JP4281200B2 - 圧力検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のエンジンの電子制御への使用に好適する圧力検出装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えばガソリンエンジン車の電子制御を行なうにあたっては、スロットルバルブ後の吸気管内の圧力を検出して間接的に吸入空気量を求めるための吸気圧センサと、高度による気圧低下（酸素量低下）を検出して燃料噴射量を補正するための大気圧センサとの２個の圧力センサが用いられる。図７は、従来の車両（自動車）における両圧力センサの配置状態を示している。
【０００３】
即ち、車両のエンジンルーム１内には、エンジン２や、そのエンジン２内に空気を吸入するための吸気管３、スロットルボディ４、サージタンク５等が設けられている。そして、前記スロットルボディ４部分に吸気圧センサ６が取付けられている。図示はしないが、この吸気圧センサ６は、周知のように、パッケージ内に、半導体圧力センサ等からなる圧力センサモジュールを配設して構成されている。
【０００４】
一方、車室７内には、エンジンの燃料噴射量制御を行なうＥＣＵ（Electoronic Control Unit）８が設けられ、このＥＣＵ８内に大気圧センサ９が内蔵されている。この場合、大気圧センサには、従来より、エンジンルーム１内のシャシボディに装着されるスタンドアローンタイプのものと、ＥＣＵ８内に内蔵されるＩＣタイプのものとに大別されているが、現状では、小形，低コストの要求にマッチしたＩＣタイプの大気圧センサ９が主流となっている。
【０００５】
ところで、近年では、ハーネスコストダウン等の要求から、ＥＣＵ８の搭載位置を車室７内からエンジンルーム１内に変更することが考えられている。この場合、ＥＣＵ８の被水等の防止のため、ＥＣＵ８を専用ボックスに入れるなどの密閉構造化が必要となってくる。ところが、このようにＥＣＵ８の密閉構造化を図ろうとすると、上記したＩＣタイプの大気圧センサ９では、大気圧を検出できなくなるため、時代に逆行してスタンドアローンタイプの大気圧センサに戻らなければならなくなり、小形化、低コスト化の要求に反するものとなる不具合が生ずることになる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、２種類の圧力を検出することを可能とし、小形且つ安価に済ませることができる圧力検出装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の圧力検出装置は、エンジン制御のために車両のエンジンルームに配設されるものであって、１つのパッケージ内に、エンジンの吸気圧検出用の吸気圧センサモジュールと大気圧検出用の大気圧センサモジュールとを上下２段に組込むと共に、前記２個の圧力センサモジュールを上下に仕切る仕切壁部内に前記パッケージの側面に開口する大気圧検出用の圧力導入路を形成し、さらに、前記パッケージに、外部接続用のコネクタ部を、そのターミナルの一部を２個の圧力センサモジュールで共通化した形態に設けたところに特徴を有する。これにより、２種類の圧力を検出することを可能とし、小形且つ安価に済ませることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両のエンジン制御用に適用した一実施例について、図１ないし図５を参照しながら説明する。まず、図５は、本実施例に係る圧力検出装置１１が、車両（ガソリンエンジン車）１２に対してどの位置に搭載されるかの具体例を概略的に示している。ここで、車両１２は、前部にエンジンルーム１３を有し、その後側に車室１４を有しているのであるが、エンジンルーム１３内には、エンジン１５の他、そのエンジン１５内に空気を吸入するための吸気管１６、スロットルボディ１７、サージタンク１８等が設けられている。
【００１１】
本実施例に係る圧力検出装置１１は、前記スロットルボディ１７部分に配設されており、スロットルバルブ後の吸気管１６内の圧力（吸気圧）を検出すると共に、大気圧を検出するようになっている。そして、この圧力検出装置１１は、やはりエンジンルーム１３内に配設されたエンジン制御用のＥＣＵ（Electoronic Control Unit）１９に図示しないコネクタハーネスを介して接続され、吸気圧及び大気圧の検出信号がＥＣＵ１９に入力されるようになっている。
【００１２】
このＥＣＵ１９は、前記圧力検出装置１１からの信号及び他の各種センサからの信号などに基づいて、燃料噴射量を中心としたエンジン１５の各種制御を行なうようになっている。尚、このＥＣＵ１９は、専用ボックス内に収容されて密閉構造とされた状態で配設されるようになっている。
