KR930001729B1 - 열선식 유속 검출장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

열선식 유속 검출장치
제1도는 본원발명의 실시예를 나타낸 유속검출장치의 구체회로도.
제2도는 본원발명의 실시예를 나타낸 유속검출장치의 특성도.
제3도, 제4도는 다른 실시예를 나타낸 회로도.
제5도는 본원발명의 유속검출회로블록도.
제6도는 감온저항체의 실시예.
제7도는 출력전압특성도.
제8도는 종래의 유속계의 원리도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
H : 감온저항체 C : 유체온도 검출부
P : 검출부 FB : 구동부
A : 증폭부 I : 전류회로
본원발명은 감온저항체인 열선을 사용한 유체의 유속검출장치에 관한 것이며, 특히 자동차엔진의 흡입공기유속을 검출하는 열선식 유속검출장치에 관한 것이다.
자동차엔진에 있어서는 배기가스의 정화, 연비(燃費)의 향상이라고 하는 관점에서 공연비(空燃費), 점화시기의 고정도 제어가 요구되며, 이미 마이크로콤퓨터를 사용한 엔진제어장치가 도입되어 있다. 이 시스템에서는 흡입공기량, 즉 흡입공기유속의 검출정도가 직접 엔진성능을 결정하기 때문에, 특히 고정도가 요구된다.
유속검출 방법으로서는 유로중에 가열한 감온저항체를 배치하고, 이 저항체와 유체의 유속에 관계한 열전달 특성에서 유체의 유속을 전기신호로 변환하는 열선식 유속검출기술은 예를들어 일본국 특공소 49-48893호에 개시된 것처럼 이미 공지되어 있으며, 자동차용 흡입공기유속검출기로서 응용되고 있다.
제8도에 그 일반적인 원리구성도를 나타낸다. 도면에 있어서 (1)은 직류전원트랜지스터 Z의 콜렉터에미터간을 통해 감온저항체(3), 저항(4)을 지나 전류를 공급한다. 저항(5), 온도보상용 감온저항체(6) 및 저항(7)의 직렬회로는 트랜지스터 Z의 에미터와 직류전원(1)의 음극사이에 접속된다. 감온저항체(3)의 저항(4) 및 온도보상용 감온저항체(6)와 저항(7)의 접속점은 각기 증폭기(8)의 역상, 정상입력으로 되며, 증폭기(8)의 출력은 트랜지스터(2)의 베이스와 접속된다. 감온저항체(3)는 기류중에 놓여진다. 저항 및 감온저항체(3), 저항(4), (5), 온도보상용 감온저항체(6), 저항(7)의 저항치를 각기 R3∼Rn으로 나타낸다. 감온저항체(3), 온도보상용 감온저항체(6)는 모두 같은 온도계수 α를 갖는 것으로 가정했을 때,
Figure kpo00001
단, T3: R3의 온도
T6: R6의 온도
로 된다. 또 이 브리지회로의 평형조건은
Figure kpo00002
이므로 (1)∼(3)식에 의해 다음 식이 구해진다.
Figure kpo00003
여기서 ΔT=T3-T6
그런데 유체중의 발열체의 발열량과 유체에 의해 실려가는 열량과의 사이의 수지관계는
Figure kpo00004
여기서 C1C2: 정수
U : 유속
I : R3에 흐르는 전류
의 관계에 있다는 것이 널리 알려져 있다. 즉 발생열량은 발열체와 주위와의 온도차 ΔT가 일정상태에 있을때, 유속의 평반근의 I차 관계로 된다. 그래서 (4)식에 있어서 T6의 계수를 제로라고 하면, ΔT는 회로조건으로 결정되는 일정치로 되며, 발생열량 Q를 검출함으로써 유속을 구할 수 있다. 이때
Figure kpo00005
으로 된다.
이 방법에 있어서의 문제점은 온도보상용 감온저항체(6)의 자기가열 영향을 들 수 있다. R3, R6로 소비되는 열량은 각각의 단자전압에 의존하지만, 회로구성상 감온저항체(3), 및 저항(5)과 온도보상용 감온저항체(6)에 인가되는 전압은 같으며, 감온저항체(3)에 발열에 충분한 전압, 온도보상용 감온저항체(6)에는 발열을 거의 무시할 수 있는 전압을 인가할 필요가 있다. 그런데 저항(5)과 온도보상용 감온저항체(6)의 저항비는 (6)식에서 규정되기 때문에, 온도보상용 감온저항체(6)의 발열억제를 충분히 하는데는 그 저항치를 감온저항체(3)에 비해 충분히 크게 만들 필요가 있다. 그러나 저항차가 큰 동일재료를 사용한 감온저항체(예를들어 백금선 저항)를 따로따로 제작하는 것은 일반적으로 불경제적일 뿐만 아니라, 제작상의 불균일성(예를들어 α의)을 생기게 하는 원인으로 된다.
이처럼 열선식 유속검출방법에는 감온저항체와, 유체간의 열전달특성의 불균일성 요인이 많으며, 유속검출기로서의 유속-출력전압특성 불균일성 흡수가 대량생산을 요하는 자동차에서는 하나의 과제이다.
본원발명의 목적은 유량센서의 불균일성이 있더라도 유속으로서의 검출치의 정도를 높일 수 있는 열선식 유속검출장치를 제공하는데 있다.
본원발명은 유속출력신호를 유속검출부에 귀환시켜 유속검출치의 불균일성을 흡수함으로써 유량센서의 불균일성이 있더라도 유속으로서의 검출치의 정도를 높이려고 하는 것이다.
다음에 본원발명의 실시예에 대해 설명한다.
