 가변저항장치(132)에 의해 측정된 전기저항값을 높이(H)로 환산된 값이다.
②번 영역의 체적(V②)은 도 2에 도시된 직각삼각형이 연료탱크(10)의 세로 길이(B)만큼 연장된 삼각기둥 형상인 바, 도 2에 도시된 직각삼각형의 면적에 연료탱크(10)의 세로 길이(B)를 곱함으로써 산출할 수 있다. 도 2에 도시된 직각삼각형의 면적(V②')은 아래 식 4와 같다.
(식 2)
Figure pat00003
(A는 연료탱크의 가로 길이, B는 연료탱크의 세로 길이, H는 가변저항장치의 전기저항값으로부터 변환된 연료의 높이)
(식 3)
Figure pat00004
(V는 연료탱크의 연료잔량 체적, A는 연료탱크의 가로 길이, B는 연료탱크의 세로 길이, H는 가변저항장치의 전기저항값으로부터 변환된 연료의 높이, θ는 경사계에 의해 검출된 차량의 경사각도)
(식 4)
Figure pat00005
(A는 연료탱크의 가로 길이, B는 연료탱크의 세로 길이, θ는 경사계에 의해 검출된 차량의 경사각도)
이상 설명한 바와 같이, 연료탱크가 θ의 경사각도만큼 기울어진 경우, ①번 영역의 체적과 ②번 영역의 체적을 합산함으로써 연료탱크에 채워진 연료잔량의 체적을 산출할 수 있다.
정리하면, 상기 연료잔량측정 제어장치는 경사계로부터 연료탱크의 경사각도(θ) 정보를 수신함과 함께 연료센더의 가변저항장치로부터 플로트의 높이(H) 즉, 연료의 높이(H)에 대한 정보를 수신한 상태에서, 해당 경사각도(θ)와 연료의 높이(H)를 식 1에 대입함으로써 연료탱크에 채워진 연료잔량의 체적을 산출한다.
이와 같은 방식을 통해, 수평상태의 연료탱크 뿐만 아니라 어떠한 경사각도로 기울어진 연료탱크에 대해서도 연료잔량을 정확한 검출할 수 있게 된다.
10 : 연료탱크 110 : 연료잔량측정 제어장치
120 : 경사계 131 : 플로트
132 : 가변저항장치

Claims (2)

  1. 연료탱크 내의 연료 유면 상에 부유하는 플로트;
    플로트의 높이에 따라 전기저항값을 측정하여 연료의 높이(H)를 검출하는 가변저항장치;
    차량의 경사각도를 검출하는 경사계; 및
    연료탱크가 θ의 경사각도만큼 기울어진 경우, 아래의 식 1을 통해 연료탱크에 채워져 있는 연료잔량의 체적을 산출하는 연료잔량측정 제어장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료탱크의 연료잔량 검출장치.
    (식 1)
    Figure pat00006

    (V는 연료탱크의 연료잔량 체적, A는 연료탱크의 가로 길이, B는 연료탱크의 세로 길이, H는 가변저항장치의 전기저항값으로부터 변환된 연료의 높이, θ는 경사계에 의해 검출된 차량의 경사각도)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플로트는 연료탱크 내의 일단측에 구비되며, 연료잔량의 높이(H)는 플로트의 부유 높이인 것을 특징으로 하는 연료탱크의 연료잔량 검출장치.
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