(57)【要約】  航空機用エンジンは、気筒組立体の実際の最大の排気温度を検出するように構成された航空機用エンジン制御装置を含む。航空機用エンジンは、一組の豊富な排気温度信号と対応する組の豊富な燃料−空気比値との間の関係を表す第１関数と、一組の希薄な排気温度信号と一組の希薄な燃料−空気比値との間の関係を表す第２関数との間の交点を検出する。第１関数と第２関数との間の交点に基づいて、エンジン制御装置は、気筒組立体に対する実際の最大の燃料−空気比値を検出し、気筒組立体に供給される燃料−空気混合物の燃料−空気比の修正が必要とされるかどうかを決定することができる。従って、エンジン制御装置は、航空機用エンジンの各気筒組立体に正確な燃料−空気混合物を供給し、最適な燃料経済性を伴うエンジンの動作を可能にする。【選択図】図１
2011521149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの気筒組立体に供給される燃料−空気混合物に対する燃料−空気比を調節するための方法であって、
一組の豊富な燃料−空気比値に対応する一組の豊富な排気温度信号を検出することであって、前記一組の豊富な燃料−空気比値のそれぞれが、閾の燃料−空気比値より大きい燃料−空気比値を有することと、
一組の希薄な燃料−空気比値に対応する一組の希薄な排気温度信号を検出することであって、前記一組の希薄な燃料−空気比値のそれぞれが、閾の燃料−空気比値より小さい燃料−空気比値を有することと、
前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の豊富な排気温度信号との間の交点を検出することであって、前記交点が、実際の最大の燃料−空気比値と関連することと、
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することと、
前記実際の最大の燃料−空気比値および前記閾の燃料−空気比値の比較に基づいて、前記気筒組立体に供給される前記燃料−空気混合物中の前記燃料−空気比を調節することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記一組の豊富な排気温度信号を検出することが、
前記燃料−空気混合物が前記閾の燃料−空気比値より大きい第１の豊富な燃料−空気比値を有する場合、第１の豊富な排気温度信号を検出することと、
前記燃料−空気混合物中の燃料の量を減少させることと、
前記燃料−空気混合物が前記閾の燃料−空気比値より大きい第２の豊富な燃料−空気比値を有する場合、第２の豊富な排気温度信号を検出することと、を含み、
前記一組の希薄な排気温度信号を検出することが、
前記燃料−空気混合物が前記閾の燃料−空気比値より小さい第１の希薄な燃料−空気比値を有する場合、第１の希薄な排気温度信号を検出することと、
前記燃料−空気混合物中の燃料の量を増加させることと、
前記燃料−空気混合物が前記閾の燃料−空気比値より大きい第２の希薄な燃料−空気比値を有する場合、第２の希薄な排気温度信号を検出することと、を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の豊富な排気温度信号との間の交点を検出することが、
前記一組の豊富な排気温度信号と前記一組の豊富な燃料−空気比値との間の関係を表す第１関数を生成することと、
前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の希薄な燃料−空気比値との間の関係を表す第２関数を生成することと、
前記第１関数および前記第２関数の両方に共通な排気温度値および燃料−空気比値を検出することと、
を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１関数を生成することが、前記一組の豊富な排気温度信号および前記一組の豊富な燃料−空気比値に対する線形回帰関係を生成することを含み、
前記第２関数を生成することが、前記一組の希薄な排気温度信号および前記一組の希薄な燃料−空気比値に対する線形回帰関係を生成することを含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することが、前記一組の豊富な排気温度信号および前記一組の豊富な燃料−空気比値の前記線形回帰関係に対する線形回帰値が閾適合値を超える際に、前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することが、前記一組の希薄な排気温度信号および前記一組の希薄な燃料−空気比値の前記線形回帰関係に対する線形回帰値が閾適合値を超える際に、前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することが、豊富な排気温度信号値の変化と豊富な燃料−空気比値の変化との間の比率が閾勾配範囲内に入る際に、前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することが、希薄な排気温度信号値の変化と希薄な燃料−空気比値の変化との間の比率が閾勾配範囲内に入る際に、前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
一組の豊富な燃料−空気比値に対応する前記一組の豊富な排気温度信号を検出した後、燃料−空気比値が前記閾の燃料−空気比値より小さいように、前記燃料−空気混合物中の燃料の量を減少させることを含む、請求項１〜８の何れかに記載の方法。
【請求項１０】
排気温度センサであって、前記排気温度センサは、エンジンの気筒組立体と関連する気体温度信号を生成するように構成された排気温度センサと、
前記排気温度センサと電気的に連通して配置され、前記気筒組立体に供給される燃料−空気混合物に対する燃料−空気比を調節するように操作可能なエンジン制御装置と、を備え、、前記エンジン制御装置が、
一組の豊富な燃料−空気比値に対応する一組の豊富な排気温度信号を検出することであって、前記一組の豊富な燃料−空気比値のそれぞれが、閾の燃料−空気比値より大きい燃料−空気比値を有することをし、
