FR3068467A1 - SIMPLIFIED PRESSURE SENSOR - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un capteur de pression (1) pour mesurer la pression dans un système de gaz d'échappement d'un moteur thermique et un procédé de fabrication de ce capteur comprenant un substrat (3), un élément sensible à la pression (2), et un boîtier de protection (4) dans lequel sont logés le substrat (3) et l'élément sensible à la pression (2). Selon l'invention, l'élément sensible à la pression (2) est fixé directement sur le substrat (3). Le capteur de pression (1) comprend des moyens de connexion (5) pour relier électriquement directement le substrat (3) à l'élément sensible à la pression (2) et un substrat métallique (18) pour relier électriquement les moyens de connexion (5) à un connecteur.The present invention relates to a pressure sensor (1) for measuring the pressure in an exhaust system of a heat engine and a method of manufacturing this sensor comprising a substrate (3), a sensor element pressure (2), and a protective housing (4) in which the substrate (3) and the pressure sensitive element (2) are accommodated. According to the invention, the pressure sensitive element (2) is attached directly to the substrate (3). The pressure sensor (1) comprises connection means (5) for directly electrically connecting the substrate (3) to the pressure-sensitive element (2) and a metal substrate (18) for electrically connecting the connection means ( 5) to a connector.
Description
Capteur de pression simplifiéSimplified pressure sensor
La présente invention concerne un capteur de pression destiné notamment à être monté sur un répartiteur d’air d’admission d’un véhicule automobile.The present invention relates to a pressure sensor intended in particular to be mounted on an intake air distributor of a motor vehicle.
Ce type de capteur comprend généralement une sonde de pression pour mesurer la pression d’un mélange gazeux circulant dans le répartiteur d’admission d’un moteur thermique d’un véhicule. Il peut être utilisé dans une boucle EGR («Exhaust Gaz Recirculation»), par exemple. Ce capteur est communément appelé capteur MAP («Manifold Air Pressure»).This type of sensor generally includes a pressure probe to measure the pressure of a gas mixture circulating in the intake manifold of a heat engine of a vehicle. It can be used in an EGR (“Exhaust Gas Recirculation”) loop, for example. This sensor is commonly called a MAP sensor ("Manifold Air Pressure").
Ce capteur de pression peut éventuellement comprendre une sonde de température pour mesurer la température du mélange gazeux qui est constitué essentiellement d’air mais peut comporter également des gaz d’échappement qui recirculent dans l’admission, des vapeurs d’huile provenant du recyclage des gaz des carters, et des vapeurs de carburant pouvant provenir du réservoir. Ce type de capteur est communément appelé capteur TMAP («Température Manifold Air Pressure»).This pressure sensor can optionally include a temperature probe for measuring the temperature of the gas mixture which consists essentially of air but can also include exhaust gases which recirculate in the intake, oil vapors from the recycling of crankcase gases, and fuel vapors that may come from the tank. This type of sensor is commonly called a TMAP (“Temperature Manifold Air Pressure”) sensor.
La mesure de la pression et de la température permet au système de contrôle pilotant le moteur thermique de déterminer entre autre la densité de l’air admis. Cette information permet d’optimiser le pilotage du moteur afin de réduire les émissions polluantes et d’augmenter les performances.The pressure and temperature measurement allows the control system driving the heat engine to determine, among other things, the density of the intake air. This information makes it possible to optimize engine control in order to reduce polluting emissions and increase performance.
La sonde de pression comprend un élément sensible à la pression monté sur un premier substrat qui peut être un circuit imprimé du type PCB ou une céramique.The pressure probe comprises a pressure-sensitive element mounted on a first substrate which may be a printed circuit of the PCB type or a ceramic.
Des premiers moyens de connexion électrique sont prévus pour relier l’élément sensible à la pression au premier substrat.First electrical connection means are provided for connecting the pressure-sensitive element to the first substrate.
Cet ensemble élément sensible / substrat est monté dans un premier boîtier de protection. Des deuxièmes moyens de connexion électrique sont prévus pour relier cet ensemble élément sensible / substrat au premier boîtier de protection qui est classiquement rempli d’un gel pour former une sonde de pression.This sensitive element / substrate assembly is mounted in a first protective housing. Second electrical connection means are provided for connecting this sensitive element / substrate assembly to the first protective housing which is conventionally filled with a gel to form a pressure probe.
Cette sonde de pression est donc fabriquée à part et est ensuite montée sur un deuxième substrat qui peut être également un circuit imprimé du type PCB ou une céramique.This pressure probe is therefore manufactured separately and is then mounted on a second substrate which can also be a printed circuit of the PCB type or a ceramic.
