KR950001326B1 - 내연기관용 공기유량계와 이것의 제조방법 - Google Patents

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Description

내연기관용 공기유량계와 이것의 제조방법

제1a, 1b도 내지 6a, 6b도는 본 발명의 여러 실시예에 따른 공기유량계의 단면도이며, 여기서 접미사 a를 가진 도면들이 접미사 b를 가진 도면들에서 선 A-A에 따른 단면도이고 또 그 역도 마찬가지이다.

제7a도 및 7b도는 본 발명의 기타 다른 실시예에 따른 공기유량계의 단면도이고,

제8a도는 컴퓨터 시뮬레이션으로 구해진 것으로 제8b도에 도시된 굴곡 요소로서 곡선부의 바로 뒤의 공기로내에서 부분적인 유량분포를 나타낸 챠아트이며,

제9a도는 컴퓨터 시뮬레이션으로 구해진 것으로 제9b도에 도시된 직각의 엘보우로써 다른 타입의 곡선부의 바로 뒤에 있는 공기로에서 유량변화상태의 시뮬레이팅을 행하는 컴퓨터 시뮬레이션의 가정과 결과를 설명하는 도면이며,

제10a도 내지 10c도는 제8b도에 도시된 바와 같은 굴곡요소와 제9b도에 도시된 바와 같은 직각의 엘보우의 바로 뒤에 있는 공기로에서 유량변화상태의 시뮬레이팅을 행하는 컴퓨터 시뮬레이션의 가정과 결과를 설명하는 도면이며,

제11도는 공기로내에서 적절한 계량구역을 결정하기 위한 원리를 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 몸체부재 3, 91 : 주공기로

5 : 브릿지부재 7 : 바이패스

17 : 중공부 19 : 아암

21 : 계량요소 23 : 신호처리유닛

25 : 부착마운트 27 : 스페이서

29 : 수평부

본 발명은 내연기관용 공기유량계와 이것의 제조방법의 개량에 관한 것으로, 특히 절감된 제조비로 제조하기에 적절한 구조적 형상을 가진 개량된 공기유량계에 관한 것이다.

공지된 바와 같이 내연기관에는 배기가스정화, 경제적 연료소비 등등의 견지에서 엔진에 공급된 흡기량을 계량하는 공기유량계가 장착된다. 이런 공기유량계는 에어클리너와 드로틀밸브 사이에 있는 엔진의 흡입시스템의 적소에 위치된다.

대표적인 한 예로써 본 출원과 같은 양수인에게 양수된 미합중국 특허 제4, 709, 581호에 공지된 것과 같은 공기유량계가 지금까지 잘 알려져 있다. 공기유량계는 임의의 구멍을 가진 공기로를 한정하는 몸체부재와, 한정된 공기로내에서 적절한 부분에 위치된 공지의 열센서와 같은 계량요소로 이루어진다. 상기 언급된 바와 같이 몸체부재는 에어클리너와 드로틀밸브 사이에 장착되어서 계량요소가 내연기관으로 흡입된 흡기량을 계량한다.

또한 공기유량계의 계량정밀도 뿐만 아니라 신뢰성 및 내구성의 견지에서 가장 적절한 유량의 계량범위를 갖는 공기유량계가 알려져 있다 ; 즉 범위의 하한은 필요한 계량정밀도에 의거하여 결정되고 상한은 유량계의 예상되는 신뢰성 및 내구성에 좌우된다.

다른 한편으로 내연기관으로 공급될 필요 흡기량은 엔진의 행정체적에 따라 크게 달라진다. 따라서 공기유량계의 공기로의 구멍이 엔진의 행정체적에 관계없이 항상 일정하다면 유량계의 계량요소의 가까이에서 유동하는 흡기유량은 엔진의 행정체적에 따라 극히 달라진다. 그 결과 흡기의 유량에서 변화는 상기 적절한 계량범위의 상한 또는 하한을 초과할 수 있다.

이것을 방지하기 위하여 다른 행정체적의 엔진을 위해 여러가지의 다양한 공기유량계가 준비되었다. 이런 공기유량계에서 몸체부재로 한정되는 공기로는 공기유량계가 장착되는 엔진의 행정체적에 응하여 다른 구멍을 가지며, 이에 의해 계량요소의 가까이 유동하는 흡기유량에서 변화가 상기 언급된 바와 같이 적절한 범위내에 있게 된다. 예로써 본 출원의 양수인 1-5리터의 행정체적의 엔진을 위해 60mm에서 80mm 사이의 구멍을 가진 3 또는 4종류의 공기유량계를 제조하였다.

