KR102343214B1 - 엔진의 동작 이벤트를 검출하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법은 연소 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 노크 센서에 의해 감지된 노이즈 신호를 수신하는 단계와, 상기 노이즈 신호를 상기 동작 이벤트를 나타내는 ADSR 엔벨로프를 최소한 포함하는 핑거프린트와 상관시키는 단계와, 상기 노이즈 신호를 상기 핑거프린트와 상관시키는 것을 기초로 상기 동작 이벤트의 발생 여부를 검출하는 단계를 포함한다.

Description

엔진의 동작 이벤트를 검출하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING OPERATING EVENTS OF AN ENGINE}
여기 개시된 주제는 연료 연소 엔진에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 노크 센서를 이용하여 왕복동 엔진의 동작 이벤트 및 상태를 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
연소 엔진은 통상적으로 천연 가스, 가솔린, 디젤 등의 탄소계 연료를 연소시키고 그에 상응하는 고온 및 고압의 가스의 팽창을 이용하여, 예컨대 실린더 내에 배치된 피스톤과 같은 엔진의 소정의 성분에 대해 하중을 인가함으로써 해당 성분을 소정 거리에 걸쳐 이동시킨다. 각각의 실린더는 탄소계 연료의 연소와 관련하여 개폐되는 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들면, 흡기 밸브는 공기와 같은 산화제를 실린더 내로 송급할 수 있고, 송급된 산화제는 이후 연료와 혼합된 후 연소된다. 고온 가스와 같은 연소 유체는 이후 배기 밸브를 통해 실린더 외부로 방출되도록 보내질 수 있다. 따라서, 탄소계 연료는 작업부(load)(예, 전력을 생성하는 발전기)의 구동에 유용한 기계적 동작으로 변환된다. 통상적인 구성에서, 연소 엔진의 운전 중의 흡기 및 배기 밸브의 개폐 타이밍은 통상적인 방법을 이용하여 모니터링되고 추정될 수 있다. 통상적인 방법은 연소 엔진의 소정의 다른 동작 이벤트와 상태(예, 피크 연소 압력)의 검출에도 사용될 수 있다. 그러나, 통상적인 모니터링 방법은 정확하지 않을 수 있고, 해당 통상적인 모니터링 방법을 활용한 수정 측정치는 연소 엔진의 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 피크 연소 압력 및/또는 흡기 및 배기 밸브 폐쇄(또는 개방) 동작 이벤트와 같은 동작 이벤트 및 상태를 모니터링하는 것을 개선하는 것이 유용할 수 있다.
최초 청구된 발명의 범위에 상응하는 소정의 실시예들을 아래에 요약한다. 이들 실시예들은 청구된 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니며, 정확하게는 이들 실시예는 단지 발명의 가능한 형태를 간단히 요약하고자 의도된 것이다. 실제로, 본 발명은 아래 설명되는 실시예와 유사하거나 상이할 수 있는 다양한 형태를 포괄할 수 있다.
제1 실시예에서, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법은 연소 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 노크 센서에 의해 감지된 노이즈 신호를 수신하는 단계와, 상기 노이즈 신호를 상기 동작 이벤트를 나타내는 ADSR 엔벨로프를 최소한 포함하는 핑거프린트와 상관시키는 단계와, 상기 노이즈 신호를 상기 핑거프린트와 상관시키는 것을 기초로 상기 동작 이벤트의 발생 여부를 검출하는 단계를 포함한다.
제2 실시예에서, 시스템은 연소 엔진의 제1 동작 이벤트를 모니터링하도록 구성된 엔진 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는, 연소 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 노크 센서에 의해 감지된 노이즈 신호를 수신하고, 상기 노이즈 신호를 상기 제1 동작 이벤트를 나타내는 제1 ADSR 엔벨로프를 최소한 포함하는 제1 핑거프린트와 상관시키고, 상기 노이즈 신호를 상기 제1 핑거프린트와 상관시키는 것을 기초로 상기 제1 동작 이벤트의 발생 여부를 검출하도록 구성된, 프로세서를 포함한다.
제3 실시예에서, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는, 실행시, 프로세서가 내연 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 노크 센서로부터 상기 내연 엔진에 의해 방출된 노이즈를 나타내는 노이즈 데이터를 수신하게 하는, 실행 가능한 명령어들을 포함한다. 또한, 상기 실행 가능한 명령어들은, 실행시, 상기 프로세서가 상기 내연 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 크랭크축 센서로부터 상기 내연 엔진의 크랭크축의 크랭크 각도를 나타내는 크랭크 각도 데이터를 수신하게 한다. 또한, 상기 실행 가능한 명령어들은, 실행시, 상기 프로세서가, 상기 크랭크 각도 데이터에 대해 상기 노이즈 데이터를 도식화하고, 상기 내연 엔진의 동작 이벤트를 나타내는 기준 ADSR 엔벨로프를 갖는 핑거프린트에 대응하는 상기 노이즈 데이터의 부분을 판단하고, 상기 노이즈 데이터의 해당 부분에 대해 상기 기준 ADSR 엔벨로프를 중첩시켜, 상기 동작 이벤트가 발생된 상기 노이즈 데이터 내 위치를 판단하게 한다.
전술한 바를 포함하여 본 발명의 다른 특징들, 양태들 및 장점들은 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분들을 유사한 부호로 나타내고 있는 첨부 도면을 참조로 다음의 상세한 설명을 파악할 때 더 잘 이해될 것이다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 여러 양태에 따른 일 실시예의 엔진-구동식 동력 발생 시스템의 일부의 블록도이고;
도 2는 본 발명의 여러 양태에 따라 도 1에 예시된 왕복동 엔진의 실린더 내에 배치된 일 실시예의 피스톤 조립체의 측단면도이고;
도 3은 본 발명의 여러 양태에 따라 도 2에 예시된 노크 센서에 의해 측정된 데이터의 일 실시예의 엔진 노이즈 도식이고;
도 4는 본 발명의 여러 양태에 따라 도 3에 예시된 표본 엔진 노이즈 도식의 일 실시예의 비율 조정된 형태이고;
도 5는 본 발명의 여러 양태에 따라 4개의 주요 파라미터의 고조(attack), 감쇠(decay), 지속(sustain), 소실(release)[ADSR] 엔벨로프가 덧붙여진 일 실시예의 도 4에 예시된 비율 조정된 표본 엔진 노이즈 도식이고;
도 6은 본 발명의 여러 양태에 따라 추출된 성조(tone)가 덧붙여진 일 실시예의 도 5에 예시된 비율 조정된 엔진 노이즈 도식 및 ADSR 엔벨로프이고;
도 7은 본 발명의 여러 양태에 따른 일 실시예의 노이즈 특성화 처리를 나타낸 흐름도이고;
도 8은 도 7의 처리와 본 발명의 다른 여러 양태에 따른 일 실시예의 엔진 동작 이벤트에 대응하는 비율 조정된 엔진 노이즈 도식, 상기 엔진 동작 이벤트에 대응하는 동작 이벤트 표시, 및 상기 엔진 동작 이벤트에 대응하는 ADSR 엔벨로프이고;
도 9는 본 발명의 여러 양태에 따른 일 실시예의 도 7의 핑거프린트 식별 처리를 나타낸 흐름도이고;
도 10은 소정의 엔진 동작 이벤트를 유도하는 엔진 노이즈 처리에 적합한 일 실시예의 처리의 흐름도이다.
본 발명의 하나 이상의 특정 실시예를 아래에 설명한다. 이들 실시예를 간결하기 설명하고자 하는 노력으로 실제 구현예의 모든 특징부들을 명세서에 기술하지는 않을 것이다. 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같은 임의의 이러한 실제 구현예의 개발에 있어서 구현예마다 다를 수 있는 시스템 관련 및 영업 관련 제한을 준수하는 것과 같은 개발자의 특정 목적을 달성하기 위해 다수의 구현예-특유의 결정을 행하여야 함을 알아야 한다. 더욱이, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소비적일 수 있지만 그럼에도 본 개시 내용의 이익을 향유하는 통상의 기술자에게는 설계, 제작 및 제조의 일상적인 일일 수 있음을 알아야 한다.
