JP5839691B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジン制御装置の技術に関し、特に、エンジンの外部に取り付けられるエンジン制御装置の技術に関する。
従来、燃料の噴射量、噴射時期、及び噴射圧等をエンジン制御装置としてのエンジンコントロールユニット(以下、ECUと記載する。)により制御することで、エンジンの作動状態を制御する電子制御式のエンジンが広く知られている。また、ECUはECUケースに格納されており、配線を短くするためにECUケースがエンジンの表面やエンジンルーム内の各部材などのエンジンの外部に取り付けられたものが公知となっている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−256813号公報
従来のエンジン制御装置においては、基板がケース内に設けられており、前記基板はケースにねじで固定されていた。ケースには、前記ねじを挿入するためのねじ穴が設けられており、ねじ穴の周囲にはボス部が設けられておりケースの他部分よりも突出していた。ボス部はねじの外径よりも大きい円形であったため、ボス部とプリント基板との接触面が狭く、振動時に基板が割れたり故障したりすることがあった。そこで、本発明は係る課題に鑑み、エンジンの外部に取り付けることができ、振動による基板への影響を軽減することができるエンジン制御装置を提供する。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項1においては、エンジンの外部に取り付けられるケースに格納されたエンジン制御装置であって、基板と、配線接続用のコネクタとを備え、前記ケースは、外側に設けられる板状の外側部材と、碗状に構成された内側部材とを備え、前記内側部材は、前記ケースをエンジンの外部に取り付けた際に、前記基板を取り付ける側の面である取付面と、該取付面の周囲から取り付け側と反対方向に突出する側面とを有し、前記内側部材の側面の内側で、前記取付面の上部に間隙を介して、前記基板をネジにより取付けるべく、該基板にはねじ孔が設けられ、前記内側部材の取付面には、前記基板のねじ孔からのねじを螺装するために、対向する位置にボス部を立設し、かつ、該近接するボス部をつなぐブリッジ部を立設し、前記ブリッジ部、前記基板の外周に沿って立設した部分を外周ブリッジ部とし、該外周ブリッジ部は、内端が基板の内側下部にあり、外端が基板の外側に位置するように構成し、前記ブリッジ部の、前記基板の内側下部に設けられたボス部と前記外周ブリッジ部とをつなぐ部分を内部ブリッジ部としたものである。
請求項2においては、請求項1記載のエンジン制御装置において、前記内部ブリッジ部は、前記基板の長辺又は短辺に平行な直線に沿って配置し、前記外周ブリッジ部の中途部と内部ブリッジ部の中途部は、空気を逃がすために、又はモールド剤を通過させるために切り欠かれているものである。
請求項3においては、請求項2記載のエンジン制御装置において、前記基板の長辺に平行な複数の直線上に構成される内部ブリッジ部と、短辺に平行な複数の直線上に構成される内部ブリッジ部とを格子状に形成し、前記複数の内部ブリッジ部のボス部は、該形成される格子の頂点上に位置させるものある。
請求項4においては、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のエンジン制御装置において、前記内側部材の取付面と、前記基板の該取付面側との間の間隙は、前記基板に配置された電子部品の中で、該基板から前記取付面側に向けて最も突出している部品が、前記取付面と接触しない間隙となるように構成したものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
本発明によれば、基板をボス部及びブリッジ部で支えることができるので、付設したエンジン回転の振動による基板への影響を軽減することができる。
また、ブリッジ部の中途部は、空気を逃がしモールド剤を通過させるために切り欠かれているので、モールドするための樹脂からなるモールド剤を流し込む際において、空気を逃がしモールド剤を通過させることをできるのである。
また、基板と取り付ける側の部材との間隙を確保することができるので、基板に対する取り付ける側の部材からの振動の影響を軽減することができ、取り付ける側の部材からの放熱の影響を軽減することができる。