【００１３】
さて、前記圧力検出装置１１について、図１ないし図４を参照して述べる。図１及び図２は、圧力検出装置１１の全体構成を示しており、この圧力検出装置１１は、例えばプラスチック製の１つのパッケージ２０内に、大気圧センサモジュール２１及び吸気圧センサモジュール２２の２個の圧力センサモジュールを上下２段に組込んで構成される。
【００１４】
前記パッケージ２０は、パッケージ本体２３に下部蓋部２４を連結して構成される。このうちパッケージ本体２３は、図３にも示すように、上下両面が開口した矩形箱状をなすと共に、その高さ方向中間部に内部を上下に仕切る仕切壁部２５を有している。これにて、パッケージ本体２３内には、後述する大気圧センサモジュール２１が収容される上部収容部２３ａと、後述する吸気圧センサモジュール２２が収容される下部収容部２３ｂとが設けられる。また、前記仕切壁部２５の図で右端側が上下に厚肉とされることにより、その上下両面がターミナル配置部２５ａ，２５ｂとされている。
【００１５】
そして、前記仕切壁部２５内には、圧力導入路たる大気圧導入路２６が形成されている。この大気圧導入路２６は、仕切壁部２５内を左右に延び基端側（図で右端側）が前記上部収容部２３ａに開口していると共に、図２にも示すように、先端側がパッケージ本体２３（パッケージ２０）の上面以外の部位である左側面にて開口し、大気導入口２６ａとされている。
【００１６】
また、パッケージ本体２３の図で右側壁部には、右方に突出する外部接続用のコネクタ部２７が設けられている。このコネクタ部２７は、パッケージ本体２３に一体に形成されたハウジング２７ａと、パッケージ本体２３にインサート成形により一体的に設けられたターミナル２８とから構成されている。このとき、このターミナル２８は、基端側にて、前記ターミナル配置部２５ａの上面に３本、ターミナル配置部２５ｂの下面に３本の計６本が設けられているのであるが、それらのうち上下の各２本（図４に示すＶｃｃ及びＧＮＤ端子）が共通化され、先端側（ハウジング２７ａ内）では４ピンとされているのである。
【００１７】
前記下部蓋部２４は、前記パッケージ本体２３（下部収容部２３ｂ）の下面開口部を塞ぐと共に、その下面側に下方に突出する円筒状の吸気ポート２９を一体に有して構成されている。前記吸気ポート２９内には圧力導入路たる吸気圧導入路２９ａが上下方向に延びて形成されており、その吸気圧導入路２９ａの上端部は前記下部収容部２３ｂに開放している。尚、前記吸気ポート２９の外周面にはＯリング３０が設けられている。
【００１８】
これに対し、前記大気圧センサモジュール２１は、下面に開口部を有する薄形矩形箱状のケース３１内に、前記開口部に臨んで周知の圧力センサチップ３２を取付けて構成されている。詳しく図示はしないが、前記圧力センサチップ３２は、単結晶シリコン基板にダイヤフラム部を形成すると共に、その上面部にピエゾ抵抗素子をブリッジ接続した検知回路を形成して構成されている。
【００１９】
そして、その検知回路の端子は、ケース３１に設けられた３本の電極３３にボンディングワイヤにより接続され、前記３本の電極３３は、ケース３１の右側面に突出するように設けられている。また、前記圧力センサチップ３２及び電極３３並びにそれらを接続するボンディングワイヤを保護するために、その表面部がパリレン膜３４（蒸着膜）により覆われると共に、ケース３１の内部の圧力センサチップ３２，電極３３，ボンディングワイヤの表面にフロロシリコーンゲル３５が塗布され、もって２重の保護構造（保護膜）が設けられている。
【００２０】
このように構成された大気圧センサモジュール２１は、ケース３１の下端部が前記パッケージ２０の仕切壁部２５の上面に気密に接着されて上部収容部２３ａ内に設けられている。このとき、前記圧力センサチップ３２部分が、大気圧導入路２６の基端部に臨み、該大気圧導入路２６から導入される圧力（大気圧）を検知するようになっている。
【００２１】
また、前記３本の電極３３（図４に示すＶｃｃ，Ｖｏｕｔ１，ＧＮＤ）が、前記ターミナル配置部２５ａの上面に配置された３本のターミナル２８の基端部に例えば溶接により接続されるようになっている。さらに、前記上部収容部２３ａ内には、例えば熱及び湿度に対する耐性を有するジメチルシリコーンゴムからなる保護部材３６が充填されるようになっている。尚、本実施例では、上部収容部２３ａ側においては、保護部材３６によりパッケージ完了とし、パッケージ本体２３の上面の樹脂リッドを省略した構成とされている。
【００２２】
