JP5798985B2 - 圧力センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気系に搭載される圧力センサ装置に関する。

自動車用エンジンにあっては、排気ガス中の有害成分であるＮＯｘの発生を抑制するために、吸気管に不活性の排気ガスを再循環させる排気再循環（以下、ＥＧＲと称す）装置が設けられている。ＥＣＵからの指令に従って吸気絞り弁とＥＧＲ弁の開度が制御され、一定量のＥＧＲガスを吸気通路に戻すことにより、燃焼時の最高温度を下げ、排気ガス中のＮＯｘ量を低減するようになっている。効率よくＮＯｘを燃焼するために、ＥＣＵは、ＥＧＲ流量と吸入空気量の比であるＥＧＲ率が、所定の運転状態における最適値になるようにＥＧＲ弁の開弁度を制御している。そのため、ＥＧＲ通路を流れる空気の流量を検出する必要がある。ＥＧＲでは、ＥＧＲ通路の上流側の圧力と下流側の圧力の圧力差からＥＧＲ流量を算出しているので、ＥＧＲには圧力センサを設ける必要がある。

圧力センサ装置の取り付け方法として、特許文献１に記載の発明がある。

特開２００１−１９４２５５号公報

現在、自動車全体の小型化、低環境負荷車の台頭によるエンジンルームの一層の複雑化によって、エンジンルーム内に固定して配置する圧力センサのより一層の小型化が求められている。圧力センサ装置の取り付け部は、小型化と取り付け強度確保の兼ね合いから取り付け部を２つ設けて２点止めで排気管系に固定されている。

ＥＧＲなどの内燃機関の排気系に搭載される圧力センサ装置は、排気管の振動の影響を受ける場所に搭載されるので、圧力センサ装置を排気管の取り付けるときの振動に対する耐震性を向上する必要である。特に、近年のエンジンの高出力化に伴い排気管の振動量は増大しており、圧力センサ装置の更なる耐震性の向上が望まれている。

特許文献１には、取り付け部はつば状をなすとともに、貫通したネジ穴を有し、取り付け部は、該ネジ穴を介して金属又は樹脂よりなるネジにより通路部材に固定されることが開示してある。特許文献１には、振動の上下方向の力に対する考慮はされている。しかしながら、排気管の振動によって生じる、２つの取り付け部を結んだ直線を軸としたときの回転方向にかかる応力に対しては考慮がされていない。取り付け部の２点で固定した場合、ハウジング形状は小型化できるが、固定箇所が２点であるため、２個の取り付け部の固定孔の中心を結ぶ線を軸とした回転方向の動きに対しては固定がなされておらず、ハウジングと取り付けられる平面との接触によって回転を押さえているため、長期使用によりネジに緩みが発生するような場合、平面とハウジング１８間に隙間が発生すると共に２個の取り付け部の固定孔の中心を結ぶ線を軸とした回転方向のがたつきが生じてしまう。その結果、Ｏリングが浮き上ってしまう虞があり、そうなった場合気密性が低下してしまい、測定精度に誤差が生じてしまう。そのため、排気管の振動に対して気密性を確保するために、耐震性を向上させる必要がある。しかしながら、特許文献１は上記の課題に対してなんら考慮はされていない。

