(57)【要約】      （修正有）【課題】操作者が内燃機関のノッキングの発生を確認する手法を提供する。【解決手段】コントローラは、往復運動装置に結合されたノックセンサから信号を取得する。コントローラは、異常シグネチャを有する信号に基づいて信号を解析し、トリガイベントの発生を決定する。異常シグネチャは、往復運動装置のノッキングに関連している。コントローラは、第１の録音の第１の音声ファイルを生成しコントローラのメモリに記憶する。第１の録音は、往復運動装置のノッキングを示すものとなる。【選択図】図１
2016153646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動装置に結合されたノックセンサ（２３）から信号を取得し、
前記往復運動装置のノッキングに関連した異常シグネチャを有する前記信号に基づいて信号を解析し、トリガイベントの発生を決定し、
前記往復運動装置の前記ノッキングを示すものとなる第１の録音の第１の音声ファイルを生成し、前記コントローラのメモリ（７４）に記憶する
ように構成されたコントローラ
を備えたシステム。
【請求項２】
前記コントローラは、
前記異常シグネチャが検出されたときに前記異常シグネチャの録音を開始し、
正常シグネチャが検出されたときに前記異常シグネチャの前記録音を終了する
ように構成された、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記第１の録音の第１の音声の顕著な特徴をルックアップテーブル中の第２の録音の第２の音声の顕著な特徴と比較するように構成された、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記ルックアップテーブルの前記第２の音声の顕著な特徴は、前記ノッキングに関連した異常シグネチャの原因をもたらす状態に関連している、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記音声ファイルは、音声ルックアップテーブルに記憶されている、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記音声ファイルをディスプレイまたはワークステーションへ出力するように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記音声ファイルは、．ｍｐ３または．ｗａｖ形式で記憶される、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記音声ファイルは、１２ビットと１２８ビットの間である、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
ノック信号は振動信号を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記メモリ（７４）がフラッシュＲＡＭを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
１つまたは複数のプロセッサ実行可能ルーチンをエンコードする１つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記１つまたは複数のルーチンは、往復運動装置のコントローラのプロセッサ（７２）により実行されたとき、
前記往復運動装置に結合されたノックセンサ（２３）から信号を取得するステップと、
前記往復運動装置のノッキングに関連した異常シグネチャを有する前記信号に基づいて前記信号を解析し、トリガイベントの発生を決定するステップと、
前記往復運動装置の前記ノッキングを示すものとなる録音の音声ファイルを生成し、前記コントローラのメモリ（７４）に記憶するステップと、
を含む行為を実行させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
ノック信号は振動信号を含む、請求項１１記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記異常シグネチャは、振動信号を参照信号と比較することによって検出される、請求項１１記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記音声データは、前記異常シグネチャが検出されたときに関連したタイムスタンプを含む、請求項１１記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
命令は、ルックアップテーブルに前記音声ファイルを記憶するための命令を含む、請求項１１記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記ルックアップテーブルの音声ファイルは状態に関連しており、前記状態は異常シグネチャの原因を特定するために利用される、請求項１５記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
往復運動装置に結合されたノックセンサ（２３）から信号を取得するステップと、
前記往復運動装置のノッキングに関連した異常シグネチャを有する前記信号に基づいて前記信号を解析し、トリガイベントの発生を決定するステップと、