一組の希薄な燃料−空気比値に対応する一組の希薄な排気温度信号を検出することであって、前記一組の希薄な燃料−空気比値のそれぞれが、閾の燃料−空気比値より小さい燃料−空気比値を有することをし、
前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の豊富な排気温度信号との間の交点を検出することであって、前記交点が、実際の最大の燃料−空気比値と関連することをし、
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記閾の燃料−空気比値と比較し、
前記実際の最大の燃料−空気比値および前記閾の燃料−空気比値の比較に基づいて、前記気筒組立体に供給される前記燃料−空気混合物の前記燃料−空気比を調節する、
ように構成されたエンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ピストン式航空機用エンジン等の従来の航空機用エンジンは、動作中にエンジンに供給される、空気−燃料混合物と命名される、燃料に対する空気の比率に対する調節を典型的に必要とする。例えば、離陸中に、ピストン式航空機用エンジンは、空気−燃料混合物が化学量論的である豊富な空気−燃料混合物を典型的に利用する。航空機がより低出力の航行状態に到達する際の離陸後のより良好な燃料経済性のために、航空機用エンジンは、空気−燃料混合物が化学量論的であるより多いように、空気−燃料混合物に添加される空気の量が増加する、より希薄な空気−燃料混合物を利用することができる。
【０００２】
従来のピストン式航空機用エンジンでは、航空機が航行速度に到達した時点で、操縦士は、燃料経済性を最適化しようとして空気−燃料混合物の希薄化を手動で制御する。動作中に、操縦士は、排気温度（ＥＧＴ）計器を視覚的に監視し、航空機の絞り弁を固定状態に保ち、燃料制御レバーを調節してエンジンに運搬される燃料の量を制御する。ＥＧＴ計器からの出力に基づいて、操縦士は、燃料制御レバーを調節して空気−燃料混合物を特定量に設定し、効率的な燃料経済性でエンジンが動作することを可能にする。例えば、操縦士がエンジンに運搬される燃料の量を減らす際には、操縦士は、ＥＧＴ計器により特定範囲のＥＧＴ値まで提供されるようなＥＧＴの増加を観測することができる。操縦士がエンジンに運搬される燃料の量をさらに減少させる際には、操縦士は、ＥＧＴ計器により提供されるＥＧＴの減少を典型的に観測することになる。ＥＧＴ値のこのような減少は、効率的な燃料経済性でエンジンが動作することを可能にする量を過ぎて、操縦士がエンジンに運搬される燃料の量を減らしていることを操縦士に示す。従って、航空機用エンジンの効率を最大化するために、以前に検出された範囲のＥＧＴ値までのＥＧＴの増加をＥＧＴ計器が示すまで、操縦士はエンジンに運搬される燃料の量を増加させる。
【発明の概要】
【０００３】
航空機用エンジンに供給される空気−燃料混合物を調節するための従来の方法は、様々な欠陥に見舞われている。従来のピストン式航空機用エンジンを有する航空機に関して上記したように、航空機の操縦士は、エンジンのＥＧＴの変化を視覚的に観測し、空気−燃料混合物を適宜に手動で調節する。しかしながら、手順が操作者により駆動されるため、操作者は、最適な燃料経済性をエンジンに提供するために、最大のＥＧＴと一致する最適な空気−燃料比を航空機用エンジンに提供することができない場合がある。例えば、操縦士がエンジンに運搬される燃料の量を減らす際には、操縦士は、ＥＧＴ計器により特定範囲のＥＧＴ値まで提供されるようなＥＧＴの増加を観測することができる。操縦士はいくつかの職務の間で注意を分けなければならないため、最大のＥＧＴの検出は不正確である場合がある。特定のエンジンに関しては、最大のＥＧＴまたはその付近でそうしたエンジンを運転することが、エンジンの気筒組立体内における爆轟、または、過剰なターボチャージャタービンの入口温度の何れかを引き起こす場合があり、その発生はエンジンの構成部を損傷または破壊する場合があるため、最大のＥＧＴを得ることは全くもって可能でない。加えて、従来のピストン式航空機用エンジンの動作中に、航空機の操縦士は全ての気筒のための空気−燃料混合物を同時に調節しなければならない。従って、操縦士がエンジンに供給される空気−燃料混合物を気筒一本ごとに調節することができないため、操縦士はエンジンの燃料効率を正確に最適化することはできない。
【０００４】
本発明の実施形態は、これらの欠陥を克服し、時間とともに燃料注入器の流速の増加または減少に寄与する、燃料を航空機用エンジンに供給するための装置および方法を提供する。１つの配置では、航空機用エンジンは、気筒組立体の実際の最大の排気温度を、他の気筒組立体とは独立して検出するように構成された航空機用エンジン制御装置を含む。各気筒組立体に対して、航空機用エンジン制御装置は、一組の豊富な排気温度信号と対応する一組の豊富な燃料−空気比値との間の関係を表す第１関数と、一組の希薄な排気温度信号と一組の希薄な燃料−空気比値との間の関係を表す第２関数との間の交点を検出する。第１関数と第２関数との間の交点に基づいて、エンジン制御装置は、気筒組立体に対する実際の最大のＥＧＴおよび対応する燃料−空気比値を検出し、従って、気筒組立体に供給される燃料−空気比の修正が必要とされるかどうかを決定することができる。このような構成を有し、エンジン制御装置は、最適な燃料経済性を伴うエンジンの動作を許容するために、航空機用エンジンの各気筒組立体に正確な燃料−空気混合物を供給する。エンジン制御装置は、気筒組立体に対する実際の最大の排気温度を決定する。そのため、エンジン制御装置は、爆轟事象または過剰なタービンの入口温度の発生を結果的にもたらす傾向がある燃料−空気混合物を無視することができる。
【０００５】
