(57)【要約】【課題】燃料噴射装置を実質的に温度に対して独立的に制御することを可能にするべく、圧電スタックの温度を推定する方法を提供する。【解決手段】エンジンハウジング２８内に取付けられるとともに、高圧燃料ポンプ１０から燃料を供給される燃料噴射装置２４の作動を制御するための圧電アクチュエータ本体３２の温度を推定する方法であって、圧電アクチュエータ本体３２が、使用時において高圧燃料ポンプ１０から燃料を受け取る燃料空間３４内に配置されているものにおいて、燃料空間３４の上流側の燃料の第１温度を決定する工程と、エンジンハウジング２８の温度を決定する工程と、第１温度とエンジンハウジング２８の温度とに基づいて、圧電アクチュエータ本体３２の温度を推定する工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンハウジング（２８）内に取付けられるとともに、高圧燃料ポンプ（１０）から燃料を供給される燃料噴射装置（２４）の作動を制御するための圧電アクチュエータ本体（３２）の温度を推定する方法であって、前記圧電アクチュエータ本体（３２）が、使用時において前記高圧燃料ポンプ（１０）から燃料を受け取る燃料空間（３４）内に配置されているものにおいて、
前記燃料空間（３４）の上流側の燃料の第１温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ，Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）を決定する工程と、
前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）を決定する工程と、
前記第１温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ，Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）と前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）とに基づいて、前記圧電アクチュエータ本体（３２）の温度（Ｔ_STACK STEADY STATE；Ｔ_STACK DYNAMIC）を推定する工程とを有する方法。
【請求項２】
前記第１温度を決定する工程は、前記燃料噴射装置（２４）の入口（２２）での燃料の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）を決定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高圧燃料ポンプ（１０）のポンプ出口（１４）での燃料のポンプ出口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴ）を決定する工程と、
前記ポンプ出口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴ）に基づき前記燃料噴射装置（２４）の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）を決定する工程とを更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポンプ出口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴ）を決定する工程は、
前記高圧燃料ポンプへの入口での燃料のポンプ入口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ）を測定する工程と、
前記高圧燃料ポンプ出口（１４）での燃料の圧力（Ｐ_ＲＡＩＬ）測定する工程と、
前記ポンプ入口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ）と、測定された前記燃料の圧力（Ｐ_ＲＡＩＬ）とポンプゲインファクタ（Ｇ）とに基づき、前記ポンプ出口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴ）を計算する工程とを有する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）は、前記ポンプ出口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴ）に等しいものとして決定される請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ポンプ出口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴ）と、前記ポンプ出口（１４）と前記燃料噴射装置の入口（２２）との間の少なくとも１つのシステム特定を表す所定の時定数（τ１）とに基づき前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）を決定する工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記システム特性は、前記ポンプ出口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴ）と前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）との間の時間遅延を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）と、前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）と、エンジン速度条件と燃料送り出し条件との入力を受けるマッピング機能（４０）によって、前記圧電アクチュエータ本体（３２）の定常状態温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）を推定する工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記圧電アクチュエータ本体（３２）の推定された前記定常状態温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）に依存して前記燃料噴射装置（２４）を制御する工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記マッピング機能（４０）は、前記エンジンハウジングの温度（Ｔ_ＣＹＬ）と前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）とに基づく値を、所定の較正値（Ｒ）と比較し、その比較結果に基づき、前記圧電アクチュエータ本体（３２）の前記定常状態温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）を推定する工程を更に有する請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記値は、（ｉ）前記圧電アクチュエータ本体（３２）の前記推定された定常状態温度（Ｔ_ STACK STEADY STATE）と前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）との間の差と、（ｉｉ）前記エンジンハウジングの温度（Ｔ_ＣＹＬ）と前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）との間の差と、の比率である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記所定の較正値を決定する工程を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の較正値を決定する工程は、
噴射装置入口温度センサを使用して前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）を測定する工程と、
前記エンジンハウジングの温度（Ｔ_ＣＹＬ）を決定する工程と、
