航空機用内燃機関の故障診断方法
【課題】航空機用エンジンの制御システムの故障診断については、安全性の観点からより高い精度の故障診断が要求されている。
【解決手段】３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、３つ以上のセンサの出力値について２つのセンサの組ごとの相関関係を判定するステップと、相関関係の結果に基づいて、センサのいずれかが異常であるかを判定するステップと、異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合は制御システムが故障していると判定し、異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合にはセンサのいずれかが故障していると判定するステップと、を含む故障診断方法。
【解決手段】３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、３つ以上のセンサの出力値について２つのセンサの組ごとの相関関係を判定するステップと、相関関係の結果に基づいて、センサのいずれかが異常であるかを判定するステップと、異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合は制御システムが故障していると判定し、異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合にはセンサのいずれかが故障していると判定するステップと、を含む故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
航空機用内燃機関の故障診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンについての制御システムには、エンジンの動作を制御するシステム、冷却系システム、潤滑システムおよび排気システムなどが挙げられる。これらのエンジンの制御システムには多数のセンサが使用されており、該センサ情報に基づき、センサおよびこれらのエンジンの制御システムの故障かどうかの診断が行われている。
【０００３】
例えば特許文献１においては、油圧レギュレータ下流の潤滑油供給通路に設けられた油圧センサからの油圧情報に基づき、潤滑系統の異常を判断する制御装置が開示されている。また特許文献２においては、水温センサからの情報と基準値とを比較してサーモスタット故障（冷却系システム）または水温センサ故障を判断する異常検出装置が開示されている。
【特許文献１】特公平7-84843公報
【特許文献２】特開平11-173149公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および引用文献２では、故障の判断を１つのセンサの情報に基づいて行っており、誤判断されるおそれがある。航空機用エンジンの制御システムの故障診断については、安全性の観点からより高い精度の故障診断が要求される。したがって、良好な精度で故障診断できる手法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の一形態によると、３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、３つ以上のセンサの出力値について２つのセンサの組ごとの相関関係を判定し、相関関係の結果に基づいて、センサのいずれかが異常であるかを判定し、異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合は制御システムが故障していると判定する。異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合にはセンサのいずれかが故障していると判定する。
【０００６】
この形態によると、相関関係に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、冷却系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障判定を行うことができるという利点が得られる。
【０００７】
この発明の一実施形態によると、センサの出力値の異常の数が１つの場合には、センサが故障していると判定する。
【０００８】
この発明のもう一つの形態によると、３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、３つ以上のセンサの出力値がセンサごとに予め定められた範囲に入るかをそれぞれ判定し、比較の結果、出力値が予め定められた範囲に入らないセンサが複数ある場合はシステムが故障していると判定する。予め定められた範囲に入らないセンサが１つの場合にはセンサが故障していると判定する。
【０００９】
この形態によると、各センサが取りうる値に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、冷却系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障診断判断を行うことができるという利点が得られる。
【００１０】
この発明の一実施形態によると、内燃機関の制御システムは、冷却系システムおよび潤滑系システムの少なくとも一方である。
【００１１】
この発明の一実施形態によると、制御システムが冷却系システムである場合に、３つ以上のセンサが、内燃機関の水温センサ、冷却水タンクのタンク圧センサおよびオイルクーラのオイル温度センサである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に図面を参照して、本発明に係る各実施形態について説明する。第２実施形態以降では第１実施形態と異なる構成のみを説明し、同一の構成については同一の符号を付し説明を簡略または省略する。
【００１３】
(第１実施形態)
図１は本発明の第１実施形態係る内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）２の制御システムである冷却系システムの故障診断システム１の全体的な構成図である。本実施形態の故障診断システム1は、エンジンおよび冷却系システムに取り付けたセンサの出力値の相関関係に基づいて冷却系システムおよびセンサの故障を診断するものである。
【００１４】
冷却系システムは、エンジン２の運転温度を適正な範囲に保つために、ラジエータ３、サーモスタット４、ウォータポンプ６、冷却水タンク７等から構成される水冷式の冷却系システムである。冷却系システムは、ウォータポンプ６で冷却水を循環し、冷却水が高温状態になるとサーモスタット４で冷却水をラジエータ３に送り冷却水の水温を下げ、再び内燃機関の冷却に用いる。
【００１５】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）９は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリを備えるコンピュータである。ＲＯＭには、航空機の様々な制御を実現するためのコンピュータ・プログラムおよび該プログラムの実施に必要なデータ（マップを含む）を格納することができる。ＲＯＭには、ＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリが含まれる。ＲＡＭには、ＣＰＵによる演算のための作業領域が設けられる。ＥＣＵ９は、航空機の各部から信号を受取ると共に、該メモリに記憶されたデータおよびプログラムに従って演算を行い、航空機の各部を制御するための制御信号を生成する。
【００１６】
サーモスタット４には水温（Ｔｗ）センサ５が設けられており、サーモスタット４内の冷却水の水温を検出する。また冷却水タンク７にはタンク圧（Ｐｗ）センサ８が設けられており、冷却水タンク内の圧力を検出する。さらに潤滑系システムに備えられたオイルクーラ（図示せず）には油温（Ｔｏｃ）センサが設けられており、オイルクーラ内のエンジンオイルの油温を検出する。これらのセンサの出力値は、ＥＣＵ９に送られる。
【００１７】
ＥＣＵ９は、上記各種センサからの入力信号に応じて、メモリに記憶されたプログラムおよびデータ（マップを含む）に従い、冷却系システムの故障を診断し、診断結果をモニタ１０に表示する。
【００１８】
図２は、本実施形態の冷却系システムの故障診断システム１のＥＣＵ９の機能ブロック図である。各機能ブロックによる処理は、所定の制御周期で実行される。例えば、各気筒の吸入行程開始時の上死点でカム角センサ（図示せず）が発生するパルス（ＴＤＣ信号）に基づいて実行してもよい。
