JP2016136019A - 標準的品質管理技術を用いてレシプロデバイスの異常を検出するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】標準的品質管理技術を用いて、レシプロデバイスの異常を検出するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】システムが、レシプロデバイスに結合された少なくとも１つのノックセンサによって取得された信号を受け取り、受け取られた信号をサンプリングし、サンプリングされた信号を解析し、解析された信号に基づきレシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するために標準的品質管理（ＳＱＣ）技術を用いるように構成されたコントローラを含む。【選択図】図１

Description

本明細書に開示されている主題は、ノックセンサに関し、さらに詳しくは、レシプロデバイスの異常を検出するため、標準的品質管理技術と共に、（たとえば、燃焼エンジン、コンプレッサなどの）大型で複数シリンダを備えたレシプロデバイスに装着されたノックセンサを用いることに関する。

燃焼エンジンは、典型的には、天然ガス、ガソリン、ディーゼルなどのような炭素質燃料を燃焼させ、高温かつ高圧であるガスの対応する膨張を用いて、たとえばシリンダに配置されたピストンなどエンジンの一定のコンポーネントに力を適用し、それらのコンポーネントをある距離にわたり移動させる。各シリンダは、炭素質燃料の燃焼と相関して開閉する１つまたは複数のバルブを含み得る。たとえば、吸気バルブは、空気などの酸化剤をシリンダの中に導くことができ、次に、それが燃料と混合され燃焼される。たとえば高温ガスなどである燃焼流体は、次に、排気バルブを経由してシリンダから出るように導かれ得る。したがって、炭素質燃料は、負荷を駆動するのに有用な機械的運動に変換される。たとえば、負荷は、電力を生じる発電機であり得る。用いられる間、燃焼エンジンは、検出および／または予測が困難であり得る状態において、様々なノイズ、機械的障害、または変化を経験し得る。

以下では、元来特許請求されている発明と範囲が一致する一定の実施形態が、要約される。これらの実施形態は、特許請求されている発明の範囲を限定することが意図されているのではなく、むしろ、単に本発明の可能な形態の簡潔な概要を提供することが意図されている。実際、本発明は、以下に記載される実施形態と同様であり得るまたは以下に記載される実施形態とは異なり得る多様な形態に及び得る。

第１の実施形態によると、システムが、レシプロデバイスに結合された少なくとも１つのノックセンサによって取得された信号を受け取り、受け取られた信号をサンプリングし、サンプリングされた信号を解析し、解析された信号に基づいてレシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するために標準的品質管理（ＳＱＣ）技術を用いるように構成されたコントローラを含む。

第２の実施形態によると、システムが、レシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するための方法を含む。この方法は、レシプロデバイスに通信可能に結合されており、レシプロデバイスに結合された少なくとも１つのノックセンサから信号を受け取り、受け取られた信号をサンプリングし、サンプリングされた信号を解析し、解析された信号に基づいてレシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するためにＳＱＣ技術を用いるためのコントローラを用いるステップを含む。

第３の実施形態によると、システムが、レシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するための方法を含む。この方法は、レシプロデバイスに通信可能に結合されており、レシプロデバイスに結合された少なくとも１つのノックセンサから受け取られた信号をサンプリングし、時間フィルタリングされた信号を生成するために、時間フィルタをサンプリングされた信号に適用し、フーリエ変換された信号を生成するために、高速フーリエ変換を時間フィルタリングされた信号に適用するためのコントローラを用いるステップを含む。この方法は、また、フーリエ変換された信号からパワースペクトル密度を生成し、レシプロデバイスに関するリアルタイムの診断をパワースペクトル密度に基づいて実行するためにＳＱＣ技術を用いるためのコントローラを用いるステップを含む。

本発明のこれらのならびに他の特徴、態様、および利点は、次の添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むときに、よりよく理解されるであろう。添付の図面においては、同じ参照符号は複数の図面にわたり同じ部品を表す。

本開示の態様によるエンジン駆動によるパワー生成システムの一部のある実施形態のブロック図である。 図１に示されている本開示の態様によるレシプロエンジンのシリンダにおけるピストンアセンブリのある実施形態の側方断面図である。 本開示の態様によるエンジン正常性をモニタリングするためのプロセスのある実施形態を図解する流れ図である。 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）とパワースペクトル密度（ＰＳＤ）とを用いてエンジン正常性をモニタリングするためのプロセスのある実施形態を図解する流れ図である。 ＦＦＴとＰＳＤと異なるシグマ閾値レベルとを用いてエンジン正常性をモニタリングするためのプロセスのある実施形態を図解する流れ図である。 本開示の態様によるＳＱＣチャート（たとえば、ｑ−ｑプロット）のある実施形態である。 本開示の態様によるＳＱＣチャート（たとえば、Ｉチャート）と関連するグラフィカルな特徴とのある実施形態である。

以下では、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。これらの実施形態に関する簡明な説明を提供しようとする試みにおいては、実際の実装例のすべての特徴が、本明細書において説明されるとは限らない。そのような実際の実装例の開発では、どのような実装例であっても、どのような工学的または設計プロジェクトにおけるのと同様に、ある実装例と別の実装例とでは変動し得るシステム関連および業務関連の制約との整合性など、開発者の特定の目的を達成するためには、実装例に特有の多くの決定がなされなければならない、ということが理解されるべきである。さらに、そのような開発の試みは、本開示の利益を有する当業者にとって、複雑であって時間を要するものであり得るが、しかし、設計、製作および製造に関する日常的な仕事であり得る、ということが理解されるべきである。

本発明の様々な実施形態の要素を紹介するときに、「ひとつの（ａ）」、「ひとつの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」という冠詞は、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ている。「備える」、「含む」、および「有する」という用語は包含的であってリスト化されている要素とは別に追加的な要素が存在し得ることが意味されている。

使用の間、燃焼エンジン（または、コンプレッサなど他のレシプロデバイス）は、検出および／または予測することが困難な場合があり得る機械的障害または条件の変化に起因して様々なノイズを経験し得る。燃焼エンジンをモニタリングするためには、ノックセンサが用いられ得る。時には、ノックセンサシステムが、異常または不所望なノイズなどのノイズを記録する。識別不可能なノイズを無視して廃棄することなく、どのようなものでも潜在的な障害（たとえば、エンジン障害）または異常な条件を識別するために、ノイズオーバタイムをモニタリングすることは有効であり得る。これらの障害や条件は、通常の摩耗維持アイテムおよび／または異常なコンポーネント故障を含み得る。診断と高度な徴候（たとえば、非ガウス的な振る舞いのモニタリング）との両方のためには、ＳＱＣ技術（たとえば、ＳＱＣチャート作成技術）を用いることも、有効であり得る。ノックセンサシステムによって検出される一定のノイズにおける傾向をモニタリングすることによって、エンジンのあらゆる故障、障害、および／または不所望な条件変化によって生じる燃焼エンジンへのあらゆる潜在的な付帯的な損害を軽減するために、障害の潜在的な発生のより早期な検出が可能であり、是正措置を講じることが可能である。以後でさらに詳細に説明されるように、ノックセンサを用いる燃焼エンジン（または、他のレシプロデバイス）における異常なノイズを、詳細については後述されるＳＱＣ技術を用いてモニタリングし解析するためのシステムおよび方法が提供される。

