用于控制缸內壓力傳感器的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于控制集成有電熱塞的缸內壓力傳感器的裝置。
【背景技術】
[0002]集成有電熱塞的、用于檢測內燃機的燃燒室中的壓力的缸內壓力傳感器，是公知的，其具有壓力接收部，所述壓力接收部由包含發熱元件的電熱塞的加熱器構成。例如，日本專利早期公開N0.2009-222031公開了一種裝置，其作為與這種缸內壓力傳感器一起使用的裝置，該裝置估計當內燃機處于預定工作條件時在內燃機中積聚在氣缸蓋和壓力接收部之間的沉積物量，并且基于估計的沉積物量使發熱元件通電。在該裝置中，沉積物量是基于燃燒室中產生的熱量、來自缸內傳感器的信號的波形和加熱器的表面溫度來估計的。
[0003]當氣缸蓋和壓力接收部之間積聚的沉積物量增加時，出現的問題是壓力接收部的滑動摩擦增加，這降低了缸內壓力傳感器的檢測精度。以上描述的裝置能夠基于所估計的沉積物量來使發熱元件通電，因此能夠通過基于所估計的沉積物量在合適的時間使加熱器的溫度上升，而分解以及去除在氣缸蓋和壓力接收部之間積聚的任何沉積物。
[0004]發熱元件的通電伴隨著電力的消耗。因此，即使執行通電的目的是分解以及去除積聚的沉積物，也不希望頻繁地使發熱元件通電。在日本專利早期公開N0.2009-222031公開的技術中，例如，通過使用在燃燒室中產生的熱量和來自缸內壓力傳感器的信號的波形代替沉積物量來間接估計所積聚的沉積物量，但估計精度并不是始終正確的。因此，存在不必要使發熱元件通電的可能性。
【發明內容】
[0005]鑒于以上描述的問題，本發明的目的是提供集成有電熱塞的缸內壓力傳感器，其中使發熱元件通電，目的是分解以及去除積聚在燃燒室中的沉積物，并且以提高的精度估計所積聚的沉積物量。
[0006]根據本發明的第一方案，提供了一種用于控制缸內壓力傳感器的裝置。所述缸內壓力傳感器集成有電熱塞。所述缸內壓力傳感器設置成用于檢測內燃機的燃燒室中的壓力。所述缸內壓力傳感器具有壓力接收部，所述壓力接收部由包含發熱元件的加熱器構成。所述裝置包括通電執行器件和沉積物量估計器件。所述通電執行器件構造為使所述發熱元件通電，目的是當所述燃燒室中積聚的沉積物量等于或者大于預定量時分解以及去除積聚的沉積物。所述沉積物量估計器件構造為通過在所述內燃機的每個循環中計算由所述燃燒室中的燃燒所產生的炭煙量以及未燃燒燃料量，并且通過參考所述炭煙量和所述未燃燒燃料量中的一個來調節另一個，來估計所述沉積物量。
[0007]根據本發明的第二方案，在根據第一方案的裝置中，所述沉積物量估計器件可以通過將計算出的所述炭煙量和計算出的所述未燃燒燃料量中的所述一個在質量上調節得大于所述另一個以使所述炭煙量和所述未燃燒燃料量在質量上彼此相等來估計所述沉積物量。
[0008]根據本發明的第三方案，在根據第一方案的裝置中，所述沉積物量估計器件可以通過調節所述炭煙量以使炭煙在所述炭煙量和所述未燃燒燃料量的總質量中的比例等于或者小于所述未燃燒燃料的比例來估計所述沉積物量。
[0009]根據本發明的第四方案，在根據第三方案的裝置中，所述通電執行器件可以使所述發熱元件通電，目的是分解以及去除積聚的所述沉積物中的未燃燒燃料。所述通電執行器件可以包括通電量設定器件，所述通電量設定器件用于設定在使所述發熱元件通電期間要輸入所述發熱元件中的通電能量量。所述通電量設定器件可以在基于被調節的所述炭煙量計算出的炭煙的比例低時比在炭煙的比例高時設定得所述通電能量量大。
[0010]根據本發明發明人的發現，已經清楚的是，積聚在燃燒室中的沉積物的主要成分是炭煙和未燃燒燃料。本發明的第一方案是基于該發現。在本發明的第一方案中，能夠通過計算產生的主要成分的量及通過調節計算出的產生的成分的量來直接估計積聚的沉積物量。結果，能夠在最佳時間使發熱元件通電。也即，能夠最小化伴隨分解以及去除積聚的沉積物所發生的電力消耗。
[0011]本發明的第二方案是基于這樣的發現:沉積物中包含的炭煙質量以及未燃燒燃料的質量彼此相等。在本發明的第二方案中，因此，能夠以提高的精度估計積聚的沉積物量。
[0012]本發明的第三方案是基于這樣的發現:雖然煙和未燃燒燃料的共存對于形成沉積物是前提條件，但比起炭煙，未燃燒燃料在很大程度上促成沉積物的形成。在本發明的第三方案中，因此，能夠以提高的精度估計積聚的沉積物量。