본 발명의 다양한 실시예의 요소들을 도입시, 단수형 표현은 상기 요소 중 하나 이상의 요소가 존재함을 의미하도록 의도된다. "포함하다"와 "갖는다"의 표현은 포괄적임을 의도한 것으로 열거된 요소가 아닌 추가의 요소가 존재할 수 있음을 의미한다.
개시된 실시예들은 엔진의 관측, 진단 및/또는 제어를 위해 센서(예, 노크 센서, 음향 센서 또는 진동 센서)와 기준 데이터(예, 음성 또는 진동의 핑거프린트)를 채용한다. 연소 엔진의 관측을 위해 노크 센서를 사용하는 경우, 때로 노크 센서 시스템은 해당 시간에 식별되지 않을 수 있는 비정상적이거나 바람직하지 않은 노이즈 등의 노이즈를 기록하곤 한다. 대안적으로, 노크 센서는 정상적이거나 바람직한 노이즈인 노이즈를 기록할 수 있는데, 이때 해당 노이즈는 이전에 식별되고 특성화된 것이다. 예를 들면, 연소 엔진에 의한 다양한 동작 중에 연소 엔진으로부터 나오는 노이즈는 공장 내의 기준 공정 중에 초기에 특성화될 수 있다. 기준 공정 중의 특정 동작 이벤트 및 상태(예, 밸브 폐쇄, 밸브 개방 및 피크 연소 압력)에 대한 노이즈 신호는 처리된 후 하나 이상의 동작 이벤트에 관련된 것으로서 데이터베이스에 저장될 수 있다. 기준 공정 중에 특성화된 동작 이벤트에 관련된 데이터베이스에 저장된 데이터는 동작 노이즈가 기준 공정 중에 특성화된 동작 이벤트에 해당하는 지 여부를 판단하기 위해 액세스될 수 있다.
유익하게도, 여기 설명되는 기술은 소정의 엔진 음향 또는 노이즈의 음향 "핑거프린트"를 생성할 수 있다. 핑거프린트(예, 프로파일, 비교기 및/또는 기준 신호)는 전술한 바와 같이 기준 공정 중에 생길 수 있으며, 핑거프린트는 기준 공정 중에 확인된 특정 동작 이벤트(예, 밸브 폐쇄)에 해당할 수 있다. 기준 공정은 연소 엔진의 전체 동작 중에 또는 연소 엔진의 소정의 성분(예, 기준이 되는 동작 이벤트(들)에 관련된 성분)만을 동작시키면서 수행될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 연소 엔진의 다양한 동작 이벤트는 일부 또는 전체의 동작 중에 공장 내에서 기준이 될 수 있다.
연소 엔진의 전체 동작 중에(예, 기준 설정 후) 노크 센서에 의해 노이즈가 검출될 수 있고, 노이즈 신호는 처리된 후 연소 엔진에 관련된 다양한 핑거프린트(예, 프로파일, 특성, 비교기, 기준 신호, 고유 징후, 고유 표시 등)와 비교될 수 있다. 핑거프린트와 처리된 노이즈 신호가 대응하거나 연관성이 있으면(예, "매칭됨"), 상기 신호는 핑거프린트에 관련된 동작 이벤트에 해당하는 것으로 확인될 수 있다. 또한, 노이즈 신호는 매칭된 핑거프린트와 노이즈 신호에 해당하는 동작 신호에 관련된 긴급 정보를 판단하기 위해 처리될 수 있다. 예를 들면, 노이즈 신호가 배기 밸브의 폐쇄에 해당하는 핑거프린트와 매칭되면, 노이즈 신호는 시간(또는 크랭크 각도)과 관련하여 도식화됨으로써 배기 밸브의 폐쇄 시간을 판단할 수 있다.
아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 고조(attack)-감쇠(decay)-지속(sustain)-소실(release)[ADSR] 엔벨로프 및/또는 시간-주파수 분석 기법(joint time-frequency technique)을 통해 노이즈를 식별 및 분류하기 위한 시스템 및 방법이 제공되는데, 여기서 ADSR 엔벨로프는 전술한 핑거프린트의 적어도 일부에 해당할 수 있다. 시간-주파수 분석 기법은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 노이즈의 음향 모델 또는 핑거프린트를 생성하는 캡스트럼(cepstrum) 기법, 큐프린시(quefrency) 기법, 첩릿(chirplet) 기법 및/또는 웨이블릿(wavelet) 기법을 포함할 수 있다.
도면에 따르면, 도 1은 일 실시예의 엔진 구동식 동력 발생 시스템(8)의 일부의 블록도를 나타낸다. 아래에 상세히 설명되는 바와 같이, 시스템(8)은 하나 이상의 연소실(12)[예, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 또는 그 이상의 연소실(12)]을 갖는 엔진(10)(예, 왕복동 내연 기관)을 포함한다. 급기부(14)는 공기, 산소, 고산소 공기, 저산소 공기 또는 이들의 조합과 같은 압축된 산화제(16)를 각각의 연소실(12)로 제공하도록 구성된다. 또한, 연소실(12)은 연료 공급부(19)로부터 연료(18)(예, 액체 및/또는 기체 연료)를 수용하도록 구성되며, 연료-공기 혼합물이 각각의 연소실(12) 내에서 점화 및 연소된다. 고온의 압축 연소 가스에 의해 각각의 연소실(12)에 인접한 피스톤(20)이 실린더(26) 내에서 직진 이동되고 연소 가스에 의해 인가되는 압력이 회전 운동으로 전환됨으로써 샤프트(22)가 회전되게 한다. 또한, 샤프트(22)는 해당 샤프트(22)의 회전을 통해 기동되는 작업부(load)(24)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 작업부(24)는 시스템(10)의 회전 출력을 통해 동력을 발생시킬 수 있는 발전기와 같은 임의의 적절한 장치일 수 있다. 추가로, 다음의 논의에서 산화제(16)로서 공기를 언급하고 있지만, 개시되는 실시예에 임의의 적절한 산화제가 사용될 수 있다. 유사하게, 연료(18)는 예컨대, 천연 가스, 부수(associated) 석유 가스, 프로판, 바이오가스, 하수 가스, 매립지 가스, 탄광내 가스와 같은 임의의 적절한 기체 연료일 수 있다.
여기 개시되는 시스템(8)은 고정식 적용물(예, 산업적 동력 발생 엔진) 또는 이동식 적용물(예, 자동차 또는 항공기)에 사용되기에 적합화될 수 있다. 엔진(10)은 2-행정 엔진, 3-행정 엔진, 4-행정 엔진, 5-행정 엔진, 또는 6-행정 엔진일 수 있다. 또한, 엔진(10)은 임의의 수의 연소실(12), 피스톤(20) 및 부수 실린더(예, 1-24개)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 소정의 실시예에서, 시스템(8)은 실린더 내에서 왕복동되는 4, 6, 8, 10, 16, 24 또는 그 이상의 피스톤(20)을 갖는 대형 산업 왕복동 엔진을 포함할 수 있다. 일부 이러한 경우, 실린더 및/또는 피스톤(20)은 약 13.5~34 cm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 실린더 및/또는 피스톤(20)은 약 10~40 cm, 15~25 cm, 또는 약 15 cm의 직경을 가질 수 있다. 시스템(8)은 10 kW~10 MW의 범위의 동력을 발생시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 엔진(10)은 분당 회전수가 약 1800 RPM 미만으로 운전될 수 있다. 일부 실시예에서, 엔진(10)은 약 2000 RPM, 1900 RPM, 1700 RPM, 1600 RPM, 1500 RPM, 1400 RPM, 1300 RPM, 1200 RPM, 1000 RPM, 900 RPM 또는 750 RPM 미만으로 운전될 수 있다. 일부 실시예에서, 엔진(10)은 약 750~2000 RPM, 900~1800 RPM 또는 1000~1600 RPM으로 운전될 수 있다. 일부 실시예에서, 엔진(10)은 약 1800 RPM, 1500 RPM, 1200 RPM, 1000 RPM 또는 900 RPM으로 운전될 수 있다. 예시적인 엔진(10)은 예컨대, General Electric Company의 Jenbacher 엔진(예, Jenbacher Type 2, Type 3, Type 4, Type 6 또는 J920 FleXtra) 또는 Waukesha 엔진(예, Waukesha VGF, VHF, APG, 275GL)을 포함할 수 있다.