図面を参照すると、図１は、エンジン駆動によるパワー生成システム８の一部の実施形態のブロック図を図解している。後で詳述されるように、システム８は、１つまたは複数の燃焼チャンバ１２（たとえば、１、２、３、４、５、６、７、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、またはそれより多くの燃焼チャンバ１２）を有するエンジン１０（たとえば、レシプロ内燃エンジン）を含む。空気源１４は、空気、酸素、酸素富化空気、酸素減少空気、またはこれらの任意の組合せなどの加圧オキシダント１６を各燃焼チャンバ１２に提供するように構成されている。燃焼チャンバ１２は、また、燃料１８（たとえば、液体および／または気体燃料）を燃料源１９から受け取るように構成されており、燃料と空気との混合物が、点火して各燃焼チャンバ１２の内部で燃焼する。高温の加圧燃焼気体が、各燃焼チャンバ１２に隣接するピストン２０をシリンダ２６の内部で直線的に移動させ、気体によって生じた圧力を回転運動に変換し、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は、負荷２４に結合され得、この負荷２４には、シャフト２２の回転を経由して動力が与えられる。たとえば、負荷２４は、発電機など、システム１０の回転出力を経由してパワーを生成し得る任意の適切なデバイスであり得る。さらに、以下の議論ではオキシダント１６として空気に言及するが、任意の適切なオキシダントが、開示されている実施形態と共に用いられ得る。同様に、燃料１８は、たとえば、天然ガス、随伴石油ガス、プロパン、バイオガス、下水ガス、埋立地ガス、炭鉱ガスなど任意の適切な気体燃料であり得る。

本明細書に開示されているシステム８は、（たとえば、産業用のパワー生成エンジンにおける）静的な応用例または（たとえば、車両もしくは航空機における）可動的な応用例において用いられるように構成され得る。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、任意の数の燃焼チャンバ１２、ピストン２０、および関連のシリンダ（たとえば、１〜２４）も含み得る。たとえば、一定の実施形態では、システム８は、シリンダにおいて往復運動する４個、６個、８個、１０個、１６個、２４個またはそれより多くのピストン２０を有する大規模な産業用のレシプロエンジンを含み得る。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、約１３．５から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、約１０から４０ｃｍの間、１５から２５ｃｍの間、または約１５ｃｍの直径を有し得る。システム１０は、１０ｋＷから１０ＭＷまでの範囲の電力を生成し得る。いくつかの実施形態では、エンジン１０は、約１８００回転／分（ＲＰＭ）未満で動作し得る。いくつかの実施形態では、エンジン１０は、約２０００ＲＰＭ、１９００ＲＰＭ、１７００ＲＰＭ、１６００ＲＰＭ、１５００ＲＰＭ、１４００ＲＰＭ、１３００ＲＰＭ、１２００ＲＰＭ、１０００ＲＰＭ、９００ＲＰＭ、または７５０ＲＰＭ未満で動作し得る。いくつかの実施形態では、エンジン１０は、約７５０から２０００ＲＰＭの間、９００から１８００ＲＰＭの間、または１０００から１６００ＲＰＭの間で動作し得る。いくつかの実施形態では、エンジン１０は、約１８００ＲＰＭ、１５００ＲＰＭ、１２００ＲＰＭ、１０００ＲＰＭ、または９００ＲＰＭで動作し得る。例示的なエンジン１０は、たとえば、ゼネラルエレクトリック社のイェンバッハ（Ｊｅｎｂａｃｈｅｒ）エンジン（たとえば、イェンバッハタイプ２、タイプ３、タイプ４、タイプ６またはＪ９２０フレクストラ（ＦｌｅＸｔｒａ））またはウォケーシャ（Ｗａｕｋｅｓｈａ）エンジン（たとえば、ウォケーシャＶＧＦ、ＶＨＰ、ＡＰＧ、２７５ＧＬ）を含み得る。

エンジン駆動によるパワー生成システム８は、エンジンの「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を含み得る。ノックセンサ２３は、爆発、早期着火、および／またはピングなど、エンジンによって生じる振動を感知し得る。さらに、エンジン駆動によるパワー生成システムは、（たとえば、１つまたは複数のノックセンサ２３が結合されている（たとえば鋳鉄などの）媒体の（たとえば、大局的温度および／または温度勾配などの）温度など）他の動作条件を検出するために、（たとえば、１つまたは複数の温度トランスデューサなど）他のセンサ２７を含み得る。ノックセンサ２３は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２５に通信可能に結合されているように示されている。動作の間には、ノックセンサ２３からの信号が、（たとえば、ピングなどの）ノッキング条件が存在するかどうかを判断するために、ＥＣＵ２５に通信される。ＥＣＵ２５は、すると、ノッキング条件を改善または除去するために、エンジン１０の一定のパラメータを調節し得る。たとえば、ＥＣＵ２５は、ノッキングを除去するために、点火タイミングを調節する、および／または、ブースト圧力を調節し得る。本明細書においてさらに説明されるように、ノックセンサ２３は、たとえば潜在的に不所望なエンジン条件をモニタリングするために一定の振動がさらに解析されカテゴリ化されるべきだということを、導き得る。以下の技術は燃焼エンジンに関して論じられるが、同じ技術を、コンプレッサなど他のレシプロデバイスに適用することが可能である。

図２は、レシプロエンジン１０の（たとえば、エンジンシリンダなどの）シリンダ２６の内部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のある実施形態の側方断面図である。シリンダ２６は、（たとえば、ボアなどの）円柱型の空洞３０を画定する環状の内壁２８を有する。ピストン２０は、軸方向の軸すなわち方向３４と、半径方向の軸すなわち方向３６と、円周方向の軸すなわち方向３８とによって、画定され得る。ピストン２０は、（たとえば、トップランドなどの）頂部４０を含む。頂部４０は、一般的に、燃料１８と空気１６とがまたは燃料と空気との混合物３２が、ピストン２０の往復運動の間に燃焼チャンバ１２から逃げないようにブロックする。

