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KR0172129B1 - 공기 측정 장치 - Google Patents

공기 측정 장치 Download PDF

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KR0172129B1
KR0172129B1 KR1019910700112A KR910700112A KR0172129B1 KR 0172129 B1 KR0172129 B1 KR 0172129B1 KR 1019910700112 A KR1019910700112 A KR 1019910700112A KR 910700112 A KR910700112 A KR 910700112A KR 0172129 B1 KR0172129 B1 KR 0172129B1
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클라우스 포스;만프레드 크네취
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Abstract

내연 기관에 의해 주 유동 채널(11) 내에 취한 공기 측정 장치 특히 공기 질량 측정을 위한 공기 측정 장치에 있어서, 벤츄리부(24)와 유동의 방향으로 벤츄리부(24)의 최소 유동 단면(25)의 상류부 및 하류부를 개구하는 측관 채널(12)내에 배치된 온도 종속 측정 저항기(26)를 가지며, 측정 저항기의 측정 신호(26) 내의 잡음 성분을 감축하기 위하여 입구 및 출구 개구(34, 35)를 가지는 삽입체(30)는 측관 채널(12) 내에 형성되며, 중심부(31)내의 측정 저항기(26)를 수용한다. 삽입체(30)는 벤츄리부(24)의 최소 단면(25)에 대한 중심부(31)의 유동 단면의 비가 1:8 내지 1:25이며, 입구 및 출구 개구(34, 35)의 단면에 대한 상기 유동 단면의 비가 각 경우에 1:1 내지 1:2(제1도)인 방식으로 설계되었다.

