用于控制缸内压力传感器的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制集成有电热塞的缸内压力传感器的装置。
【背景技术】
[0002]集成有电热塞的、用于检测内燃机的燃烧室中的压力的缸内压力传感器，是公知的，其具有压力接收部，所述压力接收部由包含发热元件的电热塞的加热器构成。例如，日本专利早期公开N0.2009-222031公开了一种装置，其作为与这种缸内压力传感器一起使用的装置，该装置估计当内燃机处于预定工作条件时在内燃机中积聚在气缸盖和压力接收部之间的沉积物量，并且基于估计的沉积物量使发热元件通电。在该装置中，沉积物量是基于燃烧室中产生的热量、来自缸内传感器的信号的波形和加热器的表面温度来估计的。
[0003]当气缸盖和压力接收部之间积聚的沉积物量增加时，出现的问题是压力接收部的滑动摩擦增加，这降低了缸内压力传感器的检测精度。以上描述的装置能够基于所估计的沉积物量来使发热元件通电，因此能够通过基于所估计的沉积物量在合适的时间使加热器的温度上升，而分解以及去除在气缸盖和压力接收部之间积聚的任何沉积物。
[0004]发热元件的通电伴随着电力的消耗。因此，即使执行通电的目的是分解以及去除积聚的沉积物，也不希望频繁地使发热元件通电。在日本专利早期公开N0.2009-222031公开的技术中，例如，通过使用在燃烧室中产生的热量和来自缸内压力传感器的信号的波形代替沉积物量来间接估计所积聚的沉积物量，但估计精度并不是始终正确的。因此，存在不必要使发热元件通电的可能性。
【发明内容】
[0005]鉴于以上描述的问题，本发明的目的是提供集成有电热塞的缸内压力传感器，其中使发热元件通电，目的是分解以及去除积聚在燃烧室中的沉积物，并且以提高的精度估计所积聚的沉积物量。
[0006]根据本发明的第一方案，提供了一种用于控制缸内压力传感器的装置。所述缸内压力传感器集成有电热塞。所述缸内压力传感器设置成用于检测内燃机的燃烧室中的压力。所述缸内压力传感器具有压力接收部，所述压力接收部由包含发热元件的加热器构成。所述装置包括通电执行器件和沉积物量估计器件。所述通电执行器件构造为使所述发热元件通电，目的是当所述燃烧室中积聚的沉积物量等于或者大于预定量时分解以及去除积聚的沉积物。所述沉积物量估计器件构造为通过在所述内燃机的每个循环中计算由所述燃烧室中的燃烧所产生的炭烟量以及未燃烧燃料量，并且通过参考所述炭烟量和所述未燃烧燃料量中的一个来调节另一个，来估计所述沉积物量。
[0007]根据本发明的第二方案，在根据第一方案的装置中，所述沉积物量估计器件可以通过将计算出的所述炭烟量和计算出的所述未燃烧燃料量中的所述一个在质量上调节得大于所述另一个以使所述炭烟量和所述未燃烧燃料量在质量上彼此相等来估计所述沉积物量。
[0008]根据本发明的第三方案，在根据第一方案的装置中，所述沉积物量估计器件可以通过调节所述炭烟量以使炭烟在所述炭烟量和所述未燃烧燃料量的总质量中的比例等于或者小于所述未燃烧燃料的比例来估计所述沉积物量。
[0009]根据本发明的第四方案，在根据第三方案的装置中，所述通电执行器件可以使所述发热元件通电，目的是分解以及去除积聚的所述沉积物中的未燃烧燃料。所述通电执行器件可以包括通电量设定器件，所述通电量设定器件用于设定在使所述发热元件通电期间要输入所述发热元件中的通电能量量。所述通电量设定器件可以在基于被调节的所述炭烟量计算出的炭烟的比例低时比在炭烟的比例高时设定得所述通电能量量大。
[0010]根据本发明发明人的发现，已经清楚的是，积聚在燃烧室中的沉积物的主要成分是炭烟和未燃烧燃料。本发明的第一方案是基于该发现。在本发明的第一方案中，能够通过计算产生的主要成分的量及通过调节计算出的产生的成分的量来直接估计积聚的沉积物量。结果，能够在最佳时间使发热元件通电。也即，能够最小化伴随分解以及去除积聚的沉积物所发生的电力消耗。
[0011]本发明的第二方案是基于这样的发现:沉积物中包含的炭烟质量以及未燃烧燃料的质量彼此相等。在本发明的第二方案中，因此，能够以提高的精度估计积聚的沉积物量。
[0012]本发明的第三方案是基于这样的发现:虽然烟和未燃烧燃料的共存对于形成沉积物是前提条件，但比起炭烟，未燃烧燃料在很大程度上促成沉积物的形成。在本发明的第三方案中，因此，能够以提高的精度估计积聚的沉积物量。