【００１９】
相関関係判定部２１は、運転時の各センサの出力値に基づいて相関関係の崩れを判定する。まず運転時の各センサの出力値を検出し、該センサのうちの所定のセンサの出力値を他の残りのセンサの出力値を用いて推定し、所定のセンサの推定値をそれぞれ求める。この所定のセンサの出力値および該センサの推定値の２つの組ごとの差を求め、この差をそれぞれ所定値と比較して、運転時の各センサ間の相関関係が崩れているかを判定する。
【００２０】
本実施形態に基づいて説明すると、相関関係判定部２１では、まずエンジン２の運転時に前述のＴｗセンサ５、Ｐｗセンサ８およびＴｏｃセンサの出力値をそれぞれ取得する。次に、Ｐｗセンサ８の出力値からＴｗセンサの推定値ＴｗＰｗを、Ｔｏｃセンサの出力値からＴｗセンサの推定値ＴｗＴｏｃをそれぞれ求める。これにより次式に示すように、Ｔｗセンサ５の出力値ＴｗおよびＴｗセンサの推定値ＴｗＰｗ，ＴｗＴｏｃのそれぞれ２つの組ごとに差を求め、所定値の範囲にあるかどうかを判定する。
【００２１】
｜Ｔｗ−ＴｗＰｗ｜＜１０℃
｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜＜１０℃ （１）
｜ＴｗＰｗ−ＴｗＴｏｃ｜＜１０℃
ここで、式（１）では所定値を１０℃とするが、該所定値はこれに限定されず、またそれぞれに異なる値を設定してもよい。
【００２２】
センサ異常判定部２２は、相関関係判定部２１の判定結果からＴｗセンサ５、Ｐｗセンサ８およびＴｏｃセンサのいずれが異常であるかを判定する。
【００２３】
故障判定部２３は、センサ異常判定部２２で異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合には冷却系システムの故障と判定し、異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合には前述のセンサのいずれかが故障していると判定する。
【００２４】
この形態によると、相関関係に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、冷却系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障判定を行うことができる。
【００２５】
なお本実施形態では３つのセンサを用いたがこれに限定されず、３つ以上のセンサを用いてもよい。またＰｗセンサ８を用いたが、例えばタンク内の冷却水の水温を検出する水温センサおよびタンク内の冷却水の水面高を検出する水面レベルセンサなどを用いてもよい。
【００２６】
次に図３を参照して、本実施形態の冷却系システムの故障診断フローを説明する。該フローに示されるプロセスは、ＥＣＵ９により実行され、より具体的には、図２に示される機能ブロックによって実現される。該フローの制御周期は、前述の通り例えばＴＤＣ信号に同期する。
【００２７】
ステップＳ３１において、相関関係の崩れの判定を行うプロセスを実行する。図４は、エンジンの運転時のＴｏｃセンサの出力４１、Ｔｗセンサ５の出力４２、Ｐｗセンサ８の出力４３をそれぞれ縦軸に示し、時間を横軸に示した図である。図４(ａ)は、エンジン２が正常運転している際の各センサの出力を示す図である。図４（ａ）に基づいて、Ｔｗの推定値の関数ＴｗＰｗ＝ｆ１（Ｐｗ）、ＴｗＴｏｃ＝ｆ２（Ｔｏｃ）をそれぞれ求める。ここで、ＰｗはＰｗセンサ８の出力値であり、ＴｏｃはＴｏｃセンサの出力値である。
【００２８】
運転時の各センサの出力値をそれぞれ求め、前述の関数を用いてＴｗの推定値ＴｗＰｗ、ＴｗＴｏｃを算出し、前述の式（１）を用いて各センサの出力値の２つの組ごとに運転時の相関関係の崩れをそれぞれ判定する。
【００２９】
ステップ３２において、ステップ３１の判定の結果に相関関係の崩れがない場合は冷却系システムが正常であると判定する（ステップ３３）。例えば運転時の各センサの出力が図４（ａ）である場合は、Ｔｏｃセンサ出力４１とＴｗセンサ出力４２の相関関係（以下、４１−４２相関関係と示し、相関関係については同様の形式で示す）は、｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲に入るので崩れていないと判定される。また、４１−４３相関関係は｜ＴｗＰｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲に入るので崩れていないと、４２−４３相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＰｗ｜が１０℃の範囲に入るので崩れていないとそれぞれ判定される。これより、それぞれ相関関係は崩れていないので、冷却系システムが正常であると判定し故障診断を終了する。一方ステップ３２においてステップ３１の判定の結果に相関関係の崩れがある場合には、次のステップでセンサの異常を判定する（ステップ３４）。
【００３０】
ステップ３４では、ステップ３１の相関関係の判定結果に基づいて異常と判定されたセンサの数を判定する。例えば、図４（ｂ）の場合には、ライン４４以降で、４１−４２相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、４１−４３相関関係は｜ＴｗＰｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れているとそれぞれ判定される。これより、４１−４２相関関係、４１−４２相関関係はそれぞれ崩れており、４２−４３相関関係は崩れていないので、１つのセンサ（Ｔｏｃセンサ）が異常であることがわかる。
【００３１】
また、例えば図４（ｃ）の場合には、ライン４４以降で、４１−４２相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、４２−４３相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＰｗ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れているとそれぞれ判定される。これより、４１−４２相関関係、４２−４３相関関係はそれぞれ崩れており、４１−４３相関関係は崩れていないので、１つのセンサ（Ｔｗセンサ）が異常であることがわかる。
【００３２】
さらに、例えば図４（ｄ）の場合には、ライン４４以降で、４１−４２相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、４１−４３相関関係は｜ＴｗＰｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、４２−４３相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＰｗ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、それぞれ判定される。これより、全ての相関関係が崩れているので、２以上のセンサが異常であることがわかる。
【００３３】
ステップ３５では、ステップ３４の異常センサの数を所定値と比較する。本実施形態では所定値を２とする。所定値は、故障診断に用いるセンサの数に応じて適当な値とすることができる。図４（ｄ）のように異常センサの数が２以上の場合には冷却系システムが故障していると判定し（ステップ３６）、故障診断を終了する。図４（ｂ）および（ｃ）のように異常センサの数が２より少ない場合には、センサ類が故障していると判定し（ステップ３９）、故障診断を終了する。
【００３４】
好ましくはステップ３７をおこなってもよく、異常センサが１つの場合には該センサが故障していると特定し（ステップ３８）、故障診断を終了する。図４（ｂ）の場合はＴｏｃセンサが故障していること、図４（ｃ）の場合にはＴｗセンサが故障しているであることがそれぞれ特定される。
【００３５】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る冷却系システムの故障診断システム１のＥＣＵ９の機能ブロック図で示される。本実施形態の故障診断システム1は、エンジンおよび冷却系システムに取り付けたセンサの出力値を所定値と比較することにより、冷却系システムおよびセンサの故障を診断するものである。なお冷却系システムの故障診断システム１は、前述した図１に示す通りであるので説明を省略する。
【００３６】
