KR820002142B1 - 공기유량(空氣流量) 측정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공기유량(空氣流量) 측정장치

제1도는 흡기공유량을 측정하는 방법의 원리를 설명하기 위한 개략 시스템도.

제2도는 본 발명 장치의 1실시예를 나타낸 부분 단면도.

제3도는 제2도에 나타낸 실시예의 부분 확대 개략 단면도.

제4도는 제3도에 나타낸 유량센서 및 단열성 지지체의 확대 평면도.

제5도는 제4도에 온도센서가부가 설치되는 경우의 실시예를 나타낸확대 평면도.

제6도는 본 발명장치에 사용되는 유량센서의 상세함을 나타낸 부분 단면도.

제7도는 단열성 지지체에 유량센서가 고정되는 경우의 실시예를 나타낸 부분 단면도.

제8a도는 본 발명 장치에 사용되는 단열성 지지체의 별도의 실시예를 나타낸 개략 평면도.

제8b도는 계8a도의 Ⅷ B-Ⅷ B선에 따른 단면도로써, 제어회로 및 그 하우징의 단면도가 부가되어 있는 도면.

제9도는 유량센서의 별도의 실시예를 나타낸 개략 사시도이다.

본 발명은 공기유량 측정장치 특히, 내면기관의 흡입공기량을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

종래의 내면기관용 공기유량 측정장치에서는 예컨대, 미국특허 제3,824,966호에서 볼 수 있듯이 주 벤츄리(主 Venturi)내에 펴진 금속의 가느다란 나선을 유량센서로서 사용하고 있었다.

이와 같은 유량센서는 내연기관으로 부터 발생하는 역화(back fire) 등의 이상 사태의 영향을 직접적으로 받기 때문에 금속세선(細線)은 역화의 열적영향 및 풍압에 의해 손상되기 쉽고 또 공기유량이 많은 주 벤츄리속에 설치되어 있기 때문에 공기중의 미세한 먼지가 금속센서에 쉽게 부착된다. 그래서 센서의 특성이 악화하는 등의 좋지못한 상태가 있었다. 더우기 이와같은 유량센서는 센서를 지지하는 금속지지체등으로 부터의 열전도에 의한 열의 영향을 외부로 부터 받기 쉬우며 그 영향은 유량의 측정 오차가 된다.

또 특개소 제52-113432호에서 보여 지듯이 장치에 있어서는 공기 유량계를 주 벤츄리로부터 멀리 떼어서 설치된 바이패스 통로내에 설치하는 것이 알려져 있지만 이와 같은 것에 있어서는 공기유량계에 주는 열의 영향에 관해서는 고려되어 있지 않다.

본 발명은 종래의 공기유량 측정장치의 결점을 해결하는 것을 목적으로 하는 것이며 유량센서가 단열성지지판에 담지(擔持)되어 내연기관의 주 벤츄리의 바이패스 통로내에 설치되는 것에 의해 유랑검지 오차가 적은 공기유량 측정장치를 제공하려는 것이다.

제1도는 유량측정센서를 사용하여 흡입공기량을 검지하는 방법의 기본원리를 나타낸다. 공기가 흐르는통로(1)속에 공기유량 즉, 유속(流速)에 따라 전기적인 특성이 변화하는 유량측정센서(2)가 설치되어 있다. 그리고 이 센서(2)는 저항(3)을 개재하여 접지되어 있으며 이 센서(2)와 저항(3)은 저항 브리지 회로의 2변을 구성하고 있다. 이 저항(3)의 단자(瑞子) 전압은 제어회로(4)에 인도된다. 회로(4)의 출력은 증폭기(5)에서 증폭된후 동력 트랜기스터(6)를 제어한다. 측정센서(2)의 방일단은 동력트랜지스터(6)의 콜렉터에 접속되어 있다. 제1도에 나타낸 회로에 있어서, 측정센서(2)를 흐르는 전류(I)는 저항(3)에 의해 검출된다. 또 전류(I)는 센서(2)의 온도 즉, 저항값이 항상 일정하게 되도록 제어회로(4)와 트랜지스터(6)에 의해 제어된다. 이에 의해 전류(I)와 공기유량(Q)의 관계는 센서(2)의 방열량, 일반적으로 KING의 식으로 I²=(C₁+C₂SQ)(t_w-t_a)S와 같이 나타내진다. 따라서 이상의 공기유량 검지는 전류(I)를 아는 것에 의해 유량(Q)을 검지할 수 있다. 여기서 C₁C₂S는 계수, t_w는 호트와이어(hot wire)의 온도, t_a는 대기온인 센서(2)의 정온도(定溫度)제어에 의한 것이지만, 소위 정전류형 제어에 의한 공기유량 검지를 하여도 좋다. 단정온도 제어는 정전류 제어에 비하여 응답성능이 호하다는 양 . 잇점이 있다.

