KR101612632B1 - 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조는, 배기관의 내부로 삽입되어 상기 배기관을 통해 이동하는 배기가스 중의 산소농도를 감지하는 내부 검출부와, 상기 내부 검출부의 상부에 설치되어 상기 내부 검출부가 상기 배기관의 내부에 고정되도록 하며, 상기 배기관에 결합되는 결합부와, 상기 결합부의 상부에 형성되며, 대기 중의 산소농도를 검출하는 외부 검출부가 구비되며, 내부에는 센서소자가 구비되는 관형상의 슬리브와, 상기 슬리브의 상부 개구에 결합되는 그로메트(grommet)와, 상기 그로메트를 관통하여 상기 센서소자와 접속되어 배기가스 중의 산소농도와 대기 중의 산소농도에 대한 정보를 차량의 ECU(Electronic Control Unit)로 전송하는 복수의 리드선과, 상기 슬리브의 내부에 설치되되, 상기 그로메트의 하부에 설치되어 상기 배기관으로부터 전달되는 복사열을 차단하는 열차단부재가 포함되는 것을 특징으로 한다.
이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 슬리브 내부에 배기관으로부터 전달되는 복사열을 차단할 수 있는 열차단 부재를 구비하여 복사열 의한 그로메트의 열변형을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조{VEHICLE GAS SENSOR STRUCTURE PREVENTING DEFORMATION FROM HEAT}

본 발명은 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조에 관한 것으로서, 더 상세하게는 배기관으로부터 전달되는 복사열에 의한 그로메트의 열변형을 방지할 수 있는 차가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진제어용 가스센서는 배기가스 중에 함유된 산소의 양에 따라 발생하는 전압을 측정한 후 그 출력값을 전자제어장치(ECU:Electronic Control Unit)로 전송하는 것으로, 가스센서로부터 입력되는 출력값에 따라 전자제어장치가 연료를 분사하는 연료분사장치인 인젝터의 시간을 제어함으로써 항상 이론 공연비에 가깝도록 자동조정하여 촉매 변환기의 정화율을 높여주는 역할을 수행하도록 이루어진다.

즉, 차량의 엔진제어용 가스센서는 일정한 작동조건 하에서 이론 공연비인 14.7:1의 비의 비율을 유지하기 위하여 전자제어장치와 함께 지속적으로 정보를 주고 받아 피드백 작동을 함으로써 이론 공연비에 가깝게 인젝터의 시간을 조절하는 센서이다.

차량의 엔진제어용 가스센서는 세라믹 절연체 단부에 티타니아 소자(TiO2)가 설치되어 있으며, 전자 전도체인 티타니아가 주위의 산소 분압에 대응하여 산화 또는 환원되고, 그 결과에 따른 전기 저항이 변화하는 성질을 이용하는 티타니아 방식과 지르코니아 소자(ZrO2)의 양 측면에 백금 전극이 형성되고, 백금 전극을 보호하기 위하여 백금 전극의 외측에 세라믹 코팅층이 구비되는 지르코니아 방식으로 분류된다.

여기서, 차량의 엔진제어용 가스센서는 배기다기관에 설치되며, 배기가스 중의 산소농도를 감지하여 그 측정값을 전자제어장치로 전달하고, 전달된 측정값을 전자제어장치가 이론 혼합비와 비교한 후 혼합비의 농도 상태를 판단하여 삼원 촉매장치의 정화율이 최상인 이론 혼합비로 공기-연료의 비율을 제어하는 회로를 작동시키도록 이루어진다.

즉, 차량의 엔진제어용 가스센서는 배기가스 중의 산소농도와 대기 중의 산소농도 차이에 따라 출력전압이 급격히 변화하는 성질을 이용하여 피드백 기준 신호를 전자제어장치에 공급하여 주며, 이때 출력전압은 공기-가솔린의 혼합비가 희박할 경우 약 0.1V, 혼합비가 농후하면 약 0.9V의 전압을 발생시킨다.

여기서, 상기 가스센서는 배기가스 중의 산소농도와 대기 중의 산소 농도 차이에 의해 작동되게 이루어진다.

