(57)【要約】【課題】気体中の塵埃物によって圧力導入路が閉塞されることを検知または予測して、正確に圧力を測定できなくなることを事前に防止できる圧力センサの提供。【解決手段】  圧力センサ１は、気密室１０の圧力を測定する圧力センサ素子１１と、気密室２０の圧力を測定する圧力センサ素子２１と、測定対象部３０から気密室１０に気体を導入する圧力導入孔１２と、測定対象部３０から気密室２０に気体を導入する第２圧力導入孔２２と、圧力センサ素子１１の第１出力値と、第２圧力センサ素子２１の第２出力値との出力差に基づいて警告を出力する処理部４０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１気密室の圧力を測定する第１圧力センサ素子と、
第２気密室の圧力を測定する第２圧力センサ素子と、
測定対象部から前記第１気密室に気体を導入する第１圧力導入孔と、
前記測定対象部から前記第２気密室に前記気体を導入する第２圧力導入孔と、
前記第１圧力センサ素子の第１出力値と、前記第２圧力センサ素子の第２出力値とに基づいて警告を出力する処理部と、
を備えていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記第２圧力導入孔が、前記第１圧力導入孔よりも前記気体に含まれる塵埃物によって閉塞されやすい、
請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記第２圧力導入孔の断面積が、前記第１圧力導入孔の断面積よりも小さい、
請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記第２圧力導入孔の内壁の表面粗さが、前記第１圧力導入孔の内壁の表面粗さよりも大きい、
請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記第２圧力導入孔が、前記第１圧力導入孔と伸長方向が異なる部分を備えている、
請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記処理部は、前記第１出力値と前記第２出力値との出力差が所定の閾値より大きくなったときに前記警告を出力する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、エンジンの吸気系や排気系において、気体の圧力測定に使用される、ＭＡＰ（Manifold Absolute Pressure、吸気圧）センサやＴＭＡＰ（Temperature MAP）センサなどの圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの空燃比を最適に制御するため、エンジン内に燃料と一緒に取り入れられる気体の圧力を測定する圧力センサが使用されている。排ガス循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Re-circulation）機能が搭載されたエンジンでは、燃費改善等の目的で、空燃比を調整するためにガソリンと混合する気体として、排ガスが用いられる。このため、排ガスに含まれる、スス、未燃焼燃料、エンジンオイル等の汚れ物質（塵埃物）によって圧力を伝達する経路が塞がれると、圧力を正しく測定できなくなるという問題が生じる。
特許文献１には、圧力導入孔が塞がることを防止するため、ゴム状弾性体の先端部がハウジングから突き出すように、圧力導入孔に設置された、圧力センサが記載されている。
特許文献２には、圧力センサにおける故障発生を自己診断可能とするために、感度が異なる圧力検出用回路と故障検出用回路との出力を用いて、圧力検出用回路の故障を検出する圧力センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２６３２０号公報
【特許文献２】特開２００１−１８３２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の圧力センサは、圧力導入孔内へ壁面を伝わってくる煤塵の流入を防止することにより、圧力導入孔が煤塵で覆われることを遅らせるものであり、正しい圧力測定ができなくなることを事前に検知するものではない。
特許文献２に記載の圧力センサは、圧力検出用回路の故障を検出するものである。圧力検出用回路と故障検出用回路とは、同じ場所に設置されるため、圧力導入孔が閉塞した場合には、２つのセンサ（回路）が同時に測定不能となる。したがって、圧力導入孔の閉塞を、事前に検知することはできない。
【０００５】
