JPH11295122A - 吸気温度センサの構造及び内燃機関の制御部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸気温度検出素子における電極間での水やその
他の導電性物質等による短絡を防止する。 【解決手段】吸気温度検出素子の両電極間の一部周囲を
絶縁材料から成る撥水膜で覆った。また突起状の仕切り
を吸気温度検出素子表面の両電極間に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸入空気
通路を流れる吸入空気温度を測定する吸気温度センサの
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】吸気温度センサの耐久性を考慮した構成
は大きく分けて２種類存在する。一つは特開平9−28798
5 号公報に示すように、吸気温度を検出する素子やリー
ド線等を直接樹脂中にインサート成型しているタイプで
あり、もう一つは吸入空気に直接晒しているタイプであ
る。前者は耐久性に優れる反面、熱応答性等に劣るが、
後者は熱的な特性に優れる反面、耐腐食性等に問題があ
り、耐腐食性の向上のため温度検出素子周辺に樹脂コー
ティング等を施すのが公知の技術である。

【０００３】また、近年吸気温度センサを例えば特表平
9−503310 号公報に示すように、他のエンジン制御セン
サと一体化しエンジンへの組立工数や部品点数削減を行
う動きがある。これは他のセンサのハウジング部材にタ
ーミナルを一体モールドし、吸気温度検出素子を後から
溶接や半田付けで接続することにより電気的導通を得る
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術に示したよう
に、他のセンサのハウジング部材にターミナルを一体モ
ールドし、吸気温度検出素子を後から接続する場合、両
電極間での短絡等に起因する電気腐食や特性変化が問題
となる。これは例えば、吸気管内部が結露し、サーミス
タ表面の水が抵抗体の両電極を導通（短絡）している時
にエンジンキーをＯＮにし、エンジン停止状態で吸気温
度センサに通電した際に生じる。このような現象が起き
ると、電位差の大きい抵抗体の両極で電気腐食が生じた
り、付着した水やその他の導電性物質が並列抵抗となり
特性変化を起こしてしまう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に以下の方策を講じた。

【０００６】吸気温度検出素子において、少なくとも両
電極間の表面の一部周囲を絶縁材料から成る撥水膜で覆
った。また前記撥水膜と同様な効果を得るため、突起状
の仕切りを吸気温度検出素子表面の両電極間に設けた。
この構成により吸気温度検出素子の電極間で水やその他
の導電性物質付着による電極間の短絡を防止でき、この
電極間の短絡に起因する電気腐食や特性変化を防止でき
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１（ａ),（ｂ）は吸気温度セン
サに撥水膜を設けた一実施例を示す断面図である。

【０００８】サーミスタはサーミスタチップ１が有する
金属電極２の両極にリード線３を接続し、樹脂等で球状
に成型して構成されている。このサーミスタのリード線
３と吸気温度センサ本体４にインサート成型されたサー
ミスタ支持用のターミナル５は溶接または半田付けで接
続されている。この吸気温度センサの金属表面を中心に
撥水効果の高い含フッ素表面処理材６でコーティングす
る。撥水効果で吸気温度センサ表面に付着した水滴は水
滴の粒が大きくなった時点で落下し、リード線３間やタ
ーミナル５間で短絡することがなくなる。この結果、電
気腐食や特性変化等が防止でき、信頼性や計測精度を向
上できる。

【０００９】図２は吸気温度センサに樹脂及び撥水膜を
同時コーティングした一実施例を示す断面図である。

【００１０】ガラス封入形サーミスタを例にとって説明
する。ガラス封入形サーミスタは、サーミスタチップ１
とその金属電極２の両側にスラグリード７を配し、ガラ
ス管８で圧着，密閉する構造となっている。スラグリー
ド７のもう一方の端面にリード線３を溶接し、このリー
ド線３を介してターミナル５に接続している。本サーミ
スタには素子本体や素子内部の腐食を防止するためポリ
イミド等の樹脂コーティング９が施されている。

