(57)【要約】  電気作動弁の動作状態を確認するためのシステムは弁診断装置を含み、弁診断装置は、電気作動弁の可動部分の固定部分に対する動きを検出して機械センサー信号を出力するための機械センサーと、電気作動弁の動作と関連付けられた電気的特性を検出して電気センサー信号を出力するための電気センサーを含む。本システムは、機械センサー信号および電気センサー信号を受信するために弁診断装置に接続されて、対応する出力を表示するように構成された、データ分析装置も含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気作動弁の動作状態を確認するためのシステムであって、
弁診断装置で、
前記電気作動弁の可動部分の前記電気作動弁の固定部分に対する動きを検出して、前記検出された動きに基づいて機械センサー信号を出力するための機械センサーと、
前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた電気的特性を検出して、前記検出された電気的特性に基づいて電気センサー信号を出力するための電気センサーと
を含む、弁診断装置と、
前記機械センサー信号および前記電気センサー信号を受信するために前記弁診断装置に接続されたデータ分析装置であって、前記機械センサー信号および前記電気センサー信号に基づいて出力を表示するように構成される、データ分析装置と
を備える、システム。
【請求項２】
前記機械センサーは、加速度計、マイクロホン、および圧力センサーの１つを含む、請求項１または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項３】
前記機械センサーは圧電型加速度計を含む、請求項２または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項４】
前記機械センサーは、前記可動部分が前記固定部分に接触する場合に生じる振動を感知する、請求項２、３のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項５】
前記機械センサーは、前記可動部分が、その移動の終わりで、前記固定部分に向かい合った第２の固定部分に接触する場合に生じる振動を感知する、請求項４または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項６】
前記電気センサーは、誘導コイル、磁力計、ホール効果センサー、アンテナ、および容量性ピックアップの少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項７】
前記機械センサーは、前記弁診断装置の本体上に取り付けられて、前記振動は前記本体を通して前記機械センサーに機械的に伝導される、請求項４、５もしくは６のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項８】
前記電気センサーは、前記電気作動弁で受信された前記制御信号の電磁特性を感知する、請求項６または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御信号の前記電磁特性は、前記制御信号を生成する電圧である、請求項８または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御信号は、前記電気作動弁と関連付けられた制御ユニットから受信される、請求項８、９のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記電気センサーは、前記弁診断装置の本体上に取り付けられて、前記制御信号が前記電気作動弁に提供される導体から物理的に間隔が置かれた位置から前記制御信号を感知する、請求項８、９もしくは１０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた第２の電気的特性を検出して、前記検出された第２の電気的特性に基づいて第２の電気センサー信号を出力するための第２の電気センサーを含み、かつ前記データ分析装置は前記第２の電気センサー信号を受信するために接続される、請求項１〜１１のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記データ分析装置は、前記電気センサー信号および前記第２の電気センサー信号を処理してノイズ低減された電気信号を導出するように構成される、請求項１２または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の電気センサーは、前記電気作動弁のアクチュエータ機構内の駆動信号と関連付けられた前記第２の電気的特性を感知し、前記アクチュエータ機構は前記可動部分に力を印加する、請求項１２または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記電気的特性は前記電気作動弁で受信される制御信号と関連付けられ、前記第２の電気的特性は前記電気作動弁の前記制御信号に対する電磁応答と関連付けられる、請求項１２または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第２の電気センサーは、磁場センサーを含む、請求項１４、１５のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記磁場センサーは、誘導センサーまたはホール効果センサーを含む、請求項１６または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第２の電気センサーは、前記弁診断装置の本体上に取り付けられて、前記アクチュエータ機構から物理的に間隔が置かれた位置から前記第２の電気的特性を感知する、請求項１４〜１７のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電気センサーは、前記電気作動弁で受信された制御信号を感知し、前記電気センサーは、前記弁診断装置の前記本体上に取り付けられて、前記制御信号がその上で前記電気作動弁に提供される導体から物理的に間隔が置かれた位置から前記制御信号を感知し、かつ前記電気センサーは、前記第２の電気センサーに対して前記電気作動弁から遠位である位置で前記本体上に取り付けられる、請求項１８または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記弁診断装置は樹脂シース内にカプセル化される、請求項１〜１９のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２１】
電子変調器を含み、前記電子変調器は、２つ以上のセンサー信号を受信して、前記２つ以上のセンサー信号は前記機械センサー信号および前記電気センサー信号を含み、前記データ分析装置に送信可能な結合信号を生成する、請求項１〜２０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記電子変調器は、少なくとも１つのアナログ変調器を含む、請求項２１または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記電子変調器は、少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器を含む、請求項２１または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記データ分析装置は、前記電気センサー信号の立ち上がりエッジと、前記可動部分の前記電気的特性の前記立ち上がりエッジに対する応答と関連付けられた前記機械センサー信号の検出可能特性との間の時間遅延を判断し、前記時間遅延に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断するように構成される、請求項１〜２３のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２５】
前記データ分析装置は、前記第２の電気センサー信号の指数関数的上昇の上昇時間および前記第２の電気センサー信号の指数関数的減衰の減衰時間の一方または両方を判断し、前記上昇時間および前記減衰時間の一方または両方に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断するように構成される、請求項１４〜１９および２４のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記データ分析装置は、前記第２の電気センサー信号の指数関数的上昇の時定数、前記第２の電気センサー信号の指数関数的減衰の時定数の一方または両方を判断し、前記判断された時定数の一方または両方に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断するように構成される、請求項１４〜１９および２４〜２５のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記システムは１つ以上の出力装置をさらに含み、前記出力装置は、前記電気作動弁と相互作用する電場または磁場を生成する、請求項１〜２６のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記出力装置は、前記電気作動弁を作動させる電場を生成する、請求項２７または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記出力装置によって生成された前記電場は、前記制御信号がない場合に前記電気作動弁を作動させる、請求項２８または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記出力装置は、前記電気作動弁内のソレノイドと相互作用する磁場を生成する、請求項２７または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記出力装置によって生成された前記電場または磁場の前記電気作動弁との前記相互作用は、前記電気作動弁が電力供給されていない間に生じ得る、請求項２７〜３０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項３２】
電気作動弁の動作状態を確認するための方法であって、
前記電気作動弁の可動部分の前記電気作動弁の固定部分に対する動きを検出して、前記検出された動きに基づいて機械センサー信号を出力するための機械センサーと、前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた電気的特性を検出して、前記検出された電気的特性に基づいて電気センサー信号を出力するための電気センサーとを含む、弁診断装置を提供することと、
前記弁診断装置に接続されたデータ分析装置において、前記機械センサー信号および前記電気センサー信号を受信することと、
前記データ分析装置により、前記機械センサー信号および前記電気センサー信号に基づいて出力を表示することであって、前記出力は前記電気作動弁の前記動作状態を確認するために利用可能である、出力を表示することと
を含む、方法。
【請求項３３】
前記可動部分の前記固定部分に対する動きを検出することは、前記可動部分が前記固定部分に接触する場合に生じる振動を感知することを含む、請求項３２または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３４】
前記可動部分の前記固定部分に対する動きを検出することは、前記可動部分が、その移動の終わりで、前記固定部分に向かい合った第２の固定部分に接触する場合に生じる振動を感知することを含む、請求項３３または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３５】
前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた前記電気的特性を検出することは、前記電気作動弁で受信された制御信号の電気的性質を検出することを含む、請求項３２〜３４のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３６】
前記弁診断装置は、前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた第２の電気的特性を検出して、前記検出された第２の電気的特性に基づいて第２の電気センサー信号を出力するための第２の電気センサーを含み、かつ前記データ分析装置は前記第２の電気センサー信号を受信するために接続される、請求項３２〜３５のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３７】
前記弁診断装置は、ノイズ検出センサー信号を出力するノイズ検出電気センサーを含み、かつ前記方法は、前記電気センサー信号および前記ノイズ検出センサー信号を処理してノイズ低減された電気信号を導出することを含む、請求項３２〜３６のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３８】
前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた前記第２の電気的特性を検出することは、前記電気作動弁のアクチュエータ機構内の駆動信号と関連付けられた前記第２の電気的特性を感知することを含み、前記アクチュエータ機構は前記可動部分に力を印加する、請求項３６または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３９】
前記機械センサー信号、電気センサー信号、および第２の電気センサー信号の１つを、前記センサー信号を同期化するためのタイミング基準として選択することと、
前記センサー信号を前記タイミング基準に対して同期化することと
を含む、請求項３２〜３８のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４０】
前記データ分析装置により、前記電気センサー信号の立ち上がりエッジと、前記可動部分の前記電気的特性の前記立ち上がりエッジに対する応答と関連付けられた前記機械センサー信号の検出可能特性との間の時間遅延を判断することと、前記時間遅延に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３２〜３９のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４１】