コントローラの録音の音声ファイルを生成するステップであって、前記録音が前記往復運動装置の前記ノッキングを示すものとなるものである、音声ファイルを生成するステップと、
メモリ（７４）にあるルックアップテーブルに前記音声ファイルを記憶するステップと
を含む方法。
【請求項１８】
前記異常シグネチャが検出されたときに前記録音を開始するステップと、
正常シグネチャが検出されたときに前記異常シグネチャの前記録音を終了するステップと
を含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
ノック信号を参照信号と比較して前記異常シグネチャを検出するステップを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
ディスプレイに前記音声ファイルを表示するステップを含む、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書中に開示した主題はノックセンサに関し、より具体的には、大型マルチシリンダ往復運動装置（例えば、燃焼エンジン、圧縮機など）に取り付けられるノックセンサからの信号を記録することに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、燃焼エンジンは、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、高温高圧ガスの対応する膨張を利用して、シリンダ内に配設されたエンジンのいくつかの構成要素、例えばピストンに力を加えて、その構成要素をある距離にわたって移動させる。各シリンダは、炭素質燃料の燃焼と相関して開閉する１つまたは複数の弁を備えることができる。例えば、吸気弁は、空気などの酸化剤をシリンダに導くことができ、次いでそれは燃料と混合されて燃焼される。次いで燃焼流体、例えば高温ガスは、排気弁を介してシリンダから出るように導くことができる。したがって、炭素質燃料は、負荷を駆動するのに役立つ機械的運動に変換される。例えば、負荷は、電力を発生する発電機であり得る。
【０００３】
ノックセンサは、マルチシリンダ燃焼エンジンを監視するために使用され得る。ノックセンサは、エンジンシリンダの外面に取り付けられるとともに、必要に応じてエンジンが動いているか否か決定するのに使用することができる。時として、操作者は、ノックセンサによって検出されたノッキングを確認することが困難である。例えば、ノックは、とても静かであり、または他の場合には操作者によって気づかれない可能性がある。したがって、操作者がノッキングの発生を確認する手法を有する必要がある。
【発明の概要】
【０００４】
以下、本来権利を主張した発明の範囲に対応しているいくつかの実施形態の概要を述べる。これらの実施形態は、クレームに記載された発明の範囲を限定するものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能な形態についての簡単な概要を与えることが意図されているにすぎない。実際に、本発明は、以下に記載されている各実施形態と同様であり得るまたはそれとは異なり得る様々な形態を包含し得る。
【０００５】
第１の実施形態では、システムは、往復運動装置に結合されたノックセンサから信号を取得し、往復運動装置のノッキングに関連した異常シグネチャを有する信号に基づいて信号を解析し、トリガイベントの発生を決定し、往復運動装置のノッキングを示すものとなる第１の録音の第１の音声ファイルを生成し、コントローラのメモリに記憶するように構成されたコントローラを備える。
【０００６】
第２の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサ実行可能ルーチンをエンコードする１つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体を含み、１つまたは複数のルーチンは、往復運動装置のコントローラのプロセッサにより実行されたとき、往復運動装置に結合されたノックセンサから信号を取得するステップと、往復運動装置のノッキングに関連した異常シグネチャを有する信号に基づいて信号を解析し、トリガイベントの発生を決定するステップと、往復運動装置のノッキングを示すものとなる録音の音声ファイルを生成し、コントローラのメモリに記憶するステップと、を含む行為を実行させる。
【０００７】
第３の実施形態では、方法は、往復運動装置に結合されたノックセンサから信号を取得するステップと、往復運動装置のノッキングに関連した異常シグネチャを有する信号に基づいて信号を解析し、トリガイベントの発生を決定するステップと、コントローラの録音の音声ファイルを生成するステップであって、録音が往復運動装置のノッキングを示すものとなるものである、音声ファイルを生成するステップと、メモリにあるルックアップテーブルに音声ファイルを記憶するステップとを含む。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読んだときにより良く理解されよう。図面全体を通じて同じ符号は同じ部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の態様によるエンジン駆動発電システムの一実施形態のブロック図である。