Description

[발명의 명칭]
공기 측정 장치
[종래기술]
본 발명은 특허청구의 범위 제1항의 전제부에서 정의한 일반적 형태의 공기 측정 정치로부터 시작된다.
그와 같은 공기 측정 장치는 예를 들어 DE 32 00 507 Al, US 특 제4,494,405호, DE 29 14 275 C2, EP 0 087 621 B1 또는 EP 0 054 887 B1으로부터 공지되었다. 예를 들어 열선 또는 열막(hot film)이 사용된 온도 종속 측정 저항기는 측관 채널(bypass channel)내의 공기 유동의 변화 작용으로서 전기 저항을 변화시킨다. 그리하여 측정 저항기의 출력 신호는 주 유동 채널내에 공기 유동 속도의 크기이다. 그와 같은 공기 측정 장치에서, 측정 저항기를 거쳐 픽업된 신호는 부분적으로 매우 잡음이 있으며 정확한 측정 값을 얻기 위하여 비경제적인 전자 신호 처리 시스템을 필요로 한다.
[본발명의 장점]
대조적으로, 특허청구의 범위 제1항, 제3항 또는 제4항의 특징을 가지는 본 발명에 따른 공기 측정 장치는 실제 측정값 신호에 겹쳐진 잡음 성분이 감축되며, 측정값 신호가 공기 측정 장치내의 구조적 상태에 크게 영향을 받지 않는 장점이 있다.
특히, 특허청구의 범위 제1항의 특징을 가지는 공기 측정 장치에서 충분한 고 선명도(resolution)를 가지는 기능적 특성 및 특징적 기능 및 특징적 형상이 달성된다.
특허청구범위의 제4항의 특징을 가지는 공기 측정 장치에서, 측정값 신호 상의 쓰로틀 밸브의 다른 개방 각의 영향을 특히 제거된다.
특허청구의 범위 제1항, 제3항 및 제4항의 특징을 조합은 바람직한 결과를 달성하는데 훨씬 더 효과적이다.
[도면]
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 실시예와 관련하여 더 상세히 설명된다.
제1도 및 제2도는 두 실시예에 따른 내연 기관의 흡입시스템을 위한 공기 측정 장치의 종단면도이며, 제3도는 제2도의 공기 측정 장치의 평면도이다.
[실시예의 설명]
제1도에서 종단면도로 도시한 공기 측정 장치에서, 도면 부호 10은 쓰로틀 본체로서 주 유동 채널(11)과 측관 채널(12)이 형성된다. 쓰로틀 본체(10)는 내연 기관의 공기 흡입 파이프의 부분을 형성하거나 흡입 측상의 측관 채널에 접속된다. 출구측상에서 쓰로틀 본체(10)는 내연 기관의 흡입 다기관에 부착된다.
주 유동 채널(11)과 측관 채널(12)을 형성하기 위해, 관통공(13)은 쓰로틀 본체(10)에 형성되며, 두 구멍(131, 132)으로 구성된 상기 관통공은 서로 축 방향으로 배치된다. 구멍(132)은 구멍(131)보다 대직경을 가지며 쓰로틀 본체(10)내의 구멍에 편심적으로 이루어져서 두 구멍(131, 132)의 축이 편심 거리(e)와 서로 평행하게 된다. 구멍(132)내의 구멍(131)에 동측으로 유동 튜브(14)가 삽입되며, 유동 튜브는 구멍(131, 132)사이의 변이로 정지면(15)에 대항하는 전방 단부에서 지지되며 리테이닝 링(16)에 의해 축 방향으로 지지되며 리테이닝 링은 쓰로틀 본체(10)의 입구 영역내의 리테이닝 홈(17)에 유지된다. 필터 또는 유동 스트레이트너(18)와 스페이서 링(19)은 리테이닝 홈(17)과 유동 튜브(14) 사이에서 체결된다. 유동 튜브에 동측으로 삽입되며 구멍(132)의 내경보다 직경이 작은 구멍(131)과 유동 튜브(14)는 주 유동 채널(11)을 함께 형성하며, 반면 유동 튜브(14)의 외면은 구멍(132)의 구멍 벽과 함께 측관 채널(12)의 한계를 정한다. 구멍(131)의 원통형 영역에서 주 유동 채널(11)내에 쓰로틀 밸브(20)가 배치되며 쓰로틀 밸브는 작동 축(21)상에 고정된다. 작동 축(21)은 쓰로틀 본체(10)내의 베어링(22, 23)에 선회 설치된다. 유동 튜브(14)의 내벽은 벤츄리형 설계이며 주 유동 채널(11)에서 벤추리형 유동부를 형성하며 벤츄리부(24)로서 하기에서 언급된다. 벤츄리부(24)는 구멍(131)을 향하는 단부에서 최소 유동 단면(25)을 가지며 쓰로틀 본체(10)의 입구 축을 향해 확장된다.
