一种曲轴箱压力传感器的制作方法

本实用新型主要涉及压力传感器，尤其涉及一种曲轴箱压力传感器。

背景技术：

在发动机工作时，活塞运动过程中的压缩气体主要是通过活塞环来密封。可是活塞环的密封性再好，活塞环和缸体之间还是存在缝隙，且活塞环上的密封环本身也具有接口。虽然现有的发动机中，活塞环上的两道密封环和一道油环的接口之间是错开的，但在气缸内高温和高压的混合气爆炸压力作用下，仍不可避免的会有小部分气体经活塞环窜到曲轴箱内，从而形成曲轴箱污染物。

这些窜到曲轴箱内的气体绝大部分是没有燃烧的碳氢化合物，如不将这些废气(窜到曲轴箱内的气体)排出，则废气中的水蒸汽将凝结，在润滑油中形成泡沫，破坏润滑系统的供给，同时这些凝结的水蒸汽会稀释机油，使机油粘度变小；废气中的酸性物质还会腐蚀发动机组件。另外，进入曲轴箱的气体还会使曲轴箱内压力和温度升高，导致机油从曲轴油封、油底壳或密封垫等位置渗出，增大了机油损耗。

为减少和避免这些不利影响，一般汽油车使用曲轴箱强制通风(Positive Crankcase Ventilation，PCV)系统，利用发动机进气管道的真空作用，将窜到曲轴箱内的气体送回到进气管并与新鲜空气一起进入汽缸内进行燃烧。我国环保部公布的轻型汽车污染物排放限值及测量方法要求进行曲轴箱污染物排放试验，即要求汽油发动机不允许有曲轴箱污染物排入大气。

国六排放标准增加了对PCV系统的检测，作为强制诊断项目，需要整车厂在发动机性能开发初期及外围管路布置时考虑是否能够满足要求。另外，也急切要求开发一款可以测试PCV系统是否漏气的产品。

曲轴箱压力传感器是汽车上几十种传感器中的一种，用于检测发动机曲轴箱内腔压力，其将检测到的压力值转换成对应的电压值，经后续处理后得到压力数据，并将压力数据送入汽车的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)。ECU可以根据曲轴箱内腔的压力值判定是否有尾气排放风险。

目前普遍采用的曲轴箱压力传感器如图1所示。曲轴箱压力传感器10包括上盖11、螺钉12、印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)13、压力芯片14、内密封圈15、外壳16、外密封圈17以及插针18。压力芯片14通过表面贴附技术(Surface Mount Technology，SMT)工艺贴附到PCB13上，然后再经螺钉12将组装好的PCB13锁紧固定到外壳16上。在压力芯片14和外壳16之间设置有内密封圈15，用于满足压力芯片14与外壳16连接处密封性要求。上盖11通过卡勾结构卡合固定到外壳16上。外密封圈17直接组装到外壳16上，用于实现外壳16和曲轴箱管道连接处的密封性要求。插针18与PCB13通过焊接连接，用于将压力芯片14感测的压力数据输出至ECU中。

将曲轴箱压力传感器10组装到曲轴箱管道后，外壳16上的进气孔19与曲轴箱内腔相连，在曲轴箱工作时，压力芯片14感测曲轴箱内的压力与外界大气压的差值经放大调理及模数转换运算后转化为压力数据，此压力数据经插针18输入到ECU中，进而作为ECU后续动作的参考依据。

曲轴箱压力传感器10的压力量程通常极小，只有±5kpa量程，所以选用的压力芯片14也极其特殊，对温度、应力等很敏感。目前普遍使用的压力芯片14为压差式集成芯片，用于感测芯片下端面与上端面的压力差值，所以需要在压力芯片14下端面位置设置内密封圈15，以准确的感测下端面的压力值。然而，现有的曲轴箱压力传感器的输出值偏差较大，精度差。

技术实现要素：

本申请的发明人发现，导致现有的曲轴箱压力传感器的输出值偏差较大、精度差的一个主要原因是在压力芯片和外壳之间采用O型密封圈进行密封，这就导致压力芯片与密封圈的接触区域很小，容易导致应力集中，最终使压力芯片的输出值偏差较大，精度差。基于此发现，本实用新型提供了一种曲轴箱压力传感器，其具有输出精度高、稳定，工艺参数简单、可靠等优点。

本实用新型提供了一种曲轴箱压力传感器，包括外壳、压力芯片以及密封圈；所述外壳具有与所述曲轴箱相连通的一进气孔；所述压力芯片通过所述进气孔感测所述曲轴箱内的压力；所述密封圈设置于所述压力芯片与所述外壳之间，使所述压力芯片通过所述密封圈与所述外壳密封连接；其中，所述密封圈具有面向所述压力芯片的密封平面，所述压力芯片与所述密封平面接触。

