JP2008088937A - 検出装置及びエンジン制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】吸気温検出部が吸気圧検出部の発熱による悪影響を受けにくい検出装置を得る。
【解決手段】この発明の検出装置は、一端部が露出したターミナル９と一体化された外装樹脂７と、この外装樹脂７の内部に収納されているとともにターミナル９の他端部に接続されたリードフレーム１１を有するセンサモジュール１０と、リードフレーム１１に電気的に接続され吸気管４内の空気の圧力を検出する吸気圧検出部１２と、リードフレーム１１に電気的に接続され吸気管４内の空気の温度を検出する吸気温検出部１３と、基端部が外装樹脂７と接続されているとともに吸気管４内の空気を吸気圧検出部１２に導く通気孔１８を有するベース１とを備え、吸気圧検出部１２と吸気温検出部１３とは別体で構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、吸気管内の空気の圧力、温度を検出する検出装置、及びこの検出装置を用いたエンジン制御装置に関するものである。
従来の検出装置として、ゲルで覆われた吸気圧検出部と、温度測定の応答性を良くするためにゲルが覆われていない吸気温検出部とが１つの半導体チップに形成されている検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、この検出装置では、吸気管内を流れる空気に半導体チップをさらすために、吸気管の内部に端部が突出して取り付けられている。
特許第３７７２０７９号公報（図１及び図７）
しかしながら、上記構成の検出装置では、次のような問題点があった。
イ．吸気圧検出部と吸気温検出部が1つの半導体チップに形成されているので、吸気圧検出部の発熱が吸気温検出部の温度測定に悪影響を与える。
ロ．検出装置の端部は、吸気管内に突出しているので、吸気管内を流れる空気の円滑な流れを阻害しエンジン内部に安定した量の空気を送り込むことができず、エンジンの燃料噴射量の制御が不安定になる。
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、吸気温検出部が吸気圧検出部の発熱による悪影響を受けにくい検出装置を提供することを目的とする。
また、吸気管内に流れる空気がエンジン内部に安定して送り込まれる検出装置を提供することを目的とする。
さらに、エンジンの燃料噴射量の制御性が向上したエンジン制御装置を提供することを目的とする。
この発明に係る検出装置は、吸気管に形成された空気導入口に取り付けられる検出装置において、一端部が露出したターミナルと一体化された外装樹脂と、この外装樹脂の内部に収納されているとともに前記ターミナルの他端部に接続されたリードフレームを有するセンサモジュールと、前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の空気の圧力を検出する吸気圧検出部と、前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の前記空気の温度を検出する吸気温検出部と、基端部が前記外装樹脂と接続されているとともに前記吸気管内の空気を前記吸気圧検出部及び前記吸気温検出部側に導く通気孔を有するベースとを備え、前記吸気圧検出部と前記吸気温検出部とは、別体で構成されている。
また、この発明に係る検出装置は、吸気管に形成された空気導入口に取り付けられる検出装置において、一端部が露出したターミナルと一体化された外装樹脂と、この外装樹脂の内部に収納されているとともに前記ターミナルの他端部に接続されたリードフレームを有するセンサモジュールと、前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の空気の圧力を検出する吸気圧検出部と、前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の前記空気の温度を検出する吸気温検出部と、基端部が前記外装樹脂と接続されているとともに前記吸気管内の空気を前記吸気圧検出部及び前記吸気温検出部側に導く通気孔を有するベースとを備え、前記ベースは、前記空気導入口に挿入されたときには、ベースの先端面が前記吸気管の内壁面、または内壁面から径方向の外側に位置して前記空気導入口に挿入される。