【図２】本開示の態様によるピストン組立体の一実施形態の側断面図である。
【図３】本開示の態様による第１の完全な吸気、圧縮、燃焼、および排気サイクルにわたっての燃焼シグネチャおよび弁シグネチャのサンプルプロットを示す図である。
【図４】本開示の態様による図２のピストン組立体のエンジン制御ユニットのブロック図である。
【図５】本開示の一実施形態による図４のエンジン制御ユニットのプロセッサにより実行されるプロセスの流れ図である。
【図６】本開示の一実施形態による図４のエンジン制御ユニットのプロセッサにより実行されるプロセスの別の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の１つまたは複数の特定の実施形態が説明される。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、実際の実施にかかる全ての特徴が本明細書中に説明されているわけではない可能性がある。あらゆるエンジニアリングまたは設計プロジェクトにあるようないずれのそうした実際の実施についての開発において、システム関連の制約およびビジネス関連の制約の尊守など開発者の特定の目標を実現するために実施に特有の多数の決定がなされなければならず、これは実施により異なり得ることを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかり得るが、それにもかかわらずこの開示の利益を有する当業者にとって設計、製作、および製造に関する日常的な作業であることを理解されたい。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、１つまたは複数の要素が存在することを意味することが意図される。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であることが意図され、挙げられた要素以外に追加の要素が存在し得ることを意味する。
【００１２】
本明細書中に記載した技法は、燃焼エンジンまたは圧縮機などの往復運動装置における望まれていないノッキング状態を検出できる１つまたは複数のノックセンサシステムおよび方法を使用することを含む。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とき、場合によっては、ノックセンサシステムは、異常なノイズまたは望まれていないノイズなどのノックを検出する。正体不明のノイズを無視および破棄するのではなく、後日または後刻の解析のために正体不明のノイズの記録を保存することが有利であり得る。例えば、ノックセンサは、操作者には聞こえないまたは操作者に気付かれないノッキングを検出することができる。いくつかの実施形態では、ノックセンサは、エンジンに損傷が及ぶのを避けるためにエンジンを停止するために使用することができる。エンジンが停止され且つ操作者がノックセンサによって検出されたノッキングが聞こえない場合、操作者は、ノックセンサが不適当に動作していると信じることができる。したがって、本開示は、操作者がエンジンのノッキングを確認する必要に対処するシステムおよび方法を対象とする。さらに、特徴付けられ特定されたノイズのログを有することは、データセットの有用性を大いに増大させる。したがって、記録されたノイズは、ルックアップテーブル（例えば、データベースのテーブル、Ｅｘｃｅｌのスプレッドシート、またはメモリに記憶された他のテーブル）内の他のノイズと比較することができおよび／または記憶することができる。
【００１３】
図面を見ると、図１は、エンジン駆動発電システム８の一部の一実施形態のブロック図を示している。以下に詳細に説明されるように、システム８は、１つまたは複数の燃焼室１２（例えば、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、１０個、１２個、１４個、１６個、１８個、２０個以上の燃焼室１２）を有するエンジン１０（例えば、往復内燃機関）を備える。本明細書中に記載した技法は、圧縮機などの他の往復運動装置に適用可能でもあり得る。空気供給部１４は、加圧オキシダント１６、例えば、空気、酸素、酸素富化空気、酸素減少空気、またはそれらの任意の組み合わせを各燃焼室１２に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、液体および／またはガス燃料）を受け取るようにやはり構成され、燃料空気混合気は、各燃焼室１２内で点火し、燃焼する。高温加圧燃焼ガスは、各燃焼室１２に隣接したピストン２０をシリンダ２６内で直線的に移動させるとともに、ガスによって及ぼされた圧力を回転運動に変換し、これによってシャフト２２を回転させる。さらに、シャフト２２は負荷２４に結合することができ、負荷２４はシャフト２２の回転によってパワーを受ける。例えば、負荷２４は、システム８の回転出力によって電力を発生できる任意の適切な装置、例えば発電機であり得る。さらに、以下の説明は、オキシダント１６として空気を参照するが、任意の適切なオキシダントが開示した実施形態と共に使用されてもよい。同様に、燃料１８は、例えば、天然ガス、関連した石油ガス、プロパン、生物ガス、下水ガス、埋立地ガス、炭鉱ガスなどの任意の適切なガス燃料であり得る。