엔진 구동식 동력 발생 시스템(8)은 엔진 "노킹"을 탐지하는데 적합한 하나 이상의 노크 센서(23)를 포함할 수 있다. 노크 센서(23)는 데토네이션(detonation), 조기 점화 및/또는 핑잉(pinging)에 기인한 음향 또는 진동과 같이 엔진에 의해 야기되는 음향 또는 진동을 감지하도록 구성된 임의의 센서일 수 있다. 노크 센서(23)는 엔진 제어 유닛(ECU)(25)에 통신 가능하게 결합된 것으로 예시된다. 작동 중, 노크 센서(23)로부터의 신호들이 ECU(25)로 전달됨으로써 노킹 상태(예, 핑잉)가 존재하는 지 여부가 판단된다. ECU(25)는 이후 소정의 엔진(10) 파라미터들을 조정하여 노킹 상태를 개선하거나 제거할 수 있다. 예를 들면, ECU(25)는 노킹을 제거하기 위해 점화 타이밍 및/또는 부스트 압력(boost pressure)을 조정할 수 있다. 여기에 추가로 설명되는 바와 같이, 노크 센서(23)는 추가로, 예컨대 바람직하지 않은 엔진 상태를 탐지하기 위해 소정의 음향 또는 진동을 추가로 분석하고 분류하여야 할 지를 추론할 수 있다.
도 2는 왕복동 엔진(10)의 실린더(26)(예, 엔진 실린더) 내에 배치된 피스톤(20)을 갖는 일 실시예의 피스톤 조립체(25)의 측단면도이다. 실린더(26)는 원통형 공동(30)(예, 보어)을 형성하는 환형 내벽(28)을 가진다. 피스톤(20)은 축방향 축선 또는 방향(34), 반경 방향 축선 또는 방향(36) 및 원주 방향 축선 또는 방향(38)에 의해 형성될 수 있다. 피스톤(20)은 상부(40)(예, 상부 랜드)를 포함한다. 상부(40)는 일반적으로 피스톤(20)의 왕복동 동작 중에 연료(18)와 공기(16) 또는 연료-공기 혼합물(32)이 연소실(12)로부터 빠져나가는 것을 차단한다.
예시된 바와 같이, 피스톤(20)은 커넥팅 로드(56)와 핀(58)을 통해 크랭크 축(54)에 장착된다. 크랭크 축(54)은 피스톤(20)의 왕복동 직선 동작을 회전 동작으로 전환시킨다. 피스톤(20)의 이동에 따라, 전술한 바와 같이 크랭크 축(54)이 회전되면서 작업부(24)(도 1에 예시됨)를 기동시킨다. 예시된 바와 같이, 연소실(12)은 피스톤(20)의 상부 랜드(40)에 인접하게 위치된다. 연료 분사기(60)는 연료(18)를 연소실(12)에 제공하며, 흡기 밸브(62)는 연소실(12)로의 공기(16)의 전달을 조절한다. 배기 밸브(64)는 엔진(10)으로부터의 배기 가스의 배출을 조절한다. 그러나, 연료(18)와 공기(16)를 연소실(12)로 제공하거나 및/또는 배기 가스를 배출하기 위한 임의의 적절한 요소 및/또는 기술이 적용될 수 있고, 일부 실시예에서는 연료 분사가 적용되지 않음을 이해하여야 한다. 운전 중에, 연소실(12) 내의 공기(16) 및 연료(18)의 연소에 의해 피스톤(20)이 실린더(26)의 공동(30) 내에서 축방향(34)으로 왕복동 방식(예, 전후진)으로 이동된다.
운전 중에, 피스톤(20)이 실린더(26) 내에서 정점에 있을 때, 피스톤은 상사점(TDC)으로 지칭되는 위치에 있다. 피스톤(20)이 실린더(26) 내에서 최저점에 있을 때, 피스톤은 하사점(BDC)으로 지칭되는 위치에 있다. 피스톤(20)이 상부에서 하부로 또는 하부에서 상부로 이동됨에 따라, 크랭크축(54)은 1/2 회전된다. 상부에서 하부로 또는 하부에서 상부로의 피스톤(20)의 각각의 동작을 행정으로 부르며, 엔진(10)의 실시예는 2-행정 엔진, 3-행정 엔진, 4-행정 엔진, 5-행정 엔진, 6-행정 엔진 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
엔진(10)의 운전 중에, 흡기 프로세스, 압축 프로세스, 출력(power) 프로세스 및 배기 프로세스를 포함하는 연속적인 사건들(sequence)이 일어난다. 흡기 프로세스는 연료 및 공기와 같은 가연성 혼합물이 실린더(26) 내로 흡인되게 할 수 있어서, 흡기 밸브(62)가 개방되고 배기 밸브(64)가 폐쇄된다. 압축 프로세스는 가연성 혼합물을 더 작은 공간으로 압축하므로, 흡기 밸브(62)와 배기 밸브(64) 모두가 폐쇄된다. 출력 프로세스는 압축된 연료-공기 혼합물을 점화시키는데, 이는 스파크 플러그 시스템을 통한 스파크 점화, 및/또는 압축 열을 통한 압축 점화를 포함할 수 있다. 이후 연소로부터 얻어지는 생성 압력에 의해 피스톤(20)이 BDC로 가압된다. 배기 프로세스는 통상적으로 배기 밸브(64)를 개방 상태로 유지하면서 피스톤(20)을 TDC로 복귀시킨다. 따라서, 배기 프로세스는 소모된 연료-공기 혼합물을 배기 밸브(64)를 통해 배출시킨다. 실린더(26)마다 2개 이상의 흡기 밸브(62)와 배기 밸브(64)가 사용될 수 있음을 알아야 한다.
묘사된 엔진(10)은 크랭크축 센서(66), 노크 센서(23), 및 프로세서(72)와 메모리(74)를 포함하는 엔진 제어 유닛(ECU)(25)을 역시 포함한다. 크랭크축 센서(66)는 크랭크축(54)의 위치 및/또는 회전 속도를 감지한다. 따라서, 크랭크 각도 또는 크랭크 타이밍 정보가 도출될 수 있다. 즉, 연소 엔진을 모니터링할 때, 타이밍은 보통 크랭크축(54) 각도의 측면으로 표현된다. 예를 들면, 4-행정 엔진(10)의 전체 사이클은 720°사이클로 측정될 수 있다. 노크 센서(23)는 압전 가속도계, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 센서, Hall 효과 센서, 자기 변형 센서 및/또는 진동, 가속도, 음향 및/또는 동작을 감지하도록 설계된 임의의 다른 센서일 수 있다. 다른 실시예에서, 센서(23)는 통상적인 의미의 노크 센서가 아니라, 진동, 압력, 가속도, 편향 또는 동작을 감지할 수 있지만 엔진 "노킹"의 감지에는 사용되지 않을 수 있는 임의의 센서일 수 있다.
엔진(10)의 충격음과 같은 특성 때문에, 노크 센서(23)는 실린더(26)의 외부에 설치된 경우에도 여러 특성들을 탐지할 수 있다. 그러나, 노크 센서(23)는 실린더(26)의 내부 또는 주변의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 추가로, 일부 실시예에서, 하나의 노크 센서(23)를 예컨대 하나 이상의 인접한 실린더(26)와 공유할 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 실린더(26)는 하나 이상의 노크 센서(23)를 포함할 수 있다. 크랭크축 센서(66)와 노크 센서(23)는 엔진 제어 유닛(ECU)(25)과 전자적으로 통신 가능한 상태로 예시되어 있다. ECU(25)는 프로세서(72)와 메모리(74)를 포함한다. 메모리(74)는 프로세서(72)에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 명령어들을 저장할 수 있다. ECU(25)는 연소 타이밍, 밸브(62, 64) 타이밍을 조정하고 연료 및 산화제(예, 공기)의 전달 등을 조정하는 것에 의해 예컨대 엔진(10)의 동작을 모니터링하고 제어한다.