本発明の一実施形態にかかるエンジン制御装置が取り付けられたエンジンを示す右側面図。 同じく左側面図。 同じく平面図。 エンジン制御装置を示す斜視図。 内側部材、基板、アダプタ、コネクタ、及び外側部材の位置関係を示す斜視図。 エンジン制御装置を示す平面図。 図6のA−A線断面図。 内側部材、基板、アダプタ及びコネクタを示す平面図。 内側部材を示す平面図。 内側部材及び基板をモールドした状態を示す図8のB−B線断面図。 図7の円C部分を示す拡大断面図。
次に、発明の実施の形態を説明する。まず、本発明の一実施形態にかかるエンジン制御装置としてのECU(Engine Control Unit)60が取り付けられるエンジン1について、図1から図3を用いて説明する。ここで、図1において、矢印方向を前方向とする。また、紙面上下方向を上下方向とする。なお、本実施形態では、多気筒のディーゼルエンジンを示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
エンジン1は、図1から図3に示すように、シリンダブロック2と、シリンダヘッド3と、オイルパン4と、フライホイール6と、吸気マニホールド20と、排気マニホールド30と、を具備する。
エンジン1の本体は、上部のシリンダブロック2およびシリンダヘッド3並びに下部のオイルパン4とから構成されている。シリンダブロック2は、内部中央にシリンダ(図示なし)を上下方向に形成して、このシリンダ内にピストンを収納し、下部をクランクケースとしている。シリンダヘッド3に形成された図示せぬ吸気ポートおよび排気ポートは、吸気弁および排気弁によって、シリンダブロック2のシリンダと連通・遮断される。
フライホイール6は、図示せぬクランク軸に軸支され、慣性力を利用してクランク軸の回転エネルギーを負荷に伝達する回転体である。エンジン1の爆発力は各気筒で順に発生するため、クランク軸に伝わる力にはムラができることから、重い鉄製のフライホイール6の慣性力でクランク軸の回転を滑らかにする。
前記吸気ポートは、エンジン1の本体の上面に開口している。そして、吸気マニホールド20はシリンダヘッド3の上面に取り付けられて吸気ポートと連通されている。また、図3に示すように、エンジン1の本体の左側面には、過給機40が設けられている。過給機40は、排気マニホールド30に連通されたタービンと、タービンに連動して回転するコンプレッサとからなり、吸気を圧縮して吸気マニホールド20に供給する。
前記排気ポートは、エンジン1の本体の左側面に開口している。そして、排気マニホールド30は、シリンダヘッド3の左側面に取り付けられて、排気ポートと連通されている。
前記フライホイール6の上方には、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)50が設けられている。DPF50は、排気ガス中の粒子状物質(PM)等を捕集するための装置であり、排気系統の下流側に設けられている。そして、DPF50の上面にエンジン制御装置としてのECU(Engine Control Unit)60がECUケース61に格納されて配置されている。
ECU60は、各種演算処理や制御を実行するCPUの他、各種データを予め固定的に記憶させたROM、制御プログラムや各種データを書換可能に記憶するEEPROM、制御プログラムや各種データを一時的に記憶するRAM、時間計測用のタイマ、及び入出力インターフェイス等を有している。エンジン1の各種部品とは図示せぬハーネスで接続されている。エンジン1の上面に設けることにより、ハーネスの長さを短縮することが可能となる。
次に、ECU60及びECUケース61について図4及び図5を用いて説明する。ECU60は、基板70と、配線接続用のコネクタ71と、を備える。基板70は板状のプリント基板であり、ECUケース61に固定される。基板70には複数の電子部品75が搭載される。基板70には、ねじ孔70aが設けられている。ねじ孔70aは、電子部品75及びコネクタ71の配置を妨げないように配置されており、本実施形態においては、基板70の長辺に平行な直線で等間隔に設けられた複数の直線と基板70の短辺に平行で等間隔に設けられた複数の直線とで形成された格子の頂点上に配置されている。但し、基板70においてコネクタ71を搭載する位置には、ねじ孔70aは設けない。電子部品75には、エンジン1外側の気圧を検出するための気圧センサ76(図8参照)、コンデンサ等が含まれる。