그러나 이런 경우에 다양한 종류의 공기유량계를 조립하기 위해 준비될 많은 종류의 부품들이 그다지 작지 않기 때문에 잇따른 불편함이 일어나게 되었다. 먼저 공기유량계용 부품들의 제조비가 충분히 절감되지 않으며, 부품 종류가 많기 때문에 모든 종류의 부품이 소량으로 준비되어야 한다. 그 결과 공기유량계의 총비용이 충분히 절감될 수 없다.

더우기 다른 문제점은 제조과정에 있다. 즉 많은 종류의 부품들이 여러가지 다양한 공기유량계를 위해 준비되어야 하기 때문에 조립자는 서로 삽입되는 부품들의 올바른 선택과 이들의 결합에 적지 않은 주의를 기울여야 했다. 따라서 부품들의 잘못된 선택과 결합을 일으키는 경우가 많았다.

본 발명의 목적은 절감된 제조비로 제조되기에 적합한 구조적 형상을 가진 개량된 공기유량계와 이것의 제조방법을 제공하는 것이다.

엔진의 흡기유로에 노출된 계량요소, 흡기유로의 유량에 응하여 출력신호를 발하도록 계량요소에 의해 만들어지는 신호를 처리하기 위해 계량요소에 전기적으로 접속된 신호처리유닛, 한단에 계량요소를 구비하는 다른 단에 신호처리유닛을 구비하여 전기접속 수단을 제공하는 아암을 포함하는 검출모듈과 ; 흡기유량을 위한 공기로가 한정되고 벽에 형성된 구멍에 아암을 삽입하므로써 검출모듈에 조립되며 이에 의해 아암의 한단이 공기로내에서 공기흐름에 노출되게 하는 몸체부재와 ; 검출모듈과 몸체부재 사이에 있는 부착부재로 이루어지는 내연기관용 공기유량계에 있어서, 본 발명에 따른 개량은 검출모듈의 아암이 임의의 일정한 길이를 가지고, 몸체부재가 다른 행정체적을 가진 내연기관을 위해 준비된 여러종류의 뭄체부재들중에서 선택된 하나이며, 여기서 검출모듈이 선택된 몸체부재에 조립될때 선택된 몸체부재에 관계없이 계량요소가 공기로내에서 임의의 계량면적에서 유동하는 공기에 노출되도록 아암의 길이가 결정되는 것에 있다.

본 발명에 따른 공기유량계의 제조에 있어서, 검출모듈의 단지 한 변화는 공기유량계의 모든 변화에 대해 준비되는 것으로 충분하다. 따라서 검출모듈의 대량 생산은 가능하게 되고, 이에 따라 검출모듈은 저렴한 비용으로 제조될 수 있어 대체적으로 공기유량계의 제조비의 절감에 기여한다. 더우기 어떤 변화된 공기유량계를 조립할때에도 조립자는 적합한 검출모듈의 선택에 특별한 주의를 기울일 필요가 없으며, 이것은 검출모듈과 몸체부재를 조립할때 실수가 일어나는 것을 감소할 수 있다.

다음에 본 발명의 제1실시예의 따른 공기유량계를 단면도로 나타내는 제1a도 및 1b도를 참고하여 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이 구멍(D_S)을 가진 주공기로(3)는 알루미늄의 다이캐스팅으로 만들어진 몸체부재(1)에서 한정된다. 이 몸체부재(1)는 에어클리너와 드로틀밸브 사이에서 내연기관의 흡입시스템의 적합한 부분에 장착되어 흡기가 주공기로(3)를 통하여 유동한다. 주공기로(3)의 구멍을 가로지르는 브릿지부재(5)는 몸체부재(1)와 일체로 다이캐스트된다.

브릿지부재(5)에는 주공기로(3)를 통하여 유동하는 공기유동의 바이패스하는 부분을 위한 바이패스(7)가 형성된다. 입구로부터 바이패스(7)로 도입되는 공기의 도중에 두 유동으로 분기되고 다시 두 출구(11a), (11b)에서 주공기로(3)로 배기된다. 출구(11a), (11b)는 저부판(15)을 구비하여 엔진의 후류(blow-back)가 바이패스(7)내에서의 공기흐름에 악영향을 끼치는 것을 방지한다. 브릿지부재(5)에는 몸체부재(1)의 벽에 제공된 구멍을 통하여 몸체부재(1)의 외부와 연통하는 중공부(17)가 형성된다. 후술될 검출모듈의 일부는 몸체벽의 구멍을 통하여 중공부(17)로 삽입된다.

검출모듈은 아암(19)과, 아암(19)의 한 단에 부착된 계량요소(21)와, 아암(19)의 다른 단에 부착된 신호처리유닛(23)으로 구성된다.