一方、前記吸気圧センサモジュール２２は、前記大気圧センサモジュール２１と同様に、下面に開口部を有するケース３７内に、圧力センサチップ３８を配設し、ボンディングワイヤによる電極３９との電気的接続の上で、パリレン膜４０及びフロロシリコーンゲル４１による２重の保護構造を設けて構成されている。そして、この吸気圧センサモジュール２２は、ケース３７の上面部が前記パッケージ２０の仕切壁部２５の下面に密着した状態で下部収容部２３ｂ内に設けられている。このとき、圧力センサチップ３８部分が、吸気圧導入路２９ａの上端部に臨み、吸気ポート２９から導入される吸気圧を検知するようになっている。
【００２３】
また、前記３本の電極３９（図４に示すＶｃｃ，Ｖｏｕｔ２，ＧＮＤ）が、前記ターミナル配置部２５ｂの下面に配置された３本のターミナル２８の基端部に例えば溶接により接続されるようになっている。この場合、図４に示すように、両圧力センサモジュール２１，２２について、Ｖｃｃ及びＧＮＤのターミナル２８が共通化され、コネクタ部２７においては、Ｖｃｃ、Ｖｏｕｔ１、ＧＮＤ、Ｖｏｕｔ２の４本のターミナル２８が設けられることになる。さらに、前記下部収容部２３ｂ内には、例えばガソリン，オイル等に対する耐性（耐薬品性）を有するフッ素ゴムからなる保護部材４２が充填されるようになっている。
【００２４】
ここで、上記構成の圧力検出装置１１の組立手順について、図３も参照して簡単に述べる。まず、図３（ａ）に示すように、パッケージ本体２３を上下反転させた状態で、吸気圧センサモジュール２２を仕切壁部２５の下面（図では上面）に位置決め状態にセットし、３本の電極３９を夫々ターミナル２８の基端部に溶接する。そして、下部収容部２３ｂ内に保護部材４２を充填して硬化させ、電極３９とターミナル２８との接続部を埋込むようにする。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、パッケージ本体２３を上下反転させて正規の状態とし、大気圧センサモジュール２１を、そのケース３１の下端部にて仕切壁部２５の上面に接着剤により仮接着し、３本の電極３３を夫々ターミナル２８の基端部に溶接した上で、前記接着剤を硬化させる。そして、図１に示すように、下部蓋部２４をパッケージ本体２３に下面部に接着剤により仮接着すると共に、上部収容部２３ａ内に保護部材３６を電極３３とターミナル２８との接続部を埋込むように充填する。この後、前記接着剤及び保護部材３６を硬化させることにより、圧力検出装置１１が完成するのである。
【００２６】
次に、上記構成の作用について述べる。以上のように構成された圧力検出装置１１は、上記したように、車両１２のエンジンルーム１３のスロットルボディ１７部分に配設される。このとき、前記吸気ポート２９がスロットルボディ１７に直接的に（あるいはゴムホース等を介して）接続され、吸気管１６内の圧力（吸気圧）が吸気圧導入路２９ａを通して吸気圧センサモジュール２２部分に導入される。一方、大気圧導入路２６の先端部の大気導入口２６ａは、パッケージ２０の側面にて大気に開放しており、大気圧が大気圧導入路２６を通して大気圧センサモジュール２１部分に導入される。
【００２７】
そして、前記コネクタ部２７にコネクタハーネスが接続されることによって、圧力検出装置１１がＥＣＵ１９に電気的に接続される。これにて、吸気圧センサモジュール２２により吸気管１６内の吸気圧が検出されその検出信号がＥＣＵ１９に入力されると共に、大気圧センサモジュール２１により大気圧が検出されてその検出信号がＥＣＵ１９に入力される。ＥＣＵ１９は、それら信号に基づいてエンジン１５の燃料噴射量等の制御を行なうようになっている。
【００２８】
しかして、エンジンルーム１３内には雨水などが侵入する事情があるが、大気圧導入路２６の大気導入口２６ａは、側面に開口しているので、大気圧導入路２６を通して内部に水等が侵入する不具合が未然に防止される。また、パッケージ２０（上部収容部２３ａ）の上面側は、耐熱性及び耐湿性を有する保護部材３６により覆われているので、樹脂リッドを省略しても、大気圧センサモジュール２１やその電気的接続部の保護を図ることができる。吸気圧センサモジュール２２部分については、耐薬品性を有する保護部材４２により覆われているので、吸気圧導入路２９ａ内がエンジン１５内部のガス環境に曝される事情があっても、吸気圧センサモジュール２２やその電気的接続部の保護を図ることができる。
【００２９】