本実施形態においては、配線接続用のコネクタ71は二個設けられている。コネクタ71はエンジン1内側方向へ突出する複数のピン部71aを有し、ピン部71aは基板70に挿入されて通電可能に固定されている。また、コネクタ71の底部及びピン部71aが含まれる根元部には、アダプタ77が設けられている。
アダプタ77は、コネクタ71を固定する台状の部材であり、エンジン1外側から見た場合略四角形状となるように形成されている。アダプタ77は、四本の脚部77aを有しており、脚部77aには基板70に取り付けるためのねじを挿入するねじ孔77bが設けられている。アダプタ77には、二個のコネクタ71・71が嵌合しており、アダプタ77が基板70に固定されることにより、コネクタ71・71と基板70とがアダプタ77を介して固定されることになる。
ECUケース61は、外側に設けられる板状の外側部材81と、内側に設けられる内側が凸となるような碗状の内側部材82と、を備える。ここで、外側とは、ECUケース61をエンジン1に取り付けた際の外側(エンジン1と接しない側)であり、内側とは、ECUケース61をエンジン1に取り付けた際の内側(エンジン1と接する側)である。
外側部材81は、図5に示すように、金属製の板状の部材であり、略四角形状に形成されており、角部は丸められている。また、外側部材81の周縁部には、後述する内側部材82の周縁ボス部82cと合わせてねじ止めするためのフランジ部81aが設けられている。また、外側部材81には、コネクタ71・71を外側へ突出させるためのコネクタ用孔81bが設けられている。コネクタ用孔81bは、略四角形状に形成されており、角部は丸められている。コネクタ用孔81bの大きさは、コネクタ71・71が突出することができる大きさであればよく、本実施形態においては、二つのコネクタ71・71が突出することができる大きさで形成されている。コネクタ用孔81bは、基板70におけるコネクタ71・71の位置に合わせて配置されており、本実施形態においては、図3に示すように、エンジン1取付時において、エンジン1外側から見て中央後部に設けられている。
内側部材82は、図5に示すように、金属製の内側が凸となるような碗状の部材であり、ECUケース61をエンジン1に取り付けた際に、エンジン1表面と対向する面である取付面82aと、取付面82aの周縁から取り付け側と反対方向(エンジン1外側方向)に突出する側面82bとを有する。側面82bには、外側部材81のフランジ部81aと合わせてねじ止めするための周縁ボス部82cが設けられている。
内側部材82の取付面82aは、エンジン1外側から見た場合略四角形状となるように形成されており、基板70は取付面82aに固定される。取付面82aは、図7に示すように、基板70との距離が基板70に配置された電子部品75と接触しない程度の距離になるように構成されている。具体的には、基板70のエンジン1内側の面から突出するコネクタ71及び電子部品75の中で最も内側に突出している部品と接触しない程度の距離になるように構成されている。本実施形態においては、図7に示すように、コネクタ71・71のピン部71a・71aと接触しない程度の距離になるように構成されている。
取付面82aは、図8及び図9に示すように、エンジン1外側から見た場合略四角形状となるように形成されており、対向する二辺にはエンジン1内側方向に突出するフランジ部82d・82dが設けられている。フランジ部82d・82dには、エンジン1に固定するためのねじを挿入するねじ孔82eが設けられており、ねじによって内側部材82をエンジン1表面に固定する。フランジ部82d・82dは内側方向に突出しているので、内側部材82をエンジン1表面に固定した場合、エンジン1表面と内側部材82の取付面82aとの間に隙間ができる。
取付面82aには、図9に示すように、ねじを挿入するためのボス部85が複数設けられている。ボス部85は、基板70を固定するためのねじを挿入するためのねじ穴85aの周囲に設けられており、取付面82aのほかの部分よりも取り付け側と反対方向へ突出している。また、ボス部85は、図5、図7及び図9に示すように、取付面82aのほかの部分よりもエンジン1内側方向にも突出しており、その端部は丸められている。このように構成することにより、挿入した際にねじの先端が取付面82aを貫通する長いねじであっても、ボス部85のエンジン1内側方向の長さを長くすることでねじ穴85aを長くすることができるので、ねじ穴85aに挿入することができる。