【００１４】
本明細書中に開示したシステム８は、固定された応用例に（例えば、産業用発電エンジンに）、または可動性の応用例に（例えば、自動車または航空機に）使用されるように適合することができる。エンジン１０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、または６ストロークエンジンであり得る。エンジン１０は、任意の個数の燃焼室１２、ピストン２０、および関連したシリンダ（例えば、１個〜２４個）を備えることもできる。例えば、いくつかの実施形態では、システム８は、シリンダ内で往復運動する４個、６個、８個、１０個、１６個、２４個以上のピストン２０を有する大規模な産業用レシプロエンジンを備えることができる。いくつかのそのような場合には、シリンダおよび／またはピストン２０は、およそ１３．５〜３４センチメートル（ｃｍ）の間の直径を有し得る。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、およそ１０〜４０ｃｍ、１５〜２５ｃｍ、または約１５ｃｍの間の直径を有し得る。システム８は、１０ｋＷから１０ＭＷの範囲内で電力を発生させることができる。いくつかの実施形態では、エンジン１０は、およそ１８００回の毎分回転数（ＲＰＭ）未満で動作することができる。いくつかの実施形態では、エンジン１０は、およそ２０００ＲＰＭ、１９００ＲＰＭ、１７００ＲＰＭ、１６００ＲＰＭ、１５００ＲＰＭ、１４００ＲＰＭ、１３００ＲＰＭ、１２００ＲＰＭ、１０００ＲＰＭ、９００ＲＰＭ、または７５０ＲＰＭ未満で動作することができる。いくつかの実施形態では、エンジン１０は、およそ７５０〜２０００ＲＰＭ、９００〜１８００ＲＰＭ、または１０００〜１６００ＲＰＭで動作することができる。いくつかの実施形態では、エンジン１０は、およそ１８００ＲＰＭ、１５００ＲＰＭ、１２００ＲＰＭ、１０００ＲＰＭ、または９００ＲＰＭで動作することができる。例えば、例示的なエンジン１０は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＣｏｍｐａｎｙのＪｅｎｂａｃｈｅｒエンジン（例えば、Ｊｅｎｂａｃｈｅｒタイプ２、タイプ３、タイプ４、タイプ６、またはＪ９２０  ＦｌｅＸｔｒａ）またはＷａｕｋｅｓｈａエンジン（例えば、Ｗａｕｋｅｓｈａ  ＶＧＦ、ＶＨＰ、ＡＰＧ、２７５ＧＬ）を含み得る。
【００１５】
駆動された発電システム８は、エンジン「ノック」を検出するのに適した１つまたは複数のノックセンサ２３を備えることができる。ノックセンサ２３は、異常爆発、過早点火、および／またはピンギング（ｐｉｎｇｉｎｇ）による振動などのエンジンによって引き起こされる振動を感知することができる。エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２５に通信可能に結合されたノックセンサ２３が示されている。動作中、ノックセンサ２３からの信号は、ＥＣＵ２５に伝えられて、ノッキング状態（例えば、ピンギング）が存在するか決定する。次いで、ＥＣＵ２５は、ノッキング状態を改善するまたは防ぐために、いくつかのエンジン１０パラメータを調整することができる。例えば、ＥＣＵ２５は、ノッキングを防ぐために、点火タイミングを調整するおよび／またはブースト圧を調整することができる。本明細書中にさらに説明されるように、ノックセンサ２３は、例えば望まれていないエンジン状態を検出するためにある種の振動がさらに解析および分類されるべきかさらに得ることができる。
【００１６】
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）内に配設されたピストン２０を有するピストン組立体２５の一実施形態の側断面図である。シリンダ２６は、円筒形空洞３０（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は、軸方向の軸または方向３４、径方向の軸または方向３６、および円周方向の軸または方向３８によって画定することができる。ピストン２０は、上部分４０（例えば、上ランド）を備える。上部分４０は、燃料１８および空気１６、または燃料空気混合気が、ピストン２０の往復運動中に燃焼室１２から逃げるのを概して阻止する。
【００１７】
示されているように、ピストン２０は、コネクティングロッド５６およびピン５８を介してクランクシャフト５４に取り付けられる。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に変換する。上述したように、ピストン２０が移動するにつれて、クランクシャフト５４が回転して（図１に示された）負荷２４にパワーを供給する。示されているように、燃焼室１２は、ピストン２０の上ランド４０に隣接して配設される。燃料噴射器６０は燃料１８を燃焼室１２に供給し、吸気弁６２は、空気１６が燃焼室１２へ送達されるのを制御する。排気弁６４は、エンジン１０からの排気の放出を制御する。しかしながら、燃料１８および空気１６を燃焼室１２に供給するおよび／または排気を放出するための任意の適切な要素および／または技法が利用することができ、いくつかの実施形態では、燃料噴射が使用されないことを理解されたい。動作時、燃焼室１２内での燃料１８と空気１６の燃焼は、往復のやり方でピストン２０を、シリンダ２６の空洞３０内で軸方向３４に（例えば、前後に）移動させる。
