(57)【要約】【課題】本発明の目的は、圧力センサ装置の小型化を実現することである。【解決手段】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の圧力を導入するための第１の圧力導入通路と第２の圧力を導入するための第２の圧力導入通路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であって、前記第１及び第２の圧力検出素子の上部に回路基板を配置し、前記第１の圧力検出素子と前記回路基板とを電気的に導通させる第１の中間ターミナルと、前記第２の圧力検出素子と前記回路基板とを電気的に導通させる第２の中間ターミナルとがそれぞれ前記ハウジングにインサートされていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の圧力を導入するための第１の圧力導入通路と第２の圧力を導入するための第２の圧力導入通路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であって、
前記第１及び第２の圧力検出素子の上部に回路基板を配置し、
前記第１の圧力検出素子と前記回路基板とを電気的に導通させる第１の中間ターミナルと、前記第２の圧力検出素子と前記回路基板とを電気的に導通させる第２の中間ターミナルとがそれぞれ前記ハウジングにインサートされていることを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサ装置において、
前記第１の圧力検出素子と前記第１の中間ターミナルとの接続部と、前記回路基板と前記第１の中間ターミナルとの接続部とが前記回路基板の長手方向にスライドしていて、前記第２の圧力検出素子と前記第２の中間ターミナルとの接続部と、前記回路基板と前記第２の中間ターミナルとの接続部とが前記回路基板の長手方向にスライドしていることを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の圧力センサ装置において、
前記第１の中間ターミナルの一端と他端とが前記出力回路基板の長手方向にオフセットされていて、前記第２の中間ターミナルの一端と他端とが前記出力回路基板の長手方向にオフセットされていることを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の圧力センサ装置において、
前記第１および第２の中間ターミナルの端子の一端の形状をＬ字に加工したことを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の圧力センサ装置において、
前記第１および第２の中間ターミナルの端子の他端の形状をＬ字に加工したことを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧力センサ装置において、
前記第１および第２の中間ターミナルに設けられたＬ字形状の先端側を樹脂で覆われるようにしたことを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項７】
請求項１に記載の圧力センサ装置において、前記第１の圧力導入通路と前記第２の圧力導入通路の圧力導入通路径が異なることを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項８】
請求項１に記載の圧力センサ装置において、
前記第１および第２の圧力導入通路に導入された圧力が前記ハウジング内部に伝わらないように、前記第１および第２の圧力導入通路と前記ハウジング内部との間をエポキシ系樹脂により封止することを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項９】
請求項１に記載の圧力センサ装置において、
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ディーゼルパティキュレートフィルタの上流及び下流の圧力差を圧力導入管及びホースを介して検出することを特徴とする圧力センサ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の圧力センサ装置において、
排出ガスの一部を吸気に還流させ燃焼室に再吸入することで不活性ガスにより吸入空気の酸素濃度を下げ、冷却器により燃焼温度を下げることでＮＯｘの生成を抑制する排気再循環の吸気側及び排気側の絶対圧圧力および圧力差を圧力導入管及びホースを介して検出することを特徴とする圧力センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの内燃機関では、内燃機関本体から排出される排ガス中に含まれる排気微粒子（以下、ＰＭと称す）が問題となっており、ＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称す）の搭載義務付けがディーゼルエンジン搭載車の普及率が高い欧州中心に進んでいる。ＤＰＦでは、ある一定量のＰＭを捕集したら、ＤＰＦ自体を加熱し、捕集したＰＭを燃焼させている。ＤＰＦが捕集したＰＭの量は、ＤＰＦの上流側の圧力と下流側の圧力差により推定することができる。このようにして、ＤＰＦがＰＭにより目詰まりを起こすことを防止している。そのため、ＤＰＦを搭載する場合には、ＤＰＦの上流側と下流側の圧力を検出する圧力センサ装置を設置する必要がある。