本発明の目的は、圧力センサ装置の耐震性を向上することである。

上記課題を解決するために、本発明の圧力センサ装置は、第１の圧力導入通路と第２の圧力導入通路と第１の取り付け部と第２の取り付け部とを有するハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、前記第１の圧力導入通路から導入された圧力を検出する第１の圧力検出素子と、前記ハウジング内に設けられ、前記第２の圧力導入通路から導入された圧力を検出する第２の圧力検出素子と、を備える圧力センサ装置において、前記ハウジングの底面部が長辺と短辺を有する四角形状であり、前記第１および第２の圧力導入通路の開口部がそれぞれ前記ハウジングの底面部の長手方向に並ぶように前記ハウジングの底面部に設けられ、前記第１の圧力検出素子は、前記第１の圧力導入通路の開口部を塞ぐように前記ハウジング底面部に設けられ、前記第２の圧力検出素子は、前記第２の圧力導入通路の開口部を塞ぐように前記ハウジング底面部に設けられ、第１の圧力導入通路の開口部の中心と第２の圧力導入通路の中心を結ぶ直線を直線Ａとし、第１の圧力導入通路の開口部の中心で直線Ａと直交する直線を直線Ｄとし、第２の圧力導入通路の中心で直線Ａと直交する直線を直線Ｅとし、前記ハウジングの底面部の長手方向に対して直線Ｄよりも直線Ｅ側の範囲を直線Ｄの内側とし、前記ハウジングの底面部の長手方向に対して直線Ｅよりも直線Ｄ側の範囲を直線Ｅの内側としたときに、前記第１の取り付け部は、第１の取り付け部の固定用孔の全体が直線Ｄよりも外側に位置するように前記ハウジングの長辺側の側壁面に設けられ、前記第２の取り付け部は、第２の取り付け部の固定用孔の全体が直線Ｅよりも外側に位置するように前記ハウジングの長辺側の側壁面に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、圧力センサ装置の耐震性を向上することが可能となる。

本発明の一実施例を示す内燃機関のディーゼルエンジン構成図。 本発明の一実施例を示す（ａ）側面外略図（ｂ）底面外略図。 本発明の一実施例を示す圧力センサ装置の装着状態概略図。

以下、本発明を実施するための実施形態について説明する。
図１に本発明の圧力センサ装置を設けた内燃機関であるディーゼルエンジンの全体構成を示す。

内燃機関１の排気ポートに連なる排気経路２にはターボチャージャー３及びＤＰＦ４が設けられている。圧力センサ装置５は、排気経路６と圧力導入経路８との間に介設され、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称す）４の前後の差圧及びＤＰＦ４前後の絶対圧に応じた信号をＥＣＵ９へ出力する。

ＥＣＵ９は圧力センサ装置５が検出した差圧に基づいてＤＰＦ４が目詰まりであるかどうかを判断する。ＤＰＦ４が目詰まりであると判断されたなら、ＤＰＦ４を高温にすることで捕集したＰＭを燃焼させ、目詰まり状態を解消する。

また吸気経路１０には空気流量測定装置１１が設置されており、吸入空気量を検出する。吸気経路１０には、インタークーラー１２と吸気絞り弁１３が備えられており、インテークマニホールド１４に連通している。

更に、排気経路２から排気再循環経路１５が連通され、ＥＧＲクーラー１６及び排気再循環通路絞り弁１７を備えている。

図示はしていないが、前記の他に圧力センサ装置５を排気再循環経路１５の上流と下流である排気経路２とインテークマニホールド１４から圧力を取り込むように設け、排気経路２とインテークマニホールド１４それぞれの圧力信号をＥＣＵ９に出力することでＥＣＵ９は出力された圧力信号を基に排気再循環通路絞り弁１７を精度良く制御することが可能となる。

ＥＣＵ９には、圧力センサ装置５空気流量測定装置１１の出力信号や図示しない各種センサ類の出力信号が入力され、各部の状態が知らされるようになっている。

本発明品は、圧力センサ装置を排気再循環経路の上流及び下流の圧力差の検出に用いることで排気再循環通路絞り弁の制御精度を向上させることが可能となる。また、上記とは別の用途として、ディーゼル機関の排気系に設置された排気微粒子を捕集するＤＰＦ４の上流及び下流の圧力差を、圧力導入経路を介して検出する圧力センサ装置であり、１つの圧力センサ装置にて、ＤＰＦ４の上流側と下流側の絶対圧出力、および、ＤＰＦ４の圧力差を検知し、ＤＰＦ４の目詰まり状態を判断することが可能である。

図２に本発明の実施例を示す。
ハウジング１８に上流側圧力導入通路２０と下流側圧力導入通路２１が備えられ、更に圧力検出経路との気密を確保するために圧力導入通路２０、２１の根元にそれぞれＯリング２２を設けている。