センサ値判定部５１は、センサの出力値が該センサごとに事前に定められた所定の範囲に入るかを判定し、該所定の範囲を超えたセンサは異常であると判定する。例えば該所定の範囲は、各センサの取りうる値として、エンジン２が正常運転している場合の各センサの出力の最小値と最大値の幅とする。
【００３７】
故障判定部５２は、センサ値判定部５１で異常と判定されたセンサの数が２以上の場合には冷却系システムの故障と判定し、異常と判定されたセンサの数が１つの場合には該センサが故障していると判定する。
【００３８】
この形態によると、各センサが取りうる値に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、冷却系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障診断判断を行うことができる。なお第１実施形態と同様に、他のセンサを用いてこれを行ってもよい。
【００３９】
次に図６を参照して、本実施形態の冷却系システムの故障診断フローを説明する。
【００４０】
ステップＳ６１において、各センサ値が所定の範囲に入るかを判定するプロセスを実行する。図７は、図４と同様に、エンジンの運転時のＴｏｃセンサの出力４１、Ｔｗセンサ５の出力４２、Ｐｗセンサ８の出力４３をそれぞれ縦軸に示し、時間を横軸に示した図である。図７(ａ)は、エンジン２が正常運転している際の各センサの出力を示す図である。この図によると、所定の範囲は、Ｔｏｃセンサの出力の最小値と最大値の幅４６、Ｔｗセンサの出力の最小値と最大値の幅４５、Ｐｗセンサの出力の最小値と最大値の幅４７である。
【００４１】
ステップ６２において、ステップ６１で異常と判定されたセンサがない場合は冷却系システムが正常であると判定する（ステップ６３）。例えば、運転時の各センサの出力が図７（ａ）である場合は、Ｔｏｃセンサ出力４１、Ｔｗセンサ出力４２およびＰｗセンサ出力４３が所定の範囲内にあるため、冷却系システムが正常であると判定し故障診断を終了する。一方ステップ６２においてステップ６１で異常と判定されたセンサがある場合には、次のステップへ進む（ステップ６４）。
【００４２】
ステップ６４で異常と判定されたセンサが１つの場合は、該センサが故障していると特定し（ステップ６５）、故障診断を終了する。例えば、運転時の各センサの出力が図７（ｂ）である場合は、ライン４４以降で、Ｔｏｃセンサ出力４１が所定の範囲を外れＴｏｃセンサが異常であると判定され、Ｔｏｃセンサが故障していると特定される。一方ステップ６４で異常と判定されたセンサが１つではない場合には、冷却系システムが故障していると判定し（ステップ６６）、故障診断を終了する。例えば運転時の各センサの出力が図７（ｃ）である場合は、ライン４４以降で、Ｔｏｃセンサ出力４１、Ｔｗセンサ出力４２およびＰｗセンサ出力４３がそれぞれ所定の範囲を外れ、３つのセンサ（Ｔｏｃセンサ、Ｔｗセンサ、Ｐｗセンサ）が異常であると判定されるので、冷却系システムが故障していると判定される（ステップ６６）。
【００４３】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係るエンジン２の制御システムである潤滑系システムの故障診断システム１の全体的な構成図である。本実施形態の故障診断システム１は、エンジンおよび潤滑系システムに取り付けたセンサの出力値と油圧設定情報の相関関係に基づいて、潤滑系システムおよびセンサの故障を診断するものである。
【００４４】
潤滑系システムは、オイルパン８１、オイルポンプ８３、レギュレータ８４およびチェックバルブ８８、オイルクーラ８５，オイルフィルタ８６、差圧センサ８７等から構成される。潤滑系システムは、オイルパン８１のエンジンオイルがオイルポンプ８３によって吸い上げられ、オイルクーラ８５で冷却され、オイルフィルタ８６でろ過され、エンジン２の各部分に送られ、オイルパン８１に戻るという循環を繰り返す。レギュレータ８４はＥＵＣ９から送られるレギュレータ設定圧情報（Ｐｒｅｇ）に基づきエンジンオイルの圧力を制御する。
【００４５】
オイルポンプ８３には油圧（Ｐｏｐ）センサ８２が設けられており、オイルポンプ８３の吐出圧力を検出する。またオイルフィルタ８６には差圧（ｄＰｏ）センサ８７が設けられており、オイルフィルタ８６への入力時と出力時のエンジンオイルの差圧を検出する。これらのセンサの出力値は、ＥＣＵ９に送られる。
【００４６】
本実施形態の潤滑系システムの故障診断システム１のＥＣＵ９の機能ブロック図は、図２で示される。相関関係判定部２１は、運転時の各センサの出力値およびＰｒｅｇの値に基づいて相関関係の崩れを判定する。まず運転時の各センサの出力値を検出し、該センサのうちの所定のセンサの出力値を他の残りのセンサの出力値およびＰｒｅｇの値を用いて推定し、所定のセンサの推定値をそれぞれ求める。この所定のセンサの出力値および該センサの推定値の２つの組ごとの差を求め、この差をそれぞれ所定値と比較して、運転時の各センサ間の相関関係が崩れているかを判定する。
【００４７】
本実施形態に基づいて説明すると、相関関係判定部２１では、まずエンジン２の運転時に前述のＰｏｐセンサ８２およびｄＰｏセンサ８７の出力値をそれぞれ取得する。次に、ｄＰｏセンサ８７の出力値からＰｏｐセンサの推定値ＰｏｐｄＰｏを、Ｐｒｅｇの値からＰｏｐセンサの推定値ＰｏｐＰｒｅｇをそれぞれ求める。これにより次式に示すように、Ｐｏｐセンサ８２の出力値ＰｏｐおよびＰｏｐセンサの推定値ＰｏｐｄＰｏ，ＰｏｐＰｒｅｇのそれぞれ２つの組ごとに差を求め、所定値の範囲にあるかどうかを判定する。
【００４８】
｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜＜１００ＫＰａ
｜Ｐｏｐ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜＜１００ＫＰａ （２）
｜ＰｏｐｄＰｏ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜＜１００ＫＰａ
ここで式（２）では、所定値を１００ＫＰａとするが、該所定値はこれに限定されず、またそれぞれに異なる値を設定してもよい。
【００４９】
センサ異常判定部２２は、相関関係判定部２１の判定結果からＰｏｐセンサ８２およびｄＰｏセンサ８７のいずれかが異常であるかを判定する。
【００５０】
故障判定部２３は、センサ異常判定部２２で異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合には潤滑系システムの故障と判定し、異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合には前述のセンサのいずれかが故障していると判定する。
【００５１】
本実施形態によると、相関関係に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、潤滑系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障診断判断を行うことができる。
【００５２】
本実施形態では３つのセンサを用いたがこれに限定されず、３つ以上のセンサを用いてもよい。またｄＰｏセンサ８７を用いたが、例えばオイルフィルタ８６の出口側にエンジンオイルの圧力を検出する圧力センサなどを用いてもよい。
【００５３】
次に図３を参照して、本実施形態の潤滑系システムの故障診断フローを説明する。ステップＳ３１において、相関関係の崩れの判定を行うプロセスを実行する。図９は、エンジンの運転時のＰｏｐセンサ８２の出力９２およびｄＰｏセンサ８７の出力９３をそれぞれ縦軸に示し、時間を横軸に示した図である。９１はレギュレータの設定圧情報（Ｐｒｅｇ）を示す。図９(ａ)は、エンジン２が正常運転している際の各センサの出力およびＰｒｅｇを示す図である。図９（ａ）に基づいて、Ｐｏｐセンサの推定値の関数ＰｏｐｄＰｏ＝ｆ３（ｄＰｏ）、ＰｏｐＰｒｅｇ＝ｆ４（Ｐｒｅｇ）をそれぞれ求める。ここで、ｄＰｏはｄＰｏセンサ８７の出力値であり、ＰｒｅｇはＰｒｅｇの値である。
【００５４】
運転時の各センサの出力値をそれぞれ求め、前述の関数を用いてＰｏｐの推定値ＰｏｐｄＰｏ、ＰｏｐＰｒｅｇを算出し、前述の式（２）を用いて各センサの出力値の２つの組ごとに運転時の相関関係の崩れをそれぞれ判定する。
【００５５】
