KR101575517B1

KR101575517B1 - Diesel fuel filter of vehicle

Info

Publication number: KR101575517B1
Application number: KR1020140105813A
Authority: KR
Inventors: 류동명; 류부열; 함창호; 이보성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-08-14

Abstract

본 발명은 자동차의 연료탱크와 연료펌프 사이에 설치되어 연료에 포함된 수분이나 이물질 등의 불순물을 제거하는 디젤 연료필터에 관한 것으로, 기존의 디젤연료필터에 서로 분리되어 장착되는 써모스위치와 수분센서의 기능을 통합한 하나의 초음파 통합센서를 이용하여 필터 내 수분 생성 상태 및 연료 온도를 추정함으로써 발열부의 작동 제어 및 연료 내 수분 감지의 기능을 수행하는 자동차의 디젤 연료필터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a diesel fuel filter installed between a fuel tank of an automobile and a fuel pump to remove impurities such as moisture and foreign substances contained in the fuel. The diesel fuel filter includes a thermos position and a moisture sensor The present invention provides a diesel fuel filter for an automobile which performs an operation control of a heating unit and a function of moisture detection in a fuel by estimating a moisture generation state and a fuel temperature in the filter by using an integrated ultrasonic sensor integrated with the function of .

Description

[0001] Diesel fuel filter [0002]

본 발명은 자동차의 디젤 연료필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료탱크와 연료펌프 사이에 설치되어 연료에 포함된 수분이나 이물질 등의 불순물을 제거하는 디젤 연료필터에 관한 것이다.
The present invention relates to a diesel fuel filter for an automobile, and more particularly, to a diesel fuel filter installed between a fuel tank and a fuel pump to remove impurities such as moisture and foreign substances contained in the fuel.

일반적으로 디젤엔진은 높은 열효율과 낮은 연료비 등의 이점이 있어, 산업용이나 선박 및 차량용 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 연료 분사 방법이나 엔진 회전 방법 등을 개선하여 출력 성능을 향상시키고 매연을 감소시키는 등의 개선이 꾸준히 이루어지고 있다.Generally, diesel engines have advantages such as high thermal efficiency and low fuel cost, and they are widely used in various fields such as industrial, ship and automobile. Improvement of fuel injection method and engine rotation method improves output performance and reduces smoke Is improving steadily.

한편, 디젤 엔진의 연료는 자체에 소정량의 수분을 함유하고 있는데, 외부온도의 변화에 따라 발생하는 수분의 양은 차이가 난다. 여름철에는 기관의 온도와 외부온도 간의 차이가 나지 않으므로 발생하는 수분의 양이 미세하나, 겨울철에는 기관의 온도와 외부 온도 간의 많은 차이가 나므로 발생하는 수분의 양이 많아진다. 이로 인해 발생하는 수분을 제거하기 위한 연료필터가 설치되어 사용되고 있다.On the other hand, the fuel of the diesel engine contains a certain amount of water in itself, but the amount of water generated by the change of the external temperature differs. In summer, there is no difference between the temperature of the engine and the outside temperature, so the amount of water generated is fine, but in winter, the difference between the temperature of the engine and the temperature of the outside of the engine increases. And a fuel filter for removing water generated by the fuel filter is installed and used.

다시 말해, 디젤엔진용 연료필터(디젤 연료필터)는 연료탱크에서 디젤엔진으로 공급되는 연료를 여과하는 장치를 말하며, 이러한 디젤엔진용 연료필터는 연료 탱크와 연료펌프 사이에 설치되어 연료에 포함된 수분이나 이물질 등의 불순물을 제거하게 된다.In other words, a fuel filter for a diesel engine (diesel fuel filter) refers to a device for filtering fuel supplied from a fuel tank to a diesel engine, and the fuel filter for the diesel engine is installed between the fuel tank and the fuel pump, Thereby removing impurities such as moisture and foreign substances.

이때, 제거되는 수분이나 불순물 등은 연료필터 내부에 저장되기 때문에 일정량 이상 저장되면 이를 배출해야 하며, 이를 위하여 연료필터에는 여과되어 저장되는 수분(물)의 양을 감지하기 위한 수분센서가 설치되어 있다.At this time, moisture, impurities, and the like to be removed are stored in the fuel filter. Therefore, when a predetermined amount or more of the water is stored, the fuel filter is required to discharge the water. To this end, a moisture sensor for detecting the amount of water .

또한, 디젤엔진의 특성상 공급되는 연료가 일정온도 이상이 유지되어야 하나, 겨울철에는 외부온도가 낮아짐에 따라 원활한 동작을 위해 공급되는 연료의 온도를 상승시켜야 한다.In addition, due to the characteristics of the diesel engine, the supplied fuel should be maintained at a certain temperature or more, but in winter, the temperature of the supplied fuel must be raised for smooth operation as the external temperature is lowered.

따라서, 연료필터를 거쳐 엔진으로 공급되는 연료의 온도를 상승시키기 위해, 연료필터 내부에 발열수단을 설치함과 동시에, 공급되는 연료의 온도를 감지하기 위한 써모스위치가 설치되어 있다.Therefore, in order to increase the temperature of the fuel supplied to the engine via the fuel filter, a heating means is provided inside the fuel filter and a thermos position is provided for sensing the temperature of the supplied fuel.