제1a도에서 계량요소(21)는 열선형의 요소로 도시되어 있으나 본 발명은 사용될 계량요소의 타입에 제한이 없다. 박막저항기가 세라믹 기판상에 형성되는 공지된 타입의 계량요소도 사용될 수 있다. 신호처리유닛(23)은 공기유동의 유량에 응하여 출력신호를 발하도록 계량요소(21)로부터 신호를 처리하기 위한 필수회로를 포함한다.

검출모듈의 아암(19)의 아암(19)이 몸체부재(1)의 중공부(17)에 수용될때 계량요소(21)가 바이패스(7)내에서 임의의 계량지점에 위치될 수 있도록 하는 길이(La)를 갖는다(제1b도에서 계량요소(21)가 도면의 간략화를 위해 도시되지 않음).

제1a도에서 La는 계량요소(21)를 포함하는 아암(19)의 길이를 가리킨다. 그러나 계량요소(21)의 크기가 아암(19)에 비하여 상당히 작기 때문에 La가 아암자체의 길이로서 또는 계량요소를 포함하는 아암의 길이로서 표현된다고 할지라도 실질적인 차이는 없다. 그렇지 않다고 할지라도 아암자체의 길이는 계량요소(21)의 공지된 크기와 필요한 La에 의거하여 결정될 수 있다. 여하튼 후술될 설명으로 명백하게 되는 바와 같이 본 발명에서 가장 중요한 점은 아암(19)의 길이(La)가 주공기로(3)의 구멍(D_S)에 관계없이 항상 일정한 것에 있다는 것을 알 수 있다.

다른 한편으로 몸체부재(1)의 외측벽에는 부착마운트(25)가 있다. 주공기로(3)의 내측벽으로부터 측정되는 마운트(25)의 높이(H₁)는 주공기로(3)의 구멍(D_s)에 따라 결정되고, 이에 의해 바이패스(7)내에 있는 임의의 계량지점과 마운트(25)의 부착표면 사이의 거리가 아암(19)의 길이(La)에 거의 동등하게 될 수 있다. 즉 다른 행정체적을 갖는 엔진에 대해 다른 구멍을 갖는 여러가지의 몸체부재가 제조되지만, 그러나 이들은 바이패스내의 임의의 계량지점과 마운트의 부착표면 사이의 간격을 검출모듈의 아암의 길이(La)에 항상 동등하게 만들도록 조정된 높이의 부착마운트를 구비한다.

제2a도 및 2b도는 큰 행정체적을 가진 엔진용 공기유량계의 예를 도시한다. 이들 도면에서 제1a도 및 1b도와 동일한 부품은 동일한 인용번호를 채용한다. 이 예의 몸체부재(1)는 주공기로(3)를 가지며, 이 공기로의 구멍(D_L)은 제1a도 및 1b도에 도시된 공기유량계의 구멍(D_S) 보다 크다. 또한 이 경우에 바이패스(7)내에 있는 임의의 계량지점과 마운트(25)의 부착표면 사이의 간격은 검출모듈의 아암(19)의 길이(La)에 동등하게 된다. 이렇게 하기 위하여 주공기로(3)의 내측벽으로부터 측정되는 마운트(25)의 높이는 H₂로 되고 제1a도 및 1b도의 경우에서의 H₁보다 작다. 이런 방식으로 동일한 검출모듈이 다른 행정체적을 가진 엔진용 여러가지의 공기유량계를 조립하는데에 이용될 수 있다.

다음에서 몸체부재의 주공기로의 구멍(D_S또는 D_L)과 아암의 길이(La)의 실제예를 제공한다. 이미 설명된 바와 같이 본 출원의 양수인 1-5리터의 행정체적을 가진 엔진용 3-4 종류의 공기유량계를 제조하였다. 이들 공기유량계의 몸체부재는 주공기로를 가지며, 이 공기로의 구멍은 60mm-80mm이다. 공동의 검출모듈의 아암의 길이(La)는 50mm이다.

따라서 이런 검출모듈이 60mm 구멍의 주공기로를 가진 몸체부재에 조립되고 몸체부재가 30mm 높이의 부착마운트를 구비한다면 계량요소가 제공된 검출모듈의 아암의 단부는 거의 주공기로의 중심에 위치된다.

따라서 바이패스는 주공기로의 중심에 정렬된다. 더우기 검출모듈이 70mm 또는 80mm 구멍의 주공기로를 가진 몸체부재에 조립된다면 몸체부재는 각각 20mm 또는 10mm 높이의 부착마운트를 구비해야 하고, 이에 의해 아암의 게량요소 단부가 각 몸체부재의 주공기로의 거의 중심에 위치될 것이다.