【００１１】この樹脂コーティング９は、例えば他のエ
ンジン制御センサと吸気温度センサを一体化した場合、
サーミスタとターミナル５の接続前に行うのが好まし
い。サーミスタとターミナル５の接続後は、一体化した
エンジン制御センサにコーティング材が付着しないよう
な設備や手間を必要とするためである。但しその弊害と
して、ターミナル５との溶接部分に該当するリード線部
はコーティングが出来なくなる。その結果、コーティン
グ幅を広く取れない。

【００１２】前記の通り、樹脂コーティング９はサーミ
スタ素子本体や素子内部の腐食防止に効果があるが、更
にこれらの効果は通電の有無で大きく異なってくる。

【００１３】通常、通電を伴わない場合は長い時間をか
けて金属表面が酸化し、やがて酸化化合物（錆）へと変
化していく。また特別な環境下、例えばＳＯ₂ ガス雰囲
気中等では早い時間で腐食が進行する。しかしこのよう
な環境下であっても無通電であれば樹脂コーティング９
は有効である。

【００１４】また通電の環境下においてコーティング無
しのまま使用すると、水膜がサーミスタの両電極を短絡
した際にスラグリード７とガラス管８の境界（亜酸化銅
層）が電気腐食する。つまり電気分解である。通常、樹
脂コーティング９が広い範囲で施してあれば素子内部は
もちろんのこと、素子本体の電気腐食も防ぐことができ
る。しかし前記したようにコーティング幅が狭くなる
と、素子内部は問題ないが、今度は樹脂コーティング９
の端面（樹脂コーティングの終点）でリード線３の腐食
断線が起こる。つまり狭い範囲での樹脂コーティング９
は、通電の環境下では効果が無いことになる。

【００１５】そこで樹脂コーティング９の表面に更に含
フッ素表面処理材６をコーティングする。構造上含フッ
素表面処理材６のコーティング範囲は樹脂コーティング
９と同一になるが、それ以下でも問題ない。素子自体が
樹脂コーティング９で保護されているため、含フッ素表
面処理材６は短絡を防げる範囲でコーティングしてあれ
ば十分である。この２種類のコーティングにより、通電
時はもちろん、無通電時も耐腐食性に効果的な構造とで
きる。

【００１６】図３は吸気温度センサに撥水膜を設けた一
実施例を示す断面図である。

【００１７】図２で例に挙げた２種類のコーティングの
組み合わせは耐食構造として効果が高い。しかしコスト
の面や実際の吸気管内の環境を考慮すると、無通電時よ
りも厳しい通電時の耐腐食性が確保できればほとんどの
腐食環境に対して十分な耐久性とできる。ここで図３を
用い、低コストで且つ十分な耐腐食性を備えたサーミス
タの構造について説明する。

【００１８】ここでもガラス封入形サーミスタを例に取
る。サーミスタのガラス管８表面に撥水膜となる含フッ
素表面処理材６をコーティングしている。この効果で、
ガラス管８を介し、両電極間を水やその他の導電性物質
が短絡することはなくなる。電気腐食は最も電位差の大
きい箇所で激しく起こる。サーミスタの場合、抵抗体で
あるサーミスタチップ１の両端の電位差が最も大きい。
つまりガラス管８での短絡を防げば大きな効果が得られ
る。

【００１９】また製造上、ガラス管８の表面コーティン
グのみであれば非常に簡単にコーティング可能である。
例えば含フッ素表面処理材６の上を転がし、乾燥するだ
けでコーティング作業は終了である。図２で説明した樹
脂コーティング９はリード線３までピンホールや隙間の
無いように樹脂を塗布しなければその効果を得ることが
出来ない。またその方法も必要な箇所以外に樹脂が付着
しないようマスキングを必要としたり樹脂を霧状にして
全周に吹き付ける等多くの手間を必要とする。図４はサ
ーミスタガラス表面に腐食防止用の突起を設けた一実施
例を示す断面図である。

【００２０】サーミスタのガラス管８全周に大きな電位
差を持つ２つの電極を仕切るような突起構造物１０を設
ける。この突起構造物１０はガラス管８と同材料または
異材料で形成している。この突起構造物１０によりガラ
ス管８上での水やその他の導電性物質による短絡を防い
でいる。またガラス管８や突起構造物１０の表面に含フ
ッ素表面処理材６をコーティングすれば更に効果的であ
る。