ステップ３２において、ステップ３１の判定の結果に相関関係の崩れがない場合は潤滑系システムが正常であると判定する（ステップ３３）。例えば、運転時の各センサの出力が図９（ａ）である場合は、９１−９２相関関係は、｜Ｐｏｐ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜が１００ＫＰａの範囲に入るので崩れていないと判定される。また、９１−９３相関関係は｜ＰｏｐｄＰｏ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜が１００ＫＰａの範囲に入るので崩れていないと、９２−９３相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜が１００ＫＰａの範囲に入るので崩れていないとそれぞれ判定される。これより、それぞれ相関関係は崩れていないので、潤滑系システムが正常であると判定し故障診断を終了する。一方ステップ３２においてステップ３１の判定の結果に相関関係の崩れがある場合には、次のステップでセンサの異常を判定する（ステップ３４）。
【００５６】
ステップ３４では、ステップ３１の相関関係の判定結果に基づいて異常と判定されたセンサの数を判定する。例えば図９（ｂ）の場合には、ライン９４以降で、９１−９３相関関係は｜ＰｏｐｄＰｏ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れていると、９２−９３相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れているとそれぞれ判定される。これより、９１−９３相関関係、９２−９３相関関係はそれぞれ崩れており、９１−９２相関関係は崩れていないので、１つのセンサ（Ｐｏｐセンサ）が異常であることがわかる。
【００５７】
また、例えば図９（ｃ）の場合には、ライン９４以降で、９１−９２相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れていると、９１−９３相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れていると、９２−９３相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れているとそれぞれ判定される。これより、全ての相関関係が崩れているので、２つのセンサが異常であることがわかる。
【００５８】
ステップ３５では、ステップ３４の異常センサの数を所定値と比較する。本実施形態では所定値を２とする。所定値は、故障診断に用いるセンサの数に応じて適当な値とすることができる。図９（ｃ）のように異常センサの数が２以上の場合には潤滑系システムが故障していると判定し（ステップ３６）、故障診断を終了する。図９（ｂ）のように異常センサの数が２より少ない場合には、センサ類が故障していると判定し（ステップ３９）、故障診断を終了する。好ましくは前述の通り、ステップ３７をおこなってもよい。
【００５９】
（第４実施形態）
本発明第４実施形態に係る潤滑系システムの故障診断システム１のＥＣＵ９の機能ブロック図は図５で示される。本実施形態の故障診断システム1は、エンジンおよび潤滑系システムに取り付けたセンサの出力値を所定値と比較することにより、潤滑系システムおよびセンサの故障を診断するものである。なお潤滑系システムの故障診断システム１は、前述した図８に示す通りであるので説明を省略する。
【００６０】
センサ値判定部５１は、センサの出力値が該センサごとに事前に定められた所定の範囲に入るかを判定し、該所定の範囲を超えたセンサは異常であると判定する。例えば該所定の範囲は、各センサの取りうる値として、エンジン２が正常運転している場合の各センサの出力値の前後１０％の値の幅とする。
【００６１】
故障判定部５２は、センサ値判定部５１で異常と判定されたセンサの数が２以上の場合には潤滑系システムの故障と判定し、異常と判定されたセンサの数が１つの場合には該センサが故障していると判定する。
【００６２】
この形態によると、各センサが取りうる値に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、潤滑系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障診断判断を行うことができる。なお第３実施形態と同様に、他のセンサを用いてこれを行ってもよい。
【００６３】
次に図６を参照して、本実施形態の潤滑系システムの故障診断フローを説明する。ステップＳ６１において、各センサ値が所定の範囲に入るかを判定するプロセスを実行する。図１０は、図９と同様に、エンジンの運転時のＰｏｐセンサの出力９２、ｄＰｏセンサの出力９３およびレギュレータの設定圧情報（Ｐｒｅｇ）９１をそれぞれ縦軸に示し、時間を横軸に示した図である。図１０(ａ)は、エンジン２が正常運転している際の各センサの出力を示す図である。この図によると、所定の範囲は、Ｐｏｐセンサの出力９２の前後１０％の値の幅９５、ｄＰｏセンサの出力９３の前後１０％の値の幅９６である。
【００６４】
ステップ６２において、ステップ６１で異常と判定されたセンサがない場合は潤滑系システムが正常であると判定する（ステップ６３）。例えば、運転時の各センサの出力が図１０（ａ）である場合は、Ｐｏｐセンサ出力９２が所定範囲９５に、ｄＰｏセンサ出力９３が所定範囲９６にそれぞれ入っているため、潤滑系システムが正常であると判定し故障診断を終了する。一方ステップ６２においてステップ６１で異常と判定されたセンサがある場合には、次のステップへ進む（ステップ６４）。
【００６５】
ステップ６４において、異常と判定されたセンサが１つの場合は、該センサが故障していると特定し（ステップ６５）、故障診断を終了する。例えば運転時の各センサの出力が図１０（ｂ）である場合は、ライン９４以降で、ｄＰｏセンサ出力９３が所定範囲９６を外れ異常と判定され、１つのセンサ（ｄＰｏセンサ）が故障していると判定される。一方ステップ６４で異常と判定されたセンサが一つでない場合には、潤滑系システムが故障していると判定し（ステップ６６）、故障診断を終了する。例えば運転時の各センサの出力が図１０（ｃ）である場合は、ライン９４以降で、Ｐｏｐセンサ出力９２およびｄＰｏセンサ出力９３がそれぞれ所定範囲を外れ、２つのセンサ（Ｐｏｐセンサ、ｄＰｏセンサ）が異常であると判定され、潤滑系システムが故障していると判定される。
【００６６】
以上に、この発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１および第２実施形態に従う、航空機用の内燃機関およびその制御システムの故障診断システムを概略的に示す図。
【図２】本発明の第１および第３実施形態に従う、故障診断システムの機能ブロック図。
【図３】前記第１および第３実施形態に従う、故障診断プロセスのフローチャート。
【図４】本発明の第１実施形態に従う、センサの出力の関係を表す図。
【図５】本発明の第２および第４実施形態に従う、故障診断システムの機能ブロック図。
【図６】前記第２および第４実施形態に従う、故障診断プロセスのフローチャート。
【図７】本発明の第２実施形態に従う、センサの出力の関係を表す図。
【図８】本発明の第３および４実施形態に従う、航空機用の内燃機関およびその制御システムの故障診断システム概略的に示す図。
【図９】本発明の第３実施形態に従う、センサの出力およびレギュレータの設定圧情報の関係を表す図。
【図１０】本発明の第４実施形態に従う、センサの出力および設定情報の関係を表す図。
【符号の説明】
【００６８】
２ エンジン（内燃機関）
５ 水温センサ（センサ）
８ タンク圧センサ（センサ）
９ ＥＣＵ
８２ 油圧センサ（センサ）
８７ 差圧センサ（センサ）
【技術分野】
【０００１】
航空機用内燃機関の故障診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンについての制御システムには、エンジンの動作を制御するシステム、冷却系システム、潤滑システムおよび排気システムなどが挙げられる。これらのエンジンの制御システムには多数のセンサが使用されており、該センサ情報に基づき、センサおよびこれらのエンジンの制御システムの故障かどうかの診断が行われている。
【０００３】
例えば特許文献１においては、油圧レギュレータ下流の潤滑油供給通路に設けられた油圧センサからの油圧情報に基づき、潤滑系統の異常を判断する制御装置が開示されている。また特許文献２においては、水温センサからの情報と基準値とを比較してサーモスタット故障（冷却系システム）または水温センサ故障を判断する異常検出装置が開示されている。
【特許文献１】特公平7-84843公報