Des troisièmes moyens de connexion électrique sont prévus pour relier la sonde de pression au deuxième substrat. Ces troisièmes moyens de connexion électrique peuvent être une grille de connexion (« lead trame » en anglais).Third electrical connection means are provided for connecting the pressure probe to the second substrate. These third electrical connection means can be a connection grid ("lead frame" in English).
Cet ensemble sonde de pression / deuxième substrat est ensuite logé dans un deuxième boîtier de protection en plastique.This pressure probe / second substrate assembly is then housed in a second plastic protective case.
Les capteurs de pression classiques comprennent donc trois moyens de connexions différents, rendant le processus de fabrication complexe et cher.Conventional pressure sensors therefore include three different connection means, making the manufacturing process complex and expensive.
L'invention a donc pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un capteur de pression plus simple et moins cher que ceux de l’art antérieur, ainsi qu’un procédé de fabrication plus simple.The invention therefore aims to overcome these drawbacks of the prior art by providing a simpler and cheaper pressure sensor than those of the prior art, as well as a simpler manufacturing process.
L’invention concerne un capteur de pression pour mesurer la pression dans un système de gaz d’échappement d’un moteur thermique, comportant un substrat, un élément sensible à la pression, et un boîtier de protection dans lequel sont logés le substrat et l’élément sensible à la pression.The invention relates to a pressure sensor for measuring the pressure in an exhaust gas system of a heat engine, comprising a substrate, a pressure-sensitive element, and a protective housing in which the substrate and pressure sensitive element.
Selon l’invention, l’élément sensible à la pression est fixé directement sur le substrat.According to the invention, the pressure-sensitive element is fixed directly to the substrate.
Le capteur de pression comprend des moyens de connexion pour relier électriquement et directement le substrat à l’élément sensible à la pression et un substrat métallique pour relier électriquement les moyens de connexion à un connecteur.The pressure sensor comprises connection means for electrically and directly connecting the substrate to the pressure-sensitive element and a metal substrate for electrically connecting the connection means to a connector.
En variante, le boîtier de protection comprend un logement recevant l’élément sensible à la pression. Le logement comporte une paroi périphérique entourant l’élément sensible à la pression.Alternatively, the protective housing includes a housing receiving the pressure sensitive element. The housing has a peripheral wall surrounding the pressure sensitive element.
Selon une autre variante, le logement est rempli de gel de façon à recouvrir l’élément sensible à la pression.According to another variant, the housing is filled with gel so as to cover the pressure-sensitive element.
Selon une autre variante, l’élément sensible à la pression est fixé sur le substrat au moyen d’une colle.According to another variant, the pressure-sensitive element is fixed to the substrate by means of an adhesive.
Selon un mode de réalisation possible, le capteur de pression est un capteur de pression différentiel comprenant un canal reliant l’élément sensible à la pression à un milieu à mesurer. Le canal traverse le boîtier de protection et le substrat.According to a possible embodiment, the pressure sensor is a differential pressure sensor comprising a channel connecting the pressure-sensitive element to a medium to be measured. The channel passes through the protective housing and the substrate.
En variante, l’élément sensible à la pression comprend des moyens de traitement du signal de pression.Alternatively, the pressure sensitive element includes means for processing the pressure signal.
L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un capteur de pression pour mesurer la pression dans un système de gaz d’échappement d’un moteur thermique.The invention also relates to a method of manufacturing a pressure sensor for measuring the pressure in an exhaust gas system of a heat engine.
Selon l’invention, le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :According to the invention, the manufacturing process comprises the following steps:
- fixation d’un élément sensible à la pression directement sur un substrat,- fixing of a pressure-sensitive element directly on a substrate,
- connexion électrique du substrat directement à l’élément sensible à la pression par des moyens de connexion,- electrical connection of the substrate directly to the pressure-sensitive element by connection means,
- connexion électrique des moyens de connexion à un connecteur par l’intermédiaire d’un substrat métallique, et- electrical connection of the connection means to a connector by means of a metal substrate, and
- surmoulage d’un boîtier de protection autour du substrat, de l’élément sensible à la pression et du substrat métallique.- overmolding of a protective housing around the substrate, the pressure-sensitive element and the metal substrate.
En variante, le procédé comprend une étape de formation d’un logement dans le boîtier de protection pour loger l’élément sensible à la pression.Alternatively, the method includes a step of forming a housing in the protective housing to house the pressure sensitive element.
Selon une autre variante, le procédé de fabrication comprend une étape de remplissage du logement avec un gel jusqu’à recouvrir l’élément sensible à la pression.According to another variant, the manufacturing process comprises a step of filling the housing with a gel until covering the pressure-sensitive element.