상기 언급된 바와 같이 부착마운트의 기능은 신호처리유닛의 케이싱과 부착마운트 사이에 있는 스페이서에 의해 달성될 수 있다. 제3a도 및 3b도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기유량계의 단면도이고, 여기서 이런 스페이서가 사용된다. 이들 도면에서 동일한 인용번호는 상기 도면들과 동일한 부품을 가리킨다.

이들 도면에서 스페이서(27)는 마운트(25)와 신호처리유닛(23) 사이에 삽입된다. 이 경우에 마운트(25)는 스페이서(27)를 고정하기 위한 평평한 표면을 충분히 제공할 수 있고, 바이패스(7)내에 있는 임의의 계량지점과 스페이서(27)의 부착표면 사이의 간격은 아암(19)의 길이(La)에 동등하게 되도록 스페이서(27)의 두께(Ts)만큼 조정될 수 있다.

제3a도 및 3b도는 공기유량계가 구멍(D_S)의 주공기로를 갖는 경우를 도시하지만, 그러나 상기에 언급된 것과 동일한 것은 공기유량계 D_S보다 큰 구멍(D_L)의 주공기로를 갖는 경우에 해당하는 것이다. 즉 스페이서(27)의 두께(Ts)가 주공기로(3)의 구멍에 따라 결정된다.

더우기 바이패스내에 있는 임의의 계량지점과 검출모듈의 부착표면 사이의 간격조정이 스페이서의 두께와 부착마운트의 높이의 조합으로 실행될 수 있다는것은 쉽게 이해할 것이다.

게다가 다음은 아암(19)의 길이(La)에 관한 상기 설명으로 이해될 것이다. 즉 제1a, 1b도 내지 3a, 3b도에 도시된 실시예에서 길이(La)는 여러 공기유량계를 위해 준비된 몸체부재의 구멍들중 최대구멍에 의거하여 쉽게 결정된다. 왜냐하면 La가 임의의 구멍을 가진 몸체부재에 대해 너무 길다면 조정은 스페이서의 두께 또는 부착마운트의 높이에 의해 임의로 실행되기 때문이다.

제4a도 및 4b도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기유량계의 단면도를 도시한다. 도면들로부터 명백한 바와 같이 이 실시예에서 바이패스(7)는 중공부(17)에 수용되는 아암(19)에 거의 평행한 부분의 수평부(29)를 갖도록 브릿지부재(5)에서 굽혀진다. 이 수평부(29)의 제공으로 검출모듈의 아암(19)의 길이는 상기 도면에서 도시된 바와 같이 La 보다 작은 La'로 감소될 수 있는 반면에 바이패스(7)의 입구(9)의 위치를 주공기로(3)의 거의 중심에서 유지한다.

또한 이 실시예에서 바이패스(7)에 있는 수평부(29)의 길이(Lh)가 주공기로(3)의 구멍에 따라 결정된다면 길이(La') 가 주공기로(3)의 구멍에 관계없이 항상 일정하고 아암(19)을 갖는 검출모듈은 모든 종류의 몸체부재(1)에 조립될 수 있다.

이 실시예의 변형에는 제5a도 및 5b도에 도시되고, 여기서 바이패스(7)의 입구측은 곡선관(31)으로 형성된다. 이 곡선관(31)은 브릿지부재(5)에 제공된 임의의 구멍으로 삽입된다. 또 이 곡선관(31)은 길이(Lh)의 수평부를 구비하여 이 변형예에서 아암(19)이 La보다 작은 La'로 감소될 수 있다. 이 변형예에 따라 몸체부재(1)의 제조는 제4a도 및 4b도에서와 같이 복잡한 모양을 가진 바이페스를 갖지 않기 때문에 간단하게 된다.

제6a도 및 6b도는 본 발명의 더욱 다른 실시예에 따른 공기유량계의 단면도를 도시하며, 여기서 바이패스(7)의 입구(9)는 레이스트랙 형상 또는 타원형상으로 형성된 개구를 구비한다. 타원형상의 개구(32)는 긴축의 방향에서 폭(W)을 갖는다. 폭(W)은 상세히 후술되는 바와 같은 면적내로 되도록 결정된다.

이 실시예에서 바이패스(7)의 입구(9)는 타원형 개구(32)의 폭(W)내에 넣어지고, 이에 의해 계량에 적합한 안정한 공기유동이 바이패스(7)로 도입될 수 있다. 더우기 바이패스(7)내의 계량지점과 마운트(25)의 부착표면 사이의 간격은 몸체부재(1)의 주공기로(3)의 구멍에 따라 타원형 개구(32)의 폭(W)내에 있는 적합한 위치에 바이패스(7)의 입구(9)를 위치시킴으로써 검출모듈의 아암(19)의 길이(La)에 동등하게 될 수 있다. 이것으로 제4a도, 4b도 및 5a도, 5b도에 도시된 구조에서와 동일한 효과가 달성가능하다.