圧電温度センサを使用して前記圧電アクチュエータ本体の前記定常状態温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）を測定する工程と、
前記所定の較正値を、（ｉ）前記圧電アクチュエータ本体の測定された前記定常状態温度（Ｔ_ STACK STEADY STATE）と前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）との間の差と、（ｉｉ）決定された前記エンジンハウジングの温度（Ｔ_ＣＹＬ）と前記燃料噴射装置の入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）との間の差、の比率として計算する工程とを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
推定された前記定常状態温度（Ｔ_ STACK STEADY STATE）に基づいて前記圧電アクチュエータ本体（３２）の動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）を推定する工程を更に有する請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記圧電アクチュエータ本体（３２）の推定された前記動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）に依存して前記燃料噴射装置を制御する工程を更に含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記燃料噴射装置を制御する工程は、前記圧電アクチュエータ本体（３２）への、及び、該本体（３２）からの電圧及び／又は電荷の移動を制御する工程を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１温度を決定する工程は、前記高圧燃料ポンプ（１０）への入口でポンプ入口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ）を決定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記高圧燃料ポンプ（１０）の出口（１４）での燃料の圧力（Ｐ_ＲＡＩＬ）を決定する工程、そして、前記ポンプ入口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ）、前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）、前記高圧燃料ポンプ出口（１４）での燃料の圧力（Ｐ_ＲＡＩＬ）、エンジン速度条件及び燃料送り出し条件、の入力を受けるマッピング機能（４２）によって、前記圧電アクチュエータ本体（３２）の定常状態温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）を推定する工程とを更に有する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
推定された前記定常状態温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）に基づいて前記圧電アクチュエータ本体（３２）の動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）を推定する工程を更に有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記圧電アクチュエータ本体（３２）の推定された前記定常状態温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）に依存して前記燃料噴射装置（２４）を制御する工程を更に含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記圧電アクチュエータ本体（３２）の推定された前記動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC） に依存して前記燃料噴射装置（２４）を制御する工程を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記燃料噴射装置を制御する工程は、前記圧電アクチュエータ本体（３２）への、及び、該本体（３２）からの電圧及び／又は電荷の移動を制御する工程を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記圧電アクチュエータ本体（３２）の動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）を、前記圧電アクチュエータ本体（３２）、燃料噴射装置本体（２６）及び前記燃料空間（３４）の間の熱伝達の熱モデル（５０）によって推定する工程を含み、前記熱モデル（５０）は、噴射装置入口温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）と前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）とに基づく入力を受ける請求項２に記載の方法。
【請求項２４】
前記熱モデル（５０）は、更に、エンジン速度条件と燃料送り出し条件とに基づく入力を受ける請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記熱モデル（５０）は、前記圧電アクチュエータ本体（３２）への、及び、該本体からの熱伝達のサブモデル（２００）を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記熱モデル（５０）は、前記燃料空間（３４）内の燃料への、及び、該燃料からの熱伝達のサブモデル（３００）を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記熱モデルは、前記燃料噴射装置（２４）への、及び該装置からの熱伝達のサブモデル（１００）を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記圧電アクチュエータ本体（３２）の推定された前記動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）に依存して前記燃料噴射装置を制御する工程を更に有する請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）を決定する工程は、温度センサを使用して前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）を測定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記エンジンハウジング（２８）を冷却するためのエンジン冷却液を提供する工程を含み、前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）を決定する工程は、前記エンジン冷却液の温度に基づいて前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）を推定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
エンジンハウジング（２８）内に取付けられるとともに、高圧燃料ポンプ（１０）から燃料を供給される燃料噴射装置（２４）の作動を制御するための圧電アクチュエータ本体（３２）の温度を推定する方法であって、前記圧電アクチュエータ本体（３２）が、使用時において前記高圧燃料ポンプ（１０）から燃料を受け取る燃料空間（３４）内に配置されているものにおいて、
前記燃料噴射装置（２４）の入口（２２）の燃料の第１温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）を決定する工程と、
前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）を決定する工程と、
