JP2007192693A

JP2007192693A - 圧力センサ

Info

Publication number: JP2007192693A
Application number: JP2006011917A
Authority: JP
Inventors: Yoji Kojima; 洋司小島
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【目的】内燃機関の燃料噴射装置を構成するスロットルボデーの吸気通路内の圧力を正確にして且つ安定して検出できる圧力センサを提供する。
【構成】圧力センサＰは、センサハウジングＡ内に圧力検出体Ｇが配置され、圧力検出体Ｇの筒部１１内には、筒部１１の下端１１ｄに向けてゲル１２が配置される。
圧力筐体１０の筒部１１の下方開口１１ａは、小孔１ｄが穿設される圧力検出体カバー１によって閉塞され、圧力筐体１０の筒部１１の内方と、圧力検出体カバー１とにより圧力室２が形成され、該圧力室２内に臨んで圧力検出体Ｇのゲル１２が配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力変換素子がシリコンチップのピエゾ抵抗効果を利用し、チップ上にブリッジ状に形成された抵抗に流れる電流の圧力ひずみによる変化を、増幅して出力する半導体式の圧力センサに関し、そのうち特に、燃料噴射装置を構成するスロットルボデー又は吸気管内の絶対圧力を検出する圧力センサに関する。

従来の圧力センサは、図４、図５に開示される。
図４は圧力センサの縦断側面図。図５は図４の下方平面図。である。
圧力センサＷは、圧力検出体ＥとセンサハウジングＡとにより構成される。
圧力検出体Ｅは以下により形成される。
１０は下方に向かって筒部１１が突出して開口する圧力筐体であり、筒部１１の内方には下方に臨んでフッ素等によって形成されるゲル１２が配置されるとともにゲル１２の背面にシリコンよりなる感圧ダイヤフラムチップ１３（以下センサチップ１３という）が配置され、さらにセンサチップ１３上にガラススペーサ１４が配置される。
又、１５は圧力筐体１０の内方から外側方に向かって延出され、導電性材料によって形成されたリードフレームであり、リードフレーム１５とセンサチップ１３とは例えばアルミニウム線材等のチップ接続ワイヤ１６によって電気接続される。
かかる圧力検出体ＥはセンサハウジングＡの収納凹部２０内に固定的に配置されるもので、圧力筐体１０の上方の小径筒部１０ａがセンサハウジングＡの上方に凹設される第１収納凹部２０ａ内に挿入されて接着固定され、下方の大径筒部１０ｂがセンサハウジングＡの下端Ａａに開口する第２収納凹部２０ｂ内に臨んで配置される。（前記筒部１１は、圧力筐体１０の大径筒部１０ｂの下端部を形成することになる）
又、センサハウジングＡには、側方に向けて開口する嵌合孔２１が凹設されたコネクタ部２２が形成されるものでセンサハウジングＡ内にアウトモールドされて植設された端子２３の外側端２３ａが嵌合孔２１内に突出して配置され、内側端２３ｂは、収納凹部２０に形成される段部２０ｃ上に配置される。
そして、前記において、圧力検出体ＥがセンサハウジングＡの収納凹部２０内に固定配置された状態で、圧力筐体１０より延出するリードフレーム１５と端子２３の内側端２３ｂは当接して配置されるとともにそれらがスポット溶接又はハンダ付けされ、電気的に端子２３とリードフレーム１５とが接続される。
以上において、圧力筐体１０の大径筒部１０ｂの外側面及び端子２３の内側端２３ｂ、リードフレーム１５は第２収納凹部２０ｂ内に露出して配置されるもので、この露出部分に向けてエポキシ樹脂等のポッティング剤２４が充填される。
尚、ポッティング剤２４はゲル１２に接着することはない。

そして、以上によって形成された圧力センサＷによって内燃機関の燃料噴射装置を構成するスロットルボデー、吸気管内の絶対圧力が検出されるもので、図６に示される如く、スロットルボデー３０の圧力取出し軸部３１に圧力センサＷの第２収納凹部２０ｂがシールリング３２を介して気密的に挿入固定配置される。以上によると、圧力取出し軸部３１の上端に開口して凹設される開口凹部３３が第２収納凹部２０ｂに臨んで配置され、センサハウジングＡの収納凹部２０と圧力取出し軸部３１の開口凹部３３とにより、大気と遮断された受圧室３４が形成されるもので、圧力センサＷを構成する圧力検出体Ｅのゲル１２はこの受圧室３４に臨んで配置される。
尚、３５は、スロットルボデー３０を貫通する吸気通路（開示されていない）と開口凹部３３（いいかえると受圧室３４）とを連絡する負圧導入路であり、吸気通路内に生起する負圧は、この負圧導入路３５を介して受圧室３４内へ導入される。