제4a도, 4b도 내지 6a도, 6b도에 도시된 바와 같은 실시예에서 아암(19)의 길이(La') 또는 (La)는 제1a도, 1b도와 3a도, 3b도에 도시된 것과 대조적으로 여러 공기유량계를 위해 준비된 몸체부재의 구멍들중 최소구멍에 의거하여 편리하게 결정된다. 이 경우에는 계량요소(21)의 적합한 위치 선정은 바이패스(7)의 수평부의 길이(Lh)에 의해 실행될 수 있다.

상기 설명한 것과 같은 모든 실시예에서 계량지점이 존재하는 바이패스는 계량에 적합하게 안정한 공기유동을 얻기 위하여 주공기로내에 형성되었다. 그러나 주공기로내의 공기유동이 상당히 안정하거나 또는 주공기로내에서 안정한 공기유동 영역이 발견된다면 바이패스가 항상 제공될 필요는 없다.

제7a도 및 7b도는 이런 경우에 공기유량계의 단면도를 도시한다.

이들 도면으로부터 명백한 바와 같이 이 실시예에서 검출모듈의 아암(19)의 한단에 작은 구멍(33)이 있으며, 이 구멍은 주공기로(3)내의 공기유동의 상류 및 하류를 향하여 개방된다. 구멍(33)에 계량요소(21)가 제공된다. 구멍(33)의 길이가 공기유동방향에서 상당히 짧기 때문에 구멍(33)은 바이패스(7)가 갖는 불안정한 공기유동을 정류하는 효과를 갖지 않는다. 따라서 구멍(33)은 계량요소(21)가 어떤 기계적 손상을 방지하도록 제공된다고 다소 언급될 수 있다. 검출모듈의 아암(19)이 몸체부재(1)의 벽에 제공된 구멍을 통하여 주공기로(3)내에 삽입되기 때문에 아암(19)의 한단에 부착된 계량요소(21)는 주공기로(3)내에서 공기유량계에 바로 노출된다.

다음에서 주공기로를 통하여 흐르는 공기유동의 거동은 상기 언급된 바와 같이 안정한 공기유동의 영역을 발견하는 것에 대해 언급될 것이다.

잘 알려진 바와 같이 항상 충분히 넓지 않은 자동차의 엔질실에 흡입관이 배열되기 때문에 에어클리너로부터 공기유량계의 주공기로에 도달하는 흡입관에서 여러 곡선부가 보통 포함된다. 또한 곡선부를 통하여 지나는 공기유동에서 교란이 일어나는 것을 알 수 있다. 즉 유속이 곡선부의 바로 다음에서 관의 단면에 걸쳐 부분적으로 다르다.

제8a도 및 9a도는 곡선부의 바로 다음의 공기유동에서 부분적으로 유속의 분포를 나타내는 챠아트이며, 이 챠아트는 발명자가 실행한 컴퓨터 시뮬레이션으로 구해진다. 제8a도는 제8b도에 도시된 바와 같이 굽힘요소를 지나는 공기유동에서 부분적인 유속의 분포를 도시하고, 제9a도는 제9b도에 도시된 바와 같이 직각의 엘보우를 통하여 지나는 공기유동에서 부분적인 유속의 분포를 도시한다. 두 경우에서 관을 통하여 유동하는 공기의 유량은 20g/sec이다. 등속선 또는 등속선들로 에워싸인 숫자들은 m/sec의 견지에서 다음의 유속 범위를 나타낸다.

이들 도면으로부터 명백한 바와 같이 등속선은 곡선부의 내측(도면의 상부)에서 밀집하고 외측(도면의 하부)에서 희박하다. 이것은 유속변화에서 가파른 경사가 곡선부의 내측에서 일어나는 반면에 완만한 경사가 외측에서 일어나는 것을 의미한다. 더우기 공기유동의 중심축 부근이 비교적 안정한 유속분포를 갖는다는 것을 알 수 있다.

일반적으로 내연기관의 흡입시스템의 관은 제8b도 및 9b도에 도시한 것과 같이 굽힘요소 또는 직각 엘보우 같은 다수의 곡선관 요소를 포함하지만, 그러나 공기유량계의 바로 전에 있는 관요소는 공기유량계에 의해 공기유동의 계량에서 가장 중요한 영향을 받는다. 따라서 흡입시스템의 배관이 미리 공지되지 않거나 또는 공기유량계가 흡입스템의 매우 다양한 배관을 가진 엔진에 사용되어야 하는 경우에 공기유량계는 주공기로내에 있는 공기유동의 중심축의 부근에서 유량을 계량할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 다음에 계량영역의 범위의 결정은 발명자가 실행하는 컴퓨터 시뮬레이션에 의거하여 논의될 것이다.