제5도에는 본원발명의 실시예에 관한 블록도가 표시되어 있다. 도면에 있어서, H는 유속을 검출하는 감온저항체, P는 감온저항체 H의 전류를 검출하는 검출부, A는 검출부 P의 출력을 증폭하는 증폭부, FB는 유체온도검출부 C의 출력과, 검출부 P의 출력에 의해 감온저항체 H를 구동하는 구동부이다. I는 검출부 P에 의해 제어되는 전류회로이다.
감온저항체 H의 구조는 제6도에 나타낸 것처럼 되어 있다. 즉, 절연체보빈 B(예를들어 세라믹)에 감온저항선 W(예를들어 Pt선)을 감고, 리이드 H에 접속한 다음, 보호코오트 G(예를들어 유리)로 피복한 것이다.
제6도에 표시된 감온저항체 H의 제5도의 블록도이며, 전류회로 I를 접속하지 않을때의 출력전압 V0의 특성을 나타낸 것이 제7도이다. 절연체보빈 B, 및 리이드선 L의 치수의 불균일성, 보호코오트 G의 두께, 양의 불균일성, 저항선 W의 불균일성 등에 의해, 증폭부 A로부터의 유속 U1및 U2에 있어서의 출력전압 V1, V2를 조정해도 유속 U1과 유속 U2의 사이의 유속에 대한 출력전압 V0의 특성이 제7도의 실선, 및 점선 B으로 나타낸 것처럼 흐터지는 문제가 있다. 더구나 저유속역에서의 불균일성이 크기 때문에, 자동차의 엔진제어에서는 특히 문제점으로 된다.
제5도의 구체적인 회로구성이 제1도, 제2도에 표시되어 있다. 즉, 제5도에 도시한 검출부 P는 저항 R0로 구성되며, 유체온도검출부 C는 차동증폭기 A1, 저항 R1및 유체의 온도를 직접 검출하는 저항체 RC에 의해 구성되어 있다. 또, 제5도에 도시한 구동부 FB는 차동증폭기 A2및 트랜지스터 T로 구성되며, 증폭기 A는 차동증폭기 A3와 저항 R11∼R14로 구성되어 있다. 또한 제5도에 도시한 전류회로 I는 차동증폭기 A4, 저항 RX, R100, R101로 이루어진 정전류회로로 구성되어 있으며, 그 출력전류 Is는 다음 (7)식으로 표시된다.
Figure kpo00006
V2: 저항 R0의 단자전압
VB는 회로의 전원전압이다.
다음에 본 실시예의 동작에 대해 설명한다. 제1도의 회로평형의 조건은
Figure kpo00007
이다. 즉 유속의 온도변화를 저항체 RC에 의해 보상하고, (8)식이 성립하도록 구동부 FB가 동작하여, 감온저항체 H에의 공급전력을 제어한다. 한편, 감온저항체 H의 소비전력과 유속에는 (9)식에 나타낸 바와 같은 관게가 있으므로, 증폭부 A로부터의 출력 V0은 (10)식에 나타낸 유속신호를 얻을 수 있다.
Figure kpo00008
C1, C2, n : 정수
P : 유체의 밀도
u : 유체의 유속
Ih : H에 흐르는 전류
Figure kpo00009
여기서, (7)식에 표시되는 전류회로 I에서 감온저항체 H에 공급되는 전류 Is가 없을 때의 (10)식에 표시되는 출력전압 V0의 특성이 제2a도에 표시되어 있다. 또, 전류회로 I에서 공급되는 전류 Is가 인가되면, 저항 R0에 흐르는 전류가 Is만큼 줄기 때문에, 제2b도에 나타낸 바와 같은 특성으로 된다.
이 제2b도에 표시된 특성을 증폭부 A에서, 저항 R14에 의해 유속 U1에 있어서의 출력전압을 유속 U1에 있어서의 차에 대한 출력변화를 조정하면 제2C도에 나타낸 바와 같은 특성으로 되며, 저항 R13에 의해, 유속 U2의 차에 대한 출력전압의 변화를 조정하면, 제2d도에 나타낸 바와 같은 특성으로 된다. 즉, 제7도에 나타낸 특성의 불균일성을 조정할 수 있게 된다. 즉, 제7도에 나타낸 특성의 불균일성을 조정할 수 있게 된다. 미리 감온저항체 H의 불균일성을 분류하여, 그것에 맞추어서 저항 RX, R100, R101을 설정함으로써 불균일성이 적은 고정도의 유속검출기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
제3도는 감온저항체 H, 유체온도검출저항 RC, 검출부 P의 저항 R50, 및 R51에서 브리지회로를 형성한 다른 실시예이며, 또 제4도는 전류회로 I의 보정전류 Is를 저항 R0을 분할한 검출부 P의 저항 R2에 흐르도록 한 것으로서, 상술한 바와 동일한 효과가 있다. 또한 감온저항체 H는 제6도에 나타낸 권선형저항체외에 절연체에 형성한 막저항인 막형, 또는 지지체에, 저항선을 친 단선형에서도 동일한 효과이다.
이상 설명한 것처럼, 본원발명에 의하면, 유량센서의 불균일성이 있더라도 유속으로서의 검출치의 정도를 높일 수 있다.

Claims (1)

  1. 유로중에 놓인 감온저항체와, 이 감온저항체와 직렬로 접속되며, 이 감온저항체의 전류를 검출하는 저항체에 생기는 전압에 의해, 상기 감온저항체에 공급하는 전력을 제어하는 구동회로로 이루어지는 열선식 유속 검출장치에 있어서, 상기 저항체에 생기는 전압에 의해 제어되며, 상기 저항체에 보정전류를 인가하는 전기회로를 설치한 것을 특징으로 하는 열선식 유속 검출장치.
KR1019850005186A 1984-07-27 1985-07-20 열선식 유속 검출장치 KR930001729B1 (ko)

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