즉, 디젤 연료필터는 이물질을 여과 및 포집하는 기능, 저온시 연료 유동을 위한 발열 기능, 연료 내 수분을 분리/저장 및 경고하는 기능 등을 수행하게 된다.That is, the diesel fuel filter performs a function of filtering and collecting foreign matter, a heat generating function for fuel flow at low temperature, a function of separating / storing and warning moisture in the fuel.

그러나, 종래의 디젤 연료필터는 발열수단의 제어를 위한 써모스위치, 연료 내 수분을 감지하기 위한 수분센서 등이 별도로 제작되어 설치되기 때문에, 연료필터에 결합되는 조립 개소가 증가하게 되고 각 부품을 설치하기 위한 조립 공정이 증가하는 단점이 있다.However, in the conventional diesel fuel filter, since the thermos position for controlling the heat generating means and the moisture sensor for sensing moisture in the fuel are separately provided, the number of assembly parts coupled to the fuel filter increases, There is an increase in the number of assembling processes.

또한 디젤 연료필터의 써모스위치는 바이메탈을 이용한 부품으로서 오직 연료 온도에만 의존하여 작동하게 되므로, 발열수단의 온/오프 제어 정확성이 저하되는 단점이 있다.In addition, since the thermos position of the diesel fuel filter is a part using a bimetal, it operates only depending on the fuel temperature, so that the on / off control accuracy of the heating means is deteriorated.

이러한 써모스위치의 단점을 개선하기 위해서는, 지역 및 차종 등에 따라 발열수단의 온/오프 작동 온도를 차별화하여 설정하거나 또는 바이메탈의 특성을 설정해야 하는데, 이는 불필요한 전력 소모를 유발하게 된다.In order to improve the disadvantages of the thermos position, it is necessary to set the on / off operation temperature of the heating means differently according to the region, the type of the vehicle or the like, or to set the characteristics of the bimetal, which causes unnecessary power consumption.

또한, 수분센서의 경우 연료와 물의 전기저항을 비교하여 클러스터의 수분경고등으로 신호를 발생하게 되는데, 물의 종류에 따라 저항값이 상이하여 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
In the case of a water sensor, a signal is generated by a water warning lamp of a cluster by comparing the electrical resistance of the fuel and water. However, the accuracy of the water resistance is low due to different resistance values depending on the type of water.

한국공개특허 10-2012-0089057(2012년08월09일)Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0089057 (Aug. 09, 2012) 한국공개특허 10-2010-0060844(2010년06월07일)Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0060844 (June 07, 2010)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 기존의 디젤연료필터에 서로 분리되어 장착되는 써모스위치와 수분센서의 기능을 통합한 하나의 초음파 통합센서를 이용하여 필터 내 수분 생성 상태 및 연료 온도를 추정함으로써 발열부의 작동 제어 및 연료 내 수분 감지의 기능을 수행하는 자동차의 디젤 연료필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a diesel fuel filter which is constructed in such a manner that a single ultrasonic integrated sensor integrating functions of a moisture sensor and a thermos position, An object of the present invention is to provide a diesel fuel filter of an automobile which performs the function of controlling the operation of the heating part and estimating the moisture content in the fuel by estimating the temperature.

이에 본 발명에서는, 연료에 함유된 불순물을 여과하기 위한 필터부와 상기 필터부로 유입되는 연료를 승온시키기 위한 발열부 및 상기 필터부에 결합된 수분저장부에 설치되는 초음파 통합센서를 포함하며, 상기 초음파 통합센서는 상기 수분저장부의 하단부에 결합되는 센서 바디; 상기 센서 바디에 내장되고, 하기 압전소자에 수신된 초음파 신호를 통해 판단한 결과에 따라 수분저장부에 수집된 매질 내 수분을 감지하고 연료의 밀도에 따른 온도를 추정하는 신호처리부; 상기 신호처리부의 일측에 실장되어 신호처리부에서 제공하는 전원에 의해 초음파 신호를 송신하고, 이후 반사되어 돌아오는 초음파 신호를 수신하는 압전소자; 상기 압전소자로부터 일정 높이 위에 고정되게 배치되고, 압전소자에서 송신된 초음파 신호를 반사하는 댐퍼 커버;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 디젤 연료필터를 제공한다.Therefore, the present invention includes a filter unit for filtering impurities contained in fuel, a heating unit for heating the fuel flowing into the filter unit, and an ultrasonic integrated sensor installed in the moisture storage unit coupled to the filter unit, The ultrasonic integrated sensor includes a sensor body coupled to a lower end of the moisture storage unit; A signal processing unit built in the sensor body and sensing moisture in the medium collected in the moisture storage unit according to a result of the ultrasonic signal received by the piezoelectric element and estimating a temperature according to density of the fuel; A piezoelectric element that is mounted on one side of the signal processing unit and transmits an ultrasonic signal by a power source provided by the signal processing unit, and then receives an ultrasonic signal reflected and returned; And a damper cover arranged to be fixed on the piezoelectric element at a predetermined height and reflecting the ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 초음파 통합센서는 신호처리부의 내부 바닥면 상에 압전소자의 상부 공간을 둘러싸는 중공형의 기둥 형태로 형성되어 매질 내 초음파 신호의 산란을 방지하는 고분자 재질의 댐퍼를 포함하여 구성되며, 상기 댐퍼는 그 외주면에 상하방향으로 연장되는 개구부가 적어도 하나 이상 형성된다.According to the embodiment of the present invention, the ultrasonic integrated sensor is formed as a hollow columnar shape surrounding the upper space of the piezoelectric element on the inner bottom surface of the signal processing unit, so as to prevent the scattering of ultrasonic signals in the medium. And at least one or more openings extending in the vertical direction are formed on the outer peripheral surface of the damper.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 초음파 통합센서는 수분저장부 내 매질 온도에 따른 저항값을 신호처리부에 제공하는 써미스터를 포함하여 구성되고, 수분저장부와 센서 바디 사이에 개재되어 수분저장부와 센서 바디 간에 씰링을 유지하는 오링을 포함하여 구성된다.According to an embodiment of the present invention, the ultrasonic integrated sensor includes a thermistor that provides a resistance value according to a medium temperature in the moisture storage unit to the signal processing unit, and is interposed between the moisture storage unit and the sensor body, And an O-ring for maintaining a seal between the sensor body and the sensor body.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 신호처리부는 수분저장부 내 매질 온도에 따른 저항값을 제공하는 써미스터(156)의 저항값이 일정값(R_ref) 이하이고, 압전소자에서 송신된 초음파 신호가 반사되어 돌아오는데 걸린 반사파 수신시간(TOF)을 미리 설정된 기준값과 비교한 결과 반사파 수신시간(TOF)이 기준값 이하이면, 발열부 작동 신호를 발생한다.According to an embodiment of the present invention, the signal processing unit may be configured such that the resistance value of the thermistor 156 that provides the resistance value according to the medium temperature in the moisture storage unit is equal to or less than a predetermined value (R_ref), and the ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element When the reflected wave reception time (TOF), which is reflected and reflected, is compared with a preset reference value, if the reflected wave reception time (TOF) is less than the reference value, a heating unit operation signal is generated.