측관 채널(12)내에 온도 종속 측정 저항기(26)가 배치 되며 저항기는 열선 또는 열막으로 설계될 수 있다. 측정 저항기(26)는 캐리어 본체(27) 내측에 놓이며 캐리어 본체는 유동 튜브(14)와 쓰로틀 본체(10) 사이에서 체결되며 각 경우에 쓰로틀 본체의 리세스(28, 29)에 놓인다. 캐리어 본체(27)안으로 중심부(31)를 가지는 삽입체(30), 그 상류의 인접 인구부(32)와 그 하류의 인접 출구부(33)가 삽입된다. 중심부(31)로부터 거리가 증가할 때 입구 및 출구부(32, 33)가 절두체형으로 확장되며 각각의 입구 개구(34)와 출구 개구(35)내의 단부는 측관 채널(12)의 채널 단면과 일치된다. 측정 저항기(26)는 중심부(31)에 배치된다. 캐리어 본체(27)의 상류에 위치된 측관 채널(12)의 채널부(121)는 주 유동 채널(11)과 평행하게 되며 주 유동 채널과 같이 유동 튜브(14)의 입구에서 개방된다. 캐리어 본체(27)의 하류에 위치된 측관 채널(12)의 채널부(122)는 채널부(121)에 대해 예각 α로 주 유동 채널(11)에 대해 연장되며 주 유동 채널(11)내의 측관 채널(12)의 마우쓰(43)에서 공기 유동 방향은 예각 α를 주 유동 채널(11)내의 유동 방향으로 둘러싼다. 경사 출구각(α)에 의해 측정 저항기로 부터 픽업된 측정 신호내의 잡음 성분은 현저히 감축될 수 있다. 이는 특히 채널부(122)가 주 유동 채널에 대해 직각으로 주 유동 채널(11) 안으로 개방되는 공지된 공기 측정 장치와 비교할 때 명백하다. 약 30°의 경사각(α)이 장점이 있는 것으로 증명되었다.
측정 저항기(26)의 측정 신호내의 잡음 성분을 더 감축하고, 충분한 선명도로 공기 측정 장치의 특징적 형상을 달성하기 위해, 중심부(31)의 단면, 캐리어 본체(27)내에 삽입체(30)의 입구 개구(34)와 출구 개구(35)가 다음과 같은 치수로 된다.
-벤츄리부(24)의 최소 단면(25)에 대한 중심부(31)의 유동 단면의 비율은 1:8 내지 1:25이다.
-입구 개구(34)의 단면에 대한 중심부(31)의 유동 단면의 비율은 0°내지 8°의 입구부(32)의 테이퍼 각과 함께 1:1로부터 1:2이다.
-출구 개구부(35)의 단면에 대한 중심부(31)의 유동 단면의 비율은 0°내지 30°의 출구부(33)의 테이퍼 각과 함께 1:1 내지 1:2이다.
제2도 및 제3도의 공기 측정 측정 장치는 상술한 것과 관련하여 다소 개조된 것이나 그 구조 및 작동은 기본적으로 같다. 그르므로 동일 성분은 동일 도면 부호로 제공되었으며 개조된 것에 대해서는 200이 증가된 도면 부호로 제공된다.
다른 직경의 상호 편심 구멍(131, 132)을 가지는 관통공(13) 안으로 재차 삽입된 유동 튜브(214)는 측관 채널(12)용 입구 개구(237)가 만들어진 입구축 상에 콜러(236)를 가진다. 유동 튜브(214)는 콜러(236)에 의해 구멍(132)의 구멍 벽에 대항하여 지지되며, 축 방향으로 두 구멍(131, 132) 사이의 정지면(215)에 대항하여 재차 지지되며, 축 방향으로 리테이닝 링((16)에 의해 재차 유지된다. 콜러(236)를 가지는 유동 튜브(214)와 구멍(132)의 구멍 벽은 재차 측관 채널(12) 경계를 정하는데, 측관 채널은 출구 개구(238)를 거쳐 상기 단면의 유동 튜브(214) 또는 하류부에 의해 형성된 벤츄리부(24)의 최소 유동 단면(25) 내의 유동 채널(11)에 접속되며 그 축은 쓰로틀 본체(210)의 축에 대해 직각으로 연장된다. 삽입체(30)는 측관 채널(12)로 직접 삽입되는데 특히 그 축이 입구 개구(237)의 축과 정렬하며 그 전방면의 하나가 콜러(236)의 하면에 직접 대항하여 놓인다. 삽입체(30)에 있어서 삽입체는 각각이 절두체형 설계인 원통형 중심부(31)와 입구 및 출구부(32, 33)를 가지며, 측정 저항기(26)는 중심부(31)에 삽입된다. 유동 스트레이트너(218)는 콜러(236) 내에서 측관 채널(12)에만 제한되며 입구 개구(237) 안으로 삽입된다.
측정 값 신호상의 쓰로틀 밸브(20)의 다른 개구 각의 영향을 배제하기 위하여, 주 유동 채널(11)에 대한 측관 채널(12)의 출구 개구(238)는 주 유동 채널의 축의 방향으로 본 바와 같이 선회축으로부터 얼마간 떨어져서 쓰로틀 밸브(20)의 선회축(21)을 정확히 지나 배치된다. 출구 개구(238)의 단면은 쓰로틀 밸브 직경 0.3배로 선택된다.
제3도에 도시한 바와 같이, 측관 채널도 두 출구 개구(239, 240)로 제공될 수 있다. 이 경우에, 두 출구 개구(239, 240)는 서로에 대해 정반대의 방향으로 놓이며, 주 유동 채널(11)의 유동의 방향으로 도시한 바와 같이 또한 각 출구 개구(239, 240)는 쓰로틀 밸브(20)의 작동축(21)을 정확히 지나 즉, 항상 개구의 각각의 각 위치에 상관 없이 쓰로틀 밸브(20)로부터 일정 거리 지역에 놓인다. 각 출구 개구(239, 240)의 단면은 쓰로틀 밸브 직경 0.15배이다.
공전 제어에 적용되는 내연 기관의 경우에, 공전 제어는 측관(241)(제2도)을 거쳐 수행되는데 측관은 쓰로틀 밸브(20) 주위에 취해지며, 솔레이노드 밸브(242)에 의해 제어된다. 그리하여 측관 채널(12)의 출구 개구(238)까지 다른 평면에 놓인 측관(241)의 출구는 주위 방향으로 출구 개구(238)에 대하여 오프셋 배열된다.