제2도는 공기유량 측정센서(2)가 설치되는 태양을 나타내고 있다. 7은 주 벤츄리부를 나타내며 그 하부에는 드로틀 쳄버(throttle chamber)(8)가 설치되어 있으며 그 쳄버(8)는 1차 및 2차 드로틀밸브(8A), (8B)를 구비하고 있다. 1차 드로틀 밸브의 하류에 있어서 연료를 분사하기 위한 연료 분서기(9)가 드로틀 쳄버(8)에 취부되어 있다. 공기는 주벤츄리(7)의 상류에 설치된 에어필터(도시하지 않음)로 부터 유입하여 주벤츄리(7)을 지나 분사기에서 분사되는 연료와 혼합하여 드로틀 밸브를 지나 내연기관의 실린더로 흘려들어간다. 흘러들어오는 공기의 일부는 주벤츄(7)리 상류부와 슬릿(11) 사이의 압력차에 따라 바이패스 통로(10)에도 화살표로 나타낸 바와 같이 흐른다. 바이패스 통로(10)는 주벤츄리(7)를 획정 하는 벤츄리쳄버보(7A)의 일부에 설치된다. 즉, 바이패스 통로(10)를 통과한 공기는 주 벤츄리(7)의 벤츄리내벽부에 설치된 원주 개구의 슬럿(11)으로 부터 주벤츄리(7) 측으로 합류한다.

제3도 및 제4도는 바이패스 통로의 상세함 및 측정센서(2)의 설치태양을 나타낸다. 22는 센서(2)의 상류에 배치되는 금속 또는 절연재료로 제작된 공기 안내판으로서 흡입공기의 흐름을 균일화하기 위한 것이다. 안내판(22)의 구멍은 바람직하게는 원형이다. 따라서 바이패스 통로의 단면도 원형이 바람직하다. 26은 주벤츄리(7)를 흐르는 공기량과 바이패스 통로(10)를 흐르는 공기량과의 비(분류비)를 소정의 일정값으로 하기 위한 오리피스이다. 제2도(12)는 더스트코너(dust coner)로서 흡입되는 공기중의 먼지 등이 직접 바이패스 통로에 들어가지 않도록 하기 위한 안내판(22)의 구멍보다도 넓은 면적을 덮는 것이다. 측정센서(2)는 단열성 재료로된 지지판(30)에 뒤에 상세하게 설명하는 바와 같이 고정되어 있다. 28은 지지체로서 열절연성이며 진동을 흡수하는 재질인 것이 바람직하다. 지지판(30)은 제3도에 나타낸 바와 같이 안내판(22)과 지지체(28)간에 끼어져 도시하지 않은 나사 등의 수단으로 안내판(22)이 바이패스 통로(10)를 획정하는 바이패스 쳄버보디 (10A)에 고정된다. 지지판(30)은 세라믹 또는 에폭시수지를 사용할 수 있다.

단열성 지지판(30)은 제4도에 나타낸 바와 같이 안내판(22)의 개구와 거의 동등한 크기의 구멍(32)을 갖추고 있으며 그 구멍의 거의 중앙에 센서(2)가 위치한다. 지지판(30)에는 센서(2)에 전력을 공급하기 위한 전극 (34) 및 센서(2)의 단자전압을 검출하기 위한 전극(36)이 예컨대, 통상의 프린트 배선법에 의해 설치되어 있으며 센서(2)의 리이드선 단부는 전극에 예컨대, 납땜 또는 다음에 기술하는 방법으로 고정된다.