そこで本発明は、気体中の汚れ物質によって圧力伝導入孔（圧力導入路）が閉塞されることを検知または予測して、正確に圧力を測定できなくなることを事前に防止できる圧力センサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備えている。
本発明の圧力センサは、第１気密室の圧力を測定する第１圧力センサ素子と、第２気密室の圧力を測定する第２圧力センサ素子と、測定対象部から前記第１気密室に気体を導入する第１圧力導入孔と、前記測定対象部から前記第２気密室に前記気体を導入する第２圧力導入孔と、前記第１圧力センサ素子の第１出力値と、前記第２圧力センサ素子の第２出力値とに基づいて警告を出力する処理部と、を備えている。
この構成によれば、第１圧力センサ素子または第２圧力センサ素子によって、測定対象部の圧力を測定しながら、両センサ素子からの出力値に基づいて、第１圧力導入孔または第２圧力導入孔の閉塞を予測または検知することができる。
【０００７】
前記第２圧力導入孔が、前記第１圧力導入孔よりも前記気体に含まれる塵埃物によって閉塞されやすい構成としてもよい。
例えば、前記第２圧力導入孔の断面積が前記第１圧力導入孔の断面積よりも小さい構成、前記第２圧力導入孔の内壁の表面粗さが前記第１圧力導入孔の内壁の表面粗さよりも大きい構成とすることにより、第２圧力導入孔が、第１圧力導入孔よりも、塵埃物によって閉塞されやすくなる。
これらの構成によれば、第１圧力導入孔と第２圧力導入孔とが閉塞されるまでに要する時間を異ならせることができる。このため、第２圧力導入孔と同時に第１圧力導入孔が閉塞されることを防止して、第１圧力導入孔が連通した状態を維持できる。したがって、第１圧力導入孔と第２圧力導入孔とが同時に閉塞されて圧力が測定できなくなることを防止できる。
【０００８】
前記第２圧力導入孔が、前記第１圧力導入孔と伸長方向が異なる部分を備えている構成としてもよい。この構成により、第１圧力導入孔および第２圧力導入孔が、気体に含まれる塵埃物によって同時に閉塞されることを防止できる。
【０００９】
前記処理部は、前記第１出力値と前記第２出力値との出力差が所定の閾値より大きくなったときに前記警告を出力する構成であってもよい。
第１圧力導入孔および第２圧力導入孔の一方が閉塞されると、第１出力値と第２出力値との出力差が大きくなる。このため、一方が閉塞された状態または閉塞に近い状態の出力差に対応した所定の閾値と、実際の出力差と比較することにより、第１圧力導入孔または第２圧力導入孔の閉塞を検知または予測できる。したがって、正確な圧力測定ができなくなることを事前に検知して、警告することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２つの圧力センサ素子の少なくとも一方で圧力検出を行いながら、他方の圧力センサ素子の圧力導入孔が閉塞されたことを検知できるから、圧力センサが正常に圧力を測定できなくなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一の実施形態の圧力センサの構成の概略を示す模式図
【図２】第二の実施形態の圧力センサの構成の概略を模式的に示す（ａ）断面図、（ｂ）（ａ）のＡＡ矢視端面図
【図３】第二の実施形態の圧力センサの変形例の概略を模式的に示す（ａ）断面図、（ｂ）（ａ）のＡＡ矢視端面図
【図４】第二の実施形態の圧力センサの他の変形例の概略を模式的に示す（ａ）断面図、（ｂ）（ａ）のＡＡ矢視端面図
【図５】図４の圧力センサにおいて、測定対象部における気体の流れが反対方向である場合を模式的に示す（ａ）断面図、（ｂ）（ａ）のＡＡ矢視端面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る圧力センサについて図面を参照しつつ詳しく説明する。以下の説明では、説明済の部材と同じ機能を備えた部材には、同じ番号を付し、説明を適宜省略する。
【００１３】
（第一の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の圧力センサ１は、気密室（第１気密室）１０の圧力を測定する圧力センサ素子（第１圧力センサ素子）１１と、気密室（第２気密室）２０の圧力を測定する圧力センサ素子（第２圧力センサ素子）２１と、測定対象部３０から気密室１０に気体を導入する圧力導入孔（第１圧力導入孔）１２と、測定対象部３０から気密室２０に気体を導入する圧力導入孔（第２圧力導入孔）２２と、圧力センサ素子１１の第１出力値と、圧力センサ素子２１の第２出力値との出力差に基づいて、圧力導入孔１２または圧力導入孔２２の閉塞によって、正確な圧力測定ができなくなることを事前に検出する処理部４０と、を備えている。