ボス部85は、基板70に設けられたねじ孔70aに対応して設けられている。基板70のねじ孔70aは、基板70に搭載する電子部品75からできるだけ離れた位置に設けるのが好ましいため、ねじ孔70aが設けられる場所は限定される。本実施形態においては、ねじ孔70aは基板70の長辺に平行な直線で等間隔に設けられた複数の直線と基板70の短辺に平行で等間隔に設けられた複数の直線とで形成された格子の頂点上に配置されているので、ボス部85も前記格子の頂点上に設けられる。但し、基板70においてコネクタ71を搭載する位置には、ボス部85は設けない。
近接するボス部85とボス部85の間にはブリッジ部86が設けられている。ブリッジ部86は、図9に示すように、基板70に搭載する電子部品75と干渉しないように配置される。本実施形態においては、ブリッジ部86は、前記格子を構成する基板70の長辺に平行な直線及び基板70の短辺に平行な直線に沿って設けられている。但し、基板70においてコネクタ71を搭載する位置には、ブリッジ部86は設けない。また、ブリッジ部の中途部は、空気を逃がしモールド剤を通過させるために切り欠かれている。
図9に示すように、ブリッジ部86の一部を切り欠いて、モールドするための樹脂からなるモールド剤91(図10参照)を流し込む樹脂流入孔86aが形成されている。樹脂流入孔86aは、内側部材82の側面内周に沿って設けられたブリッジ部86の一部を切り欠くことにより形成される。また、図9に示すように、ブリッジ部86の一部を切り欠いてモールドする際に、樹脂によって押し出される空気を排出する空気排出孔86bが形成されている。空気排出孔86bは、内側部材82の側面内周に沿って設けられたブリッジ部86のうち、樹脂流入孔86aが形成されなかった残りのブリッジ部86の一部を切り欠くことにより形成される。空気はモールド剤91よりも流動性が高いため、空気排出孔86bは樹脂流入孔86aよりも狭くなるように形成されている。
内側部材82の取付面82aには、図8及び図9に示すように、気圧センサ76にエンジン1外部の空気を供給するための通気孔89が設けられている。通気孔89は、図8及び図9に示すように、取付面82aをエンジン1外側から見た際の四角形の頂点部分の一つに設けられており、円形に形成されている。また、通気孔89には、空気を通し水を通さない膜部材89a(図5参照)が設けられている。膜部材89aは、円筒状の部材の底面に膜を張ったものであり、通気孔89に嵌合されている。前記膜は多孔質性の樹脂で形成されており、通気孔89を覆っている。
内側部材82の取付面82aから取り付け側と反対方向に突出し、基板70を配置する空間と通気孔89を配置する空間との間を隔てるための隔壁90が設けられている。本実施形態においては、隔壁90は、通気孔89の周囲を囲むように設けられている。隔壁90の取り付け側と反対方向へ突出する高さは、基板70に配置された電子部品75のうち最も取り付け側と反対方向へ突出する高さの高いものよりも高くなるように形成されている。また、空気は隔壁90よりもエンジン1外側を通過して内側部材82内へと流入する。
次に、外側部材81、コネクタ71、アダプタ77、基板70及び内側部材82の配置について、図3から図9を用いて説明する。内側部材82は、図3に示すように、エンジン1の表面にフランジ部82d・82dを介して取り付けられている。二つのコネクタ71・71は、アダプタ77に嵌合されて固定されており、アダプタ77を介して基板70に通電可能に固定されている。言い換えれば、コネクタ71・71及びアダプタ77が固定された基板70は一つのユニットとなる。コネクタ71・71及びアダプタ77が固定された基板70は、基板70に設けられたねじ穴及び内側部材のボス部85にねじを挿入することにより内側部材82の取付面82aに固定される。コネクタ71、アダプタ77及び基板70を固定したものをユニット化しておくことにより、内側部材82に基板70を取り付ける前にコネクタ71、アダプタ77または基板70に不具合がないかを検査することができる。