前記データ分析装置により、前記電気センサー信号の立ち下がりエッジと、前記可動部分の前記電気的特性の前記立ち下がりエッジに対する応答と関連付けられた前記機械センサー信号の検出可能特性との間の時間遅延を判断することと、前記時間遅延に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３２〜４０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４２】
前記データ分析装置により、前記第２の電気センサー信号の指数関数的上昇の上昇時間および前記第２の電気センサー信号の指数関数的減衰の減衰時間の一方または両方を判断することと、前記上昇時間および前記減衰時間の一方または両方に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３５および４０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４３】
前記データ分析装置により、前記第２の電気センサー信号の指数関数的上昇の時定数および前記第２の電気センサー信号の指数関数的減衰の時定数の一方または両方を判断することと、前記時定数の一方または両方に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３５、４０および４２のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４４】
前記データ分析装置により、前記電気作動弁のアクチュエータ機構の作動または非作動を示す前記第２の電気センサー信号における急カーブ（ｓｈａｒｐ  ｔｕｒｎ）と、前記アクチュエータ機構と関連付けられた前記機械センサー信号の検出可能特性との間の時間遅延を判断することと、前記時間遅延に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３６、３８のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４５】
前記弁診断装置は、電場または磁場を生成する１つ以上の出力装置を含み、かつ前記方法は、前記出力装置により、前記電気作動弁と相互作用する電場または磁場を生成することを含む、請求項３２〜４４のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４６】
前記出力装置により、前記電気作動弁と相互作用する電場または磁場を生成することは、前記電気作動弁を作動させるためにシミュレートされた制御信号を生成することを含む、請求項４４または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４７】
前記出力装置により、前記電気作動弁と相互作用する電場または磁場を生成することは、前記電気作動弁内のソレノイドと相互作用する磁場を生成することを含む、請求項４５または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４８】
前記データ分析装置は、無線接続によって前記弁診断装置に接続される、請求項３２〜４６のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４９】
前記データ分析装置により、前記出力を表示することは、前記データ分析装置の一部であるディスプレイ上に前記出力を表示することを含む、請求項３２〜４８のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項５０】
前記データ分析装置により、前記出力を表示することは、前記データ分析装置とは別に具現化されるディスプレイ上に前記出力を表示することを含む、請求項３２〜４８のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項５１】
本明細書で説明する任意の新しい発明的特徴、特徴の組合せ、または特徴の部分的組合せを有する装置。
【請求項５２】
本明細書で説明する任意の新しい発明的ステップ、動作、ステップおよび／もしくは動作の組合せ、またはステップおよび／もしくは動作の部分的組合せを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本国際出願は、２０１７年１１月１日に出願された米国出願第６２／５８０，３７５号に対する優先権を主張し、それは参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
分野
本開示は一般に、電気機械式アクチュエータを診断するためのシステムおよび装置に関し、より詳細には、電気的に操作または作動される弁を検査するための多構成要素センサーに関する。
【背景技術】
【０００３】
弁は、通路を通る流体の流れを調節するために有用な装置である。弁は、次の構成要素、すなわち、流体の流れを容易にする通路を画定する本体、流体の流れを遮るか、または許可するために本体に対して可動な可動弁部材、および可動弁部材の動きを制御し、それにより通路を通る流体の流れを制御するための作動機構を含み得る。異なる用途に対して異なるタイプの可動弁部材が使用できる。例えば、「ニードル弁」は針状のプランジャを含む可動弁部材を有しており、燃料を加圧燃料経路からエンジンの吸気マニホルドまたはシリンダに供給するための燃料噴射システム（例えば、自動車用途において）で一般に使用される。
【０００４】
電気作動弁または電気操作弁は、その作動機構が電気信号（典型的には、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）、または何らかの他のタイプの電子制御モジュール（ＥＣＭ）、例えば、エンジン制御装置（ＥＣＵ）、パワートレイン制御モジュール（ＰＣＭ）、および／もしくは同様のものなど、からの）を使用して制御可能である弁を記述するために使用される。電子機械式弁は、電気作動弁のカテゴリ例であり、それは電気機械式作動機構を含む。ソレノイド弁は、通路を通る流体の流れを制御するために、ソレノイドを通る駆動電流に依存してコアまたはプランジャなどの、電磁可動弁部材を作動させる電気機械式弁の一例である。
【０００５】
電気作動または操作弁を特徴とする本方法および装置は、例えば、動いている弁部材によって生じた振動をリッスンするステソスコープ、動いている弁部材によって生じた機械的インパルスの強度を測定する圧電トランスデューサ、弁の動作（例えば、可動弁部材の位置）と関連付けられた流体圧力変動を検出する圧力センサー、および弁制御入力において弁に提供されている電気制御信号を測定するか、またはソレノイドベース弁のソレノイドにわたって出現する信号の電気的特性を測定する電気センサーまたは電気的試験機器（例えば、オシロスコープ）を含む。これらのタイプの装置の各々は、一般に独立して使用され、そのため故障した弁を診断するための重要であるが不完全な情報を提供する。加えて、これらのセンサーが同じ弁に関して同時に使用できる場合でさえ、別個のセンサーからの情報は非同期である。
【０００６】
例えば、オシロスコープ上で観察される特定の電圧波形で、弁において電気的活動があることが確認できるが、典型的には、ソレノイドコイルにおける電圧、またはソレノイドコイルを通る電流があるかどうかを確認することはできない。さらに、かかるオシロスコープ波形は、弁入力において電子制御モジュールによって提供される入力信号に対して弁部材がどのように応答するかに関していかなる直接情報も提供しない。別の例として、圧電トランスデューサは弁部材の動きを検出できるが、ソレノイドがエネルギー供給される時と弁が開く時との間の遅延、ソレノイドがエネルギー供給を停止される時と弁が閉じる時との間の遅延、または燃料噴射器弁が開いている時間の長さなどの、タイミング情報は提供できない。
【０００７】
圧力センサーは、高圧コモンレール式燃料噴射システムなどの、あるタイプの燃料噴射システム上での燃料噴射器弁の開放時間を監視するために使用できるが、減圧、ブリーディング（ｂｌｅｅｄｉｎｇ）、および噴射器燃料供給への機械的連結を必要とする。かかるセンサーは、もし適切に操作されなければ危険であり、相当の熟練を要し、特定の弁の開閉時間を取得するために追加の機器を必要とし得る。圧力センサーは、多くの非コモンレール、または低圧コモンレール式システムを含む、多くの燃料噴射システム上で弁性能パラメータを検出することができない。
【０００８】
異なるタイプのデータを収集するために異なるセンサー装置を使用することは不便で時間がかかる。異なるタイプのセンサー装置から収集されたデータの同期化および／または分析は、特に、故障した弁をリアルタイムで、とりわけ、間欠的または稀な故障の場合に、検出することは困難であり得る。弁と関連付けられた電気的および機械的信号を同時に測定するために異なるタイプのセンサー装置を同期化することも困難であり得る。
【０００９】
電子機械式弁、ソレノイド弁、および圧電弁などの、欠陥のある電気作動弁をその場で−すなわち、弁が動作すると考えられる場所で、識別したいという一般的な願望がある。かかる電気作動弁の故障の原因をもっと正確に、リアルタイムで、かつ過度に長いセットアップ時間なしで、判断したいという一般的な願望もある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はいくつかの態様を有する。これらの態様は、組み合わされ得るが、個々に、または部分的組合せでも適用され得る。これらの態様は、制限なく、
・故障した弁を識別するための診断装置、
・電気作動弁において、もしくはその近くで機械的な動きおよび／または電磁場または信号の１つもしくは組合せを検出するための装置、
・電気作動弁を特徴とするシステムおよび装置
を含む。
【００１１】
一態様例は、電気作動弁における故障を、以下：電気作動弁の可動部分の電気作動弁の固定部分に対する動き、電気作動弁の可動部分の固定部分との接触と関連付けられた音響、および電気作動弁を作動させるアクチュエータによって放出された電磁場、の１つまたは組合せを検知することによって検出するために有用な弁診断装置を含むシステムを提供する。弁診断装置は、かかる目的を達成するための機械的動きセンサー、音響センサー、および電磁場センサーを含み得る。
【００１２】
いくつかの実施形態では、データ分析装置は、機械的動きセンサー信号、音響センサー信号および電磁場センサー信号の少なくとも１つを受信するために、弁診断装置に接続され得る。弁診断装置は、センサー信号をデータ分析装置に直接中継するか、またはセンサー信号をデータ分析装置に送信する前に変更し得る。データ分析装置は、コンピューティング装置（例えば、パーソナルコンピュータ、ラップトップ）および／またはプロセッサを有する他の装置を含み得る。データ分析装置は、アナログおよび／またはデジタル信号を弁診断装置から受信し得る。
【００１３】
別の態様例は、複数のセンサーを１つの装置に統合することにより弁の様々な特性を検査するために複数の装置を使用する必要性を排除する電気作動弁を特徴とするシステムを提供する。装置内に統合されたセンサーのセットは、機械センサー、電気センサー、磁気センサー、電磁センサー、熱センサー、および／または音響センサーの１つまたは組合せを含み得る。各センサーはスタンドアロンの構成要素にでき、かつ／または装置に組み込むことができる。装置内には各タイプのセンサーの２つ以上があり得る。
【００１４】
いくつかの実施形態では、センサーは、センサー信号の比較および総合解析を可能にするためにデータ分析装置に接続できる。データ分析装置は、異なるタイプのセンサーからのセンサー信号を（例えば、自動的に）処理して、値の様々な特性を判断できる。データ分析装置は、さらなるデータ処理および分析のために生データをユーザーに中継し得る。データ分析装置は任意選択として、ディスプレイを通してデータをユーザーに提供できる。
【００１５】
さらなる態様例は、電子機械式弁の簡易検査を容易にする診断装置を提供する。本装置は、燃料噴射器の電子機械式弁の近くに、または接触して配置することにより、ユーザーが燃料噴射器の操作性能を理解するのを可能にする。
【００１６】
いくつかの実施形態は、装置のセンサーの生および／または調整された出力を組み合わせて装置とデータ分析装置との間の接続数を削減することが可能な弁特性化装置を提供する。本装置は、装置の様々なセンサーから信号を受信して、変更および／または統合された信号をデータ分析装置に出力する混合器および／または変調器を含み得る。本装置は、データをデータ分析装置に送信するために必要なケーブル数を最小限にして、費用を削減し、かつデータ分析装置に関して簡略化されたユーザーインタフェースが採用可能にできる。
【００１７】
いくつかの実施形態は、異なるタイプのセンサー、および各タイプのセンサーに対して複数のセンサーを含む弁診断装置を提供する。複数のセンサーは、例えば、センサーの配列または１つのタイプのセンサーの複数のユニットを含み得る。例えば、弁特性化装置は、装置の異なる部分上に配置された一次電磁場センサーおよび二次電磁場センサーを含み得る。本装置自体および／または本装置に接続されたデータ分析装置は、改善された信号対ノイズ比を提供するために、二次センサーによって検出されたノイズを、一次センサーによって検出された弁信号から差し引くためのハードウェアおよび／またはソフトウェア方法を実装し得る。本装置は同様に、他のタイプの一次および二次センサー（例えば、機械、音響など）を含む。一次および二次センサーによって検出された信号は、総合的な特性化測定基準を判断するためにデータ分析装置に送信できる。
【００１８】
前述の例示的な態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態は、図面を参照し、以下の詳細な説明を検討することにより、明らかになるであろう。
【００１９】
例示的な実施形態は、図面の参照図で図解される。本明細書で開示する実施形態および図は、制限ではなく、例示であると見なされることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に従った、弁診断装置の概略図である。
【図２】特定の実施形態に従った、図１（または図４）の弁診断装置、電気作動弁、およびデータ分析装置の間の相互作用の概略図である。
【図３】特定の実施形態例に従い、電気作動弁の可動部分と固定部分との間の接触の測定に応答して図１の弁診断装置の機械センサーによって出力され得る機械センサー信号例および電気作動弁に提供される制御信号の測定に応答して図１の弁診断装置の電気センサーによって出力され得る電気センサー信号例のグラフ表現である。