【００１４】
圧力センサ１は、自動車や自動二輪車などに搭載されたガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関において、吸気圧や排気圧の圧力を検知するために使用される。
圧力センサ１の筐体２の内部に設けられている気密室１０と気密室２０とは壁によって隔てられている。気密室１０と気密室２０とは、構成および機能が同じであり、気密室１０の圧力センサ素子１１、圧力導入孔１２および開口部１３は、気密室２０の圧力センサ素子２１、圧力導入孔２２および開口部２３に相当する。そこで以下では、気密室１０および気密室２０の両方に該当する事項は、気密室１０についてのみ説明する。
【００１５】
気密室１０は、測定対象部３０から気体を導入して圧力を測定する測定用空間であり、圧力導入孔１２を介して測定対象部３０と連通している。測定対象部３０の気体が圧力導入孔１２を介して気密室１０内に導入されることにより、気密室１０内の圧力が測定対象部３０の圧力と等しくなる。開口部１３に取り付けられた圧力センサ素子１１は、気密室１０を介して測定対象部３０の圧力を測定する。
【００１６】
圧力センサ素子１１は、気密室１０の圧力を測定するものであり、開口部１３を介して、気密室１０内に面している。例えば、圧力で変形する撓み部と、撓み部の撓み量を検知するピエゾ素子部などを有するシリコン（Ｓｉ）基板が積層された、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）構造を備えた圧力センサ素子１１を用いることができる。
【００１７】
圧力導入孔１２は、気密室１０と測定対象部３０とを連通しており、測定対象部３０の気体を気密室１０内に導入して、両者の圧力を等しくする。測定対象部３０の気体に排ガス（排気ガス）が含まれていると、測定時間の経過に伴って、排ガス中のスス、未燃焼燃料、エンジンオイル等の汚れ物質である塵埃物３１が圧力導入孔１２および気密室１０の内壁に付着し堆積する。塵埃物３１の堆積が進んで圧力導入孔１２が閉塞されると、気密室１０と測定対象部３０とが同じ圧力ではなくなるから、圧力センサ素子１１により正しい圧力を測定することができなくなる。
【００１８】
そこで、本実施形態の圧力センサ１では、測定対象部３０が、圧力導入孔１２を介して気密室１０に連通されているとともに、圧力導入孔２２を介して気密室２０にも連通されている。このため、圧力導入孔１２または圧力導入孔２２の一方が閉塞されても、他方を介して測定対象部３０と連通されている気密室１０または気密室２０が測定対象部３０と同じ圧力に維持される。したがって、圧力センサ素子１１または圧力センサ素子２１により、測定対象部３０の圧力を測定することができる。
【００１９】
処理部４０は、圧力センサ素子１１および圧力センサ素子２１と電気的に接続されており、両者からの出力値（第１出力値および第２出力値）に基づいて、測定対象部３０に通じる圧力導入孔１２または圧力導入孔２２の一方が閉塞されたことを検出して警告を出力する。処理部４０は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）の機能の一部として実装することができる。
【００２０】
圧力導入孔１２および圧力導入孔２２のいずれも閉塞されていない状態では、気密室１０および気密室２０のいずれも測定対象部３０と等しい圧力になる。この状態では、圧力センサ素子１１の第１出力と圧力センサ素子２１の第２出力とが等しくなる。塵埃物３１を含む気体の圧力測定に伴い塵埃物３１の堆積が進行して、圧力導入孔１２および圧力導入孔２２のうちの一方が閉塞されると、第１出力と第２出力との間に大きな差が生じる。したがって、処理部４０は、第１出力と第２出力との比較に基づいて、圧力導入孔１２および圧力導入孔２２のうちの一方が閉塞されたことまたは閉塞に近い状態であることを検出できる。
【００２１】
第１出力と第２出力との差が、圧力導入孔１２および圧力導入孔２２のうちの一方が閉塞された状態に対応する所定の閾値になるまでは、第１出力および第２出力のいずれも、測定対象部３０の圧力に対応した値となる。したがって、第１出力または第２出力の一方、あるいは両方に基づいて、測定対象部３０の圧力を求めることができる。たとえば、システム仕様にあわせて、第１出力と第２出力との平均値を測定対象部３０の圧力としたり、二つの出力のうち高い値または低い値を測定対象部３０の圧力としたりしてもよい。
【００２２】