유익하게도, 여기 설명되는 기술들은 크랭크축 센서(66)와 노크 센서(23)로부터 데이터를 수신한 후 크랭크축(54) 위치에 대해 노크 센서(23) 데이터를 도식화하는 것에 의해 "노이즈" 특성을 작성하기 위해 ECU(25)를 사용할 수 있다. 이후 ECU(25)는 데이터 분석 프로세스를 거쳐 정상적 특성(예, 알고 있고 예상된 노이즈) 및 비정상적 특성(예, 모르는 또는 예상치 못한 노이즈)을 도출할 수 있다. 이후 ECU(25)는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 상기 특성들을 특성화할 수 있다. 특성 분석을 제공하는 것에 의해, 여기 설명되는 기술들은 더 적합하고 더 효율적인 엔진(10)의 운전 및 유지보수를 가능케 할 수 있다.
도 3~6 및 도 8은 예컨대, 도 7 및 도 9를 참조로 더 상세하게 설명되는 처리 또는 처리들을 통해 데이터 처리될 수 있는 예시적인 데이터를 나타낸다. 도 3~6 및 도 8의 데이터는 노크 센서(23)와 크랭크축 센서(66)를 통해 전송된 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 3은 x-축(76)이 시간과 연관된 크랭크축(54) 위치(예, 크랭크 각도)인 노크 센서(23)로 측정된 노이즈 데이터의 미가공 엔진 노이즈 도식(75)(예, ECU(25)로 유도됨)의 일 실시예이다. 본 실시에에 따르면, 노이즈 데이터는 엔진(10)의 특정 동작 이벤트 또는 동작에 해당할 수 있다. 예를 들면, 노이즈 데이터는 엔진(10)의 밸브, 예컨대 배기 밸브(64)의 개방 또는 폐쇄에 해당할 수 있다. 대안적으로, 노이즈 데이터는 연소 중 연소실(12) 내의 최고 압력을 나타내는 피크 연소 압력에 해당할 수 있다.
도식(75)은 ECU(25)가 엔진(10)의 동작 중에 노크 센서(23)와 크랭크축 센서(66)로부터 수신된 데이터를 결합할 때 작성된다. 표현된 실시예에서, 노크 센서(23) 신호의 진폭 곡선(77)은 진폭 축(78)으로 나타낸다. 즉, 진폭 곡선(77)은 크랭크 각도에 대해 도식화된 노크 센서(23)로 감지된 진동 데이터(예, 노이즈, 음향 데이터)의 진폭 측정치를 포함한다. 이것은 단지 샘플 데이터 세트(예, 배기 밸브(64)의 폐쇄에 해당)의 도식이고 ECU(25)에 의해 작성된 도식을 제한하고자 의도된 것이 아님을 알아야 한다. 이후, 곡선(77)은 도 4에 예시된 바와 같이 추가의 처리를 위해 비율 조정될 수 있다.
도 4는 ECU(25)에 의해 도출될 수 있는 일 실시예의 비율 조정된 엔진 노이즈 도식(79)이다. 비율 조정된 도식(79)에서, 도 3에 예시된 진폭 도식(75)으로부터의 미가공 엔진 노이즈는 비율 조정된 진폭 곡선(80)을 도출하도록 비율 조정된 것이다. 이 경우, 비율 조정된 진폭 곡선(80)의 최대 양의 값이 1이 되도록 각각의 데이터 포인트에 하나의 승수(multiplier)가 적용된 것이다. 1의 최대 양의 값을 얻기 위해 곡선(80)의 각 포인트에 적용된 승수는 -1보다 작거나 큰 음의 값이 될 수 있음을 알아야 한다. 즉, 예를 들면, 최대 음의 값은 도 4에 예시된 비율 조정된 엔진 노이즈 도식(79)에 나타낸 바와 같이 -0.5이거나 -1.9일 수 있다.
도 5는 도식의 상부에 4개의 주요 파라미터의 고조, 감쇠, 지속, 소실(ADSR) 엔벨로프(82)가 덧붙여진 일 실시예의 비율 조정된 엔진 노이즈 도식(81)이다. ADSR 엔벨로프(82)는 통상적으로 악기의 음향을 모방하기 위해 음악 신디사이저에 사용된다. 유익하게도, 여기 설명되는 기술들은 아래에 더 설명되는 바와 같이 노크 센서(23) 데이터에 ADSR 엔벨로프(82)를 적용하는 것에 의해 노이즈 분석이 보다 빠르고 효율적으로 행해질 수 있다. 예를 들면, 비율 조정된 곡선(80)은 엔진(10)의 특정 동작 이벤트(예, 밸브(62, 64) 개방/폐쇄 또는 연소실(12) 내의 피크 연소 압력)의 특성일 수 있으며(또는 특성을 포함할 수 있으며), 비율 조정된 곡선(80)에 대해 생성된 ADSR 엔벨로프(82)는 엔진(10)의 동작 중의 동작 이벤트를 추후 분석하는데 활용될 수 있다.
ADSR 엔벨로프의 4개의 주요 파라미터는 고조(83), 감쇠(84), 지속(85) 및 소실(86)이다. 고조(83)는 노이즈의 시작으로부터 비율 조정된 곡선(80)의 피크 진폭(87)까지 일어난다. 감쇠(84)는 상기 피크 진폭으로부터 최대 진폭의 소정의 특정된 비율일 수 있는 지정된 지속(85) 레벨까지 감쇠되는 것으로 일어난다. 상기 4개의 파라미터의 순서가 반드시 고조, 감쇠, 지속 및 소실이어야 하는 것은 아니라는 것을 알아야 한다. 예를 들면, 일부 노이즈들의 경우, 그 순서가 고조, 지속, 감쇠 및 소실일 수 있다. 이러한 경우, ADSR 대신에 ASDR 엔벨로프가 적용될 수 있다. 간단하게, 이것을 "ADSR 엔벨로프"로 지칭하겠지만, 해당 용어는 파라미터의 순서에 무관하게 노이즈에 적용됨을 알아야 한다. 지속(85) 레벨은 노이즈의 지속 중의 주요 레벨이다. 일부 실시예에서, 지속(85) 레벨은 최대 진폭의 55%로 일어날 수 있다. 다른 실시예에서, 지속(85) 레벨은 최대 진폭의 적어도 35%, 40%, 45%, 50%, 60% 또는 65%와 같거나 이보다 클 수 있다. 사용자 또는 ECU(25)는 지속(85) 레벨이 특성의 지속 시간의 적어도 15% 동안 유지되는 지 여부를 판단하는 것에 의해 지속 레벨이 바람직하게 존재하는 지 여부를 확인할 수 있다. 지속(85) 레벨이 특성의 지속 시간의 15%가 넘는 시간 동안 지속되면, 지속(85) 레벨은 바람직하게 설정된 것이다. 소실(86)은 지속(85) 레벨로부터 다시 제로로 감소되는 동안 일어날 수 있다. 일부 실시예에서, 노이즈 신호(예, 비율 조정된 진폭 곡선(80))는 동작 이벤트의 특성이 아닌 주파수를 갖는 신호의 해당 부분들을 감쇠시키기 위해 고역 통과 필터, 저역 통과 필터, 또는 대역 통과 필터를 통해 필터링될 수 있음을 알아야 한다. 노이즈 신호에 적용되는 특정 필터는 모니터링되는 동작 이벤트에 의존할 수 있다. 예를 들면, 밸브(62, 64) 이벤트(예, 개방 및 폐쇄)를 모니터링 하는 경우, 노이즈 신호에 고역 통과 필터(예, 10 kHz 초과) 또는 대역 통과 필터(예, 10~20 kHz)가 적용될 수 있다. 연소 이벤트(예, 피크 연소 압력)의 모니터링시, 노이즈 신호에 저역 통과 필터(예, 2 kHz 미만)가 적용될 수 있다.