시뮬레이션은 다음과 같은 가정을 고려하여 행해졌다. 제10a도에 도시된 바와 같이 실선원(91)으로 지적된 주공기로내에 형성된 두 종류의 바이패스 입구가 가정된다. 즉 한 입구(M)가 제1a도, 1b도 내지 5a도, 5b도에 도시된 바와 같이 원형으로 형성된 개구를 구비하고, 다른 입구(N)가 제6a도 및 6b도에 도시된 바와 같이 주공기로(91)의 중심(C)을 포함하여 레이스트랙의 형상으로 형성된 개구를 구비한다. 그러나 다른 형상으로 된 입구(M), (N)에서 이들의 중심은 입구(M)의 중심이며 입구(N)의 상부 절반원의 중심인 점(O)으로 된다고 가정한다. 더우기 입구(M), (N)는 점선으로 된 원(93)으로 도시된 바와 같이 중심으로 되는 주공기로의 중심(C)에 대해 회전된다. 주공기로의 중심(C)으로부터 입구(M), (N)의 중심(O)의 거리(r) 즉 회전원(93)의 반경(r)이 역시 변화된다.

상기 언급된 바와 같은 가정하에서 각 입구(M), (N)를 통하여 바이패스로 도입될 공기유동의 유속(u)이 시뮬레이션된다. 제8a도와 9a도의 챠아트로부터 알 수 있는 바와 같이 회전반경(r)과 입구(M), (N)의 중심(O)이 변함에 따라 유속(u)이 변한다. 다음에 입구(M), (N)의 중심(O)의 모든 위치에서 유속의 변화율을 계산하고, 이것은 입구(M), (N)의 중심(O)의 기준위치에서의 유속과 비교된다. 이 경우에 기준점은 곡선부의 내측상부인 점(P)와 주공기로의 중심(C)을 연결하는 선상에 설정된다. 반경(r)을 가진 회전원(93)상의 모든 점에 관하여 이렇게 얻어진 변화율로 최대변화율과 최소변화율 사이에서 편차(λr)을 계산한다. 상기는 다음 식으로 표현된다.

여기서 u_θr은 입구가 반경(r)로 회전되고 기준위치에서 각도(θ)만큼 이동될때 바이패스의 입구에서 평균유속을 나타내고, uo_r은 은 입구가 기준위치에 위치될때 바이패스의 입구에서 평균유속을 나타낸다.

제10b도 및 10c도는 상기 언급된 바와 같은 시뮬레이션의 결과를 도시한다. 제10b도는 제8b도에 도시된 바와 같이 굽힘요소를 위해 실행된 시뮬레이션의 결과를 도시하는 그래프이고, 제10c도는 제9b도에 도시된 바와 같이 직각의 엘보우를 위한 것이다. 더우기 이들 도면에서 점선(M)은 원형상의 개구를 가진 입구(M)에 대한 시뮬레이션 결과를 가리키고, 실선(N)은 레이스트랙 형상의 개루를 가진 입구(N)에 대한 시뮬레이션 결과를 가리킨다. 이들 도면에서 가로좌표는 주공기로의 중심(C)으로부터 측정된 스케일(r)과 곡선부의 내측의 상부점(P)으로부터 측정된 스케일(1)으로 구획된 것이며, 이들 두 스케일은 주공기로의 구멍(D)에 대한 비율로 표현된다.

종래의 공기유량계에서 허용변화율의 상한은 약 20%이다. 변화율의 동일한 허용범위가 이 경우에 허용된다면 예외(예를 들어 제10c도에서 점선 M)가 있다고 할지라도 주공기로의 중심(C)과 바이패스의 입구의 중심(O) 사이의 간격(r)이 최대로 하여 D/4로 될 수 있다는 것을 제10b도와 10c도에서 알 수 있다. 이것은 적절한 계량영역이 중심으로 되는 중심(C)에서 반경(D/4)의 원형영역으로 된다는 것을 의미한다.

더 안정한 유속이 필요하다면 예를 들어 변화율이 15% 이하로 될 필요가 있다면 적절한 계량영역은 중심(C)에서 반경(D/6)(직경으로 D/3)의 원형영역으로 된다. 이 경우에 입구의 개구가 레이스트랙의 형상으로 형성된다면 변화율은 약 8% 정도르 작게 감소된다. 이것은 매우 안정한 공기유동이 얻어질 수 있다는 것을 의미한다.