【図４】本発明の別の実施形態に従った、機械センサー、電場感知（例えば、容量）センサー、および磁場感知（例えば、誘導）センサーを含む弁診断装置の概略図である。
【図５】特定の実施形態例に従い、電気作動弁の可動部分と固定部分との間の接触の測定に応答して図４の弁診断装置の機械センサーによって出力され得る機械センサー信号例、ならびに電気作動弁に提供される制御信号の測定に応答して、および電気作動弁のアクチュエータ機構内の電気駆動信号と関連付けられた電圧または電流（および／または対応する磁場）の測定に応答して、図４の弁診断装置の電気センサー（例えば、容量センサーおよび誘導センサー）によって出力され得る電気センサー信号例のグラフ表現である。
【図６】特定の実施形態に従い、図１および図４の弁診断装置との使用に適したデータ分析装置の概略図である。
【図７】本発明の別の実施形態に従い、変調器を含む弁診断装置の概略図である。
【図８】特定の実施形態に従って、電気作動弁の状態を判断するために、図１または図４の弁診断装置を使用するための方法のブロック図である。
【図９】図９Ａ-図９Ｂ。（総称して、図９）特定の実施形態に従い、電気作動弁と相互作用する図１に示される弁診断装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の説明全体にわたって、特定の詳細は、より完全な理解を当業者に提供するために記載される。しかし、周知の要素は、本開示を不必要に曖昧するのを回避するために、詳細には示されていないか、または説明されていない可能性がある。それに応じて、説明および図面は、制限的な意味ではなく、例示な意味で考えられるべきである。
【００２２】
本発明の一態様は、電気作動弁からデータを収集するための弁診断装置を提供する。弁診断装置は、機械センサーおよび少なくとも１つの電気センサーを含む。弁診断装置は、弁診断装置によって収集されたデータを表示するデータ分析装置に接続され得る。弁診断装置は、弁によって生成された機械的および電気的信号を同時に測定することにより電気作動弁（例えば、車両エンジン内の弁）の状態を判断するために使用され得る。
【００２３】
本発明の一態様は、電気作動弁の状態を判断するための方法を提供する。データ分析装置は機械センサー信号および電気センサー信号を受信し、その２つの信号に基づいて出力を決定して、その出力を表示し得る。出力は、機械センサー信号および電気センサー信号から決定された電気作動弁に対する時間遅延値であり得る。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に従った、弁診断装置１００の概略図である。図２は、電気作動弁１０、図１の弁診断装置１００、およびデータ分析装置２５０の間の相互作用の概略図である。図９Ａおよび図９Ｂはそれぞれ、電気作動弁１０の状態を判断するために配置された図１の弁診断装置１００の斜視図である。
【００２５】
図１の実施形態の弁診断装置１００は、本体１０２（例えば、プリント基板）内または上に収容された機械センサー１１０および少なくとも１つの電気センサー１２０を含む。本体１０２は、適切なエンクロージャを含み得る。本体１０２は、ケーブル１０３を経由して、および／または無線で、データ分析装置２５０に通信可能に接続され得る。代替として、本体１０２は、データ分析装置２５０と無線で通信し得る。いくつかの実施形態では、データ分析装置２５０および弁診断装置１００、２００は、同じエンクロージャ、ハウジング、ケーシングおよび／または同様のもの内に物理的に配置（例えば、具現化）され得る。かかる実施形態では、弁診断装置１００、２００は、データ分析装置２５０に「配線接続」され得る。図２に示すように、機械センサー１１０は、電気作動弁１０の可動部分５１（例えば、プランジャまたは他の可動弁部材）の動きと関連付けられた１つ以上の物理的現象を測定して、かかる測定と関連付けられた対応する機械センサー信号２３２を生成する。機械センサー信号２３２は、データ分析装置２５０に提供される。電気センサー１２０は、電気作動弁１０の動作と関連付けられた１つ以上の電気的（または電磁的）現象を測定して、かかる測定と関連付けられた対応する電気センサー信号２３４を生成する。電気センサーは、電場および磁場のいずれかまたは両方の特性を検出するのに適したセンサーを含み得る。電気センサー信号２３４はデータ分析装置２５０に提供される。
【００２６】
図２および図９を参照すると、電気作動弁１０は、例えば、流体、例えば、燃料またはオイルのエンジン（例えば、燃料噴射システム内の弁）への流れを制御するための車両エンジン上の弁であり得る。図２および図９に示す実施形態例の電気作動弁１０は、流体入口１１、流体出口１２、流体入口１１と流体出口１２との間の流体の流れを容易にする通路１６を画定する本体１５、通路１６を通る流体の流れを制御する可動部分５１、および弁１０の電子制御ユニット６０への電気接続のための電気制御インタフェース１３を含む。
【００２７】
制御ユニット６０は、制御インタフェース１３を介して電気制御信号２４を弁１０に提供する。制御信号２４は、弁１０のアクチュエータ機構５０で可動部分５１を動かす。限定されない例として、アクチュエータ機構５０は、磁気プランジャの周りに巻かれたコイルを含み得る。いくつかの実施形態では、可動部分５１は、磁気プランジャによって提供されて、制御信号２４は電流がコイルを通って流れるようにし得、それにより、磁力２３を可動部分５１に印加する結果となる。いくつかの実施形態では、可動部分５１は、磁気プランジャとは別に具現化され、その場合、電流がコイル内を流れるようにする制御信号２４は、磁力をプランジャに印加する結果となり得、それは次いで、機械力２３を可動部分５１に印加し得る。
【００２８】
可動部分５１を動かすと、通路１６を通る流体の流れを制御する。可動部分５１は、例えば、流体入口１１、流体出口１２または通路１６の任意の他の部分を開閉する軸棒またはプランジャを含み得る。典型的には、弁１０は、「常時開」または「常時閉」である。常時閉弁１０は、制御信号２４がない場合には可動部分５１が通路１６を閉じるように構成される。常時開弁１０は、制御信号１４がない場合には可動部分５１が通路１６を開くように構成される。弁１０は、可動部分５１をその常時開／閉位置に向かってバイアスさせるための適切なバイアス機構を含み得る。かかるバイアス機構はアクチュエータ機構５０の一部として提供され得るか、または別々に具現化され得る。可動部分５１がその常時開／閉位置に戻ると、可動部分５１は弁１０の固定部分５２Ａに接触し得る（例えば、固定部分５２Ａは、弁座、弁本体１５の何らかの他の部分および／または同様のものを含み得る）。可動部分５１が力２３（例えば、制御ユニット６０からの適切な制御信号２４の適用で）に応答して動くと、可動部分５１は弁１０の固定部分５２Ｂに接触し得る（例えば、固定部分５２Ａは、弁座、弁本体１５の何らかの他の部分および／または同様のものを含み得る）。それに応じて、かかる実施形態では、可動部分５１は、両矢印５３（図２）によって示されるように、その常時開／閉位置（固定部分５２Ａと接触している）と、その反対の閉／開位置（固定部分５２Ｂと接触している）との間で動き得る。可動部分５１が固定部分５２Ａ、５２Ｂの一方または両方と接触すると、電気作動弁１０の本体１５内で機械的振動を引き起こし得る。
【００２９】
弁診断装置１００は、電気作動弁１０のいくつかの特性を測定または判断するために使用され得る。制限なく、これらの特性は、
・制御信号２４の特性（例えば、制御信号２４がアクティブである時および／または長さと関連付けられたタイミング特性）、
・可動部分５１の動きの特性（例えば、可動部分５１が開く時および／もしくは流体が弁１０を通って流れるのを可能にするために可動部分５１が開いたままである期間ならびに／または可動部分５１が閉じる時および／もしくは流体が弁１０を通って流れるのを防ぐために可動部分５１が閉じたままである期間と関連付けられたタイミング特性）、
・制御信号２４がアクティブになるのと、可動部分５１が開く（常時閉弁の場合）か、または閉じる（常時開弁の場合）時との間の遅延の長さ、
・制御信号２４が非アクティブになるのと、可動部分５１が閉じる（常時閉弁の場合）か、または開く（常時開弁の場合）時との間の遅延の長さ、
・制御信号２４の連続してアクティブである間の期間、
・制御信号２４のデューティサイクル（例えば、制御信号２４がアクティブである時間の割合）および／または弁１０のデューティサイクル（例えば、可動部分５１が開いている時間の割合）、
・制御信号２４に応答したアクチュエータ機構５０内のコイルの電気的および／または磁気的特性、
・可動部分５１がその動きの始まり（すなわち、その開または閉位置から動き始める）から、その動きの終わりで落ち着く（すなわち、その閉または開位置で落ち着く）までにかかる時間の長さ
を含む。
【００３０】
図１および図２に示すように、弁診断装置１００は、機械センサー１１０を含む。機械センサー１１０は、電気作動弁１０の可動部分５１（例えば、プランジャ）の動きと関連付けられた１つ以上の物理的現象を測定して、かかる測定と関連付けられた対応する機械センサー信号２３２を生成する。機械センサー信号２３２は、データ分析装置２５０に提供される。機械センサー１１０によって検出される動きは、例えば、直線運動、回転運動、および／または振動運動を含み得る。例えば、可動部分５１（例えば、プランジャ）が開くか、または閉じるときに固定部分５２Ａ、５２Ｂの一方もしくは両方に接触する場合、この接触からの振動は弁１０の本体１５を通って伝播し得、機械センサー１１０によって検出され得る。いくつかの実施形態では、機械センサー１１０は、弁本体１５と機械的（物理的）に接触させられて（恐らくは本体１０２などの介在構成要素を介して）この測定をもたらし得る。いくつかの機械センサー（加速度計および同様のものなど）は方向を感知する。いくつかの実施形態では、機械センサー１１０は本体１０２上に取り付けられるか、またはそうでなければ、弁診断装置１００によって画定される縦軸１５０に沿った動きを検出するように配向され得る（図１および図９を参照）。
【００３１】
機械センサー１１０は、例えば、ＭＥＭＳ加速度計、圧電型加速度計、圧電型圧力センサー、容量、エレクトレット、圧電、磁気、ＭＥＭＳもしくは他のマイクロホン、またはこれらの組合せを含み得る。弁診断装置１００および／またはデータ分析装置２５０は、機械センサー１１０の出力を処理して機械センサー信号２３２を生成し得、かつ／または機械センサー信号２３２をさらに処理し得る適切な信号調整回路（図示せず）を含み得る。かかる信号調整回路は、ノイズ低減低域通過および／または高域通過フィルターを含み得、機械センサー１１０によって測定されたノイズを低減する。かかる信号調整回路は、他の構成要素、例えば、増幅器、バッファ、アナログ／デジタル変換器、アナログおよび／またはデジタルフィルター、デジタルプロセッサ（複数可）、デジタル信号プロセッサ（複数可）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（複数可）ならびにセンサーからの電気信号出力を使用する当業者に既知の同様のものなども含み得る。
【００３２】
機械センサー１１０から出力された機械センサー信号２３２は、可動部分５１の動きと関連付けられた動作特性および対応する弁１０の動作特性を分析および／または診断するために（例えば、データ分析装置２５０および／または人間のオペレータによって）使用され得る。例えば、機械センサー信号２３２が、固定部分５２Ａ、５２Ｂに対して開閉する可動部分５１と関連付けられた振動運動を表していない場合、これは可動部分５１がブロックまたは固着されていて、完全に開いていないか、または閉じていないことの現れであり得る。
【００３３】
図１に示すように、機械センサー１１０は本体１０２の遠位端１０２Ｂ上に収容され得る。遠位端１０２Ｂは、弁１０の動作中、電気作動弁１０から比較的離れている（本体１０２の近位端１０２Ａと比較した場合）可能性がある。いくつかの実施形態では、機械センサー１１０を遠位端１０２Ｂに収容すると、機械センサー１１０を本体１０２の近位端１０２Ａに収容した場合と比較して、機械センサー１１０に対する信号対ノイズ比を向上させ得る。機械センサー１１０を本体１０２の遠位端１０２Ｂに収容することは必須ではない。
【００３４】
図１および図２を参照すると、弁診断装置１００は、少なくとも１つの電気センサー１２０を含む。電気センサー１２０は、電気作動弁１０の動作と関連付けられた１つ以上の電気的（または電磁的）現象を測定して、かかる測定と関連付けられた対応する電気センサー信号２３４を生成する。電気センサー信号２３４はデータ分析装置２５０に提供される。電気センサー１２０は、例えば、制御信号２４と関連付けられた電気的特性（例えば、電流および／または電圧）、アクチュエータ機構５０もしくは弁１０の何らかの他の態様と関連付けられた電気的特性（例えば、電場）、アクチュエータ機構５０（例えば、アクチュエータ機構５０のコイル内）もしくは弁１０の何らかの他の態様と関連付けられた電磁的特性（例えば、磁場）、またはこれらの組合せを検出し得る。
【００３５】
電気センサー１２０は、例えば、磁力計（ホール効果センサーなど）、誘導コイル、アンテナ、容量性ピックアップ、またはこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、電気センサー１２０は、容量性ピックアッププレートを含み得、それは、使用中に、制御信号２４を搬送する配線の近くに置かれて制御信号線と容量性結合を形成する。すなわち、電気センサー１２０および制御信号２４と関連付けられた制御線は各々、コンデンサの１つのプレートを形成し得、そのため制御信号２４は、制御信号２４を生成する電圧に起因して対応する信号を電気センサー１２０の容量性ピックアッププレート上に生成させる。いくつかの実施形態では、電気センサー１２０は追加または代替として、誘導センサーを含み得、それは、アクチュエータ機構５０が電気的に駆動されて力２３を可動部分５１に作用させる場合、アクチュエータ機構５０（例えば、アクチュエータ機構５０のコイル内）の電気駆動信号および電力供給と関連付けられた磁場における変化を感知するインダクタ（図示せず）を含み得る。弁診断装置１００および／またはデータ分析装置２５０は、電気センサー１２０の出力を処理して電気センサー信号２３４を生成し得、かつ／または電気センサー信号２３４をさらに処理し得る適切な信号調整回路（図示せず）を含み得る。かかる信号調整回路は、増幅器、バッファ、アナログ／デジタル変換器、アナログおよび／またはデジタルフィルター、デジタルプロセッサ（複数可）、デジタル信号プロセッサ（複数可）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（複数可）ならびにセンサーからの電気信号出力を使用する当業者に既知の同様のものを含み得る。