도 6은 소정의 성조(tone)가 덧붙여진(중첩된) 도 4 및 도 5에 예시된 동일한 비율 조정된 엔진 노이즈 도식(79)을 보여준다. ADSR 엔벨로프(82)를 적용한 후, ECU(25)는 노이즈 내의 최고 주파수 중 3~5개 주파수를 추출하고 이들 주파수를 고른 음(musical tone)으로 변환시킬 수 있다. 예를 들면, 주파수 범위를 고른 음과 연관시키는 조회 테이블을 사용할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 피치가 통상 튜닝의 동일 음률계를 위한 주파수의 로그로서 여겨지는 관찰을 기초로 수학식들이 이용될 수 있거나, 다른 음률계를 위한 수학식들이 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 더 많거나 적은 수의 주파수가 추출될 수 있다. 도 6에 예시된 도식(81)에서, 3개의 현저한(예, 추출된) 성조는 C#5, E4 및 B3이다. 그러나, 이들 3개의 성조는 단지 가능한 성조의 예시일뿐으로, 기록된 노이즈에 어떤 성조들이 존재하는지를 제한하고자 의도된 것이 아니다.
도 7은 노크 센서(23)를 통해 감지된 노이즈와 같은 노이즈를 특성화하기 위한 일 실시예의 프로세스(88)를 나타낸 흐름도이다. 노이즈를 특성화하는 것에 의해 노이즈는 추후의 분석 또는 실시간 분석을 포함하는 분석을 위해 기록되고 저장될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 프로세스(88)는 피크 연소 압력 또는 흡기 또는 배기 밸브(62, 64)의 개방/폐쇄와 같은 엔진(10)의 특정 동작 이벤트 또는 동작에 관련된 노이즈를 특성화하는데 적용될 수 있다. 또한, 노이즈는 우선, 엔진(10)이 정상적 동작 또는 풀타임 동작으로 제공되기 전에, 예컨대 엔진의 판매, 특정 장소에 배치, 특정 장소에 제공 등의 사건 이전에, 기준 설정 프로세스(예, 공장 내 기준 설정 프로세스) 중에 특성화될 수 있다. 예를 들면, 엔진(910)의 정상적 동작 전에, 다양한 동작 이벤트(예, 피크 연소 압력,흡기/배기 밸브 개방/폐쇄)가 해당 동작 이벤트(들) 중에 발생되는(그리고 노크 센서(23)에 의해 감지된) 노이즈를 분석하는 것에 의해 시험될 수 있는데, 여기서 노이즈 신호 또는 노이즈 신호의 ADSR 엔벨로프(82)는 시험되는 동작 이벤트에 관련된 것으로 핑거프린트됨으로써 기준선을 형성할 수 있다. 프로세스(88)(예, 기준 설정 프로세스)는 노이즈 신호의 처리를 단순화하기 위해 엔진(10)이 풀 가동되고 있지 않을 때 적용될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 프로세스(88)는 밸브(예, 배기 밸브(64) 도는 흡기 밸브(62))의 개방 및 폐쇄에 해당하는 노이즈를 특성화하기 위해 오직 밸브(예, 배기 밸브(64) 또는 흡기 밸브(62))를 개방 또는 폐쇄하는 동안 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세스(88)는 엔진(10)의 풀 가동 중 또는 부분 가동 중에 적용될 수 있다.
예시된 실시예에서, 프로세스(88)는 메모리(74)에 저장되고 ECU(25)의 프러세서(72)에 의해 실행 가능한 컴퓨터 명령어들 또는 실시 가능한 코드로서 실시될 수 있다. 90 블록에서, 노크 센서(23)와 크랭크축 센서(66)를 사용하여 데이터 샘플이 취득된다. 예를 들면, 센서(66, 23)는 기준 설정 중에 동작 이벤트(예, 배기 밸브(64)의 폐쇄)의 데이터를 수집한 후 해당 데이터를 ECU(25)로 전송한다. 전술한 바와 같이, 프로세스(88)는 기준 설정 프로세스일 수 있고, 엔진(10)의 특정 성분만이 동작 중일 때 수행될 수 있다. 예를 들면, 프로세스(88)는 예컨대 배기 밸브(64)의 폐쇄 중에 발생되는 노이즈를 용이하게 처리할 수 있도록 배기 밸브(64)의 개방 및/또는 폐쇄 중에 수행될 수 있다. 이후, ECU(25)는 데이터 수집 시작과 데이터 수집 종료시에 크랭크축(54) 각도를 기록하고 동시에 최대 진폭(예, 87)과 최소 진폭시의 시간 및/또는 크랭크축 각도를 기록한다. 실제, 크랭크축(54) 각도는 기준 설정 프로세스 중에 연속 기록됨으로써 크랭크축(54) 각도에 대한 노이즈의 도식화를 연속적으로 수행할 수 있다.
92 블록에서, ECU(25)는 노크 센서(23) 데이터에 대해 사전 처리를 행한다. 이 92 블록은 크랭크축(54) 위치 또는 각도(또는 일부 실시예의 경우, 시간)에 대한 미가공 노크 센서(23) 데이터의 도식화를 포함한다. 미가공 엔진 노이즈 도식의 샘플이 도 3에 진폭 도식(75)으로서 예시되어 있다. 또한, 이 92 블록은 미가공 엔진 노이즈 데이터를 비율 조정하는 것을 포함한다. 데이터의 비율 조정을 위해, ECU(25)는 최대 진폭이 +1이 되도록 하는 승수를 결정한다. 승수의 선택에 있어 최대 음의 값은 아무런 영향을 미치지 않음을 알아야 한다. 이후, ECU(25)는 각각의 데이터 포인트(예, 진폭 곡선(77) 내의 데이터 포인트)에 승수를 곱하여 도 4에 예시된 바와 같은 비율 조정된 진폭 곡선(80)을 도출한다. 비율 조정된 진폭 곡선(80)을 보여주는 도 4의 비율 조정된 엔진 노이즈 도식(79)은 단지 하나의 예시일뿐으로 본 개시 내용의 범위를 비율 조정된 엔진 노이즈 도식(79)과 동일하게 또는 유사하게 보이는 도식에 한정하고자 의도된 것이 아님을 알아야 한다.
94 블록에서, ECU(25)는 엔진 노이즈 신호에 ADSR 엔벨로프(82)를 적용한다. 이 블록에서의 처리는 도 5의 설명에서 논의된 바 있다. ADSR 엔벨로프(82)는 노이즈 데이터 세트를 4개의 상이한 파라미터 또는 단계(고조(83), 감쇠(84), 지속(85), 소실(86))로 구분하는데 이용된다. 전술한 바와 같이, 4개의 파라미터의 순서는 반드시 고조, 감쇠, 지속, 소실의 순서를 가지는 것이 아님을 알아야 한다. 예를 들면, 일부 노이즈의 경우, 상기 순서는 고조, 지속, 감쇠 및 소실, 또는 임의의 다른 가능한 순서일 수 있다. 간단히, 이것은 "ADSR 엔벨로프"로 지칭될 것이지만, 해당 용어는 파라미터의 순서에 무관하게 노이즈에 적용됨을 알아야 한다. 통상, ADSR 엔벨로프(82)는 트럼펫의 음향과 같은 악음(musical sound)을 생성하는 프로세스에 이용된다. 그러나, 여기 설명되는 기술에서는 ADSR 엔벨로프를 사용하여 노이즈를 분류 및 특성화하므로, 해당 노이즈는 추후의 분석, 실시간 분석 또는 일부 다른 목적으로 분류된 후 저장될 수 있다. ADSR 엔벨로프(82)의 4개의 주요 파라미터는 고조(83), 감쇠(84), 지속(85) 및 소실(86)이다. 고조(83)는 노이즈의 시작으로부터 피크 진폭(87)까지 일어난다. 감쇠(84)는 상기 피크 진폭으로부터 최대 진폭의 소정의 특정된 비율일 수 있는 지정된 지속(85) 레벨까지 감쇠되는 것으로 일어난다. 지속(85) 레벨은 노이즈의 지속 중의 주요 레벨이다. 일부 실시예에서, 지속(85) 레벨은 최대 진폭의 55%로 일어날 수 있다. 다른 실시예에서, 지속(85) 레벨은 최대 진폭의 적어도 35%, 40%, 45%, 50%, 60% 또는 65%와 같거나 이보다 클 수 있다. 사용자 또는 ECU(25)는 지속(85) 레벨이 특성의 지속 시간의 적어도 15% 동안 유지되는 지 여부를 판단하는 것에 의해 지속 레벨이 바람직하게 존재하는 지 여부를 확인할 수 있다. 지속(85) 레벨이 특성의 지속 시간의 15%가 넘는 시간 동안 지속되면, 지속(85) 레벨은 바람직하게 설정된 것이다. 소실(86)은 지속(85) 레벨로부터 다시 제로로 감소되는 동안 일어날 수 있다. 94 블록에서, ECU(25)는 제로로부터 최대 진폭(87)(최대 진폭은 1의 값을 가져야 한다)까지의 시간을 측정한다. 이후, ECU(25)는 최대 진폭(87)으로부터 지정된 지속 레벨(85)까지의 감쇠 시간을 측정한다. 이후, ECU(25)는 노이즈가 지속되는 레벨 및 시간을 측정한다. 마지막으로, ECU(25)는 노이즈가 지속 레벨(85)로부터 제로로 감쇠되는 데 소요되는 시간을 측정한다. 이후, ECU(25)는 ADSR 엔벨로프(82)를 형성하는 ADSR 벡터 또는 세그먼트를 기록한다.