前記第１温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）と前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）とに基づいて、前記圧電アクチュエータ本体（３２）の温度（Ｔ_STACK STEADY STATE；Ｔ_STACK DYNAMIC）を推定する工程と、
推定された前記温度に基づいて前記圧電アクチュエータ本体（３２）を制御する工程とを有する方法。
【請求項３２】
エンジンハウジング（２８）内に取付けられるとともに、高圧燃料ポンプ（１０）から燃料を供給される燃料噴射装置（２４）の作動を制御するための圧電アクチュエータ本体（３２）の温度を推定する方法であって、前記圧電アクチュエータ本体（３２）が、使用時において前記高圧燃料ポンプ（１０）から燃料を受け取る燃料空間（３４）内に配置されているものにおいて、
前記高圧燃料ポンプ（１０）への入口のポンプ入口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ）を決定する工程と、
前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）を決定する工程と、
前記ポンプ入口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ）と前記エンジンハウジング（２８）の温度（Ｔ_ＣＹＬ）とに基づいて、前記圧電アクチュエータ本体（３２）の温度（Ｔ_STACK STEADY STATE；Ｔ_STACK DYNAMIC）を推定する工程と、
推定された前記温度に基づいて前記圧電アクチュエータ本体（３２）を制御する工程とを有する方法。
【請求項３３】
実行環境において実行された時に、請求項１に記載の前記工程の単数又は複数を実施することが可能な少なくとも１つのコンピュータプログラムソフトウエア部を含むコンピュータプログラム製品。
【請求項３４】
請求項３３に記載の前記コンピュータプログラムソフトウエア部の１つまたは各コンピュータプログラムソフトウエア部が格納されたデータ記録媒体。
【請求項３５】
請求項３４に記載のデータ記録媒体を備えるマイクロコンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置の作動を制御するために使用される圧電アクチュエータの温度を推定する方法に関する。詳しくは、本発明は、内燃エンジンの燃焼空間に燃料を送るのに使用される噴射装置内の燃料空間内に収納されている圧電アクチュエータの温度を推定する方法に関する。本発明は、更に、圧電作動式燃料噴射装置の温度独立制御を改善する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の圧電作動式燃料噴射装置において、圧電アクチュエータ構造によって、噴射装置のバルブニードルの噴射状態と非噴射状態との間の移動を、直接的又は間接的に制御することができる。バルブニードルは、シートに係合して噴射装置の単数又は複数の出口を介する燃料の送り出しを制御することができる。この圧電アクチュエータ構造は、典型的には、対応するキャパシタンスを有する複数の圧電素子から成るスタックを有する。この圧電スタックに対して付与される電圧を変化させることによってスタックの起動レベル、つまり、圧電スタックの軸心方向長さを制御する。そして圧電スタックの長さを変えることによって前記シートに対するバルブニードルの位置が変えられる。上述したタイプの公知の圧電作動式燃料噴射装置は、われわれの同時係属の欧州特許出願公開第１１７４６１５号明細書に記載されている。
【０００３】
スタックの変位は、このスタックに対して与えられる電圧を変化させることによって制御することができる。スタックに対して第１の電圧を与えると、スタックは、第１起動レベルになり、その長さは比較的短くなる。スタックに対して第２の、より低い電圧を加えると、スタックは第２起動レベルになり、圧電スタックの長さは増加する（即ち、スタックは変位する）。スタックの変位を調節するべく圧電スタックの起動レベルを変化させることにより、噴射状態と非噴射状態との間での噴射装置ニードルバルブの移動を制御することができる。スタックに加えられる電圧は、噴射装置のニードルバルブのその噴射状態と非噴射状態との間での必要な程度の移動（変位）をもたらす量に亘るスタック変位を提供するように選択される。
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１１７４６１５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
理想的には、スタックに対する電圧が第１電圧から第２電圧へと変えられる毎に、スタックは同じ量、変位される。同様に、電圧が第２電圧から第１電圧へと戻される毎に、スタックはその元の位置へと戻される。換言すると、一定の電圧変化（第１電圧から第２電圧）によって、理想的には、一定のスタック変位（第１長さから第２長さ）が生じる。しかしながら、実際には、圧電材料は温度に敏感であり、これが全体のキャパシタンス、従って、スタックの電荷特性に影響を与えるために、必ずしもそうはならない。
【０００６】
また、電圧を直接変化させる代わりに、スタックに対する、又は、スタックからの電荷の移動を制御することによってもスタックの長さを制御することが可能である。しかし、スタックの変位と電荷移動との間の関係も温度に対して反応するため、このような電荷制御方法にも同様の問題が存在する。
【０００７】
本発明の課題の一つは、燃料噴射装置を実質的に温度に対して独立的に制御することを可能にするべく、圧電スタックの温度を推定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、エンジンハウジング内に収納され、高圧燃料ポンプから燃料を供給される燃料噴射装置の作動を制御するために圧電アクチュエータ本体の温度を推定する方法が提供される。前記圧電アクチュエータ本体は、その使用時において前記高圧燃料ポンプから燃料を受ける燃料空間内に位置している。前記方法は、前記燃料空間の上流側の燃料の第１温度を決定する工程と、前記エンジンハウジングの温度を決定する工程と、そして、前記第１温度と前記エンジンハウジングの温度とに基づいて、前記圧電アクチュエータ本体の温度を推定する工程とを含む。
【０００９】
本発明は、圧電アクチュエータ本体（即ち、圧電スタック）の温度の推定を可能にし、これを利用して、圧電アクチュエータ本体への、又は、圧電アクチュエータ本体からの、電荷及び／又は電圧を調節することを可能にすることによって、噴射装置のバルブニードルが、一貫して、温度変化から独立して、制御されることを確実にするという利点を提供するものである。
【００１０】
現在において、作動中（つまり、リアルタイムで）の圧電スタックの温度を測定することはいくつかの理由により実用的ではない。第１に、圧電スタックに温度センサを接続することは、限られた利用可能な空間以上の、電圧供給用に必要な電気接続部以外の追加の接続ワイヤを必要とするため簡単ではない。これは、スタックが流体中に浸漬されている圧電燃料噴射装置においては特に問題となる。第２に、圧電スタックにセンサを設けることによって噴射装置全体のコストが増加し、これは望ましくない。最後に、そのような温度センサは、燃料噴射装置の寿命に亘って確実に作動するものではなく、虚偽の結果に導く傾向がある。
【００１１】
１つの実施例において、前記第１温度を決定する工程は、前記燃料噴射装置の入口での燃料の温度を決定する工程を含む。
【００１２】
この実施例の方法は、好ましくは、更に、前記高圧燃料ポンプの出口での燃料のポンプ出口温度を決定する工程と、このポンプ出口温度に基づいて前記燃料噴射装置の入口温度を決定する工程とを含む。
【００１３】
更に好ましくは、前記ポンプ出口温度を決定する工程は、前記高圧燃料ポンプへの入口でポンプ入口温度を測定する工程と、前記高圧ポンプ出口で燃料の圧力を測定する工程と、前記ポンプ入口温度、測定された前記燃料の圧力とポンプゲインファクタとに基づいて、前記ポンプ出口温度を計算する工程とを含む。