바이패스 통로(10)를 통과하는 공기 자체의 온도는 여름 겨을등의 계절이라든가 엔진의 운전상태에 따라 크게 변화하지만 이 흡기(吸氣) 온도의 변화의 영향에 의해 유량센서(2)의 공기유량 측정정밀도가 저하한다. 그래서 공기 온도를 측정하여 그 측정 결과를 이용하여 유량센서(2)로 부터 얻어지는 데이터를 보정할 필요가 있다. 이 공기 온도 센서(31)는 유량센서(2)와 마찬가지 구조인 것이 제조상 바람직하고 또 성능면에서도 양호하다. 원리적으로는 통상의 더어미스터라도 좋다.

제5도는 이와 같은 온도센서(31)를 유량센서(2)와 거의 동일 평면내에 나열하여 설치한 경우의 실시예를 나타낸다. 온도센서(31)는 단열 지지판(30)상에 설치된 전극(37)에 접속된다.

제6도는 공기유량센서(2)의 상세한 구조를 나타낸 것으로서 예컨대, 글라스 또는 세라믹제로된 원통상지지체(42)는 예컨대, 백금과 이리듐의 합금 또는 소위 듀메트선(dumet wire)으로된 리이드선(44)에 지지체를 금속화 한후 납땜한다든가 또는 글라스의 경우는 열 융착으로 고정한다. 리이드선(44)의 지지체(42)와 접합 되어야 할 단부는 원통 지지체(42)의 내경 보다 약간 작은 직경을 갖는 부분과 그 내경 보다 큰 부분으로 된 단차부(段差部)(44A)를 구비하고 있으며, 부분(44A)이 원통상 지지체(42)의 내부에 삽입된 상태에서 은이나 납땜 등의 열융 착등의 수단으로 견고하게 고정된다. 이 지지체의 외주 표면에는 예를 들면, 백금선, 니켈, 크롬합금선 또는 텅스텐, 은합금선 등의 가느다란 저항선(45)이 복수회 감겨져 그 양단 부분은 리이드선(44)에 S점에 있어서 예컨대, 스포트 용접 등의 수단으로 접속된다. 그리고 저항선(45) 및 리이드선(44)의 각 단부를 포함하는 외주표면은 내열성, 내습도성 및 산화방지의 기능을 갖춘 무기절연제 예를들면, 글라스로 피복되는 것이 바람직하다. 여기서 리이드선(44)과 지지체(42)와의 열팽창 계수는 거의 균등한 것으로 선택하는 것이 바람직하다. 그것은 온도 변화의 반복에 따라 리이드선(44)과 지지체(42)의 용착부분의 파손을 방지하기 위하여 유효하기 때문이다.

제7도는 단열성 지지판(30)에 센서(2)의 리이드선(44)을 접속하는 경우의 실시예를 나타낸다. 47은 2종류의 금속판을 가열압접하여 제조한 소위 압접 합금으로써 상층의 금속판(48)은 예컨대, 백금, 텅스텐 또는 스텐레스이고, 하층의 금속관(50)은 예컨대, 동, 동합금 또는 니켈 도금된 철이다. 리이드선(44)과 압접합금(47)과는 예컨대, 스포트 용접에 의해 접속되며 또 압접함금(47) 특히, 하층의 금속(50)과 동, 또는 니켈도금의 알루미늄제로 된 전극(34), (37)이 예컨때, 땜납으로 접속 고정된다. 압접함금(47)을 사용하는 대신 듀베트선을 사용하여 리이드선(44)에 스포트 용접된 듀메트신을 전극(34)에 납땜하여도 좋다.

제8도a 및 제8도b는 유량측정센서(2)를 지지하는 단열성 지지체의 별도의 실시예를 나타낸다. 제3, 4도 및 제5도에 나타낸 실시예에서는 센서(2)가 평판상의 단열 지지체에 고정되어 있었으나, 본 실시예에서는 센서(2)가 블록 모양의 단열제 지체에 고정되어 그 지지체가 벤츄리 보다(7A)의 측면으로 부터 삽입되는 것에 의해 센서(2)를 바이패스 통로내에 배치한 상태를 나타낸다.