96 블록에서, ECU(25)는 데이터로부터 성조 정보(예, 고른 음(musical tones))를 도출한다. 이 블록은 도 6의 설명에서 논의된 바 있다. 이 블록 중에, ECU(25)는 데이터로부터 성조 정보를 추출하여, 해당 데이터 중에서 예컨대, 3~5개의 최대 성조를 식별한다. 다른 실시예에서, 임의의 개수의 성조, 예컨대, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 그 이상의 성조가 식별될 수 있다. 도 6은 신호로부터 추출된 3개의 성조, 즉 C#5, E4, B3를 보여준다. ECU(25)는 데이터로부터 5개 이상의 성조를 도출할 수 있다. 도 6은 C#5, E4, B3 성조들을 예시하고 있지만, 이들 성조는 예시일뿐이고, ECU(25)는 데이터로부터 임의의 성조들을 도출할 수 있음을 알아야 한다. 이후, ECU(25)는 도출된 성조 정보를 기록하는데, 해당 성조 정보는 기초 도출 성조의 주파수(즉, 최소 주파수 성조), 기포 도출 성조의 순서, 고조(harmonic) 도출 성조의 주파수(즉, 기초 주파수의 배수 정수인 주파수를 갖는 성조), 고조 도출 성조의 순서 및 임의의 다른 관련 성조 정보를 포함할 수 있다.
98 블록에서, ECU(25)는 ADSR 엔벨로프(82)와 94 및 96 블록에서 도출된 성조 정보를 기초로 핑거프린트(100)를 작성한다. 핑거프린트(100)는 노이즈를 그 성분들(예, 밸브 개방/폐쇄 이벤트 및/또는 피크 연소 압력을 식별하는 데 도움이 될 수 있는 ADSR 엔벨로프(82)의 성분들(83, 84, 85, 86))로 분해하고 노이즈를 목록화, 분류 및 정렬할 수 있도록 상기 성분들을 정량화하는 것으로 얻어지는 노이즈의 특성을 포함한다. 프로세스에서 이와 관련하여 핑거프린트(100)는 대부분 94 블록의 ADSR 엔벨로프와 96 블록에서 도출된 성조 정보를 기초로 한다.
102 블록에서, 핑거프린트(100)의 식별 및 확인이 이루어진다. 핑거프린트(100)는 후술되는 여러 가지 기술을 이용하여 변형 또는 부가된 후 다시 확인된다. 전술한 바와 같이, 핑거프린트(100)는 엔진(10)의 특정 동작 이벤트 또는 동작을 참조로 기록될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 프로세스(88)는 엔진(10)의 운전 중에 일어날 수 있는 특정 동작 이벤트에 대해 노이즈 신호를 특성화하는 기준 설정 프로세스에 해당할 수 있다. 특히, 프로세스(88) 중 감지되는 노이즈 신호는 피크 연소 압력, 배기 밸브(64)의 폐쇄 또는 개방, 흡기 밸브(62)의 폐쇄 또는 개방, 또는 이들의 조합에 관한 것일 수 있다. 핑거프린트(100)는 시험되는(예, 기준 설정되는) 특정 동작 이벤트 또는 상태에 해당하는 것으로서 ECU(25)의 메모리(74)에 저장될 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세스(88)(예, 기준 설정 프로세스)는 노이즈 신호 또는 ADSR 엔벨로프(82)를 추가로 처리하여 엔진(10)의 동작 이벤트(예, 배기 밸브(64) 또는 흡기 밸브(62)의 개방 또는 폐쇄) 또는 동작과 관련된 추가 정보를 제공하는 하나 이상의 추가 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 명확성을 위해, 도 8은 엔진 동작 이벤트(예, 밸브 개방 또는 폐쇄 이벤트)에 해당하는 비율 조정된 진폭 곡선(80), 엔진 동작 이벤트에 해당하는 동작 이벤트 표시(103) 및 엔진 동작 이벤트에 해당하는 ADSR 엔벨로프(82)를 포함하는, 도 7의 프로세스에 따른 일 실시예의 비율 조정된 엔진 노이즈 도식(81)이다. 전술한 바와 같이, 엔진 동작 이벤트와 도 8의 대응하는 도식(81)은 엔진(10)이 풀 가동 중이 아닐 때 시험(프로세스(88)를 통한 기준 설정)될 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 동작 이벤트에 해당하는 예상 가능한 시기에 상기 예시된 진폭 곡선(81)에 변동이 생겨서 더 간단한 처리를 가능케 한다. 다시 말해, 일부 실시예에서, 시험되는(예, 기준 설정되는) 성분 또는 동작 이벤트 이외에는 엔진(10)의 어떤 성분이나 동작 이벤트도 노이즈를 발생시키지 않을 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 노이즈 신호는 동작 이벤트의 특성이 아닌 주파수를 갖는 신호의 해당 부분들을 감쇠시키기 위해 고역 통과 필터, 저역 통과 필터, 또는 대역 통과 필터를 통해 필터링될 수 있다. 노이즈 신호에 적용되는 특정 필터는 모니터링되는 동작 이벤트에 의존할 수 있다. 예를 들면, 밸브(62, 64) 이벤트(예, 개방 및 폐쇄)를 모니터링 하는 경우, 노이즈 신호에 고역 통과 필터(예, 10 kHz 초과) 또는 대역 통과 필터(예, 10~20 kHz)가 적용될 수 있다. 연소 이벤트(예, 피크 연소 압력)의 모니터링시, 노이즈 신호에 저역 통과 필터(예, 2 kHz 미만)가 적용될 수 있다.
