(57)【要約】  ノイズ信号を解析する方法は、ローカルエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を介して、レシプロ装置内に配置されたノックセンサにより感知されるノイズ信号を受信するステップを含む。上記方法は、上記ローカルＥＣＵ、リモートＥＣＵ、または外部システムのうちの少なくとも１つを介して上記ノイズ信号を処理するステップをさらに含む。上記処理するステップは、事前調整したノイズ信号を導き出すために上記ノイズ信号を事前調整するサブステップと、上記事前調整したノイズ信号にＡＤＳＲエンベロープを適用するサブステップとを含む。上記処理するステップは、上記事前調整したノイズ信号からトーン情報を抽出するサブステップと、上記ＡＤＳＲエンベロープ、上記トーン情報、またはこれらの組み合わせに基づいて上記ノイズ信号のフィンガプリントを作り出すサブステップとを加えて含む。【選択図】図１
2018511732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノイズ信号を解析する方法であって、
ローカルエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）（２５）を介して、レシプロ装置（１０）内に配置されたノックセンサ（２３）により感知されるノイズ信号を受信するステップと、
前記ローカルＥＣＵ（２５）、リモートＥＣＵ（２５）、または外部システム（２７）のうちの少なくとも１つを介して前記ノイズ信号を処理するステップであり、
事前調整したノイズ信号を導き出すために前記ノイズ信号を事前調整するサブステップと、
前記事前調整したノイズ信号にＡＤＳＲエンベロープ（８２）を適用するサブステップと、
前記事前調整したノイズ信号からトーン情報を抽出するサブステップと、
前記ＡＤＳＲエンベロープ（８２）、前記トーン情報、またはこれらの組み合わせに基づいて前記ノイズ信号のフィンガプリント（１００、１２６）を作り出すサブステップと
を含む、処理するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記フィンガプリント（１００、１２６）を前記作り出すステップが、前記ローカルＥＣＵ（２５）を介して前記フィンガプリント（１００、１２６）を作り出すサブステップと、前記リモートＥＣＵ（２５）、前記外部システム（２７）、またはこれらの組み合わせへ前記フィンガプリント（１００、１２６）を送信するサブステップとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記リモートＥＣＵ（２５）、前記外部システム（２７）、または前記これらの組み合わせを介して、エンジン問題を導き出すために前記フィンガプリント（１００、１２６）を、および前記ローカルＥＣＵ（２５）への前記エンジン問題の伝達を解析するステップを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記フィンガプリント（１００、１２６）を前記作り出すステップが、前記リモートＥＣＵ（２５）、前記外部システム（２７）、またはこれらの組み合わせを介して前記フィンガプリント（１００、１２６）を作り出すサブステップと、前記ローカルＥＣＵ（２５）へ、前記フィンガプリント（１００、１２６）または前記フィンガプリント（１００、１２６）を使用することにより導き出されたエンジン問題を送信するサブステップとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記リモートＥＣＵ（２５）、前記外部システム（２７）、またはこれらの組み合わせを介して第２のフィンガプリント（１００、１２６）を作り出すステップを含み、前記フィンガプリント（１００、１２６）を作り出すステップが、前記ローカルＥＣＵ（２５）を介して前記フィンガプリント（１００、１２６）を作り出すサブステップと、エンジン問題を分類するために前記フィンガプリント（１００、１２６）および前記第２のフィンガプリント（１００、１２６）を使用するサブステップとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
ＡＤＳＲエンベロープ（８２）を適用するステップが、
前記事前調整したノイズ信号の開始と前記事前調整したノイズ信号が最大振幅に達する時間との間の第１の期間を測定するサブステップと、
前記事前調整したノイズ信号が最大振幅に達する時間と前記ノイズ信号がサステインレベルまで下降する第２の時間との間の第２の期間を測定するサブステップと、
前記事前調整したノイズ信号が保持される第３の期間を測定するサブステップと、
前記事前調整したノイズ信号が前記サステインレベルからゼロまで下降する第４の期間を測定するサブステップと
含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記事前調整したノイズ信号が上方または下方に変調されるかどうかを判定するサブステップと、
前記チャープレットが前記ノイズ信号に合致するまで前記チャープレットの変調率を調節するサブステップと
により、前記事前調整したノイズ信号をチャープレットに合致させるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記トーン情報が、音楽トーンを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
レシプロ装置（１０）を制御するように構成されたエンジンコントローラ（２５）であって、前記エンジンコントローラが、
前記レシプロ装置（１０）内に配置されるように構成されたノックセンサ（２３）により感知されるノイズ信号を受信し、
前記ノイズ信号に基づいてローカルフィンガプリント（１５８）を作り出し、外部エンジンコントローラ（２５）からリモートフィンガプリント（１６０）を受信するために第２のエンジンコントローラ（２５）へ前記ノイズ信号を送信し、またはこれらを組み合わせ、
前記ローカルフィンガプリント（１５８）、前記リモートフィンガプリント（１６０）、またはこれらの組み合わせを適用することによりエンジン問題を分類する
ように構成されたプロセッサを備える、
エンジンコントローラ（２５）を具備する、システム（８）。
【請求項１０】
前記エンジンコントローラ（２５）が、前記ローカルフィンガプリント（１５８）を前記リモートＥＣＵ（２５）に伝達することにより前記エンジン問題を分類し、前記リモートＥＣＵから前記エンジン問題を受信するように構成される、請求項９記載のシステム（８）。
【請求項１１】
前記エンジンコントローラ（２５）が、外部システム（２７）へ前記ノイズ信号を送信し、前記ノイズ信号に基づいて前記外部システムから第２のリモートフィンガプリント（１６０）を受信するように構成され、前記エンジンコントローラ（２５）が、前記ローカルフィンガプリント（１５８）、前記リモートフィンガプリント（１６０）、前記第２のリモートフィンガプリント（１６０）、またはこれらの組み合わせを適用することにより前記エンジン問題を分類するように構成される、請求項９記載のシステム（８）。
【請求項１２】
前記外部システム（２７）が、クラウドベースのシステム、ワークステーション、メインフレーム、ラップトップ、ノートブック、タブレット、セル電話機、またはこれらの組み合わせを備える、請求項１１記載のシステム（８）。
【請求項１３】
前記エンジンコントローラ（２５）が、
事前調整したノイズ信号を導き出すために前記ノイズ信号を事前調整し、
前記事前調整したノイズ信号にＡＤＳＲエンベロープ（８２）を適用し、
前記事前調整したノイズ信号からトーン情報を抽出し、
前記ＡＤＳＲエンベロープ、前記トーン情報、またはこれらの組み合わせに基づいて前記ノイズ信号の前記フィンガプリント（１００、１２６）を作り出す
ように構成される、請求項９記載のシステム（８）。
【請求項１４】
前記エンジンコントローラ（２５）が、
前記事前調整したノイズ信号が上方または下方に変調されるかどうかを判定すること、
チャープレットが前記ノイズ信号に合致するまで前記チャープレットの変調率を調節すること
により、前記チャープレットに前記事前調整したノイズ信号を合致させる
ように構成される、請求項１３記載のシステム（８）。
【請求項１５】
前記コントローラ（２５）が、
前記レシプロ装置（１０）ノイズ信号の開始と前記レシプロ装置ノイズ信号が最大振幅に達する時間との間の第１の期間を測定し、
前記レシプロ装置ノイズ信号が最大振幅に達する前記時間と前記レシプロ装置ノイズ信号が指定されたサステインレベルまで下降する時間との間の第２の期間を測定し、
前記指定されたサステインレベルを測定し、
前記レシプロ装置ノイズが保持される間の第３の期間を測定し、