【特許文献２】特開平11-173149公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および引用文献２では、故障の判断を１つのセンサの情報に基づいて行っており、誤判断されるおそれがある。航空機用エンジンの制御システムの故障診断については、安全性の観点からより高い精度の故障診断が要求される。したがって、良好な精度で故障診断できる手法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の一形態によると、３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、３つ以上のセンサの出力値について２つのセンサの組ごとの相関関係を判定し、相関関係の結果に基づいて、センサのいずれかが異常であるかを判定し、異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合は制御システムが故障していると判定する。異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合にはセンサのいずれかが故障していると判定する。
【０００６】
この形態によると、相関関係に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、冷却系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障判定を行うことができるという利点が得られる。
【０００７】
この発明の一実施形態によると、センサの出力値の異常の数が１つの場合には、センサが故障していると判定する。
【０００８】
この発明のもう一つの形態によると、３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、３つ以上のセンサの出力値がセンサごとに予め定められた範囲に入るかをそれぞれ判定し、比較の結果、出力値が予め定められた範囲に入らないセンサが複数ある場合はシステムが故障していると判定する。予め定められた範囲に入らないセンサが１つの場合にはセンサが故障していると判定する。
【０００９】
この形態によると、各センサが取りうる値に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、冷却系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障診断判断を行うことができるという利点が得られる。
【００１０】
この発明の一実施形態によると、内燃機関の制御システムは、冷却系システムおよび潤滑系システムの少なくとも一方である。
【００１１】
この発明の一実施形態によると、制御システムが冷却系システムである場合に、３つ以上のセンサが、内燃機関の水温センサ、冷却水タンクのタンク圧センサおよびオイルクーラのオイル温度センサである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に図面を参照して、本発明に係る各実施形態について説明する。第２実施形態以降では第１実施形態と異なる構成のみを説明し、同一の構成については同一の符号を付し説明を簡略または省略する。
【００１３】
(第１実施形態)
図１は本発明の第１実施形態係る内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）２の制御システムである冷却系システムの故障診断システム１の全体的な構成図である。本実施形態の故障診断システム1は、エンジンおよび冷却系システムに取り付けたセンサの出力値の相関関係に基づいて冷却系システムおよびセンサの故障を診断するものである。
【００１４】
冷却系システムは、エンジン２の運転温度を適正な範囲に保つために、ラジエータ３、サーモスタット４、ウォータポンプ６、冷却水タンク７等から構成される水冷式の冷却系システムである。冷却系システムは、ウォータポンプ６で冷却水を循環し、冷却水が高温状態になるとサーモスタット４で冷却水をラジエータ３に送り冷却水の水温を下げ、再び内燃機関の冷却に用いる。
【００１５】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）９は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリを備えるコンピュータである。ＲＯＭには、航空機の様々な制御を実現するためのコンピュータ・プログラムおよび該プログラムの実施に必要なデータ（マップを含む）を格納することができる。ＲＯＭには、ＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリが含まれる。ＲＡＭには、ＣＰＵによる演算のための作業領域が設けられる。ＥＣＵ９は、航空機の各部から信号を受取ると共に、該メモリに記憶されたデータおよびプログラムに従って演算を行い、航空機の各部を制御するための制御信号を生成する。
【００１６】
サーモスタット４には水温（Ｔｗ）センサ５が設けられており、サーモスタット４内の冷却水の水温を検出する。また冷却水タンク７にはタンク圧（Ｐｗ）センサ８が設けられており、冷却水タンク内の圧力を検出する。さらに潤滑系システムに備えられたオイルクーラ（図示せず）には油温（Ｔｏｃ）センサが設けられており、オイルクーラ内のエンジンオイルの油温を検出する。これらのセンサの出力値は、ＥＣＵ９に送られる。
【００１７】
ＥＣＵ９は、上記各種センサからの入力信号に応じて、メモリに記憶されたプログラムおよびデータ（マップを含む）に従い、冷却系システムの故障を診断し、診断結果をモニタ１０に表示する。
【００１８】
図２は、本実施形態の冷却系システムの故障診断システム１のＥＣＵ９の機能ブロック図である。各機能ブロックによる処理は、所定の制御周期で実行される。例えば、各気筒の吸入行程開始時の上死点でカム角センサ（図示せず）が発生するパルス（ＴＤＣ信号）に基づいて実行してもよい。
【００１９】
相関関係判定部２１は、運転時の各センサの出力値に基づいて相関関係の崩れを判定する。まず運転時の各センサの出力値を検出し、該センサのうちの所定のセンサの出力値を他の残りのセンサの出力値を用いて推定し、所定のセンサの推定値をそれぞれ求める。この所定のセンサの出力値および該センサの推定値の２つの組ごとの差を求め、この差をそれぞれ所定値と比較して、運転時の各センサ間の相関関係が崩れているかを判定する。
【００２０】
本実施形態に基づいて説明すると、相関関係判定部２１では、まずエンジン２の運転時に前述のＴｗセンサ５、Ｐｗセンサ８およびＴｏｃセンサの出力値をそれぞれ取得する。次に、Ｐｗセンサ８の出力値からＴｗセンサの推定値ＴｗＰｗを、Ｔｏｃセンサの出力値からＴｗセンサの推定値ＴｗＴｏｃをそれぞれ求める。これにより次式に示すように、Ｔｗセンサ５の出力値ＴｗおよびＴｗセンサの推定値ＴｗＰｗ，ＴｗＴｏｃのそれぞれ２つの組ごとに差を求め、所定値の範囲にあるかどうかを判定する。
【００２１】
｜Ｔｗ−ＴｗＰｗ｜＜１０℃
｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜＜１０℃ （１）
｜ＴｗＰｗ−ＴｗＴｏｃ｜＜１０℃
ここで、式（１）では所定値を１０℃とするが、該所定値はこれに限定されず、またそれぞれに異なる値を設定してもよい。
【００２２】
センサ異常判定部２２は、相関関係判定部２１の判定結果からＴｗセンサ５、Ｐｗセンサ８およびＴｏｃセンサのいずれが異常であるかを判定する。
【００２３】
故障判定部２３は、センサ異常判定部２２で異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合には冷却系システムの故障と判定し、異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合には前述のセンサのいずれかが故障していると判定する。
【００２４】
この形態によると、相関関係に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、冷却系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障判定を行うことができる。
【００２５】
なお本実施形態では３つのセンサを用いたがこれに限定されず、３つ以上のセンサを用いてもよい。またＰｗセンサ８を用いたが、例えばタンク内の冷却水の水温を検出する水温センサおよびタンク内の冷却水の水面高を検出する水面レベルセンサなどを用いてもよい。
【００２６】