【０００３】
センサ装置の従来例として、特許文献１に記載された圧力センサ装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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装置のより一層の小型化が求められている。
【０００６】
特許文献１には、センサチップケースに圧力を検出するセンサチップを接着固定し、センサチップケースに一体でモールドされた信号引き出しリード端子とチップ間をワイヤで接続することが開示されている。特許文献１によると、吸入圧力と大気圧力を検出する２つの圧力センサを１つのパッケージ内に収容することによりコンパクト化を図っている。しかしながら、特許文献１では、信号引き出しリード端子をセンサチップケースに一体にモールドする構成となっており、センサチップケースが大きくなってしまい、センサチップケースを収容するハウジングもそれに伴い大きなものとなってしまう。すなわち、特許文献１には、圧力センサ装置の小型化に検討の余地が残されている。
【０００７】
本発明の目的は、圧力センサ装置の小型化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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の圧力を導入するための第１の圧力導入通路と第２の圧力を導入するための第２の圧力導入通路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であって、前記第１及び第２の圧力検出素子の上部に回路基板を配置し、前記第１の圧力検出素子と前記回路基板とを電気的に導通させる第１の中間ターミナルと、前記第２の圧力検出素子と前記回路基板とを電気的に導通させる第２の中間ターミナルとがそれぞれ前記ハウジングにインサートされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧力センサ装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】本発明の第一実施例を示す圧力センサ装置の概略図。
【図３】本発明の回路構成図を示す。
【図４】本発明の第二実施例を示す圧力センサ装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
内燃機関１の排気ポートに連なる排気通路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、ホースなどの圧力導入管７、８を介して排気通路６内の圧力を検出する。圧力センサ装置５は、ＤＰＦ４の上流側および下流側の圧力を検出し、ＤＰＦ４の上流側の絶対圧に応じた信号と、ＤＰＦ４の下流側の絶対圧に応じた信号と、ＤＰＦ４の上流側および下流側の圧力の差圧に応じた信号をＥＣＵ９へ出力する。
【００１４】
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。
【００１５】
また吸気通路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。吸気通路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。
【００１６】
更に、排気通路２から排気再循環通路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。
【００１７】
ＥＣＵ９には、圧力センサ装置５と空気流量測定装置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。
【００１８】
本発明品は、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を、ホースなどの圧力導入管７、８を介して検出する圧力センサ装置である。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の上流側と下流側の圧力差を検知し、ＤＰＦ４の目詰まり状態を判断することが可能である。
【００１９】
図２に示されるように、本発明の第１実施形態をなす圧力センサ装置は、コネクタターミナル２２と上流側圧力導入通路２５と下流側圧力導入通路２６と取付け部１９を有するハウジング１８と、ハウジング１８にインサートされた中間ターミナル２３、２４と、ハウジング１８内に設けられた圧力検出素子２７、２８と、圧力検出素子２７、２８の上に設けられたベース部材２１と、ベース部材２１に設けられたセンサ回路基板２０と、カバー２９から構成される。