前記ＡＤＳＲエンベロープを適用するために、前記レシプロ装置ノイズ信号が前記サステインレベルからゼロまで下降する間の第４の期間を測定する
ように構成される、請求項１３記載のシステム（８）。
【請求項１６】
実行されたときに、プロセッサ（７２）に
レシプロ装置（１０）内に配置されるように構成されたノックセンサ（２３）により感知されるノイズ信号を受信することと、
前記ノイズ信号に基づいてローカルフィンガプリント（１５８）を作り出すこと、外部エンジンコントローラ（２５）からリモートフィンガプリント（１６０）を受信するために第２のエンジンコントローラ（２５）へ前記ノイズ信号を送信すること、またはこれらの組み合わせと、
前記ローカルフィンガプリント（１５８）、前記リモートフィンガプリント（１６０）、または前記これらの組み合わせを適用することによりエンジン問題を分類することと
をさせる、実行可能な命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
実行されたときに、前記プロセッサ（７２）に、前記ローカルフィンガプリント（１５８）を前記リモートＥＣＵ（２５）に伝達することにより前記エンジン問題を分類することと、前記リモートＥＣＵから前記エンジン問題を受信することとをさせる、請求項１６記載の実行可能な命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
実行されたときに、前記プロセッサ（７２）に、
外部システム（２７）へ前記ノイズ信号を送信することと、前記ノイズ信号に基づいて前記外部システムから第２のリモートフィンガプリント（１６０）を受信することと、前記ローカルフィンガプリント（１５８）、前記リモートフィンガプリント（１６０）、前記第２のリモートフィンガプリント（１６０）、またはこれらの組み合わせを適用することにより前記エンジン問題を分類することと
をさせる、請求項１６記載の実行可能な命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
実行されたときに、前記プロセッサ（７２）に、
事前調整したノイズ信号を導き出すために前記ノイズ信号を事前調整することと、
前記事前調整したノイズ信号にＡＤＳＲエンベロープ（８２）を適用することと、
前記事前調整したノイズ信号からトーン情報を抽出することと、
前記ＡＤＳＲエンベロープ、前記トーン情報、またはこれらの組み合わせに基づいて前記ノイズ信号の前記ローカルフィンガプリント（１５８）を作り出すことと
をさせる、請求項１６記載の実行可能な命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
実行されたときに、前記プロセッサ（７２）に、
前記レシプロ装置（１０）ノイズ信号の開始と前記レシプロ装置ノイズ信号が最大振幅に達する時間との間の第１の期間を測定することと、
前記レシプロ装置ノイズ信号が最大振幅に達する前記時間と前記レシプロ装置ノイズ信号が指定されたサステインレベルまで下降する時間との間の第２の期間を測定することと、
前記指定されたサステインレベルを測定することと、
前記レシプロ装置ノイズが保持される間の第３の期間を測定することと、
前記ＡＤＳＲエンベロープを適用するために、前記レシプロ装置ノイズ信号が前記サステインレベルからゼロまで下降する間の第４の期間を測定することと
をさせる、請求項１９記載の実行可能な命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示する主題は、ノックセンサに関し、より具体的には、ある種のノイズを特徴づけるために適しているネットワーク化したノックセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼エンジンなどのエンジンは、典型的には、天然ガス、ガソリン、ディーゼル、等などの炭素質燃料を燃焼し、高温かつ高圧ガスの対応する膨張を使用して、エンジンのある種の部品、例えば、シリンダ内に配置されたピストンに力を加え、ある距離にわたって部品を動かす。各シリンダは、炭素質燃料の燃焼と相関性を持って開閉する１つまたは複数の弁を含むことができる。例えば、吸気弁は、シリンダ中へと空気などの酸化剤を導くことができ、次いで酸化剤を燃料と混合し燃焼させる。燃焼流体、例えば、高温ガスを、次いで排気弁を介してシリンダを出るように導くことができる。したがって、炭素質燃料は、負荷を駆動する際に有用である機械的な動きへと変換される。例えば、負荷は、電力を生じさせる発電機であってもよい。
【０００３】
多気筒燃焼エンジンを監視するために、ノックセンサを使用することができる。ノックセンサを、エンジンシリンダの外側に据え付けることができ、エンジンが望むように動作しているか否かを判定するために使用することができる。時には、ノックセンサは、その時には特定できないことがあるノイズを検出する。ノイズを特徴づけるための方法があることが望ましいはずである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１３／０２３０４６号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当初の特許請求された発明と範囲において同等なある種の実施形態を下記に要約する。これらの実施形態は、特許請求された発明の範囲に限定するものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能性のある形態の簡潔な要約を提供するにすぎないものである。実際に、本発明は、以下に説明する実施形態と類似するまたは異なる場合がある様々な形態を包含することができる。
【０００６】
第１の実施形態では、ノイズ信号を解析する方法は、ローカルエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を介して、レシプロ装置内に配置されたノックセンサにより感知されるノイズ信号を受信するステップを含む。上記方法は、上記ローカルＥＣＵ、リモートＥＣＵ、または外部システムのうちの少なくとも１つを介して上記ノイズ信号を処理するステップをさらに含む。上記処理するステップは、事前調整したノイズ信号を導き出すために上記ノイズ信号を事前調整するサブステップと、上記事前調整したノイズ信号にＡＤＳＲエンベロープを適用するサブステップとを含む。上記処理するステップは、上記事前調整したノイズ信号からトーン情報を抽出するサブステップと、上記ＡＤＳＲエンベロープ、上記トーン情報、またはこれらの組み合わせに基づいて上記ノイズ信号のフィンガプリントを作り出すサブステップとを加えて含む。
【０００７】
第２の実施形態では、システムは、レシプロ装置を制御するように構成されたエンジンコントローラを含む。上記コントローラは、上記レシプロ装置内に配置されるように構成されたノックセンサにより感知されるノイズ信号を受信するように構成されたプロセッサを有する。上記プロセッサは、上記ノイズ信号に基づいてローカルフィンガプリントを作り出すように、外部エンジンコントローラからリモートフィンガプリントを受信するために第２のエンジンコントローラへ上記ノイズ信号を送信するように、またはこれらを組み合わせるように加えて構成される。上記プロセッサは、上記ローカルフィンガプリント、上記リモートフィンガプリント、またはこれらの組み合わせを適用することによりエンジン問題を分類するようにさらに構成される。
【０００８】
第３の実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体は、実行されたときに、プロセッサに、レシプロ装置内に配置されるように構成されたノックセンサにより感知されるノイズ信号を受信させる実行可能な命令を含む。上記命令は、上記プロセッサに、上記ノイズ信号に基づいてローカルフィンガプリントを作り出させる、外部エンジンコントローラからリモートフィンガプリントを受信するために第２のエンジンコントローラへ上記ノイズ信号を送信させる、またはこれらの組み合わせをさせるようにさらに構成される。上記命令は、上記プロセッサに、上記ローカルフィンガプリント、上記リモートフィンガプリント、またはこれらの組み合わせを適用することによりエンジン問題を分類させるように加えて構成される。
【０００９】
本発明のこれらのおよびその他の特徴、態様および長所は、添付した図面を参照して下記の詳細な説明を読むと、より良く理解されるようになるであろう。図面では、類似の参照符号は、図面全体を通して類似の構成要素を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の態様による、ネットワーク化したエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を有するエンジン駆動型発電システムの一部分の実施形態のブロック図である。