【００２１】最後に図５を使い吸気温度センサ一体形空
気流量センサに本発明品を適用した一実施例を示す。

【００２２】空気流量センサの構成部品としては駆動回
路を構成する回路基板を内蔵するハウジング部材１１及
び非導電性部材により形成される副空気通路構成部材１
２等があり、副空気通路構成部材１２の中には空気流量
検出のための発熱抵抗体１３、吸入空気温度を補償する
ための感温抵抗体１４が導電性部材により構成された支
持体１５を介して回路基板と電気的に接続されるように
配置されている。

【００２３】また、この空気流量センサには吸気温度セ
ンサを一体化しており、吸気温度検出素子であるサーミ
スタ１６は含フッ素表面処理材６で表面をコーティング
している。このサーミスタ１６をターミナル５に溶接
し、このターミナルは直接コネクタ１７の有する端子に
電気的導通を取っている。ハウジング，回路基板，副空
気通路，発熱抵抗体，感温抵抗体，吸気温度センサ等、
これらを吸気温度センサ一体形空気流量センサのモジュ
ールとして構成している。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、簡易的な撥水膜をサーミ
スタ表面に設けることで従来の樹脂コーティング以上の
耐久性及び計測精度を得ることができ、更にサーミスタ
コーティング作業の簡易化，品質管理の簡易化が図れ
る。

【００２５】このため低コストで信頼性，計測精度に優
れた吸気温度センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の吸気温度センサに
撥水膜を設けた一実施例を示す断面図及び同図（ａ）の
Ａ−Ａ線断面図。

【図２】図１の吸気温度センサに樹脂及び撥水膜を同時
コーティングした一実施例を示す断面図。

【図３】図２の吸気温度センサに撥水膜を設けた一実施
例を示す断面図。

【図４】本発明のサーミスタガラス表面に腐食防止用の
突起を設けた一実施例を示す断面図。

【図５】本発明の吸気温度センサ一体形空気流量センサ
に本発明品を適用した一実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１…サーミスタチップ、２…金属電極、３…リード線、
４…吸気温センサ本体、５…ターミナル、６…含フッ素
表面処理材、７…スラグリード、８…ガラス管、９…樹
脂コーティング、１０…突起構造物、１１…ハウジング
部材、１２…副空気通路構成部材、１３…発熱抵抗体、
１４…感温抵抗体、１５…支持体、１６…サーミスタ、
１７…コネクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 千尋 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に供給される吸入空気温度を計測
   する吸気温度検出素子と、吸気温度検出素子の両電極に
   設けた導電性部材から成るリード材と、またこのリード
   材を支持固定するターミナルとを直接吸入空気に晒され
   る箇所に配置して成る吸気温度センサにおいて、少なく
   とも前記吸気温度検出素子の表面に絶縁材料から成る撥
   水膜を形成していることを特徴とする吸気温度センサの
   構造。
2. 【請求項２】請求項１に記載の吸気温度検出素子やリー
   ド材、或いはこれらを支持固定するターミナル等の表面
   に耐腐食性向上を目的とした樹脂コーティング等を施
   し、更に前記樹脂コーティング上に撥水膜を形成するこ
   とを特徴とする吸気温度センサの構造。
3. 【請求項３】内燃機関に供給される吸入空気温度の計測
   を目的とした、吸気温度検出素子，吸気温度検出素子の
   両電極に設けた導電性部材から成るリード材、またこの
   リード材を支持固定するターミナルを直接吸入空気に晒
   される箇所に配置して成る吸気温度センサにおいて、前
   記吸気温度検出素子の両電極間に水やその他の導電性物
   質が付着した際に生じる吸気温度検出素子両電極間の短
   絡を防止する突起状の仕切りを前記吸気温度検出素子の
   表面に設けたことを特徴とする吸気温度センサの構造。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか１項記載の撥水
   膜、或いは突起状の仕切りを有する吸気温度センサが、
   同一吸気系に設置されるエンジン制御機器、例えば内燃
   機関に供給される吸入空気流量を計測する空気流量セン
   サ等と一体化されていることを特徴とする内燃機関の制
   御部品。