CN102384765A - 传感器的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种传感器结构，其在传感器的输入输出端子上外部安装电子部件的情况下，使电子部件的连接部可靠性提高，并且在生产率、小型轻量化等方面优良。作为结构体的基础的外壳构件所使用的树脂材料的线膨胀系数与安装的传感器的壳体构件所使用的树脂材料的线膨胀系数的关系构成为“壳体构件《线膨胀系数α《外壳构件”，在外部安装电子部件时，电子部件安装到一体成型在线膨胀系数小的部件侧即壳体构件侧的输入输出端子上。

Description

传感器的结构
技术领域
本发明涉及适合于内燃机的吸入空气的物理量计测的传感器的一体化结构及使用了该结构的内燃机控制装置。
背景技术
作为内燃机用的吸入空气的物理量测定技术，例如对于流量测定技术而言，已知有发热电阻体式空气流量测定装置(参照专利文献1)。该发热电阻体式空气流量测定装置是利用从发热电阻体夺取的热量相对于流入流量存在相关关系的装置，由于能够直接测定发动机的燃烧控制中需要的质量流量，因此尤其被广泛地作为机动车的空燃比控制用的流量计使用。
并且，作为其它的内燃机用的吸入空气的物理量计测技术，存在将流量测定装置、压力检测装置、湿度检测装置等一体化而成的具有多种计测功能的传感器。例如，在日本特开2008-304232号公报中记载有将空气流量传感器、压力传感器一体化的例子。
【专利文献1】日本专利3523022号公报
【专利文献2】日本特开2008-304232号公报
使用电子控制燃料喷射系统的机动车得以普及化，近年来进一步的高性能化、高功能化不断进展。在该情况下，各种传感器、控制设备拥挤地配置在发动机室的内部，并且将各种传感器、控制设备、进而用于控制它们的控制单元等相互连接的配线也错综复杂。
以上述情况为背景，期望通过将多个传感器、控制设备一体化而实现部件件数的降低和发动机室内部的景象改善等，例如将流量测定装置和温度检测装置、进而半导体式压力检测装置、湿度检测装置等一体化，且共用连接器的对策等就是其中一例，由此，能够实现向车辆的部件组装工时的减少和配线的简化。
以往，将上述的流量测定装置和温度检测装置一体化的结构为主流，但今后随着如上述那样将所述压力检测装置、湿度检测装置等也一体化，则出现各种技术的课题。
尤其是为了推进传感器的多功能化，与以往类型相比，必然由多部件构成，从而在安装空间的问题、制造工序的繁杂度、进而多部件结构引起的连接点的数量增多、即连接部的可靠性等方面产生顾虑。
例如，在将流量测定装置和压力检测装置一体化，并且从外部安装连接芯片电容器来提高所述压力检测装置的抗电波干扰性能的情况下，因保持安装的对方侧端子的树脂材料由于环境温度的变化而产生树脂的膨胀收缩等，从而使芯片电容器的连接端子间隔等产生变位。其结果是，例如由焊料或导电性粘接剂等连接的芯片电容器与端子的连接部分疲劳，最终可能导致断裂。在该情况下，压力检测装置在显著缺少有意图的抗电波干扰性能的状态下用于发动机控制，例如在将来自压力检测装置的信号用于节气门开度控制的情况下，可能产生压力检测装置的误动作。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种在将压力检测装置、湿度检测装置等相对于流量测定装置一体化时，在可靠性、生产率、小型轻量化等方面优越的传感器结构。
为了应对上述课题而采取以下的方法。
作为结构体的基础的外壳构件所使用的树脂材料的线膨胀系数与安装的传感器的壳体构件所使用的树脂材料的线膨胀系数的关系构成为“壳体构件《线膨胀系数α《外壳构件”，在外部安装电子部件时，电子部件安装到一体成型在线膨胀系数小的部件侧即壳体构件侧的输入输出端子上。
由此，由于伴随周围温度变化的PPS自身的膨胀收缩非常小，因此即使通过电子部件对各输入输出用端子构件间进行桥式连接也能够确保电子部件的连接部可靠性。
发明效果
根据本发明，为了提高安装的传感器的抗电波干扰性等各性能，可以进行电子部件的外部安装。由此能够长期确保电子部件的连接可靠性，并且由于能够适用简单的外部安装，因此能够实现生产率的提高和成本的降低。
并且，能够提供一种机动车用的性能或品质优越的、能够同时检测空气流量和吸气压力等各种物理量的多功能型传感器。
附图说明
图1是表示本发明的一实施例的传感器结构图及其A-A剖视图。
图2是表示本发明的一实施例的传感器结构图。
图3是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。
图4是表示本发明的再一实施例的传感器结构图。