さらに、この発明に係るエンジン制御装置は、一端部が露出したターミナルと一体化された外装樹脂と、この外装樹脂の内部に収納されているとともに前記ターミナルの他端部に接続されたリードフレームを有するセンサモジュールと、前記リードフレームに電気的に接続され吸気管内の空気の圧力を検出する吸気圧検出部と、前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の前記空気の温度を検出する吸気温検出部と、基端部が前記外装樹脂と接続されているとともに前記吸気管内の空気を前記吸気圧検出部及び前記吸気温検出部側に導く通気孔を有するベースとを備え、前記吸気圧検出部と前記吸気温検出部とは、別体で構成されている検出装置を用いて検出される前記空気の前記圧力及び前記温度を含めてエンジンの燃料噴射量が制御される。
この発明に係る検出装置によれば、吸気温検出部が吸気圧検出部の発熱による悪影響を受けにくいという効果がある。
また、この発明に係る検出装置によれば、吸気管内に流れる空気がエンジン内部に安定して送り込まれるという効果がある。
また、この発明に係るエンジン制御装置によれば、エンジンの燃料噴射量の制御性が向上するという効果がある。
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の検出装置を示す断面図、図２は図１の検出装置が吸気管４に取り付けられたときの断面図である。
この検出装置では、通気孔１８を有するベース１の周側面には、全周にわたって溝部２が形成されている。この溝部２には、Ｏリング３が嵌着されている。エンジンに連通した吸気管４には空気導入口５が形成されている。
この検出装置のベース１の基端部には、接着剤６により外装樹脂７と結合されている。外装樹脂７は、一端部が露出したターミナル９とインサートモールド成形により一体化されている。外装樹脂７の材料としては、ＰＰＳ、ＰＢＴ等が用いられる。
検出装置は、ベース１が空気導入口５に挿入されることで、吸気管４に対してＯリング３により気密性が確保された状態で取り付けられる。また、ベース１が空気導入口５に挿入されたときには、ベース１の先端面は、吸気管４の内壁面から径方向の外側に位置して空気導入口５に挿入される。
なお、ベース１の先端面が、吸気管４の内壁面に位置して空気導入口５に挿入されるようにしてもよい。
ベース１に外装樹脂７が結合されて形成された内部空間には、センサモジュール１０が収納されている。このセンサモジュール１０は、エポキシ樹脂を用いてトランスファ成形により一体化されたリードフレーム１１を有している。このリードフレーム１１は、ターミナル９の他端部と溶接により電気的に接続されている。
センサモジュール１０のベース１側は、凹状に窪んでおり、この底面では、リードフレーム１１が部分的に露出している。この同一面上に露出した部位には、吸気管４内の空気の圧力を検出する吸気圧検出部１２、及び吸気管４内の空気の温度を検出する吸気温検出部１３が実装されている。
吸気圧検出部１２の実装は、シリコン系のダイボンド樹脂１４が用いられている。この吸気圧検出部１２は、金線１５を用いてリードフレーム１１と電気的に接続されている。
また、吸気温検出部１３の実装は、吸気温検出部１３の電極において導電性があるエポキシ樹脂系の樹脂ペースト１６を用いてリードフレーム１１と固定されている。この樹脂ペースト１６は、単に固定だけが目的ではなく、電気的な接続も兼ねている。
なお、吸気圧検出部１２については、リードフレーム１１上に必ずしも実装する必要はなく、リードフレーム１１が露出していないセンサモジュール１０の部位に実装し、金線１５を用いてリードフレーム１１と電気的に接続するようにしてもよい。
リードフレーム１１は、通常、鉄系、もしくは銅系の素材に適当なメッキ処理を施したものを使用し、これをエッチングかプレスの工程を通すことにより所定の形状に加工される。リードフレーム１１は、吸気圧検出部１２及び吸気温検出部１３からの電気信号をターミナル９を通じて、後述するエンジン制御装置に伝える電気配線として機能している。
吸気圧検出部１２は、圧力により歪むピエゾ抵抗、この歪みに応じて変化する抵抗値を電気信号に変換する、トランジスタ、コンデンサ等から構成された電子回路を有している。
吸気温検出部１３は、表面実装用チップサーミスタで構成されている。