１つの配置では、エンジンのエンジン気筒に供給される混合物の燃料−空気比を調節するための方法は、一組の豊富な燃料−空気比値に対応する一組の豊富な排気温度信号を検出することを含み、前記一組の豊富な燃料−空気比値のそれぞれは、閾または理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比値より大きい燃料−空気比値を有する。前記方法は、一組の希薄な燃料−空気比値に対応する一組の希薄な排気温度信号を検出することを含み、前記一組の希薄な燃料−空気比値のそれぞれは、理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比値より小さい燃料−空気比値を有する。前記方法は、前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の豊富な排気温度信号との間の交点を検出することを含み、前記交点は、実際の最大のＥＧＴの燃料−空気比値と関連する。前記方法は、前記実際の最大のＥＧＴの燃料−空気比値を前記理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比値と比較することと、前記理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比値および前記実際の最大のＥＧＴの燃料−空気比値が実質的に同じであるように、気筒組立体に供給される混合物の燃料−空気比を調節することとを含む。
【０００６】
１つの配置では、航空機用エンジン制御システムは、排気温度センサを含み、前記排気温度センサは、航空機用エンジンの航空機用エンジン気筒、および、前記排気温度センサと電気的に連通して配置されたエンジン制御装置と関連する気体温度信号を生成するように構成され、前記エンジン制御装置は、航空機用エンジンの航空機用エンジン気筒に供給される燃料−空気混合物に対する燃料−空気比を調節するように操作可能である。前記エンジン制御装置は、一組の豊富な燃料−空気比値に対応する一組の豊富な排気温度信号を検出するように構成され、前記一組の豊富な燃料−空気比値のそれぞれは、理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比値より大きい燃料−空気比値を有する。前記エンジン制御装置は、一組の希薄な燃料−空気比値に対応する一組の希薄な排気温度信号を検出するように構成され、前記一組の希薄な燃料−空気比値のそれぞれは、理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比値より小さい燃料−空気比値を有する。前記エンジン制御装置は、前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の豊富な排気温度信号との間の交点を検出するように構成され、前記交点は、実際の最大のＥＧＴの燃料−空気比値と関連する。前記エンジン制御装置は、前記実際の最大のＥＧＴの燃料−空気比値を前記理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比値と比較し、前記理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比値および前記実際の最大のＥＧＴの燃料−空気比値が実質的に同じであるように、気筒組立体に供給される混合物の燃料−空気比を調節するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の１つの実施形態により構成されたエンジン制御装置を有する航空機用エンジンの後面斜視図を例示する。
【図２】図１のエンジン制御装置および気筒組立体の概略表現を例示する。
【図３】航空機用エンジンの気筒組立体に供給される燃料−空気混合物に対する燃料−空気比を調節する際に、図１のエンジン制御装置により実行されるステップを例示する流れ図である。
【図４】図１の気筒組立体に対する排気温度と燃料−空気比との間の関係を例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
前述および他の目的、特徴、および利点が、異なる図の至る所で同様の参照文字が同じ部分を指す添付図面で例示されるように、本発明の具体的な実施形態の以下の記載から明白となるだろう。図面は必ずしも原寸に比例せず、その代わりに、本発明の様々な実施形態の原理を例示することに重点が置かれる。
【０００９】
本発明の実施形態は、時間とともに燃料注入器の流速の増加または減少に寄与する、燃料を航空機用エンジンに供給するための装置および方法を提供する。１つの配置では、航空機用エンジンは、気筒組立体の実際の最大の排気温度を、他の気筒組立体とは独立して検出するように構成された航空機用エンジン制御装置を含む。各気筒組立体に対して、航空機用エンジン制御装置は、一組の豊富な排気温度信号と対応する一組の豊富な燃料−空気比値との間の関係を表す第１関数と、一組の希薄な排気温度信号と一組の希薄な燃料−空気比値との間の関係を表す第２関数との間の交点を検出する。第１関数と第２関数との間の交点に基づいて、エンジン制御装置は、気筒組立体に対する実際の最大のＥＧＴおよび対応する燃料−空気比値を検出し、従って、気筒組立体に供給される燃料−空気比の修正が必要とされるかどうかを決定することができる。このような構成を有し、エンジン制御装置は、最適な燃料経済性を有するエンジンの動作を許容するために、航空機用エンジンの各気筒組立体に正確な燃料−空気混合物を供給する。エンジン制御装置は、気筒組立体に対する実際の最大の排気温度を決定する。そのため、エンジン制御装置は、爆轟事象または過剰なタービンの入口温度の発生を結果的にもたらす傾向がある燃料−空気混合物を無視することができる。
【００１０】
図１は、本発明の１つの実施形態による、エンジン１０およびエンジン制御システム１２を例示する。４行程航空機用エンジン等のエンジン１０は、クランク軸（図示せず）を包含し、かつ、気筒組立体１６および燃料運搬システム１８を収容するクランク室筐体１４を含む。各気筒組立体１６は、各気筒組立体１６の気筒筐体２０の中に配置されたピストン（図示せず）にクランク軸を接続する連接棒（図示せず）を含む。各気筒組立体１６は、一次点火栓２２および二次点火栓２４も収容する。点火栓２２、２４は、動作中に気筒組立体１６の中に包含される燃料および空気の混合物に点火するように構成される。気筒組立体１６用の一次点火栓２２の不具合の場合において、二次点火栓２４が気筒組立体１６の中にある燃料および空気の混合物の点火を提供するように、二次点火栓２４は一次点火栓２２に対する予備として動作する。
【００１１】