【図２】本開示の態様による、図１に示したレシプロエンジンのシリンダ内のピストンアセンブリの実施形態の側方断面図である。
【図３】本開示の態様による、図２に示したノックセンサにより測定したデータのエンジンノイズプロットの実施形態の図である。
【図４】本開示の態様による、図３に示したサンプルのエンジンノイズプロットのスケーリングしたバージョンの実施形態の図である。
【図５】本開示の態様による、上に重ねた、アタック、ディケイ、サステイン、リリース（ＡＤＳＲ）エンベロープの４つの基本パラメータをともなう図４に示したサンプルのスケーリングしたエンジンノイズプロットの実施形態の図である。
【図６】本開示の態様による、上に重ねた、抽出したトーンをともなう図５に示したスケーリングしたエンジンノイズプロットおよびＡＳＤＲエンベロープの実施形態の図である。
【図７】本開示の態様による、ノイズを特徴づけるためのプロセスの実施形態を示しているフローチャートである。
【図８】本開示の態様による、図７に示したフィンガプリントを特定するためのプロセスの実施形態を示しているフローチャートである。
【図９】ノイズデータのローカル処理および／またはリモート処理に適したプロセスの実施形態を示しているフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態を以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を与えることを目指して、実際の実装形態のすべての特徴を明細書中では記述しない場合がある。いずれかのこのような実際の実装形態の開発において、いずれかのエンジニアリングプロジェクトまたは設計プロジェクトにおけるように、システムに関係する制約およびビジネスに関係する制約にともなうコンプライアンスなどの、実装形態ごとに変わることがある開発者に特有なゴールを達成するために、数多くの実装形態に特有な判断を行わなければならないことを、認識すべきである。その上、このような開発の試みは、複雑でありかつ長時間を必要とするはずであるが、それにもかかわらず、この開示の恩恵を受ける当業者にとっては設計、製作、および製造の日常的な業務であるはずであることを、認識すべきである。
【００１２】
本発明の様々な実施形態の要素を導入するときに、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」という冠詞は、要素の１つまたは複数があることを意味するものとする。「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有している（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であり、列挙した要素の他にさらなる要素があり得ることを意味するものとする。
【００１３】
ノックセンサを使用してレシプロ装置（例えば、燃焼エンジン）を監視するときに、時折、ノックセンサシステムは、そのときには特定されていないことがある異常なノイズまたは望ましくないノイズなどのノイズを記録する。未特定のノイズを無視し破棄することよりはむしろ、後日に解析するために未特定ノイズの記録を保存することが有利なことがある。しかしながら、ソーティングできず特徴づけられていない未特定のノイズのログを保有することは、データセットの有用性を大きく減少させる。それはそうとして、集めた未特定のノイズを特徴づけおよび／またはカテゴリ分けし、それゆえ、未特定のノイズをより容易に解析でき、したがってノイズの今後の（または現在の）解析を容易にさせることは、有益であるはずである。
【００１４】
有利なことに、本明細書において説明する技術は、ある種のエンジンサウンドまたはノイズのサウンド「フィンガプリント」を作り出すことができる。サウンドフィンガプリントを、解析することができるならびに／または１つか複数のエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）および／もしくはクラウドベースのシステム、ワークステーション、メインフレーム、ラップトップ、ノートブック、タブレット、セル電話機、等などの外部演算システムを含んでいるネットワークの１つまたは複数の場所に記憶することができる。下記により詳細に説明するように、ネットワーク化したシステムおよび方法を、アタック−ディケイ−サステイン−リリース（ＡＳＤＲ）エンベロープおよび／またはジョイント時間−周波数技術を介してノイズを特定しそして分類するために提供する。ジョイント時間−周波数技術は、ケプストラム技術、クエフレンシ（ｑｕｅｆｒｅｎｃｙ）技術、チャープレット（ｃｈｉｒｐｌｅｔ）技術、および／またはウェーブレット技術を含むことができ、下記により詳細に説明するように、知られていないノイズの音響モデルまたはフィンガプリントを開発することができる。
【００１５】
図面に転じて、図１は、エンジン駆動型発電システム８の一部分の実施形態のブロック図を図示している。下記に詳細に説明するように、システム８は、１つまたは複数の燃焼室１２（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０個以上の燃焼室１２）を有するエンジン１０（例えば、レシプロ内燃エンジン）を含む。図１は燃焼エンジン１０を示しているが、任意のレシプロ装置を使用できることが理解されるはずである。空気供給部１４は、空気、酸素、酸素富化空気、低酸素化空気、またはこれらの任意の組み合わせなどの加圧した酸化剤１６を各燃焼室１２へ供給するように構成されている。燃焼室１２は、燃料供給部１９から燃料１８（例えば、液体燃料および／または気体燃料）を受け取るようにやはり構成され、燃料−空気混合物が、各燃焼室１２内で発火しそして燃焼する。高温の加圧された燃焼ガスは、各燃焼室１２に隣接するピストン２０をシリンダ２６内で直線的に動かして、ガスにより発せられた圧力を回転運動へと変換させ、この回転運動がシャフト２２を回転させる。さらに、シャフト２２の回転を介して力を与えられる負荷２４に、シャフト２２を連結することができる。例えば、負荷２４を、システム１０の回転出力を介して発電することができる、発電機などの任意の適切な装置とすることができる。加えて、下記の検討では、酸化剤１６として空気に言及しているが、任意の適切な酸化剤を、開示した実施形態で使用することができる。同様に、燃料１８を、例えば、天然ガス、随伴石油ガス、プロパン、バイオガス、消化ガス、埋立地ガス、炭鉱ガス、などの任意の適切な気体燃料とすることができる。
【００１６】
本明細書において開示するシステム８を、静止用途に（例えば、産業用発電エンジンに）または移動体用途に（例えば、自動車または航空機に）使用するために適応させることができる。エンジン１０を、２ストロークエンジン、３ストロークエンジン、４ストロークエンジン、５ストロークエンジン、または６ストロークエンジンとすることができる。エンジン１０は、また任意の数の燃焼室１２、ピストン２０、および関係するシリンダ（例えば、１〜２４個）を含むことができる。例えば、ある種の実施形態では、システム８は、シリンダ内で往復運動している４、６、８、１０、１６、２４個以上のピストン２０を有する大規模産業用レシプロエンジンを含むことができる。いくつかのそのようなケースでは、シリンダおよび／またはピストン２０は、ほぼ１３．５〜３４センチメートル（ｃｍ）の間の直径を有することができる。いくつかの実施形態では、シリンダおよび／またはピストン２０は、ほぼ１０〜４０ｃｍの間、１５〜２５ｃｍの間、または約１５ｃｍの直径を有することができる。システム１０は、１０ｋＷから１０ＭＷまでの範囲に及ぶ電力を発電することができる。いくつかの実施形態では、エンジン１０を、ほぼ毎分１８００回転（ＲＰＭ）未満で運転することができる。いくつかの実施形態では、エンジン１０を、ほぼ２０００ＲＰＭ未満、１９００ＲＰＭ未満、１７００ＲＰＭ未満、１６００ＲＰＭ未満、１５００ＲＰＭ未満、１４００ＲＰＭ未満、１３００ＲＰＭ未満、１２００ＲＰＭ未満、１０００ＲＰＭ未満、９００ＲＰＭ未満、または７５０ＲＰＭ未満で運転することができる。いくつかの実施形態では、エンジン１０を、ほぼ７５０〜２０００ＲＰＭの間で、９００〜１８００ＲＰＭの間で、または１０００〜１６００ＲＰＭの間で運転することができる。いくつかの実施形態では、エンジン１０を、ほぼ１８００ＲＰＭで、１５００ＲＰＭで、１２００ＲＰＭで、１０００ＲＰＭで、または９００ＲＰＭで運転することができる。例示的なエンジン１０は、例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＣｏｍｐａｎｙのＪｅｎｂａｃｈｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅ（例えば、Ｊｅｎｂａｃｈｅｒ  Ｔｙｐｅ２、Ｔｙｐｅ３、Ｔｙｐｅ４、Ｔｙｐｅ６もしくはＪ９２０ＦｌｅＸｔｒａ）またはＷａｕｋｅｓｈａ  Ｅｎｇｉｎｅｓ（例えば、Ｗａｕｋｅｓｈａ  ＶＧＦ、ＶＨＰ、ＡＰＧ、２７５ＧＬ）を含むことができる。