한편, 차량의 엔진제어용 가스센서 내부에 공기가 오염되면 정상적인 출력전압이 발생되지 못하고, 편향된 출력 전압이 발생함으로 이론 혼합비를 피드백하지 못하여 엔진 제어에 문제를 일으킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 차량의 엔진제어용 가스센서를 개략적으로 나타내는 정면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 가스센서는 원통형상체로 형성되는 슬리브(100)과 상기 슬리브(100)의 일측 쉴드(Shield,500) 부분에 공기 등의 기체를 도입하기 위한 다수개의 홀(미도시)과 상기 슬리브의 상부에 연결되는 리드선(400)과 상기 슬리브의 하부에 구비되는 결합부(200) 및 상기 결합부의 하부에 구비되는 산소검출부(미도시)를 보호하는 보호커버(300)로 대략 구성된다.

또한, 상기 슬리브(100)의 상단부에는 슬리브의 내부로 물이 유입되지 않도록 그로메트(600)가 설치되며, 상기 리드선은 그로메트를 관통하여 슬리브 내부에 구비된 센서소자와 접속된다.

상기와 같은 종래의 차량용 가스센서는, 고온의 배기가스와 슬리브 내부에 구비되는 히터에서 발생되는 복사열에 의해 그로메트의 열변형이 발생된다.

이에 따라, 그로메트가 슬리브의 상부를 완벽하게 밀폐하지 못하고 벌어져 틈이 발생되는데, 이러한 틈으로 수분과 이물질 등이 슬리브 내부로 침투되어 가스센서가 제 역할을 하지 못하여 가스센서의 오작동 및 차량의 연비가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배기관으로부터 전달되는 복사열에 의한 그로메트의 열변형을 방지할 수 있는 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 차가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조는, 배기관의 내부로 삽입되어 상기 배기관을 통해 이동하는 배기가스 중의 산소농도를 감지하는 내부 검출부와, 상기 내부 검출부의 상부에 설치되어 상기 내부 검출부가 상기 배기관의 내부에 고정되도록 하며, 상기 배기관에 결합되는 결합부와, 상기 결합부의 상부에 형성되며, 대기 중의 산소농도를 검출하는 외부 검출부가 구비되며, 내부에는 센서소자가 구비되는 관형상의 슬리브와, 상기 슬리브의 상부 개구에 결합되는 그로메트(grommet)와, 상기 그로메트를 관통하여 상기 센서소자와 접속되어 배기가스 중의 산소농도와 대기 중의 산소농도에 대한 정보를 차량의 ECU(Electronic Control Unit)로 전송하는 복수의 리드선과, 상기 슬리브의 내부에 설치되되, 상기 그로메트의 하부에 설치되어 상기 배기관으로부터 전달되는 복사열을 차단하는 열차단부재가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그로메트를 길이방향으로 관통하여 설치되되, 이물질은 걸러내고, 상기 슬리브의 내부 공기와 대기 중의 공기가 순환되도록 하는 유동관필터가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열차단부재는, 상기 그로메트를 관통한 상기 복수의 리드선이 관통되어 상기 복수의 리드선과 센서소자가 접속가능하도록 관통형성되는 복수의 관통공과, 상기 열차단 부재의 상부에서 상기 그로메트의 하면을 향해 연장형성되며, 상기 그로메트를 지지하여 상기 유동관필터의 하부로 공기가 순환될 수 있도록 공간을 형성시키는 돌출부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌출부는 상기 복수의 관통공의 상부 테두리에서 연장형성되는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 슬리브 내부에 배기관으로부터 전달되는 복사열을 차단할 수 있는 열차단 부재를 구비하여 복사열 의한 그로메트의 열변형을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 가스센서를 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조의 열차단부재의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조의 사시도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조의 단면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조의 열차단부재의 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조는, 내부 검출부(100), 결합부(200), 슬리브(300), 그로메트(400), 리드선(500), 열차단부재(600)가 포함된다.

상기 내부 검출부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배기관(10) 설치시 배기관(10)의 내부에 삽입되며, 엔진의 연소에 의해 발생되는 배기가스에 노출되어 배기가스 중의 산소농도를 감지하는 부재이다.

상기와 같은 내부 검출부(100)는 내부 검출부(100)의 상부에 설치되는 결합부(200)에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 배기관(10)에 고정될 수 있는데, 이러한 내부 결합부(200)는 배기관(10)에 구비된 가스센서 결합홀(11)에 나사결합되는 것이 일반적이다.