이때 상기 일정값(R_ref)은 정상적인 디젤 연료보다 낮은 온도를 갖는 저온 디젤 연료의 저항값이고, 상기 기준값은 디젤 연료 내에서 송신된 초음파 신호가 댐퍼 커버에서 반사되어 압전소자로 돌아오는데 걸린 시간이다.The predetermined value R_ref is a resistance value of the low temperature diesel fuel having a lower temperature than the normal diesel fuel and the reference value is a time taken for the ultrasonic signal transmitted in the diesel fuel to be reflected from the damper cover and returning to the piezoelectric element.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 신호처리부는 압전소자에서 송신된 초음파 신호가 반사되어 돌아오는데 걸린 반사파 수신시간(TOF)을 미리 설정된 기준값과 비교한 결과, 반사파 수신시간(TOF)이 기준값 이하이고 임계치 이상이면 수분경고등의 점등 신호를 발생한다.According to the embodiment of the present invention, the signal processing unit compares the reflected wave reception time (TOF) reflected from the ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element with a preset reference value, and as a result, the reflected wave reception time (TOF) And if it is equal to or more than the threshold value, a lighting signal of the water warning lamp is generated.

이때 상기 기준값은 디젤 연료 내에서 송신된 초음파 신호가 댐퍼 커버에서 반사되어 압전소자로 돌아오는데 걸린 시간이고, 상기 임계치는 수분을 포함한 매질 내에서 송신된 초음파 신호가 연료층과 수분층 간에 경계면에 반사되어 압전소자로 돌아오는데 걸린 시간이며, 상기 수분층은 미리 설정된 일정 높이를 갖는 수분층이다.
In this case, the reference value is a time taken for the ultrasonic signal transmitted in the diesel fuel to be reflected by the damper cover and returning to the piezoelectric element, and the threshold value is a value obtained by reflecting the ultrasound signal transmitted in the medium containing moisture to the interface between the fuel layer and the water layer The time taken for returning to the piezoelectric element, and the water layer is a water layer having a predetermined constant height.

본 발명에 따른 자동차의 디젤 연료필터에 의하면, 기존의 써모스위치와 수분센서의 기능을 하나의 초음파 통합센서로 대체하여 수행하므로 조립 개소 및 공정을 축소하는 동시에 필터 내 조립 공간을 축소하게 되고, 이에 따라 필터 밀폐성이 개선되어 누유 가능성이 감소되고 와이어링 작업 또한 축소 가능하게 된다.According to the diesel fuel filter of the automobile according to the present invention, since the existing ultrasonic position and the function of the moisture sensor are replaced by a single ultrasonic integrated sensor, the assembly site and process are reduced and the assembly space in the filter is reduced. As a result, the filter tightness improves, reducing the possibility of leakage and reducing wiring work.

또한, 본 발명에 따른 자동차의 디젤 연료필터에 의하면, 디젤 연료의 저온특성에 따라 발열부의 온/오프 제어를 수행하므로 차량의 냉시동성 개선 및 발열부의 작동시간(소모전력) 단축이 가능하고, 이에 의해 연비 개선이 가능하게 된다.
Further, according to the diesel fuel filter of the automobile according to the present invention, since the on / off control of the heat generating part is performed according to the low temperature characteristics of the diesel fuel, it is possible to improve the cold rolling of the vehicle and shorten the operating time Fuel efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤 연료필터를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤 연료필터의 초음파 통합센서를 나타낸 확대도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 통합센서를 나타낸 외부 사시도 및 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 통합센서의 수분 감지 기능을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 통합센서의 매질 특성 감지 기능을 설명하기 위한 도면1 is a view illustrating a diesel fuel filter according to an embodiment of the present invention;
2 is an enlarged view of an ultrasonic integrated sensor of a diesel fuel filter according to an embodiment of the present invention.
3 is an external perspective view and a cross-sectional view illustrating an ultrasonic integrated sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the moisture sensing function of the ultrasonic integrated sensor according to the embodiment of the present invention;
5 is a view for explaining a medium property detection function of the ultrasonic integrated sensor according to the embodiment of the present invention;

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디젤 연료필터는 헤드부(110), 필터부(120), 발열부(130), 수분저장부(140), 및 초음파 통합센서(150)를 포함하여 구성된다.1, a diesel fuel filter according to an embodiment of the present invention includes a head 110, a filter 120, a heater 130, a water storage 140, and an ultrasonic integrated sensor 150, .

