JP2005326320A - Pressure sensor using semiconductor - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関各部の圧力を測定用する半導体を用いた圧力センサに関するもので、特に圧力導入孔が煤塵などで塞がれることを防止構造に関する。 The present invention relates to a pressure sensor using a semiconductor for measuring the pressure of each part of an internal combustion engine, and more particularly to a structure for preventing a pressure introduction hole from being blocked by dust or the like.
ディーゼルエンジンは最近排気ガス規制、特にNOx(窒素酸化物)の低減が厳しくなり、そのために燃焼温度を下げる必要がある。このため、EGR(Exhaust Gas
Recirculation)の還流量を増加させ、これに伴ってカーボン等の粒子状物質が多量インテーク側に出てくる。一般的にはEGRの流量測定用として圧力センサを使用している。
Diesel engines have recently become stricter in exhaust gas regulations, especially NOx (nitrogen oxide) reduction, and it is therefore necessary to lower the combustion temperature. For this reason, EGR (Exhaust Gas
The amount of recirculation is increased, and a large amount of particulate matter such as carbon comes out to the intake side. In general, a pressure sensor is used for EGR flow measurement.
また排気ガス中のカーボン等の粒子状物質低減には、DPF(Diesel Particle Filter:ディーゼルパーティクルフィルター)方法が現時点最も有効であり、フィルターの目詰り検知用として、圧力センサが使用されている。 Further, the DPF (Diesel Particle Filter) method is currently most effective for reducing particulate matter such as carbon in the exhaust gas, and a pressure sensor is used for detecting filter clogging.
いずれの圧力センサ取り付け環境は、多量のカーボン等の粒子状物質にさらされる環境にある。 Any pressure sensor is installed in an environment where it is exposed to a large amount of particulate matter such as carbon.
従来の圧力センサは、図1に示すようにインテークマニホールド又はEGR還流通路1に半導体圧力センサ2が取付けられる。この時通常の圧力センサの圧力導入孔3は、内径の大小はあるが何れも防護壁は設けられていないため、時間の差はあるが、通路1の壁面4に堆積した煤塵5は壁面を伝わり、堆積して行き遂には導入孔を塞いでしまう欠点があった。特に、最近はEGRの経路にクーラー機構を設け、還流させる排気ガスの温度を下げるため、湿った煤塵となり、壁面に塵埃が付着しやすく、付着した煤塵が壁面を伝わって圧力センサの圧力導入孔を塞ぎ易い。圧力導入孔が塞がると、圧力を圧力センサへ正確に伝える事ができず、圧力センサが正しい圧力信号をエンジン制御用コントロールユニットへ伝達することが出来ず、エンジン制御等に悪影響を及ぼす問題がある。
In the conventional pressure sensor, a semiconductor pressure sensor 2 is attached to an intake manifold or an
特開2002−181651号公報には圧力センサのセンサチップの汚れ防止構造が示されている。この構造はセンサチップのセンシング部に汚れが付着しないようにした構造であるが、圧力導入孔の入り口部に煤塵などが付着し、導入孔を塞いでしまう問題に対する配慮がなされていない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-181651 discloses a structure for preventing contamination of a sensor chip of a pressure sensor. This structure is such that dirt does not adhere to the sensing part of the sensor chip, but no consideration is given to the problem that dust or the like adheres to the inlet part of the pressure introduction hole and blocks the introduction hole.
前記背景技術に示すように、EGRガスによる煤塵,排気ガスによる煤塵等が圧力センサの圧力導入孔入り口付近に堆積することによって、圧力センサの圧力導入孔が塞がれることを防止した圧力センサを提供することにある。 As shown in the background art, there is provided a pressure sensor that prevents the pressure introduction hole of the pressure sensor from being blocked by accumulation of dust caused by EGR gas, dust caused by exhaust gas, etc. near the pressure introduction hole entrance of the pressure sensor. It is to provide.
請求項1に記載の圧力センサは、圧力センサの圧力導入孔に煤塵流入防止壁を設けることによって、入り口部付近に堆積する塵埃の流入量を低減する。この壁は圧力センサを取り付けた管の内面から突出する形状となっており、管の内壁面を伝わってくる煤塵の圧力導入孔への流入を防止する。
The pressure sensor according to
請求項2に記載の圧力センサは、圧力導入孔付近に設けた煤塵流入防止壁をゴム状弾性体を使用することで、圧力導入孔部近傍の圧力測定媒体の流量変化で壁が振動することにより、壁に付着した煤塵を振り落とす効果がある。 The pressure sensor according to claim 2 uses a rubber-like elastic body for the dust inflow prevention wall provided in the vicinity of the pressure introduction hole, so that the wall vibrates due to the flow rate change of the pressure measurement medium in the vicinity of the pressure introduction hole. This has the effect of shaking off the dust adhering to the wall.
請求項3に記載の圧力センサは、圧力導入孔内に煤塵流入防止壁を複数設けることによって、導入孔に流入堆積する煤塵の流入量減少を図る。この壁の材質をゴム状弾性体とすることで、圧力導入孔部近傍の圧力測定媒体の流量変化で壁が振動することにより、壁に付着した煤塵を振り落とす効果がある。 In the pressure sensor according to the third aspect, by providing a plurality of dust inflow prevention walls in the pressure introduction hole, an inflow amount of the dust that flows in and accumulates in the introduction hole is reduced. By using a rubber-like elastic material for the wall, the wall vibrates due to a change in the flow rate of the pressure measuring medium in the vicinity of the pressure introducing hole, thereby having the effect of shaking off the dust adhering to the wall.