【００１８】
動作中、ピストン２０がシリンダ２６中の最高点にあるとき、ピストン２０は、上死点（ＴＤＣ：ｔｏｐ  ｄｅａｄ  ｃｅｎｔｅｒ）と呼ばれる位置にある。ピストン２０がシリンダ２６中の最低点にあるとき、それは、下死点（ＢＤＣ：ｂｏｔｔｏｍ  ｄｅａｄ  ｃｅｎｔｅｒ）と呼ばれる位置にある。ピストン２０が上から下へまた下から上へ移動するとき、クランクシャフト５４は、回転の２分の１だけ回転する。上から下へまたは下から上へのピストン２０の各移動は、ストロークと呼ばれ、エンジン１０の実施形態は、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、またはそれ以上を含み得る。
【００１９】
エンジン１０の動作中、典型的には、吸込プロセス、圧縮プロセス、および出力プロセス、ならびに排気プロセスを含むシーケンスが行われる。吸込プロセスは、燃料と空気などの可燃混合気がシリンダ２６に引き込まれることを可能にし、したがって吸気弁６２が開放され、排気弁６４が閉鎖される。圧縮プロセスは、可燃混合気をより小さい空間に圧縮し、そして吸気弁６２と排気弁６４の両方が閉鎖される。出力プロセスは、圧縮された燃料空気混合気を点火し、これは、点火プラグシステムによる火花点火、および／または圧縮熱による圧縮点火を含むことができる。次いで、燃焼から結果として生じた圧力は、ピストン２０をＢＤＣへ強いる。典型的には、排気プロセスは、排気弁６４の開放を維持しつつ、ピストン２０をＴＤＣへ戻す。したがって、排気プロセスは、排気弁６４を通じて使用済みの燃料空気混合気を吐出する。２つ以上の吸気弁６２および排気弁６４がシリンダ２６ごとに使用されてもよいことを留意されたい。
【００２０】
図示のエンジン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も備え、ＥＣＵ２５は、プロセッサ７２と、メモリ７４とを備える。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、クランク角度またはクランクタイミングの情報を得ることができる。すなわち、燃焼エンジンを監視するとき、しばしばタイミングは、クランクシャフト５４の角度の観点で表される。例えば、４ストロークエンジン１０の全サイクルは、７２０°のサイクルとして測定することができる。ノックセンサ２３は、圧電型加速度計、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）センサ、ホール効果センサ、ならびに／あるいは振動、加速度、音、および／または移動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。
【００２１】
エンジン１０の衝突の性質により、ノックセンサ２３は、シリンダ２６の外面に取り付けたときでも、シグネチャを検出することができ得る。しかしながら、ノックセンサ２３は、シリンダ２６内またはその付近の様々な位置に配設することができる。さらに、いくつかの実施形態では、単一のノックセンサ２３が、例えば、１つまたは複数の隣接したシリンダ２６と共有されてもよい。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を備えることができる。クランクシャフトセンサ６６およびノックセンサ２３は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２５と電子通信状態で示されている。ＥＣＵ２５は、プロセッサ７２、メモリ７４を含む。メモリ７４は、プロセッサ７２によって実行できるコンピュータ命令を記憶することができる。ＥＣＵ２５は、例えば、燃焼タイミングの調整、バルブ６２、６４のタイミング、燃料とオキシダント（例えば、空気）の送達の調整などによって、エンジン１０の動作を監視および制御する。
【００２２】
有利には、本明細書中に記載した技法は、ＥＣＵ２５を使用してクランクシャフトセンサ６６およびノックセンサ２３から信号（例えば、データ）を受信し、次いでクランクシャフト５４の位置に対してノックセンサ２３の信号をプロットすることによって「ノイズ」シグネチャを生成することができる。次に、ＥＣＵ２５は、正常シグネチャ（例えば、知られているノイズ、および予期されるノイズ）、および異常シグネチャ（例えば、知られていないノイズまたは予期しないノイズ）を得るためにデータを解析するプロセスを経ることができる。
【００２３】