도 7에 예시된 프로세스(88)를 참조하면, 도 8에 예시된 ADSR 엔벨로프(82) 정보(예, 고조(83), 감쇠(84), 지속(85) 및 소실(86)))를 갖는 핑거프린트(100)는 각인되거나(fingerprinted) 기준 설정되는(baselined) 동작 이벤트에 관한 추가 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세스(88)(예, 기준 설정 프로세스) 중에 비율 조정된/표준화된 엔진 노이즈 도식(81) 위에 동작 이벤트 표시(103)가 도식화될 수 있다. 동작 이벤트 표시(103)는 예컨대, 기준 설정 프로세스(예, 프로세스(88)) 중에 동작 이벤트를 지시하기 위해 하이(high) 상태와 로우(low) 상태 사이에서 조절되는 스위치(예, 리밋 스위치)에 의해 제공된 도식일 수 있다. 예를 들면, 스위치는 기준 설정 프로세스 중에 동작 이벤트가 일어날 때마다 작동될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 스위치는 엔진(10)의 정상 동작 중에 엔진(10) 내에 포함되지 않을 수 있는데, 이는 스위치와 노크 센서(23) 양자 모두를 장착하는 것이 불필요하고 고비용이 소용될 수 있기 때문이다. 따라서, 스위치와 대응하는 동작 이벤트 표시(103)는 동작 이벤트가 구체적으로 발생하는 ADSR 엔벨로프(82) 내의 위치(예, 동작 이벤트에 따라 2~4도의 크랭크축(54) 각도)를 더 정확하게 판단하기 위해 기준 설정 프로세스(예, 프로세스(88)) 중에 사용될 수 있으며, 그에 따라 ADSR 엔벨로프(82)는 ECU(25)에 저장된 후, 해당 ADSR 엔벨로프(82) 내에서 동작 이벤트가 더 구체적으로 발생한 크랭크축(54) 각도 또는 타이밍을 판단하기 위해 엔진(10)의 정상 동작 중에 사후 활용될 수 있다.
예시된 실시예에서, 동작 이벤트는 도 2에 예시된 배기 밸브(64)의 폐쇄이다. 배기 밸브(64)가 폐쇄되면, 스위치가 작동됨으로써 리밋 스위치가 로우 상태(예, 저전압)로부터 하이 상태(예, 고전압)로 이동되게 한다. 스위치는 동작 이벤트 표시(103)의 신호를 ECU(25)로 전송하고, ECU는 동작 이벤트 표시(103)를 비율 조정된 엔진 노이즈 도식(81) 위에 도식화할 수 있다. 동작 이벤트 표시(103)와 ADSR 엔벨로프(82) 간의 교차점(105)은 동작 이벤트(예, 배기 밸브(64)의 폐쇄)에 해당하는 핑거프린트(100)와 함께 저장될 수 있다. 예시된 실시예에서, 교차점(105)은 감쇠(84) 벡터의 대략 중간 지점(예, 그 중간 지점으로부터 감쇠(84) 벡터의 길이의 5~10% 이내)에 위치된다. 일반적으로, 배기 밸브(64)의 폐쇄는 감쇠(84) 벡터의 중간 지점 또는 중간 영역(예, 여기서 중간 영역은 감쇠(84) 벡터의 중간 지점 양측에서 감쇠(84) 벡터의 길이의 5~10%에 의해 형성된 영역이다)에서 발생하며, 감쇠(84) 벡터의 중간 지점의 좌표는 기하학적 중간점 관계, 예컨대, Pi = [(X1 + X2)/2, (Y1 + Y2)/2]를 이용하여 연산될 수 있는데, 여기서 Pi는 중간 지점(따라서, 교차점(105))이고, X1과 X2는 축(78)을 따른 감쇠(84) 벡터의 양단의 X 좌표이고, Y1과 Y2는 축(78)을 따른 감쇠(84) 벡터의 양단의 Y 좌표이다. 예시된 실시예에서, 축(78)은 시간을 포함하지만, 다른 실시예에서 축(78)은 크랭크축(54) 센서(66)로부터 얻은, 시간과 연관된 크랭크축(54) 각도(예, 크랭크 각도) 정보를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
교차점(105)(배기 밸브(64)의 폐쇄에 관련된 예시된 실시예에서는 ADSR 엔벨로프(82)의 감쇠(84) 벡터의 중간 지점)을 결정한 후, 핑거프린트(100)(ADSR 엔벨로프(82) 정보와 교차점(105) 정보를 포함)가 추후의 분석을 위해 저장될 수 있다.
일부 실시예에서, 핑거프린트(82)가 정확해서 연소 엔진(10)의 정상 동작 중에 동작 이벤트를 식별하는데 사용될 수 있다는 것을 보장하기 위해 핑거프린트(100)를 검사하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 도 9는 도 7에 나타낸 핑거프린트(100)를 식별 및 검사하는 일 실시예의 프로세스(102)를 더 구체적으로 예시한 흐름도이다. 프로세스(102)는 메모리(74)에 저장되어 ECU(25)의 프로세서(72)에 의해 실행 가능한 컴퓨터 명령어들 또는 실행 가능 코드로서 구현될 수 있다. 104 판단에서, ECU(25)는 노이즈 신호의 변화(예, 한 성조로부터 다른 성조로 변화) 여부를 판단한다. 신호가 변화되지 않으면(104 판단), ECU(25)는 112 블록으로 이동하여 정합 웨이블릿(wavelet)을 찾는 시도를 행한다. 실질적으로 파동의 일부 또는 성분인 웨이블릿은 제로에서 시작하여 증가 또는 감소되거나 증가 및 감소된 후 다시 제로로 돌아오는 진폭을 갖는 파동형 진동이다. 웨이블릿은 신호 처리에 매우 유용한 주파수, 진폭 및 지속 시간의 조정을 통해 수정될 수 있다. 예를 들면, 연속 웨이블릿 변환에서, 주어진 신호는 다양하게 변경된 주파수 성분 위에 통합되는 것에 의해 재생될 수 있다. 예시적인 '원시(mother)' 웨이블릿은 마이어(Meyer), 모릿(Morlet) 및 멕시칸 햇(Mexican hat) 웨이블릿을 포함한다. 그러나, 원시 웨이블릿이 적합치 않으면 새로운 웨이블릿을 형성할 수 있다.
음향이 변하면(104 판단), ECU(25)는 108 판단으로 이동하여 노이즈 신호가 첩릿(chirplet)에 적합한지 여부를 판단한다. 처프(chirp)는 주파수가 시간에 따라 증가 또는 감소하는 신호이다. 웨이블릿이 파동의 일부인 것처럼, 첩릿은 처프의 일부이다. 웨이블릿과 매우 유사하게, 첩릿의 특성은 변경된 후 다수의 첩릿이 결합되는 것(즉, 첩릿 변환)에 의해 신호를 근사치화한다. 첩릿은 위로 또는 아래로 변조될 수 있다(즉, 주파수 변경). 108 판단에서, ECU(25)는 첩릿을 노이즈 신호에 적합화하도록 첩릿의 변조를 조절할 수 있다. ECU(25)가 첩릿의 변조를 조절한 후 노이즈 신호에 적합하게 첩릿을 조절할 수 있으면, ECU(25)는 신호에 적합한 첩릿이 존재했는지 여부와, 만일 존재하는 경우, 첩릿의 제1 주파수, 첩릿의 제2 주파수 및 첩릿 변조의 주파수/(크랭크 각도) 비율 또는 초당 주파수를 기록한다. 이후, ECU(25)는 핑거프린트(100)의 검사를 위해 해당 ECU(25)가 노이즈 신호를 위상 이동시키는 110 블록으로 이동한다. 110 블록에서, ECU(25)는 ADSR 엔벨로프(82) 벡터 또는 다른 성분, 추출된 성조 정보 및 첩릿 또는 웨이블릿 적합성을 기초로 발생된 노이즈 신호를 생성한다. 이후, ECU(25)는 발생된 신호를 예컨대 180도 위상 편이시킨다(110 블록). 노이즈 신호의 특성이 정확하면, 위상 편이된 발생 노이즈 신호는 노이즈 신호를 상쇄하여야 한다.
