气体传感器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括用以检测气体的量(浓度)的传感器元件的气体传感器装置。
【背景技术】
[0002]测量气体的量的气体传感器装置在各种技术领域中均有使用，例如在汽车中，有为了最佳地运转内燃机而测量湿度的湿度传感器或者测量吸气通道的燃料浓度等的浓度传感器等。这种气体传感器装置在以氢为燃料的内燃机或燃料电池中也有使用。
[0003]例如，内燃机的吸气通道中所使用的气体传感器装置要求高精度、耐污损性、耐冲击性、耐热性。进而，近年来使用通过燃烧室的吸排气阀的开闭时刻可变来提高燃烧效率等的可变阀机构。在搭载有可变阀机构的内燃机中，吸气通道内的吸入气体的流速或压力的变动较为剧烈。进而，这种吸入气体的状态因内燃机的气缸数量、吸气通道的长度、形状而有多种。因而，要求气体传感器装置即便在这种吸气通道内的环境下也高精度地测量与吸入气体相关的所量。
[0004]作为应对吸气通道内的吸入气体的流速或压力的变动的技术，已知有专利文献1、2中所记载的技术。专利文献1(日本专利特开2013-36852号公报)为如下现有技术:其包括气体传感器(浓度传感器)和压力传感器，并根据浓度传感器值和压力传感器值来运算临时特定成分浓度，进而使用由函数得到的修正值来修正临时特定成分浓度，所述气体传感器(浓度传感器)输出与气体中所含的特定气体成分的浓度即特定成分浓度相应的输出值，所述压力传感器测定气体的压力(参考摘要)。再者，在专利文献1中，压力传感器和作为浓度传感器的氧传感器沿内燃机的吸气管路(吸气通道)的上下游方向(吸入气体的流动方向)分开配置(参考段落0029)。专利文献2(日本专利特开2010-151795号公报)为如下以往技术:其在距管壁的距离大于距旁路通道的距离的测量室内设置压力传感器元件、湿度传感器元件、温度传感器元件等环境传感器元件中的至少一种，由此来降低因气体的流动所带来的影响或者因来自管壁的热所带来的影响(参考段落0015-0027)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利特开2013-36852号公报
[0008]专利文献2:日本专利特开2010-151795号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]然而，在专利文献1中，由于浓度传感器的位置与压力传感器的位置分开，因此，浓度传感器与压力传感器因高流量范围或高转速范围等运转状态而分别处于不同的压力下，从而无法进行准确的修正。因而，难以在内燃机的各种运转条件下获得良好的修正效果。在内燃机以固定转速运转的条件下，可使用转速、压力传感器值、浓度传感器值各信号而以成为最佳修正值的方式调整修正值，但在像加速时或减速时这样转速发生变化的情况下，修正精度会降低。进而，为了实现高精度化，需要更多的检测信号(吸入空气量、节流阀开度、转速、吸排气阀的状态)，导致调整工时较长。此外，必须按每一车型(吸气管长度、传感器位置、吸气形状)进行修正值的最佳化。
[0011]在专利文献2中，通过将环境传感器元件收纳在测量室内，减少了因与吸入空气流一同飞来的油或尘埃等所引起的环境传感器元件的污损。虽然考虑到了气体的流动的影响，但没有考虑到利用压力传感器的输出来修正浓度传感器的输出，对于压力变动的考量不能说充分。
[0012]在专利文献2中，关于环境传感器元件之一的湿度传感器元件，并无具体记载，但例如在专利文献1中记载有在陶瓷基板上形成湿敏膜而检测电阻及静电电容的方式(参考专利文献1的段落0058)。这种静电电容式传感器利用的是如下原理:湿敏膜吸收水分或者水分从湿敏膜中脱离会使得湿敏膜的介电常数发生变化。因此，对湿度变化的响应速度为数秒?数十秒，响应速度相对较低。另一方面，压力传感器由于是对压力所致的膜片变形进行检测，因此具有高速响应的特征。如此，在使用响应速度各不相同的传感器值来进行修正的情况下，有可能产生过度修正或者多余的修正。
[0013]本发明的目的在于提供一种在内燃机的各种运转条件下获得良好的修正效果的气体传感器装置。
[0014]解决问题的技术手段
[0015]解决上述问题的本发明的气体传感器装置为包括测量气体的浓度的浓度传感器和测量气体的压力的压力传感器的传感器装置，其设置有与空气流隔离的测量室，在该测量室内配置有浓度传感器和压力传感器，且所述气体传感器装置设置有利用压力传感器的信号来调整浓度传感器的信号的处理电路部。优选为在该处理电路部中设置使压力传感器的检测信号的响应速度接近浓度传感器的检测信号的响应速度的响应速度调整部。