L’invention fournit ainsi un capteur de pression plus simple et moins cher que ceux de l’art antérieur.The invention thus provides a simpler and less expensive pressure sensor than those of the prior art.
En effet, les trois différents moyens de connexion électrique qui sont nécessaires pour un capteur de pression de l’art antérieur sont remplacées pas un seul moyen de connexion (une seul grille de connexion).Indeed, the three different means of electrical connection which are necessary for a pressure sensor of the prior art are replaced by a single connection means (a single connection grid).
De plus, le premier substrat n’est plus nécessaire. Le capteur de pression comprend donc un seul substrat relié électriquement directement à l’élément sensible à la pression.In addition, the first substrate is no longer necessary. The pressure sensor therefore comprises a single substrate electrically connected directly to the pressure-sensitive element.
Le processus de fabrication est aussi simplifié. Le logement entourant l’élément sensible à la pression est intégré au boîtier de protection et est obtenu en même temps que ce dernier, lors d’une opération de moulage du boîtier, par exemple.The manufacturing process is also simplified. The housing surrounding the pressure-sensitive element is integrated into the protective case and is obtained at the same time as the latter, during a case molding operation, for example.
Il est ainsi possible de moduler les dimensions du logement à souhait durant l’étape de fabrication du boîtier de protection. Ces dimensions sont réduites par rapport aux dimensions habituelles, permettant d’utiliser moins de gel.It is thus possible to adjust the dimensions of the housing as desired during the manufacturing step of the protective housing. These dimensions are reduced compared to the usual dimensions, allowing less gel to be used.
Un seul boîtier de protection est nécessaire au lieu de deux selon l’art antérieur (boîtier de protection du PCB + boîtier de protection de l’élément sensible à la pression).Only one protective case is required instead of two according to the prior art (PCB protective case + protective case of the pressure-sensitive element).
Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux figures :The characteristics of the invention will be described in more detail with reference to the figures:
- la figure 1 est une représentation schématique d’un capteur de pression différentiel selon un mode de réalisation possible de l’invention ;- Figure 1 is a schematic representation of a differential pressure sensor according to a possible embodiment of the invention;
- la figure 2 est une représentation schématique d’un capteur de pression absolu selon un autre mode de réalisation possible de l’invention.- Figure 2 is a schematic representation of an absolute pressure sensor according to another possible embodiment of the invention.
La figure 1 représente schématiquement un capteur de pression 1 pour mesurer une pression dans un système de gaz d’échappement d’un moteur thermique, selon un mode de réalisation possible de l’invention.FIG. 1 schematically represents a pressure sensor 1 for measuring a pressure in an exhaust gas system of a heat engine, according to a possible embodiment of the invention.
Ce capteur de pression est un capteur de pression différentiel.This pressure sensor is a differential pressure sensor.
Ce capteur de pression 1 comprend un substrat 3 qui peut être un circuit imprimé du type PCB, une céramique ou un substrat métallique.This pressure sensor 1 comprises a substrate 3 which can be a printed circuit of the PCB type, a ceramic or a metallic substrate.
Le substrat 3 peut être un circuit imprimé communément appelé FR4 PCB (« Flamme Résistant 4 Printed Circuit Board ») qui est un composite de résine époxy renforcé de fibre de verre.The substrate 3 can be a printed circuit commonly called FR4 PCB (“Flame Resistant 4 Printed Circuit Board”) which is an epoxy resin composite reinforced with glass fiber.
Selon l’invention, le capteur de pression 1 comprend un élément sensible à la pression 2 qui est fixé directement sur le substrat 3.According to the invention, the pressure sensor 1 comprises a pressure-sensitive element 2 which is fixed directly to the substrate 3.
L’élément sensible à la pression 2 est fixé sur le substrat 3 au moyen d’une colle.The pressure-sensitive element 2 is fixed to the substrate 3 by means of an adhesive.
Le capteur de pression 1 comprend des moyens de connexion 5 pour relier électriquement et directement le substrat 3 à l’élément sensible à la pression 2. Les moyens de connexion 5 peuvent être des pattes ou fils métalliques.The pressure sensor 1 comprises connection means 5 for electrically and directly connecting the substrate 3 to the pressure-sensitive element 2. The connection means 5 can be metal tabs or wires.