外側部材81は、外側部材81のフランジ部81a及び内側部材82の周縁ボス部82cにねじを挿入することにより内側部材82に固定される。このように構成することにより、外側部材81と内側部材82に挿入されたねじを取り外すことにより、外側部材81を容易に内側部材82から取り外すことができる。
次に、ECUケース61内のモールドについて説明する。ここでモールドするとは、基板70の周囲を樹脂で固めることをいう。ECUケース61の内側部材82内部にコネクタ71・71、アダプタ77、及び基板70を格納し固定した状態において、液体状の樹脂からなるモールド剤91を内側部材82内部に流し入れて固まらせることによってモールドする。
図10に示すように、液体状の樹脂を流し込む際には、内側部材82を傾ける。詳細には、内側部材82を傾ける方向は、基板70に搭載された電子部品75のうち取り付け側と反対方向に突出した高さが高いものが多い方が下になるように傾ける。本実施形態においては、気圧センサ76は、他の電子部品75よりも取り付け側と反対方向に突出した高さが低くなるように構成されている。そこで、気圧センサ76は、他の電子部品75から離れた位置に配置する。具体的には、他の電子部品75を装置の一側に、気圧センサ76を他側に寄せて配置する。また、電子部品75は、図10に示すように、取り付け側と反対方向に突出した高さが高い部品が内側部材82の側面82bに近い位置に配置されている。これにより、気圧センサ76の配置された側から他側へ近づくにしたがって、配置される電子部品の取り付け側と反対方向に突出した高さが高くなるように配置されるので、気圧センサ76の配置された側が高くなるように傾けられる。
このように構成することにより、気圧センサ76がモールド剤91に埋まることなく内側部材82内をモールドすることができる。また、隔壁90の取り付け側と反対方向へ突出する高さは、基板70に配置された電子部品75のうち最も取り付け側と反対方向へ突出する高さの高いものよりも高くなるように形成されているため、通気孔89を配置する空間を除いて基板70を配置する空間のみにモールドすることが可能となる。
また、図7及び図11に示すように、アダプタ77の最外側面と外側部材81との間にはシール剤95が設けられる。シール剤95は例えば樹脂で構成されており、アダプタ77と外側部材81との間から水滴等が浸入するのを防止する部材である。アダプタ77の最外側面には、図11に示すように、シール剤95を塗布するための溝77cが設けられている。溝77cは断面視半円状の溝であり、アダプタ77の最外側面に沿って設けられている。溝77cは、エンジン1外側から見て、外側部材81によって覆われる位置に設けられる。
また、図11に示すように、溝77cと外側部材81のコネクタ用孔81bの周縁部との距離d1が、溝77cとアダプタ77の最外側面周縁部との距離d2よりも短くなるように構成されている。溝77cにシール剤95を塗布し、アダプタ77の外側に外側部材81を被せた場合、シール剤95は、アダプタ77の最外側面と外側部材81の内側面とによって挟まれ、溝77cからはみ出たシール剤95がアダプタ77の最外側面と外側部材の内側面との間に押し広げられる。シール剤95のうち、コネクタ用孔81bの周縁側に押し広げられたものは、コネクタ用孔81bから目視をすることが可能となる。また、シール剤95のうち、アダプタ77の最外側面の周縁部へ押し広げられたものは、最外側面上にとどまるため、内側部材82内へ垂れることがない。
また、溝77cとコネクタ71との間には隔壁77dが設けられている。溝77cからはみ出たシール剤95のうち、コネクタ用孔81bの周縁側に押し広げられたものはさらに押し広げられた場合であっても、隔壁77dによってコネクタ71側へ垂れずにとどまる。これにより、シール剤95がコネクタ71へ垂れることがない。
なお、本発明の一実施形態にかかるECU60は、DPF50の上面に配置されているがこれに限定するものではなく、例えば、エンジン1の側面に配置してもよい。また、エンジン1の外部であればエンジン1の表面に限定するものではなく、例えば、エンジンルーム内の各部材に取り付けてもよい。
また、本発明の一実施形態に係るECU60においては、ボス部85が格子の頂点上に設けられているがこれに限定するものではなく、例えば、内側部材82の側面内周の辺に沿って複数のボス部85を設けることも可能である。