[0016]进而，作为本发明中的浓度传感器，若为如下方式，则更有效:利用加热电阻器的散热量因气体的浓度而变化这一特性来测量气体的浓度。
[0017]进而，作为本发明中的浓度传感器，通过在半导体基板上形成薄壁部，并在该薄壁部上形成加热电阻器，则更有效。
[0018]发明的效果
[0019]根据本发明，由于浓度传感器和压力传感器设置在相同压力的空间内，因此可使用准确的压力值来进行准确的修正。由此，在内燃机的各种运转条件下获得良好的修正效果，从而可实现气体传感器装置的高精度化。
[0020]上述以外的课题、构成及效果将通过以下实施方式的说明来加以明确。
【附图说明】
[0021]图1为表示作为本发明的一实施例的气体传感器装置以及气体传感器装置的安装结构的截面图。
[0022]图2为图1中的I1-1I线截面图。
[0023]图3为图1中的II1-1II线截面图。
[0024]图4为表示图2所示的传感器组件的内部结构的俯视图。
[0025]图5为表示本实施例中的传感器信号的处理形态的框图。
[0026]图6A为将湿度传感器元件和压力传感器元件沿吸气通道的上下游方向分开配置的情况下的简易模型的图。
[0027]图6B为将本实施例的气体传感器装置设置在内燃机的吸气通道中的简易模型的图。
[0028]图7A为表示图6A的系统中的湿度传感器元件的位置处的压力和压力传感器元件的位置处的压力的曲线图。
[0029]图7B为表示图6B的系统中的湿度传感器元件的位置处的压力和压力传感器元件的位置处的压力的曲线图。
[0030]图8为对静电电容型湿度传感器与压力传感器的响应性进行比较的曲线图。
[0031 ]图9为表示本发明的实施例2的热式湿度传感器的俯视图。
[0032]图10为图9中的X-X线截面图。
[0033]图11为对热式湿度传感器与压力传感器的响应性进行比较的曲线图。
[0034]图12为表示本发明的实施例3的气体传感器装置以及气体传感器装置的安装结构的截面图。
[0035]图13为图12中的湿度传感器元件部的放大图。
[0036]图14为图13中的XIV-XIV线截面图。
[0037]图15A为表示模塑封装化后的传感器组件的外观的图。
[0038]图15B为模塑封装化后的传感器组件的结构图。
[0039]图16为表示实施例3中的传感器信号的处理形态的框图。
【具体实施方式】
[0040]下面，对本发明的实施例进行说明。
[0041 ] 实施例1
[0042]下面，参考图1?图8，对本发明的气体传感器装置的第一实施例进行说明。
[0043]在图1中，以截面图表示本实施例中的气体传感器装置及其安装结构。
[0044]气体传感器装置1以向内燃机的吸气通道2的内侧突出的方式安装。在气体传感器装置1的壳体3的内部设置有作为检测气体的量的检测元件(浓度传感器元件)的湿度传感器元件4和检测吸气通道2的压力的压力传感器元件5。此外，在壳体3的内部设置有与在吸气通道2中流动的吸入气体6流隔离的测量室7。在测量室7内形成有将测量室7的室内与吸气通道2连通而导入在吸气通道2中流动的吸入气体(空气)6的连通路8。湿度传感器元件4和压力传感器元件5设置在测量室7的内部。即，湿度传感器元件4和压力传感器元件5设置在相同压力下。此外，湿度传感器元件4和压力传感器元件5暴露于从同一连通路8导入的吸入气体中。通过测量室7及连通路8，减少了在吸气通道2中流动的吸入气体6直接流入至湿度传感器元件4的情况。即，测量室7与在吸气通道2中流动的吸入气体6流(空气流)隔离，并在该测量室7内配置湿度传感器元件4和压力传感器元件5，由此防止湿度传感器元件4和压力传感器元件5暴露于在吸气通道2中流动的吸入气体6流中。由此，湿度传感器元件4周边的空气流动得以减少，从而在稳定的气体中测量湿度，由此可实现高精度的测量。
[0045]再者，湿度传感器元件4为检测水蒸气的浓度的元件，包含在浓度传感器中。下面，将浓度传感器设为湿度传感器来进行说明。
[0046]连通路8设置在壳体3的底部3j。壳体3的底部3 j成为沿着在吸气通道2中流动的吸入气体6的流动方向的、与吸入气体6大致平行地配置的侧面。作为吸入气体2的导入口的连通路8以大致垂直于吸入气体2的流动方向的方式从底部3 j起朝测量室7延伸。连通路8的垂直于连通方向的截面形状可为圆形也可为矩形，或者也可为狭缝状或多个孔。优选为连通