示されているように、ピストン２０は、接続ロッド５６とピン５８とを経由して、クランクシャフト５４に取り付けられている。クランクシャフト５４は、ピストン２０の直線的な往復運動を回転運動に変換する。ピストン２０が動くにつれて、既に論じられたように、クランクシャフト５４が回転して（図１に示されている）負荷２４に動力を与える。示されているように、燃焼チャンバ１２は、ピストン２０のトップランド４０に隣接するように位置決めされる。燃料インジェクタ６０が燃料１８を燃焼チャンバ１２に提供し、吸気バルブ６２が燃焼チャンバ１２への空気１６の配送を制御する。排気バルブ６４は、エンジン１０からの排気の放出を制御する。しかし、燃料１８と空気１６との燃焼チャンバ１２への提供および／または排気の放出のためには、任意の適切な要素および／または技術が用いられ得るということが理解されるべきであり、いくつかの実施形態では、燃料の注入は用いられない。動作の際には、燃料チャンバ１２における空気１６を用いた燃料１８の燃焼により、ピストン２０が、シリンダ２６の空洞３０の内部で、軸方向３４に（たとえば、前後に）往復する態様で移動する。

動作の間において、ピストン２０は、シリンダ２６の中で最高点にあるとき、トップデッドセンタ（ＴＤＣ）と称される位置にある。ピストン２０は、シリンダ２６の中で最低点にあるとき、ボトムデッドセンタ（ＢＤＣ）と称される位置にある。ピストン２０がトップからボトムへまたはボトムからトップへ移動すると、クランクシャフト５４は１回転の半分の回転をする。トップからボトムへのまたはボトムからトップへのピストン２０の各移動はストロークと称され、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、またはそれよりも多くのストロークエンジンを含み得る。

エンジン１０の動作の間には、典型的には、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順序が生じる。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の中へ吸い込まれることを可能にし、よって、吸気バルブ６２が開き、排気バルブ６４が閉じられる。圧縮プロセスは、可燃性混合物をより小さな空間の中に圧縮し、それによって、吸気バルブ６２と排気バルブ６４との両方が閉じられる。パワープロセスは、圧縮された燃料と空気との混合物に点火し、これは、スパークプラグシステム経由でのスパーク点火、および／または、圧縮熱経由での圧縮点火を含み得る。燃焼からの結果的な圧力が、次に、ピストン２０をＢＤＣに強制する。排気プロセスは、典型的には、排気バルブ６４を開いたまま維持しながら、ピストン２０をＴＤＣに戻す。このようにして、排気プロセスは、使われた燃料と空気との混合物を、排気バルブ６４を通じて排出する。シリンダ２６について複数の吸気バルブ６２と排気バルブ６４とが用いられ得ることに注意されるべきである。

示されているエンジン１０は、また、クランクシャフトセンサ６６と、ノックセンサ２３と、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２５とを含み、ＥＣＵ２５はプロセッサ７２とメモリ７４とを含む。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、クランク角度またはクランクタイミング情報が、導かれ得る。すなわち、燃焼エンジンをモニタリングするときには、タイミングは、しばしば、クランクシャフト５４の角度によって表現される。たとえば、４ストロークエンジン１０の完全なサイクルは、７２０度のサイクルとして測定され得る。ノックセンサ２３は、圧電加速器、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／もしくは移動を感知するように設計された任意の他のセンサであり得る。他の実施形態においては、センサ２３は、ノックセンサではなく、振動、圧力、加速度、偏向、または移動を感知し得る任意のセンサであり得る。

エンジン１０は衝撃性を有しているため、ノックセンサ２３は、シリンダ２６の外部に設置されるときでさえ、徴候を検出できることがあり得る。しかし、ノックセンサ２３は、シリンダ２６の内部のまたは周囲における様々な場所に配置され得る。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、たとえば１つまたは複数の隣接するシリンダ２６と共に共有されることがあり得る。他の実施形態では、各シリンダ２６が、（たとえば、エンジン１０を通過する１つまたは複数の平面に沿って配列されたノックセンサ２３の１つまたは複数のアレイなど）１つまたは複数のノックセンサ２３を含むことがあり得る。クランクシャフトセンサ６６とノックセンサ２３とは、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２５と電気的に通信するように示されている。ＥＣＵ２５は、プロセッサ７２と（たとえばマシン可読媒体などの）メモリ７４とを含む。メモリ７４は、プロセッサ７２によって実行され得る非一時的なコードまたはコンピュータ命令を記憶し得る。ＥＣＵ２５は、たとえば、燃焼タイミング、バルブ６２、６４のタイミング、燃料および（たとえば空気などの）オキシダントの配送などを調節することによって、エンジン１０の動作をモニタリングし制御する。

有利には、本明細書に記載された技術は、１つもしくは複数のクランクシャフトセンサ６６および／または１つもしくは複数のノックセンサ２３からの（たとえばノイズ信号などの）データを受け取り、取得し、またはサンプリングするために、ＥＣＵ２５を用い得る。エンジン１０の内部においてどのような同時に発生するノイズも検出しおよび／または位置確認するためには、（たとえば、ノックセンサおよび／またはクランクシャフトセンサ６６などの）センサからのデータが、同じレートでサンプリングされ、また、同じ時刻で取得される。一定の実施形態では、同時に発生するノイズを検出するおよび／または位置確認するのに用いられるノイズ信号は、１つまたは複数のノックセンサ２３からだけ、受け取られ得る。他の実施形態では、同時に発生するノイズを検出するおよび／または位置確認するのに用いられ得るノイズ信号は、クランクシャフトセンサ６６とノックセンサ２３との両方から受け取られることがあり得る。各ノイズ信号は、それぞれのノックセンサ２３において検出されたエンジン１０のノイズ徴候を表す。一定の実施形態では、ＥＣＵ２５は、クランクシャフト５４の位置に対してノックセンサ２３のデータをプロットすることによって、「ノイズ」の徴候を作成する。ＥＣＵ２５は、次に、（たとえば、知られており予測されるノイズなど）通常のおよび／または（たとえば、知られておらずまたは予測されないノイズなど）異常な徴候を導くために、データを解析するプロセスを行い得る。ＥＣＵ２５は、次に、より詳細には後述されるように、（たとえば、同時に発生するノイズを検出するおよび／または位置確認するなど）異常な徴候の特徴付けを行い得る。徴候の解析を提供することによって、本明細書に記載されている技術が、エンジン１０のより最適でより効率的な動作および維持を可能にし得る。