【００１７】
駆動型発電システム８は、エンジン「ノック」を検出するために適した１つまたは複数のノックセンサ２３を含むことができる。ノックセンサ２３を、デトネーション、プレイグニッション、および／またはピンジング（ｐｉｎｇｉｎｇ）に起因する振動などのエンジン１０により引き起こされる振動を感知するように構成された任意のセンサとすることができる。ノックセンサ２３を、コントローラ、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２５に通信でつなげて示している。運転中に、ノックセンサ２３からの信号をＥＣＵ２５に伝達して、ノッキング状態（例えば、ピンジング）が存在するかどうかを判定する。ＥＣＵ２５は、そのときにはある種のエンジン１０パラメータを調節することができ、ノッキング状態を改善するまたは取り除くことができる。例えば、ＥＣＵ２５は、点火タイミングを調節するおよび／または給気圧を調節することができ、ノッキングを取り除くことができる。さらに本明細書において説明するように、ノックセンサ２３は、例えば、望ましくないエンジン状態を検出するために、ある種の振動をさらに解析しそしてカテゴリ分けすることを加えて導き出すことができる。エンジンシステム８上に配置されたＥＣＵ２５を、他のエンジンシステム８内に配置された１つまたは複数のＥＣＵ２５ならびに外部システム２７と通信でつなげることができる。外部システム２７は、１つまたは複数のクラウドベースのシステム、ワークステーション、メインフレーム、ラップトップ、ノートブック、タブレット、セル電話機、等を含むことができ、これらを遠隔監視センタの一部として設けることができる。例えば、イサーネットコンジット、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスコンジット、オンボード診断ＩＩ（ＯＢＤＩＩ）コンジット、シリアルコンジット、光ファイバコンジット、等などの有線接続されたコンジットを、ＥＣＵ２５と外部システム２７とをつなげるために使用することができる。ＥＣＵ２５と外部システム２７とをつなげるための無線コンジットは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ、無線メッシュネットワーク、Ｚｉｇｂｅｅ（商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）、ＷｉＦｉ（商標）、等を含むことができる。
【００１８】
運転中に、サウンドフィンガプリントを、作り出すことができるならびに／またはＥＣＵ２５および／もしくは外部システム２７のうちの任意の１つか複数に記憶することができる。したがって、集団ベースのノックセンサ２３ネットワークを、創設することができる。例えば、特定のタイプのエンジンシステム８の集団を、ＥＣＵ２５および外部システム２７を介してネットワーク化することができて、ノックセンサ２３を介して提供されるデータを共有することができる。描いたエンジンシステム８は、ノックセンサ２３を介して知られていないノイズを感知でき、さらなる解析のために外部ＥＣＵ２５および／または外部システム２７へノイズフィンガプリントまたは生のノイズデータのいずれかを提出できる。したがって、ネットワーク（例えば、すべてのＥＣＵ２５および／または外部システム２７）を、描かれたローカルＥＣＵ２５により以前には気づかれていなかったまたは知られていなかったノイズを解析するために使用することができる。同様に、いくつかのエンジンシステム８をネットワーク化することにより、集団ノイズデータのより正確な解析を行うことができ、データをエンジンシステム８の集団のすべての構成員の間で共有することができた。このようにして、ノイズ特性評価および解析の改善を提供することができる。
【００１９】
図２は、レシプロエンジン１０のシリンダ２６（例えば、エンジンシリンダ）内に配置されたピストン２０を有するピストンアセンブリ２５の実施形態の側方断面図である。シリンダ２６は、円筒空洞３０（例えば、ボア）を画定する内側環状壁２８を有する。ピストン２０を、軸方向軸または軸方向３４、半径軸または半径方向３６、および円周軸または円周方向３８によって規定することができる。ピストン２０は、頂部部分４０（例えば、トップランド）を含む。頂部部分４０は、一般に、燃料１８および空気１６、または燃料−空気混合物３２がピストン２０の往復運動中に燃焼室１２から漏れ出すことを阻止する。
【００２０】
示したように、ピストン２０を、接続ロッド５６およびピン５８を介してクランクシャフト５４に取り付ける。クランクシャフト５４は、ピストン２０の往復直線運動を回転運動へと変換する。ピストン２０が動くので、上に論じたように、（図１で示したように）クランクシャフト５４は、回転して、負荷２４に力を与える。示したように、燃焼室１２を、ピストン２０のトップランド４０に隣接して設置する。燃料噴射器６０は、燃焼室１２へ燃料１８を供給し、吸気弁６２が、燃焼室１２への空気１６の配送を制御する。排気弁６４は、エンジン１０からの排気の排出を制御する。しかしながら、燃料１８および空気１６を燃焼室１２へ供給するためおよび／または排気を排出するための任意の適切な素子および／または技術を利用することできること、そしていくつかの実施形態では、燃料噴射を使用しないことが理解されるはずである。運転では、燃焼室１２内で空気１６との燃料１８の燃焼は、ピストン２０をシリンダ２６の空洞３０内で軸方向３４に往復方式で（例えば、前後に）移動させる。
【００２１】
運転中に、ピストン２０がシリンダ２６内の最高点にあるときには、上死点（ＴＤＣ）と呼ばれる位置にある。ピストン２０がシリンダ２６内の最下点にあるときには、下死点（ＢＤＣ）と呼ばれる位置にある。ピストン２０が最上部から最低部までまたは最低部から最上部まで移動するときに、クランクシャフト５４は半回転する。最上部から最低部までまたは最低部から最上部までのピストン２０の各々の動きをストロークと呼び、エンジン１０実施形態は、２ストロークエンジン、３ストロークエンジン、４ストロークエンジン、５ストロークエンジン、６ストロークエンジン、またはこれ以上を含むことができる。
【００２２】
エンジン１０運転中に、吸気プロセス、圧縮プロセス、パワープロセス、および排気プロセスを含むシーケンスが典型的には生じる。吸気プロセスは、燃料および空気などの可燃性混合物がシリンダ２６内へと引き込まれることを可能にし、したがって、吸気弁６２を開き、排気弁６４を閉じる。圧縮プロセスは、可燃性混合物をより小さな体積へと圧縮し、同時に吸気弁６２および排気弁６４の両方を閉じる。パワープロセスは、圧縮した燃料−空気混合物を発火させる、これはスパークプラグシステムを介したスパーク点火、および／または圧縮熱を介した圧縮点火を含むことができる。燃焼から得られた圧力は、次いでピストン２０をＢＤＣまで強く押し下げる。排気プロセスは、典型的には、排気弁６４を開いたままにしながらピストン２０をＴＤＣまで戻す。排気プロセスは、このように排気弁６４を通して使用済みの燃料−空気混合物を吐き出す。１つよりも多くの吸気弁６２および排気弁６４をシリンダ２６毎に使用することができることに留意されたい。
【００２３】
描いたエンジン１０は、クランクシャフトセンサ６６、ノックセンサ２３、およびエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２５をやはり含み、ＥＣＵ２５は、プロセッサ７２およびメモリ７４を含む。クランクシャフトセンサ６６は、クランクシャフト５４の位置および／または回転速度を感知する。したがって、クランク角またはクランクタイミング情報を導き出すことができる。すなわち、燃焼エンジンを監視するときに、タイミングは、クランクシャフト５４角の観点からしばしば表される。例えば、４ストロークエンジン１０の全サイクルを、７２０°サイクルとして測定することができる。ノックセンサ２３を、ピエゾ電気加速度計、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ、ホール効果センサ、磁歪センサ、ならびに／または振動、加速度、音、および／もしくは動きを感知するように設計された任意の他のセンサとすることができる。他の実施形態では、センサ２３は、旧来の感覚でのノックセンサでなくてもよく、振動、圧力、加速度、ゆがみ、または動きを感知できる任意のセンサであってもよい。
【００２４】