Claims (5)

  1. 벤츄리형 유동부(벤츄리부)를 가지는 주 유동 채널과, 주 유동 채널내에서 유동 방향으로 그리고 벤츄리부의 작은 유동 단면(최소 단면)으로의 상류부 또는 그 하류 부를 개방하는 측관과, 측관 채널내에 배치된 온도 종속 측정 저항기를 구비하는 내연기관에 의해 취해진 공기 질량 측정을 위한 공기 측정 장치에 있어서, 측관 채널(12)내에 측관 채널(12)의 채널 단면에 일치하는 입구 및 출구 개구(34, 35)에 의해 경계를 정하며, 측정 저항기(26)를 수용하는 중심부(31)와 상기 중심부의 상류부에 인접 입구부(32)와 상기 중심부의 하류부에 인접 출구부(33)를 가지는 채널 영역(30)의 형성되며, 상기 채널 영역(30)이 벤츄리부(24)의 최소 단면(25)에 대한 중심부(31)의 유동 단면의 비가 1:8 내지 1:25이며, 입구 및 출구 개구(34, 35)의 단면에 대한 상기 유동 단면의 비가 각 경우에 1:1 내지 1:2인 방식으로 설계된 것을 특징으로 하는 공기 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 채널 영역(30)의 입구 및 출구부(32, 33)는 절두체형 설계이며, 입구 개구(34)와 출구 개구(35)의 단면에 대한 중심부(31)의 유동 단면의 비가 각각 증가할때 입구부(32)의 기울기 각이 약 8°까지 상승하며, 출구부(35)의 기울기 각이 약 30°까지 상승하는 것을 특징으로 하는 공기 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 벤츄리부(24) 또는 벤츄리부의 하류부의 최소 단면(25)에 설치된 출구 영역에서 측관 채널(12)은 측관의 출구에서 공기 유동의 방향이 주 유동 채널(11) 내의 유동의 방향에 대해 예각(α), 적합하게 약 30° 둘러싸이는 식으로 설계된 것을 특징으로 하는 공기 측정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측관 채널의 하부 출구의 하류부에 그리고 공기 유동을 교축하기 위한 주 유동 채널내에 설치된 쓰로틀 밸브가 주 유동 채널의 축에 대해 횡으로 정렬된 선회축 주위를 회전하게 되며, 주 유동 채널의 축 방향으로 볼때 측관의 출구 개구(238)가 쓰로틀 밸브(20)의 선회축(21)에 걸쳐서 출구 개구로부터 떨어져서 정확하게 놓이며 측관의 출구 개구(238)의 출구 단면이 쓰로틀 밸브 직경보다 0.3배 큰 것을 특징으로 하는 공기 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 측관의 출구 개구는 서로 대향 배치된 두 출구 개구(239, 240) 사이의 분할된 것을 특징으로 하는 공기 측정 장치.
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