図３は、（たとえば、図２のエンジン１０などの）エンジン正常性をモニタリングするためのプロセス７６のある実施形態を図解する流れ図である。類似するプロセスが、（たとえばコンプレッサなどの）レシプロデバイスの正常性をモニタリングする際に、用いられ得る。プロセス７６は、メモリ７４に記憶されておりＥＣＵ２５のプロセッサ７２もしくは任意のレシプロデバイスコントローラによって実行可能なコンピュータ命令または実行可能なコードとして、実装され得る。プロセス７６は、エンジン１０に結合された１つまたは複数のノックセンサ２３から、１つまたは複数の信号を受け取るステップ（ブロック７８）を含む。プロセス７６は、また、１つまたは複数のノックセンサ２３から受け取られた１つまたは複数の信号をサンプリングして解析するステップ（ブロック８０）も含む。一定の実施形態では、単一のノックセンサ２３からの単一の信号が、連続的にサンプリングされ解析され得る。他の実施形態では、複数のノックセンサ２３からの信号が、個別的におよび／または組み合わされて、連続的にサンプリングされ解析され得る。ノックセンサ２３は、同じサイズの８分または１６分のタイムバケットでサンプリングされ得る。たとえば、エンジン１０が４ストロークエンジンである場合には、クランクの２回の回転が、燃焼サイクルごとに生じる。ノックセンサ２３は、各燃焼イベントに対し、４ストロークサイクルの間に全部で８回または１６回、４５度または９０度のクランク角度ごとに、それぞれサンプリングを行い得る。一定の実施形態では、受け取られた信号のサンプリングの間に、（たとえば、アンチエイリアシングフィルタなどの）最小のフィルタが適用され得る。

より詳細に説明されるように、サンプリングされた信号を解析することは、サンプリングされた信号を、たとえば、時間フィルタリング経由で処理することを含み得る。時間フィルタリングは信号を解析することを助けるが、その理由は、信号の小さなウィンドウがサンプリングされるからである（たとえば、燃焼サイクルの間の非圧縮イベント）。時間フィルタリングは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を適用する前に、サンプリングされた信号にウィンドウ関数を適用することを含み得る。ウィンドウ関数は、ハミングウィンドウ、フラットトップウィンドウ、ブラックマンウィンドウ、または、サンプリングされた信号の所望の部分の解析を可能にするために信号を時間フィルタリングできる任意の他のタイプのウィンドウ関数を含み得る。エンジン１０（またはコンプレッサなどのレシプロデバイス）における一定の機械的故障またはイベントは、（たとえば、バケットもしくはビンのスペクトルにおける特定の周波数など）特定の帯域および／または特定の非圧縮ウィンドウイベントと関連付けられる。これらのイベントの非網羅的リストは、ピーク点火圧力における異常、吸気バルブもしくは排気バルブが開いた状態もしくは閉じた状態で貼り付いてしまっていること、吸気バルブもしくは排気バルブの損傷、バルブトレインの損傷、ピストンの摩耗もしくは損傷、ピストンピンおよび／もしくはブッシングの摩耗もしくは損傷、接続ロッドおよび／もしくはベアリングの摩耗もしくは損傷、接続ロッドボルトの緩み、カウンターウェイトおよび／もしくはボルトの緩み、メインベアリングの損傷、カムシャフトローブの摩耗、ピストンリングの破壊もしくは損傷、燃焼シリンダにおける過剰な吹抜け、シリンダライナの著しい腐食、ならびに／またはシリンダライナの著しい刻み目、を含み得る。サンプリングされた信号を時間フィルタリングすることにより、特定のイベントと関連する特段の周波数および振幅ビンが、（ＦＦＴの後で）解析され得る。時間フィルタリングの後で、サンプリングされた信号の解析は、また、ＦＦＴを適用すること、そして、次に、サンプリングされた信号からパワースペクトル密度（ＰＳＤ）（振幅）を得ることも含み得る。パワースペクトル密度は、いくつかのスペクトルビンまたはバケットを含む。複数の燃焼サイクル（または、コンプレッサなどのレシプロデバイスの場合には、ストロークサイクル）から得られた（たとえば、ピーク点火圧力など関心対象である特定のイベントと関連する）スペクトルビンまたはバケットのアレイは、各ビンまたはバケットに関するベースラインを得るために、平均化され得る。一定の実施形態では、各イベント（燃焼サイクルまたは燃焼イベント）は、それぞれのベースラインに関する加重平均を生成するために適用される重み付き係数を有し得る。

エンジンが摩耗するにつれて、それ以外はベースラインとの関係で下降するのに対し、特定のイベント（たとえば、エンジンの故障、障害、または異常な条件）と関連する特定の周波数ビンは、上昇することがあり得る。プロセス７６は、さらに、ＳＱＣチャート作成統計などのＳＱＣ技術を用いて、エンジンの正常性をモニタリングする（ブロック８２）ことを含む（たとえば、統計的プロセス制御を可能にするため）。エンジン正常性をモニタリングすることは、診断または事前の予知の実行を可能にするために、特定のスペクトルビンまたはバケットの変化をリアルタイムでモニタリングする（すなわち、ノックセンサ２３からのデータを受け取って処理し、その時点でエンジンに影響を与えるのに十分であるほど迅速にその結果を返すことにより、エンジンを制御する）ことを含み得る。様々なＳＱＣチャート作成技術が、データ（ノックセンサ２３からのデータ）のサンプルが一般的なまたは通常の変動範囲に含まれるかどうかを判断する制御チャート（たとえば、プロセスチャートまたは品質管理チャート）を生成するために、用いられ得る。様々な制御チャートが用いられることがあり得る（たとえば、Ｉチャート、ｑ−ｑプロットなど）。追加的なグラフィカル技術が、制御チャートと共に、用いられることもあり得る（たとえば、ヒストグラム）。一定の実施形態では、チャートが、スペクトルビンの多次元アレイのために、表示されることもあり得るが、その場合、各ビンは、その特定のビンの振幅における傾向を表すインジケータ（たとえば、振幅の増加については上向きの矢印、振幅の減少については下向きの矢印、振幅に変化がない場合には水平方向の矢印）を含む。一定の実施形態では、傾向の深刻度を示すために、インジケータに色を付けることがあり得る（たとえば、ベースラインから３σの偏差については赤、ベースラインから２σの偏差については黄色またはオレンジなど）。上述した異なるイベントについては、複数の制御チャートおよび／またはグラフィカルな特徴が生成されることがあり得る。

一定の実施形態においては、（たとえば、長期的なエンジン正常性などの）エンジン正常性をモニタリングすることは、それぞれのベースラインに対してシグマ（σ）閾値レベル（たとえば、３σ閾値レベル、２σ閾値レベルなど）を設定して、ノックセンサ２３から得られる情報における傾向および／または非ガウス的振る舞いを探すために、現にサンプリングされている信号から導かれる情報を比較することを含み得る。一定の実施形態では、新たな情報がノックセンサ２３から収集されるにつれて、ベースラインが、連続的に変化する。換言すると、ベースラインは、傾向を有するのであって、リセットされるのではない（すなわち、ノイズフロアは、エンジンの摩耗の関数として成長する）。