【００３６】
電気センサー１２０は、（電気作動弁１０の物理的な動きではなく）電磁現象を感知するので、電気センサー１２０が使用されている場合、本体１０２は、必ずしも電気作動弁１０と物理的に接触している必要はない。例えば、電気センサー１２０が、（前述のとおり）その結果として制御信号２４を生成する電圧を感知する容量性ピックアップを含む場合、容量性ピックアップは、容量性ピックアップが近くに位置しているが、制御信号線に接触していないとき、制御信号２４を感知し得る。別の例として、電気センサー１２０が、アクチュエータ機構５０内の電気駆動信号の電流および／または磁場を感知する誘導センサーを含む場合、誘導センサーは、誘導センサーがアクチュエータ機構５０内の駆動回路の近くに位置しているが、接触していないとき、かかる駆動信号を感知し得る。電場および磁場の強度は場の源（例えば、制御線２４またはアクチュエータ機構５０）から離れるに従って減少するので、電気センサー１２０を可能な限り電気作動弁１０の近くに配置すると、電気センサー１２０がより強い電気センサー信号２３４を生成するのを可能にし得る。従って、電気センサー１２０を電気作動弁１０（例えば、制御信号２４を搬送している制御線および／またはアクチュエータ機構５０の駆動回路）の比較的近くに配置すると、電気センサー１２０が比較的弱い電場または磁場を検出するのを可能にし得る。
【００３７】
図１は、本体１０２の近位端１０２Ａに収容された電気センサー１２０を示す。近位端１０２Ａは、電気作動弁１０に比較的近接し得る。電気センサー１２０を近位端１０２Ａ上に収容すると、電気センサー１２０が電気作動弁１０と関連付けられた電磁現象をかかる現象が比較的強い位置で検出するのを可能にし得る。
【００３８】
電気センサー１２０から出力された、電気センサー信号２３４は、制御信号２４と関連付けられた動作特性ならびに／または弁１０のアクチュエータ機構５０および対応する動作特性を分析ならびに／または診断するために（例えば、データ分析装置２５０および／または人間のオペレータによって）使用され得る。例えば、アクチュエータ機構５０から信号が検出されない場合、これは、電気作動弁１０内に接続不良があることの現れであり得、そのため制御信号２４は到達しないか、または駆動信号をアクチュエータ機構５０内に存在させる。これは、電気作動弁１０の可動部分５１（例えば、プランジャ）を常に閉じたままにして、そのために流体の流れが電気作動弁１０を通るのを許可されないか、または常に開いていて、そのために弁１０による流体制限が達成されない可能性がある。別の例として、制御信号２４が検出されない場合、これは、制御線または制御ユニット６０に関連する問題を示し得る。
【００３９】
機械センサー１１０および電気センサー１２０（およびそれらの対応する機械的および電気的出力信号２３２、２３４）は、電気作動弁１０の状態を判断するために（例えば、データ分析装置２５０および／または人間のオペレータによって）一緒に使用され得る。機械センサー１１０および電気センサー１２０（およびそれらそれぞれの出力信号２３２、２３４）を一緒に使用すると、機械センサー１１０または電気センサー１２０が単独で使用された場合には取得されない可能性のある電気作動弁１０に関する情報を明らかにし得る。
【００４０】
図３は、特定の実施形態例に従い、電気作動弁１０の可動部分５１と固定部分５２Ａ、５２Ｂとの間の接触の測定に応答して図１の弁診断装置１００の機械センサー１１０によって出力され得る機械センサー信号例２３２および電気作動弁１００に提供される制御信号２４の測定に応答して図１の弁診断装置１００の電気センサー１２０によって出力され得る電気センサー信号例２３４のグラフ表現である。図３の図解例では、電気センサー１２０は、制御信号２４（例えば、前述したタイプの容量性ピックアップ）を感知する。弁１０が適切に動作している場合、制御信号２４はアクチュエータ機構５０に提供されて、アクチュエータ機構５０内で対応する駆動信号を生成し、それはその結果としてアクチュエータ機構５０を駆動して力２３を可動部分５１に印加させ、可動部分を固定部分５２Ａ、５２Ｂの間で動かして弁１０を開閉する。制御信号２４のデューティサイクルは弁１０が開いている（または閉じている）期間を決定し得る。図３に示される電気センサー信号２３４は、かかる制御信号２４に応答して電気センサー１２０によって出力され得る信号のタイプの代表である。
【００４１】
図３に示される電気センサー信号例２３４は、ＯＦＦレベル（例えば、制御信号２４が制御線内に存在しない場合）とＯＮレベル（例えば、制御信号２４が制御線を通して伝えられている場合）との間で切り替わる。図３に見られるように、電気センサー信号２３４は「スパイク」または過渡２０２を（電気センサー信号２３４の立ち下がりエッジ上に示されように）示し得る。過渡２０２は、アクチュエータ機構５０内のソレノイドコイルの誘導「キック」に対応し得る（例えば、シンクする（ｓｉｎｋ）場所なしで、アクチュエータ機構５０のコイルを通って流れ続けている電流によって生じた急速で激しい電圧過渡）。本発明の実施形態は、小さいかまたは見当たらない過渡を検出することを含み得、それは、コイル制御回路内の問題を示し得る（例えば、トランジスタ故障、短絡および／または同様のもの）。いくつかの実施形態では、アクチュエータ機構５０内のコイルは、制御信号の電圧が接地に引き込まれる場合にエネルギー供給される。かかる実施形態では、電気センサー信号２３４は、低電圧レベルでＯＮ構成に、高電圧レベルでＯＦＦ構成に対応して、誘導キックは、電気センサー信号２３４の立ち上がりエッジ上での電圧における急上昇を含む。実際には、過渡２０２の振幅および／または持続時間は、図３に示されるものとは異なり得、図３では、過渡２０２は例示目的のために示されている。
【００４２】
前述のとおり、機械センサー１１０は、電気作動弁１０と関連付けられた物理的な動きを感知する。例えば、機械センサー１１０は、可動部分５１がアクチュエータ機構５０によって作動されて、可動部分５２Ａ、５２Ｂの間で動いて弁１０を開閉するとき可動部分５１（例えば、プランジャまたは他のタイプの可動弁部材）の動きを感知する加速度計またはマイクロホンピックアップを含み得る。例えば、図３に示される例示された実施形態などの、いくつかの実施形態では、可動部分５１は、固定部分５２Ａ、５２Ｂの間を動くと、その各々に接触して、対応する振動を引き起こす。図３の図解例では、機械センサー１１０は、この振動を感知し、この振動に応答して機械センサー信号２３２を生成する。
【００４３】
図３の例では、機械センサー信号２３２は、可動部分５１と固定部分５２Ａ、５２Ｂとの間の接触に対応し得る発振２０６Ａ、２０６Ｂ（総称して発振２０６）を示すことが見られる。機械センサー信号２３２は、この理由から、接点信号２３２と呼ばれ得る。図３の図解例では、制御信号２４がそのＯＮレベルの場合に機械センサー信号２３２によって示される発振２０６Ａは、制御信号２４がそのＯＦＦレベルの場合に機械センサー信号２３２によって示される発振２０６Ｂと比べて比較的小さい。弁１０は、その常時構成（例えば、常時閉）の方に、典型的には、バネまたは他のバイアス機構によって、バイアスされる。発振２０６Ａ、２０６Ｂのサイズにおける差は、可動部分５１が（ＯＮである制御信号２４に応答して）このバイアス機構に逆らって動く場合に、可動部分５１上で生じる（および可動部分が対応する固定部分５２Ａに接触する）力がバイアス機構に打ち勝つために比較的大きく、他方、可動部分５１が（ＯＦＦである制御信号２４に応答して）その常時（例えば、常時閉）位置に戻る場合、可動部分５１の他方の固定部分５２Ｂとの接触は、弁穴内の流体によって減衰され得るためであり得る。他の弁では、発振２０６のサイズは、ほぼ同じであり得る（正常に機能している弁で）か、発振２０６Ａ（ＯＮである制御信号２４と関連付けられた）のサイズは発振２０６Ｂ（ＯＦＦである制御信号２４と関連付けられた）のサイズよりも大きい可能性がある。
【００４４】
機械センサー信号２３２の図３のプロットは、電気センサー信号２３４の立ち上がりエッジと機械センサー信号２３２内で検出された振動２０６Ａとの間の時間遅延２０８Ａおよび電気センサー信号２３４の立ち下がりエッジと機械センサー信号２３２内で検出された振動２０６Ｂとの間の時間遅延２０８Ｂを示す。これらの時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂ（総称して、遅延２０８）は、制御信号２４がそのＯＮおよびＯＦＦ状態の間で切り替わる時間と、アクチュエータ機構５０が力２３を可動部分５１に印加し、それにより可動部分５１を固定部分５２の一方との接触から固定部分５２の反対側との接触との間で切り替えるのにかかる時間との間の時間差を反映し得る。いくつかの場合、可動部分５１が弁１０のバイアス機構に逆らって動いている、立ち上がりエッジ時間遅延２０８Ａは、立ち下がりエッジ時間遅延２０８Ｂよりも（平均して）大きい可能性がある。いくつかの場合、その逆も言え得る。時間遅延２０８は、ミリ秒のオーダーであり得る。図３では、時間遅延２０８は、例示目的のために誇張されているが、実際には、電気センサー信号２３４（および制御信号２４）の切り替え時間に対して小さい可能性がある。
【００４５】
時間遅延２０８を効率的に測定するために、機械センサー信号２３２および電気センサー信号２３４は、弁１０と関連付けられた機械的現象（例えば、可動部分５１の動き）の測定および弁１０と関連付けられた電気的現象（例えば、図３の例の場合では制御信号２４）の測定を同時に行うことにより、同時に（または少なくとも制御信号２４の同じ切り替え期間にわたって）取得される。弁診断装置１００は、電気センサー１２０（制御信号２４を検出して電気センサー信号２３４を生成する）および機械センサー１１０（可動部分５１の動きを検出して機械センサー信号２３２を生成する）の両方を本体１０２上に収容することにより、かかる同時測定を可能にする。
【００４６】
時間遅延２０８は、電気作動弁１０の状態を示し得る。すなわち、弁１０は、閾値立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジ時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦを有し得、それらは電気作動弁１０（ならびに、特にアクチュエータ機構５０および／または可動部分５１）が適切に機能しているかどうかに対応する。時間遅延２０８Ａが立ち上がりエッジ閾値ＴＯＮよりも少なく、かつ時間遅延２０８Ｂが立ち下がりエッジ閾値ＴＯＦＦよりも少ない場合、弁１０のアクチュエータ機構５０および可動部分５１は「健康」または「合格」状態であると見なされ得る。時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂのいずれかがそれらの対応する閾値ＴＯＮ、ＴＯＦＦよりも長い場合、弁１０のアクチュエータ機構５０または可動部分５１は「故障」状態であると見なされ得る。閾値ＴＯＮ、ＴＯＦＦは、例えば、０．１ミリ秒、０．５ミリ秒、１ミリ秒、５ミリ秒、１０ミリ秒、またはそれ以上の長さであり得る。閾値ＴＯＮ、ＴＯＦＦは、個々の弁１０に対して、または異なるタイプの弁１０に対して変動し得、この目的のためにユーザー構成可能であり得る。
【００４７】
いくつかの実施形態では、時間遅延２０８の閾値ＴＯＮ、ＴＯＦＦとの比較は、電気作動弁１０に関して予防保守を実行するために使用され得る。すなわち、時間遅延２０８がそれらの対応する閾値ＴＯＮ、ＴＯＦＦよりも少ないが、近い場合（例えば、閾値時間遅延ＴＯＮが１０ミリ秒であり、時間遅延２０８Ａが８ミリ秒である場合）、これは弁１０が故障寸前であることを示し得る。弁１０は次いで、時間遅延２０８Ａが閾値時間遅延ＴＯＮよりも大きい故障状態に達する前に、修理または交換され得る。
【００４８】
閾値時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦが特定のタイプの電気作動弁１０に対して分かっていない場合、または閾値時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦが分かっているいくつかの場合でさえ、弁診断装置１００は、弁１０に対して、および／またはその特定のタイプの複数の電気作動弁１０の各々に対して、時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂを測定するために使用され得、弁１０を交換すべきかどうかを評価するために統計分析が実行され得る。例えば、いくつかの実施形態では、時間遅延２０８は、同じタイプの複数の異なる弁に対して測定され得、これらの時間遅延２０８の平均値または平均は、未知の閾値時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦに対するプロキシとして機能し得、それに対して個々の電気作動弁１０は、それが故障状態にある（またはそれに近い）かを判断するために検査され得る。統計分析も（閾値時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦが分かっているか否かにかかわらず）特定の弁１０の状態を評価するために実行され得る。例えば、時間遅延２０８は、検討中の弁１０に対して測定され得、測定された時間遅延２０８の平均および標準偏差（σ）が、いくつかの切り替えサイクルにわたって判断され得る。検討中の弁１０は、例えば、その測定された時間遅延２０８のいずれかが偏差閾値ＴＤＥＶよりも大きい場合、「故障」し得る。この偏差閾値ＴＤＥＶは、標準偏差σに基づき得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＴＤＥＶ＝２σであり、いくつかの実施形態では、ＴＤＥＶ＝３σである。いくつかの実施形態では、弁１０は追加または代替として、その応答時間の標準偏差σが適切な閾値σＭＡＸよりも大きい場合、故障し得る。例えば、検討中の弁１０は、いくつかの弁サイクルにわたって判断された標準偏差σがいくつかの弁サイクルの平均時間遅延２０８の何らかの割合よりも大きい（例えば、σ＞σＭＡＸ＝平均の２０％、σ＞σＭＡＸ＝平均の１０％、σ＞σＭＡＸ＝平均の３０％）場合、故障し得る。
【００４９】