[0013]在炭烟量被调节以使炭烟在炭烟量和未燃烧燃料量的总质量中的比例等于或者小于未燃烧燃料的比例时，存在着未燃烧燃料在总质量中的比例是相对高的可能性。如果未燃烧燃料的比例增加，则需要更大的能量来分解未燃烧燃料。在本发明的第四方案中，在这种情况下，能够将要输入所述发热元件中的通电能量量设定得在炭烟的比例低时比在炭烟的比例高时大。结果，即使当未燃烧燃料的比例增加时也能够可靠地分解未燃烧燃料。
【附图说明】
[0014]图1是示意地示出本发明第一实施例中的系统构造的图；
[0015]图2是示出CPS的末端部以及该末端部的周边上一部分的图；
[0016]图3是示出沉积物成分的比例的图；
[0017]图4是示出由第一实施例中的ECU执行的通电控制程序的流程图；
[0018]图5是示出CPS的灵敏度(输出)的变化的图；
[0019]图6是示出分解加热控制执行时间段以及比例Rstot之间的关系的图；以及
[0020]图7是示出由第三实施例中的ECU执行的通电控制程序的流程图。
【具体实施方式】
[0021]第一实施例
[0022]将参考图1至图4描述本发明的第一实施例。
[0023][系统构造的说明]
[0024]图1是示意地示出本发明第一实施例中的系统构造的图。如图1所示，本实施例中的系统包括柴油发动机10，柴油发动机10设置作为安装在车辆等上的内燃机。在柴油发动机10的气缸12中，设置了活塞14，活塞14在气缸12中滑动。气缸盖16布置在气缸12上方。燃烧室18由气缸12的缸壁表面、活塞14的顶表面和气缸盖16的底表面限定。
[0025]将作为燃料提供的轻油直接喷射至燃烧室18中的喷射器20，安装在气缸盖16中。在本实施例中，柴油发动机10是压缩点火式多气缸发动机，使得在燃烧室18中在压缩状态下引起从喷射器20喷射的燃料的自动点火。柴油发动机10可以可替换地是单气缸发动机。缸内压力传感器(下文称为〃CPS〃)22也安装在气缸盖16中。喷射器20以及CPS22设置在每个燃烧室18上。
[0026]本实施例中的系统设置有电子控制单元(ECU) 30。CPS22以及用于控制柴油发动机10所需的其他各种传感器(例如，用于检测发动机转速的曲轴转角传感器、用于检测进气量的空气流量计以及用于检测发动机温度的温度传感器)电连接至ECU30的输入侧。另一方面，包括喷射器20的各种致动器电连接至E⑶30的输出侧。E⑶30基于来自各种传感器的输入信息通过执行预定程序来操作各种致动器。从而ECU30执行与柴油发动机10的运转有关的各类控制，包括下述的启动时控制和分解加热控制。
[0027][CPS22 的说明]
[0028]图2是示出CPS的末端部以及该末端部的周边上一部分的图。如图2所示，CPS22包括加热器24以及感测部26，加热器24呈杆的形式，用作压力接收部。CPS22插入形成在气缸盖16中的电热塞孔(螺纹孔)28中。加热器24的末端侧突出至燃烧室18中，并且在其近侧端侧固定在气缸盖16上。感测部26通过中间轴(未图示)电连接至加热器24，还电连接至E⑶30。
[0029]CPS22是集成有电热塞的缸内压力传感器。加热器24被构造为以便在沿着其轴线的方向上(图2中箭头指示的方向)是可移动的。当加热器24接收燃烧室18中的压力(下文称为"缸内压力")时，加热器24根据压力沿着其轴向方向移动。感测部26布置成检测加热器24和中间轴的位移量。例如，作为感测部26，使用根据位移量产生电的压电元件，或者使用测量位移量作为应力量的应变计。用感测部26检测的位移量对应于缸内压力并且被传递至E⑶30。
[0030]例如，当包含在加热器24的末端部中的发热元件(未图示)被通电时，CPS22用作电热塞。当发热元件被通电时，加热器24被加热(电热塞被加热)，从而使加热器24周围的温度上升。对发热元件的控制类型包括启动时控制。在启动发动机时，因为发动机水温低以及燃烧室18中的温度也低，所以存在通过压缩燃烧室18中的空气而未达到点火温度的可能性。启动时控制是被执行以避免该故障的控制。在启动时控制中，发热元件的通电量被控制以使加热器24的温度处于点火所需的温度区域(至少等于或者高于1000°C )。
[0031][第一实施例的特征]
[0032]在一些情形下，当轻油在燃烧室18中燃烧时，产生未燃烧燃料(下文称为〃未燃烧HC")和炭烟。所产生的未燃烧HC以及炭烟通常从燃烧室18排出。但是，存在部分的所产生的未燃烧HC以及炭烟余留在燃烧室18中并且附着至燃烧室18的内壁表面的可能性。还存在部分的所产生