そして、機関の運転時において、スロットルボデー３０の吸気通路内に生起する負圧は、負圧導入路３５を介して受圧室３４内に導入される。
受圧室３４内の圧力は、センサチップ１３の表面にあるダイヤフラムに作用してダイヤフラムをタワマせるもので、このタワミによる静電容量変化が電気信号に変換されて端子２３より外部に向けて出力される。

かかる従来の圧力センサにおいて、内燃機関の燃料噴射装置を構成するスロットルボデー、吸気管、の吸気通路内の圧力（負圧）を検出する際、以下の不具合を有する。
内燃機関の運転時において、内燃機関に向けて吸気通路を流下する燃料の一部は、内燃機関の吹き返しによって上流側（エアクリーナ側であって大気が導入する側）に吹き返されることがあり、この吹き返される燃料が吸気通路、負圧導入路３５を介して受圧室３４内へ流入し、この燃料が受圧室３４内に開口するゲル１２の表面に付着することがある。
そしてこの付着する燃料が帯電していた場合、ゲル１２の受圧面に電荷が生じ、この電荷によって吸気管内の圧力を正確にして且つ安定に検出できない場合がある。
尚、受圧室３４内への吹き返し燃料の流入を阻止する為に、負圧導入路３５の孔径を小径に形成すること。あるいは負圧導入路３５を折り曲げで形成すること。も考慮されるが、吸気通路と受圧室３４とを連絡する負圧導入路３５の通路長さが長いことからその通路加工及び連絡形成は困難を極め、且つ加工不良の発生時においてスロットルボデーを廃却する必要が生ずる。

本発明になる圧力センサは前記不具合に鑑み成されたもので、内燃機関の燃料噴射装置を構成するスロットルボデー及び吸気管内の圧力を正確にして且つ安定して検出することのできる特に内燃機関に用いて好適な圧力センサを提供することを目的とする。

本発明になる圧力センサは、前記目的を達成するために、圧力検出体は、下方に向かって開口する筒部を備える圧力筐体と、
筒部の下方に向けてゲルが配置されるとともにゲルに臨んで配置されるセンサチップとリードフレームとがチップ接続ワイヤにて接続され、
前記圧力検出体がセンサハウジングの収納凹部内に接着配置されるとともに圧力検出体より延出するリードフレームをセンサハウジングに植設配置される端子とが電気接続される圧力センサにおいて、
圧力筐体の筒部の下方開口を、小径が穿設される圧力検出体カバーにて閉塞保持し、圧力検出体のゲルを、圧力筐体の筒部の内方と、圧力検出体カバーとにより形成される圧力室に臨んで開口配置したことを第１の特徴とする。

又、本発明は前記第１の特徴に加え、前記圧力検出体カバーは、圧力筐体の筒部の下端内周に接着される内筒部と、筒部の下端外周に挿入される外筒部を有し、
センサハウジングの収納凹部内に露出して配置される、圧力筐体の外周部及びリードフレームと端子に向けてポッティング剤を充填するとともに圧力検出体カバーの外筒部に向けてポッティング剤を充填したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によると、圧力検出体の圧力検出部としてのゲルは、圧力筐体の筒部の内方と圧力検出体カバーとによって形成される圧力室に臨んで配置され、且つこの圧力室は圧力検出体カバーに穿設される小孔を介して圧力被検出部（検出される圧力発生部のこと）と連絡される。
従って、圧力被検出部として燃料噴射装置を形成するスロットルボデー、吸気管の吸気通路内の圧力を検出する際において、吸気通路内の燃料が吹き返しによって圧力センサに向かっても、この燃料は小孔によって効果的に阻止され、圧力室内への燃料進入を抑止できる。
以上によると、圧力室内に臨んで配置されるゲルの表面に帯電した燃料が付着することを抑止することができ、もって正確で安定した圧力の検出を行なうことができる。
又、小孔は、センサハウジング、スロットルボデー等に穿設されるものでなく、圧力検出体カバーに直接穿設されるもので、小孔の直径を容易に１ミリメートル程度の小径に形成できる。又仮に小孔の形成に不良が発生した場合、圧力検出体カバーのみを廃却すればよいので、センサハウジング、スロットルボデーの廃却に比較して仕損費を低減できる。