吸気圧検出部１２、吸気温検出部１３が実装されたセンサモジュール１０の凹部側の全面には、吸気圧検出部１２及び吸気温検出部１３を酸、アルカリ等の溶液から保護するために非常に薄い有機保護膜１７が蒸着されている。図１中では点線で示された有機保護膜１７は、吸気管４内の空気の中に含まれている酸、アルカリ等の溶液から吸気圧検出部１２及び吸気温検出部１３を保護している。有機保護膜１７としては特にパラキシリレン系樹脂が耐薬品性や耐熱性の点で効果が高い。
なお、この有機保護膜１７の厚みは数ミクロン程度であり、熱容量は非常に小さく温度測定の遅れ時間が長くなる等のエンジン制御性に与える影響はないが、影響の少ない範囲内で有機保護膜１７上にゲルを塗布することで、吸気圧検出部１２及び吸気温検出部１３に対する保護効果をより高めるようにしてもよい。
次に、上記構成の検出装置の組み立て手順について説明する。
先ず、センサモジュール１０のリードフレーム１１にダイボンド樹脂１４を用いて吸気圧検出部１２を実装する。同時に、リードフレーム１１に樹脂ペースト１６を用いて吸気温検出部１３を実装する。その後、吸気圧検出部１２とリードフレーム１１とを金線１５を用いて電気的に接続する。
次に、センサモジュール１０の凹部側の全面に有機保護膜１７を蒸着する。
その次に、リードフレーム１１にターミナル９の他端部を溶接により接続する。その後、一体化された、センサモジュール１０及びターミナル９をインサートモールド成形により、外装樹脂７と一体化する。
その後、ベース１の基端部と、外装樹脂７及びセンサモジュール１０とを接着剤６を用いて接続、固定し、またベース１の中間部を囲った外装樹脂７の下端部を加熱、折曲する。
最後に、ベース１の溝部２にＯリング３を装着して検出装置の組み立ては完了する。
上記構成の検出装置では、吸気管４内の空気は、ベース１の通気孔１８を通じて室１９に導入される。この結果、吸気温検出部１３では、空気の温度に応じて抵抗値が変化し、この変化が電気信号に変換され、この電気信号がリードフレーム１１を介してターミナル９からエンジン制御装置に出力される。
また、吸気圧検出部１２では、空気の圧力に応じて歪み変形して抵抗値が変化し、その変化が電気信号に変換され、この電気信号がリードフレーム１１を介してターミナル９からエンジン制御装置に出力される。
以上説明したように、この実施の形態による検出装置によれば、吸気温検出部１３と、電子回路で消費する電流値に比例した自己発熱が発生する吸気圧検出部１２とは、それぞれ別体で構成されているので、吸気温検出部１３は、吸気圧検出部１２からの熱の影響を受けにくく、吸気管４内の空気温度の測定精度が向上する。また、吸気温検出部１３として、自己発熱が殆ど発生しないサーミスタを用いているので、吸気温検出部１３の測定精度はより向上する。
また、吸気圧検出部１２及び吸気温検出部１３は、リードフレーム１１の同一平面上に実装されているので、同時実装が可能となり組み立て性が向上する。
また、吸気温検出部１３として表面実装用のチップサーミスタを用いたので、組み立ての自動化が可能となり、組み立て性が向上する。
また、吸気温検出部１３は、導電性の樹脂ペースト１６を用いてリードフレーム１１に接合されているので、はんだを用いた場合と比較して、受熱した吸気温検出部１３からの熱がリードフレーム１１を通じては放熱しにくくなり、それだけ正確に空気温度が検出することができる。
また、吸気圧検出部１２、吸気温検出部１３が実装されたセンサモジュール１０の凹部側の全面には、有機保護膜１７が蒸着されているので、吸気管４内の空気の中に含まれている酸、アルカリ等の溶液から吸気圧検出部１２、吸気温検出部１３が保護され、吸気圧検出部１２、吸気温検出部１３の信頼性が向上する。
また、吸気圧検出部１２、吸気温検出部１３は有機保護膜１７により、覆われており、吸気温検出部を覆ったゲルが外部に漏れないように必要とした、従来必要としたカバー等の部品は不要となり、検出装置の構造を簡単化でき、組み立て性が向上する。
また、この実施の形態による検出装置によれば、ベース１が吸気管４の空気導入口５に挿入されたときには、ベース１の先端面は、吸気管４の内壁面から径方向の外側に位置して空気導入口５に挿入されるので、検出装置により空気の流れが阻害されることなくエンジンの内部には安定した量の空気が送り込まれる。