例えば、図３は、ノックセンサ２３によって測定されたノイズ信号が（例えば、ＥＣＵ２５によって）得られる生エンジンノイズのプロット７５の一実施形態であり、ｘ軸７６は、クランクシャフト５４の位置であり、これは時間と相関関係がある。プロット７５に関連したデータは、エンジン１０の動作中にノックセンサ２３とクランクシャフトセンサ６６とから受け取ったデータをＥＣＵ２５が組み合せるときに生成することができる。プロット７５が図３に示されているが、信号は、プロット７５を生成することなくＥＣＵ２５によって単に処理されてもよい。図示の実施形態では、振幅の軸７８に対してノックセンサ２３の信号の振幅曲線７７が示されている。すなわち、振幅曲線７７は、クランク角度に対してプロットされたノックセンサ２３によって感知された振動信号（例えば、ノイズまたは音のデータ）の振幅測定値を含む。これはサンプルのデータセットのプロットにすぎず、ＥＣＵ２５によって生成されるプロットを限定することが意図されるものではないことを理解されたい。次いで、曲線７７は、さらなる処理のために基準化できる。
【００２４】
ノックセンサは、操作者がとり逃し得るまたは聞くことができない望ましくない、知られていない、または予期しない振動（例えば、ノッキング）を検出することができる。例えば、ＥＣＵ２５は、メモリ７４に記憶された参照シグネチャ（例えば、信号またはパターン）にアクセスすることができる。ＥＣＵ２５は、参照シグネチャをノックセンサ２３のノイズシグネチャと比較することができる。例えば、ノックセンサ信号の振幅が参照信号を超える場合、ＥＣＵ２５はノッキングが発生したと決定することができる。したがって、エンジン１０のノッキングの証拠を操作者に示すために、録音の音声ファイルを生成し、および／またはメモリ７４に音声ファイルを記憶することが望ましいものであり得る。録音は、エンジンがノッキングしているというしるしを操作者に示すことができる。したがって、記憶された信号は、ノッキングの証拠として使用することができる。また、信号は、後述のさらなる診断のために使用することができる。
【００２５】
図４は、本開示の一実施形態による、エンジン１０のノックセンサ２３に通信可能に結合されたＥＣＵ２５のブロック図である。ＥＣＵ２５は、プロセッサ７２または複数のプロセッサと、メモリ７４と、出力部８０などの入出力部（すなわち、Ｉ／Ｏ）とを備えことができる。プロセッサ７２には、複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数の「汎用」マイクロプロセッサ、１つまたは複数の専用マイクロプロセッサ、および／または１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）デバイス、またはいくつかの他のプロセッサ構成が含まれ得る。例えば、プロセッサ７２には、１つまたは複数の縮小命令セット（ＲＩＳＣ）プロセッサ、または復合命令セット（ＣＩＳＣ）プロセッサが含まれ得る。プロセッサ７２は、メモリ７４に動作可能に結合することができ、本開示の技法を実施するための命令を実行するようになっている。これらの命令は、メモリ７４および／または他の記憶装置などの有形の非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたプログラムまたはコードの中でエンコードされ得る。本実施形態におけるメモリ７４は、命令（例えば、ノッキング音声を記憶するためのソフトウェアまたはファームウエア）、および／またはデータ（例えば、ノッキング音声ファイル）をプロセッサ７２が記憶、検索、および／または実行することを可能にする、限定するものではないが、ハードディスクドライブ、半導体ドライブ、ディスケット、フラッシュドライブ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭおよび／またはフラッシュＲＡＭ）、および／または任意の適切な記憶デバイスなどのコンピュータ可読媒体を含む。メモリ７４は、１つまたは複数のローカルおよび／またはリモートの記憶デバイスを含むことができる。ＥＣＵ２５は、多種多様なＩ／Ｏを含むことができる。
【００２６】
ＥＣＵ２５のプロセッサ７２は、音声ファイルに関連した信号（例えば、音声信号、データ信号など）を生成し、フラッシュドライブ、ワークステーション（例えば、ワークステーションのディスプレイ）、別の電子制御ユニット、または音声ファイルに関連した信号を受け取るための任意の適切な装置に出力するように構成することができる。例えば、音声信号または診断情報は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）で送ることができる。ＥＣＵ２５は、任意の適切な無線または有線のプロトコルを用いてメッセージ（例えば、録音）を送信および／または受信することができる。したがって、図５および図６のプロセスは全てのステップを実行するＥＣＵ２５のプロセッサ７２と共に説明されるが、１つまたは複数のステップは、音声ファイルが生成されると別の電子装置（例えば、ワークステーション）によって実行されてもよい。
【００２７】