上流側圧力検出素子２３は上流側圧力導入通路２０の上段位置に配置され、ハウジング１８にエポキシ系接着剤２５により接着され、ハウジング１８内と上流側圧力導入通路２０内とを気密分離するように設けられている。下流側圧力検出素子２４は下流側圧力導入通路２１の上段位置に配置され、ハウジング１８にエポキシ系接着剤２５により接着され、ハウジング１８内と下流側圧力導入通路２１内とを気密分離するように設けられている。

ハウジング１８は、圧力センサ装置５をネジ等で固定するために、第１の取り付け部３２と第２の取り付け部３３を設けている。第１の取り付け部３２はハウジング１８の側壁面の一面側に設けられていて、第２の取り付け部３３は第１の取り付け部３２を設けた側壁面と対向する側壁面側に設けられている。

第１の取り付け部３２は、リング状の金属部材３０を有していて、リング状の金属部材３０の内側に設けられる第１の取り付け部の固定用孔３０ａにネジ等の固定部材を挿入し、外部に固定する。第２の取り付け部３３も同様に、リング状の金属部材３１を有していて、リング状の金属部材３１の内側に設けられる第２の取り付け部の固定用孔３０ａにネジ等の固定部材を挿入し、外部に固定する。

また、ハウジング１８は、外部と電気的に接続するためのコネクタ部２９を、第１の取り付け部３２と第２の取り付け部３３が設けられていない面に有している。

ハウジング１８の底面部は長辺と短辺を有する四角形状であって、短辺側の側壁面にコネクタ部２９が設けられていて、長辺側の側壁面にそれぞれ第１の取り付け部３２と第２の取り付け部３３が設けられている。第１の取り付け部３２は、第２の取り付け部３３が設けられている側壁面と対抗する面に設けられている。

また、第１の取り付け部３２と第１のリング状の金属材料３０とは、ハウジング１８の側壁面の上流側圧力導入通路２６側に設けられている。第２の取り付け部３３と第２のリング状の金属材料３１は、ハウジング１８の側壁面の下流側圧力導入通路２７側に設けられている。

ハウジング１８の底面部に上流側圧力導入通路２０の開口部と下流側圧力導入通路２１の開口部が設けられ、それぞれの開口部はハウジング１８の底面部の長手方向に並ぶように設けられている。上流側圧力検出素子２３は、上流側圧力導入通路２０の開口部を塞ぐようにハウジング１８に設けられ、ハウジング１８の底面部にエポキシ系接着剤２５により接着されている。下流側圧力検出素子２４は、下流側圧力導入通路２１の開口部を塞ぐようにハウジング１８に設けられ、ハウジング１８の底面部にエポキシ系接着剤２５により接着されている。上流側圧力検出素子２３と下流側圧力検出素子２４とは、ハウジング１８の底面部の長手方向に並ぶように設けられている。

回路基板３４は、上流側圧力検出素子２３と下流側検出素子２４の上側に設けられ、階層構造をなしている。

ここで、上流側圧力導入通路２０の径方向の中心と下流側圧力導入通路２１の径方向の中心を結ぶ直線を直線Ａとし、上流側圧力導入通路２０と下流側圧力導入通路２１の中間線を直線Ｂとし、第１の取り付け部の固定用孔３０ａの中心と第２の取り付け部の固定用孔３１ｂの中心とを結ぶ直線を直線Ｃとし、上流側圧力導入通路２０の径方向の中心で直線Ａと直交する直線を直線Ｄとし、下流側圧力導入通路２１の径方向の中心で直線Ａと直交する直線を直線Ｅと規定する。

第１の取り付け部の固定用孔３０ａの全体を、直線Ｄよりも長手方向に対して外側に配置する。ここで、直線Ｄに対しての内側を直線Ｄよりも直線Ｅ側と規定し、外側はその逆方向とする。

第２の取り付け部の固定用孔３１ａの全体を、直線Ｅよりも長手方向に対して外側に配置する。ここで、直線Ｅに対しての内側を直線Ｅよりも直線Ｄ側と規定し、外側はその逆方向とする。