燃料運搬システム１８は、燃料源からの燃料を気筒組立体１６のそれぞれに供給するように構成される。燃料運搬システム１８は、燃料ポンプ２６−１と、燃料レール２６−２と、図２で示されるように、燃料源からの燃料を気筒組立体１６のそれぞれに供給するように構成された燃料注入器等の燃料運搬機器２８とを含む。使用中に、各気筒組立体１６は燃料運搬システム１８を通じて燃料を受容する。一次点火栓２２は、各気筒筐体２０の中に包含される燃料空気混合物に点火し、それにより、各気筒筐体２０の中に配置されたピストンおよび連接棒にその中で往復運動させる。ピストンおよび連接棒の往復運動はクランク軸を回転させ、これは、同様に、航空機用エンジン１０と関連する他の構成部を回転させる。
【００１２】
航空機用エンジン制御システム１２等のエンジン制御システムは、動作中に航空機用エンジン１０の性能を制御するように構成される。航空機用エンジン制御システム１２は、エンジン制御装置３０と、エンジン制御装置３０と電気的に連通して配置された一組のセンサ（図示せず）とを含む。前記一組のセンサは、様々なエンジンおよび環境状態と、エンジン流圧と、排気温度と、空気温度と、空気密度とを測定し、測定された状態に対応する信号をエンジン制御装置３０に供給する。１つの配置では、図２で示されるように、対応する気筒組立体１６により生成された排気の気体温度を表す信号を生成するように構成された排気温度（ＥＧＴ）センサ３１を含む。エンジン制御装置３０を様々な方法で構成することができるものの、１つの配置では、エンジン制御装置３０は全般デジタルエンジン制御装置（ＦＡＤＥＣ）として構成される。ＦＡＤＥＣ３２は、プロセッサおよびメモリ等の電子エンジン制御装置（ＥＣＵ）３４を含み、これは、前記一組のセンサから様々なデータ信号を受信し、データ信号に基づいてエンジン動作パラメータを計算する。エンジン動作パラメータに基づいて、ＦＡＤＥＣ３２は、航空機用エンジン１０と関連する動作パラメータを調節し、その性能を最適化する。
【００１３】
１つの配置では、エンジン制御装置３０は、航空機用エンジン１０が動作する際に、航空機用エンジン１０の燃料効率を最適化するように構成される。例えば、以下に記載されるように、エンジン制御装置３０は、航空機用エンジン１０の各気筒組立体１６に対する実際の最大の排気温度を検出するように構成される。このような検出に基づいて、エンジン制御装置３０は、各気筒組立体１６に供給される燃料−空気混合物に対する燃料−空気比における修正が必要とされるかどうかを検出する。
【００１４】
図２を参照すると、最適化手順を行うより前に、エンジン制御装置３０は、航空機用エンジン１０に関連する有効状態４０を受信し、かつ、有効状態の閾値４２との比較に基づいて、最適化手順を抑止または開始する。１つの配置では、有効状態４０は、１分当たりの回転数（ＲＰＭ）での航空機用エンジン１０の速度として構成される。例えば、有効状態の閾値４２が２，２００ＲＰＭ〜２，４００ＲＰＭの範囲として構成されることを想定されたい。エンジン制御装置３０が、２，６００ＲＰＭの値を有する有効状態４０を受信する（例えば、離陸の際に航空機用エンジン１０の速度を示す）場合を想定されたい。有効状態４０は有効状態の閾値範囲外に出るため、エンジン制御装置３０は燃料効率の最適化手順を開始しない。しかしながら、エンジン制御装置３０が、２，４００ＲＰＭの値を有する有効状態４０を受信する場合を想定されたい。有効状態４０は有効状態の閾値範囲内に入るため、エンジン制御装置３０は燃料効率の最適化手順を開始することになる。
【００１５】
図３は、航空機用エンジン１０の気筒組立体１６に供給される燃料−空気混合物に対する燃料−空気比を調節する際に、エンジン制御装置３０により実行される手順の流れ図１００を例示する。エンジン制御装置３０は、航空機用エンジン１０の各気筒組立体１６に対して手順を実行する。しかしながら、便宜のため、図２で例示されるように、以下の手順は第１気筒組立体１６−１に関する。
【００１６】
図３を参照すると、ステップ１０２では、エンジン制御装置３０は、一組の豊富な燃料−空気比値に対応する一組の豊富な排気温度信号５２を検出し、一組の豊富な燃料−空気比値のそれぞれは、閾の燃料−空気比値５０より大きい燃料−空気比値を有する。例えば、図２を参照すると、エンジン制御装置３０が燃料効率の最適化手順を開始する時に、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物中に含まれる空気の量がほぼ一定であり続けるように、航空機用エンジン１０と関連する絞り弁を設定する。その後、エンジン制御装置３０は、混合物の燃料−空気比が閾または理論上の最大の燃料−空気比値５０より大きいように、燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を調節する。一つの配置では、エンジン制御装置３０が、閾の燃料−空気比値５０が１：１４．７つまり０．０６８であるように構成されることを想定されたい。従って、エンジン制御装置３０は、燃料−空気比が０．０６８より大きいように、かつ、気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物が豊富な混合物であるように、燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を最初に調節する。例えば、図４のグラフ１５０を参照すると、エンジン制御装置３０は、豊富な燃料−空気比がデータ要素６０により示される通りの約０．０７７の値を有するように、燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を調節する。
【００１７】