図５は、ＥＣＵ２５がノック信号の録音を生成することを可能にするための図４のプロセッサ７２（例えば、ランニングコード）によって実行できるプロセス８８の流れ図である。プロセス８８は、ＥＣＵ２５のメモリ７４に記憶され、プロセッサ７２によって命令として実行できる。ＥＣＵ２５は、ノックセンサ２３からノック信号、例えば、ノイズ信号、振動信号、加速度信号、移動信号などを受け取ることによって開始することができる。次いで、プロセッサ７２は、エンジン１０のノックセンサ２３から受け取ったノック信号にアクセスすることができる（ブロック９０）。プロセッサ７２は、ノックセンサ２３のノック信号に関連した異常シグネチャ（例えば、異常振動、異常ノイズ／音、異常加速度、異常な動きなど）に基づいてトリガイベントの発生を検出または特定することによって信号を解析することができる（ブロック９２）。すなわち、トリガイベントの発生は、信号の振幅、周波数、高調波などを解析することによってノッキングが発生したことを示すノックセンサからの任意の適切な信号の発生であり得る。トリガイベントの発生は、ノッキングに関連した時間でタイムスタンプされ得る。異常シグネチャは、ノッキングまたは他の機械の故障に対応し得る。トリガイベントを特定／検出するのに適切な任意の方法が異常振動を検出するために使用できる。例えば、正常信号の振動は、閾値（例えば、ある周波数の閾値）、シックスシグマ統計、ベイズ統計、またはＡＩ／ニューラルネットワーク、またはエンジンノッキングに関連した異常振動を検出する任意の適切な方法を用いてノックセンサ信号と比較することができる。代替としておよび／または加えて、参照パターンは、ノッキングの発生を示す異常シグネチャの相対的確率を決定するために、ノイズパターンと比較され得る。例えば、ノックセンサ信号の振幅が（例えば、同じクランク角度またはクランク角度の予め設定された範囲内の）同様のクランク角度に対応する図３上のデータ点を超える場合、それは、エンジンノッキングがありそうであることを示すことができる。代替としておよび／または加えて、プロセッサ７２は、例えば、イベントの周波数または時間長に基づいてパターン照合を利用することができる。プロセッサ７２は、エンジンのノッキングの録音のデータ（例えば、音声ファイル）を生成することで継続することができる。録音のデータは、メモリ７２、ハードディスクドライブ、半導体ドライブ、ディスケット、フラッシュドライブ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭおよび／またはフラッシュＲＡＭ）、専用装置、および／または録音を記憶するための任意の適切な記憶デバイスに記憶することができる。音声は、ＣＡＮ上の別の位置に記憶することもできる。録音は、．ｗａｖ、．ｍｐ３、または他の独自のファイル形式で記憶することができる。音声ファイルは、小さい（例えば、１２〜１２８ビット）、大きい（例えば、１２８ビット〜５ＭＢ）、またはそれ以上のものとすることができる。小さい音声ファイルの利点は、それらは比較するのがより容易であるということであり得る。音声ファイルを記憶することに加えて、音声データは、様々なエンジン状態に関連したシグネチャを生成するために使用することができる。
【００２８】
図６は、図４のプロセッサ７２（例えば、ランニングコード）によって実行できる別のプロセス９６の流れ図である。プロセス８８は、ＥＣＵ２５のメモリ７４に記憶され、プロセッサ７２による命令として実行することができる。プロセッサ７２は、ノックセンサ２３から受け取ったノッキング信号にアクセスすることで開始することができる（ブロック９８）。プロセッサ７２は、ノック信号に基づいてトリガイベントの発生を検出することで継続することができる（ブロック１００）。例えば、トリガイベントは、異常シグネチャに関連し得る。異常シグネチャが検出されたとき、トリガイベントは、異常シグネチャが検出されたときに録音を開始するように（例えば、割り込み、イベント、機能、プロセスなどとして）プロセッサ７２によって利用することができる（ブロック１０２）。録音は、エンジン１０のノッキングを示すものとなり得る。例えば、録音は、エンジン１０の可聴ノッキングおよび／または異常シグネチャに関連した振動信号を含み得る。ノッキングは、機械の故障に関連した異常シグネチャに関係し得る。正常状態が検出されたときに（例えば、トリガイベントの終了）、プロセッサ７２は異常シグネチャの録音を終了することができ（ブロック１０４）、それによって異常シグネチャに関連したノッキングノイズを記録する。正常状態は、ノッキングが発生しそうにないときの状態に基づき得る。例えば、プロセッサ７２は、異常シグネチャが検出される可能性（例えば、５０％を上回るようなある範囲内の確率）が存在することの示度に基づいて記録を開始しおよび／または記録を終了することができる。さらに、プロセッサ７２は、トリガイベントが発生した後、トリガイベントが発生するとき、またはトリガイベントが将来発生しそうなときに記録を行うことができる。加えておよび／または代替として、異常状態および／または正常状態の記録は、予め定められた期間に基づくことができる。例えば、異常状態が検出されると、記録は予め定められた期間にわたって行うことができる（例えば、各記録は５秒続く）。さらなる例として、異常状態が検出されると、記録は予め定められた期間にわたって正常状態が検出されるまで継続することができる。
【００２９】
図５を参照して説明すると、次いで、プロセッサ７２は、メモリ７４または別の記憶装置に録音の音声ファイルを記憶することができる。代替としておよび／または加えて、音声ファイルは、ルックアップテーブル（例えば、データベース、スプレッドシート、またはデータ構造）に記憶されてもよい。ルックアップテーブルは、音声ファイル、音声データ、振動データなどのテーブルであり得る。例えば、ルックアップテーブルは、エンジン１０のノックセンサ２３によって検出された異常シグネチャに関連したノイズの辞書であり得る。ルックアップテーブルは、異常シグネチャを様々な状況に特徴付け／関係付けるために使用することができる。状態は、異常シグネチャの原因または要因を特定するために利用することができる。音声ファイルを記憶し解析することによって、状態および異常シグネチャの原因が使用されて、製品を診断および向上させることができる。