상기 헤드부(110)는 일측에 연료가 유입되는 연료유입구(111)가 형성되고, 타측에 수분 및 이물질 등의 불순물이 여과된 연료가 배출되는 연료배출구(112)가 형성된다.The head portion 110 is formed with a fuel inlet 111 through which fuel flows into one side and a fuel outlet 112 through which the fuel filtered by impurities such as moisture and foreign substances is discharged.

상기 필터부(120)는 헤드부(110)의 하부에 결합되어 형성되고, 그 내부에 연료에 함유된 불순물을 여과하기 위한 여과지(121)가 구비된다.The filter unit 120 is coupled to a lower portion of the head unit 110 and has therein a filter paper 121 for filtering impurities contained in the fuel.

상기 연료유입구(111)를 통해 유입된 연료는 여과지(121)를 거쳐 여과된 뒤 연료배출구(112)를 통해 배출된다.The fuel introduced through the fuel inlet 111 is filtered through the filter paper 121 and then discharged through the fuel outlet 112.

상기 발열부(130)는 헤드부(110)와 필터부(120) 사이에 결합되어 형성되고, 정상적인 디젤 연료의 온도 대비 저온일 시 상기 연료유입구(111)를 통해 유입된 연료의 온도를 상승시키게 된다.The heating unit 130 is coupled between the head unit 110 and the filter unit 120 and increases the temperature of the fuel introduced through the fuel inlet 111 when the temperature of the diesel fuel is low compared to the normal temperature of the diesel fuel. do.

이때 상기 발열부(130) 내에 구비되는 발열부재(131)는 PTC 히터일 수 있다.At this time, the heating member 131 provided in the heating unit 130 may be a PTC heater.

상기 수분저장부(140)는 필터부(120) 하부에 결합되어 형성되고, 이 필터부(120)의 여과지(121)를 통해 여과된 수분을 일시적으로 저장하게 된다.The moisture storage unit 140 is coupled to the lower part of the filter unit 120 and temporarily stores the filtered moisture through the filter paper 121 of the filter unit 120.

상기 초음파 통합센서(150)는 수분저장부(140)의 하부에 결합되어 형성되고, 이 수분저장부(140)에 수집된 수분을 감지하고 상기 발열부(130)의 온/오프 작동을 제어하는 기능을 수행한다.The ultrasonic integrated sensor 150 is coupled to a lower portion of the moisture storage unit 140 and senses the collected moisture in the moisture storage unit 140 and controls the on / off operation of the heating unit 130 Function.

알려진 바와 같이, 일반적으로 초음파 센서는 매질(액체)에 초음파를 송신한 뒤 경계면에서 반사된 초음파가 돌아올 때까지의 시간(TOF : Time of Flight)을 측정하여 매질의 높이(두께, 레벨)를 측정할 수 있고, 또한 측정거리를 일정값(기준값)으로 고정하고 반사파가 돌아올 때까지의 시간(TOF)을 측정하여 매질의 특성(즉, 음속)을 확인 가능하다. 그리고, 음속은 매질의 밀도에 비례한다.As is known, generally, an ultrasonic sensor measures the height (thickness, level) of a medium by measuring the time (TOF) until the ultrasonic waves reflected from the interface return after transmitting the ultrasonic waves to the medium And the characteristic (i.e., sound speed) of the medium can be confirmed by measuring the time until the reflected wave returns (TOF) by fixing the measurement distance to a constant value (reference value). The sonic velocity is proportional to the density of the medium.

이에 따라, 상기 초음파 통합센서(150)는 고정된 측정거리에 대해 TOF를 측정하여서 디젤 연료와 수분을 구분하고 디젤 연료의 상태(저온 유동성)를 감지할 수 있도록 구성된다.Accordingly, the ultrasonic integrated sensor 150 is configured to detect the state of the diesel fuel (low-temperature fluidity) by measuring the TOF with respect to the fixed measurement distance, thereby distinguishing the diesel fuel from the moisture.

도 2 및 도 3에 보이듯이, 초음파 통합센서(150)는 센서 바디(151), 신호처리부(152), 압전소자(153), 댐퍼(154), 댐퍼 커버(155), 써미스터(156), 오링(157)을 포함하여 구성된다.2 and 3, the ultrasonic integrated sensor 150 includes a sensor body 151, a signal processing unit 152, a piezoelectric element 153, a damper 154, a damper cover 155, a thermistor 156, And an O-ring (157).

상기 센서 바디(151)는 수분저장부(140)의 하단부에 조립식으로 탈착 가능하게 형성되고, 일례로 수분저장부(140)의 하단부를 둘러싸는 형태의 원통 모양으로 형성된다.The sensor body 151 is detachably attached to the lower end of the water storage part 140. The sensor body 151 is formed in a cylindrical shape to surround the lower end of the water storage part 140, for example.