상기로부터 계량영역의 결정은 제11도를 참고하여 설명될 다음과 같이 결론을 내릴 수 있다. 도면에서 동일한 인용번호는 상기 도면에서와 동일한 부품을 가리키고 또 동일한 기호는 동일한 의미를 갖는다.

제11도에서 점선 E, F, G는 각각 세종류의 구멍을 가진 주공기로의 내측표면을 가리키고, 여기서 점선(E)은 주공기로의 최대구멍(Dmax)의 내측표면을 가리키고, 점선(G)은 주공기로의 최소구멍(Dmin)의 내측표면을 가리키며, 점선(F)은 상기 두 구성 사이에 있는 주공기로의 구멍의 내측표면을 가리킨다. 이들 Dmax와 Dmin은 제조되는 다양한 공기유량계에 좌우되고, 이것은 이미 설명된 바와 같이 본 출원의 양수인에 의해 제조된 공기유량계에서 80mm와 60mm의 구멍에 대응한다.

더우기 도면에서 일점쇄선 e, f, g는 각 주공기로의 구멍의 1/3 직경을 구비하는 각 영역을 가리키고, 이 영역에서 각 주공기로의 중심은 대응하는 영역의 중심으로 된다. 이미 설명된 바와 같이 각 주공기로의 구멍의 절반에 해당하는 직경을 만들기 위해 이들 영역 e, f, g를 결정하는 것은 물론 가능하다. 주공기로의 구멍이 E, F 또는 G 일때 안정한 공기유동은 이렇게 결정된 영역 e, f, g에서 각각 얻어질 수 있다. 따라서 영역 e, f, g는 안정한 계량영역이라 칭하게 된다.

제11도에서 최대구멍(Dmax)용 영역(e)(도면에서 상부측)과 최소구멍(Dmin)용 영역(g)(도면에서 하부측)으로 결정되는 영역(U)는 주공기로의 구멍의 모든 크기에 안정한 공기유동을 줄 수 있다. 역으로 계량요소를 구비하게 되는 아암(19)의 단부가 상기 여역(U)에 위치된다면 유량의 안정한 계량이 항상 실행될 수 있다. 이 사실에 의거하여 몸체부재(1)의 모든 변화에 유용한 아암(19)의 길이(La)가 결정될 수 있다.

적절한 계량영역이 상기 1/3 규칙에 따라 결정되는 것으로 가정하는 제11도로부터 명백한 바와 같이 점(P)로부터 측정된 영역(e)의 상부측이 Dmax/3으로 표현되고 영역(g)의 하부측이 2Dmin/3으로 점(P)로부터 측정되기 때문에 아암(19)의 적절한 길이(La)는 다음과 같이 표현된다.

Dmax/3

La

2Dmin/3

더우기 적절한 계량영역이 상기 절반규칙에 따라 결정된다면 아암(19)의 적절한 길이(La)는 다음과 같이 표현된다.

Dmax/4

La

2Dmin/4

제7a도 및 7b도에 도시된 실시예에서 아암(19)의 길이(La)는 상기와 같이 결정될 수 있다. 그러나 이 원리가 제1a도, 1b도 내지 5a도, 5b도에 도시된 바와 같은 실시예에 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이들 실시예의 경우에 바이패스(7)의 입구(9)의 위치는 상기 원리에 따라 결정되어야 한다. 또 제6a도 및 6b도의 실시예에서 바이패스(7)의 개구(32)의 폭(W)은 같은 원리로 결정될 수 있다.

Claims (13)