【００３０】
異常シグネチャの音声ファイルを記録した後、音声ファイルは、異常シグネチャに関連した他の音声ファイルと比較することができる（ブロック１０６）。例えば、録音の顕著な特徴が、異常シグネチャの録音の他の顕著な特徴と比較するために使用されてもよい。顕著な特徴は、様々な周波数、振幅などに基づき得る。ルックアップテーブルに同様の顕著な特徴が存在しない場合（ブロック１０８）、プロセッサは、後で特徴付けるために音声ファイル／顕著な特徴を記憶することができる（ブロック１１０）。見出された同様の顕著な特徴が存在する場合（ブロック１０８）、プロセッサ７２は、異常シグネチャを特徴付け、ルックアップテーブルを更新することで継続することができる（ブロック１１２）。
【００３１】
本開示の一実施形態では、特定のエンジンがシリンダの一部に不適当に接触するピストンを有する場合、プロセッサ７２は、その特定のシリンダに関連したノックセンサから受信した信号にアクセスすることができる。次いで、プロセッサ７２は、ノック信号が異常シグネチャまたは正常シグネチャに関連しているか決定することができる。不適切な接触が生じたとき、プロセッサ７２は、ノックセンサの異常シグネチャに基づいてトリガイベントを検出することができる。不適切な接触が開始する（すなわち、異常シグネチャが検出される）とき、プロセッサ７２は、不適切な接触の証拠として録音を記録することを開始することができる。不適切な接触が終了（すなわち、正常シグネチャが検出される）とき、プロセッサ７２は、録音を停止することができる。次いで、記録に関連した様々な周波数および振幅（すなわち、顕著な特徴）は、データベース中の記録の周波数および振幅と比較することができる。他の場合に不適切な接触が生じた場合、そのとき、記録は、シリンダに不適当に接触するピストン（すなわち、状態）に関係付けることができる。次いで、データベースは、記録に基づいて更新することができる。
【００３２】
本開示の実施形態の技術的効果は、エンジンのノッキングノイズを記録することに関する。より詳細には、エンジン制御ユニットは、エンジンのノッキングの記録に関する録音またはファイルを生成することができる。録音は、エンジンのノッキングの証拠を操作者に示すためにディスプレイまたはスピーカに出力できる。エンジン制御ユニットは、異常シグネチャのトリガイベントを検出し、エンジンのノッキングの記録を開始することができる。エンジン制御ユニットは、異常シグネチャが停止すると記録を停止することができる。この録音は、他の録音と比較され、録音の特性に基づいて表に変換され得る。次いで、操作者は、この記録を使用し、および／またはこの記録に基づいてエンジンの問題を診断することができる。
【００３３】
本明細書は、最良の形態を含めて、本発明を開示するために例を用いており、任意の装置またはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれた方法を実行するなど当業者が本発明を実施することを可能にもする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が思いつく他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を含む場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言からわずかに異なる均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００３４】
８  エンジン駆動発電システム、システム
１０  エンジン
１２  燃焼室
１４  空気供給部
１６  加圧オキシダント、オキシダント、空気
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）、ピストン組立体
２６  シリンダ
２８  内側環状壁
３０  円筒形空洞、空洞
３４  軸方向の軸または方向
３６  径方向の軸または方向
３８  円周方向の軸または方向
４０  上部分、上ランド
５４  クランクシャフト
５６  コネクティングロッド
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  生エンジンノイズのプロット、プロット
７６  ｘ軸
７７  振幅曲線、曲線
８０  出力部
８８  プロセス
９６  別のプロセス
【図１】
2016153646.tif 000003
【図２】
2016153646.tif 000004
【図３】
2016153646.tif 000005
【図４】
2016153646.tif 000006
【図５】
2016153646.tif 000007
【図６】
2016153646.tif 000008
【外国語明細書】
2016153646000001.pdf