在本实用新型的一实施例中，所述压力芯片为压差式集成芯片。

在本实用新型的一实施例中，所述压力芯片具有与所述密封平面接触的第一面；所述密封平面的面积大于等于所述第一面的面积的二分之一。

在本实用新型的一实施例中，所述压力芯片具有与所述密封平面接触的第一面；所述密封平面的面积大于等于所述第一面的面积的三分之二。

在本实用新型的一实施例中，所述密封圈为矩形密封圈。

在本实用新型的一实施例中，所述外壳还具有一与所述密封圈相应的限位槽结构。

在本实用新型的一实施例中，还包括PCB；所述压力芯片贴附于所述PCB上；所述PCB再通过螺钉固定到所述外壳上。

在本实用新型的一实施例中，所述外壳还具有一个或多个限位支撑柱，用于支撑所述PCB进而控制所述密封圈的变形量。

在本实用新型的一实施例中，还包括焊接于所述PCB的插针，用于输出所述压力芯片感测得到的压力数据。

在本实用新型的一实施例中，所述外壳还具有一凸体；所述凸体内部具有一贯孔，以形成所述进气孔；在所述凸体的外周或所述凸体的所述贯孔内设置有密封圈，使所述外壳通过所述密封圈与曲轴箱管道密封连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型采用了矩形密封圈，密封方式为整体面密封，避免了应力的产生，使得压力芯片不会受到外界的影响，可使压力芯片按本身的输出特性输出，保证了产品的稳定性。此外，在外壳上设置有与矩形密封圈相应的限位槽结构，方便矩形密封圈的放置及防止装配错误。另外，还在外壳上设置了限位支撑柱，可以控制矩形密封圈的变形量，改善矩形密封圈的寿命，同时还可以避免人为操作不同性的影响，保证了产品工艺及性能的一致性。

附图说明

图1是现有的曲轴箱压力传感器的结构示意图。

图2是O型密封圈的俯视图及A-A剖面图。

图3是O型密封圈与压力芯片组装好之后的剖面图。

图4是本实用新型一实施例的曲轴箱压力传感器的结构示意图。

图5是本实用新型一实施例的矩形密封圈的俯视图及A-A剖面图。

图6是本实用新型一实施例的矩形密封圈与压力芯片装好之后的剖面图。

图7是本实用新型一实施例的外壳的结构示意图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型所述的O型密封圈为密封圈体的垂直截面为O型的密封圈。

本实用新型所述的矩形密封圈为密封圈体的垂直截面为矩形的密封圈。

如背景技术中所介绍，现有的曲轴箱压力传感器10的内密封圈15通常采用O型密封圈，如图2所示，其中图2a是O型密封圈15的俯视图，图2b是O型密封圈15的A-A剖面图。O型密封圈15与压力芯片14组装好之后如图3所示。由图3可知，压力芯片14与O型密封圈15的接触区域很小，O型密封圈15在组装好后受力变形时，受力点比较集中，导致O型密封圈15会对压力芯片14产生一个较集中的反作用应力。压力芯片14在受到较集中的应力作用后，会导致压力芯片14的输出值偏差较大，精度差。

此外，螺钉12在组装过程中，安装扭力不同，螺钉12的锁紧程度也就不同，这会使内密封圈15的变形量不同，从而导致压力芯片14受到的反作用应力程度不同，同样也会影响压力芯片14的输出精度。

基于上述发现，本实用新型主要对密封圈相关进行改进，使压力芯片能够具有较高的输出精度及稳定性。下面以采用矩形密封圈的曲轴箱压力传感器为例进行说明。

图4是本实用新型一实施例的曲轴箱压力传感器的结构示意图。参考图4，曲轴箱压力传感器20包括外壳26、压力芯片24以及矩形密封圈25。外壳26具有与曲轴箱相连通的一进气孔29，压力芯片24通过进气孔29感测曲轴箱内的压力。矩形密封圈25设置于压力芯片24和外壳26之间，使压力芯片24通过矩形密封圈25与外壳26密封连接。压力芯片24可以是压差式或绝差式的传感器，优选的为压差式集成芯片。