又、本発明の第２の特徴によると、圧力検出体カバーの内筒部が圧力筐体の筒部の下端内周に接着され、圧力検出体カバーの外筒部が筒部の下端外周に挿入され、圧力検出体カバーの外筒部が、収納凹部内に露出する圧力筐体の外周部、リードフレーム、端子とともにポッティング剤によって充填固化される。
以上によると、圧力検出体カバーを圧力筐体に向けてより強固に固定配置することができ、圧力検出体カバーの内筒部と圧力筐体の筒部の下端内周との接着時における挿入荷重を小さくすることができ、これはセンサチップに無用の外圧力が加えることを抑止できる。
又、圧力検出体カバーの外筒部から圧力室内への吹き返し燃料の進入を確実に阻止できる。

以下、本発明になる圧力センサの一実施例について図により説明する。
図１は圧力センサの縦断面図。図２は図１の下方平面図。である。
尚、図４と同一構造部分は同一符号を使用して説明を省略する。
１は、圧力筐体１０の筒部１１の下方開口１１ａを閉塞する圧力検出体カバーである。
圧力検出体カバー１は、底部１ａを備える有底カップ状をなし、その外周には、筒部１１の下端内周１１ｂに挿入されて接着される内筒部１ｂと、筒部１１の下端外周１１ｃに挿入される外筒部１ｃが形成され、更に底部１ａには、直径１ミリメートル前後の小孔１ｄが貫通して穿設される。
そして、前記圧力検出体カバーによって圧力筐体１０の筒部１１の下方開口１１ａが閉塞されるもので、具体的には、底部１ａが筒部１１の下端１１ｄに臨んで配置され、内筒部１ｂ、圧力筐体１０の筒部１１の下端内周１１ｂに挿入されて接着され、外筒部１ｃが筒部１１の下端外周１１ｃに挿入される。
以上によって圧力筐体１０の下方開口１１ａが、圧力検出体カバー１によって閉塞されるもので、これによると、筒部１１の内方と圧力検出体カバー１とによって大気と遮断された圧力室２が形成されるもので、この圧力室２は小孔１ｄをもってのみ外方と連絡され、更に圧力検出体Ｇのゲル１２の下面は圧力室２に臨んで配置される。
以上によって圧力検出体Ｇが形成されるもので、かかる圧力検出体Ｇは、従来と同様に、圧力筐体１０の小径筒部１０ａがセンサハウジングＡの第１収納凹部２０ａに挿入されて接着固定され、大径筒部１０ｂが下方に向かって開口する第２収納凹部２０ｂ内に配置され、更に段部２０ｃ上に配置される端子２３の内側端２３ｂとリードフレーム１５とが電気的に接続される。
又、第２収納凹部２０ｂに臨む、圧力筐体１０の外周部１０ｅ、端子２３の内側端２３ｂ、リードフレーム１５に向けてポッティング剤２４が充填されて固化され、これによって内部に圧力検出体Ｇを備えるセンサハウジングＡよりなる圧力センサＰが形成される。

そして、かかる圧力センサＰが前記と同様に、圧力取出し軸部３１にシールリング３２を介して気密的に挿入配置されるもので、これによると、センサハウジングＡの収納凹部２０と圧力取出し軸部３１の開口部３３とによって形成される受圧室３４に臨んで圧力検出体Ｇの下方が配置されるもので、圧力検出体Ｇの圧力室２は小孔１ｄを介して受圧室３４に連絡される。

ここで、内燃機関に連なるスロットルボデーの吸気通路内の圧力（負圧）を前記圧力センサを用いて検出する際、スロットルボデーの吸気通路と受圧室３４とは負圧導入路３５を介して連絡され、吸気通路内に生起する圧力は、負圧導入路３５を介して受圧室３４内へ導入され、更に受圧室３４内の圧力は圧力検出体カバー１の小孔１ｄを介して圧力センサＰの圧力室２内へ導入され、圧力検出体Ｇのゲル１２によって圧力室２内の圧力が検出され、圧力に応じた電気信号が端子２３より外部に出力される。
そして、内燃機関の運転中において、スロットルボデーの吸気通路内の吹き返し燃料が、負圧導入路３５より受圧室３４内へ進入し、更に受圧室３４内の吹き返し燃料が圧力センサＰの圧力室２内へ進入せんとするものであるが、受圧室３４内へ進入する吹き返し燃料は小孔１ｄによって効果的に阻止することができ、圧力室２内に臨んで配置されるゲル１２の表面に付着することが抑止される。
以上によると、ゲル１２の表面に付着、燃料による電荷が生ずることがないので、吸気管内の圧力を正確にして且つ安定して検出することができる。
又、小孔１ｄは圧力検出体カバー１に穿設されるもので、この小孔１ｄの形成は薄肉状の底部１ａに形成されるので極めて容易に形成することができ、更にこの小孔１ｄの形成に不良が生じた場合にあっても圧力検出体カバー１のみを廃却すればよいので、不良発生時の仕損費の増加を抑止できる。