次に図３を参照して、本実施形態の冷却系システムの故障診断フローを説明する。該フローに示されるプロセスは、ＥＣＵ９により実行され、より具体的には、図２に示される機能ブロックによって実現される。該フローの制御周期は、前述の通り例えばＴＤＣ信号に同期する。
【００２７】
ステップＳ３１において、相関関係の崩れの判定を行うプロセスを実行する。図４は、エンジンの運転時のＴｏｃセンサの出力４１、Ｔｗセンサ５の出力４２、Ｐｗセンサ８の出力４３をそれぞれ縦軸に示し、時間を横軸に示した図である。図４(ａ)は、エンジン２が正常運転している際の各センサの出力を示す図である。図４（ａ）に基づいて、Ｔｗの推定値の関数ＴｗＰｗ＝ｆ１（Ｐｗ）、ＴｗＴｏｃ＝ｆ２（Ｔｏｃ）をそれぞれ求める。ここで、ＰｗはＰｗセンサ８の出力値であり、ＴｏｃはＴｏｃセンサの出力値である。
【００２８】
運転時の各センサの出力値をそれぞれ求め、前述の関数を用いてＴｗの推定値ＴｗＰｗ、ＴｗＴｏｃを算出し、前述の式（１）を用いて各センサの出力値の２つの組ごとに運転時の相関関係の崩れをそれぞれ判定する。
【００２９】
ステップ３２において、ステップ３１の判定の結果に相関関係の崩れがない場合は冷却系システムが正常であると判定する（ステップ３３）。例えば運転時の各センサの出力が図４（ａ）である場合は、Ｔｏｃセンサ出力４１とＴｗセンサ出力４２の相関関係（以下、４１−４２相関関係と示し、相関関係については同様の形式で示す）は、｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲に入るので崩れていないと判定される。また、４１−４３相関関係は｜ＴｗＰｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲に入るので崩れていないと、４２−４３相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＰｗ｜が１０℃の範囲に入るので崩れていないとそれぞれ判定される。これより、それぞれ相関関係は崩れていないので、冷却系システムが正常であると判定し故障診断を終了する。一方ステップ３２においてステップ３１の判定の結果に相関関係の崩れがある場合には、次のステップでセンサの異常を判定する（ステップ３４）。
【００３０】
ステップ３４では、ステップ３１の相関関係の判定結果に基づいて異常と判定されたセンサの数を判定する。例えば、図４（ｂ）の場合には、ライン４４以降で、４１−４２相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、４１−４３相関関係は｜ＴｗＰｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れているとそれぞれ判定される。これより、４１−４２相関関係、４１−４２相関関係はそれぞれ崩れており、４２−４３相関関係は崩れていないので、１つのセンサ（Ｔｏｃセンサ）が異常であることがわかる。
【００３１】
また、例えば図４（ｃ）の場合には、ライン４４以降で、４１−４２相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、４２−４３相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＰｗ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れているとそれぞれ判定される。これより、４１−４２相関関係、４２−４３相関関係はそれぞれ崩れており、４１−４３相関関係は崩れていないので、１つのセンサ（Ｔｗセンサ）が異常であることがわかる。
【００３２】
さらに、例えば図４（ｄ）の場合には、ライン４４以降で、４１−４２相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、４１−４３相関関係は｜ＴｗＰｗ−ＴｗＴｏｃ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、４２−４３相関関係は｜Ｔｗ−ＴｗＰｗ｜が１０℃の範囲を外れるので崩れていると、それぞれ判定される。これより、全ての相関関係が崩れているので、２以上のセンサが異常であることがわかる。
【００３３】
ステップ３５では、ステップ３４の異常センサの数を所定値と比較する。本実施形態では所定値を２とする。所定値は、故障診断に用いるセンサの数に応じて適当な値とすることができる。図４（ｄ）のように異常センサの数が２以上の場合には冷却系システムが故障していると判定し（ステップ３６）、故障診断を終了する。図４（ｂ）および（ｃ）のように異常センサの数が２より少ない場合には、センサ類が故障していると判定し（ステップ３９）、故障診断を終了する。
【００３４】
好ましくはステップ３７をおこなってもよく、異常センサが１つの場合には該センサが故障していると特定し（ステップ３８）、故障診断を終了する。図４（ｂ）の場合はＴｏｃセンサが故障していること、図４（ｃ）の場合にはＴｗセンサが故障しているであることがそれぞれ特定される。
【００３５】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る冷却系システムの故障診断システム１のＥＣＵ９の機能ブロック図で示される。本実施形態の故障診断システム1は、エンジンおよび冷却系システムに取り付けたセンサの出力値を所定値と比較することにより、冷却系システムおよびセンサの故障を診断するものである。なお冷却系システムの故障診断システム１は、前述した図１に示す通りであるので説明を省略する。
【００３６】
センサ値判定部５１は、センサの出力値が該センサごとに事前に定められた所定の範囲に入るかを判定し、該所定の範囲を超えたセンサは異常であると判定する。例えば該所定の範囲は、各センサの取りうる値として、エンジン２が正常運転している場合の各センサの出力の最小値と最大値の幅とする。
【００３７】
故障判定部５２は、センサ値判定部５１で異常と判定されたセンサの数が２以上の場合には冷却系システムの故障と判定し、異常と判定されたセンサの数が１つの場合には該センサが故障していると判定する。
【００３８】
この形態によると、各センサが取りうる値に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、冷却系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障診断判断を行うことができる。なお第１実施形態と同様に、他のセンサを用いてこれを行ってもよい。
【００３９】
次に図６を参照して、本実施形態の冷却系システムの故障診断フローを説明する。
【００４０】
ステップＳ６１において、各センサ値が所定の範囲に入るかを判定するプロセスを実行する。図７は、図４と同様に、エンジンの運転時のＴｏｃセンサの出力４１、Ｔｗセンサ５の出力４２、Ｐｗセンサ８の出力４３をそれぞれ縦軸に示し、時間を横軸に示した図である。図７(ａ)は、エンジン２が正常運転している際の各センサの出力を示す図である。この図によると、所定の範囲は、Ｔｏｃセンサの出力の最小値と最大値の幅４６、Ｔｗセンサの出力の最小値と最大値の幅４５、Ｐｗセンサの出力の最小値と最大値の幅４７である。
【００４１】
ステップ６２において、ステップ６１で異常と判定されたセンサがない場合は冷却系システムが正常であると判定する（ステップ６３）。例えば、運転時の各センサの出力が図７（ａ）である場合は、Ｔｏｃセンサ出力４１、Ｔｗセンサ出力４２およびＰｗセンサ出力４３が所定の範囲内にあるため、冷却系システムが正常であると判定し故障診断を終了する。一方ステップ６２においてステップ６１で異常と判定されたセンサがある場合には、次のステップへ進む（ステップ６４）。
【００４２】
ステップ６４で異常と判定されたセンサが１つの場合は、該センサが故障していると特定し（ステップ６５）、故障診断を終了する。例えば、運転時の各センサの出力が図７（ｂ）である場合は、ライン４４以降で、Ｔｏｃセンサ出力４１が所定の範囲を外れＴｏｃセンサが異常であると判定され、Ｔｏｃセンサが故障していると特定される。一方ステップ６４で異常と判定されたセンサが１つではない場合には、冷却系システムが故障していると判定し（ステップ６６）、故障診断を終了する。例えば運転時の各センサの出力が図７（ｃ）である場合は、ライン４４以降で、Ｔｏｃセンサ出力４１、Ｔｗセンサ出力４２およびＰｗセンサ出力４３がそれぞれ所定の範囲を外れ、３つのセンサ（Ｔｏｃセンサ、Ｔｗセンサ、Ｐｗセンサ）が異常であると判定されるので、冷却系システムが故障していると判定される（ステップ６６）。