【００１４】
前記燃料噴射装置の入口温度は、前記ポンプ出口温度に等しいものとして決定可能であり、或いは、これに代えて、それは、前記ポンプ出口温度と、前記ポンプ出口と前記燃料噴射装置の入口との間の少なくとも１つのシステム特性を表す所定の時定数とに基づいて決定することができる。
【００１５】
前記システム特性は、通常、前記ポンプ出口温度と前記燃料噴射装置の入口温度との間の時間遅延を含む。
【００１６】
本発明の１つの特定の実施例は、前記圧電アクチュエータ本体の定常状態温度を推定するためにマッピング機能（mapping function）を利用する。例えば、このマッピング機能は、前記燃料噴射装置の入口温度、前記エンジンハウジングの温度、エンジン速度状態及び燃料送り出し状態、の入力を受け得る。前記マッピング機能は、エンジン運転データを、それも同様に燃料噴射装置作動を制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に通常は格納されている事前に記憶された値と比較する。
【００１７】
前記マッピング機能は、前記エンジンハウジングの温度と前記燃料噴射装置の入口温度とに基づく値を、所定の較正値と比較するように構成することができ、前記方法は、更に、この比較に基づいて、前記圧電アクチュエータ本体の前記定常状態温度を推定する工程を含む。
【００１８】
好ましくは、前記値は、（ｉ）前記圧電アクチュエータ本体の推定された前記定常状態温度と前記燃料噴射装置の入口温度との差と、（ｉｉ）前記エンジンハウジングの温度と前記燃料噴射装置の入口温度との差と、の比率である。
【００１９】
前記方法は、非限定的に、前記所定較正値自身を決定する工程を含むことができる。或いは、前記較正工程は、必ずしも前記方法の必須部分を構成する必要はなく、従って、前記必須方法工程が実行されるエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）における方法工程として実行される必要はない。較正は、好ましくは、前記燃料噴射装置システムの車両に対する供給及び／又は取り付けの前に、エンジン／システム製造業者によって行われる。
【００２０】
好ましくは、前記所定較正値を決定する工程は、噴射装置入口温度センサを使用して前記燃料噴射装置の入口温度を測定する工程と、前記エンジンハウジングの温度を決定する工程と、圧電温度センサを使用して前記圧電アクチュエータ本体の前記定常状態温度を測定する工程と、そして、前記圧電アクチュエータ本体の前記測定定常状態温度と前記燃料噴射装置の入口温度との差（ｉ）と、前記測定エンジンハウジングの温度と前記燃料噴射装置の入口温度との差（ｉｉ）との比率として、前記所定較正値を計算する工程とを含む。
【００２１】
本発明の別実施例において、異なるマッピング機能が使用される。この場合、前記第１温度を決定する工程は、前記高圧燃料ポンプの入口でのポンプ入口温度を決定する工程と、前記高圧燃料ポンプの出口での燃料の圧力を決定する工程とを含む。前記圧電アクチュエータ本体の前記定常状態温度は、前記ポンプ入口温度と、前記エンジンハウジングの温度と、前記高圧燃料ポンプ出口の燃料の圧力と、エンジン速度状態と燃料送り出し状態との入力を受けるマッピング機能によって推定される。
【００２２】
スタックの定常状態温度が推定されると、好ましくは、この推定された定常状態温度に基づき、前記圧電アクチュエータ本体の動的温度が推定される。
【００２３】
更に別の実施例において、前記方法は、前記定常状態温度を先ず推定する代わりに、前記圧電アクチュエータ本体の動的温度を直接に推定する。通常、前記圧電アクチュエータ本体と、噴射装置本体と燃料空間の間の熱伝達の熱モデルによってモデリングを実行する。前記熱モデルは、噴射装置入口温度とエンジンハウジングの温度とに基づく入力を受ける。
【００２４】
前記熱モデルは、好ましくは、更に、エンジン速度状態と、運転状態中の燃料送り出し状態とに基づく入力を受ける。
【００２５】
前記熱モデルは、通常、前記圧電アクチュエータ本体への、及びこの本体からの熱伝達のサブモデルを含む。前記熱モデルは、更に、前記燃料空間内の燃料への、及びこの空間からの熱伝達のサブモデルを含むことができる。最後に、前記熱モデルは、前記燃料噴射装置への、及びこの装置からの熱伝達のサブモデルを含むことができる。
【００２６】
本発明のすべての実施例において、前記方法は、前記圧電アクチュエータ本体の推定された前記動的温度に依存して前記燃料噴射装置を制御する工程を含むことができる。このようにすることによって、制御戦略（例えば、電荷及び／又は電圧制御）の温度依存によって生じる制御の不正確性を無くすることが可能である。
【００２７】
定常状態温度を推定するだけで、噴射装置を、前記圧電アクチュエータ本体の推定された前記定常状態温度に依存して制御することができる。
【００２８】
前記燃料噴射装置を制御する工程は、例えば、前記圧電アクチュエータ本体への、及びこの本体からの電圧及び／又は電荷移動を制御する工程を含むことができる。
【００２９】
前記エンジンハウジングの温度の決定は、温度センサを使用して前記エンジンハウジングの温度を測定することを含むことができる。或いは、多くの場合に行われるように、エンジンハウジングの冷却のためにエンジン冷却液が提供される場合には、前記エンジンハウジングの温度を決定する工程は、エンジン冷却液の温度に基づいてエンジンハウジングの温度を推定する工程を含むことができる。
【００３０】
本発明は、更に、実行環境において実行される時に、前記対応の方法クレームの前記工程のうちの単数又は複数を実行することが可能な少なくとも１つのコンピュータプログラムソフトウエア部を含むコンピュータプログラム製品と、更に、前記コンピュータプログラムソフトウエア部の１つ又は各コンピュータプログラムソフトウエア部が格納されたデータ記録媒体とにも関する。本発明は、更に、そのようなデータ記録媒体を備えるマイクロコンピュータにも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１を参照すると、燃料システムは、比較的低圧（例えば、移送圧）で燃料を受けるポンプ入口１２を備えるとともに、燃料をポンプ出口１４を介して送り出すための比較的高圧にまで加圧する高圧燃料ポンプ１０を有する。前記ポンプ入口１２には、温度センサ１６が設けられ、これは前記ポンプ入口１２へと送られた燃料の温度を示す出力信号を提供する。
【００３２】
前記ポンプ出口１４は、コモンレール（アキュムレータ燃料空間）１８へ加圧燃料を供給する。前記レール１８は、このレール１８内の燃料の圧力を測定するための圧力センサ２０を備えている。前記コモンレール１８内の燃料は、対応のエンジンシリンダ又はその他の燃焼空間への燃料の送り出しを制御するように構成され、その全体を図番２４で示す燃料噴射装置の入口２２に供給される。前記燃料噴射装置２４は、エンジンシリンダヘッド２８として構成されたエンジンハウジングに取付けられた燃料噴射装置本体２６を備えている。前記エンジンシリンダヘッド２８には、シリンダヘッドの温度を示す出力信号を提供するための温度センサ３０が備えられている。
【００３３】
前記燃料噴射装置２４は、更に、複数の圧電エレメントのスタックとして構成されるとともに、電子制御ユニット（ＥＣＵ）（図示せず）によって制御されて噴射装置バルブニードル（これも図示せず）の位置を制御する、圧電アクチュエータ本体３２を有する。前記圧電スタック３２は、燃料によって満たされるスタック空間と称される燃料空間３４内に収納されている。前記スタック空間３４は、噴射装置入口から燃料を受け取り、噴射装置出口（図示せず）を介して燃料をエンジンシリンダへと送り出す。従って、このスタック空間３４は、前記噴射装置入口２２と噴射装置出口との間の燃料の流路の一部を形成している。
【００３４】
前記ＥＣＵは、スタック移動を制御するために前記圧電スタック３２への電荷移動を制御する信号を提供する。前記ＥＣＵは、更に、前記ポンプ入口温度センサ１６、前記レール圧力センサ２０及び前記シリンダヘッド温度センサ３０からの信号も受ける。