1. 엔진의 흡기유로에 노출된 계량요소, 흡기유로의 유량에 응하여 출력신호를 발하도록 계량요소에 의해 만들어지는 신호를 처리하기 위해 계량요소에 전기적으로 접속된 신호처리유닛, 한단에 계량요소를 구비하는 다른 단에 신호처리유닛을 구비하여 전기접속 수단을 제공하는 아암을 포함하는 검출모듈과 ; 흡기유량을 위한 공기로가 한정되고 벽에 한정되고 벽에 형성된 구멍에 아암을 삽입하므로써 검출모듈에 조립되며 이에 의해 아암의 한단이 공기로내에서 공기흐름에 노출되게 하는 몸체부재와 ; 검출모듈과 몸체부재 사이에 있는 부착부재로 이루어지는 내연기관용 공기유량계에 있어서, 검출모듈의 아암이 임의의 일정한 길이를 가지고, 몸체부재가 다른 행정체적을 가진 내연기관을 위해 준비된 여러종류의 몸체부재들중에서 선택된 하나이며, 여기서 검출모듈이 선택된 몸체부재에 조립될때 선택된 몸체부재에 관계없이 계량요소가 공기로내에서 임의의 계량면적에서 유동하는 공기에 노출되도록 아암의 길이가 결정되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기유량계.
2. 제1항에 있어서, 상기 부착부재가 상기 검출모듈용 마운트를 구비하여, 이 마운트가 상기 몸체부재에 일체로 형성되고, 상기 검출모듈이 선택된 몸체부재에 조립될때 아암의 한단이 공기로내의 임의의 계량영역에서 유동하는 공기에 노출되도록 마운트의 높이가 결정되는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
3. 제2항에 있어서, 몸체부재의 마운트 높이가 아암의 길이와 몸체부재의 공기로 구멍에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
4. 제1항에 있어서, 상기 부착부재가 신호처리유닛과 검출모듈을 부착하기 위한 상기 몸체부재의 평평한 표면사이에 개재되는 스페이서를 포함하며, 상기 검출모듈이 선택된 몸체부재에 조립될때 아암의 한단이 공기로내의 임의의 계량영역에서 유동하는 공기에 노출되도록 스페이서의 두께가 결정되는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
5. 제4항에 있어서, 몸체부재에 사용되는 스페이서의 두께가 아암의 길이와 몸체부재의 공기로의 구멍에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
6. 제1항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 임의의 계량영역이 중심으로 되는 공기로 중심에서 D/2 보다 작은 직경을 갖는 영역이고, 여기서 D가 공기로의 구멍인 것을 특징으로 하는 공기유량계.
7. 제1항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 임의의 계량영역이 중심으로 되는 공기로 중심에서 D/3보다 작은 직경을 갖는 영역이고, 여기서 D가 공기로의 구멍인 것을 특징으로 하는 공기유량계.
8. 제1항에 있어서, 상기 몸체부재가 계량될 공기유동의 방향에 거의 직각에서 공기로내에 돌출되는 부재를 구비하며, 이 부재에 상기 몸체부재의 벽에 형성된 구멍을 통하여 삽입되는 아암을 수용하기 위한 중공부와 공기로내에서 공기유동의 일부를 바이패스하기 위한 바이패스가 제공되고, 아암이 중공부에 수용될 때 아암의 한단이 바이패스내의 임의의 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
9. 제9항에 있어서, 상기 바이패스의 입구가 임의의 계량영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
10. 제9항에 있어서, 상기 바이패스가 중공부에 수용되는 아암에 사실상 평행하게 있는 부분을 포함하고, 아암의 한단이 아암의 길이와 공기로의 구멍에 따라 평행부의 길이를 변화시킴으로써 바이패스내의 임의의 위치에 놓이는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
11. 제9항에 있어서, 상기 바이패스가 중공부에 수용되는 아암에 사실상 평행하게 있는 부분을 포함하고 돌출부재에 형성된 바이패스의 일부에 연결되는 관을 구비하며, 아암의 한단이 아암의 길이와 공기로의 구멍에 따라 관의 평행부의 길이를 변화시킴으로써 바이패스내의 임의의 위치에 놓이는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
12. 제8항에 있어서, 상기 바이패스의 입구가 레이스트랙의 형상으로 형성되고, 이것의 폭이 임의의 계량영역에 포함되는 것을 특징으로 하는 공기유량계.
13. 내연기관용 공기유량계의 제조방법에 있어서, 엔진의 흡기유로에 노출된 계량요소, 흡기유로의 유량에 응하여 출력신호를 발하도록 계량요소에 의해 만들어지는 신호를 처리하기 위해 계량요소에 전기적으로 접속된 신호처리유닛, 한단에 계량요소를 구비하는 다른 단에 신호처리유닛을 구비하여 전기접속 수단을 제공하는 아암을 포함하는 검출모듈을 준비하는 단계와 ; 흡기유동을 지나게 하는 것으로 엔진의 다른 행정체적에 따른 다른 구멍을 가진 공기로를 한정하기 위한 벽으로 각각 이루어지는 다른 행정체적을 가진 다양한 엔진용 몸체부재를 준비하는 단계와 ; 공기유량계가 부착되고 엔진의 행정체적을 가진 몸체부재를 선택하는 단계와 ; 선택된 몸체부재에 검출모듈을 조립하는 단계로 이루어지고, 검출모듈이 선택된 몸체부재에 조립될때 선택된 몸체부재에 관계없이 계량요소가 공기로내에서 임의의 게량면적에서 유동하는 공기에 노출되도록 검출모듈의 아암길이가 결정되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기유량계의 제조방법.

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