請求項4に記載の圧力センサは、煤塵防止壁に溝を設け複数に分割することで、圧力導入孔内の圧力変動に伴う流量変化で、圧力導入孔内に乱流を起こさせ煤塵を落下させるとともに、煤塵防止壁がゴム状弾性体の場合にはさらにこの壁の振動しやすさを向上させ、壁に付着した煤塵を振り落とす効果をさらに向上させる。 The pressure sensor according to claim 4 is provided with a groove on the dust prevention wall and divided into a plurality of parts, thereby causing turbulent flow in the pressure introduction hole due to a change in flow rate caused by pressure fluctuation in the pressure introduction hole and dropping the dust. In addition, when the dust prevention wall is a rubber-like elastic body, the ease of vibration of the wall is further improved, and the effect of shaking off the dust attached to the wall is further improved.
請求項5に記載の圧力センサは、煤塵流入防止壁を0.3〜1.0mmとすることで、小型化を実現し且つ、防止壁の材料をゴム状弾性体とした場合の可動性を向上させる。 The pressure sensor according to claim 5 achieves miniaturization by setting the dust inflow prevention wall to 0.3 to 1.0 mm, and provides mobility when the material of the prevention wall is a rubber-like elastic body. Improve.
本発明によれば、圧力センサの圧力導入孔付近に堆積する煤塵などの物質により圧力導入孔を塞ぐ不具合を防止することが可能となり、特にディーゼルエンジンなどへ使用した場合の高汚染環境条件下でも、圧力導入孔が煤塵で塞がれることなく、エンジン制御に悪影響を及ぼすことがなくなり、信頼性を向上できる。 According to the present invention, it is possible to prevent a problem that the pressure introduction hole is blocked by a substance such as soot accumulated near the pressure introduction hole of the pressure sensor, and even under a highly polluted environment condition particularly when used for a diesel engine or the like. The pressure introduction hole is not blocked by dust, and the engine control is not adversely affected and the reliability can be improved.
以下、本発明の一実施形態について、図面に従って説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は本発明の一実施例である半導体圧力センサをインテークマニホールドなどの通路へ装着した場合の断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view when a semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention is mounted in a passage such as an intake manifold.
圧力センサは、ハウジング10に設けられた圧力導入孔3を介して、測定媒体の圧力を半導体ひずみゲージを搭載したセンサチップ11に圧力が伝達される。センサチップは保護のためゲル上物質12で保護されている。センサチップはケース13に搭載されケースに設けたターミナル14にワイヤボンディング15で接続され電源の供給,信号の出力を行う。ターミナル14はハウジング10にインサートモールドされたコネクタ端子16にプロジェクション部17で溶接により接続している。ケース13はエポキシ樹脂18を注型することにより固定されるとともに、このエポキシ樹脂18は圧力リークを防止する。コネクタ部19はコネクタ端子16とともに外部の電源供給・信号出力用ハーネスと接される。
In the pressure sensor, the pressure of the measurement medium is transmitted to the sensor chip 11 equipped with a semiconductor strain gauge through the
本実施例では、圧力導入孔へ設置した煤塵流入防護壁20をゴム状弾性体を使用し別体としている。まず、先端部の防護壁21を通路へ突き出す構造とすることで、圧力導入孔内へ壁面を伝わってくる煤塵の流入を防止する。この時、この防護壁21の材料をゴム状弾性体(例えばシリコーンゴム,フッ素ゴム,フロロシリコーンゴムなど)で製作することによって、通路の圧力媒体の流速が変化したときにこの防護壁21が振動し、防護壁
21に煤塵が付着した場合でも振り落とす効果がある。この時に、この防護壁が振動しやすい様にスリット部22を設けておくとさらに効果がある。
In the present embodiment, the dust inflow
さらに、圧力導入孔内面となる部分に防護壁23を設け内部への煤塵の流入を抑制する。この防護壁23は下向きにすることで、煤塵が付着しても落下しやすい形状としている。この防護壁23は、防護壁21部と同様に、ゴム状弾性体で本防護壁を製作した場合に、圧力測定媒体の流速変化による圧力変化に伴い振動し、この防護壁へ付着した煤塵を落下させる。さら防護壁21と同様にスリット部を設けることにより防護壁を振動しやすくし、付着した煤塵の落下させる効果を向上させる。圧力導入孔3内部に防護壁23を複数個所設けることにより、さらに内部へ進入する煤塵を抑制させる効果がある。
Further, a
煤塵流入防護壁20には過挿入防止用の鍔部24と落下防止用の鍔部25を設置し、圧力センサ圧力導入孔へ設置する。
The dust inflow
図3は、本発明の一実施例である図2の圧力センサ圧力導入孔へ設置した煤塵流入防護壁20のみを抜き出した図である。
FIG. 3 is a view showing only the dust
図3の上部は煤塵流入防護壁20を上から見た図である。中部は縦断面図、下部はしたから見た図である。圧力導入孔3は上または下からみると防護壁23のスリット部によって分割された形状となっている。
The upper part of FIG. 3 is a view of the dust
本発明は、内燃機関用半導体圧力センサの煤塵による圧力導入孔が煤塵などで塞がれることを防止することを目的としているが、圧力測定媒体に煤塵などが含まれる環境下で使用される圧力センサの圧力導入孔構造へも適用可能であると考える。 An object of the present invention is to prevent pressure introduction holes due to dust of a semiconductor pressure sensor for an internal combustion engine from being blocked by dust, but pressure used in an environment where dust is contained in a pressure measurement medium. It can be applied to the pressure introduction hole structure of the sensor.
1…通路、2…圧力センサ、3…圧力導入孔、4…壁面、5…煤塵、23…防護壁。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
5. The pressure sensor using a semiconductor according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the dust inflow protective wall has a wall thickness of 0.3 to 1.0 mm.
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