気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物が十分に豊富化された時点で、エンジン制御装置３０は、一組の豊富な燃料−空気比値に対応する一組の豊富な排気温度信号５２を検出する。例えば、図４を参照すると、豊富な燃料−空気比が約０．０７７の第１値を有する場合では、エンジン制御装置３０は、ＥＧＴセンサ３１から、約７５３℃の温度を有する排気を示すＥＧＴセンサ信号５２を受信する。その後、エンジン制御装置３０は、豊富な燃料−空気比値を第２値に減らすために燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を減らし、対応するＥＧＴセンサ信号５２をＥＧＴセンサ３１から受信する。例えば、エンジン制御装置３０は、豊富な燃料−空気比がデータ要素６２により示される約０．０７７の値を有するように燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を減らし、ＥＧＴセンサ３１から、約７５９℃の温度を有する排気を示すＥＧＴセンサ信号５２を受信する。エンジン制御装置３０は、豊富な燃料−空気比値を減らし、あらかじめ設定された数の反復に関して対応するＥＧＴセンサ信号５２を受信する過程を実行する。例えば、図４で示されるように、エンジン制御装置３０は、データ要素６２、６４、および６６により示されるように、前記過程を合計３回実行する。この手順の最中でも、エンジン制御装置３０が豊富な燃料−空気比値を減らすために燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を減らす際に、エンジン制御装置３０は豊富な側の燃料−空気混合物を維持する。例えば、エンジン制御装置３０が気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物中の燃料の量を減らす際に、エンジン制御装置３０は、０．０６８という閾の燃料−空気比値５０より大きくあるように豊富な燃料−空気比値を維持する。
【００１８】
図２に戻ると、ステップ１０４では、エンジン制御装置３０は、一組の希薄な燃料−空気比値に対応する一組の希薄な排気温度信号５４を検出し、一組の希薄な燃料−空気比値のそれぞれは、閾の燃料−空気比値５０より小さい燃料−空気比値を有する。１つの配置では、一組の豊富な排気温度信号を検出した後に、および、一組の希薄な排気温度を検出するより前に、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物中の燃料の量を比較的大きい量だけ減少させる。このような減少は、このステップにおいて、気筒組立体１６−１が動作のために希薄な燃料−空気混合物を受け取ること（すなわち、燃料−空気比値が閾または理論上の燃料−空気比値５０より小さいこと）を保証する。例えば、図４で示されるように、上記されたステップ１０２の終わりに、気筒組立体１６−１は約０．０７３５の燃料−空気比を有する燃料−空気混合物を受け取る。気筒組立体１６−１に比較的希薄な燃料−空気混合物を供給するために、エンジン制御装置３０は、燃料−空気混合物中の燃料の量を、データ要素７０により示される通りの０．０６８という閾の燃料−空気比値５０を下回る、約０．０６４の燃料−空気比に減らす。
【００１９】
気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物が十分に希薄化された時点で、エンジン制御装置３０は、一組の希薄な燃料−空気比値に対応する一組の希薄な排気温度信号５４を検出する。例えば、図４を参照すると、豊富な燃料−空気比が約０．０６４の第１値を有する場合では、エンジン制御装置３０は、ＥＧＴセンサ３１から、約７６４℃の温度を有する排気を示すＥＧＴセンサ信号５４を受信する。その後、エンジン制御装置３０は、希薄な燃料−空気比値を第２値に増加させるために希薄な燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を増加させ、対応するＥＧＴセンサ信号をＥＧＴセンサ３１から受信する。例えば、エンジン制御装置３０は、希薄な燃料−空気比がデータ要素７２により示される約０．０６６の値を有するように希薄な燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を増加させ、ＥＧＴセンサ３１から、約７６５℃の温度を有する排気を示すＥＧＴセンサ信号５４を受信する。エンジン制御装置３０は、希薄な燃料−空気比値を増加させ、あらかじめ設定された数の反復に関して対応するＥＧＴセンサ信号５４を受信する過程を実行する。例えば、図４で示されるように、エンジン制御装置３０は、データ要素７２、７４、および７６により示されるように、前記過程を合計３回実行する。この手順の最中でも、エンジン制御装置３０が希薄な燃料−空気比値を増加させるために燃料−空気混合物中に含まれる燃料の量を増加させる際に、エンジン制御装置３０は希薄な側の燃料−空気混合物を維持する。例えば、エンジン制御装置３０が気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物中の燃料の量を増加させる際に、エンジン制御装置３０は、０．０６８という閾の燃料−空気比値５０より小さくあるように希薄な燃料−空気比値を維持する。
【００２０】
図２に戻ると、ステップ１０６では、エンジン制御装置３０は、一組の希薄な排気温度信号５４と一組の豊富な排気温度信号５２との間の交点を検出する。交点は、実際の最大の燃料−空気比値５６と関連する。エンジン制御装置は様々な方法で交点を検出することができるものの、１つの配置では、エンジン制御装置３０は、一組の豊富な排気温度信号および一組の豊富な燃料−空気比値に対して、線形回帰関係等の第１関数８０を生成し、一組の希薄な排気温度信号と一組の希薄な燃料−空気比値との間の関係を表す、線形回帰関係等の第２関数を生成し、第１関数および第２関数の両方に共通な排気温度値および燃料−空気比値を検出するように構成される。例えば、図４を参照すると、データ要素６０、６２、６４、および６６により示される、一組の豊富な排気温度信号と一組の豊富な燃料−空気比値との間の関係８０に基づいて、エンジン制御装置３０は、方程式ｙ＝−３４６８．１ｘ＋１０２５．３（式中、変数ｙは排気温度に関し、変数ｘは燃料−空気比値に関する）により表される、データ要素６０、６２、６４、および６６の間の線形関係を検出する。加えて、データ要素７０、７２、７４、および７６により示される、一組の希薄な排気温度信号と一組の希薄な燃料−空気比値との間の関係に基づいて、エンジン制御装置３０は、方程式ｙ＝２７５８．６ｘ＋５８５．５７により表される、データ要素７０、７２、７４、および７６の間の線形関係を検出する。前記方程式を互いに等しく設定することにより、エンジン制御装置３０は、実際の最大の燃料−空気比値５６と関連する２つの方程式の間の交点を検出することができる。本例では、実際の最大の燃料−空気比は０．０７１の値を有する。