図４は、本発明の別の実施形態に従った、弁診断装置２００の概略図である。弁診断装置２００は、本明細書で説明する弁診断装置１００と実質的に類似しているが、ただし、弁診断装置２００は２つの電気センサー１２０、すなわち、一対の電気センサー信号２３４Ａ、２３４Ｂ（図２を参照）を生成し得る、容量センサー１２０Ａ（および／または電場を感知する何らかの追加もしくは代替センサー（複数可））および誘導センサー１２０Ｂ（および／または磁場を感知する何らかの追加もしくは代替センサー（複数可））を明示的に含むことを除く。本実施形態および類似の実施形態の目的で、本明細書での容量センサー１２０Ａへの言及は、電気的現象を感知するいくつかの電気センサーのいずれかを含み得、本明細書での誘導センサー１２０Ｂへの言及は磁気現象を感知するいくつかの電気センサーのいずれかを含み得る。他の態様では、弁診断装置２０は、本明細書の別の箇所で記載される弁診断装置１００に類似し（かつ類似の特徴を有し）得る。前述のとおり、容量センサー１２０Ａは、制御信号２４を搬送する配線に容量的に結合されて制御信号２４の電気的特性を測定し得るプレート（容量性ピックアップと呼ばれる）を含み得る。誘導センサー１２０Ｂは、アクチュエータ機構５０が電気的に駆動されて力２３を可動部分５１に作用させる場合、アクチュエータ機構５０（例えば、アクチュエータ機構５０のコイル内）内の電気駆動信号と関連付けられた電流（および／または対応する磁場）を感知するインダクタ（図示せず）を含み得る。
【００５０】
容量センサー１２０Ａおよび誘導センサー１２０Ｂの両方ならびにそれらの対応する電気センサー信号２３４Ａ、２３４Ｂを使用すると、１つの電気センサー１２０だけを使用する場合に利用可能な情報と比較して、電気作動弁１０に関する追加の診断情報を提供し得る。図５は、特定の実施形態例に従った、図４の弁診断装置２００のセンサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂの例のグラフ表現である。図５に示される機械センサー信号２３２は、可動部分５１の動き（例えば、電気作動弁１０の可動部分５１と固定部分５２Ａ、５２Ｂとの間の接触）の測定に応答して弁診断装置２００の機械センサー１１０によって出力され得る。図５に示される電気センサー信号２３４Ａは、電気作動弁１０に提供される制御信号２４の測定に応答して弁診断装置２００の容量センサー１２０Ａによって出力され得、図５に示される電気センサー信号２３４Ｂは、電気作動弁１０のアクチュエータ機構５０内の電気駆動信号と関連付けられた電流（および／または対応する磁場）の測定に応答して弁診断装置２００の誘導センサー１２０Ｂによって出力され得る。図５に示される機械センサー信号２３２および電気（容量）センサー信号２３４Ａは、図３に示される機械センサー信号２３２および電気センサー２３４に実質的に類似し得、同様の特性を示し得る。図５の例に示される電気センサー信号２３４Ｂの特徴は、アクチュエータ機構５０（例えば、アクチュエータ機構５０内のソレノイド）の誘導的性質に対応する。より具体的には、図５に示される電気センサー信号２３４Ｂは、アクチュエータ機構５０のソレノイドにおける電流を表す。かかる電気センサー信号２３４Ｂは、第２の電気センサー１２０Ｂによって取得でき、それは、例えば、適切に位置付けられたホール効果センサーまたは他のタイプの磁力計を含み得る。いくつかの実施形態では、この第２の電気センサー１２０Ｂは、アクチュエータ機構５０のソレノイドにおける磁場を感知するので、磁気センサーと呼ばれ得る。いくつかの実施形態では、第２の電気センサー１２０Ｂは、空芯インダクタまたは強磁性コアインダクタなどの、誘導センサー１２０Ｂを含み得、かかるセンサー１２０Ｂの出力は、図５に示される信号２３４Ｂの派生物であり得る。かかる誘導センサー１２０Ｂの出力は、図５に示されるタイプの電気センサー信号２３４Ｂを取得するために（アナログまたはデジタル領域において）統合され得る。本実施形態および類似の実施形態の目的で、電気センサー信号２３４Ａおよび２３４Ｂはそれぞれ、電気（容量）センサー信号および電気（誘導）センサー信号と呼ばれ得るが、これらの信号は代替として、本明細書で説明するとおり、他のタイプのセンサーによって生成され得ることが理解される。
【００５１】
電気（誘導）センサー信号２３４Ｂの図５のプロットは、対応する回路（図示せず）がアクチュエータ機構５０内のソレノイドの磁場にエネルギー供給するのにかかる時間を反映している定常状態への漸近的指数関数的上昇またはアプローチ２１２Ａおよび対応する回路（図示せず）がアクチュエータ機構５０内のソレノイドの磁場を放電するのにかかる時間を反映している指数関数的減衰２１２Ｂを示す。時定数は、電気センサー信号２３４Ｂの漸近的指数関数的上昇２１２Ａおよび指数関数的減衰２１２Ｂと関連して測定できる。電気センサー信号２３４Ｂの漸近的上昇２１２Ａおよび減衰２１２Ｂのこれらの測定される時定数は、アクチュエータ機構５０内のソレノイドのエネルギー供給および放電の時定数と関連付けられて、その回路の健康状態を反映する。上昇時間および／または減衰時間も測定され得る。かかる上昇時間または減衰時間は、いくつかの実施形態では振幅変化（例えば、図５に示される信号２３４Ｂのそれのような波形における総振幅変化）の５％〜９５％の間、またはいくつかの実施形態では振幅変化の１０％〜９０％の間、またはいくつかの実施形態では振幅変化の２０％〜８０％の間の時間を表し得る。充電時間よりも大きい減衰（放電）時間は、不良接地（ｂａｄ  ｇｒｏｕｎｄ）または誤った接続などの、弁１０に関連する問題を示し得る。本発明の実施形態は、上昇時間を減衰時間と（および／または漸近的上昇２１２Ａと関連付けられた指数関数的時定数を減衰２１２Ｂと関連付けられた指数関数的時定数と）比較して弁１０に関連する問題を確認することを含み得る。
【００５２】
可動部分５１の動きと関連付けられた機械センサー信号２３２、制御信号２４と関連付けられた電気（容量）センサー信号２３４Ａおよびアクチュエータ機構５０内の駆動信号と関連付けられた電気（誘導）センサー信号２３４Ｂを生成するセンサーを提供することは、１つの電気信号だけを有する場合と比較して、電気作動弁１０に関する追加情報の判断を可能にする。例えば、前述のとおり、測定された時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂは、対応する閾値時間値ＴＯＮ、ＴＯＦＦと比較され得、かつ／またはこれらの測定された時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂに関して統計分析が実行されて電気作動弁１０が故障状態にあるかどうかを判断し得る。しかし、これらの時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂの評価は、弁１０がどうして故障状態にあるかを正確には明らかにしない可能性がある。例えば、閾値ＴＯＮ、ＴＯＦＦを上回っている時間遅延２０８ａ、２０８Ｂは、アクチュエータ機構５０と関連する問題および／または可動部分５１自体と関連する問題によって引き起こされ得る。誘導センサー１２０Ｂを使用して電気（誘導）センサー信号２３４Ｂを生成することは、弁１０に対する追加または代替原因を識別するために使用され得る情報を提供するのに役立ち得、かつ／または弁１０の故障に対する原因をもっと正確に識別するために使用され得る情報を提供し得る。例えば、漸近的指数関数的上昇領域２１２Ａまたは指数関数的減衰領域２１２Ｂが、予期される時定数ＴＣＯＮ＿ＥＸＰ、ＴＣＯＦＦ＿ＥＸＰ周辺の閾値範囲外の時定数を有する場合、これは、アクチュエータ機構５０に関連する問題またはアクチュエータ機構５０のコイルの充電および放電と関連付けられた回路に関連する問題があることを示し得る。前述した時定数２０８の、同じタイプの他の弁から取得された時定数との比較のように、指数関数的領域２１２Ａ、２１２Ｂの時定数の同様の比較が、同じタイプの弁（恐らくは、類似の回路を使用する他の弁を含む）に対して実行され得る。前述した時定数２０８の統計分析（例えば、閾値標準偏差、平均および／または同様のものからの閾値偏差）のように、指数関数的領域２１２Ａ、２１２Ｂの時定数の同様の統計分析が実行され得る。追加または代替として、上昇している漸近的指数関数的領域２１２Ａにおける時定数は、下降している指数関数的領域２１２Ｂにおける時定数と比較されて、非作動弁と関連付けられた状態（例えば、これらの時定数が相互にあまりに異なっているかどうか）を判断し得る。指数関数的領域２１２Ａ、２１２Ｂにおける時定数の検討に加えて、またはそれに対する代替として、同じ分析の全ては、指数関数的領域２１２Ａ、２１２Ｂの上昇時間および下降時間を比較することによって実行され得る。電気（誘導）センサー信号２３４Ｂは、いくつかの実施形態では、他の測定された信号（例えば、機械的信号２３２および／または電気センサー信号２３４Ａ）を同期化するためのタイミング基準としても使用され得る。これに関して、アクチュエータ機構５０のソレノイドにおける磁場は、電気センサー１２０Ａによって測定される電場および／または機械センサー１１０によって測定される機械的現象よりも局所化（例えば、ソレノイドの近くに集中）され得、電気（例えば、誘導／磁気）センサー１２０Ｂは比較的低いノイズ感度を示し得る。この能力で、同期化は、電気センサー信号２３４Ｂ内に存在するエッジ（例えば、急な（高い）速度の変化または不連続）に対する、時間遅延２０８または誘導過渡２０２の特性などの、測定基準を伴い得るが、これは必須ではなく、かかる測定は電気センサー信号２３４Ａ内に存在するエッジ（例えば、急な（高い）速度の変化または不連続）に対して行われ得る。
【００５３】
いくつかの実施形態では、弁診断装置２００は、容量センサー１２０Ａなしで提供され得、対応する電気（容量）センサー信号２３４Ａを利用できない可能性がある。かかる実施形態では、弁診断装置１００は、アクチュエータ機構５０の作動／非作動（例えば、電気信号センサー２３４Ｂの急な（高い）速度の変化または不連続）間の時間遅延２０８および可動部分５１と固定部分５２Ａ、５２Ｂの接触と関連付けられた対応する振動２０６Ａ、２０６Ｂを測定して、これらの時間遅延２０８を閾値時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦと比較し、かつ／またはこれらの時間遅延２０８に関して統計分析を実施して、電気作動弁１０が合格状態または故障状態にあるかを判断し得る。
【００５４】
図２を再度参照すると、弁診断装置１００、２００は、センサー信号（例えば、機械センサー信号２３２および／または電気センサー信号２３４Ａ、２３４Ｂ）をデータ分析装置２５０に提供するために接続され得る。データ分析装置２５０（１つ以上の適切な構成可能プロセッサ２５４（以下でさらに説明）を含み得るか、または１つ以上の適切な外部プロセッサに接続可能であり得る）は、弁診断装置１００、２００から受信されたデータを分析または表示し得る。センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂは、有線または無線（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標））接続を介してデータ分析装置２５０に提供され得る。かかる接続は一方向で、そのためデータ分析装置２５０は弁診断装置１００、２００からデータを受信するだけであるか、または双方向で、そのためデータ分析装置２５０は情報（較正情報、センサーに対する感度調整、またはソフトウェアアップデートなど）を弁診断装置１００、２００に送信もし得る。データ分析装置２５０は、いくつかの実施形態では、この接続を通して電力を弁診断装置１００に供給し得る。
【００５５】
図６は、特定の実施形態例に従い、図１および図４の弁診断装置１００、２００との使用に適したデータ分析装置２５０の概略ブロック図である。データ分析装置２５０は、例えば、マイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、オシロスコープ、カスタマイズコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、コンピュータに接続されたインタフェースボード、または同様のものを含み得る。図６の例示された実施形態のデータ分析装置２５０は、弁診断装置１００、２００、プロセッサ２５４、メモリ２５６、および出力モジュール２５８から信号（例えば、機械および／または電気センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂ）を受信するための１つ以上の入力ポート２５２を含む。
【００５６】
プロセッサ２５４は、例えば、汎用コンピュータの中央処理装置、埋込型マイクロプロセッサ、プログラマブル論理回路、データを操作する電子回路、算術演算を実行可能なモジュール、これらの組合せおよび／または同様のものを含み得る。プロセッサ２５４は、適切なソフトウェアを使用して特定の機能を実行するように構成され得る。入力ポート（複数可）２５２で受信される信号（例えば、機械および／または電気センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂ）はプロセッサ２５４によって処理されて、メモリ２５６内に格納され得る。弁診断装置１００、２００から受信される信号（例えば、機械および／または電気センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂ）は、それらが入力ポート（複数可）２５２に達するときアナログ形式であり得る。プロセッサ２５４は次いで、信号２５に関してアナログ／デジタル変換を実行してから、それらをメモリ２５６内に格納し得る。他の実施形態では、これらの信号（例えば、機械および／または電気センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂ）は、データ分析装置２５０の入力ポート（複数可）２５２に送信される前に、弁診断装置１００、２００でデジタル化され得る。
【００５７】
出力モジュール２５８は、生または処理されたデータをデータ分析装置２５０のユーザーに提供し得る。出力モジュール２５８は、例えば、データ分析装置２５０上に収容されたディスプレイ、スピーカー、他の情報システムに接続可能なデータポート、１つ以上の可視的表示器（例えば、ＬＥＤまたは同様のもの）および／または同様のものを含み得る。
【００５８】