第１のリング状の金属部材３０と第２のリング状の金属部材３１とをハウジング１８の底面部の対角線方向に設けているので、圧力センサ装置５を取り付け部に取り付けるときの取り付け強度が向上する。そのため、安定した固定ができる。

ハウジング１８は、直線Ｃを軸とした回転方向の動きに対しては固定がなされておらず、ハウジング１８と取り付けられる平面との接触によって該回転を押さえているため、長期使用によりネジに緩みが発生するような場合、該平面とハウジング１８間に隙間が発生すると共に直線Ｃを軸とした回転方向のがたつきが生じてしまう。その結果、Ｏリングが浮き上ってしまう虞があり、気密性が低下してしまうので、測定精度に誤差が生じる虞がある。

ここで、直線Ｃを軸とした回転方向のがたつきを抑えるためには、回転方向の動きを小さくすることが望ましい。ハウジング１８の第１の取り付け部および第２の取り付け部を有していない底面部の角部の上流側圧力導入通路２０側の角部と直線Ｃとの距離Ｌ１と、ハウジング１８の第１の取り付け部および第２の取り付け部を有していない底面部の角部の下流側圧力導入通路２１側の角部と直線Ｃとの距離Ｌ２とは、それぞれ大きく確保した方がよい。Ｌ１＝Ｌ２とすると、直線Ｃを軸とした回転方向の応力によるがたつきを効果的に抑えることができる。

本発明の構成によれば、距離Ｌを大きく取る構成としているので、直線Ｃを軸とした回転転方向のがたつきを抑えることができるので、圧力センサ装置の耐震性が向上する。

リング状の金属部材を取り付け部に設けるメリットとして、排気管の振動を吸収し耐震性を向上させることができる。

本発明は、特に上流側圧力検出素子２３と下流側圧力検出素子２４の上側に回路基板３４を設けた階層構造の圧力センサ装置に有利に働く。水平方向の小型化を図るために階層構造としたときに、水平方向と高さ方向の大きさの比が小さくなるので、特に振動の直線Ｃを軸とした回転方向の応力影響を受けやすいところ、本発明では、直線Ｃを軸とした回転方向のがたつきを抑えることができるので、圧力センサ装置の耐震性が向上することができる。

なお、取り付け部にリング状の金属部材を用いた例を説明したが、リング状の金属部材を取り付け部に設けない構成でもよい。この場合、取り付け部の固定用孔は、単に取り付け部に設けられた孔のことを示す。

図３に圧力を検出するための第１の圧力検出経路２６と第２の圧力検出経路２７とハウジング１８の接続状態を示す。

ハウジング１８は、平面を持つブロック（例えばエンジンヘッド部）に直付けする構造であり、前記ブロックの内部には圧力を検出するための第１の圧力検出経路２６と第２の圧力検出経路２７が設けられ、該平面に上流側圧力導入通路２０と下流側圧力導入通路２１の間隔と同じ間隔で圧力を導入するための孔とシール材受け用の段差２８が開いており、ハウジング１８を装着した場合に上流側圧力導入通路２０と下流側圧力導入通路２１と嵌合する構造となっており、上流側圧力導入通路２０と下流側圧力導入通路２１のそれぞれの根元に設けたＯリング２２等のシール材によって第１の圧力検出経路２６および第２の圧力検出経路２７の気密を確保している。

安定した固定を確保するには、２つの固定用孔の中心を結んだ直線を軸とする回転方向の応力を押さえつけるために、通常取り付け部を３点以上設けてネジで固定することが望ましいが、３点以上取り付け部を設けるとハウジング形状が大きくなってしまう。

本発明では、圧力センサ装置５を小型化するために取り付け部を２つ設けて２点で固定する構成において、排気管の振動により生じる直線Ｃを軸とした回転方向の応力によるがたつきを押さえる構成としているので、耐震性を向上することができる。