また、吸気温検出部１３は、通気孔１８を通じて室１９内に導かれ、一時的に滞留した室１９内の空気の温度を検出しており、吸気管４内に流れる空気にさらされる従来の吸気温検出部と比較して、吸気温検出部１３で検出される温度変動は抑制され、エンジンにおける安定した燃料噴射量制御が可能となる。
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２の検出装置を示す断面図である。
この検出装置は、吸気圧検出部１２がリードフレーム１１のベース１側の面に、吸気温検出部１３がリードフレーム１１の反ベース１側の面に、それぞれが重なるようにして配置されている。吸気温検出部１３は、センサモジュール１０内に埋設されている。
他の構成は、実施の形態１の検出装置と同じである。
この検出装置では、始めに、吸気温検出部１３の電極に樹脂ペースト１６を用いてリードフレーム１１と接合し、その後トランスファ成形法でセンサモジュール１０を形成する。その次に、センサモジュール１０のリードフレーム１１にダイボンド樹脂１４を用いて吸気圧検出部１２を実装する。その後、吸気圧検出部１２とリードフレーム１１とを金線１５を用いて電気的に接続する。次に、センサモジュール１０の凹部側の全面に有機保護膜１７を蒸着し、吸気圧検出部１２の全面を有機保護膜１７で被覆する。
その後の検出装置の組み立て手順は、実施の形態１の検出装置と同一である。
この検出装置によれば、吸気温検出部１３と吸気圧検出部１２とは異なるリードフレーム１１の平面上に実装し、センサモジュール１０内に吸気温検出部１３を埋設したので、検出装置は、小型化される。
また、吸気温検出部１３は、エポキシ樹脂で覆われており、酸、アルカリ等の溶液から吸気温検出部１３を保護するための有機保護膜１７を必要としない。
実施の形態３．
図４は、実施の形態１の検出装置を用いたエンジン制御装置を示すブロック図である。
このブロック図において、エンジン３０に接続された吸気管４に、実施の形態１の検出装置３１が取り付けられている。即ち、図２に示すように、ベース１が空気導入口５に挿入されたときには、ベース１の先端面が吸気管４の内壁面から径方向の外側に位置して空気導入口５に挿入されている。
この吸気管４内には、スロットル弁３４が設けられている。吸気管４の各シリンダ吸気ポート近傍には、圧力を一定に調整した燃料が圧送されるインジェクタ３７が取り付けられている。
このエンジン制御装置では、検出装置３１のターミナル９を通じて外部に出力された吸気圧検出部１２、吸気温検出部１３からの電気信号は、制御部３２のＡ／Ｄコンバータ３３に入力される。また、このＡ／Ｄコンバータ３３には、スロットルセンサ３５からスロットル弁３４の開度情報、冷却水温センサ３６からエンジン３０の暖機状態情報も入力される。
また、エンジン３０の回転をパルスとして検出する回転センサ３８からの電気信号は、制御部３２の入力回路３９に入力される。
制御部３２においては、Ａ／Ｄコンバータ３３が検出装置３１の吸気圧検出部１２、吸気温検出部１３、スロットルセンサ３５及び冷却水温センサ３６からのアナログ信号をディジタル値に変換し、この出力をマイクロプロセッサ４０に送出する。
入力回路３９は、回転センサ３８からのパルス入力信号をレベル変換し、その出力をマイクロプロセッサ４０に送出する。マイクロプロセッサ４０は、Ａ／Ｄコンバータ３３及び入力回路３９から得られたディジタル及びパルス信号に基づいてエンジン３０へ供給する燃料量を演算し、その結果に応じたパルス幅のインジェクタ３７の駆動パルスを出力する。
マイクロプロセッサ４０の制御手順やデータは予めＲＯＭ４１に記憶され、またＲＡＭ４２は演算過程におけるデータを一時的に格納する。出力回路４３は、マイクロプロセッサ４０の出力に応じてインジェクタ３７を駆動する。
この実施の形態では、検出装置３１は、端部が吸気管４の内部に突出しないように吸気管４に取り付けられ、また検出装置３１は、別体の吸気圧検出部１２及び吸気温検出部１３を有しており、エンジン制御装置は、この検出装置３１によって検出された圧力及び温度に基づいてエンジン３０の燃料噴射量を制御しているので、精度の高い燃料噴射量制御が可能となり、燃費向上や大気汚染物質排出量低減に効果がある。
なお、実施の形態２の検出装置を用いたエンジン制御装置の場合にも、勿論精度の高い燃料噴射量制御が可能となり、燃費向上や大気汚染物質排出量低減に効果がある。