いくつかの実施形態では、データ分析装置２５０は、図２に示すように、電気作動弁１０と相互作用し得る信号２６０を発する。信号２６０は、例えば、弁１０と相互作用する対応する電場および／または磁場を生成するために適切な出力装置（図示せず）によって使用され得る信号を含み得る。弁診断装置１００、２００は次いで、弁１０の適用された電場および／または磁場に対する応答を測定し得る。例えば、データ分析装置２５０は、アクチュエータ機構５０のソレノイドの連続性および機能性を検査するために使用され得る磁場を生成するために信号２６０を使用し得る。追加または代替例として、信号２６０は、制御信号２４の効果をシミュレートするために使用され得、弁診断装置１００、２００は、アクチュエータ機構５０（例えば、誘導センサー信号２３４Ｂ）および可動部分５１（機械信号２３２）のシミュレートされた制御信号に対する応答を測定し得る。信号２６０は追加または代替として、弁１０に独立した電力源を提供するために使用されて、弁１０に供給される電力の検査を容易にし得る。弁１０が燃料噴射または他の能動的システムの一部であるいくつかの実施形態では、弁１０は、周囲のエンジン（または他のシステム）がオフであって制御信号２４を生成しない間に検査できる。エンジン（または他のシステム）がオフの間に電気作動弁１０を検査することは、機械センサー１１０または電気センサー（複数可）１２０によって捕捉されるノイズを低減し、それによりこれらのセンサーに対する信号対ノイズ比を向上させ得る。
【００５９】
図２を再度参照すると、弁診断装置１００、２００によって測定されてデータ分析装置２５０に送信されるセンサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂは、電気作動弁１０の電場、磁場、および／または動きと関連しているアナログ電圧および電流であり得る。他の実施形態では、弁診断装置１００、２００は、アナログセンサー信号をデジタルセンサー信号に変換するための適切なＡＤＣおよび信号調整回路、ならびにデジタル信号を（例えば、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＵＡＲＴ、または他のプロトコルを介して）データ分析装置２５０に送信するための適切なデジタル伝送回路を含む。
【００６０】
いくつかの実施形態では、弁診断装置１００、２００によって測定されるセンサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂは、データ分析装置２５０に送信される前に変調され得る。これは複数のセンサーからの信号が単一の接続を通して送信されるのを可能にする。
【００６１】
図７は、本発明の別の実施形態に従い、変調器３０２を含む弁診断装置３００の概略図である。弁診断装置３００は、本明細書で説明する弁診断装置２００に類似しており、対応する機械センサー信号２３２を生成する機械センサー１１０、対応する電気（容量）センサー信号２３４Ａを生成する電気（容量）センサー１２０Ａおよび対応する電気（誘導）センサー信号２３４Ｂを生成する電気（誘導）センサー１２０Ｂを含み、その全ては、本明細書で説明するセンサー１１０、１２０Ａ、１２０Ｂおよびセンサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂに実質的に類似し（かつ類似の特徴を含み）得る。
【００６２】
弁診断装置３００は、変調器３０２を含むという点において、弁診断装置２００と異なる。変調器３０２は、センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂを修正および／または結合して、変調された信号３０４をデータ分析装置２５０に送信する。例えば、各センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂは、変調器３０２により周波数において個々に増幅、フィルター処理、および変調され得る。センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂは次いで混合されて、変調された信号３０４としてデータ分析装置２５０に送信され得る。単一の変調された信号３０４を送信することは、データをデータ分析装置２５０に送信するために必要な回線数を削減し得る。これは、弁診断装置３００とデータ分析装置２５０との間の接続のバルキネス（ｂｕｌｋｉｎｅｓｓ）を低減し得、より耐久性があり、低コストで、もっと便利なケーブルまたはコネクタの使用を可能にし得る。
【００６３】
変調器３０２は、１つ以上のアナログ変調器、デジタルエンコーダ、マルチプレクサ、または同様のものを含み得る。センサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂを結合することは、例えば、振幅変調、位相変調、周波数変調、時分割多重化、および／または同様のものを含み得る。実施形態例では、変調された信号３０４は、１つの変調されていないセンサー信号、２９０ｋＨｚの中心周波数で変調された１つのセンサー信号、および４１０ｋＨｚの中心周波数で変調された１つのセンサー信号を含む。別の実施形態例では、変調された信号３０４は、１つの変調されていないセンサー信号、４７６ｋＨｚの中心周波数で変調された１つのセンサー信号、および９５２ｋＨｚの中心周波数で変調された１つのセンサー信号を含む。さらなる実施形態例では、変調された信号３０４は、１つの振幅変調されたセンサー信号および２つの周波数変調されたセンサー信号を含む。
【００６４】
図７で見られるように、データ分析装置２５０は、制御信号３０６を変調器３０２に送信し得る。制御信号３０６は、変調器３０２のパラメータを制御すること、変調器３０２を異なる動作モードに切り替えること、などを行い得る。その他の点では、弁診断装置３００は、本明細書で説明する弁診断装置２００に類似しており、本明細書で説明する弁診断装置２００の特徴のいずれかを含み得る。
【００６５】
弁診断装置１００、２００および／またはデータ分析装置２５０は、機械センサー１１０または電気センサー１２０によって検出されるノイズを低減するためのハードウェアおよび／またはソフトウェア方法を含み得る。例えば、ハードウェアは、制限なく、直流バイアスを除去するための高域通過アナログフィルター、ＦＭ復調がその後に続き、次いで低域通過アナログフィルター、次いでアナログ／デジタル変換器のナイキスト周波数を上回る周波数を除去するためのアンチエイリアスフィルターおよび／または同様のものを含み得る。適切なデジタル信号処理ソフトウェアによって実装され得る、デジタル技術は、例えば、高速フーリエ変換ベースのノイズ除去、差別化技術（例えば、急激な信号変化を探すため）、平均および二乗平均平方根計算（例えば、信号レベルを見つけるため）、交差検出（例えば、高または低レベルを検出するための平均および／またはＲＭＳレベルの交差）、デューティサイクル、および他の時間現象を見つけるための積分技法、ならびに／または同様のものを含み得る。
【００６６】
図８は、特定の実施形態に従って、電気作動弁１０の状態を判断するために、弁診断装置１００、２００を使用するための方法５００を示すブロック図である。方法５００は、データ分析装置２５０のプロセッサ２５４によって実行され得る。説明を目的として、方法５００は、具体的に言及される場合を除いて、弁診断装置２００に関連して説明される。弁診断装置１００は類似の方法の少なくとも一部を実行するために使用できることが理解されるであろう。
【００６７】
方法５００はステップ５０２から始まり、そこで、弁診断装置１００の機械センサー１１０によって生成された機械センサー信号２３２がデータ分析装置２５０で受信される。ステップ５０４は、データ分析装置２５０で、弁診断装置１００の電気センサー１２０Ａ、１２０Ｂによって生成された１つ以上の電気センサー信号２３４Ａ、２３４Ｂを受信することを伴う。いくつかの実施形態（例えば、方法５００が容量電気センサー１２０Ａおよび誘導電気センサー１２０Ｂと共に弁診断装置２００を使用して実行される場合）では、ステップ５０４は、電気センサー１２０Ａ、１２０Ｂの両方から対応する電気センサー信号２３４Ａ、２３４Ｂを受信することを伴い得る。ステップ５０２および５０４は、同時に、または順に実行され得る。代替として、方法５００が弁診断装置３００を使用して実行される、いくつかの実施形態では、データ分析装置２５０は単一の変調された信号３０４を受信し得、それは、機械および電気信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂを含む。
【００６８】
方法５００の残りの部分は任意選択である。方法５００は、これらの機能ステップのいずれかを含み得るか、またはこれらの機能ステップのいずれも含まない可能性がある。ブロック５０５で、方法５００は、異なるセンサーから測定されたセンサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂを同期化することを伴う。このブロック５０５の同期化は、利用可能なセンサー信号の全てを１つのセンサー信号（典型的には、電気センサー信号２３４Ａ、２３４Ｂの１つ）のエッジまたはゼロ交差に同期化することを伴い得る。電気（誘導）センサー信号２３４Ｂが利用可能な場合、それはかかる同期化に対して使用され得る。
【００６９】
ステップ５０６で、時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂが、データ分析装置２５０によって受信された機械センサー信号２３２および電気信号２３４Ａ（または電気信号２３４Ｂ）に基づき、データ分析装置２５０によって決定される。ステップ５０８で、時間遅延２０８を表す情報が、例えば、データ分析装置２５０上のディスプレイに出力され得る。ブロック５０８の出力は、１つ以上の代表的な数（例えば、時間遅延２０８の適切な時間単位（例えば、ミリ秒）での平均値）であり得るか、または図３および図５に示されるものなどのグラフ表現であり得る。
【００７０】
例示された実施形態の方法５００は次いで、ステップ５１０、５１２、５１４の１つ以上に進み得る。ステップ５１０で、時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂは閾値時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦと比較されて、電気作動弁１０が故障状態にあるかどうかを判断する。ステップ５１２で、時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂは、検討中の弁１０と同じタイプの１つ以上の異なる電気作動弁１０から測定された時間遅延と比較され得る。ステップ５１２は、閾値時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦが分かっていない場合に実行され得るが、ステップ５１２は、閾値時間遅延ＴＯＮ、ＴＯＦＦが分かっている場合でさえステップ５１０に追加して実行され得る。ステップ５１４は、いくつかの弁サイクルにわたり時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂに関して統計分析を実行することを伴う。前述のとおり、かかる統計分析は、偏差を閾値と比較すること（例えば、同一または類似の弁のデータセットに対する標準偏差よりも２または３倍大きい時間遅延２０８の偏差は故障と考えられ得る）または標準偏差を平均と比較すること（例えば、平均の何らかの適切な割合より大きい標準偏差は故障と考えられ得る）を伴い得る。
【００７１】
方法５００は追加または代替として、ブロック５０４から任意選択のブロック５１６に進み得、ブロック５１６は、指数関数的上昇および指数関数的減衰領域５１２、５１２Ｂにおける時定数を決定することを伴い得る。ステップ５１８で、時定数２１２Ａ、２１２Ｂを表す情報は、例えば、データ分析装置２５０上のディスプレイに出力され得る。ブロック５１８の出力は、１つ以上の代表的な数（例えば、時定数２１２Ａ、２１２Ｂの適切な時間単位（例えば、ミリ秒）での平均値）であり得るか、または図３および図５に示されるものなどのグラフ表現であり得る。
【００７２】
例示された実施形態の方法５００は次いで、ステップ５２０、５２２、５２４の１つ以上に進み得る。ステップ５２０で、指数関数的領域２１２Ａ、２１２Ｂにおける時定数が閾値時定数と比較されて、電気作動弁１０が故障状態にあるかどうかを判断する。いくつかの実施形態では、ブロック５２０は、指数関数的上昇領域における時定数を指数関数的減衰領域における時定数と比較して故障状態（例えば、２つの時定数が相互に類似し過ぎるかどうか）を判断することを伴い得る。ステップ５１２で、指数関数的領域２１２Ａ、２１２Ｂにおける時定数は、検討中の弁１０と同じタイプの１つ以上の異なる電気作動弁１０から測定された時定数と比較され得る。ステップ５２２は、閾値時定数が分かっていない場合に実行され得るが、ステップ５２２は、時定数閾値が分かっている場合でさえステップ５２０に追加して実行され得る。ステップ５２４は、いくつかの弁サイクルにわたり指数関数的領域２１２Ａ、２１２Ｂにおける時定数に関して統計分析を実行することを伴う。前述のとおり、かかる統計分析は、偏差を閾値偏差と比較すること（例えば、標準偏差よりも２または３倍大きい時定数の偏差は故障と考えられ得る）または標準偏差を平均と比較すること（例えば、平均の何らかの適切な割合より大きい標準偏差は故障と考えられ得る）を伴い得る。指数関数的領域２１２Ａ、２１２Ｂにおける時定数の分析に加えて、ブロック５１６、５１８、５２０、５２２および／または５２４のいずれかの機能のいずれかが、追加または代替として、領域２１２Ａ、２１２Ｂにおける電気センサー信号２３４Ｂの上昇時間および／または減衰時間を使用して実行され得る。
【００７３】
図９Ａおよび図９Ｂは、電気作動弁１０と相互作用して電気作動弁１０の状態を判断する、特定の実施形態に従った弁診断装置１００の斜視図である。図９Ａおよび図９Ｂは、電気作動弁１０の外面と接触して、電気作動弁１０の動き（例えば、可動部分５１の固定部分５２Ａ、５２Ｂとの接触と関連付けられた振動運動）を測定する、弁診断装置１００を示す。他の実施形態では、弁診断装置１００は弁１０自体に接触する必要はなく、追加または代替として、制御信号２４（図９Ａ、図９Ｂに図示せず）を搬送する制御線に接触し得る。
【００７４】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、ハンドル１０１が、弁診断装置１００とケーブル１０３との間に提供され得る。前述のとおり、ケーブル１０３は、弁診断装置１００をデータ分析装置２５０に接続し得る。任意選択として、ハンドル１０１はケーブル１０３に接続されない可能性があり、弁診断装置１００はデータ分析装置２５０と無線で通信し得る。