エンジン１０の衝撃性の特質のために、ノックセンサ２３は、シリンダ２６の外部に載置されたときでさえシグネチャを検出することが可能なことがある。しかしながら、ノックセンサ２３を、シリンダ２６内のまたは周りの様々な場所に配置することができる。加えて、いくつかの実施形態では、１つのノックセンサ２３を、例えば、１つまたは複数の隣接するシリンダ２６で共有することができる。他の実施形態では、各シリンダ２６は、１つまたは複数のノックセンサ２３を含むことができる。クランクシャフトセンサ６６およびノックセンサ２３を、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２５と電子通信するように示している。ＥＣＵ２５は、プロセッサ７２およびメモリ７４を含む。メモリ７４は、プロセッサ７２により実行することができるコンピュータ命令を記憶することができる。ＥＣＵ２５は、エンジン１０の運転を監視し、そして例えば、燃焼タイミング、弁６２、６４タイミングを調節すること、燃料および酸化剤（例えば、空気）の配送を調節すること、等により制御する。
【００２５】
有利なことに、本明細書において説明する技術は、クランクシャフトセンサ６６およびノックセンサ２３からデータを受信するためにＥＣＵ２５を使用することができ、次いでクランクシャフト５４位置に対してノックセンサ２３データをプロットすることにより「ノイズ」シグネチャを作り出すことができる。ＥＣＵ２５は、次いでデータを解析するプロセスを行うことができ、正常なシグネチャ（例えば、知られているノイズおよび予期されるノイズ）ならびに異常なシグネチャ（例えば、知られていないノイズおよび予期されないノイズ）を導き出すことができる。ＥＣＵ２５は、次いで、下記により詳細に説明するように、異常なシグネチャを特徴づけることができる。ＥＣＵ２５は、生のデータならびに処理したデータ（例えば、ノイズシグネチャ）を含むデータを他のＥＣＵ２５および／または外部システム２７にやはり提出することができる。シグネチャ解析を行うことにより、本明細書において説明する技術は、エンジン１０のより最適でより効率的な運転および保守管理を可能にすることができる。
【００２６】
図３〜図６は、例えば、図７および図８に関してより詳細に説明するプロセスを介してデータ処理を受けることができるデータの例示である。図３〜図６に関するデータは、ノックセンサ２３およびクランク角センサ６６を介して伝送されるデータを含むことができる。データを、加えて、いずれか、ローカルＥＣＵ２５のところで処理するならびに／または他の外部ＥＣＵ２５および／もしくは外部システム２７へ送信することができる。例えば、図３は、ノックセンサ２３により測定したノイズデータの（例えば、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７によって）導き出された生のエンジンノイズプロット７５の実施形態であり、プロットでは、ｘ−軸７６は、時間と相関関係があるクランクシャフト５４位置である。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７が、エンジン１０の運転中にノックセンサ２３およびクランクシャフトセンサ６６から受信するデータを組み合わせると、プロット７５が生成される。描いた実施形態には、振幅軸７８とともに、ノックセンサ２３信号の振幅曲線７７を示している。すなわち、振幅曲線７７は、クランク角に対してプロットした、ノックセンサ２３を介して感知した振動データ（例えば、ノイズデータ、音データ）の振幅測定値を含む。これは単にサンプルデータセットのプロットであり、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７により生成されるプロットを限定するものではないことを理解すべきである。図４に示したように、曲線７７を、次いで、さらなる処理のためにスケーリングすることができる。
【００２７】
図４は、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７により導き出すことができるスケーリングしたエンジンノイズプロット７９の実施形態である。スケーリングしたプロット７９では、図３に示した振幅プロット７５からの生のエンジンノイズを、スケーリングした振幅曲線８０を導き出すためにスケーリングしている。このケースでは、スケーリングした振幅曲線８０の最大の正の値が１であるように、１つの乗数を各データ点に適用している。１の最大の正の値を生成するために曲線８０の各点に適用した乗数が、−１未満または−１よりも大きい負の値を結果としてもたらすことがあることに留意すること。すなわち、最大の負の値は−０．５であってもよい、または図４に示したスケーリングしたエンジンノイズプロット７９に示されているように、最大の負の値は−１．９であってもよい。
【００２８】
図５は、プロットの最上部の上に横たわるアタック、ディケイ、サステイン、リリース（ＡＤＳＲ）エンベロープ８２の４つの基本パラメータを有するスケーリングしたエンジンノイズプロット８１の実施形態である。ＡＤＳＲエンベロープ８２は、典型的には、楽器のサウンドを真似るために音楽シンセサイザにおいて使用される。有利なことに、本明細書において説明する技術は、ノックセンサ２３データにＡＤＳＲエンベロープ８２を適用して、下記にさらに説明するように、ある種のノイズ解析をより迅速にかつ効率的に行う。ＡＤＳＲエンベロープの４つの基本パラメータは、アタック８３、ディケイ８４、サステイン８５、およびリリース８６である。アタック８３は、ノイズの開始からスケーリングした曲線８０のピーク振幅８７まで存在する。ディケイ８４は、ピーク振幅から指示されたサステイン８５レベルまでの下降中に存在し、サステイン８５レベルを、最大振幅のある指定されたパーセントとすることができる。４つのパラメータの順番は、アタック、ディケイ、サステイン、およびリリースでなければならないことはないことが理解されるはずである。例えば、いくつかのノイズに関して、順番は、アタック、サステイン、ディケイ、およびリリースであってもよい。そのようなケースでは、ＡＤＳＲよりはむしろＡＳＤＲエンベロープが適用されるはずである。平易さのために、これを「ＡＤＳＲエンベロープ」と呼ぶであろうが、この用語が、パラメータの順番とは無関係にノイズに当てはまることを理解すべきである。サステイン８５レベルは、ノイズの存続期間中の主レベルである。いくつかの実施形態では、サステイン８５レベルは、最大振幅の５５％のところに存在してもよい。他の実施形態では、サステイン８５レベルは、最大振幅の３５％、４０％、４５％、５０％、６０％、または６５％であってもよい。ユーザ、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、サステイン８５レベルがシグネチャの存続期間の少なくとも１５％にわたり保持されるかどうかを判定することにより、サステインレベルが希望通りであるかどうかをチェックすることができる。サステイン８５がシグネチャの存続期間の１５％よりも長く続く場合には、サステイン８５レベルが希望通りに設定される。リリース８６は、サステイン８５レベルからゼロまで戻る下降中に存在する。
【００２９】
図６は、図４および図５に示した同じスケーリングしたエンジンノイズプロット７９を示しており、上に重ねたある種のトーンをともなっている。ＡＤＳＲエンベロープ８２を適用した後で、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ノイズ中の最も強い周波数のうちの３から５個を抽出することができ、これらを音楽トーンへと変換することができる。例えば、音楽トーンに周波数範囲をマッピングするルックアップテーブルを使用することができる。加えてまたは代わりに、典型的にはチューニングの平均律方式に関する周波数の対数としてピッチを認知する観察に基づいて、等式を使用することができる、または他の音楽音律方式に関する等式を使用することができる。他の実施形態では、より多くのまたはより少ない周波数を抽出することができる。図６に示したプロット８１では、３つの顕著な（例えば、抽出した）トーンは、Ｃ＃５、Ｅ４、およびＢ３である。しかしながら、これらの３つのトーンが可能性のあるトーンの単に例であり、どんなトーンが記録したノイズに存在することがあるかを限定するものではないことを理解すべきである。
【００３０】