１ 内燃機関
２、６ 排気経路
３ ターボチャージャー
４ ＤＰＦ
５ 圧力センサ装置
７ ＤＰＦ上流側圧力導入経路
８ ＤＰＦ下流側圧力導入経路
９ ＥＣＵ
１０ 吸気経路
１１ 空気流量測定装置
１２ インタークーラー
１３ 吸気絞り弁
１４ インテークマニホールド
１５ 排気再循環経路
１６ ＥＧＲクーラー
１７ 排気再循環通路絞り弁
１８ ハウジング
２０ 上流側圧力導入通路
２１ 下流側圧力導入通路
２２ Ｏリング
２３ 上流側圧力検出素子
２４ 下流側圧力検出素子
２５ エポキシ系接着剤
２６ 第１圧力検出経路
２７ 第２圧力検出経路
２８ シール材受け段差
２９ コネクタ部
３０ 第１のリング状の金属部材
３０ａ 第１の取り付け部の固定用孔
３１ 第２のリング状の金属部材
３１ｂ 第２の取り付け部の固定用孔
３２ 第１の取り付け部
３３ 第２の取り付け部
３４ 回路基板
Ａ 上流側圧力導入通路の径方向の中心と圧力導入通路の下流側径方向の中心を結ぶ直線
Ｂ 上流側圧力導入通路と下流側圧力導入通路の中間線
Ｃ 取り付け部の固定用孔の中心を結ぶ直線
Ｄ 上流側圧力導入通路の径方向の中心で直線Ａと直交する直線
Ｅ 下流側圧力導入通路の径方向の中心で直線Ａと直交する直線

Claims (3)

1. 第１の圧力導入通路と第２の圧力導入通路と第１の取り付け部と第２の取り付け部とを有するハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記第１の圧力導入通路から導入された圧力を検出する第１の圧力検出素子と、
   前記ハウジング内に設けられ、前記第２の圧力導入通路から導入された圧力を検出する第２の圧力検出素子と、を備える圧力センサ装置において、
   前記ハウジングの底面部が長辺と短辺を有する四角形状であり、
   前記第１および第２の圧力導入通路の開口部がそれぞれ前記ハウジングの底面部の長手方向に並ぶように前記ハウジングの底面部に設けられ、
   前記第１の圧力検出素子は、前記第１の圧力導入通路の開口部を塞ぐように前記ハウジング底面部に設けられ、
   前記第２の圧力検出素子は、前記第２の圧力導入通路の開口部を塞ぐように前記ハウジング底面部に設けられ、
   第１の圧力導入通路の開口部の中心と第２の圧力導入通路の中心を結ぶ直線を直線Ａとし、第１の圧力導入通路の開口部の中心で直線Ａと直交する直線を直線Ｄとし、第２の圧力導入通路の中心で直線Ａと直交する直線を直線Ｅとし、前記ハウジングの底面部の長手方向に対して直線Ｄよりも直線Ｅ側の範囲を直線Ｄの内側とし、前記ハウジングの底面部の長手方向に対して直線Ｅよりも直線Ｄ側の範囲を直線Ｅの内側としたときに、
   前記第１の取り付け部は、第１の取り付け部の固定用孔の全体が直線Ｄよりも外側に位置するように前記ハウジングの長辺側の側壁面に設けられ、
   前記第２の取り付け部は、第２の取り付け部の固定用孔の全体が直線Ｅよりも外側に位置するように前記ハウジングの長辺側の側壁面に設けられていることを特徴とする圧力センサ装置。
2. 請求項１に記載の圧力センサ装置において、
   前記第１の取り付け部は、第１のリング状の金属部材を有しており、前記第１のリング状の金属部材の内側の空間を、前記１の取り付け部の固定用孔とし、
   前記第２の取り付け部は、第２のリング状の金属部材を有しており、前記第２のリング状の金属部材の内側の空間を、前記２の取り付け部の固定用孔とすることを特徴とする圧力センサ装置。
3. 請求項１に記載の圧力センサ装置において、
   前記第１の圧力導入通路の根元と前記第２の圧力導入通路の根元にＯリング等のシール材が設けられていることを特徴とする圧力センサ装置。