又、圧力検出体カバー１に内筒部１ｂと外筒部１ｃを形成し、内筒部１ｂを圧力筐体１０の筒部１１の下端内周１１ｂに挿入して接着配置し、外筒部１ｃを筒部１１の下端外周１１ｃに挿入し、更に外筒部１ｃの外周を、圧力筐体１０の外周部１０ｅ、端子２３、リードフレーム１５とともにポッティング剤２４によって充填固化したことによると、圧力検出体カバー１と圧力筐体１０との固着をより強固とすることができ、圧力筐体１０の筒部１１の下端内周１１ｂと圧力検出体カバー１の内筒部１ｂとの挿入荷重を低減することができ、これによってセンサチップ１３に対する外力の付加を低減でき、圧力センサＰの圧力検出能力の低下を抑止できる。
又、上記によれば、外筒部１ｃ、内筒部１ｂの挿入部分から圧力室２内への燃料の進入をより確実に抑止することができる。

圧力センサＰをスロットルボデー等の圧力取出し軸部３１に取着し、圧力センサＰの小孔１ｄを、圧力取出し軸部３１の開口部３３とセンサハウジングＡの収納凹部２０とによって形成される受圧室３４内に臨んで開口するとともに受圧室３４を、例えばスロットルボデーの吸気通路に向けて負圧導入路３５を介して連絡すると、圧力センサＰの圧力室２内への吹き返し燃料の流入を更に抑止できる。
これは、吸気通路から圧力室２内へ向かう吹き返し燃料を、負圧導入路３５と小孔１ｄとによって２段に抑止できたこと。及び負圧導入路１５から一度大なる容積を有する受圧室３４内へ導入して吹き返し燃料の燃料流れ速度を受圧室３４内において大きく低下できたことによる。

又、圧力検出体ＧがセンサハウジングＡに取着されない圧力検出体Ｇの単体時において、ゲル１２の下側面は圧力検出体カバー１によって保護されるので、圧力検出体Ｇの移送時、及びセンサハウジングＡへの組付け時において、ゲル１２の下側面に異物が付着したり、損傷することがない。

本発明になる圧力センサＰは、水等の液体が含まれる気体の圧力あるいは粉体等が含まれる気体の圧力を検出する圧力センサとしても用いることができ、このとき、液体、粉体がゲルの表面に付着することを抑止できる。

本発明になる圧力センサの一実施例を示す縦断面図。図１の下方平面図。本発明の圧力センサがスロットルボデーに取着された状態を示す縦断面図。従来の圧力センサの縦断面図。図４の下方平面図。従来の圧力センサがスロットルボデーに取着された状態を示す縦断面図。

符号の説明

１圧力検出体カバー
１ａ底部
１ｂ内筒部
１ｃ外筒部
１ｄ小孔
２圧力室
１０圧力筐体
１１筒部
１２ゲル
Ｐ圧力センサ
Ａセンサハウジング
Ｇ圧力検出体

Claims

圧力検出体は、下方に向かって開口する筒部を備える圧力筐体と、
筒部の下方に向けてゲルが配置されるとともにゲルに臨んで配置されるセンサチップとリードフレームとがチップ接続ワイヤにて接続され、
前記圧力検出体がセンサハウジングの収納凹部内に接着配置されるとともに圧力検出体より延出するリードフレームをセンサハウジングに植設配置される端子とが電気接続される圧力センサにおいて、
圧力筐体１０の筒部１１の下方開口１１ａを、小径１ｄが穿設される圧力検出体カバー１にて閉塞保持し、圧力検出体Ｇのゲル１２を、圧力筐体１０の筒部１１の内方と、圧力検出体カバー１とにより形成される圧力室２に臨んで開口配置したことを特徴とする圧力センサ。
前記圧力検出体カバーは、圧力筐体１０の筒部１１の下端内周１１ｂに接着される内筒部１ｂと、筒部１１の下端外周１１ｃに挿入される外筒部１ｃを有し、
センサハウジングＡの収納凹部２０内に露出して配置される、圧力検出体Ｇの外周部及びリードフレーム１５と端子２３に向けてポッティング剤２４を充填するとともに圧力検出体カバー１の外筒部１ｃに向けてポッティング剤２４を充填したことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。