図７は、ノックセンサ２３を介して感知したノイズなどのノイズを特徴づけるためのプロセス８８の実施形態を示しているフローチャートである。異常なノイズまたは正体不明なノイズを特徴づけることによって、ノイズを、今後の解析および／またはリアルタイム解析を含む解析のためにログし、ソートすることができる。プロセス８８を、ＥＣＵ２５のメモリ７４に記憶されプロセッサ７２により実行可能でありならびに／または外部システム２７のメモリおよびプロセッサによりコンピュータ命令または実行可能なコードとして実装することができる。ブロック９０では、データのサンプルを、ノックセンサ２３およびクランクシャフトセンサ６６を使用して取得する。例えば、センサ６６、２３は、データを集め、次いでデータをローカルＥＣＵ２５へ送信する。ローカルＥＣＵ２５は、次いでデータ収集の開始およびデータ収集の終了におけるクランクシャフト５４角、ならびに最大振幅（例えば、振幅８７）および最小振幅における時間および／またはクランクシャフト角をログする。このノイズデータおよびクランクシャフト角データを、次いで、さらなる処理のために他のＥＣＵ２５および外部システム２７へローカルＥＣＵ２５により送信することができる、または処理を、ローカルＥＣＵ２５を介して行うことができる。
【００３１】
ブロック９２では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ノックセンサ２３データを事前調整する。このブロック９２は、クランクシャフト５４位置に対して生のノックセンサ２３データをプロットすることを含む。サンプルの生のエンジンノイズプロットを、振幅プロット７５として図３に示した。このブロック９２は、生のエンジンノイズデータをスケーリングすることを含む。データをスケーリングするために、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、正の１の最大振幅という結果になるはずの乗数を決定する。最大の負の値は、乗数の選択に影響しないことに留意すべきである。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いで乗数で各データ点（例えば、振幅曲線７７のデータ点）を掛け算して、図４に示したようなスケーリングした振幅曲線８０を導き出す。スケーリングした振幅曲線８０を示している図４のスケーリングしたエンジンノイズプロット７９は、単に例であり、スケーリングしたエンジンノイズプロット７９と同じに見えるまたは同様に見えるプロットにこの開示の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。
【００３２】
ブロック９４では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、エンジンノイズ信号にＡＳＤＲエンベロープ８２を適用する。このブロックでの処理を、図５を説明する際に論じた。ＡＳＤＲエンベロープ８２を使用して、ノイズデータセットを４つの異なるパラメータまたはフェーズ（アタック８３、ディケイ８４、サステイン８５、リリース８６）へと分割する。前に論じたように、４つのパラメータの順番は、アタック、ディケイ、サステイン、およびリリースでなければならないことはないことが理解されるはずである。例えば、いくつかのノイズに関して、順番は、アタック、サステイン、ディケイ、およびリリースであってもよい。平易さのために、これを「ＡＤＳＲエンベロープ」と呼ぶであろうが、この用語が、パラメータの順番とは無関係にノイズに当てはまることを理解すべきである。慣例的に、ＡＳＤＲエンベロープ８２を、トランペットのサウンドのような音楽サウンドを再現するプロセスに使用する。しかしながら、本明細書において説明する技術では、ノイズをカテゴリ分けし特徴づけるためにＡＳＤＲエンベロープを使用することができ、それでノイズを、いずれか後の解析、リアルタイム解析のために、またはある他の目的のために分類しソートすることができる。ＡＤＳＲエンベロープ８２の４つの基本パラメータは、アタック８３、ディケイ８４、サステイン８５、およびリリース８６である。アタック８３は、ノイズの開始からピーク振幅８７まで存在する。ディケイ８４は、ピーク振幅８７から指示されたサステイン８５レベルまでの下降中に存在し、指示されたサステイン８５レベルは、最大振幅のある指定されたパーセントである。サステイン８５レベルは、ノイズの存続期間中の主レベルである。いくつかの実施形態では、サステイン８５レベルは、最大振幅の５５％のところに存在してもよい。他の実施形態では、サステイン８５レベルは、最大振幅の３５％、４０％、４５％、５０％、６０％、または６５％であってもよい。ユーザ、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、サステイン８５レベルがシグネチャの存続期間の少なくとも１５％の間保持されるかどうかを判定することにより、サステインレベルが希望通りであるかどうかをチェックできる。サステイン８５がシグネチャの存続期間の１５％よりも長く続く場合には、サステイン８５レベルが希望通りに設定される。リリース８６は、サステイン８５レベルからゼロまで戻る下降中に存在する。ブロック９４では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ゼロから最大振幅８７（最大振幅は１の値を有するはずである）までの時間を測定する。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いで、最大振幅８７から指定されたサステインレベル８５までの下降時間を測定する。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いで、ノイズを保持するレベルおよび時間を測定する。最後に、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、サステインレベル８５からゼロまでノイズが下降するためにかかる時間を測定する。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いでＡＤＳＲエンベロープ８２を規定するＡＤＳＲベクトルまたはセグメントをログする。
【００３３】
ブロック９６では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、データからトーン情報（例えば、音楽トーン）を導き出す。このブロックを、図６の説明で論じている。このブロックの期間中に、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、データからトーン情報を抽出し、データ中の３から５個の最も強いトーンを特定する。図６は、信号から導き出した３つのトーン、Ｃ＃５、Ｅ４、およびＢ３を示している。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、データから５個以上のトーンを導き出すことができる。図６はトーンＣ＃５、Ｅ４、およびＢ３を示しているけれども、これらのトーンは例であり、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、データから任意のトーンを導き出すことができることを理解すべきである。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いで、導き出したトーン情報をログし、トーン情報は、基本導出トーンの周波数（すなわち、最低周波数トーン）、基本導出トーンの次数、高調波導出トーンの周波数（すなわち、基本周波数の整数倍である周波数を有するトーン）、高調波導出トーンの次数、および任意の他の関係するトーン情報を含むことができる。
【００３４】
ブロック９８では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ＡＳＤＲエンベロープ８２ならびにブロック９４および９６で導き出したトーン情報に基づいてフィンガプリント１００を作り出す。フィンガプリント１００は、異常なノイズまたは正体不明なノイズの特性評価を含み、ノイズをその構成要素部分（例えば、ＡＤＳＲエンベロープ８２の構成要素８３、８４、８５、８６）へと分解することで、これらの部分を定量化して、ノイズを分類し、カテゴリ分けし、そしてソートすることができる。プロセスにおけるこの点で、フィンガプリント１００は、ブロック９４のＡＤＳＲエンベロープおよびブロック９６で導き出したトーン情報に大部分は基づいている。
【００３５】
ブロック１０２では、フィンガプリント１００を、特定し、チェックする。後で説明されるであろう多数の技術を使用して、フィンガプリント１００を、修正するまたは追加することができ、次いで再びチェックする。
【００３６】