【００７５】
前述の開示を考慮すると当業者には明らかなように、本発明の実施において多くの変更および修正が、その精神または範囲から逸脱することなく、可能である。可能な変更および修正は、制限なく、以下を含む：
・電気センサー１２０は、電場もしくは磁場または信号を複数の方向または方位で検出するために１つ以上の多要素センサーを含み得る。
・電気センサー１２０が本体１０２の近位端１０２Ａに収容される実施形態では、弁診断装置１００は、遠位端１０２Ｂに第２の電気センサー１２０´を含み得る。第２の電気センサー１２０´は、電気作動弁１０または周囲のエンジンによって生じるノイズを測定し得、そのノイズは、第１の電気センサー１２０によって測定された電気センサー信号２３４から差し引かれ得る。
・いくつかの実施形態では、本体１０２は、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、樹脂カバー１０５で囲まれ得る。樹脂カバーは、耐食材料、例えば、２液混合エポキシ（２−ｐａｒｔ  ｅｐｏｘｙ）、ポリウレタン、シリコーン、注型用樹脂、熱硬化１液エポキシ（１−ｐａｒｔ  ｅｐｏｘｙ）、または同様のものなど、を含み得る
・機械センサー１１０は、可動部分５１の固定部分５２Ａ、５２Ｂとの接触を測定する代わりに、もしくはそれに追加して、電気作動弁１０を通る流体の動き、または弁１０の動作と関連付けられた任意の他の動きベースの現象を測定し得る。
・いくつかの実施形態では、弁診断装置１００、２００は、電気作動弁１０の温度を測定するための熱センサーなど、追加のタイプのセンサーを含み得る。
【００７６】
本明細書で説明する実施形態例は、従来技術に対するいくつかの明白な優位性を有し、（制限なく）以下を含む：
・機械センサー信号２３２ならびに電気（容量）センサー信号２３４Ａおよび電気（誘導）センサー信号２３４Ｂの少なくとも１つを連続的かつ同時に生成することは、これらの信号の時間領域分析を可能にする。これらの信号は、ミリ秒のオーダーの期間を有し得、それ故、時間遅延２０８Ａ、２０８Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂおよび／または時定数２１２Ａ、２１２Ｂを計算することは、これらのセンサー信号２３２、２３４Ａ、２３４Ｂが同時に取得される場合リアルタイム（またはほぼリアルタイム）でのみ可能であり得る。
・機械センサー１１０および電気センサー１２０Ａ、１２０Ｂの両方を本体１０２上に収容すると、周囲のエンジンをオフにするか、または異なる部品をスワップインおよびスワップアウトする必要なく、ユーザーが電気作動弁１０によって発せられた異なる信号を測定するのを可能にする。
【００７７】
用語の解釈
文脈で別段の明白な要求がない限り、本記述およびクレーム全体を通して、
・「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、および同様のものは、排他的または網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味で解釈されるべきである、すなわち、「〜を含むが、それらに制限されない」の意味である、
・「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、またはその任意の変形は、２つ以上の要素間の、直接的または間接的のいずれかの、任意の接続または結合を意味し、要素間の結合または接続は物理的、論理的、またはそれらの組合せにできる、
・「本明細書で（ｈｅｒｅｉｎ）」、「前述の（ａｂｏｖｅ）」、「以下で（ｂｅｌｏｗ）」および同様の取り込み語は、本明細書を記述するために使用される場合、本明細書の任意の特定の部分ではなく、本明細書を全体として指すものとする、
・「または」は、２つ以上の項目のリストに関して、以下の語の解釈の全て、すなわち、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目の全て、およびリスト内の項目の任意の組合せ、を包含する、
・単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は任意の適切な複数形の意味も含む。
【００７８】
「垂直の」、「横の」、「水平の」、「上方へ」、「下方へ」、「前方へ」、「後方へ」、「内側へ」、「外側へ」、「左」、「右」、「前」、「後ろ」、「最上部」、「底部」、「下に」、「上に」、「真下に」、および同様のものなどの、本記述および任意の添付のクレーム（存在する場合）で使用される、方向を示す語は、説明および例示する装置の特定の配向に依存する。本明細書で説明する主題は、様々な代替配向を想定し得る。その結果、これらの方向を示す用語は厳密には定義されず、狭く解釈されるべきではない。
【００７９】
本発明の実施形態は、特別に設計されたハードウェア、構成可能なハードウェア、データプロセッサ上で実行可能なソフトウェア（任意選択として「ファームウェア」を含み得る）の提供によって構成されるプログラマブルデータプロセッサ（例えば、プロセッサ１００および／もしくは本明細書で説明する任意の他のプロセッサ）、方法内の１つ以上のステップを実行するため、および／もしくは本明細書で詳細に説明する機能を提供するために特別にプログラムされるか、構成されるか、もしくは構築される専用コンピュータもしくはデータプロセッサ、ならびに／またはこれらの２つ以上の組合せを使用して実装され得る。特別に設計されたハードウェアの例は、論理回路、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、大規模集積回路（「ＬＳＩ」）、超大規模集積回路（「ＶＬＳＩ」）、および同様のものである。構成可能ハードウェアの例は、プログラマブルアレイ論理（「ＰＡＬ」）、プログラマブル論理アレイ（「ＰＬＡ」）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）などの１つ以上のプログラマブル論理デバイスである。プログラマブルデータプロセッサの例は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）、埋め込みプロセッサ、グラフィックプロセッサ、数値演算コプロセッサ、汎用コンピュータ、サーバーコンピュータ、クラウドコンピュータ、メインフレームコンピュータ、コンピュータワークステーション、および同様のものである。例えば、装置に対する制御回路内の１つ以上のデータプロセッサは、プロセッサがアクセス可能なプログラムメモリ内のソフトウェア命令を実行することにより、本明細書で説明する方法を実装し、かつ／または機能を提供し得る。
【００８０】
いくつかの方法のプロセスまたはブロックは、本明細書では所与の順序で提示されるが、代替例は、異なる順序で、ステップを有するルーチンを実行するか、またはブロックを有するシステムを採用し得、いくつかのプロセスまたはブロックは、代替もしくは部分的組合せを提供するために削除、移動、追加、分割、結合、および／または修正され得る。これらのプロセスまたはブロックの各々は、様々な異なる方法で実装され得る。また、プロセスもしくはブロックは、時には連続して実行されると示されているが、これらのプロセスもしくはブロックは代わりに、並行して実行され得るか、または異なる時に実行され得る。加えて、要素は、時には連続して実行されると示されているが、それらは代わりに同時に、または異なる順序で実行され得る。従って、以下のクレームは、かかるすべての変形をそれらが意図される範囲内にあるとして含むように解釈されることを意図する。
【００８１】
ソフトウェアおよび他のモジュールは、サーバー、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、画像データ符号化装置、画像データ復号装置、ＰＤＡ、メディアプレーヤー、ＰＩＤおよび本明細書で説明する目的に適した他の装置上に常駐し得る。本システムの態様は、インターネット家電、ハンドヘルド装置（携帯情報端末（ＰＤＡ）を含む）、ウェアラブルコンピュータ、あらゆる種類のセル方式もしくは携帯電話、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースもしくはプログラム可能な家電製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、および同様のものを含む、他の通信、データ処理、またはコンピュータシステム構成で実施できることを当業者は理解するであろう。
【００８２】
構成要素（例えば、アイソレータ、アクチュエータ、アセンブリ、ファスナ（ｆａｓｔｅｎｅｒ）など）が上で言及される場合、特に指示のない限り、その構成要素に対する言及（「手段」に対する言及を含む）は、本発明の例示する実施形態例における機能を実行する開示する構造と実質的には同等でない構成要素を含む、説明した構成要素の機能を実行する任意の構成要素をその構成要素の同等物（すなわち、それは機能的に同等である）として含むと解釈されるべきである。
【００８３】
システム、方法および装置の特定の例は、本明細書では例示目的のために説明されている。これらは例に過ぎない。本明細書で提供する技術は、本明細書で説明するシステム例以外のシステムに適用できる。多くの変更、修正、追加、省略、および置換は、本発明の実施内で可能である。本発明は、当業者には明らかな、説明する実施形態に関する変形を含み、特徴、要素および／もしくは動作を同等な特徴、要素および／もしくは動作と置き換えること、異なる実施形態からの特徴、要素および／もしくは動作を混合およびマッチングすること、本明細書で説明する実施形態からの特徴、要素および／もしくは動作を、他の技術の特徴、要素および／もしくは動作と組み合わせること、ならびに／または特徴、要素および／もしくは動作を説明する実施形態から省くこと組み合わせることによって得られる変形を含む。
【００８４】
従って、以下の添付のクレームおよび今後取り入れられるクレームは、かかる変更、置換、追加、省略、および部分的組合せの全てを、合理的に推論され得るとして含むように解釈される。クレームの範囲は、例に記載される好ましい実施形態によって制限されるべきでなく、全体として説明と一致する最も広い解釈を与えられるべきである。
【００８５】
前述の開示を考慮すると当業者には明らかなように、本発明の実施において多くの変更および修正が、その精神または範囲から逸脱することなく、可能である。その結果、本発明の範囲は、以下のクレームによって定義される実質に従って解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月9日(2019.10.9)
【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】
電気作動弁の動作状態を確認するためのシステムであって、
弁診断装置で、
前記電気作動弁に近接した位置に配置可能な本体と、
前記電気作動弁の可動部分の前記電気作動弁の固定部分に対する動きを検出して、前記検出された動きに基づいて機械センサー信号を出力するための機械センサーと、
前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた電気的特性を検出して、前記検出された電気的特性に基づいて電気センサー信号を出力するための電気センサーと
を含み、
前記機械センサーおよび前記電気センサーは前記本体内または前記本体上に収容される、弁診断装置と、
前記機械センサー信号および前記電気センサー信号を受信するために前記弁診断装置に接続されたデータ分析装置であって、前記機械センサー信号および前記電気センサー信号に基づいて出力を表示するように構成される、データ分析装置と
を備える、システム。
【請求項２】
前記機械センサーは、加速度計、マイクロホン、および圧力センサーの１つを含む、請求項１または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項３】
前記機械センサーは圧電型加速度計を含む、請求項２または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項４】
前記機械センサーは、前記可動部分が前記固定部分に接触する場合に生じる振動を感知する、請求項２、３のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項５】
前記機械センサーは、前記可動部分が、その移動の終わりで、前記固定部分に向かい合った第２の固定部分に接触する場合に生じる振動を感知する、請求項４または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項６】
前記電気センサーは、誘導コイル、磁力計、ホール効果センサー、アンテナ、および容量性ピックアップの少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項７】
前記機械センサーは、前記弁診断装置の前記本体上に取り付けられて、前記振動は前記本体を通して前記機械センサーに機械的に伝導される、請求項４、５もしくは６のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項８】
前記電気センサーは、前記電気作動弁で受信された前記制御信号の電磁特性を感知する、請求項６または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項９】