ここで、上記圧力検出装置１１にあっては、１つのパッケージ２０内に、吸気圧検出用の吸気圧センサモジュール２２と、大気圧検出用の大気圧センサモジュール２１とを上下２段に組込んで、いわば吸気圧センサに大気圧センサを一体的に組込んだ形態としたので、従来のような吸気圧センサ６とスタンドアローンタイプの大気圧センサとの双方を別途にエンジンルーム１３内に組込む場合と比較して、全体として小形のもので済み、配設スペースも小さく済む。
【００３０】
しかも、仕切壁部２５内に大気圧導入路２６が形成されている、言換えれば、大気圧導入路２６形成部分を、両圧力センサユニット２１，２２を区画する仕切壁と兼用するようにしているので、大気圧導入路を仕切壁部２５以外の部分に形成する場合と比較して、小形（薄形）で済む。水平方向に延びる仕切壁部２５内に横方向に延びる大気圧導入路２６を形成するものであるから、大気圧導入路２６の形成が容易であることは勿論である。さらには、パッケージ２０の上面の樹脂リッドを省略するようにしたので、この点からも全体の小形化、薄形化を図ることができる。コネクタ部２７において一部のターミナル２８を共通化して６ピンを４ピンに削減しているので、コネクタ部２７についても、小形化、薄形化を図ることができるものである。
【００３１】
また、上記のように１つのパッケージ２０に２個の圧力センサモジュール２１，２２を組込んで構成したことにより、別個のセンサを設ける場合に比べて安価に済ませることができることは勿論、コネクタ部２７のピン数の削減によって、コネクタハーネス部材も含めたトータルなコストダウンを図ることができる。また、上記した保護部材３６及び保護部材４２についても、その材質を使い分けており、吸気圧センサモジュール２２側の保護部材４２（フッ素ゴム）に比べて、大気圧センサモジュール２１側の保護部材３６をそれより安価なジメチルシリコーンゴムから構成したことによっても、コストダウンを図ることができる。
【００３２】
このように本実施例によれば、エンジン制御に必要な吸気圧及び大気圧の双方を検出することが可能な圧力検出装置１１を、小形且つ安価に提供することができ、従来の吸気圧センサ６の装着位置にそのまま省スペースに装着可能となる。この結果、吸気圧及び大気圧を検出するためのセンサの小形化、低コスト化の効果と併せて、ＥＣＵ１９の搭載位置を車室１４内からエンジンルーム１３内に変更するといった要望に十分に応えることができるものである。
【００３３】
図６は、本発明の他の実施例に係る圧力検出装置５１の構成を示している。この圧力検出装置５１が、上記実施例の圧力検出装置１１と異なる点は、パッケージ５２に形成される大気圧導入路５３の構成にある。即ち、本実施例では、パッケージ本体５４の左側壁部５４ａを厚肉に構成し、大気圧導入路５３を、仕切壁部５５を左方に延び、前記左側壁部５４ａの途中部にて折曲がって下方に延びる形態に設けるようにしている。これによれば、大気圧導入路５３の大気導入口５３ａが下向きに開口しているので、内部への水等の侵入をより一層効果的に防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、圧力検出装置の縦断正面図
【図２】圧力検出装置の外観を示す斜視図
【図３】圧力検出装置の組立工程を説明するための縦断正面図
【図４】ターミナルの電気的な接続関係を示す図
【図５】車両における圧力検出装置の搭載位置を説明するための図
【図６】本発明の他の実施例を示す図１相当図
【図７】従来例を示す図５相当図
【符号の説明】
図面中、１１，５１は圧力検出装置、１２は車両、１３はエンジンルーム、１５はエンジン、１７はスロットルボディ、１９はＥＣＵ、２０，５２はパッケージ、２１は大気圧センサモジュール（圧力センサモジュール）、２２は吸気圧センサモジュール（圧力センサモジュール）、２３，５４はパッケージ本体、２４は下部蓋部、２５，５５は仕切壁部、２６，５３は大気圧導入路（圧力導入路）、２６ａ，５３ａは大気導入口、２７はコネクタ部、２８はターミナル、２９は吸気ポート、２９ａは吸気圧導入路（圧力導入路）、３１，３７はケース、３２，３８は圧力センサチップ、３６，４２は保護部材を示す。

Claims (1)

1. エンジン制御のために車両のエンジンルームに配設されるものであって、１つのパッケージ内に、エンジンの吸気圧検出用の吸気圧センサモジュールと大気圧検出用の大気圧センサモジュールとを上下２段に組込むと共に、前記２個の圧力センサモジュールを上下に仕切る仕切壁部内に前記パッケージの側面に開口する大気圧検出用の圧力導入路を形成し、さらに、前記パッケージに、外部接続用のコネクタ部を、そのターミナルの一部を２個の圧力センサモジュールで共通化した形態に設けたことを特徴とする圧力検出装置。

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