【００４３】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係るエンジン２の制御システムである潤滑系システムの故障診断システム１の全体的な構成図である。本実施形態の故障診断システム１は、エンジンおよび潤滑系システムに取り付けたセンサの出力値と油圧設定情報の相関関係に基づいて、潤滑系システムおよびセンサの故障を診断するものである。
【００４４】
潤滑系システムは、オイルパン８１、オイルポンプ８３、レギュレータ８４およびチェックバルブ８８、オイルクーラ８５，オイルフィルタ８６、差圧センサ８７等から構成される。潤滑系システムは、オイルパン８１のエンジンオイルがオイルポンプ８３によって吸い上げられ、オイルクーラ８５で冷却され、オイルフィルタ８６でろ過され、エンジン２の各部分に送られ、オイルパン８１に戻るという循環を繰り返す。レギュレータ８４はＥＵＣ９から送られるレギュレータ設定圧情報（Ｐｒｅｇ）に基づきエンジンオイルの圧力を制御する。
【００４５】
オイルポンプ８３には油圧（Ｐｏｐ）センサ８２が設けられており、オイルポンプ８３の吐出圧力を検出する。またオイルフィルタ８６には差圧（ｄＰｏ）センサ８７が設けられており、オイルフィルタ８６への入力時と出力時のエンジンオイルの差圧を検出する。これらのセンサの出力値は、ＥＣＵ９に送られる。
【００４６】
本実施形態の潤滑系システムの故障診断システム１のＥＣＵ９の機能ブロック図は、図２で示される。相関関係判定部２１は、運転時の各センサの出力値およびＰｒｅｇの値に基づいて相関関係の崩れを判定する。まず運転時の各センサの出力値を検出し、該センサのうちの所定のセンサの出力値を他の残りのセンサの出力値およびＰｒｅｇの値を用いて推定し、所定のセンサの推定値をそれぞれ求める。この所定のセンサの出力値および該センサの推定値の２つの組ごとの差を求め、この差をそれぞれ所定値と比較して、運転時の各センサ間の相関関係が崩れているかを判定する。
【００４７】
本実施形態に基づいて説明すると、相関関係判定部２１では、まずエンジン２の運転時に前述のＰｏｐセンサ８２およびｄＰｏセンサ８７の出力値をそれぞれ取得する。次に、ｄＰｏセンサ８７の出力値からＰｏｐセンサの推定値ＰｏｐｄＰｏを、Ｐｒｅｇの値からＰｏｐセンサの推定値ＰｏｐＰｒｅｇをそれぞれ求める。これにより次式に示すように、Ｐｏｐセンサ８２の出力値ＰｏｐおよびＰｏｐセンサの推定値ＰｏｐｄＰｏ，ＰｏｐＰｒｅｇのそれぞれ２つの組ごとに差を求め、所定値の範囲にあるかどうかを判定する。
【００４８】
｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜＜１００ＫＰａ
｜Ｐｏｐ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜＜１００ＫＰａ （２）
｜ＰｏｐｄＰｏ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜＜１００ＫＰａ
ここで式（２）では、所定値を１００ＫＰａとするが、該所定値はこれに限定されず、またそれぞれに異なる値を設定してもよい。
【００４９】
センサ異常判定部２２は、相関関係判定部２１の判定結果からＰｏｐセンサ８２およびｄＰｏセンサ８７のいずれかが異常であるかを判定する。
【００５０】
故障判定部２３は、センサ異常判定部２２で異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合には潤滑系システムの故障と判定し、異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合には前述のセンサのいずれかが故障していると判定する。
【００５１】
本実施形態によると、相関関係に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、潤滑系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障診断判断を行うことができる。
【００５２】
本実施形態では３つのセンサを用いたがこれに限定されず、３つ以上のセンサを用いてもよい。またｄＰｏセンサ８７を用いたが、例えばオイルフィルタ８６の出口側にエンジンオイルの圧力を検出する圧力センサなどを用いてもよい。
【００５３】
次に図３を参照して、本実施形態の潤滑系システムの故障診断フローを説明する。ステップＳ３１において、相関関係の崩れの判定を行うプロセスを実行する。図９は、エンジンの運転時のＰｏｐセンサ８２の出力９２およびｄＰｏセンサ８７の出力９３をそれぞれ縦軸に示し、時間を横軸に示した図である。９１はレギュレータの設定圧情報（Ｐｒｅｇ）を示す。図９(ａ)は、エンジン２が正常運転している際の各センサの出力およびＰｒｅｇを示す図である。図９（ａ）に基づいて、Ｐｏｐセンサの推定値の関数ＰｏｐｄＰｏ＝ｆ３（ｄＰｏ）、ＰｏｐＰｒｅｇ＝ｆ４（Ｐｒｅｇ）をそれぞれ求める。ここで、ｄＰｏはｄＰｏセンサ８７の出力値であり、ＰｒｅｇはＰｒｅｇの値である。
【００５４】
運転時の各センサの出力値をそれぞれ求め、前述の関数を用いてＰｏｐの推定値ＰｏｐｄＰｏ、ＰｏｐＰｒｅｇを算出し、前述の式（２）を用いて各センサの出力値の２つの組ごとに運転時の相関関係の崩れをそれぞれ判定する。
【００５５】
ステップ３２において、ステップ３１の判定の結果に相関関係の崩れがない場合は潤滑系システムが正常であると判定する（ステップ３３）。例えば、運転時の各センサの出力が図９（ａ）である場合は、９１−９２相関関係は、｜Ｐｏｐ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜が１００ＫＰａの範囲に入るので崩れていないと判定される。また、９１−９３相関関係は｜ＰｏｐｄＰｏ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜が１００ＫＰａの範囲に入るので崩れていないと、９２−９３相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜が１００ＫＰａの範囲に入るので崩れていないとそれぞれ判定される。これより、それぞれ相関関係は崩れていないので、潤滑系システムが正常であると判定し故障診断を終了する。一方ステップ３２においてステップ３１の判定の結果に相関関係の崩れがある場合には、次のステップでセンサの異常を判定する（ステップ３４）。
【００５６】
ステップ３４では、ステップ３１の相関関係の判定結果に基づいて異常と判定されたセンサの数を判定する。例えば図９（ｂ）の場合には、ライン９４以降で、９１−９３相関関係は｜ＰｏｐｄＰｏ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れていると、９２−９３相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れているとそれぞれ判定される。これより、９１−９３相関関係、９２−９３相関関係はそれぞれ崩れており、９１−９２相関関係は崩れていないので、１つのセンサ（Ｐｏｐセンサ）が異常であることがわかる。
【００５７】
また、例えば図９（ｃ）の場合には、ライン９４以降で、９１−９２相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐＰｒｅｇ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れていると、９１−９３相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れていると、９２−９３相関関係は｜Ｐｏｐ−ＰｏｐｄＰｏ｜が１００ＫＰａの範囲を外れるので崩れているとそれぞれ判定される。これより、全ての相関関係が崩れているので、２つのセンサが異常であることがわかる。
【００５８】
ステップ３５では、ステップ３４の異常センサの数を所定値と比較する。本実施形態では所定値を２とする。所定値は、故障診断に用いるセンサの数に応じて適当な値とすることができる。図９（ｃ）のように異常センサの数が２以上の場合には潤滑系システムが故障していると判定し（ステップ３６）、故障診断を終了する。図９（ｂ）のように異常センサの数が２より少ない場合には、センサ類が故障していると判定し（ステップ３９）、故障診断を終了する。好ましくは前述の通り、ステップ３７をおこなってもよい。
【００５９】
（第４実施形態）