Le capteur de pression 1 comprend un substrat métallique 18 pour relier électriquement les moyens de connexion 5 à un connecteur (non représenté), dit connecteur client permettant de connecter le capteur de pression 1 à un dispositif de contrôle du véhicule.The pressure sensor 1 comprises a metal substrate 18 for electrically connecting the connection means 5 to a connector (not shown), said client connector making it possible to connect the pressure sensor 1 to a vehicle control device.
Ce substrat métallique 18 est de préférence une grille de connexion (« lead frame >> en anglais).This metal substrate 18 is preferably a lead grid.
On obtient ainsi dans un premier temps, selon le procédé de fabrication de l’invention, une sonde de pression formée par le substrat 3, l’élément sensible à la pression 2 et les moyens de connexion 5.There is thus obtained initially, according to the manufacturing method of the invention, a pressure probe formed by the substrate 3, the pressure-sensitive element 2 and the connection means 5.
Le capteur de pression 1 comprend un boîtier de protection 4 dans lequel est logée cette sonde de pression. Le boîtier de protection 4 est avantageusement en polymère.The pressure sensor 1 comprises a protective housing 4 in which is housed this pressure sensor. The protective case 4 is advantageously made of polymer.
Le boîtier de protection 4 comprend un logement 6 recevant l’élément sensible à la pression 2. Le logement 6 comporte une paroi périphérique 7 entourant l’élément sensible à la pression 2.The protective housing 4 includes a housing 6 receiving the pressure-sensitive element 2. The housing 6 has a peripheral wall 7 surrounding the pressure-sensitive element 2.
L’élément sensible à la pression 2 comprend une première surface 10 destinée à mesurer une première pression P1 dans le milieu du moteur à mesurer.The pressure-sensitive element 2 comprises a first surface 10 intended to measure a first pressure P1 in the middle of the motor to be measured.
La hauteur de la paroi périphérique 7 est adaptée pour dépasser la première surface 10 de l’élément sensible à la pression 2.The height of the peripheral wall 7 is adapted to exceed the first surface 10 of the pressure-sensitive element 2.
Le logement 6 est obtenu directement lors de l’étape de fabrication du boîtier de protection 4, lors du moulage de ce dernier par exemple. Le logement 6 est intégré au boîtier de protection 4.The housing 6 is obtained directly during the manufacturing step of the protective housing 4, during the molding of the latter for example. The housing 6 is integrated into the protective housing 4.
Le boîtier de protection 4 est surmoulé autour du substrat 3, de l’élément sensible à la pression 2 et du substrat métallique 18. Le logement 6 est formé lors de ce surmoulage.The protective housing 4 is molded around the substrate 3, the pressure-sensitive element 2 and the metal substrate 18. The housing 6 is formed during this molding.
Le positionnement du substrat 3 à l’intérieur du boîtier de protection 4 et le positionnement de l’élément sensible à la pression 2 dans le logement 6 du boîtier de protection 4 sont donc réalisées simultanément lors d’une seule et même étape, contrairement aux procédés de l’art antérieur comprenant deux étapes distinctes.The positioning of the substrate 3 inside the protective housing 4 and the positioning of the pressure-sensitive element 2 in the housing 6 of the protective housing 4 are therefore carried out simultaneously during a single and same step, unlike prior art methods comprising two separate steps.
Le procédé de fabrication comprend ensuite une étape de remplissage du logement 6 avec un gel 9 jusqu’à recouvrir l’élément sensible à la pression 2.The manufacturing process then includes a step of filling the housing 6 with a gel 9 until the pressure-sensitive element 2 is covered.
Le gel 9 est destiné à protéger la surface de l’élément sensible à la pression 2 qui est en contact avec le milieu du moteur à mesurer.The gel 9 is intended to protect the surface of the pressure-sensitive element 2 which is in contact with the medium of the motor to be measured.
L’élément sensible à la pression 2 comprend des moyens de traitement du signal de pression du type ASSIC ou ASSD, par exemple.The pressure-sensitive element 2 comprises means for processing the pressure signal of the ASSIC or ASSD type, for example.
Le capteur de pression 1 représenté sur la figure 1 est un capteur de pression différentiel, à titre d’exemple.The pressure sensor 1 shown in Figure 1 is a differential pressure sensor, by way of example.
Le capteur de pression 1 peut être également un capteur de pression absolue, comme illustré sur la figure 2. Le substrat métallique 18 n’est pas représenté sur la figure 2 par simplification.The pressure sensor 1 can also be an absolute pressure sensor, as illustrated in FIG. 2. The metal substrate 18 is not shown in FIG. 2 for simplicity.