[0013]在炭煙量被調節以使炭煙在炭煙量和未燃燒燃料量的總質量中的比例等于或者小于未燃燒燃料的比例時，存在著未燃燒燃料在總質量中的比例是相對高的可能性。如果未燃燒燃料的比例增加，則需要更大的能量來分解未燃燒燃料。在本發明的第四方案中，在這種情況下，能夠將要輸入所述發熱元件中的通電能量量設定得在炭煙的比例低時比在炭煙的比例高時大。結果，即使當未燃燒燃料的比例增加時也能夠可靠地分解未燃燒燃料。
【附圖說明】
[0014]圖1是示意地示出本發明第一實施例中的系統構造的圖；
[0015]圖2是示出CPS的末端部以及該末端部的周邊上一部分的圖；
[0016]圖3是示出沉積物成分的比例的圖；
[0017]圖4是示出由第一實施例中的ECU執行的通電控制程序的流程圖；
[0018]圖5是示出CPS的靈敏度(輸出)的變化的圖；
[0019]圖6是示出分解加熱控制執行時間段以及比例Rstot之間的關系的圖；以及
[0020]圖7是示出由第三實施例中的ECU執行的通電控制程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]第一實施例
[0022]將參考圖1至圖4描述本發明的第一實施例。
[0023][系統構造的說明]
[0024]圖1是示意地示出本發明第一實施例中的系統構造的圖。如圖1所示，本實施例中的系統包括柴油發動機10，柴油發動機10設置作為安裝在車輛等上的內燃機。在柴油發動機10的氣缸12中，設置了活塞14，活塞14在氣缸12中滑動。氣缸蓋16布置在氣缸12上方。燃燒室18由氣缸12的缸壁表面、活塞14的頂表面和氣缸蓋16的底表面限定。
[0025]將作為燃料提供的輕油直接噴射至燃燒室18中的噴射器20，安裝在氣缸蓋16中。在本實施例中，柴油發動機10是壓縮點火式多氣缸發動機，使得在燃燒室18中在壓縮狀態下引起從噴射器20噴射的燃料的自動點火。柴油發動機10可以可替換地是單氣缸發動機。缸內壓力傳感器(下文稱為〃CPS〃)22也安裝在氣缸蓋16中。噴射器20以及CPS22設置在每個燃燒室18上。
[0026]本實施例中的系統設置有電子控制單元(ECU) 30。CPS22以及用于控制柴油發動機10所需的其他各種傳感器(例如，用于檢測發動機轉速的曲軸轉角傳感器、用于檢測進氣量的空氣流量計以及用于檢測發動機溫度的溫度傳感器)電連接至ECU30的輸入側。另一方面，包括噴射器20的各種致動器電連接至E⑶30的輸出側。E⑶30基于來自各種傳感器的輸入信息通過執行預定程序來操作各種致動器。從而ECU30執行與柴油發動機10的運轉有關的各類控制，包括下述的啟動時控制和分解加熱控制。
[0027][CPS22 的說明]
[0028]圖2是示出CPS的末端部以及該末端部的周邊上一部分的圖。如圖2所示，CPS22包括加熱器24以及感測部26，加熱器24呈桿的形式，用作壓力接收部。CPS22插入形成在氣缸蓋16中的電熱塞孔(螺紋孔)28中。加熱器24的末端側突出至燃燒室18中，并且在其近側端側固定在氣缸蓋16上。感測部26通過中間軸(未圖示)電連接至加熱器24，還電連接至E⑶30。
[0029]CPS22是集成有電熱塞的缸內壓力傳感器。加熱器24被構造為以便在沿著其軸線的方向上(圖2中箭頭指示的方向)是可移動的。當加熱器24接收燃燒室18中的壓力(下文稱為"缸內壓力")時，加熱器24根據壓力沿著其軸向方向移動。感測部26布置成檢測加熱器24和中間軸的位移量。例如，作為感測部26，使用根據位移量產生電的壓電元件，或者使用測量位移量作為應力量的應變計。用感測部26檢測的位移量對應于缸內壓力并且被傳遞至E⑶30。
[0030]例如，當包含在加熱器24的末端部中的發熱元件(未圖示)被通電時，CPS22用作電熱塞。當發熱元件被通電時，加熱器24被加熱(電熱塞被加熱)，從而使加熱器24周圍的溫度上升。對發熱元件的控制類型包括啟動時控制。在啟動發動機時，因為發動機水溫低以及燃燒室18中的溫度也低，所以存在通過壓縮燃燒室18中的空氣而未達到點火溫度的可能性。啟動時控制是被執行以避免該故障的控制。在啟動時控制中，發熱元件的通電量被控制以使加熱器24的溫度處于點火所需的溫度區域(至少等于或者高于1000°C )。
[0031][第一實施例的特征]
[0032]在一些情形下，當輕油在燃燒室18中燃燒時，產生未燃燒燃料(下文稱為〃未燃燒HC")和炭煙。所產生的未燃燒HC以及炭煙通常從燃燒室18排出。但是，存在部分的所產生的未燃燒HC以及炭煙余留在燃燒室18中并且附著至燃燒室18的內壁表面的可能性。還存在部分的所產生