【００２０】
ＤＰＦ４の上流側の圧力を検出する上流側圧力検出素子２７と、ＤＰＦ４の下流側の圧力を検出する下流側圧力検出素子２８とが、それぞれエポキシ系接着剤Ａ３１によりハウジング１８に接着される。
【００２１】
上流側圧力検出素子２７と中間ターミナル２３の一端とが溶接などで電気的に接続され、下流側圧力検出素子２８と中間ターミナル２４の一端とが溶接などで電気的に接続される。
【００２２】
センサ回路基板２０は樹脂材で形成されたベース部材２１内にエポキシ系接着剤Ｂ３２により接着され、ベース部材２１はハウジング１８にエポキシ系接着剤Ｂ３３により接着される。
【００２３】
コネクタターミナル２２とセンサ回路基板２０とがワイヤボンディング３０で電気的に接続され、中間ターミナル２３の他端とセンサ回路基板２０とがワイヤボンディング３０で電気的に接続されており、中間ターミナル２４の他端とセンサ回路基板２０とがワイヤボンディング３０で電気的に接続される。
【００２４】
センサ回路基板２０には各種電子部品が搭載されるため、保護用としてシリコーンゲル３５が塗布され、搭載環境下における汚損や被水等からセンサ回路基板２０やワイヤボンディング３０を保護するため、カバー２９をエポキシ系接着剤Ｃ３４によりハウジング１８に接着した構成としている。
【００２５】
中間ターミナル２３および２４をハウジング１８内にインサートし、中間ターミナル２３、２４を介して圧力検出素子２７、２８はそれぞれセンサ回路基板２０に接続されるので、センサ回路基板２０を圧力検出素子２７、２８の上部に配置、すなわち階層構造とすることができる。圧力検出素子２７、２８をセンサ回路基板２０の長手方向に並べ、その上部にセンサ回路基板２０を設ける構成とすることで、水平方向のスペースを有効に活用でき、圧力センサ装置の水平方向の小型化を実現できる。
【００２６】
捕集したＰＭを燃焼させるためにＤＰＦ４付近は高温となるので、ＤＰＦ４近傍は圧力センサ装置の配置場所としては好ましくなく、圧力センサ装置の配置場所にはある程度制約がかかってしまう。第一実施形態によれば形状の小型化を図ることができるので、配置可能な場所が増加し取付け自由度が向上する。
【００２７】
図３は本願発明の回路ブロックを示す。
【００２８】
第一実施例の前記圧力センサ装置５は、上流側圧力検出素子２７と下流側圧力検出素子２８と、検出された２つの圧力信号より差圧を演算するセンサ回路基板２０より構成されている。
【００２９】
前記圧力センサ装置５は、上流側圧力導入通路２５の上部に設けた上流側圧力検出素子２７より検出される絶対圧信号と下流側圧力導入通路２６の上部に設けた下流側圧力検出素子２８より検出される絶対圧信号を基に、センサ回路基板２０内にて、ＤＰＦの上流と下流の圧力差を算出・補正し上下流差圧信号を外部に出力する。また、圧力検出素子２７、２８で検出する絶対圧信号を、センサ回路基板２０を介して外部に出力する。圧力センサ装置の出力は、ＥＣＵへ送られる。
【００３０】
通常、エンジン稼動時は、上流側圧力検出素子２７、下流側圧力検出素子２８に接続される圧力導入配管、ＤＰＦ４を通る排気ガスを含めた排気脈動等の影響により、圧力検出素子２７、２８の出力に振動が発生する。
【００３１】
圧力導入配管が詰まったことは、差圧信号が振動しているか否かをＥＣＵで検知することにより判断可能であるが、差圧信号だけでは上流側と下流側の圧力導入配管のうちどちらかが詰まっているのかを判断することはできない。本発明の圧力センサ装置は、上流側と下流側の差圧信号のほかに、圧力検出素子２７、２８を用いて検出した上流側の絶対圧信号と下流側の絶対圧信号をＥＣＵ９に伝えている。異物や氷結等で上流側の圧力導入配管あるいは下流側の圧力導入配管の一方が詰まった場合、詰まった側の圧力検出素子には圧力導入配管から圧力が伝播されなくなるため、絶対圧信号の振動がなくなり固定した出力となる。上下流差圧信号は、上流側と下流側の２つの圧力センサの出力を基に演算するため、一方の圧力センサの出力が固定した場合に差圧出力にも振動が発生する。すなわち、上流側絶対圧信号が固定された出力となり、上下流差圧信号が振動した出力となる場合では、上流側の圧力導入配管が詰まっていると判断することが可能である。また、絶対圧信号が固定されておらず、上下流差圧信号が振動した出力となれば、ＤＰＦ４が詰まったと判断することができる。そのため、本発明の圧力センサ装置では、絶対圧信号を用いるために、ＤＰＦ４と圧力導入配管のうちどちらかが詰まっているのかを判断することが可能であり、さらに上流側の圧力導入配管と下流側の上流配管のどちらが詰まっているのかも判断することが可能である。ＤＰＦ４と上流側の圧力導入配管と下流側の圧力導入配管のいずれかに異常が生じたとしても、いずれかに異常が生じているのかを絶対圧信号および上下流差圧信号により判断することができ、異常が生じた部品だけを交換することが容易となり、調査工数、部品交換工数などを減らすことができる。なお、上流側圧力検出素子２７あるいは下流側圧力検出素子２８のどちらか一方が破壊された場合でも同様の方法で判断することができる。