【００３５】
前記圧電スタック３２への、及びこのスタックからの電荷移動を変化させることによって、前記圧電スタック３２の長さが変えられ、それによって、噴射装置バルブニードルの位置が変えられる。バルブニードルシートに対するバルブニードルの位置によって、燃料をエンジンシリンダに噴射するか否かが決まる。バルブニードル位置と、バルブニードルの速度とによって、燃料の送り出し量が決まる。
【００３６】
別の作動構成においては、前記圧電スタック３２への、及びこのスタックからの電圧の移動を変化させて圧電スタックの長さを変え、これによって、バルブニードルのバルブニードルシートに対する位置を変化させる。
【００３７】
使用時において、前記圧電スタック３２の温度は、種々のエンジン作動条件に依存して変化する。スタックへの、及びスタックからの電荷移動と電圧の移動との両方が、圧電スタックの温度によって影響を受けるので、電荷及び／又は電圧移動をスタック温度から独立して制御することを可能にするべくスタックの温度を決定する方法を提供することも本発明の好適実施例の１つの目的である。
【００３８】
一実施例において、前記圧電スタック３２の定常状態温度（T_STACK STEADY STATE）は、前記燃料システムの前記種々の構成要素間の熱伝達をマッピングすることによって決定される。燃料システムのこれらの種々の構成要素間の熱伝達路が図２に図示されている。前記シリンダヘッド２８は噴射装置本体２６に熱を伝導し、噴射装置本体２６は、スタック３２へ熱を伝導する（エンジンシリンダヘッド２８の温度がスタック３２の温度よりも高いと仮定して）。スタック３２は、又、制御の目的のためにこのスタックに伝達される電気エネルギ３６から生じる熱も受ける。スタック３２は、前記スタック空間３４とこのスタック３２自身内の燃料の相対温度に依存して、前記スタック空間３４内の燃料へ、及びこの燃料から対流によって熱を伝達する。
【００３９】
前記スタック空間３４内の燃料は、前記噴射装置本体２６から対流によって熱を受けるとともに、前記噴射装置入口２２を介して前記スタック空間３４へと送られる燃料から生じる熱（T_INJ INの温度）も受ける。スタック空間３４内の燃料は、燃料が噴射装置によってエンジンシリンダへと送られることによって熱を失う。要約すると、前記スタック空間３４内の燃料の平均温度は、（ｉ）噴射装置入口２２での燃料の温度（T_INJ IN）によって加えられる熱、（ｉｉ）噴射中に燃料がスタック空間３４から流出することによって噴射装置から伝達される熱、（ｉｉｉ）スタック３２から前記空間３４内の周りの燃料への対流による熱伝達、そして（ｉｖ）噴射装置本体２６からの対流による熱伝達、によって決まる。
【００４０】
図２に図示されているモデルに基づき、前記圧電スタックの温度（T_STACK STEADY STATE）は、エンジンシリンダ温度T_CYLと噴射装置入口の燃料の温度（T_INJ IN）との間で変化するものと推定することができる（電気的加熱作用３６はシリンダヘッド２８の温度による作用よりも小さいものと仮定することができる）。換言すると、シリンダヘッドの温度T_CYLが、スタック加熱作用を支配し、スタック空間３４から出入りする燃料が、スタック冷却作用を支配する。この仮定に基づき、スタック３４の温度の決定をエンジン運転中に行うことができる。
【００４１】
作動するエンジンにおいて本発明を実施するに先立って、一連の較正工程が実行される。以下詳述するように、較正前工程が、定常状態条件と過渡的条件との両方の下で行われる。
【００４２】
較正測定のために、温度センサ（図示せず）を前記スタック３２に取付けて前記スタックの温度（T_STACK STEADY STATE）を直接測定する。このセンサは、較正の目的のみための取付けられるものであり、それらの完了後は取り外される。エンジンシリンダ温度T_CYLを、エンジンシリンダ温度センサ３０によって直接に測定し、別のセンサ（図１には図示せず）を噴射装置の入口に取付けて前記温度T_INJ INを測定する。従って、較正工程のためにのみ、通常のエンジン運転中に使用されるものに加えて、二つの追加のセンサを燃料システムに取り付ける。
【００４３】
次に、定常状態条件下で行われる第１較正工程（工程１）について説明する。
定常状態条件下で前記ポンプ入口温度（T_PUMP IN）からポンプ出口１４での燃料温度を測定することを可能にするために、ポンプゲインファクタＧを計算する必要がある。燃料ポンプ１０を介した温度の増加は、このポンプ１０を通過する燃料に対して行われる圧縮仕事の量から推定することができる。もしも燃料圧縮が断熱性であるならば、このポンプ１０を介する温度増加は、純粋に圧力増加の関数となり、ポンプ１０を通過する質量流量（mass flow rate）から独立したものとなる。従って、ポンプ出口１４での温度は、次の等式によって与えられる。
T_PUMP OUT = T_PUMP IN + （P_RAIL x G）  （等式１）
ここで、Ｐ_ＲＡＩＬはレール圧（レール圧センサ２０の出力からわかる）、そしてＧはポンプゲインファクタ（これが決定される）である。
【００４４】
定常状態条件の場合、ポンプ出口での燃料温度Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴは、噴射装置入口での燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮに等しいものと推定することができる。その理由は、燃料から空気への熱の対流は比較的小さいからである。従って、前記ポンプゲインファクタＧは、以下の等式から導くことができる。
T_INJ IN= T_PUMP IN +（P_RAIL x G）  （等式２）
【００４５】
噴射装置入口での燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮは、較正段階のみのために噴射装置入口に取付けられる前記温度センサによって較正中に直接測定される。前記ポンプ入口温度（Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ）も、前記ポンプ入口センサ１６によって直接測定される。噴射装置入口での燃料の定常状態温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮは、時間の関数として、温度がその定常状態値において横ばい状態になるまで温度を測定することによって決定される。前記レール圧センサ２０からの出力からレール圧Ｐ_ＲＡＩＬを知り、Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮとＴ_ＰＵＭＰ  ＩＮとが判ることによって、前記ポンプゲインファクタＧを決定することが可能となる。
【００４６】
このポンプゲインファクタＧはＥＣＵのメモリに格納され、後述するように、定常条件下で行われる、別の較正工程中に使用される。ポンプゲインファクタＧは、又、通常のエンジン運転中に、前記スタックの動的温度を決定するためにも使用される。
【００４７】
次に、過渡的状態条件下で行われる第２較正工程（工程２）について説明する。
過渡的条件下においては、高圧ポンプ１０とコモンレール１８との間の配管の熱慣性（thermal inertia）と、コモンレール１８と噴射装置入口２２との間の熱慣性と、コモンレール１８自身の熱慣性とによって、噴射装置入口での燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮはポンプ出口での燃料温度Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴに対して遅延する。温度のステップ変化についての、ポンプ出口での燃料温度Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴと噴射装置入口での燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮとの間の関係は、下記の等式によって与えられる。