前記制御信号の前記電磁特性は、前記制御信号を生成する電圧である、請求項８または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記制御信号は、前記電気作動弁と関連付けられた制御ユニットから受信される、請求項８、９のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記電気センサーは、前記弁診断装置の前記本体上に取り付けられて、前記制御信号が前記電気作動弁に提供される導体から物理的に間隔が置かれた位置から前記制御信号を感知する、請求項８、９もしくは１０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた第２の電気的特性を検出して、前記検出された第２の電気的特性に基づいて第２の電気センサー信号を出力するための第２の電気センサーを含み、かつ前記データ分析装置は前記第２の電気センサー信号を受信するために接続される、請求項１〜１１のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記データ分析装置は、前記電気センサー信号および前記第２の電気センサー信号を処理してノイズ低減された電気信号を導出するように構成される、請求項１２または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の電気センサーは、前記電気作動弁のアクチュエータ機構内の駆動信号と関連付けられた前記第２の電気的特性を感知し、前記アクチュエータ機構は前記可動部分に力を印加する、請求項１２または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記電気的特性は前記電気作動弁で受信される制御信号と関連付けられ、前記第２の電気的特性は前記電気作動弁の前記制御信号に対する電磁応答と関連付けられる、請求項１２または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第２の電気センサーは、磁場センサーを含む、請求項１４、１５のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記磁場センサーは、誘導センサーまたはホール効果センサーを含む、請求項１６または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第２の電気センサーは、前記弁診断装置の前記本体上に取り付けられて、前記アクチュエータ機構から物理的に間隔が置かれた位置から前記第２の電気的特性を感知する、請求項１４〜１７のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記電気センサーは、前記電気作動弁で受信された制御信号を感知し、前記電気センサーは、前記弁診断装置の前記本体上に取り付けられて、前記制御信号がその上で前記電気作動弁に提供される導体から物理的に間隔が置かれた位置から前記制御信号を感知し、かつ前記電気センサーは、前記第２の電気センサーに対して前記電気作動弁から遠位である位置で前記本体上に取り付けられる、請求項１８または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記弁診断装置は樹脂シース内にカプセル化される、請求項１〜１９のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２１】
電子変調器を含み、前記電子変調器は、２つ以上のセンサー信号を受信して、前記２つ以上のセンサー信号は前記機械センサー信号および前記電気センサー信号を含み、前記データ分析装置に送信可能な結合信号を生成する、請求項１〜２０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記電子変調器は、少なくとも１つのアナログ変調器を含む、請求項２１または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記電子変調器は、少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器を含む、請求項２１または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記データ分析装置は、前記電気センサー信号の立ち上がりエッジと、前記可動部分の前記電気的特性の前記立ち上がりエッジに対する応答と関連付けられた前記機械センサー信号の検出可能特性との間の時間遅延を判断し、前記時間遅延に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断するように構成される、請求項１〜２３のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２５】
前記データ分析装置は、前記第２の電気センサー信号の指数関数的上昇の上昇時間および前記第２の電気センサー信号の指数関数的減衰の減衰時間の一方または両方を判断し、前記上昇時間および前記減衰時間の一方または両方に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断するように構成される、請求項１４〜１９および２４のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記データ分析装置は、前記第２の電気センサー信号の指数関数的上昇の時定数および前記第２の電気センサー信号の指数関数的減衰の時定数の一方または両方を判断し、前記判断された時定数の一方または両方に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断するように構成される、請求項１４〜１９および２４〜２５のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記システムは１つ以上の出力装置をさらに含み、前記出力装置は、前記電気作動弁と相互作用する電場または磁場を生成する、請求項１〜２６のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記出力装置は、前記電気作動弁を作動させる電場を生成する、請求項２７または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記出力装置によって生成された前記電場は、前記制御信号がない場合に前記電気作動弁を作動させる、請求項２８または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記出力装置は、前記電気作動弁内のソレノイドと相互作用する磁場を生成する、請求項２７または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記出力装置によって生成された前記電場または磁場の前記電気作動弁との前記相互作用は、前記電気作動弁が電力供給されていない間に生じ得る、請求項２７〜３０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載のシステム。
【請求項３２】
電気作動弁の動作状態を確認するための方法であって、
前記電気作動弁に近接した位置に配置可能な本体と、前記電気作動弁の可動部分の前記電気作動弁の固定部分に対する動きを検出して、前記検出された動きに基づいて機械センサー信号を出力するための機械センサーと、前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた電気的特性を検出して、前記検出された電気的特性に基づいて電気センサー信号を出力するための電気センサーとを含み、前記機械センサーおよび前記電気センサーは前記本体内または前記本体上に収容される、弁診断装置を提供することと、
前記弁診断装置に接続されたデータ分析装置において、前記機械センサー信号および前記電気センサー信号を受信することと、
前記データ分析装置により、前記機械センサー信号および前記電気センサー信号に基づいて出力を表示することであって、前記出力は前記電気作動弁の前記動作状態を確認するために利用可能である、出力を表示することと
を含む、方法。
【請求項３３】
前記可動部分の前記固定部分に対する動きを検出することは、前記可動部分が前記固定部分に接触する場合に生じる振動を感知することを含む、請求項３２または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３４】
前記可動部分の前記固定部分に対する動きを検出することは、前記可動部分が、その移動の終わりで、前記固定部分に向かい合った第２の固定部分に接触する場合に生じる振動を感知することを含む、請求項３３または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３５】
前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた前記電気的特性を検出することは、前記電気作動弁で受信された制御信号の電気的性質を検出することを含む、請求項３２〜３４のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３６】
前記弁診断装置は、前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた第２の電気的特性を検出して、前記検出された第２の電気的特性に基づいて第２の電気センサー信号を出力するための第２の電気センサーを含み、かつ前記データ分析装置は前記第２の電気センサー信号を受信するために接続される、請求項３２〜３５のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３７】
前記弁診断装置は、ノイズ検出センサー信号を出力するノイズ検出電気センサーを含み、かつ前記方法は、前記電気センサー信号および前記ノイズ検出センサー信号を処理してノイズ低減された電気信号を導出することを含む、請求項３２〜３６のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３８】
前記電気作動弁の前記動作と関連付けられた前記第２の電気的特性を検出することは、前記電気作動弁のアクチュエータ機構内の駆動信号と関連付けられた前記第２の電気的特性を感知することを含み、前記アクチュエータ機構は前記可動部分に力を印加する、請求項３６または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項３９】
前記機械センサー信号、電気センサー信号、および第２の電気センサー信号の１つを、前記センサー信号を同期化するためのタイミング基準として選択することと、
前記センサー信号を前記タイミング基準に対して同期化することと
を含む、請求項３２〜３８のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４０】
前記データ分析装置により、前記電気センサー信号の立ち上がりエッジと、前記可動部分の前記電気的特性の前記立ち上がりエッジに対する応答と関連付けられた前記機械センサー信号の検出可能特性との間の時間遅延を判断することと、前記時間遅延に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３２〜３９のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４１】
前記データ分析装置により、前記電気センサー信号の立ち下がりエッジと、前記可動部分の前記電気的特性の前記立ち下がりエッジに対する応答と関連付けられた前記機械センサー信号の検出可能特性との間の時間遅延を判断することと、前記時間遅延に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３２〜４０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４２】
前記データ分析装置により、前記第２の電気センサー信号の指数関数的上昇の上昇時間および前記第２の電気センサー信号の指数関数的減衰の減衰時間の一方または両方を判断することと、前記上昇時間および前記減衰時間の一方または両方に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３５および４０のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４３】
前記データ分析装置により、前記第２の電気センサー信号の指数関数的上昇の時定数および前記第２の電気センサー信号の指数関数的減衰の時定数の一方または両方を判断することと、前記時定数の一方または両方に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３５、４０および４２のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４４】
前記データ分析装置により、前記電気作動弁のアクチュエータ機構の作動または非作動を示す前記第２の電気センサー信号における急カーブ（ｓｈａｒｐ  ｔｕｒｎ）と、前記アクチュエータ機構と関連付けられた前記機械センサー信号の検出可能特性との間の時間遅延を判断することと、前記時間遅延に基づいて前記電気作動弁が故障状態にあるかどうかを判断することとを含む、請求項３６、３８のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４５】
前記弁診断装置は、電場または磁場を生成する１つ以上の出力装置を含み、かつ前記方法は、前記出力装置により、前記電気作動弁と相互作用する電場または磁場を生成することを含む、請求項３２〜４４のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４６】
前記出力装置により、前記電気作動弁と相互作用する電場または磁場を生成することは、前記電気作動弁を作動させるためにシミュレートされた制御信号を生成することを含む、請求項４４または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４７】
前記出力装置により、前記電気作動弁と相互作用する電場または磁場を生成することは、前記電気作動弁内のソレノイドと相互作用する磁場を生成することを含む、請求項４５または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４８】
前記データ分析装置は、無線接続によって前記弁診断装置に接続される、請求項３２〜４６のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項４９】
前記データ分析装置により、前記出力を表示することは、前記データ分析装置の一部であるディスプレイ上に前記出力を表示することを含む、請求項３２〜４８のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【請求項５０】
前記データ分析装置により、前記出力を表示することは、前記データ分析装置とは別に具現化されるディスプレイ上に前記出力を表示することを含む、請求項３２〜４８のいずれか１項または本明細書の任意の他の請求項に記載の方法。
【国際調査報告】
2021501345.tif 000013
2021501345.tif 000014
2021501345.tif 000015
2021501345.tif 000016