JP5798984B2 - 圧力センサ装置 - Google Patents

Description

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。

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。

圧力センサ装置の回路基板の実装方法としては、例えば特許文献１に記載の発明がある。

特開２０００−２８４５８号公報

ワイヤボンディングをする場合には、接続強度を向上させるために回路基板の高さ方向のばらつきが小さいほうが好ましい。特許文献１には、センサ信号処理回路を形成した回路基板７が、センサチップケースの裏面側に接着固定され、センサチップからの信号を、ボンヂングワイヤ６を介して処理回路に入力することが開示されている。特許文献１によれば、センサ信号処理回路基板が、センサチップケースに直接接着固定されている構成である。センサチップケースは、圧力導入室１１ａと１１ｂを気密に分離するようにハウジングに接着剤で接着固定されている。接着剤を用いて気密に分離するよう接着するにはそれなりの量の接着剤を用いて接着する必要があるので、センサチップケースは接着剤の影響を受けやすい構成であるので、センサチップケースは高さ方向のばらつきが大きくなってしまう。すなわち、特許文献１には、回路基板の高さ方向のばらつきを低減することについての検討の余地が残されている。

本発明の目的は、ワイヤボンディングの接続強度を向上することである。

上記課題を解決するために、本発明の圧力センサ装置は、前記ハウジング内で、前記第１および第２の圧力検出素子の上側に、ベース部材と、回路基板とを設け、前記ベース部材は、前記回路基板を接着剤により接着保持しており、前記ハウジングは、前記第１および第２の圧力検出素子の上側に、前記ベース部材を搭載するための保持部を有しており、前記ベース部材は、接着剤により前記ハウジングの保持部に接着固定されることを特徴とする。

本発明によれば、ワイヤボンディングの接続強度を向上することができる。

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。 （ａ）本発明の一実施例を示す上面図（ｂ）本発明の一実施例を示すＡ−Ａ断面図。 （ａ）本発明の一実施例を示す上面図（ｂ）本発明の一実施例を示すＡ−Ａ断面図。

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。
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。

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。

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。

また吸気通路１０にはエアフローセンサ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の第一実施例について、図２を用いて説明する。
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。

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。

ハウジング１８内部に、圧力導入通路２５、２６からガスなどが入らないようにするために、圧力検出素子２７、２８とエポキシ系接着剤Ａ３１により気密に分離されるようにしている。

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。

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により接着される。ハウジング１８は、圧力検出素子２７、２８の上側にベース部材保持部３７が形成されている。ここで、上側とは、図２でのＺ軸の矢印方向のことを指す。回路基板２０を搭載したベース部材２１は、ハウジング１８のベース部材保持部３７にエポキシ系接着剤Ｂ３３により接着される。これにより、回路基板２０は直接圧力検出素子２７、２８に触れない構成となっている。

本発明では、圧力検出素子２７、２８に直接回路基板を搭載する構成ではなく、ベース部材２１に回路基板を搭載し、ベース部材２１とハウジング１８とをエポキシ系接着剤Ｂ３３で接着固定する構成となっている。ハウジング１８にベース部材２１を接着固定するのには、ハウジング１８と圧力導入通路２５、２６とを気密に分離させるほどの接着剤の量を必要としないので、接着剤の影響を低減することができる。そのため、回路基板の高さ方向のばらつきを低減することができるので、ワイヤボンディングの強度を向上することができる。

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が塗布される。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３４によりハウジング１８に接着した構成としている。

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。

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。

圧力検出素子２７、２８を２つ用いて、ＤＰＦ４の上流側と下流側の圧力の絶対圧を測定し、ＤＰＦ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ホース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。

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、圧力導入通路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。

本発明の第２実施例について、図３を用いて説明する。
ベース部材２１の底面部に台座部３６を設けている。台座部３６からみて凹んでいる領域に接着剤３２を充填させ、回路基板２０をベース部材２１に搭載している。これにより、回路基板２０は台座部３６に高さ方向のばらつきを抑えているので、ワイヤボンディング３０の接続強度を向上できる。

また、台座部３６のレイアウトとしては、ベース部材に回路基板を搭載したときに、回路基板のワイヤボンディング箇所に台座が配置されるようにすると良い。ワイヤボンディングする箇所の下に台座があるので、ワイヤボンディング時に高さばらつきが生じることを抑制でき、ワイヤボンディングの接続強度をより向上できる。

また、１８０度回転対称になるように台座部３６をベース部材２１の底部に設けると良い。１８０度回転対称のレイアウトとすることで、より高さ方向のばらつきを抑制することができ、ワイヤボンディングの接続強度を向上できる。また、１８０度回転対称のレイアウトとすることで、回路基板２０をベース部材に取り付けるときの取り付け方向がなくなり、製造時の取り付け方向の確認プロセスがなくなり、ベース部材２１に回路基板２０を取り付ける作業が簡略化される。これは、ワイヤボンディング時の高さばらつきを抑制するために、回路基板２０のワイヤボンディング箇所に台座３６が配置されるようなレイアウトとするときに特に効果的である。

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 台座部
３７ ベース部材保持部

Claims (4)

1. 第１の圧力導入通路と、第２の圧力導入通路と、コネクタ部と、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、
   前記第１および第２の圧力検出素子が接着剤によりハウジング内部に固定されることにより、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とが気密に分離される圧力センサ装置において、
   前記ハウジング内で、前記第１および第２の圧力検出素子の上側に、ベース部材と、回路基板とを設け、
   前記ベース部材は、前記回路基板を接着剤により接着保持しており、
   前記ハウジングは、前記第１および第２の圧力検出素子の上側に、前記ベース部材を搭載するための保持部を有しており、
   前記ベース部材は、接着剤により前記ハウジングの保持部に接着固定されることを特徴とする圧力センサ装置。
   
2. 請求項１に記載の圧力センサ装置において、
   前記ベース部材は、台座部を複数有していることを特徴とする圧力センサ装置。
3. 請求項２に記載の圧力センサ装置において、
   前記ベース部材に設けた台座部は、前記回路基板を前記ベース部材に搭載したときに、前記回路基板のワイヤボンディング接続箇所と対応する部分に形成されていることを特徴とする圧力センサ装置。
4. 請求項２に記載の圧力センサ装置において、
   前記台座部のレイアウトが、１８０度回転対称となるようにすることを特徴とする圧力センサ装置。