图5是本实用新型一实施例的矩形密封圈的俯视图及A-A剖面图，这是矩形密封圈在未被压缩的自然状态下的示意图，其中，图5a是矩形密封圈25的俯视图，图5b为矩形密封圈25的A-A剖面图。参考图5a，矩形密封圈25的中间具有一透气孔252，四周为密封圈体251。密封圈体251可以由橡胶等弹性材料制得。虽然图5a所示的矩形密封圈25的密封圈体251为矩形圆角环结构，但是可以理解的密封圈体251可以为任意的闭环结构，例如矩形直角环结构、圆环结构、椭圆环结构、星形环结构、五边形环结构等。同样的，透气孔252的形状可以跟随着密封圈体251的结构的不同而变化。参考图5b，密封圈体251的截面为一矩形，且沿A-A方向，密封圈体251与透气孔252的长度比大约为2:1。虽然图5b所示的沿A-A方向，密封圈体251与透气孔252的长度比大约为2:1，但是，可以理解的，该比例可以为大约为1:1、3:1等，本实用新型并以此为限，但总的一个原则是，密封圈体251与压力芯片24接触的区域应均为面接触，能够将应力释放分散开，避免应力的集中。

图6是本实用新型一实施例的矩形密封圈与压力芯片装好之后的剖面图。参考图5、6，矩形密封圈25具有面向压力芯片24的密封平面253，压力芯片24与密封平面253接触。压力芯片24具有与密封平面253相接触的第一面241。当压力芯片24与矩形密封圈25接触时，由于压力芯片24与矩形密封圈25是面接触，接触面积大且分散，不会在局部产生应力集中点，避免了O型密封圈的应力集中现象。为了保证具有足够大的接触面，以避免产生应力集中点，密封平面的面积可以大于等于第一面241的面积的二分之一。优选的，可以为如图6所示的，密封平面的面积约为第一面241的面积的三分之二。

继续参考图4，曲轴箱压力传感器20还可以包括PCB 23。压力芯片24可以通过SMT等贴附于PCB 23，PCB 23再通过螺钉22固定到外壳26上。可以理解的，PCB 23上还可以布置有一个或多个无源、有源电子器件，用于支持压力芯片24实现其功能，或者对压力芯片24的输出的压力数据进行处理。

曲轴箱压力传感器20还可以包括焊接于PCB 23的插针28，用于输出压力芯片24感测得到的压力数据。虽然图4所示的实施例中具有插针28，但是同样可以理解的，对于本实用新型，插针28不是必需的，可以直接通过导线等输出压力芯片24感测得到的压力数据。

外壳26还可以具有一凸体261，用于与曲轴箱进行连接。在凸体261的内部具有一贯孔，以形成进气孔29。在图7所示的实施例中，在凸体261的外周设置有密封圈27，用于在凸体261插入到曲轴箱管道内进行连接时，以实现外壳26与曲轴箱的密封连接要求。可以理解的，当凸体261与曲轴箱管道的连接方式为曲轴箱管道插入到凸体261的贯孔内时，相应的密封圈27可以设置于凸体261的贯孔内。

图7是本实用新型一实施例的外壳的结构示意图。参考图4和图7，外壳26可以具有一腔体262，进气孔29设置于腔体262的底面，压力芯片24、PCB 23等设置于腔体262内。曲轴箱压力传感器20还可以包括非必需的上盖21，用于封闭腔体262的开口。上盖21可以通过卡勾结构卡合固定到外壳26上。

参考图7，外壳26上还可以具有一与矩形密封圈24相应的限位槽结构263，可以方便矩形密封圈24的放置及防止装配错误。

外壳26上还可以具有限位支撑柱264，用于支撑PCB 23进而控制矩形密封圈25的变形量。虽然在图7所示的实施例中，限位支撑柱264为两个，但是可以理解的，限位支撑柱264的个数可以根据实际的需要进行确定，可以为一个、三个、或者更多。通过限位支撑柱264控制矩形密封圈25的变形量，可以在保证密封性的同时，改善矩形密封圈25的寿命。

在实际装配过程中，由于存在人为操作不同性，即同一个扭力机不同人操作，输出的扭力值会有较大差异，如果没有限位结构将会导致矩形密封圈25的变形量波动很大，产品的差异性也会很大，无法保证产品性能的一致性。本实用新型在外壳26上设置了限位支撑柱264，可以避免上述的人为操作不同性的影响，保证了产品工艺及性能的一致性。

虽然上述的实施例采用的是矩形密封圈，但是可以理解的，可以采用密封圈体的垂直截面具有其他形状的密封圈，只要保证密封圈与压力芯片是面接触，本发明不以此为限。举例而言，可以采用垂直截面是五边形的密封圈、三角形的密封圈，在设置这些密封圈时，使这些密封圈的其中一个面与压力芯片进行面接触。

曲轴箱压力传感器20的工作原理如下：将曲轴箱压力传感器20组装到曲轴箱管道后，外壳26上的进气孔29与曲轴箱内腔相连，在曲轴箱工作时，压力芯片24感测曲轴箱内的压力与外界大气压的差值，或者曲轴箱内的绝对压力值。将感测到的差值或绝对压力值，经放大调理及模数转换运算后转化为压力数据，此压力数据可以经插针28输入到ECU中，进而作为ECU后续动作的参考依据。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。