T_INJ IN= T_PUMP OUT （1-e-t/τ1）    （等式３）
ここで、τ１は、高圧ポンプ１０と噴射装置入口２２との間の全体の熱遅延を表すシステムの時定数である。
【００４８】
過渡的条件下では、前記時定数τ１は、時間の関数として噴射装置入口燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮを測定し、ポンプ出口燃料温度Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴを、工程１（定常状態）の計算に基づいて決定することによって、較正段階中に計算される。前記時定数τ１は、等式１，２及び３を互いに関連付けるための一連の数学的計算を実行するためのソフトウエアと共に、前記ＥＣＵのメモリに格納される。等式１、２、３と前記時定数τ１と前記ポンプゲインファクタＧとを、通常のエンジン運転中に過渡的条件下で使用して、後述するように噴射装置入口での燃料過渡的温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮを計算する。
【００４９】
別実施例において、較正段階のために、追加のセンサをポンプ出口１４に取付けることができる。このポンプ出口センサは、ポンプ出口１４での燃料の温度の直接測定を可能にし、それによって、前記ポンプゲインファクタＧを決定するための工程１の計算に依存する必要性を無くす。この追加のセンサは、更に、定常条件下においてポンプ出口燃料温度Ｔ_ＰＵＭＰ  ＯＵＴが噴射装置入口燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮに実質的に等しいという仮定の確認も可能にする。
【００５０】
次に、定常状態条件下において行われる第３較正工程（工程３）について説明する。
上述したように、前記圧電スタックの温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）は、エンジンシリンダヘッド温度Ｔ_ＣＹＬと噴射装置入口の燃料の温度（Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ）との間で変化するものと推定される。較正段階の第３工程において、（ｉ）スタック定常状態温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）と噴射装置入口燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮとの差と、そして（ｉ）ある範囲のエンジン速度及びトルク（即ち燃料送り出し）条件に亘る、エンジンシリンダヘッド温度Ｔ_ＣＹＬと噴射装置入口燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮとの差、の比率Ｒのマップが作られる。
【００５１】
定常状態条件下において、前記比率Ｒは下記の等式によって与えられる。
R=（ T_STACK STEADY STATE- T_INJ IN） / （T_CYL- T_INJ IN）    （等式４）
【００５２】
スタックの温度（Ｔ_STACK STEADY STATE）は、該スタックに取付けられた前記温度センサによって直接測定され、噴射装置入口温度は噴射装置入口に取付けられた温度センサによって直接測定され、そして、シリンダヘッド温度はシリンダヘッドに取付けられた温度センサ３０によって直接測定される。次に、各速度及び送り出し条件について、前記比率Ｒの値を計算し、前記ＥＣＵのメモリに格納する。
【００５３】
後に詳述するように、エンジンの運転中は、スタックの定常状態温度Ｔ_STACK STEADY STATEを決定するために、前記比率の予め記憶された記録が、運転温度測定と共に等式４にて使用される。
【００５４】
次に、過渡的条件下において行われる第４較正工程（工程４）について説明する。
過渡的条件下において、スタック温度Ｔ_STACK DYNAMICは、スタックの定常状態温度Ｔ_STACK STEADY STATEに対して遅延する。較正段階中、この時間遅延を表す時定数τ２も決定する必要がある。温度のステップ変化について、スタック温度Ｔ_STACK DYNAMICは、下記の式に従ってスタックの定常状態温度Ｔ_STACK STEADY STATEに対して遅延する。
T_STACK DYNAMIC= T_STACK STEADY STATE（1-e-t/τ2）      （等式５）
【００５５】
過渡的条件下では、スタックの動的温度Ｔ_STACK DYNAMICは、時間の関数として測定される。スタックの定常状態温度Ｔ_STACK STEADY STATEは、スタック３２の温度がその定常状態値において横ばい状態になるまで温度を測定することによって決定される。次に、時定数τ２が、等式５中の唯一の未知のものとして決定される。時定数τ２は、通常のエンジン運転中での使用のためにＥＣＵのメモリに格納される。
【００５６】
次に、通常の運転条件下で使用される前記方法の第１実施例を図１及び図２、更に図３も参照して説明する。
エンジンが使用される時、スタック３２と噴射装置入口２２とに取付けられた前記センサは取り除かれる。もしも前記ポンプ出口センサが時定数τ１の較正のためにポンプ出口１４に取付けられているのであれば、このセンサも取り除く。従って、特にスタックが流体に浸漬されている場合において、各エンジンにスタック３２に対してセンサを接続するという問題が回避され、各エンジンに二つ（または三つ）の追加のセンサを提供する追加コストが回避されることは本発明の大きな利点である。
【００５７】
任意の与えられたエンジン速度及び送り出し条件について、前記ＥＣＵは、マッピング機能４０（図３に示す）を介して対応する前記比率の予め記憶された値Ｒ_STOREDを参照し、これを次の式に基づいてリアルタイムの温度測定値と比較する。
R_STORED= （T_STACK STEADY STATE-T_INJ IN） / （T_CYL- T_INJ IN）  （等式６）
【００５８】
前記噴射装置入口温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮは、等式１及び２を使用したポンプ入口１２での燃料温度と、前記ポンプゲインファクタＧについての予め記憶された値と、前記時定数τ１とから推定される。シリンダヘッドの温度Ｔ_ＣＹＬは、前記シリンダヘッドセンサ３０によって直接測定される。Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮとＴ_ＣＹＬとの両方が、速度と送り出しとの入力とともに、前記マッピング機能４０に対する入力を提供する。これにより、スタックの定常状態温度Ｔ_STACK STEADY STATEを式６から推定することができる。
【００５９】
エンジンの各噴射装置を、それらの間の特性差を許容可能するために、較正中に別々にマッピングすることができる。或いは、同じ位置にある噴射装置は同じ時定数τ２を有するであろうという前提に基づいて、エンジンの後方側に向かって配置された噴射装置を共にマッピングし、エンジンの前方側に向かって配置された噴射装置を共にマッピングすることができる。
【００６０】
スタックの定常状態温度Ｔ_STACK STEADY STATEが判っているので、次に、スタックの動的温度Ｔ_STACK DYNAMICを、等式５と前記ＥＣＵに予め格納されているτ２の値とに基づいて計算する。
【００６１】
スタックの動的温度Ｔ_STACK DYNAMICは、噴射装置作動の様々な態様を制御するのに使用することができる。特に、スタックの温度が変化するに従って、必要な変位を誘導するためにこのスタックへ、及びこのスタックから送られる電荷（又は電圧）の量が変化するということが判っている。エンジン作動中にスタックの動的温度を測定することによって、従って、スタックの温度感度の如何に拘わらず、燃料供給の一定性を維持するために、アクチュエータの制御戦略を調節することができる。更に、上述した方法は、他の目的のためにシステムに設けられるもの（例えば、前記ポンプ入口センサ１６、前記シリンダヘッドのセンサ３０及び前記レール圧センサ２０）以外の追加のセンサをなんら必要としないので、有利である。必要とされる追加のセンサは、較正目的のために使用されるセンサのみであって、これらはシステムが実際にエンジンに取付けられる前に、又は、エンジンが車両に対する取り付けのために供給される前に取り除かれる。