상기 신호처리부(152)는 센서 바디(151)의 하부에 내장되어 구비되고, 압전소자(153)로 전원을 전달 공급하여 압전소자(153)의 초음파 신호 발생을 유도하며, 이후 반사되어 압전소자(153)로 돌아오는 반사파 신호를 통해 매질(연료 및 수분)을 구분하고 매질(연료)의 특성을 판단하게 되며, 이러한 동작을 위한 회로를 구비하고 있다.The signal processing unit 152 is embedded in the lower part of the sensor body 151 and supplies power to the piezoelectric element 153 to induce generation of an ultrasonic signal by the piezoelectric element 153, (Fuel and moisture) and judges the characteristics of the medium (fuel) through the reflected wave signal returning to the fuel cell 153. The circuit for this operation is provided.

신호처리부(152)는 압전소자(153)로 수신된 반사파 신호를 처리한 결과에 따라 발열부(130)의 온/오프 신호를 발생하고 수분경고등(미도시)의 점등 전압 신호를 선택적으로 발생하는 등의 기능을 하며, 예를 들면 PCB 기판 및 이에 구성된 소정의 회로로서 형성될 수 있다.The signal processing unit 152 generates an on / off signal of the heating unit 130 according to the result of processing the reflected wave signal received by the piezoelectric element 153 and selectively generates a lighting voltage signal of a moisture warning lamp (not shown) And may be formed, for example, as a PCB substrate and a predetermined circuit formed thereon.

상기 압전소자(153)는 신호처리부(152)의 일측에 실장되어 구비되는 것으로, 신호처리부(152)에서 전달하는 전원에 의해 초음파 신호를 생성하여 송신하고, 이후 경계면(매질 간에 경계면) 또는 댐퍼 커버(155)에서 반사되어 돌아오는 반사파 신호를 수신하는 역할을 한다.The piezoelectric element 153 is mounted on one side of the signal processing unit 152 and generates and transmits an ultrasonic signal by a power source transmitted from the signal processing unit 152. Thereafter, And serves to receive a reflected wave signal reflected and returned from the antenna 155.

도 2를 보면, 압전소자(153)는 신호처리부(152)의 일측에 실장된 형태로 그 상단면이 센서 바디(151)의 내부 바닥면에 노출되며, 이에 센서 바디(151)에 수용된 매질에 접하게 된다.2, the piezoelectric element 153 is mounted on one side of the signal processing unit 152, and its upper surface is exposed on the inner bottom surface of the sensor body 151, .

상기 댐퍼(154)는 신호처리부(152)의 내부 바닥면 상에 고정되게 구비되고, 매질 내 초음파 신호의 안정적인 송신 및 수신을 위해 압전소자(153)의 상부 공간을 둘러싸는 형태의 일정 높이를 갖는 중공형 기둥 모양으로 형성된다.The damper 154 is fixed on the inner bottom surface of the signal processing unit 152 and has a predetermined height that surrounds the upper space of the piezoelectric element 153 for stable transmission and reception of ultrasonic signals in the medium And is formed into a hollow columnar shape.

이때 댐퍼(154)는 댐퍼 커버(155)를 제외한 영역에서 발생하는 초음파 신호의 반사를 최소화하기 위해 고분자 재질로 이루어지며, 다시 말해 댐퍼 커버(155)를 제외한 영역에서 반사되는 초음파 신호의 흡수를 위해 고분자 재질로 이루어지며, 이에 의해 초음파 신호의 산란을 방지하고 댐퍼 커버(155)에서 반사된 초음파 신호만 압전소자(153)로 수신 가능하게 된다.At this time, the damper 154 is made of a polymer material in order to minimize the reflection of the ultrasonic signal generated in the area excluding the damper cover 155. In other words, in order to absorb the ultrasonic signal reflected from the area excluding the damper cover 155 Thereby preventing scattering of the ultrasonic signal and enabling only the ultrasonic signal reflected by the damper cover 155 to be received by the piezoelectric element 153.

또한 댐퍼(154)는 연료 및 수분 등의 매질이 내부로 잘 유입되도록 적어도 하나 이상의 개구부(154a)를 구비한다.In addition, the damper 154 has at least one opening 154a for allowing a medium such as fuel and moisture to flow well therein.

상기 개구부(154a)는 댐퍼(154)의 외주면에 상하방향으로 연장되게 형성되고, 구체적으로는 댐퍼(154)의 상단에서 하단까지 연장되게 형성된다.The opening 154a is formed on the outer peripheral surface of the damper 154 so as to extend vertically. Specifically, the opening 154a is formed to extend from the upper end to the lower end of the damper 154.

상기 댐퍼 커버(155)는 댐퍼(154)의 상단에 고정되게 구비되어 압전소자(153)로부터 일정 높이 위에 위치되고, 압전소자(153)로부터 송신되는 초음파 신호를 반사시키는 기능을 한다.The damper cover 155 is fixed to the upper end of the damper 154 and is positioned above a predetermined height from the piezoelectric element 153 and reflects an ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element 153.

댐퍼 커버(155)는 압전소자(153)와 댐퍼 커버(155) 간에 거리로서 초음파 통합센서(150)의 고정된 측정거리를 형성하게 된다.The damper cover 155 forms a fixed measurement distance of the ultrasonic integrated sensor 150 as a distance between the piezoelectric element 153 and the damper cover 155.