エンジン正常性をモニタリングする間に、プロセス７６は、ノックセンサから収集されたデータとそれらのそれ以後の解析から収集されたデータとのログをとること、および／または、記憶することを含む（ブロック８４）。データは、ＥＣＵ２５のメモリ７４の上に、および／または、リモートデバイスのメモリに記憶され得る。記憶されるデータは、フラグ付きのイベントを、および／または、スペクトルビンの偏差と関連するエラー（たとえば、それぞれのベースラインに関し、１つまたは複数のスペクトルビンの振幅の２σまたはそれより大きな偏差）を含み得る。プロセス７６は、また、エンジン正常性の表示を提供すること（ブロック８６）を含む。これは、一定の周波数帯域（すなわち、スペクトルビン）が非ガウス的振る舞いに向かう傾向にある（たとえば、ベースラインに関して３σ未満ではあるが２σの偏差がある）という警告（たとえば、警告フラグ）を提供することを含み得る。一定の周波数帯域が、非ガウス的なレベルにある（たとえば、ベースラインに関して３σまたはそれより大きい）という警告（たとえば、警告フラグ）が提供されることもあり得る。警告は、ＥＣＵ２５に結合されたディスプレイ上に、または、（たとえば、コントローラエリアネットワークなどの）ネットワークを経由してＥＣＵ２５と関連するリモートデバイス上に、視覚的なまたはテキストによる警告を提供することを含み得る。警告は、（たとえば、上述されたような特定のイベントと関連する）エラーコードを、プロプライエタリソフトウェアを経由して通信することを含み得る。エンジン正常性の表示を提供することは、他のグラフィカルな特徴（たとえば、ヒストグラム）だけではなく、ＳＱＣチャート作成技術を用いて生成された制御チャートを表示することも含み得る。

プロセス７６は、さらに、一定の実施形態においては、エンジン１０に影響する制御動作を出力することを含む（ブロック８８）。制御動作の例は、エンジン内部の条件（たとえば、速度、負荷、バルブの位置など）を調節すること、エンジンをシャットダウンすること、および他の動作を含む。エンジン１０に影響する制御を出力することで、ノックセンサ２３から得られた情報に応答して、エンジン１０を閉ループ制御することが可能になる。一定の実施形態では、制御動作は、一定の周波数帯域が非ガウス的なレベル（たとえば、ベースラインに関して３σまたはそれよりも大きい場合）に到達したときにだけ、出力され得る。他の実施形態では、制御動作は、非ガウス的なレベルに向かう傾向にある一定の周波数帯域（たとえば、ベースラインに関する偏差が２σであるが３σ未満であるような場合）にも、非ガウス的なレベルに到達する周波数帯域（たとえば、ベースラインに関して３σまたはそれよりも大きい場合）に加えて、出力され得る。

図４は、ＦＦＴおよびＰＳＤを用いて（たとえば、図２のエンジン１０などの）エンジン正常性をモニタリングするためのプロセス９０のある実施形態を図解する流れ図である。類似するプロセスが、（たとえばコンプレッサなどの）レシプロデバイスの正常性をモニタリングする際に、用いられ得る。プロセス９０は、メモリ７４に記憶されておりＥＣＵ２５のプロセッサ７２もしくは任意のレシプロデバイスコントローラによって実行可能なコンピュータ命令または実行可能なコードとして、実装され得る。プロセス９０は、エンジン１０に結合された１つまたは複数のノックセンサ２３から、１つまたは複数の信号を受け取るステップ（ブロック９２）を含む。プロセス９０は、また、図３に関して上述されたように、１つまたは複数のノックセンサ２３から受け取られた１つまたは複数の信号をサンプリングするステップ（ブロック９２）も含む。一定の実施形態では、受け取られた信号をサンプリングするときに、最小のフィルタリングが適用され得る。たとえば、受け取られた信号をサンプリングするときには、アンチエイリアシングフィルタリングが適用され得る（たとえば、サンプリング定理を満たすために信号の帯域幅を制限するため）。

さらに、プロセス９０は、たとえば、時間フィルタリング経由で、サンプリングされた信号を処理することを含む（ブロック９６）。時間フィルタリングは信号を解析することを助けるが、その理由は、信号の小さなウィンドウがサンプリングされるからである（たとえば、燃焼サイクルの間の非圧縮イベント）。時間フィルタリングは、ＦＦＴを適用する前に、サンプリングされた信号にウィンドウ関数を適用することを含み得る。ウィンドウ関数は、ハミングウィンドウ、フラットトップウィンドウ、ブラックマンウィンドウ、または、サンプリングされた信号の所望の部分の解析を可能にするために信号を時間フィルタリングし得る任意の他のタイプのウィンドウ関数を含み得る。上述されたようなエンジン１０における一定の機械的故障またはイベントは、（たとえば、バケットもしくはビンのスペクトルにおける特定の周波数など）特定の帯域および／または特定の非圧縮ウィンドウイベントと関連付けられる。サンプリングされた信号を時間フィルタリングすることにより、特定のイベントと関連する特段の周波数および振幅ビンが、（ＦＦＴの後で）解析され得る。

時間フィルタリングの後では、プロセス９０は、フーリエ変換された信号を生成するために、サンプリングされ時間フィルタリングされた信号にＦＦＴを適用することを含む（ブロック９８）。プロセス９０は、フーリエ変換された信号のそれぞれからＰＳＤ（振幅）を取得するまたは生成することを含む（ブロック１００）。パワースペクトル密度は、いくつかのスペクトルビンまたはバケットを含む。複数の燃焼サイクル（または、コンプレッサなどのレシプロデバイスの場合には、ストロークサイクル）から得られた（たとえば、ピーク点火圧力など関心対象である特定のイベントと関連する）スペクトルビンまたはバケットのアレイは、各ビンまたはバケットに対するベースライン１０２を得るために、平均化され得る（ブロック１０４）。一定の実施形態では、各イベント（燃焼サイクルまたは燃焼イベント）は、それぞれのベースラインに対する加重平均を生成するために適用される重み付き係数を有し得る。