【００３２】
上流側圧力検出素子２７を用いてＤＰＦの上流側の絶対圧を測定し、下流側圧力検出素子２８を用いてＤＰＦ４の下流側の絶対圧を測定し、ＤＰＦ４の目詰まり状態を検出している。そのため、ＤＰＦ４の下流側につながる下流側圧力導入管８を上流側圧力導入通路２５に誤って繋げてしまうと、上流側圧力検出素子２７がＤＰＦ４の下流側の圧力を検出することとなり、ＤＰＦ４の目詰まり状態を正常に判断できなくなってしまう。そのため、ホースの誤挿入を防止するために、上流側圧力導入通路２５と下流側圧力導入通路２６を異なる通路外径として、上流側圧力導入通路と下流側圧力導入通路を判断しやすいようにしている。
【００３３】
また、ＤＰＦ４の上流側の空気は下流側よりもＰＭなどの異物を多く含むので、上流側圧力導入通路２５の径を大きくして異物による圧力導入通路の詰まりを防止している。特に、上流側圧力導入通路２５の通路内径を５.５mm以上にすると、上流側圧力導入通路２５に侵入した水が水膜を張ることを抑制できるので、圧力導入通路の詰まりを効果的に防止できる。
【００３４】
図４を用いて本発明の第二実施例を説明する。なお、中間ターミナル２３、２４の形状以外の構成は第一実施例と同一のため説明は省略する。
【００３５】
中間ターミナル２３、２４をクランク状に形成し、圧力検出素子２７、２８と圧力検出素子２７、２８上に配置されるセンサ回路基板２０との接続位置をそれぞれＸ方向すなわちセンサ回路基板２０の長手方向にスライドした構成としている。
【００３６】
圧力検出素子２７、２８とセンサ回路基板２０を上下構造とする場合、圧力検出素子２７と中間ターミナル２３の接続部と、センサ回路基板２０と中間ターミナル２３の接続部とが、Ｙ方向で重なっていると溶接することができないのでＹ方向にオフセットする必要がある。本発明の第二実施例によると、圧力検出素子２７と中間ターミナル２３の接続部と、センサ回路基板２０と中間ターミナル２３の接続部及び圧力検出素子２８と中間ターミナル２４の接続部と、センサ回路基板２０と中間ターミナル２４の接続部がＸ方向にオフセットするようにシフトして配置されている。そのためセンサ回路基板２０の接続部と圧力検出素子の接続部をＹ方向にオフセットすることなく圧力検出素子２７、２８と中間ターミナル２３、２４の接続を可能としている。第二実施例によれば、Ｘ方向のスペースを有効に使用しているので、Ｘ方向にサイズアップすることなく、Ｙ方向の寸法を第一実施例よりも更に小さくすることが可能となり、より装置を小型化できる。
【００３７】
また、中間ターミナル２３、２４の一端側及び他端側をＬ字に曲げて、Ｌ字を構成する先端部分をハウジングに埋め込むようにインサートすることで、端子のインサート時のあばればらつきを低減することができる。上記構成により実装ばらつきを低減することができるので、圧力センサ装置の生産性および信頼性を向上することができる。
【００３８】
本発明の第一実施例および第二実施例によれば、圧力センサ装置の小型化を実現することにより、エンジンルーム内のスペースを有効に活用することができる。
【００３９】
また、中間ターミナル２３、２４の形状を同一形状とすることにより本圧力センサ装置を構成する部品の種類を増やすことがなくなるのでコスト削減になる。
【００４０】
なお、これまで本圧力センサ装置をＤＰＦの上流側と下流側の圧力を測定する場合について詳述したが、本圧力センサ装置を排気再循環（以下、ＥＧＲと称す）の圧力検出にも適用することが可能である。ＥＧＲの上流側と下流側の圧力差を検出することで循環状態を観測でき、より効率よく排気循環を制御することができる。ＥＧＲに本圧力センサ装置を適応させた場合でも、小型化を実現しているので、エンジンルーム内のスペースを有効に活用することができる。さらに、本圧力センサ装置を用いると１つのユニットで２箇所の絶対圧圧力を検出することが可能なためコスト的にも有利に働く。
【符号の説明】
【００４１】
１  内燃機関
２、６  排気通路
３  ターボチャージャー
４  ＤＰＦ
５  圧力センサ装置
７  上流側圧力導入管
８  下流側圧力導入管
９  ＥＣＵ
１０  吸気通路
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  排気再循環通路
１６  ＥＧＲクーラー
１７  排気再循環通路絞り弁
１８  ハウジング
１９  取付け部
２０  センサ回路基板
２１  ベース部材
２２  コネクタターミナル
２３、２４  中間ターミナル
２５  上流側圧力導入通路
２６  下流側圧力導入通路
２７  上流側圧力検出素子
２８  下流側圧力検出素子
２９  カバー
３０  ワイヤボンディング
３１  エポキシ系接着剤Ａ
３２、３３  エポキシ系接着剤Ｂ
３４  エポキシ系接着剤Ｃ
３５  シリコーンゲル
３６  中間ターミナル先端部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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