유량측정센서(2) 및 온도센서(31)는 각각 접속되어 있는 도체(52), (53)는 원주상의 단열성 지지체(55)에 매입되어 있으며 도체(52), (53)의 단부는 지지체(55)의 일방의 단면으로 부터 돌출하여 있어서 배선용터미널(52A), (53A)으로 되어 있다. 60은 제어회로 등을 내장하는 하우징을 나타내며 하우징(60)내에는 프린트 기판(6l)의 판면상에 고정된 제어회로 부품(62)이 수용되어 있다. 터미널(52A), (53A)은 유량센서를 작동 및 제어하는 제어회로의 부품(62)에 접속된다. 이 하우징(60)의 내면과 지지체(55)의 바이패스쳄버보디(10A)로 부터 돌출하는 단부와는 예컨대, 접착제(63)에 의해 고정된다. 하우징(60)은 도시하지않은 나사수단등으로써 바이패스 쳄버보디(10A)에 고정할 수 있다. (56)은 지지체(55)를 수용하는 관통공이다.

이와 같은 구성에 의하면 제어회로를 수용하는 하우징(60)과 지지체(55)가 일체로 바이패스 쳄버보디(10A)로 부터 제거하는 것도 또는 장치하는 것도 가능하다.

제9도는 유량센서의 별도의 실시예를 나타낸다. 70은 백금 또는 은을 주체로 한페이스트를 막상(膜狀)으로 도포한 것을 소결하여 제조된 유량센서이다. 소위 판상 막두께 더어미스터이다.

이 센서(70)는 기판으로서의 세라믹판 또는 글라스판(73)상에 설치되어 있으며 그 센서(70)의 양단은도체(71), (72)에 각각 접속되어 있다. 74는 단열성 지지체로서 예컨대, 세라믹 또는 합성수지제로 된다. 기판(73)과 지지체(74)는 바람직하게는 일체로 성형된다. 도체(71), (72)는 지지체내에 매입되어 각각 외부단자(71A), (72A)에 접속된다. 화살표는 공기의 흐름방향을 나타낸다. 이와같은 유량센서(70)을 구비한 지지체(74)는 제(8b)도에 관하여 기술한 바와 같이 바이패스 쳄버 보디(10A)에 설치된 관통공(56)을 지나 삽입되어 유량센서(70)을 바이패스 통로(10)의 거의 중앙에 위치시키는 것이 가능하다.

이상 기술한 바와 같이 본 발명 장치에 있어서는 유량센서가 단열성 지지체에 담지되므로 센서 자체가 발하는 열이 열전도에 따라 방산(放散)되기도 하고 또는 예컨대, 바이패스쳄버보디 또는 벤츄리 쳄버보디로 부터의 열이 열전도에 의해 센서에 인도되는 것이 방지되어 그 결과 센서는 오차가 적은 검지가 가능해진다. 또 센서가 바이패스 통로내에 수용되어 있기 때문에 예컨데, 역화시에도 그 고열 및 풍압은 바이패스 내에까지는 미치지 않는다. 그 때문에 바이패스내에는 주 벤츄리에 비하여 유량이 적으므르 먼지의 영향을 받는 일도 적어서 센서의 검지 정밀도가 유지된다.

그리고 트로틀쳄버(8)와 벤츄리 쳄버보디(7A)를 예컨대, 스패이서 등을 사용하여 떼어냄으로써 센서에 작용해야할 열의 영향을 유효하게 감소 시키는 것이 가능하다.

Claims (1)

1. 내열기관의 흡입공기 통로에 배설한 드로틀밸브(8A, 8B)의 상류에 주 벤츄리부(7)를 획정하는 벤츄리쳄버보디(10A)와 주 벤츄리(7)를 통과하는 공기량에 대하여 거의 일정한 비율의 공기량을 통과하도록 주벤츄리부(7)와 그 상방에 배치되는 에어클리너간의 공기 통로리 연통하는 바이패스와, 상기한 바이패스내에 배치되어 바이패스를 통과하는 공기량에 따른 전기 신호를 발생하는 공기유량 검지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.

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