이에 따라, 상기 결합부(200)의 외주면에는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 배기관(10)의 두께와 대응되는 길이의 나사산(210)이 형성되며, 결합부(200)와 가스센서 결합홀(11)의 결합부위에는 결합시 발생되는 압력을 분산하는 와셔(washer)(220)가 구비될 수 있다.

상기 슬리브(300)는 결합부(200)의 상부에 설치되며, 내부에 공간이 형성되는 관형상의 부재로서, 이러한 슬리브(300)는 배기관(10)의 외부에 위치하게 되므로 대기 중에 노출된다.

또한, 상기 슬리브(300)에는 대기 중의 산소농도를 검출하는 외부 검출부(미도시)가 구비되며, 내부에는 상기 외부 검출부와 내부 검출부(100)에 각각 감지되는 산소농도의 차이에 의해 기전력이 발생되는 센서소자(S)가 구비된다.

한편, 상기 슬리브(300)의 상부 개구에는 그로메트(grommet)(400)가 구비되는데, 이러한 그로메트(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 슬리브(300)의 상부 개구를 밀폐하여 센서소자(S)를 외부와 차단하는 역할을 하며, 슬리브(300)의 하부 개구는 결합부(200)에 의해 밀폐된다.

상기와 같은 그로메트(400)에는 리드선(500)이 관통되며, 이렇게 그로메트(400)를 관통하는 리드선(500)의 일측 단부는 센서소자(S)와 연결되는데, 센서소자(S)의 타측 단부는 차량의 ECU(Electronic Control Unit)로 산소농도에 대한 정보를 전송하기 위해 연결된다.

상기와 같은 슬리브(300)는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 몸통부(310), 헤드부(320), 절곡부(330)로 구성되는데, 상기 몸통부(310)의 하부는 결합부(200)와 연결되며, 몸통부의 상측 단부에는 절곡부(330)가 연속형성된다.

상기 헤드부(320)는 상기 몸통부(310)의 상부에서 몸통부(310)와 동일 축 상에 배치되는 부재로서, 몸통부(310)보다 작은 지름을 가지며, 상부에는 상술한 그로메트(400)가 설치된다.

상기 절곡부(330)는 상술한 몸통부(310)의 상부에서 연속형성되는 부재로서, 이러한 절곡부(330)의 일측은 몸통부(310)의 상부에서 내측을 향하여 절곡형성되며, 타측은 헤드부(320)의 하측과 연결된다.

상기 절곡부(330)에 의해 슬리브(300)의 외관은 대체로 계단형상으로 제작되며, 이로 인하여 일(一)자형으로 제작되는 것보다 더 길게 제작된다.

이에 따라, 고온의 배기가스에 의해 가열되는 슬리브(300)의 총 길이를 증가시켜 슬리브(300)의 상부 개구에 결합되는 그로메트(400)로 열이 전달되는 것을 지연시킬 수 있다.

또한, 상기 헤드부(320)에 설치된 그로메트(400)로 열의 전달을 더 지연시킬 수 있도록 함몰부(321)가 형성되는데, 이러한 함몰부(321)는 헤드부(320)에서 그로메트(400)가 결합된 하부에 함몰형성된다.

즉, 상기 함몰부(321)는 상술한 절곡부(330)와 더불어 슬리브(300)의 총 길이를 증가시켜 그로메트(400)로 열의 전달을 지연시킨다.

이와 더불어, 상기 그로메트(400)의 하부에는 열차단부재(600)가 설치되는데, 이러한 열차단부재(600)는 배기관(10)으로부터 본 발명으로 전달되는 복사열을 차단하기 위한 부재이며, 도 3에 도시된 바와 같이 헤드부(320)의 내부에서 함몰부(321)에 의해 하면이 지지되도록 설치된다.

상기와 같은 열차단부재(600)는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 관통공(610)과 복수의 돌출부(620)가 형성되는데, 상기 관통공(610)은 그로메트(400)를 관통한 복수의 리드선(500)이 관통되는 통공이다.

상기와 같은 관통공(610)에 의해 그로메트(400)를 관통한 리드선(500)은 슬리브 내부의 터미널(T)에 연결되는데, 상기 터미널(T)은 센서소자(S)와 연결되어 리드선(500)과 센서소자를 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.