【００６２】
次に、通常の運転条件下で使用される方法の第２実施例について説明する。
上述したように、マッピング法を使用する代わりに、図２に示すシステムは、スタックの動的温度Ｔ_STACK DYNAMICの推定値を決定するように構成することができる。図４は、この第２実施例の工程を更に詳細に示す制御流れ図である。
【００６３】
先ず、上述したように較正段階の工程１及び２を繰り返して、ポンプゲインファクタＧと時定数τ１との値を得る。前記マッピング法の較正段階の工程３は除去され、これは、システムの種々の構成要素間の熱伝達をモデリングする工程によって置き換えられる。前記較正段階の工程４も除去される。
【００６４】
図４中の破線５０は、前記スタックの動的温度Ｔ_STACK DYNAMICの出力を直接に提供する噴射装置の熱モデルを示す。従って、前記熱モデル５０は、Ｔ_STACK STEADY STATE（スタック動的温度Ｔ_STACK DYNAMICの出力を作り出す）に基づくＴ_STACK DYNAMICの計算が続く、第１実施例のマッピング機能に対する等価な機能を有する。換言すると、測定された比率との比較のために予め記憶された比率を参照するために速度と送り出し量の値を使用する代わりに、スタックの動的温度を推定するために、前記速度及び送り出し量信号が、計算された噴射装置入口の燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮとシリンダヘッドの測定温度Ｔ_ＣＹＬと共に、前記熱モデル５０に入力される。
【００６５】
前記熱モデル５０は、三つのサブモデルから成る。即ち、第１サブモデル１００は、前記噴射装置本体２６への、及びこの本体からの熱伝達をモデリングし、第２サブモデル２００は、前記スタック３２への、及びスタックからの熱伝達をモデリングし、そして第３サブモデル３００は、前記燃料空間３４内の燃料への、及び該燃料からの熱伝達をモデリングする。前記モデル５０は、前記三つのサブモデル１００，２００及び３００からの出力を決定するために、前記システムの種々の構成要素間の熱伝達（対流又は伝導）の係数のための予め決められた値を使用する。
【００６６】
各サブモデルにおいて、それに関する温度が未知である本体、即ち、噴射装置本体２６（Ｔ_ＩＮＪ）、前記圧電スタック３２（Ｔ_STACK STEADY STATE）及び前記スタック空間３４内の燃料（Ｔ_FUEL MEAN）、に対して熱力学等式を適用する。
ΣQ=dT/dt （Cv.m）      （等式７）
ここで、各本体につき、ΣＱは、本体の境界を介した熱の合計、ｄＴ／ｄｔは本体の温度の時間変化率、Ｃｖは本体の比熱容量、そしてｍは本体の質量である。
【００６７】
前記三つの本体２６，３２，３４に対して熱力学等式を適用することによって、三種類の等式が得られ、これらの等式を解くことによって、未知の温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）の値を決定することが可能となる。図３から理解されるように、前記モデル５０は、三つの出力、即ち、噴射装置本位の温度（Ｔ_ＩＮＪ）、スタックの動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）そしてスタック空間３４内の燃料の平均（mean）（average）温度（Ｔ_FUEL MEAN）を提供する。
【００６８】
前記第１サブモデル１００において、等式７を噴射装置本体２６に適用する。噴射装置本体温度（Ｔ_ＩＮＪ）は三つの要素に基づく。即ち、
（ａ）シリンダヘッド２８から噴射装置本体２６への熱伝達（伝導）１１０、
（ｂ）噴射装置本体２６からスタック空間３４内の燃料への熱伝達（対流）１２０、そして
（ｃ）噴射装置本体２６とスタック３２自身との間の熱伝達（伝導）１３０。
【００６９】
熱伝達（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ以下に依存する。
（ａ）エンジンシリンダヘッドの温度（Ｔ_ＣＹＬ）、噴射装置本体の温度（Ｔ_ＩＮＪ）、及び、シリンダヘッド２８と噴射装置本体２６との間の熱伝達係数１１０ａ、
（ｂ）スタック空間３４内の燃料の平均温度（Ｔ_FUEL MEAN）、噴射装置本体の温度（Ｔ_ＩＮＪ）、そしてスタック３２とスタック空間３４内の燃料との間の熱伝達係数１２０ａ、そして
（ｃ）噴射装置本体の温度（Ｔ_INJ）、スタックの温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）、そして噴射装置本体２６とスタック３２との間の熱伝達係数１３０ａ。
【００７０】
前記三つの熱伝達要素（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、加算ジャンクション１４０で加算される。加算された熱伝達出力ΣＱ１に積分関数１５０（１／Ｓ）が適用される。この積分関数１５０の出力は、噴射装置の質量と１６０の比熱容量（熱慣性と称される）によって積算され、噴射装置本体の温度Ｔ_ＩＮＪが、前記第１サブモデル１００からの出力として提供される（そして、第２及び第３サブモデル２００，３００への入力を提供する）。
【００７１】
前記第２サブモデル２００において、等式７をスタック３２に適用することによって、スタックの動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）を決定する。スタックの動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）は三つの要素に基づく。即ち、
（ｄ）噴射装置本体２６とスタック３２との間の熱伝達（伝導）２１０、
（ｅ）スタック３２とスタック空間３４内の燃料との間の熱伝達（対流）２２０、そして
（ｆ）スタック３２に付与される電気エネルギ（Ｑ_ＥＬＥＣ）２３０。
【００７２】
熱伝導値（ｄ）及び（ｅ）は、それぞれ以下に依存する。
（ｄ）噴射装置本体の温度（Ｔ_ＩＮＪ、これは前記第１サブモデル１００からの出力である）、スタックの動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）、及び噴射装置本体２６とスタック３２との間の熱伝達係数２１０ａ、そして
（ｅ）スタック空間３４内の燃料の平均温度（Ｔ_FUEL MEAN）、スタックの動的温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）、そしてスタック３２とスタック空間３４内の燃料との間の熱伝達係数２２０ａ。
【００７３】
前記三つの熱伝達要素（ｄ），（ｅ）及び（ｆ）は、加算ジャンクション２４０で加算される。加算された熱伝達出力ΣＱ２に積分関数２５０（１／Ｓ）が適用される。この積分関数２５０の出力は、スタックの質量と２６０の比熱容量（熱慣性と称される）によって積算される。スタックの温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）が、前記第２サブモデル２００からの出力として提供される（そして、第３サブモデル３００への入力を提供する）。
【００７４】
スタックの周囲の燃料の平均温度Ｔ_FUEL MEANを決定するために、等式７は、第３サブモデル３００にも適用される。
先ず、第３サブモデル３００の外側で、前記レール圧センサ２０からの入力信号（即ち、Ｐ_ＲＡＩＬ）が前記ＥＣＵに入力され、前記ポンプゲインファクタＧによって積算される。ここでの出力は、ポンプ入口１２での温度Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮを表す前記ポンプ入口温度センサ１６からの信号とともに、ポンプ加算ジャンクション５２への入力となる。このポンプ加算ジャンクション５２からの出力は、転送関数５４を通過して、前記時定数τ１に基づく一次遅延を提供し、これによって、噴射装置入口温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮの表示の決定（前の実施例で説明したのと同様に）を可能にする。