상기 써미스터(156)는 열적 신호를 전기적 신호로 바꾸어주는 것으로, 신호처리부(152)의 일측에 실장되어 그 상단면이 센서 바디(151)의 내부 바닥면에 노출되게 구비되고, 센서 바디(151) 내 매질 온도에 따른 저항값을 신호처리부(152)에 전달한다.The thermistor 156 converts a thermal signal into an electrical signal and is mounted on one side of the signal processing unit 152 so that its upper end is exposed on the inner bottom surface of the sensor body 151, And transmits the resistance value according to the temperature of the medium to the signal processor 152.

써미스터(156)의 저항값을 수신한 신호처리부(152)는, 매질 온도를 인지하여 반사파 신호의 TOF 값을 이용한 매질(연료)의 상태 감지 결과를 보정함으로써 매질 온도 추정치의 정확도를 높일 수 있다.The signal processor 152 receiving the resistance value of the thermistor 156 can increase the accuracy of the medium temperature estimate by correcting the state detection result of the medium (fuel) using the TOF value of the reflected wave signal by recognizing the medium temperature.

즉, 신호처리부(152)는 매질의 상태 감지시 온도에 따른 써미스터(156)의 저항값을 이용하여서 발열부(130) 제어의 정확도를 높일 수 있게 된다.That is, the signal processing unit 152 can increase the accuracy of the control of the heating unit 130 by using the resistance value of the thermistor 156 according to the temperature when detecting the state of the medium.

그리고, 상기 오링(157)은 수분저장부(140)와 센서 바디(151) 사이에 삽입되어 수분저장부(140)와 센서 바디(151) 간에 씰링을 유지되게 한다.The O-ring 157 is interposed between the moisture storage unit 140 and the sensor body 151 to maintain a seal between the moisture storage unit 140 and the sensor body 151.

이하, 상기와 같이 구성되는 초음파 통합센서(150)의 작동 상태를 기능별로 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation state of the ultrasonic integrated sensor 150 configured as described above will be described by function.

첨부된 도 4는 초음파 통합센서의 수분 감지 기능을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 초음파 통합센서의 매질 특성 감지 기능을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining the moisture sensing function of the integrated ultrasonic sensor, and FIG. 5 is a view for explaining a medium property sensing function of the integrated ultrasonic sensor.

도 4의 (a)를 참조하면, 센서 바디(151) 및 수분저장부(140) 내에 수분이 미수집된 경우 초음파 통합센서(150)의 압전소자(153)에서 송신된 초음파 신호가 댐퍼 커버(155)에서 반사되어 압전소자(153)로 돌아오게 되며, 이때 디젤 연료의 비중이 물의 비중보다 작기 때문에 초음파 신호의 이동속도가 상대적으로 느려 작은 값을 갖게 된다.4 (a), when moisture is not collected in the sensor body 151 and the moisture storage unit 140, the ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element 153 of the ultrasonic integrated sensor 150 is transmitted to the damper cover 155 and returns to the piezoelectric element 153. Since the specific gravity of the diesel fuel is smaller than the specific gravity of the water, the moving speed of the ultrasonic signal is relatively slow and becomes small.

따라서 디젤 연료 내에서 초음파 신호가 압전소자(153)로 돌아오는데 걸린 시간을 기준값(TOF_ref)으로 설정하고, 이 기준값(TOF_ref)보다 반사파 수신시간이 단축되는 경우 센서 바디(151) 및 수분저장부(140) 내에 수분이 수집된 것으로 판단할 수 있다.Therefore, when the time taken for the ultrasonic signal to return to the piezoelectric element 153 in the diesel fuel is set to the reference value TOF_ref and the reflected wave reception time is shorter than the reference value TOF_ref, the sensor body 151 and the moisture storage unit 140). &Lt; / RTI >

즉, 도 4의 (b)를 참조하면, 센서 바디(151) 및 수분저장부(140) 내에 수분이 수집된 경우, 압전소자(153)에서 송신된 초음파 신호는 댐퍼 커버(155)까지 도달하지 못하고 연료층 아래에 형성된 수분층과 연료층 간에 경계면에서 반사되어 압전소자(153)로 돌아오게 된다.4 (b), when moisture is collected in the sensor body 151 and the moisture storage unit 140, the ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element 153 does not reach the damper cover 155 And is reflected at the interface between the water layer formed below the fuel layer and the fuel layer and returned to the piezoelectric element 153.

물의 경우 디젤 연료보다 비중이 커 초음파 신호의 이동속도가 상대적으로 빠른 동시에, 댐퍼 커버(155)가 아닌 연료층과 수분층 간에 경계면에서 초음파 신호가 반사되어 압전소자(153)로 돌아오게 되므로 설정된 기준값(TOF_ref)보다 반사파 수신시간(TOF)이 단축된다.In the case of water, the specific gravity is higher than that of the diesel fuel, and the moving speed of the ultrasonic signal is relatively fast. At the same time, the ultrasonic signal is reflected at the interface between the fuel layer and the water layer instead of the damper cover 155 and returned to the piezoelectric element 153. (TOF) is shorter than the TOF_ref.

신호처리부(152)는 이러한 반사파 수신시간(TOF)의 차이를 통해 일정량의 수분 생성을 감지할 수 있으며, 반사파 수신시간(TOF)이 일정 범위 내의 값을 만족하는 경우 클러스터의 수분경고등으로 점등 신호를 출력하게 된다.The signal processor 152 can detect the generation of a certain amount of moisture through the difference of the reflected wave reception time TOF. If the reflected wave reception time TOF satisfies a value within a certain range, .