【００２１】
図２に戻ると、ステップ１０８では、エンジン制御装置３０は、閾（すなわち、理論上の最大）の燃料−空気比５０と実際の最大の燃料−空気比５６を比較する。さらに、ステップ１１０では、エンジン制御装置３０は、実際の最大の燃料−空気比５２および閾の燃料−空気比５０（すなわち、理論上の最大のＥＧＴの燃料−空気比５０）の比較に基づいて、気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物における燃料−空気比を調節する。例えば、通常の動作条件下で、エンジン制御装置３０が、燃料−空気混合物が０．０６８の燃料−空気比（すなわち、理論上の燃料−空気比５０）を有する気筒組立体１６−１に、燃料−空気混合物を供給するように構成されることを想定されたい。エンジン制御装置３０が０．０７１という実際の最大の燃料−空気比値を０．０６８という理論上の燃料−空気比値と比較する場合では、エンジン制御装置３０は、燃料−空気比値５６が理論上の燃料−空気比値５０より大きいことを検出する。従って、気筒組立体１６−１の燃料効率を最適化するために、エンジン制御装置３０は、燃料−空気比が約０．０７１の値を有するように、気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物中の燃料の量を増加させる。ステップ１０２〜１０８で概説される過程が気筒組立体に関して完了された時点で、エンジン制御装置３０は、航空機用エンジン１０と関連する残りの気筒組立体（１６−２〜１６−６）に対して前記手順を実行する。
【００２２】
上で示されるように、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に関して実際の最大の燃料−空気比値５６を検出し、気筒組立体１６−１に供給される燃料−空気混合物の燃料−空気比における修正が必要とされるかどうかを決定するように構成される。このような構成を用いて、エンジン制御装置３０は、各気筒組立体１６に対する燃料経済性を最適化するために、航空機用エンジン１０の各気筒組立体１６に正確な燃料−空気混合物を供給することができる。加えて、エンジン制御装置は各気筒組立体１６に対する実際の最大の排気温度を決定するため、エンジン制御装置３０は、各気筒組立体１６への希薄すぎる燃料−空気混合物の供給を制限し、それにより、爆轟事象の発生を最小化する。
【００２３】
特定の場合では、動作中に、気筒組立体１６用のＥＧＴセンサ３１が、予想される温度値から範囲外である温度値を有する、１つ以上の豊富または希薄な排気温度信号５２、５４を生成することができる。例えば、ＥＧＴセンサ３１が排気温度信号を生成する際に、爆轟事象が気筒組立体１６−１内で起こり得る。このような爆轟は、通常より低い温度値を示す排気温度信号をＥＧＴセンサ３１に生成させることができる。これらの通常より低い温度値は、一組の豊富な排気温度信号および一組の豊富な燃料−空気比値に関する線形回帰関係、または、一組の希薄な排気温度信号および一組の希薄な燃料−空気比値に関する線形回帰関係の正確性に影響を及ぼす。従って、１つの配置では、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６に関する実際の最大の燃料−空気比値５６を検出するより前に、線形回帰関係の正確性を検出するように構成される。
【００２４】
例えば、１つの配置では、エンジン制御装置３０は、一組の豊富な排気温度信号および一組の豊富な燃料−空気比値、または、一組の希薄な排気温度信号および一組の希薄な燃料−空気比値の何れかの線形回帰に関する線形回帰値に基づいて、線形回帰関係の正確性を検出するように構成される。図４を参照すると、４つの豊富なデータ要素６０、６２、６４、および６６の間の、または、４つの希薄なデータ要素７０、７２、７４、および７６の間の線形回帰を実行する時に、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に関する線形回帰の正確性を示す線形回帰（例えば、Ｒ２）値９０を計算する。その後、エンジン制御装置３０は、線形回帰値９０をあらかじめ設定された閾適合値９２と比較し、気筒組立体１６−１内における不安定性の存在を検出する。エンジン制御装置３０が、線形回帰値９０が閾適合値９２（例えば、０．９０の閾適合値）より大きいか等しいことを検出する場合では、エンジン制御装置３０は線形回帰関係が正確であることを検出する。従って、このような場合では、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に対して上記されたステップ１０８およびステップ１１０を継続することができる。エンジン制御装置３０が、線形回帰値９０が閾適合値９２より小さいことを検出する場合では、エンジン制御装置３０は線形回帰関係が不正確であることを検出する。従って、このような場合では、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に対して上記されたステップ１０８およびステップ１１０を実行することを自制することになり、航空機用エンジン１０と関連する残りの気筒組立体（１６−２〜１６−６）に対して図２の手順を実行することになる。
【００２５】