図１には、圧力導入孔２２が塵埃物３１によって閉塞された状態を示している。ただし、塵埃物３１によって閉塞される位置は必ずしも図１に示す部分とは限らない。圧力導入孔２２が閉塞された場合、測定対象部３０と気密室２０との間における気体の移動が滞る。したがって、圧力センサ素子２１の第２出力は、測定対象部３０の圧力変化に応じて変化しなくなる。これに対して、気密室１０は、圧力導入孔１２により測定対象部３０と連通されているから、測定対象部３０の圧力変化に応じて変化する。このように、圧力センサ素子１１の第１出力により測定対象部３０の圧力測定を継続しつつ、圧力導入孔２２が閉塞されたことを圧力センサ素子２１の第２出力の変化に基づいて検知できる。
【００２３】
以上のように、本実施形態の圧力センサ１は、気密室１０および気密室２０のそれぞれに、測定対象部３０と連通する圧力導入孔１２および圧力導入孔２２が設けられている。圧力導入孔１２および圧力導入孔２２のうち一方が塵埃物３１で閉塞されると、気密室１０と気密室２０との圧力差が大きくなる。このため、処理部４０は、圧力センサ素子１１の第１出力と圧力センサ素子２１の第２出力との差に基づいて、圧力導入孔１２および圧力導入孔２２のうちの一方が閉塞されたことを検知できる。
【００２４】
したがって、圧力導入孔１２および圧力導入孔２２の一方が閉塞された場合、測定対象部３０の圧力測定を継続しながら、処理部４０により警告を出力することができる。圧力導入孔１２または圧力導入孔２２が閉塞された場合、閉塞された方の圧力の測定値（第１出力、第２出力）が変化しなくなる。このため、圧力導入孔１２または圧力導入孔２２のいずれが閉塞されたかは、圧力の測定値の変化に基づいて判断することができる。この判断は、処理部４０やＥＣＵによって行う。
【００２５】
圧力導入孔１２および圧力導入孔２２の一方が閉塞されたと判断した場合、閉塞されていない他方の出力値を用いて、測定対象部３０の圧力測定を継続することができる。例えば、圧力導入孔１２が閉塞したと判断した場合には、圧力導入孔２２側に配置された圧力センサ素子２１の出力値（第２出力）を測定対象部３０の圧力として出力する。
【００２６】
（第二の実施形態）
本実施形態では、２つの気密室のそれぞれを測定対象部に連通する２つの圧力導入孔の構成を異ならせて、一方を塵埃物によって閉塞されやすく構成した圧力センサについて説明する。一方を塵埃物によって閉塞されやすい構成とすることにより、圧力導入孔の閉塞をより確実に検知または予測できる。
【００２７】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、本実施形態の圧力センサ５１は、圧力導入孔２５の断面積が圧力導入孔１５の断面積よりも小さい。このため、塵埃物３１の堆積の進行によって、断面積の小さい圧力導入孔２５が、圧力導入孔１５よりも先に閉塞される。ここで、圧力導入孔１５および圧力導入孔２５の断面積とは、内側空間における気体が流れる方向に対する垂直な断面の面積をいう。また、圧力導入孔１５および圧力導入孔２５の内側空間の断面形状が均一でない場合、最も狭い部分の断面積をいう。
【００２８】
圧力導入孔２５の断面積を小さくして閉塞されやすくすることにより、圧力導入孔１５と圧力導入孔２５とがほぼ同時に閉塞されることを防ぐことができる。すなわち、圧力導入孔２５が閉塞された時点で、圧力導入孔１５によって測定対象部３０と気密室１０とが連通された状態を維持できる。このため、圧力導入孔２５が閉塞された状態において、同時に圧力導入孔１５が閉塞された状態となることを防止できる。したがって、圧力導入孔２５が塵埃物３１により閉塞された状態においても、圧力センサ素子１１により測定対象部３０の圧力測定を継続することができる。
【００２９】
（変形例）
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、本実施形態の圧力センサ６１は、圧力導入孔２６の内壁の表面粗さが圧力導入孔１２の内壁の表面粗さよりも大きい構成としてもよい。圧力導入孔２６の内面の表面粗さを大きく（粗く）することにより、圧力導入孔１２よりも圧力導入孔２６に塵埃物３１が堆積しやすくなる。ここで、表面粗さが大きいとは、その内面に細かい凹凸が形成されていることをいう。表面粗さは、例えば、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１の規格を用いて評価できる。
【００３０】
（他の変形例）