또한, 상기 돌출부(620)는 도 4에 도시된 바와 같이, 관통공(610)의 상부 테두리에서 상측으로 돌출형성되는데, 여기서 돌출부(620)가 돌출되는 상측은 도 3에 도시된 바와 같이, 열차단부재(600)의 상면에서 그로메트(400)의 하면을 향하는 방향이다.

상기와 같은 돌출부(620)의 상면은 그로메트(400)의 하면과 맞닿아 지지하는데, 이러한 돌출부(620)가 돌출되는 길이는 그로메트(400)를 관통하여 설치되는 유동관필터(410)가 그로메트(400)의 하면을 관통하여 돌출된 길이보다 더 길게 제작되는 것이 바람직하며, 이는 유동관필터(410)를 통해 공기를 순환시키게 하기 위함이다.

상기와 같은 유동관필터(410)는 그로메트(400)를 관통하여 설치되되, 본 발명의 내부로 이물질이 유입되는 것을 걸러내고, 공기만 통과를 허용하는 부재로서, 이러한 유동관필터(410)는 슬리브(300)의 내부 공기와 대기 중의 공기가 순환되도록 하는 기능성 필터의 일종이다.

본 발명의 열차단부재(600)는 배기관(10)의 고열이 슬리브(300)의 내부를 거쳐 복사열 형태로 그로메트(400)로 전달되는 것을 차단함과 동시에, 유동관필터(410)가 공기가 순환될 수 있도록 공간은 형성시키는 역할을 하는 것이 특징이다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10-배기관 11-가스센서 결합홀
100-내부 검출부
200-결합부 210-나사산
220-와셔
300-슬리브 310-몸통부
320-헤드부 321-함몰부
330-절곡부
400-그로메트 410-유동관필터
500-리드선
600-열차단부재 610-관통공
620-돌출부

Claims (6)

1. 배기관의 내부로 삽입되어 상기 배기관을 통해 이동하는 배기가스 중의 산소농도를 감지하는 내부 검출부와,
   상기 내부 검출부의 상부에 설치되어 상기 내부 검출부가 상기 배기관의 내부에 고정되도록 하며, 상기 배기관에 결합되는 결합부와,
   상기 결합부의 상부에 형성되며, 대기 중의 산소농도를 검출하는 외부 검출부가 구비되며, 내부에는 센서소자가 구비되는 관형상의 슬리브와,
   상기 슬리브의 상부 개구에 결합되는 그로메트(grommet)와,
   상기 그로메트를 관통하여 상기 센서소자와 접속되어 배기가스 중의 산소농도와 대기 중의 산소농도에 대한 정보를 차량의 ECU(Electronic Control Unit)로 전송하는 복수의 리드선과,
   상기 슬리브의 내부에 설치되되, 상기 그로메트의 하부에 설치되어 상기 배기관으로부터 전달되는 복사열을 차단하는 열차단부재를 포함하고
   상기 슬리브는 상기 결합부와 연결되는 몸통부와, 상기 몸통부의 상부에 형성되되, 상기 몸통부보다 작은 지름을 가지며, 상기 그로메트가 결합되는 헤드부와, 상기 몸통부의 상부에서 내측을 향하여 절곡형성되어 상기 헤드부의 하부에 연결되는 계단형상의 절곡부를 포함하고,
   상기 그로메트를 길이방향으로 관통하여 설치되되, 이물질은 걸러내고, 상기 슬리브의 내부 공기와 대기 중의 공기가 순환되도록 하는 유동관필터를 포함하고,
   상기 열차단부재는 상기 배기관으로부터 전달되는 복사열을 차단하도록 상기 슬리브를 밀폐하여 설치되고,
   상기 그로메트를 관통한 상기 복수의 리드선이 관통되어 상기 복수의 리드선과 센서소자가 접속가능하도록 관통형성되는 복수의 관통공과,
   상기 헤드부의 내부에 설치되되, 상기 열차단부재의 상면에서 상기 그로메트의 하면을 향해 연장 형성되며, 상기 그로메트를 지지하여 상기 유동관필터의 하부로 공기가 순환될 수 있도록 공간을 형성시키는 돌출부가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 복수의 관통공의 상부 테두리에서 연장형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 유동관필터가 상기 그로메트의 하면에서 돌출된 길이보다 더 길게 제작되는 것을 특징으로 하는 차량용 가스센서의 그로메트 열변형 방지 구조.

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