다시 말해, 신호처리부(152)는 기준값(TOF_ref)과 비교하여 반사파 수신시간(TOF)이 기준값(TOF_ref)보다 작은 경우 수분 생성을 판단하게 되고, 반사파 수신시간(TOF)이 기준값(TOF_ref)보다 작고 임계치보다 큰 경우 수분저장부(140)에 일정량 이상의 수분이 수집된 것으로 판단하여 수분경고등으로 점등 신호를 출력한다.In other words, when the reflected wave reception time TOF is smaller than the reference value TOF_ref, the signal processing unit 152 compares the reference value TOF_ref with the reference value TOF_ref. When the reflected wave reception time TOF is smaller than the reference value TOF_ref If it is larger than the threshold value, it is determined that a predetermined amount of moisture is collected in the moisture storage unit 140, and a light warning signal is output to the moisture warning lamp.

이때 상기 임계치는 압전소자(153)에서 송신된 초음파 신호가 미리 설정된 수분경고용량의 경계면에서 반사되어 돌아오는데 걸린 시간으로 설정될 수 있다.At this time, the threshold value may be set to a time taken for the ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element 153 to be reflected from the interface of the preset moisture warning capacity and returned.

즉, 상기 임계치는 수분을 포함한 매질 내에서 송신된 초음파 신호가 연료층과 수분층 간에 경계면에 반사되어 압전소자(153)로 돌아오는데 걸린 시간이며, 상기 수분층은 미리 설정된 일정 높이(수분경고용량)를 갖는 수분층이다.That is, the threshold value is a time taken for the ultrasonic signal transmitted in the medium containing moisture to be reflected on the interface between the fuel layer and the water layer to return to the piezoelectric element 153, and the water layer has a predetermined height (moisture warning capacity) .

이와 같이 초음파 통합센서(150)는 수분 감지시 연료층과 수분층 간에 경계면에 의한 반사로 반사파 수신시간(TOF)이 기준값보다 작고 임계치보다 큰 값을 감지하는 경우 클러스터의 수분경고등을 점등시켜 기존 수분센서의 기능을 수행하게 된다.In this way, when the ultrasonic integrated sensor 150 senses a reflection value due to the boundary surface between the fuel layer and the water layer at the time of moisture sensing, when the TOF is smaller than the reference value and senses a value larger than the threshold value, As shown in FIG.

또한, 알려진 바와 같이, 디젤 연료의 경우 정제시 끓는점이 높아서 파라핀 성분이 가솔린 대비 많이 존재하며, 이 파라핀 성분은 저온에서 고형화되면서 디젤 연료의 흐름을 막아 유동성을 저하시킨다. 이때 디젤 연료가 차가워짐에 따라 파라핀 왁스가 처음 보이기 시작하는 온도를 구름점(CP: Cloud Point)이라 하고, 파라핀 왁스의 양이 충분하여 연료가 굳어지기 시작하는 온도를 유동점(PP: Pour Point)이라고 한다.Also, as is known, diesel fuel has a high boiling point during refining, and paraffin components are present in a greater amount compared to gasoline, and this paraffin component solidifies at low temperature, thereby blocking the flow of diesel fuel and deteriorating fluidity. The temperature at which the paraffin wax first starts to be visible as the diesel fuel cools down is referred to as cloud point (CP) and the temperature at which the fuel begins to harden due to the amount of paraffin wax is referred to as the pour point (PP) .

따라서, 도 5를 참조하여 보면, 정상적인 디젤 연료의 온도 대비 저온 상태의 디젤 연료의 경우, 구름점 또는 유동점 이하에서는 밀도가 증가되어 반사파 수신시간(TOF)이 상기의 기준값(TOF_ref) 대비 짧아지므로 이때에 발열부 온 신호를 출력하여 발열부(130)를 작동시킨다.Therefore, referring to FIG. 5, in the case of diesel fuel at a low temperature relative to the temperature of normal diesel fuel, the density is increased at the rolling point or below the pour point, so that the reflected wave reception time TOF becomes shorter than the reference value TOF_ref So that the heat generating unit 130 is operated.

이때, 신호처리부(152)는 써미스터(156)로부터 수신한 저항값이 미리 설정된 일정값(R_ref) 이하이고(또는 일정 범위 내의 값이고), 송신된 초음파 신호가 압전소자(153)로 돌아오는 반사파 수신시간(TOF)을 기준값(TOF_ref)과 비교한 결과 반사파 수신시간(TOF)이 기준값(TOF_ref)보다 작으면, 디젤 연료가 정상 온도 대비 저온상태인 것으로 판단하고 발열부 온 신호를 출력한다.At this time, the signal processing unit 152 determines that the resistance value received from the thermistor 156 is equal to or less than a preset constant value (R_ref) (or a value within a predetermined range), and the transmitted ultrasonic signal is reflected by the piezoelectric element 153 When the reception time TOF is smaller than the reference value TOF_ref as a result of the comparison of the reception time TOF_ref with the reference value TOF_ref, it is determined that the diesel fuel is at a low temperature with respect to the normal temperature,

즉, 상기 신호처리부(152)는 써미스터(156)의 저항값이 일정값(R_ref) 이하일 때(또는 일정 범위 내의 값일 때), 반사파 수신시간(TOF)을 통해 연료의 밀도값을 계산하고, 계산된 연료의 밀도값을 통해 연료 온도를 추정하여 연료 상태를 판단한다.That is, the signal processing unit 152 calculates the density value of the fuel through the reflected wave reception time (TOF) when the resistance value of the thermistor 156 is equal to or less than a predetermined value (R_ref) The fuel temperature is estimated through the density value of the fuel to determine the fuel condition.