Le capteur de pression 1 de la figure 1 comprend une deuxième surface 11 destinée à mesurer une deuxième pression P2 qui peut être dans le milieu à mesurer du moteur ou la pression atmosphérique.The pressure sensor 1 of FIG. 1 comprises a second surface 11 intended to measure a second pressure P2 which may be in the medium to be measured of the engine or the atmospheric pressure.
Cette deuxième surface 11 est en contact avec le milieu à mesurer via un canal 12 formé dans le boitier de protection 4.This second surface 11 is in contact with the medium to be measured via a channel 12 formed in the protective housing 4.
Le canal 12 relie l’élément sensible à la pression 2 au milieu à mesurer. Le canal 12 traverse le boîtier de protection 4 et le substrat 3. Pour cela, le substrat 3 comprend un orifice 17.Channel 12 connects the pressure sensitive element 2 to the medium to be measured. The channel 12 passes through the protective housing 4 and the substrate 3. For this, the substrate 3 comprises an orifice 17.
Le capteur de pression 1 comprend un connecteur pour le relier à un dispositif électronique de contrôle externe (non représentés). Le substrat 3 est relié à des contacts électriques de ce connecteur au moyen de liaisons électriques.The pressure sensor 1 includes a connector for connecting it to an external electronic control device (not shown). The substrate 3 is connected to the electrical contacts of this connector by means of electrical connections.
Le capteur de pression 1 comprend en option une sonde de température 13, comme illustrée sur la figure 1. La sonde de température 13 comprend un élément sensible à la température 14 qui est connecté au substrat 3 par l’intermédiaire de deux pattes métalliques 15.The pressure sensor 1 optionally includes a temperature probe 13, as illustrated in FIG. 1. The temperature probe 13 comprises a temperature-sensitive element 14 which is connected to the substrate 3 by means of two metal tabs 15.
Les pattes métalliques 15 traversent le canal 12 formé dans le boitier de protection 4.The metal tabs 15 pass through the channel 12 formed in the protective housing 4.
L’élément sensible à la température 14 est logé dans une arche 16 pour le protéger des chocs mécaniques.The temperature-sensitive element 14 is housed in an arch 16 to protect it from mechanical shock.
La figure 2 est une représentation schématique d’un capteur de pression absolu selon un autre mode de réalisation possible de l’invention.FIG. 2 is a schematic representation of an absolute pressure sensor according to another possible embodiment of the invention.
Ce capteur de pression 1 comprend un substrat 3 qui peut être un circuit imprimé du type PCB ou une céramique.This pressure sensor 1 comprises a substrate 3 which can be a printed circuit of the PCB type or a ceramic.
Le capteur de pression 1 comprend un élément sensible à la pression 2 qui est fixé directement sur le substrat 3 au moyen d’une colle.The pressure sensor 1 comprises a pressure-sensitive element 2 which is fixed directly to the substrate 3 by means of an adhesive.
Le capteur de pression 1 comprend des moyens de connexion 5 pour relier électriquement et directement le substrat 3 à l’élément sensible à la pression 2.The pressure sensor 1 comprises connection means 5 for electrically and directly connecting the substrate 3 to the pressure-sensitive element 2.
Ces moyens de connexion 5 comprennent de préférence une grille de connexion (« lead frame >> en anglais).These connection means 5 preferably comprise a connection grid ("lead frame" in English).
Le capteur de pression 1 comprend un boîtier de protection 4 dans lequel est logée cette sonde de pression comportant un logement 6 recevant l’élément sensible à la pression 2. Le logement 6 comporte une paroi périphérique 7 entourant l’élément sensible à la pression 2.The pressure sensor 1 comprises a protective housing 4 in which is housed this pressure sensor comprising a housing 6 receiving the pressure-sensitive element 2. The housing 6 has a peripheral wall 7 surrounding the pressure-sensitive element 2 .
L’élément sensible à la pression 2 comprend une première surface 10 destinée à mesurer une pression P1 dans le milieu du moteur à mesurer.The pressure-sensitive element 2 comprises a first surface 10 intended to measure a pressure P1 in the middle of the motor to be measured.
La hauteur de la paroi périphérique 7 est adaptée pour dépasser la première surface 10 de l’élément sensible à la pression 2.The height of the peripheral wall 7 is adapted to exceed the first surface 10 of the pressure-sensitive element 2.
Le logement 6 est rempli de gel 9 de façon à recouvrir l’élément sensible à la pression 2.The housing 6 is filled with gel 9 so as to cover the pressure-sensitive element 2.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (2)
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| FR1755985A FR3068467B1 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | SIMPLIFIED PRESSURE SENSOR |
Publications (2)
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ID=59521134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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2017
- 2017-06-28 FR FR1755985A patent/FR3068467B1/en active Active
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