图5是将本发明件适用于电子燃料喷射方式的内燃机的一实施例。
符号说明：
1主空气通路
2主空气通路构成构件
3发热电阻体式空气流量测定装置
4插入口
5压力检测装置
6多功能型传感器
7外壳构成构件
8基体构件
9电路基板
10罩构件
11发热电阻体
12温度补偿用电阻体
13吸入空气温度传感器
14副空气通路
15副空气通路构成构件
16密封件
17结合构件
18连接器端子
19压力检测芯片
20输入输出用端子构件
21壳体构件
22电子部件
23连接用糊剂构件
24压力检测装置用连接器终端
25连接器
26注型树脂
27压力导入孔
28空间部
29焊接部
50空气滤清器
51吸入空气
52吸入通道
53节气门区
54喷射器
55进气歧管
56发动机气缸
57气体
58排气歧管
59节气门角度传感器
60氧浓度计
61发动机旋转速度计
62控制单元
63节气门
具体实施方式
使用图1，对本发明的一实施例进行说明。
在构成主空气通路(也称为吸气管路或简称为吸气管)1的主空气通路构成构件(吸气管路构成构件)2的一部分设有传感器的插入口4，从插入口4设置将发热电阻体式空气流量测定装置3和压力检测装置5一体化而成的多功能型传感器6。
发热电阻体式空气流量测定装置3除了外壳构成构件7以外，还具备基体构件8、用于保护电路基板9的罩构件10、用于计测空气流量的发热电阻体11、用于空气流量计测的温度补偿用电阻体12、在车辆侧使用的吸入空气温度传感器13、内装有发热电阻体11和温度补偿用电阻体12等的副空气通路14、用于构成副空气通路14的副空气通路构成构件15、用于对主空气通路1和外部进行密封的密封件16等。进行吸入空气流量和吸入空气温度的检测的发热电阻体11、温度补偿用电阻体12、吸入空气温度传感器13经由结合构件17与电路基板9连接，并且电路基板9同样地经由结合构件17与连接器端子18电连接，并经由连接器25与外部进行输入输出。
搭载在发热电阻体式空气流量测定装置3的外壳构成构件7上的压力检测装置5通过将具备压力检测部和电路的压力检测芯片19、输入输出用端子构件20、以及将它们电连接的结合构件17与壳体构件21一体化而构成，输入输出用端子构件20设置成从壳体构件21突出，并通过焊接等与压力检测装置用连接器终端24电连接，并经由连接器25与外部进行输入输出，其中压力检测装置用连接器终端24与连接器端子18同列配置。
另外，压力检测装置5与外壳构成构件7的固定通过使注型树脂26向设置在外壳构成构件7中的型腔内流入而完成。主空气通路1内部的压力通过经由插入口4、压力导入孔27连通到设有压力检测芯片19的位置而能够计测。
在此，在压力检测装置5与发热电阻体式空气流量测定装置3一体化的情况下，发热电阻体式空气流量测定装置3的外壳构成构件7作为结构体而需要确保在机动车的吸气系统中使用时要求的相对于温度环境、机械的振动环境、冲击环境等的牢固性。因此，适合使用具有必要的机械强度且同时延展性、韧性优越、并且相对于温度变化和湿度变化不易劣化的树脂材料，例如使用通过纤维玻璃等强化了的PBT树脂来进行成型。
另外，压力检测装置5的壳体构件21选择PPS等线膨胀系数小的材料。即，线膨胀系数具有“壳体构件21《线膨胀系数α《外壳构成构件7”的关系。
在此，压力检测装置5需要从外部安装芯片电容器等电子部件22，来提高抗电波干扰性能。在本实施例中，通过焊料或导电性粘接剂等连接用糊剂构件23将该电子部件22安装到输入输出用端子构件20上、即压力检测装置5侧。换言之，构成为具有如下特征的结构，即，电子部件22搭载在通过线膨胀系数小的树脂封装的部件侧。
通过该结构，由于壳体构件21由线膨胀系数小的树脂材料构成，因此即使在周围温度发生了变化的情况下，壳体构件21也难以引起膨胀收缩，因此在输入输出用端子构件20上将端子间距离的变动抑制成最小限度，即使通过电子部件对各输入输出用端子构件间进行桥式连接也能够确保连接部可靠性。因此，通过在该位置安装电子部件22，能够提高电子部件22与输入输出用端子构件20间的连接部可靠性。
若在PBT侧搭载电子部件，则在PBT树脂热膨胀收缩的同时一体成型的连接器端子构件也发生变位，因此电子部件的连接部产生交变应力的影响。
图2是压力检测装置5的局部剖视图。
压力检测装置5与外壳构成构件7的固定通过使注型树脂26向设置于外壳构成构件7的型腔内流入而完成，但需要进一步使经由连接用糊剂构件23连接在输入输出用端子构件20上的电子部件22的固定更加可靠，在机动车的发动机室内部即使在假想的环境下也要确保充分的电子部件22的连接可靠性。在该情况下，由注型树脂26将电子部件22与输入输出用端子构件20整体包入的话有效。