本発明第４実施形態に係る潤滑系システムの故障診断システム１のＥＣＵ９の機能ブロック図は図５で示される。本実施形態の故障診断システム1は、エンジンおよび潤滑系システムに取り付けたセンサの出力値を所定値と比較することにより、潤滑系システムおよびセンサの故障を診断するものである。なお潤滑系システムの故障診断システム１は、前述した図８に示す通りであるので説明を省略する。
【００６０】
センサ値判定部５１は、センサの出力値が該センサごとに事前に定められた所定の範囲に入るかを判定し、該所定の範囲を超えたセンサは異常であると判定する。例えば該所定の範囲は、各センサの取りうる値として、エンジン２が正常運転している場合の各センサの出力値の前後１０％の値の幅とする。
【００６１】
故障判定部５２は、センサ値判定部５１で異常と判定されたセンサの数が２以上の場合には潤滑系システムの故障と判定し、異常と判定されたセンサの数が１つの場合には該センサが故障していると判定する。
【００６２】
この形態によると、各センサが取りうる値に基づいてセンサの故障を判定するため、より良好な精度で故障診断をすることができる。また、潤滑系システムの故障であるか、センサの故障であるかの故障診断判断を行うことができる。なお第３実施形態と同様に、他のセンサを用いてこれを行ってもよい。
【００６３】
次に図６を参照して、本実施形態の潤滑系システムの故障診断フローを説明する。ステップＳ６１において、各センサ値が所定の範囲に入るかを判定するプロセスを実行する。図１０は、図９と同様に、エンジンの運転時のＰｏｐセンサの出力９２、ｄＰｏセンサの出力９３およびレギュレータの設定圧情報（Ｐｒｅｇ）９１をそれぞれ縦軸に示し、時間を横軸に示した図である。図１０(ａ)は、エンジン２が正常運転している際の各センサの出力を示す図である。この図によると、所定の範囲は、Ｐｏｐセンサの出力９２の前後１０％の値の幅９５、ｄＰｏセンサの出力９３の前後１０％の値の幅９６である。
【００６４】
ステップ６２において、ステップ６１で異常と判定されたセンサがない場合は潤滑系システムが正常であると判定する（ステップ６３）。例えば、運転時の各センサの出力が図１０（ａ）である場合は、Ｐｏｐセンサ出力９２が所定範囲９５に、ｄＰｏセンサ出力９３が所定範囲９６にそれぞれ入っているため、潤滑系システムが正常であると判定し故障診断を終了する。一方ステップ６２においてステップ６１で異常と判定されたセンサがある場合には、次のステップへ進む（ステップ６４）。
【００６５】
ステップ６４において、異常と判定されたセンサが１つの場合は、該センサが故障していると特定し（ステップ６５）、故障診断を終了する。例えば運転時の各センサの出力が図１０（ｂ）である場合は、ライン９４以降で、ｄＰｏセンサ出力９３が所定範囲９６を外れ異常と判定され、１つのセンサ（ｄＰｏセンサ）が故障していると判定される。一方ステップ６４で異常と判定されたセンサが一つでない場合には、潤滑系システムが故障していると判定し（ステップ６６）、故障診断を終了する。例えば運転時の各センサの出力が図１０（ｃ）である場合は、ライン９４以降で、Ｐｏｐセンサ出力９２およびｄＰｏセンサ出力９３がそれぞれ所定範囲を外れ、２つのセンサ（Ｐｏｐセンサ、ｄＰｏセンサ）が異常であると判定され、潤滑系システムが故障していると判定される。
【００６６】
以上に、この発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１および第２実施形態に従う、航空機用の内燃機関およびその制御システムの故障診断システムを概略的に示す図。
【図２】本発明の第１および第３実施形態に従う、故障診断システムの機能ブロック図。
【図３】前記第１および第３実施形態に従う、故障診断プロセスのフローチャート。
【図４】本発明の第１実施形態に従う、センサの出力の関係を表す図。
【図５】本発明の第２および第４実施形態に従う、故障診断システムの機能ブロック図。
【図６】前記第２および第４実施形態に従う、故障診断プロセスのフローチャート。
【図７】本発明の第２実施形態に従う、センサの出力の関係を表す図。
【図８】本発明の第３および４実施形態に従う、航空機用の内燃機関およびその制御システムの故障診断システム概略的に示す図。
【図９】本発明の第３実施形態に従う、センサの出力およびレギュレータの設定圧情報の関係を表す図。
【図１０】本発明の第４実施形態に従う、センサの出力および設定情報の関係を表す図。
【符号の説明】
【００６８】
２ エンジン（内燃機関）
５ 水温センサ（センサ）
８ タンク圧センサ（センサ）
９ ＥＣＵ
８２ 油圧センサ（センサ）
８７ 差圧センサ（センサ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、
前記３つ以上のセンサの出力値について２つのセンサの組ごとの相関関係を判定するステップと、
該相関関係の結果に基づいて、前記センサのいずれかが異常であるかを判定するステップと、
前記異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合は前記制御システムが故障していると判定し、前記異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合には前記センサのいずれかが故障していると判定するステップと、
を含む、故障診断方法。
【請求項２】
前記センサの出力値の異常の数が１つの場合には、該センサが故障していると判定するステップをさらに含む、請求項１に記載の故障診断方法。
【請求項３】
３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、
前記３つ以上のセンサの出力値が該センサごとに予め定められた範囲に入るかをそれぞれ判定するステップと、
前記比較の結果、出力値が前記予め定められた範囲に入らないセンサが複数ある場合は前記システムが故障していると判定し、前記予め定められた範囲に入らないセンサが１つの場合には当該センサが故障していると判定するステップと、
を含む、故障診断方法。
【請求項４】
前記内燃機関の制御システムは、冷却系システムおよび潤滑系システムの少なくとも一方である、請求項１または３に記載の故障診断方法。
【請求項５】
前記制御システムが冷却系システムである場合に、前記３つ以上のセンサが、前記内燃機関の水温センサ、冷却水タンクのタンク圧センサおよびオイルクーラのオイル温度センサである、請求項１または３に記載の故障診断方法。
【請求項１】
３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、
前記３つ以上のセンサの出力値について２つのセンサの組ごとの相関関係を判定するステップと、
該相関関係の結果に基づいて、前記センサのいずれかが異常であるかを判定するステップと、
前記異常と判定されたセンサの数が所定値より多い場合は前記制御システムが故障していると判定し、前記異常と判定されたセンサの数が所定値より少ない場合には前記センサのいずれかが故障していると判定するステップと、
を含む、故障診断方法。
【請求項２】
前記センサの出力値の異常の数が１つの場合には、該センサが故障していると判定するステップをさらに含む、請求項１に記載の故障診断方法。
【請求項３】
３つ以上のセンサおよび制御システムを備える航空機の内燃機関において、
前記３つ以上のセンサの出力値が該センサごとに予め定められた範囲に入るかをそれぞれ判定するステップと、
前記比較の結果、出力値が前記予め定められた範囲に入らないセンサが複数ある場合は前記システムが故障していると判定し、前記予め定められた範囲に入らないセンサが１つの場合には当該センサが故障していると判定するステップと、
を含む、故障診断方法。
【請求項４】
前記内燃機関の制御システムは、冷却系システムおよび潤滑系システムの少なくとも一方である、請求項１または３に記載の故障診断方法。
【請求項５】
前記制御システムが冷却系システムである場合に、前記３つ以上のセンサが、前記内燃機関の水温センサ、冷却水タンクのタンク圧センサおよびオイルクーラのオイル温度センサである、請求項１または３に記載の故障診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２８１２６３（Ｐ２００９−２８１２６３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３３６５６（Ｐ２００８−１３３６５６）
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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