この発明の実施の形態１の検出装置を示す断面図である。 図１の検出装置が吸気管の取り付けられたときの状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態２の検出装置を示す断面図である。 図１の検出装置が用いられたエンジン制御装置を示すブロック図である。
符号の説明
１ ベース、４ 吸気管、５ 空気導入口、７ 外装樹脂、９ ターミナル、１０ センサモジュール、１１ リードフレーム、１２ 吸気圧検出部、１３ 吸気温検出部、１６ 樹脂ペースト、１７ 有機保護膜、１８ 通気孔、３０ エンジン、３１ 検出装置。

Claims (9)

  1. 吸気管に形成された空気導入口に取り付けられる検出装置において、
    一端部が露出したターミナルと一体化された外装樹脂と、
    この外装樹脂の内部に収納されているとともに前記ターミナルの他端部に接続されたリードフレームを有するセンサモジュールと、
    前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の空気の圧力を検出する吸気圧検出部と、
    前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の前記空気の温度を検出する吸気温検出部と、
    基端部が前記外装樹脂と接続されているとともに前記吸気管内の空気を前記吸気圧検出部及び前記吸気温検出部側に導く通気孔を有するベースとを備え、
    前記吸気圧検出部と前記吸気温検出部とは、別体で構成されていることを特徴とする検出装置。
  2. 吸気管に形成された空気導入口に取り付けられる検出装置において、
    一端部が露出したターミナルと一体化された外装樹脂と、
    この外装樹脂の内部に収納されているとともに前記ターミナルの他端部に接続されたリードフレームを有するセンサモジュールと、
    前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の空気の圧力を検出する吸気圧検出部と、
    前記リードフレームに電気的に接続され前記吸気管内の前記空気の温度を検出する吸気温検出部と、
    基端部が前記外装樹脂と接続されているとともに前記吸気管内の空気を前記吸気圧検出部及び前記吸気温検出部側に導く通気孔を有するベースとを備え、
    前記ベースは、前記空気導入口に挿入されたときには、ベースの先端面が前記吸気管の内壁面、または内壁面から径方向の外側に位置して前記空気導入口に挿入されることを特徴とする検出装置。
  3. 前記ベースは、前記空気導入口に挿入されたときには、ベースの先端面が前記吸気管の内壁面、または内壁面から径方向の外側に位置して前記空気導入口に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
  4. 前記吸気圧検出部及び前記吸気温検出部は、前記リードフレームの同一面にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１または３に記載の検出装置。
  5. 前記吸気圧検出部は、前記リードフレームの前記ベース側の面に配置され、前記吸気温検出部は、前記リードフレームの反ベース側の面に配置されていることを特徴とする請求項１または３に記載の検出装置。
  6. 前記吸気温検出部は、導電性の樹脂ペーストを用いて前記リードフレームに固定されていることを特徴とする請求項１，３〜５の何れか１項に記載の検出装置。
  7. 前記吸気温検出部は、表面実装用チップサーミスタであることを特徴とする請求項１，３〜６の何れか１項に記載の検出装置。
  8. 前記吸気圧検出部及び前記吸気温検出部の表面には、有機保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜４，６，７の何れか１項に記載の検出装置。
  9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の検出装置を用いて検出される前記空気の前記圧力及び前記温度を含めてエンジンの燃料噴射量が制御されることを特徴とするエンジン制御装置。
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