また、本発明の一実施形態に係るECU60においては、ブリッジ部86が格子の辺に沿って設けられているがこれに限定するものではなく、例えば、内側部材82の側面内周に沿ってブリッジ部を設けることも可能である。
また、本発明の一実施形態にかかるECU60においては、アダプタ77の最外側面に溝77cを設けているがこれに限定するものではなく、例えば、外側部材81の内側面に溝を設けることも可能である。
以上のように、ECU60は、エンジン1の外部に取り付けられるECUケース61に格納されたECU60であって、基板70と、配線接続用のコネクタ71と、を備え、前記ECUケース61は、外側に設けられる板状の外側部材81と、内側に設けられる内側が凸となるような碗状の内側部材82と、を備え、内側部材82は、ECUケース61をエンジン1の外部に取り付けた際に、取り付ける側の面である取付面82aと、取付面82aの周囲取り付け側と反対方向に突出する側面82bとを有し、取付面82aにねじを挿入するためのボス部85を設け、近接するボス部85をつなぐブリッジ部86を設けたものである。このように構成することにより、基板70をボス部85及びブリッジ部86で支えることができるので、振動による基板70への影響を軽減することができる。
また、ECUケース61の取付面82bと基板70との距離が基板70に配置された電子部品75と接触しない程度の距離となるように構成したものである。このように構成することにより、基板70とエンジン1との距離を確保することができるので、基板70に対するエンジン1からの振動の影響を軽減することができ、エンジン1からの放熱の影響を軽減することができる。
1 エンジン
60 ECU(エンジン制御装置)
61 ECUケース(ケース)
70 基板
71 コネクタ
75 電子部品
81 外側部材
82 内側部材
82a 取付面
82b 側面
85 ボス部
86 ブリッジ部

Claims (4)

  1. エンジンの外部に取り付けられるケースに格納されたエンジン制御装置であって、
    基板と、配線接続用のコネクタとを備え、
    前記ケースは、外側に設けられる板状の外側部材と、碗状に構成された内側部材とを備え、
    前記内側部材は、前記ケースをエンジンの外部に取り付けた際に、前記基板を取り付ける側の面である取付面と、該取付面の周囲から取り付け側と反対方向に突出する側面とを有し、
    前記内側部材の側面の内側で、前記取付面の上部に間隙を介して、前記基板をネジにより取付けるべく、該基板にはねじ孔が設けられ、
    前記内側部材の取付面には、前記基板のねじ孔からのねじを螺装するために、対向する位置にボス部を立設し、かつ、該近接するボス部をつなぐブリッジ部を立設し、
    前記ブリッジ部、前記基板の外周に沿って立設した部分を外周ブリッジ部とし、該外周ブリッジ部は、内端が基板の内側下部にあり、外端が基板の外側に位置するように構成し
    前記ブリッジ部の、前記基板の内側下部に設けられたボス部と前記外周ブリッジ部とをつなぐ部分を内部ブリッジ部とした
    ことを特徴とするエンジン制御装置。
  2. 請求項1記載のエンジン制御装置において、前記内部ブリッジ部は、前記基板の長辺又は短辺に平行な直線に沿って配置し、前記外周ブリッジ部の中途部と内部ブリッジ部の中途部は、空気を逃がすために、又はモールド剤を通過させるために切り欠かれていることを特徴とするエンジン制御装置。
  3. 請求項2記載のエンジン制御装置において、前記基板の長辺に平行な複数の直線上に構成される内部ブリッジ部と、短辺に平行な複数の直線上に構成される内部ブリッジ部とを格子状に形成し、前記複数の内部ブリッジ部のボス部は、該形成される格子の頂点上に位置させることを特徴とするエンジン制御装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のエンジン制御装置において、前記内側部材の取付面と、前記基板の該取付面側との間の間隙は、前記基板に配置された電子部品の中で、該基板から前記取付面側に向けて最も突出している部品が、前記取付面と接触しない間隙となるように構成したことを特徴とするエンジン制御装置。
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