【００７５】
前記噴射装置入口温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮは、前記スタック空間３４内の燃料の平均温度Ｔ_FUEL MEANの推定の目的のために、第３サブモデル３００に提供される。この第３サブモデル３００も、３０５で質量流量を決定するために速度及び送り出し量信号を受け取る。次に、質量流量３０５は、噴射が行われている間のスタック空間３４への、及び、スタック空間３４からの燃料の流れの結果として発生する、スタック空間３４における燃料への、及び、燃料からの熱伝達を決定するために使用される。
【００７６】
前記第３サブモデル３００において、前記スタック空間３４内の燃料の平均温度（Ｔ_FUEL MEAN）が、等式７を適用することによって決定される。前記スタック空間３４内の燃料の平均温度は、三つの要素に依存する。即ち、
（ｈ）スタック空間３４（入口と出口の間）を燃料が流れた結果としてスタック空間３４内の燃料に対して伝達された純熱量３１０、
（ｉ）スタック３２とスタック空間３４内の燃料との間の熱伝達（対流）３２０、そして
（ｊ）噴射装置本体２６とスタック空間３４内の燃料との間の熱伝達（対流）３３０。
【００７７】
熱伝達値（ｈ），（ｉ）及び（ｊ）は、それぞれ以下に依存する。
（ｈ）スタック空間３４を介する質量流量３０５（エンジン速度と送り出し条件とによって決まる）、噴射装置入口の燃料温度Ｔ_ＩＮＪ  ＩＮ、スタック空間３４内の燃料の平均温度（Ｔ_FUEL MEAN）、そして燃料の熱容量３１０ａ、
（ｉ）スタックの温度（Ｔ_STACK DYNAMIC）そしてスタック３２とスタック空間３４との間の熱伝達係数３２０ａ、そして
（ｊ）噴射装置本体の温度（Ｔ_ＩＮＪ）、スタック３４内の燃料の平均温度（Ｔ_FUEL MEAN）、そして噴射装置本体２６とスタック空間３４との間の熱伝達係数３３０ａ。
【００７８】
前記三つの熱伝達要素（ｈ），（ｉ）及び（ｊ）は、加算ジャンクション３４０で加算される。加算された熱伝達出力ΣＱ３に積分関数３５０（１／Ｓ）が適用される。この積分関数３５０の出力は、空間３４内の燃料の熱慣性３６０の関数によって積算される。燃料空間３４の平均温度T_FUEL MEANが、前記第３サブモデル３００からの出力として提供される（そして、前記第１及び第２サブモデル１００，２００への入力を提供する）。
【００７９】
サブモデル１００，２００及び３００の更なる詳細と、熱力学等式７の前記三つの本体への適用法は、当業者にとって図３から自明であろう。したがって、ここではそれ以上説明しない。
【００８０】
前述したように、エンジンの各噴射装置を、それらの間の特性差（例えば、熱伝達係数の差）を許容可能するために、別々にモデリングすることができる。換言すると、前記モデル５０を、エンジンのそれぞれ別の噴射装置に対して設け、個々の噴射装置について推定温度を計算するようにすることができる。或いは、エンジンの後方側に向かって配置された噴射装置を共にモデリングし、エンジンの前方側に向かって配置された噴射装置を共にモデリングすることができる。
【００８１】
スタック温度の動的推定が行われたならば、温度依存性を除去し、前述したようにすべての温度条件下での燃料供給の一貫性を確保するべく、噴射装置制御戦略を調節するための工程を実施することができる。
【００８２】
モデルに要素を追加又は省略してもスタックの温度の推定値を提供することができる。例えば、前記モデルの簡略化バージョンでは、噴射装置本体２６の温度（前記第１サブモデル１００）は、モデリングせずに、その代わりに、シリンダヘッドの温度Ｔ_ＣＴＬに等しいものと見なすことができる。
【００８３】
図５を参照すると、更に別の実施例において、前と同様に、シリンダヘッド温度Ｔ_ＣＴＬと、速度及び送り出し量入力と共に、レール圧信号Ｐ_ＲＡＩＬとポンプ入口温度Ｔ_ＰＵＭＰ  ＩＮ  とに基づいてシステムをマッピングするために拡張マッピング機能４２が提供される。各入力変数は所定の作動範囲を有する。それらの作動範囲と、測定されたスタック定常状態温度とに亘って、前記６つの入力の組み合わせを選択することができる。このように構成することで、６次元のマップが作り出され、作動中に、前記６つの入力の任意の組み合わせをマップに供給して定常状態スタック温度の推定値を提供することができる。
【００８４】
前記組み合わせは、前記６つの入力の全階乗（full factorial）として選択することも可能ではあるが、較正ポイントの数を減らすためには、直交配列、例えば、高、中及び低値状態のそれぞれにおいて７つまでの変数、そして、高及び低値状態のそれぞれにおいて１つの変数、のマッピングを可能にする、Ｌ１８直交配列（2Λ1 x 3Λ7）を使用することが可能であろう。但し、この特定の用途では、高、中及び低値状態のそれぞれにおいて、入力として５つの変数だけが必要である。図５のマッピング機能４２を実行することの有り得る不利益は、大量の先行（upfront）較正が必要とされることである。図３のマッピング機能４０は、必要な較正に関してそれほど複雑ではない。
【００８５】
但し、図５のマッピング機能４２は、前述したように、ポンプゲインファクタＧ、時定数τ１についてシステムを予め較正する必要性をなくすものではある。前記拡張マッピング機能からの出力から、スタックの動的温度Ｔ_STACK DYNAMICを決定するためには、図３について前述したように、前記定常状態温度推定値に対して積分機能（時定数τ２に基づく一次遅延）を適用する必要がある。
【００８６】
本発明のその他の実施例において、マッピング又はモデリングのいずれが実行される場合でも、前記シリンダヘッド温度センサを省略し、その代わりに、シリンダヘッド温度を、冷却の目的でシステムを通って流れるエンジン冷却液の温度を測定することによって測定することができる。これは、前記方法が、他の目的のためにシリンダヘッド温度センサを予め備えていないエンジンで実施する場合に特に望ましい。
【００８７】
別のシステム構成の場合には、別の数学的関係がより正確で適切であることが判明するかもしれず、従って、前述した等式は、特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲を何ら限定することを意図したものではないことが理解されるであろう。
【００８８】
また、クレームに記載されている方法工程は、必ずしも、すべての場合において、それらが導入される順番で実行される必要はなく、逆の順序又は異なる順序で実施されても、圧電アクチュエータ本体の温度の推定の好ましい結果をもたらすものであることも理解されるであろう。
【００８９】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】噴射を制御するための圧電スタックを備える燃料噴射装置を有する燃料噴射システムの略図
【図２】図１の燃料噴射システムの複数の構成要素のブロック図であって、構成要素間の熱伝達路を例示する図
【図３】マッピング機能を使用する本発明の第１実施例の方法工程を示すブロック図
【図４】モデリング機能を使用する本発明の第２実施例の方法工程を示す制御流れ図
【図５】図３に図示したものとは別のマッピング機能を使用する本発明の第３実施例の方法工程を示すブロック図
【符号の説明】
【００９１】
１０  高圧燃料ポンプ
１４  ポンプ出口
２２  入口
２４  燃料噴射装置
２６  燃料噴射装置本体
２８  エンジンハウジング
３２  圧電アクチュエータ本体
３４  燃料空間
【図１】
2007192227.tif 000003
【図２】
2007192227.tif 000004
【図３】
2007192227.tif 000005
【図４】
2007192227.tif 000006
【図５】
2007192227.tif 000007