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、本実施形態の圧力センサ７１は、圧力導入孔（第２圧力導入孔）２７が圧力導入孔１２と伸長方向が異なる部分を備えた構成としてもよい。圧力導入孔１２は、同図に示した基準座標のＸ軸に平行な方向に伸長している。これに対して、圧力導入孔２７は、Ｘ軸に平行な方向に伸長する平行部２７Ａと、Ｘ軸に直交するＹ軸方向に伸長する直交部２７Ｂとを備えている。
【００３１】
図４（ａ）は、圧力を測定する気体の流れの方向を白抜き矢印によって示している。Ｙ１方向に流れる気体の圧力を測定する場合、圧力導入孔２７のＹ軸方向に伸長する直交部２７Ｂが、気体の流れに対向して上流方向に向かって開口しているから、図４（ａ）および４（ｂ）に示すように、圧力導入孔２７には圧力導入孔１２よりも塵埃物３１が堆積しやすい。したがって、塵埃物３１の堆積によって閉塞されるのは、圧力導入孔２７のほうが圧力導入孔１２よりも先になる。
【００３２】
図５(ａ)は、図４（ａ）とは反対のＹ２方向に流れる気体の圧力を測定する場合における、塵埃物３１の堆積状態を示している。圧力導入孔２７のＹ軸方向に伸長する直交部２７Ｂが、気体の流れとは反対の下流方向に向かって開口しているから、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、圧力導入孔２７には圧力導入孔１２よりも塵埃物３１が堆積しにくい。したがって、塵埃物３１の堆積によって閉塞されるのは、圧力導入孔２７のほうが圧力導入孔１２よりも後になる。
【００３３】
圧力導入孔１２は一方向（Ｘ軸）に伸長しているから、その内部を気体が円滑に流れるのに対して、圧力導入孔２７は二方向に伸長しているから、平行部２７Ａと直交部２７Ｂとの間で気体の流れに乱れが生じて、塵埃物３１が堆積しやすくなる。このため、Ｚ方向に流れている気体の圧力を測定する場合（図示せず）、圧力導入孔２７には圧力導入孔１２よりも塵埃物３１が堆積しやすい。したがって、図４（ａ）および図４（ｂ）同様、塵埃物３１の堆積によって閉塞されるのは、圧力導入孔２７のほうが圧力導入孔１２よりも先になる。
【００３４】
圧力導入孔２７が、圧力導入孔１２と伸長方向が異なる部分を備えた構成により、塵埃物による閉塞され易さを異ならせることができる。圧力導入孔１２と圧力導入孔２７のうちのどちらが閉塞され易くなるかは、上述したとおり、気体の流れに対する直交部２７Ｂの向きによって異なる。
【００３５】
図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）および図５（ｂ）では、その一部に圧力導入孔１２とは伸長方向が異なる直交部２７Ｂを備えた圧力導入孔２７を示したが、その全部を圧力導入孔１２とは伸長方向が異なる構成としてもよい。
【００３６】
以上のように、本実施形態の圧力センサは、二つの圧力センサ素子からの出力の差を用いて、各圧力センサ素子と測定対象部とを連通する二つの圧力導入孔のいずれかが閉塞されたことを検知または予測して警告を出力する処理部を備えている。したがって、圧力センサが正常に圧力を測定できなくなることを事前に検知して、圧力測定不能となることを防止できる。
【００３７】
本発明は、上述した実施形態において説明した各事項を組み合わせて実施してもよい。例えば、塵埃物による閉塞されやすさを異ならせるために用いた構成（断面積、内壁の粗さ、圧力導入孔の伸長方向）を複数組み合わせて、本発明を実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明は、二つの圧力センサ素子のうちの一方が正常に圧力を測定できなくなることを検知して、圧力導入孔が塵埃物により閉塞されて圧力が測定できなくなることを防止できるから、信頼性の高い圧力センサとして有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１、５１、６１、７１：圧力センサ
２        ：筐体
１０      ：気密室（第１気密室）
１１      ：圧力センサ素子（第１圧力センサ素子）
１２、１５：圧力導入孔（第１圧力導入孔）
１３、２３：開口部
２０      ：気密室（第２気密室）
２１      ：圧力センサ素子（第２圧力センサ素子）
２２、２５、２６、２７：圧力導入孔（第２圧力導入孔）
２７Ａ    ：平行部
２７Ｂ    ：直交部（第１圧力導入孔と伸長方向が異なる部分）
３０      ：測定対象部
３１      ：塵埃物
４０      ：処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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