エンジンが摩耗するにつれて、それ以外はベースラインとの関係で下降するのに対し、特定のイベント（たとえば、エンジンの故障、障害、または異常な条件）と関連する特定の周波数ビンは、上昇することがあり得る。プロセス９０は、さらに、ＳＱＣチャート作成統計などのＳＱＣ技術を用いて、エンジンの正常性をモニタリングする（ブロック１０６）ことを含む（たとえば、統計的なプロセス制御を可能にするため）。エンジン正常性をモニタリングすることは、診断または事前の予知の実行を可能にするために、特定のスペクトルビンまたはバケットの変化をリアルタイムでモニタリングする（すなわち、ノックセンサ２３からのデータを受け取って処理し、その時点でエンジンに影響を与えるのに十分であるほど迅速にその結果を返すことにより、エンジンを制御する）ことを含み得る。様々なＳＱＣチャート作成技術が、データ（ノックセンサ２３からのデータ）のサンプルが一般的なまたは通常の変動範囲に含まれるかどうかを判断する制御チャート（たとえば、プロセスチャートまたは品質管理チャート）を生成するために、用いられ得る。様々な制御チャートが用いられることがあり得る（たとえば、Ｉチャート、ｑ−ｑプロットなど）。追加的なグラフィカル技術が、制御チャートと共に、用いられることもあり得る（たとえば、ヒストグラムなど）。一定の実施形態では、チャートが、スペクトルビンの多次元アレイのために、表示されることがあり得るが、その場合、各ビンは、その特定のビンの振幅における傾向を表すインジケータ（たとえば、振幅の増加については上向きの矢印、振幅の減少については下向きの矢印、振幅に変化がない場合には水平方向の矢印）を含む。一定の実施形態では、傾向の深刻度を示すために、インジケータに色を付けることがあり得る（たとえば、ベースラインから３σの偏差については赤、ベースラインから２σの偏差については黄色またはオレンジなど）。上述された異なるイベントについては、複数の制御チャートおよび／またはグラフィカルな特徴が生成されることがあり得る。

一定の実施形態においては、（たとえば、長期的なエンジン正常性などの）エンジン正常性をモニタリングすることは、ＳＱＣチャート作成統計を用い、特段のイベントと関連する特定の周波数帯域の変化に基づいて、エンジンの正常性における潜在的な問題点（たとえば、ベースライン１０２との関係で非ガウス的な振る舞いに向かう傾向があるなど）を識別することを含み得る（ブロック１０８）。潜在的な問題点が識別される場合には、プロセス９０は、ノックセンサから収集されたデータと潜在的問題点に関するそれらのそれ以後の解析から収集されたデータとのログをとること、および／または、記憶することを含む（ブロック１１０）。データは、ＥＣＵ２５のメモリ７４の上に、および／または、リモートデバイスのメモリに記憶され得る。記憶されるデータは、フラグ付きのイベントを、および／または、スペクトルビンの偏差と関連するエラー（たとえば、それぞれのベースラインに関する１つまたは複数のスペクトルビンの振幅の２σと３σとの間の偏差）を含み得る。潜在的な問題点が識別される場合には、プロセス９０は、また、エンジンに伴う潜在的な問題点の表示を提供すること（ブロック１１２）を含む。これは、一定の周波数帯域（すなわち、スペクトルビン）が非ガウス的振る舞いに向かう傾向にある（たとえば、ベースラインに関して３σ未満ではあるが２σの偏差）という警告（たとえば、警告フラグ）を提供することを含み得る。警告は、ＥＣＵ２５に結合されたディスプレイ上に、または、（たとえば、コントローラエリアネットワークなどの）ネットワークを経由してＥＣＵ２５と関連するリモートデバイス上に、視覚的なまたはテキストによる警告を提供することを含み得る。エンジンに伴う潜在的な問題点の表示を提供することは、他のグラフィカルな特徴（たとえば、ヒストグラム）だけではなく、ＳＱＣチャート作成技術を用いて生成された制御チャートを表示することも含み得る。

一定の実施形態においては、（たとえば、長期的なエンジン正常性などの）エンジン正常性をモニタリングすることは、ＳＱＣチャート作成統計を用い、特段のイベントと関連する特定の周波数帯域の変化に基づいて、エンジンの正常性における現在のまたは現実的な（たとえば、切迫した）問題点（たとえば、ベースライン１０２との関係で非ガウス的な振る舞いを表示するデータ）を識別することを含み得る（ブロック１１４）。現在のまたは現実的な問題点が識別される場合には、プロセス９０は、ノックセンサから収集されたデータと現在のまたは現実的な問題点に関するそれらのそれ以後の解析から収集されたデータとのログをとること、および／または、記憶することを含む（ブロック１１６）。データは、ＥＣＵ２５のメモリ７４の上に、および／または、リモートデバイスのメモリに記憶され得る。記憶されるデータは、フラグ付きのイベントを、および／または、スペクトルビンの偏差と関連するエラー（たとえば、それぞれのベースラインに関して、１つまたは複数のスペクトルビンの振幅の３σよりも大きな偏差）を含み得る。現在のまたは現実的な問題点が識別される場合には、プロセス９０は、また、エンジンに伴う現在のまたは現実的な問題点の表示を提供すること（ブロック１１８）も含む。これは、一定の周波数帯域（すなわち、スペクトルビン）が非ガウス的な振る舞いを表示している（たとえば、ベースラインに関して３σまたはそれより大きい偏差）という警告（たとえば、警告フラグ）を提供することを含み得る。警告は、ＥＣＵ２５に結合されたディスプレイ上に、または、（たとえば、コントローラエリアネットワークなどの）ネットワークを経由してＥＣＵ２５と関連するリモートデバイス上に、視覚的なまたはテキストによる警告を提供することを含み得る。警告は、（たとえば、上述されたような特定のイベントと関連する）エラーコードを、プロプライエタリソフトウェアを経由して通信することを含み得る。エンジンに伴う現在のまたは現実的な問題点の表示を提供することは、他のグラフィカルな特徴（たとえば、ヒストグラム）だけではなく、ＳＱＣチャート作成技術を用いて生成された制御チャートを表示することも含み得る。

プロセス９０は、さらに、一定の実施形態においては、ＳＱＣチャート作成統計に基づいてエンジン正常性に関する現在のまたは現実的な問題点を識別することに応答して、エンジン１０に影響する制御動作を出力することを含む（ブロック１２０）。制御動作の例は、エンジン内部の条件（たとえば、速度、負荷、バルブの位置など）を調節すること、エンジンをシャットダウンすること、および他の動作を含む。エンジン１０に影響する制御を出力することで、ノックセンサ２３から得られた情報に応答して、エンジン１０を閉ループ制御することが可能になる。