여기서, 상기 일정값(R_ref)은 정상적인 디젤 연료보다 낮은 온도를 갖는 저온 디젤 연료의 저항값이고, 상기 기준값(TOF_ref)은 디젤 연료 내에서 송신된 초음파 신호가 댐퍼 커버에서 반사되어 압전소자로 돌아오는데 걸린 시간이다.Here, the predetermined value R_ref is a resistance value of the low-temperature diesel fuel having a temperature lower than that of the normal diesel fuel, and the reference value TOF_ref is the ultrasonic signal transmitted in the diesel fuel is reflected from the damper cover and returns to the piezoelectric element It is time taken.

아울러, 신호처리부(152)는 추정된 연료 온도값을 써미스터(156)의 저항값을 통해 보정하여 정확도를 높인다.In addition, the signal processing unit 152 corrects the estimated fuel temperature value through the resistance value of the thermistor 156 to increase the accuracy.

이와 같이 본 발명에 따른 초음파 통합센서(150)는 단순히 매질 온도가 아니라 실제 디젤 연료의 저온 특성에 따라 발열부(130)를 작동시키므로, 상기 발열부(130)의 제어 정확도를 높여 냉시동성을 개선하고 발열부(130)의 작동시간 및 소모전력을 감소하여 차량 연비 개선을 가능하게 한다.As described above, the ultrasonic integrated sensor 150 according to the present invention operates the heating unit 130 according to the low temperature characteristic of the actual diesel fuel rather than the medium temperature, thereby improving the control accuracy of the heating unit 130, Thereby reducing the operating time and consuming power of the heat generating unit 130, thereby improving the fuel efficiency of the vehicle.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Modified forms are also included within the scope of the present invention.

110 : 헤드부
111 : 연료유입구
112 : 연료배출구
120 : 필터부
121 : 여과지
130 : 발열부
140 : 수분저장부
150 : 초음파 통합센서
151 : 센서 바디
152 : 신호처리부
153 : 압전소자
154 : 댐퍼
155 : 댐퍼 커버
156 : 써미스터
157 : 오링110: head portion
111: fuel inlet
112: fuel outlet
120:
121: filter paper
130:
140:
150: Ultrasonic integrated sensor
151: Sensor body
152: Signal processor
153: piezoelectric element
154: damper
155: Damper cover
156: Thermistor
157: O ring

Claims

And an ultrasonic integrated sensor provided in a water storage unit coupled to the filter unit, wherein the ultrasonic integrated sensor includes a filter unit for filtering impurities contained in the fuel, a heating unit for heating the fuel flowing into the filter unit,
A sensor body coupled to a lower end of the moisture storage;
A signal processing unit built in the sensor body and sensing moisture in the medium collected in the moisture storage unit according to a result of the ultrasonic signal received by the piezoelectric element;
A piezoelectric element that is mounted on one side of the signal processing unit and transmits an ultrasonic signal by a power source provided by the signal processing unit, and then receives an ultrasonic signal reflected and returned;
A damper cover arranged to be fixed on the piezoelectric element at a predetermined height and reflecting an ultrasonic signal transmitted from the piezoelectric element;
Lt; / RTI >
When the reflected wave reception time (TOF), which is reflected by the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric element, is compared with a preset reference value, the signal processing unit outputs the reflected wave reception time (TOF) And a lighting signal is generated when the diesel fuel filter is turned on.

The method according to claim 1,
Wherein the ultrasonic integrated sensor includes a damper for preventing scattering of an ultrasonic signal in a medium in a hollow columnar shape surrounding an upper space of the piezoelectric element on an inner bottom surface of the signal processing unit, filter.

The method of claim 2,
Wherein at least one or more openings extending in a vertical direction are formed on an outer peripheral surface of the damper.

The method according to claim 1,
Wherein the ultrasonic integrated sensor includes a thermistor for providing a signal processing unit with a resistance value according to a medium temperature in the moisture storage unit.

The method according to claim 1,
Wherein the ultrasonic integrated sensor includes an O-ring interposed between the moisture storage unit and the sensor body to maintain a seal between the moisture storage unit and the sensor body.

The method according to claim 1,
The signal processing unit calculates the density value of the fuel through the reflected wave reception time (TOF) when the resistance value of the thermistor that provides the resistance value according to the medium temperature in the moisture storage unit is equal to or less than a predetermined value (R_ref) And estimating the fuel temperature through the density value to determine the fuel state.

The method according to claim 1,
Wherein the signal processor outputs a lighting signal as a water warning light if the reflected wave reception time (TOF) is smaller than the reference value and is larger than the threshold value as a result of comparing the reflected wave reception time (TOF) with the reference value.

The method of claim 6,
The predetermined value R_ref is a resistance value of the low-temperature diesel fuel having a lower temperature than the normal diesel fuel, and the reference value is a time taken for the ultrasonic signal transmitted in the diesel fuel to be reflected from the damper cover and return to the piezoelectric element. A diesel fuel filter of a car.

The method of claim 7,
The reference value is a time taken for the ultrasonic signal transmitted in the diesel fuel to be reflected by the damper cover and returning to the piezoelectric element, and the threshold value is set such that the ultrasonic signal transmitted in the medium containing moisture is reflected on the interface between the fuel layer and the water layer, Wherein the water layer is a water layer having a predetermined height.