別の例では、エンジン制御装置３０は、一組の豊富な排気温度信号および一組の豊富な燃料−空気比値、または、一組の希薄な排気温度信号および一組の希薄な燃料−空気比値の何れかの線形回帰に関する線形回帰の勾配に基づいて、線形回帰関係の正確性を検出するように構成される。図４を参照すると、線形回帰を実行する時に、エンジン制御装置３０は線形回帰曲線８０、８２に対して勾配値９４を計算する。その後、エンジン制御装置３０は、勾配値９４の絶対値をあらかじめ設定された閾勾配範囲９６と比較する。エンジン制御装置３０が、勾配値９４が閾勾配範囲９６（例えば、約２，０００〜４，０００の範囲）の中に入ることを検出する場合では、エンジン制御装置３０は線形回帰関係が正確であることを検出する。従って、このような場合では、気筒組立体１６−１に対して上記されたステップ１０８およびステップ１１０を継続することができる。エンジン制御装置３０が、勾配値９４が閾勾配範囲９６の外に出ることを検出する場合では、エンジン制御装置３０は線形回帰関係が不正確であることを検出する。従って、このような場合では、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に対して上記されたステップ１０８およびステップ１１０を実行することを自制することになり、航空機用エンジン１０と関連する残りの気筒組立体（１６−２〜１６−６）に対して図２の手順を実行することになる。
【００２６】
１つの配置では、ＲＰＭ速度で測定される航空機用エンジン１０の動作速度は、気筒組立体１６に供給されるのに必要とされる燃料−空気混合物の量に影響を及ぼし、航空機用エンジン１０の最適な燃料効率の動作を可能にし得る。例えば、エンジンのＲＰＭ速度が高くなるほど、最適なエンジン効率を提供するために、気筒組立体１６に運搬されるのに必要とされる燃料−空気混合物の体積は大きくなる。従って、各気筒組立体１６と関連する燃料注入器等の燃料運搬機器２８を操作する場合、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６に運搬される燃料−空気の量または体積を調節し、エンジン１０の異なるエンジン動作速度を考慮に入れるように構成される。
【００２７】
最初に、エンジン制御装置３０は、実際の最大の燃料−空気比値５６を正規化するように構成された倍率ｓを決定し、実際の最大の燃料−空気比値５６のエンジン速度への依存を取り除く。例えば、エンジン制御装置３０は以下の関係を利用して倍率ｓを決定する：
ｓ＝（（（最大の燃料−空気比値／理論上の燃料−空気比値）−１）／ｋ）＋１
式中、前記関係中におけるｋは、エンジン１０の現在の動作条件に基づく倍率を表す。１つの配置では、エンジン制御装置３０は、エンジン１０の様々な（すなわち、エンジンの速度または負荷を考慮に入れる）動作条件に関するｋに対する様々な値を含む表を用いて構成される。
【００２８】
エンジン制御装置３０がｓに対する値を決定した時点で、エンジン制御装置３０は、ｓ値を用い、気筒組立体１６に運搬される燃料−空気混合物の量または体積を調節する際に用いられる、現在の燃料乗算値ｍを決定する。１つの配置では、エンジン制御装置３０は、以下の関係：ｍ＝（ｋ＊（ｓ−１））＋１の中におけるｓ値を利用し、現在の燃料乗算値ｍを決定する。その後、エンジン制御装置３０は、現在の燃料乗算値ｍを利用し、気筒組立体１６と関連する燃料運搬機器２８の動作の持続時間を調節する。１つの配置では、エンジン制御装置３０は、燃料運搬機器２８の動作の持続時間を制御し、所定体積の燃料−空気混合物を気筒組立体１６に提供するように構成される。例えば、エンジン制御装置３０は、燃料運搬機器２８が２秒の間動作することを可能にし、燃料−空気混合物を気筒組立体１６に運搬するように構成されることを想定されたい。燃料運搬機器２８を作動させるより前に、エンジン制御装置は、計算されたｍ値によりあらかじめ構成された持続時間値を乗算する。ｍの値に基づいて、この過程は、燃料運搬機器２８の動作の持続時間における増加または減少の何れかを結果的にもたらし、燃料運搬機器２８により気筒組立体１６に供給される燃料−空気混合物の体積を増加または減少させる。
【００２９】
本発明の様々な実施形態が具体的に図示および記載されてきたものの、添付の特許請求の範囲により定義される通りの本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更を上記実施形態で行ってよいことが、当業者により理解されるだろう。
【００３０】
例えば、上で示されるように、４つの豊富なデータ要素６０、６２、６４、および６６の間の、または、４つの希薄なデータ要素７０、７２、７４、および７６の間の線形回帰を実行する時に、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に関する線形回帰の正確性を示す線形回帰（例えば、Ｒ２）値９０を計算する。このような記載は一例にすぎない。１つの配置では、エンジン制御装置は、最初の３つの豊富なデータ要素６０、６２、および６４の間の、および、３つの希薄なデータ要素７０、７２、および７４の間の線形回帰を実行する。エンジン制御装置３０は、豊富なデータ要素６０、６２、および６４に基づいて豊富な線形回帰（例えば、Ｒ２）値９０を計算し、かつ、希薄なデータ要素７０、７２、および７４に基づいて希薄な線形回帰値９０を計算する。豊富なデータ要素６０、６２、および６４を例に取ると、エンジン制御装置３０はその後、結果として得られる豊富な線形回帰値９０を閾適合値９２と比較する。
【００３１】
エンジン制御装置３０が、線形回帰値９０が閾適合値９２（例えば、０．９０の閾適合値）より大きいか等しいことを検出する場合では、エンジン制御装置３０は線形回帰関係が正確であることを検出する。従って、このような場合では、エンジン制御装置３０は、気筒組立体１６−１に対して上記されたステップ１０８およびステップ１１０を継続することができる。エンジン制御装置３０が、線形回帰値９０が閾適合値９２より小さいことを検出する場合では、エンジン制御装置３０は線形回帰関係が不正確であることを検出する。従って、このような場合では、エンジン制御装置３０は、第４の豊富なデータ要素６６を得て、豊富なデータ要素６０、６２、６４、および６６に基づいて豊富な線形回帰（例えば、Ｒ２）値９０を再計算することになる。
【図１】
2011521149.tif 000003
【図２】
2011521149.tif 000004
【図３】
2011521149.tif 000005
【図４】
2011521149.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月15日(2011.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの気筒組立体に供給される燃料−空気混合物に対する燃料−空気比を調節するための方法であって、