図５は、ＦＦＴ、ＰＳＤ、および異なるシグマ（σ）閾値レベルを用いて（たとえば、図２のエンジン１０などの）エンジン正常性をモニタリングするためのプロセス１２２のある実施形態を図解する流れ図である。類似するプロセスが、（たとえばコンプレッサなどの）レシプロデバイスの正常性をモニタリングする際に、用いられ得る。プロセス１２２は、メモリ７４に記憶されておりＥＣＵ２５のプロセッサ７２もしくはレシプロデバイスコントローラによって実行可能なコンピュータ命令または実行可能なコードとして、実装され得る。プロセス１２２は、エンジン１０に結合された１つまたは複数のノックセンサ２３から、１つまたは複数の信号を受け取ること（ブロック１２４）、１つまたは複数のノックセンサ２３から受け取られた１つまたは複数の信号をサンプリングすること（ブロック１２６）、および、図４に関して上述されたように、サンプリングされた信号を処理すること（ブロック１２８）を含む。さらに、プロセス１２２は、フーリエ変換された信号を生成するためにＦＦＴを適用すること（ブロック１３０）と、図４に関して上述されたように、フーリエ変換された信号のそれぞれに対してＰＳＤを取得するまたは生成すること（ブロック１３２）とを含む。

パワースペクトル密度は、いくつかのスペクトルビンまたはバケットを含む。複数の燃焼サイクル（または、コンプレッサなどのレシプロデバイスの場合には、ストロークサイクル）から得られた（たとえば、ピーク点火圧力など関心対象である特定のイベントと関連する）スペクトルビンまたはバケットのアレイは、各ビンまたはバケットに関するベースライン１３４を得るために、平均化され得る（ブロック１３６）。一定の実施形態では、各イベント（燃焼サイクルまたは燃焼イベント）は、それぞれのベースラインに関する加重平均を生成するために適用される重み付き係数を有し得る。

プロセス１２２は、各ベースラインに関して、２σおよび３σの閾値レベルを設定することを含む（ブロック１３８）。一定の実施形態では、追加的な閾値レベルが設定されることがあり得る（たとえば、１σ、１．５σなど）。プロセス１２２は、また、非ガウス的な振る舞いをモニタリングするために、特定のビンまたはバケットをそれらの対応するベースラインと比較することも含む（ブロック１４０）。プロセス１２２は、特定のビンまたはバケットが、それらのそれぞれのベースラインから、それぞれの２σ閾値レベルの地点でもしくは２σを超えて偏差を有するかどうかを判断することを含む（ブロック１４２）。特定のビンまたはバケットがそれらのそれぞれのベースラインから少なくとも２σの偏差を有していない場合には、プロセス１２２は、特定のビンまたはバケットとそれらの対応するベースラインとの比較を継続することを含む（ブロック１４０）。しかし、特定のビンまたはバケットがそれらのそれぞれのベースラインから少なくとも２σの偏差を有する場合には、プロセス１２２は、特定のビンまたはバケットが、それらのそれぞれのベースラインから、それぞれの３σ閾値レベルの地点でもしくは３σを超えて偏差を有するかどうかを判断することを含む（ブロック１４４）。ブロック１４２および１４４は、シーケンシャルにまたは同時に生じ得る。特定のビンまたはバケットがそれらのそれぞれのベースラインから少なくとも３σの偏差を有していない場合には、プロセス１２２は、問題点のログを取るもしくは問題点を記憶すること（ブロック１４６）、ならびに／または、図３および４に関して上述されたように、非ガウス的な振る舞いに向かう傾向に関して表示もしくは警告を提供すること（ブロック１４８）を含む。特定のビンまたはバケットがそれらのそれぞれのベースラインから少なくとも３σの偏差を有する場合には、プロセス１２２は、問題点のログを取るもしくは問題点を記憶すること（ブロック１５０）、非ガウス的な振る舞いに関する表示もしくは警告を提供すること（ブロック１５２）、ならびに／または、図３および４に関して上述されたように、エンジン（またはレシプロデバイス）に関する制御動作を出力することを含む。

図６は、上述されたＳＣＱチャート作成技術において用いられるＳＱＣチャートの例の実施形態である。図６に示されているＳＱＣチャートは、ｑ−ｑプロット（クオンタイル−クオンタイルプロットまたはクオンタイルプロットとしても知られている）１５６である。ｑ−ｑプロット１５６は、直線１６０との関係で、（プラス記号１５８によって表されている）各燃焼イベントに対してノックセンサ２３から受け取られた（たとえば、ピーク点火圧力に対応する）観察ピーク値を示す。直線１６０は、線形化された経験的な累積分布関数のワイブルプロットを表す。ｙ軸１６２はピーク値に対する値を表し、ｘ軸１６４は理論的なクオンタイルまたは標準化された期待値を表す。ピーク点火圧力を特に解析するために、時間フィルタ（たとえば、ウィンドウ関数）がデータに適用される。他のイベント（たとえば、吸気バルブや、上述された他のイベント）に注目するために、異なる時間フィルタが、ノックセンサからのデータに適用され得る。

図７は、上述されたＳＱＣチャート作成技術において用いられるＳＱＣチャートと、関連するグラフィカルな特徴（たとえば、ヒストグラム）との実施形態である。図７に示されているＳＱＣチャートは、Ｉチャート１６６である。ｙ軸１６８は、（たとえば、ピーク点火圧力に対応する）ピーク値に対する値を表す。ｘ軸１７０は、時間経過に伴うイベントまたはデータ点の個数を表す。Ｉチャート１６６は、各燃焼イベント（プラス記号１７２によって表されている）に対してノックセンサ２３から受け取られた（たとえば、ピーク点火圧力に対応する）観察ピーク値を示す。観察ピーク値１７２は、左から右への時間順である。Ｉチャート１６６は、参照番号１７４によって表されている連続的な観察点（すなわち、値１７２）の間の移動範囲（たとえば、短期的変動可能性）を示す。Ｉチャート１６６は、また、ライン１７６によって表されている値に対する平均またはベースラインも示す。Ｉチャート１６６は、また、ベースライン１７６に関する様々なσ閾値レベルを示す。たとえば、１σ、−１σ、１．５σ（バイアスライン）、−１．５σ（バイアスライン）、２σ（警告ライン）、−２σ（警告ライン）、３σ（動作ライン）、および−３σ（動作ライン）が、ライン１７８、１８０、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０、および１９２によってそれぞれ表されている。σ閾値レベルは、図３〜５に関して上述されたように、用いられ得る。図７は、また、その値（Ｉチャート１６６に示されている）が一定のσ閾値レベルの範囲内に含まれるイベントの個数をグラフィカルに提示するヒストグラム１９４を示している。ピーク点火圧力を特に解析するためには、時間フィルタ（たとえば、ウィンドウ関数）がデータに適用される。他のイベント（たとえば、吸気バルブや、上述された他のイベント）に注目するために、異なる時間フィルタが、ノックセンサからのデータに適用され得る。