为了使注型树脂26完全遍及电子部件22和输入输出用端子构件20的周围整体，需要使注型树脂26的流入或回绕良好，因此在搭载有电子部件22的区域且输入输出用端子构件20的下侧不配置结构物而设置空间部28。优选该空间部28为输入输出用端子构件20所具有的端子厚度的两倍以上。通过该结构，能够利用一种注型树脂26包围电子部件22和输入输出用端子构件20的周围整体，其结果是能够提高电子部件22的连接部可靠性。
图3是表示电子部件22的安装方法的另一实施例的一例的图。
在为了提高压力检测装置5的抗电波干扰性能而将两个以上的电容器等电子部件安装在输入输出用端子构件20上的情况下，将电子部件22搭载成交错状。在一个端子上连接两部件的电极的例子中优选避免连接用糊剂构件23彼此接触。当连接用糊剂构件23彼此接触时，连接用糊剂构件彼此拉拽，在糊剂热固化后因残留应力而引起裂纹等连接部的不良情况。通过将电子部件22搭载成交错状，能够充分确保相邻的连接用糊剂构件23间的距离。
图4是表示电子部件22的安装方法的再一实施例的一例的图。
在为了提高压力检测装置5的抗电波干扰性能而将电容器等电子部件安装在输入输出用端子构件20上时，电子部件22位于接近压力检测装置5的壳体构件21的位置。由于壳体构件21由PPS那样的线膨胀系数小的树脂材料构成，因此即使在周围温度变化的情况下，壳体构件21也不易引起膨胀收缩，因此在输入输出用端子构件20上，端子间距离的变动在最接近壳体构件21的部分最小。通过在该位置安装电子部件22，从而能够提高连接部的可靠性。
另外，优选将焊接部29设置在尽可能远离电子部件22的位置。在输入输出用端子构件20的宽度为W时，将电子部件22与焊接部29之间的距离确保为2W以上。若这样确保电子部件22与焊接部29的距离，则缓和焊接时或焊接后产生的施加给输入输出用端子构件20的应力，在提高电子部件22的连接部可靠性上具有效果。
最后，使用图5来表示将多功能型传感器6适用于电子燃料喷射方式的内燃机的一实施例。
从空气滤清器50吸入的吸入空气51经由插入有多功能型传感器6的主空气通路构成构件2、吸入通道52、节气门区53及具备供给燃料的喷射器54的进气歧管55而被吸入发动机气缸56。另一方面，发动机气缸56产生的气体57经由排气歧管58而被排出。
从多功能型传感器6输出的空气流量信号、湿度信号、压力信号、温度信号、从节气门角度传感器59输出的节气门角度信号、从设置在排气歧管58上的氧浓度计60输出的氧浓度信号以及从发动机旋转速度计61输出的发动机旋转速度信号等输入到控制单元62，控制单元62逐次运算上述的信号而求出最佳的燃料喷射量和最佳的输出转矩，并使用该值对所述喷射器54和节气门63进行控制。

Claims (6)

1.一种传感器的结构，其具有具备与外部进行输入输出的连接器的树脂制的外壳构件，且检测第一物理量的传感构件和检测第二物理量的传感构件搭载在所述外壳构件上，所述传感器的结构的特征在于，
检测所述第二物理量的传感构件以与所述连接器电连接的多个输入输出用端子从树脂制的壳体构件突出的方式与所述壳体构件一体构成，
构成所述壳体构件的树脂的线膨胀系数比构成所述外壳构件的树脂的线膨胀系数小，
芯片状的电子部件在所述壳体构件的所述多个输入输出用端子的端子之间电连接成搭桥状。
2.根据权利要求1所述的传感器的结构，其特征在于，
在所述输入输出用端子与所述外壳构件之间，在所述多个输入输出用端子的至少与所述电子部件电连接的长度方向的范围内设有空间，由填充构件覆盖所述输入输出用端子与所述电子部件整体，并且所述外壳构件和检测所述第二物理量的传感构件一体固定。
3.根据权利要求1或2所述的传感器的结构，其特征在于，
所述第一物理量为空气流量，所述第二物理量为压力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器的结构，其特征在于，
两个以上的所述电子部件与所述输入输出用端子电连接，且两个以上的所述电子部件安装成交错状。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器的结构，其特征在于，
所述电子部件安装在所述输入输出端子从所述壳体构件突出的附近。
6.根据权利要求5所述的传感器的结构，其特征在于，
当所述输入输出用端子的一个端子宽度为W时，从所述输入输出用端子与所述连接器的接合点到所述电子部件的距离为2W以上。
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