一組の豊富な燃料−空気比値に対応する一組の豊富な排気温度信号を検出することであって、前記一組の豊富な燃料−空気比値のそれぞれが、理論上の最大の燃料−空気比値より大きい燃料−空気比値を有することと、
一組の希薄な燃料−空気比値に対応する一組の希薄な排気温度信号を検出することであって、前記一組の希薄な燃料−空気比値のそれぞれが、理論上の最大の燃料−空気比値より小さい燃料−空気比値を有することと、
前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の豊富な排気温度信号との間の交点を検出することであって、前記交点が、実際の最大の燃料−空気比値と関連することと、
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することと、
前記実際の最大の燃料−空気比値および前記理論上の最大の燃料−空気比値の比較に基づいて、前記気筒組立体に供給される前記燃料−空気混合物中の前記燃料−空気比を調節することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記一組の豊富な排気温度信号を検出することが、
前記燃料−空気混合物が前記理論上の最大の燃料−空気比値より大きい第１の豊富な燃料−空気比値を有する場合、第１の豊富な排気温度信号を検出することと、
前記燃料−空気混合物中の燃料の量を減少させることと、
前記燃料−空気混合物が前記理論上の最大の燃料−空気比値より大きい第２の豊富な燃料−空気比値を有する場合、第２の豊富な排気温度信号を検出することと、を含み、
前記一組の希薄な排気温度信号を検出することが、
前記燃料−空気混合物が前記理論上の最大の燃料−空気比値より小さい第１の希薄な燃料−空気比値を有する場合、第１の希薄な排気温度信号を検出することと、
前記燃料−空気混合物中の燃料の量を増加させることと、
前記燃料−空気混合物が前記理論上の最大の燃料−空気比値より大きい第２の希薄な燃料−空気比値を有する場合、第２の希薄な排気温度信号を検出することと、を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の豊富な排気温度信号との間の交点を検出することが、
前記一組の豊富な排気温度信号と前記一組の豊富な燃料−空気比値との間の関係を表す第１関数を生成することと、
前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の希薄な燃料−空気比値との間の関係を表す第２関数を生成することと、
前記第１関数および前記第２関数の両方に共通な排気温度値および燃料−空気比値を検出することと、
を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１関数を生成することが、前記一組の豊富な排気温度信号および前記一組の豊富な燃料−空気比値に対する線形回帰関係を生成することを含み、
前記第２関数を生成することが、前記一組の希薄な排気温度信号および前記一組の希薄な燃料−空気比値に対する線形回帰関係を生成することを含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することが、前記一組の豊富な排気温度信号および前記一組の豊富な燃料−空気比値の前記線形回帰関係に対する線形回帰値が閾適合値を超える際に、前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することが、前記一組の希薄な排気温度信号および前記一組の希薄な燃料−空気比値の前記線形回帰関係に対する線形回帰値が閾適合値を超える際に、前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することが、豊富な排気温度信号値の変化と豊富な燃料−空気比値の変化との間の比率が閾勾配範囲内に入る際に、前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することが、希薄な排気温度信号値の変化と希薄な燃料−空気比値の変化との間の比率が閾勾配範囲内に入る際に、前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
一組の豊富な燃料−空気比値に対応する前記一組の豊富な排気温度信号を検出した後、燃料−空気比値が前記理論上の最大の燃料−空気比値より小さいように、前記燃料−空気混合物中の燃料の量を減少させることを含む、請求項１〜８の何れかに記載の方法。
【請求項１０】
排気温度センサであって、前記排気温度センサは、エンジンの気筒組立体と関連する気体温度信号を生成するように構成された排気温度センサと、
前記排気温度センサと電気的に連通して配置され、前記気筒組立体に供給される燃料−空気混合物に対する燃料−空気比を調節するように操作可能なエンジン制御装置と、を備え、前記エンジン制御装置が、
一組の豊富な燃料−空気比値に対応する一組の豊富な排気温度信号を検出することであって、前記一組の豊富な燃料−空気比値のそれぞれが、理論上の最大の燃料−空気比値より大きい燃料−空気比値を有することをし、
一組の希薄な燃料−空気比値に対応する一組の希薄な排気温度信号を検出することであって、前記一組の希薄な燃料−空気比値のそれぞれが、前記理論上の最大の燃料−空気比値より小さい燃料−空気比値を有することをし、
前記一組の希薄な排気温度信号と前記一組の豊富な排気温度信号との間の交点を検出することであって、前記交点が、実際の最大の燃料−空気比値と関連することをし、
前記実際の最大の燃料−空気比値を前記理論上の最大の燃料−空気比値と比較し、
前記実際の最大の燃料−空気比値および前記理論上の最大の燃料−空気比値の比較に基づいて、前記気筒組立体に供給される前記燃料−空気混合物の前記燃料−空気比を調節する、
ように構成されたエンジン制御システム。
【国際調査報告】
2011521149.tif 000007
2011521149.tif 000008