開示されている実施形態の技術的効果は、レシプロデバイス（たとえば、燃焼エンジン、コンプレッサなど）の正常性をモニタリングするためのシステムおよび方法を提供することを含む。ノックセンサから収集された情報またはデータを用いると、通常の摩耗管理アイテムおよび／もしくは異常なコンポーネント故障の発生または将来における発生を事前に判断するために、解析対象である信号の特定のビンまたはバケット（たとえば、非ガウス的な振る舞い、または、非ガウス的な振る舞いに向かう傾向など）を解析するために、ＳＱＣ統計技術（たとえば、ＳＱＣチャート作成技術）を用いることができる。これらのシステムおよび方法は、設備のための任意のダウンタイムだけでなく、レシプロデバイスへの損傷を最小化するまたは回避するための診断および事前の予知のために用いられ得る。

本明細書での説明は、ベストモードを含む本発明を開示するために、また、任意のデバイスまたはシステムを作成し用いて任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、当業者が本発明を実現することを可能にするために、例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に認識される他の例を含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言とは異ならない構造上の要素を含む場合には、または、特許請求の範囲の文言との非実質的な差異を有するが均等である構造上の要素を含む場合には、特許請求の範囲に属することが意図されている。

８ パワー生成システム
１０ エンジン
１２ 燃焼チャンバ
１４ 空気源
１６ オキシダント（空気）
１８ 燃料
１９ 燃料源
２０ ピストン
２２ シャフト
２４ 負荷
２６ シリンダ

Claims (20)

1. レシプロデバイスに結合された少なくとも１つのノックセンサによって取得された信号を受け取り、前記受け取られた信号をサンプリングし、前記サンプリングされた信号を解析し、前記解析された信号に基づき前記レシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するために標準的品質管理（ＳＱＣ）技術を用いるように構成されたコントローラを備えるシステム。
2. ＳＱＣ技術がＳＱＣチャート作成統計を含む、請求項１記載のシステム。
3. 前記コントローラが、時間フィルタリングされた信号を生成するために、前記サンプリングされた信号を時間フィルタリングすることによって前記サンプリングされた信号を解析するように構成されている、請求項１記載のシステム。
4. 前記コントローラが、前記サンプリングされた信号を、ウィンドウ関数を用いることによって時間フィルタリングするように構成されている、請求項３記載のシステム。
5. 前記コントローラが、フーリエ変換された信号を生成するために前記時間フィルタリングされた信号に高速フーリエ変換を適用するように構成されている、請求項３記載のシステム。
6. 前記コントローラが、前記フーリエ変換された信号から、複数のスペクトルビンを有するパワースペクトル密度を生成するように構成されている、請求項５記載のシステム。
7. 前記コントローラが、各スペクトルビンのためにそれぞれのベースラインを生成するために、複数のサイクルにわたり前記複数のスペクトルビンの各スペクトルビンを平均化するように構成されている、請求項６記載のシステム。
8. 前記コントローラが、前記それぞれのベースラインに対する各スペクトルビンのために、２シグマの閾値レベルと３シグマの閾値レベルとを設定するように構成されている、請求項７記載のシステム。
9. 前記コントローラが、知られているレシプロデバイスと関連する１つまたは複数のスペクトルビンまたは前記複数のスペクトルビンからのレシプロデバイスの故障を、それらのそれぞれのベースラインならびに関連する２シグマ閾値レベルおよび３シグマ閾値レベルと比較するように構成されている、請求項８記載のシステム。
10. 前記コントローラが、前記１つまたは複数のスペクトルビンがそれらのそれぞれのベースラインから少なくとも前記２シグマ閾値レベルの偏差を有するかどうかの表示を提供するように構成されている、請求項９記載のシステム。
11. 前記コントローラが、前記１つまたは複数のスペクトルビンがそれらのそれぞれのベースラインから少なくとも前記３シグマ閾値レベルの偏差を有する場合には、前記レシプロデバイスに関する制御動作を出力するように構成されている、請求項１０記載のシステム。
12. レシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するための方法であって、
    前記レシプロデバイスに通信可能に結合されており、
    前記レシプロデバイスに結合された少なくとも１つのノックセンサから信号を受け取り、
    前記受け取られた信号をサンプリングし、
    前記サンプリングされた信号を解析し、
    前記解析された信号に基づいて前記レシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するために標準的品質管理（ＳＱＣ）技術を用いる、
    ためのコントローラを用いるステップを含む、方法。
13. 前記サンプリングされた信号を解析することが、時間フィルタリングされた信号を生成するために、前記サンプリングされた信号を時間フィルタリングすることを含む、請求項１２記載の方法。
14. 前記サンプリングされた信号を時間フィルタリングすることが、サンプリングされた信号にウィンドウ関数を適用することを含む、請求項１３記載の方法。
15. 前記サンプリングされた信号を解析することが、フーリエ変換された信号を生成するために高速フーリエ変換を前記時間フィルタリングされた信号に適用することを含む、請求項１３記載の方法。
16. 前記サンプリングされた信号を解析することが、前記フーリエ変換された信号から、複数のスペクトルビンを有するパワースペクトル密度を生成することを含む、請求項１５記載の方法。
17. 各スペクトルビンのためにそれぞれのベースラインを生成し、それぞれのベースラインに対する各スペクトルビンのために２シグマ閾値レベルと３シグマ閾値レベルとを設定するために、複数のサイクルにわたり前記複数のスペクトルビンの各スペクトルビンを平均化するステップを含む、請求項１６記載の方法。
18. 知られているレシプロデバイスと関連する１つまたは複数のスペクトルビンまたは前記複数のスペクトルビンからのレシプロデバイスコンポーネントの故障を、それらのそれぞれのベースラインならびに関連する２シグマ閾値レベルおよび３シグマ閾値レベルと比較するステップを含む、請求項１７記載の方法。
19. 前記１つまたは複数のスペクトルビンがそれらのそれぞれのベースラインから少なくとも前記２シグマ閾値レベルの偏差を有するかどうかの表示を提供するステップと、前記１つまたは複数のスペクトルビンがそれらのそれぞれのベースラインから少なくとも前記３シグマ閾値レベルの偏差を有する場合には、前記レシプロデバイスに関する制御動作を出力するステップとを含む、請求項１８記載の方法。
20. レシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を実行するための方法であって、
    前記レシプロデバイスに通信可能に結合されており、
    前記レシプロデバイスに結合された少なくとも１つのノックセンサから受け取られた信号をサンプリングし、
    時間フィルタリングされた信号を生成するために、時間フィルタを前記サンプリングされた信号に適用し、
    フーリエ変換された信号を生成するために、高速フーリエ変換を前記時間フィルタリングされた信号に適用し、
    前記フーリエ変換された信号からパワースペクトル密度を生成し、
    前記レシプロデバイスに関するリアルタイムの診断を前記パワースペクトル密度に基づいて実行するために標準品質管理（ＳＱＣ）技術を用いる、
    ためのコントローラを用いるステップを含む方法。