図８は、図７に描かれたフィンガプリント１００を特定するプロセス１０２の実施形態のさらなる詳細を示しているフローチャートである。プロセス１０２を、ＥＣＵ２５のメモリ７４に記憶されプロセッサ７２により実行可能でありならびに／または外部システム２７のプロセッサおよびメモリによりコンピュータ命令または実行可能なコードとして実装することができる。判断１０４では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ノイズ信号が変調されているか（すなわち、１つのトーンからもう１つのトーンへと変わっているか）否かを判定する。信号が変調されていない場合には（判断１０４）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ブロック１１２へと進み、マッチングウェーブレット見つけようと試みる。ウェーブレット、実効的に波の一部分または構成要素は、ゼロで始まり、増加し、減少し、または増減し、そして次いでゼロに戻る振幅を有する波状の振動である。ウェーブレットを、周波数、振幅、および持続期間を調節することにより修正することができ、これが信号を処理する際にウェーブレットを非常に有用にさせている。例えば、連続的なウェーブレット変換では、所与の信号を、様々な修正した周波数成分にわたって積分することにより再構成することができる。一般に使用される「マザー」ウェーブレットは、Ｍｅｙｅｒウェーブレット、Ｍｏｒｌｅｔウェーブレット、およびメキシカンハットウェーブレットを含む。しかしながら、マザーウェーブレットが合致しない場合には、新たなウェーブレットを、やはり作り出すことができる。
【００３７】
サウンドが変調されている場合には（判断１０４）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、判断１０８へと進み、ノイズ信号がチャープレットに合致しているか否かを判定する。チャープは、周波数が時間とともに増加するまたは減少する信号である。ウェーブレットが波の一部分であるとちょうど同じように、チャープレットは、チャープの一部分である。ウェーブレットとそっくりで、チャープレットの特性を修正することができ、そのときには、信号を近似するために、多数のチャープレットを統合する（すなわち、チャープレット変換）。チャープレットを、上方にまたは下方に変調する（すなわち、周波数を変える）ことができる。判断１０８では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、チャープレットをノイズ信号に合致させるためにチャープレットの変調を調節することができる。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、チャープレットの変調を調節した後で、ノイズ信号に合致するようにチャープレットを調節することができ、次いで、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、信号に合致するチャープレットがあったかどうか、そうである場合には、チャープレットの第１の周波数、チャープレットの第２の周波数、および周波数／（クランク角）または毎秒の周波数でのチャープレット変調の割合をログする。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いでブロック１１０に進み、ブロック１１０ではＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、フィンガプリント１００をチェックするためにノイズ信号を位相シフトさせる。ブロック１１０では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ＡＳＤＲエンベロープ８２ベクトルまたは他の成分、抽出したトーン情報、およびチャープレットまたはウェーブレット合致に基づいて生成されるノイズ信号を作り出す。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いで、１８０°位相を外して生成した信号をシフトさせる（ブロック１１０）。ノイズ信号の特性評価が正しい場合には、位相シフトし生成したノイズ信号は、ノイズ信号をキャンセルするはずである。
【００３８】
ノイズ信号がチャープレットに合致しない場合には（判断１０８）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ブロック１１２へと進み、ウェーブレットをノイズ信号に合致させようと試みる。ブロック１１２では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ノイズ信号に合致することができる１つまたは複数のウェーブレットを選択する。選択した１つまたは複数のウェーブレットをＭｅｙｅｒウェーブレット、Ｍｏｒｌｅｔウェーブレット、メキシカンハットウェーブレット、またはある他の知られているウェーブレットとすることができる。判断１１４では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、選択した１つまたは複数のウェーブレットがノイズ信号に合致するか否かを判定する。選択したウェーブレットが合致する場合には（判断１１４）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ウェーブレット合致、マザーウェーブレットタイプ、ウェーブレットの第１のスケーリング範囲、およびウェーブレットの第２のスケーリング範囲があったことをログする。ウェーブレットが合致する場合には（判断１１４）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ブロック１１０へと進み、ブロック１１２ではＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、フィンガプリント１００をチェックするためにノイズ信号を位相シフトさせる。選択したウェーブレットのうちの１つがノイズ信号に合致しない場合には（判断１１４）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ブロック１１６へと進むことができ、ウェーブレットを作り出すことができる。判断１１８では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、新しく作り出したウェーブレットがノイズ信号に合致するかを判定する。作り出したウェーブレットが合致する場合には（判断１１８）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ウェーブレット合致、ウェーブレットの第１のスケーリング範囲、およびウェーブレットの第２のスケーリング範囲があったことをログする。作り出したウェーブレットがノイズ信号に合致する場合には（判断１１８）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ブロック１１０へと進み、ブロック１１０ではＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、フィンガプリント１００をチェックするためにノイズ信号を位相シフトさせる。新しいウェーブレットが合致しない場合には（判断１１８）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ブロック１２０へと進み、ブロック１２０ではＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、広帯域ノイズとしてノイズ信号を特徴づける。
【００３９】
ここでブロック１１０に戻って、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７がノイズ信号に合致するチャープレットまたはウェーブレットを見つける場合には、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ノイズキャンセルを試みることにより合致をチェックするであろう。したがって、ブロック１１０では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ＡＳＤＲエンベロープ８２ベクトルまたは他の成分、抽出したトーン情報、およびチャープレットまたはウェーブレット合致に基づいて生成したノイズ信号を作り出す。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いで１８０°だけ生成した信号をシフトさせる（ブロック１１０）。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、次いで、シフトさせた信号が所望の残留許容範囲内に元々のノイズ信号をキャンセルしたかどうかを判定する（判断１２２）。シフトさせた信号が所望の残留許容範囲内に元々のノイズ信号をキャンセルしている場合には（判断１２２）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、フィンガプリント１００が「良い」フィンガプリント１２６であると判定し、ブロック１２８へと進み、ブロック１２８では、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は係数および付随するデータをログし、付随するデータは、信号の二乗平均平方根（ＲＭＳ）値、またはＲＭＳ誤差を含むことができる。ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、同様に、信号の始まりまたは終わりにおけるクランクシャフト角、ＡＳＤＲエンベロープ８２ベクトルまたは他のＡＤＳＲ成分、基本スペクトルトーン、高調波スペクトルトーン、スペクトルトーンの次数、高調波トーンの次数、チャープレット合致かどうか、第１のチャープレット周波数、第２のチャープレット周波数、チャープレット変調の割合、ウェーブレット合致かどうか、マザーウェーブレットタイプ、ウェーブレットの第１のスケーリング範囲、ウェーブレットの第２のスケーリング範囲、最大振幅値および時間、最小振幅値および時間、信号のＲＭＳ値、生成した信号に対する信号のＲＭＳ誤差、およびノイズが広帯域ノイズとして分類されるか否か、を含むがこれらに限定されない他のデータをログすることができる。このログしたデータ、およびログした他のデータは、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７が大部分の知られていないノイズを特徴づけそしてカテゴリ分けすることを可能にし、それでこれらのノイズを、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７のメモリ部品７４に記憶することができ、おそらくある他のメモリデバイスに転送することができ、次いで、今後の解析のためにログしかつデータベース内でソートすることができる。一方で、シフトさせた信号が残留許容範囲内に元々のノイズ信号をキャンセルしなかったとＥＣＵ２５および／または外部システム２７が判定する場合には（判断１２２）、ＥＣＵ２５および／または外部システム２７は、ノイズ信号を広帯域ノイズとして特徴づけるブロック１２４へと進む。上に示したプロセス８８およびプロセス１０２を、ローカルＥＣＵ２５によって、１つまたは複数の外部ＥＣＵ２５によって、および外部システム２７によって、またはこれらの組み合わせによって実行することができ���ことを理解すべきである。したがって、本明細書において説明した技術は、フィンガプリント１００を導き出すためにノイズデータをすべて処理することができるＥＣＵ２５のネットワークを提供することができ、そしてフィンガプリント１００を、ＥＣＵ２５、外部システム２７、またはこれらの任意の組み合わせのうちのいずれか１つまたは複数によりそのときには特定することができる（例えば、プロセス８８のブロック１０２）。
【００４０】
ここで図９に転じて、図は、いくつかのエンジンシステム８を含んだネットワークにおいてフィンガプリントを作り出しそして特定するために適したプロセス１５０のフローチャートである。プロセス１５０を、ＥＣＵ２５のメモリ７４に記憶されプロセッサ７２により実行可能でありならびに／または外部システム２７のプロセッサおよびメモリによりコンピュータ命令または実行可能なコードとして実装することができる。描いた実施形態では、ノックセンサ２３からのノイズデータまたは信号を、ローカルＥＣＵ２５により受信することができる（ブロック１５２）。ローカルＥＣＵ２５は、次いで、ノイズデータを処理することができる（ブロック１５４）。加えてまたは代わりに、ローカルＥＣＵ２５は、外部処理（ブロック１５６）のために外部ＥＣＵ２５および／または外部システム２７へノイズデータを伝達することができる。したがって、ローカルフィンガプリント１５８、リモートフィンガプリント１６０、または両方を導き出すことができる。フィンガプリント１５８、１６０を導き出すために、プロセス８８および／または１０２を、実行することができる。したがって、フィンガプリント１５８、１６０の各々は、フィンガプリント１００に、フィンガプリント１２６に、または両方に対応することができる。
【００４１】
したがって、ローカルＥＣＵ２５は、ローカルフィンガプリント１５８、リモートフィンガプリント１６０、または両方のいずれかを使用することによりローカルにエンジン８問題を分類することができる（ブロック１６２）。実際に、ローカルＥＣＵ２５を、リモートＥＣＵ２５および／または外部システム２７に通信でつなげることができ、エンジン８問題を分類する際に使用するためにリモートフィンガプリント１６０を受信することができる。加えてまたは代わりに、エンジン８問題を遠くで分類することができる（ブロック１６４）。例えば、ローカルフィンガプリント１５８、リモートフィンガプリント１６０、または両方を、リモートＥＣＵ２５および／または外部システム２７により処理することができ、遠くでエンジン問題を分類することができる（ブロック１６４）。エンジン問題の分類（ブロック１６２および／またはブロック１６４）は、知られているシグネチャの中でシグネチャ１５８および／または１６０を比較することを含むことができる。知られているシグネチャを、弁６２、６４連続問題、シリンダ２６問題、ピストン２０問題、クランクシャフト５４問題、等などのある種の問題の代表とすることができる。フィンガプリント１５８および／または１６０を知られているフィンガプリントシグネチャと比較することにより、プロセス１５０は、様々なエンジン８状態を検出することができる。
【００４２】
発明の技術的効果は、ノイズ信号を特徴づけること、およびノイズ信号からシグネチャを導き出すことを含み、シグネチャは、ノイズ信号を事前調整すること、ノイズ信号にＡＳＤＲエンベロープを適用すること、ノイズ信号からトーン情報（例えば、音楽トーン）を抽出すること、ならびにノイズ信号をチャープレットおよび／またはウェーブレットに合致させることをさらに含むことができる。ノイズ信号の処理を、ローカルＥＣＵ、リモートＥＣＵ、外部システム（例えば、クラウドベースのシステム、ワークステーション、メインフレーム、ラップトップ、ノートブック、タブレット、セル電話機、等）を介して行うことができ、外部システムを、遠隔監視センタの一部として設けることができる。シグネチャを、知られているシグネチャと比較することができて、様々なエンジン状態を導き出すことができる。
【００４３】
この明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するため、ならびにいかなる当業者でも、任意のデバイスまたはシステムを作成することと使用すること、および任意の組み込んだ方法を実行することを含む本発明を実行することをやはり可能にするために例を使用している。発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者なら思い付く別の例を含むことができる。このような別の例が特許請求の範囲の文面から逸脱しない構造的要素を有する場合、またはこのような別の例が特許請求の範囲の文面とは実質的でない差異しか有さない等価な構造的要素を含む場合には、このような別の例は、特許請求の範囲の範囲内であるものとする。
【符号の説明】
【００４４】
８  エンジンシステム
１０  燃焼エンジン
１２  燃焼室
１４  空気供給部
１６  酸化剤
１８  燃料
１９  燃料供給部
２０  ピストン
２２  シャフト
２３  ノックセンサ
２４  負荷
２５  エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
２５  ピストンアセンブリ
２６  シリンダ
２７  外部システム
２８  内側環状壁
３０  円筒空洞
３４  軸方向
３６  半径方向
３８  円周方向
４０  頂部部分
５４  クランクシャフト
５６  接続ロッド
５８  ピン
６０  燃料噴射器
６２  吸気弁
６４  排気弁
６６  クランクシャフトセンサ
７２  プロセッサ
７４  メモリ
７５  振幅プロット
７６  ｘ−軸
７７  振幅曲線
７８  振幅軸
７９  スケーリングしたエンジンノイズプロット
８０  スケーリングした振幅曲線
８１  スケーリングしたエンジンノイズプロット
８２  ＡＤＳＲエンベロープ
８３  アタック
８４  ディケイ
８５  サステイン
８６  リリース
８７  ピーク振幅
１００  フィンガプリント
１２６  フィンガプリント
１５８  ローカルフィンガプリント
１６０  リモートフィンガプリント
【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９】
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【国際調査報告】
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