노이즈 신호가 첩릿에 적합하지 않으면(108 판단), ECU(25)는 112 블록으로 이동하여 웨이블릿을 노이즈 신호에 적합화시키는 시도를 행한다. 112 블록에서, ECU(25)는 노이즈 신호에 적합할 수 있는 하나 이상의 웨이블릿을 선택한다. 선택된 웨이블릿 또는 웨이블릿들은 마이어 웨이블릿, 모릿 웨이블릿, 멕시칸 햇 웨이블릿, 또는 소정의 다른 적절한 웨이블릿일 수 있다. 114 판단에서, ECU(25)는 선택된 웨이블릿 또는 웨이블릿들이 노이즈 신호에 적합한 지 여부를 판단한다. 선택된 웨이블릿이 적합하면(114 판단), ECU(25)는 웨이블릿 적합의 존재하였음과, 원시 웨이블릿 타입, 웨이블릿의 제1 스케일 범위, 및 웨이블릿의 제2 스케일 범위를 기록한다. 웨이블릿이 적합하면(114 판단), ECU(25)는 110 블록으로 이동되며, 110 블록에서 ECU(25)는 노이즈 신호를 위상 편이시켜 핑거프린트(100)를 검사한다. 선택된 웨이블릿 중 하나가 노이즈 신호에 적합하지 않으면(114 판단), ECU(25)는 116 블록으로 이동하여 웨이블릿을 생성할 수 있다. 118 판단에서, ECU(25)는 새로이 생성된 웨이블릿이 노이즈 신호에 적합한 지 여부를 판단한다. 생성된 웨이블릿이 적합하면(118 판단), ECU(25)는 웨이블릿 적합이 존재하였음과, 웨이블릿의 제1 스케일 범위 및 웨이블릿의 제2 스케일 범위를 기록한다. 생성된 웨이블릿이 노이즈 신호에 적합하면(118 판단), ECU(25)는 110 블록으로 이동하고, 110 블록에서 ECU는 노이즈 신호를 위상 편이시켜 핑거프린트(100)를 검사한다. 새로운 웨이블릿이 적합하지 않으면(118 판단), ECU(25)는 120 블록으로 이동하고, 120 블록에서 ECU는 노이즈 신호를 광대역 노이즈로서 특성화시킨다.
이제 110 블록을 참조하면, ECU(25)가 노이즈 신호에 적합한 첩릿 또는 웨이블릿을 발견하면, ECU(25)는 노이즈 상쇄를 시도하는 것으로 적합성을 검사할 수 있다. 따라서, 110 블록에서, ECU(25)는 ADSR 엔벨로프(82) 벡터 또는 다른 성분, 추출된 성조 정보 및 첩릿 또는 웨이블릿 적합성을 기초로 발생된 노이즈 신호를 생성한다. 이후, ECU(25)는 발생된 신호를 180도 편이시킨다(110 블록). 이후, ECU(25)는 편이된 신호가 원하는 잔차 허용 범위(residual tolerance) 내에서 초기 노이즈 신호를 상쇄하는 지 여부를 판단한다(122 판단). 편이된 신호가 원하는 잔차 허용 범위 내에서 초기 노이즈 신호를 상쇄하면(122 판단), ECU(25)는 핑거프린트(100)가 "양호한" 핑거프린트(126)인 것으로 판단하여 128 블록으로 이동하며, 128 블록에서 ECU(25)는 신호의 실효치(RMS) 또는 RMS 에러를 포함할 수 있는 계수들 및 관련 데이터를 기록한다. ECU(25)는, 한정되는 것은 아니지만, 신호의 시작 또는 종료시의 크랭크축 각도, ADSR 엔벨로프(82) 벡터 또는 다른 ADSR 성분, 기초 스펙트럼 성조, 고조파 스펙트럼 성조, 스펙트럼 성조의 순서, 고조파 성조의 순서, 첩릿 적합성 여부, 제1 첩릿 주파수, 제2 첩릿 주파수, 첩릿 변조율, 웨이블릿 적합성 여부, 원시 웨이블릿 타입, 웨이블릿의 제1 스케일 범위, 웨이블릿의 제2 스케일 범위, 최대 진폭치 및 시간, 최소 진폭치 및 시간, 신호의 RMS 값, 발생된 신호에 대한 신호의 RMS 에러, 및 노이즈가 광대역 노이즈로 분류되는 지 여부를 포함하는 다른 데이터도 기록할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, ECU(25)는 도 8에 예시된 바와 같은 ADSR 엔벨로프(82) 상의 교차점(105)을 기록할 수 있다. 이 기록된 데이터와 ECU(25)에 의해 기록된 다른 데이터는 ECU(25)가 알려진 노이즈(예, 본 개시 내용에 기술되는 소정의 동작 이벤트에 해당하는 노이즈)를 특성화하여 분류할 수 있게 함으로써 이들 노이즈는 ECU(25)의 메모리 요소(74)에 저장되고, 아마도 소정의 다른 메모리 소자로 전송된 후, 추후의 분석을 위해 데이터베이스에 기록 및 저장될 수 있다. 다른 한편, 편이된 신호가 잔차 허용 범위 내에서 초기 노이즈 신호를 상쇄시키지 못한 것으로 ECU(25)가 판단하면(122 판단), ECU(25)는 124 블록으로 이동하고, 124 블록에서 노이즈 신호가 광대역 노이즈로서 특성화된다.
상기 실시예에 따라, 도 9의 프로세스(102)는 기준 설정 방법(예, 프로세스(88)) 후에 적용되지 않을 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 102 프로세스를 적용하지 않고 핑거프린트(100)가 "양호한 핑거프린트(126)"인 것을 판단할 수 있다. 어느 경우든, 도 10의 일 실시예의 프로세스(134)에 예시된 바와 같은 엔진 모니터링 프로세스(134) 중에 추후의 접속을 위해 검증된 핑거프린트(130)(예, 핑거프린트(100) 및/또는 양호한 핑거프린트(126))가 데이터베이스(132)에 저장될 수 있다. 예를 들면, 예시된 프로세스(134) 중에, 엔진(10)으로부터 발생되는 노이즈가 감지된다(예, 검출 또는 기록)(136 블록). 전술한 바와 같이, 노이즈는 노크 센서(23) 또는 엔진(10)의 노이즈 또는 진동을 감지하도록 구성된 소정의 다른 센서를 통해 감지될 수 있다. 노이즈 신호는 도 3~5의 설명에 따른 처리를 위해 사전 처리될 수 있다(예, 비율 조정, 정규화, 및/또는 필터링). 크랭크축 센서(66)도 크랭크축(54)의 위치(예, 크랭크 각도)를 감지, 검출 또는 기록할 수 있다. 따라서, 노이즈 신호(예, 사전 처리된 노이즈 신호)는 ECU(25)에 의해 크랭크축(54)의 위치에 대해 도식화될 수 있다. 전술한 바와 같이, 소정의 실시예에서, 노이즈 신호는 크랭크축(54)의 위치 대신에 시간에 대해 도식화될 수 있다.
프로세스(134)는 데이터베이스(132) 내의 핑거프린트(130)에 액세스하는 것을 더 포함한다(138 블록). 예를 들면, ECU(25)는 프로세스(134)를 통해 모니터링되는 특정 동작 이벤트에 관한 핑거프린트(130)에 액세스할 수 있다. 실시예에 따르면, 동작 이벤트(또는 상태)는 피크 연소 압력, 흡기 밸브(62)의 개방, 흡기 밸브(62)의 폐쇄, 배기 밸브(64)의 개방, 배기 밸브(64)의 폐쇄, 또는 엔진(10)의 소정의 다른 동작 이벤트(또는 상태)일 수 있다.
프로세스(134)를 통해 ECU(25)에 의해 모니터링되는 동작 이벤트(또는 상태)에 해당하는 핑거프린트(130)에 액세스한 후, ECU(25)는 핑거프린트(130)와 노이즈 신호(예, 사전 처리된 노이즈 신호)를 연관시켜 노이즈 신호 내에 핑거프린트(130)와 매칭되는 부분이 포함되는 지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 핑거프린트(130)는 기준 설정 프로세스(예, 프로세스(88)) 중에 모니터링되고 발생되는 동작 이벤트에 관련된 ADSR 엔벨로프(82)를 포함할 수 있다. 핑거프린트(130)의 ADSR 엔벨로프(82)는 핑거프린트(130)가 노이즈 신호의 임의의 부분과 매칭되는 지 여부를 판단하기 위해 노이즈 신호(예, 사전 처리된 노이즈 신호)의 시간 또는 크랭크축(54) 위치 축을 따라 이동되거나 드래그될 수 있다. 예를 들면, 핑거프린트(130)의 ADSR 엔벨로프(82)는 노이즈 신호의 부분들과 직접 비교되거나 매칭될 수 있거나, 하나 이상의 동작 ADSR 엔벨로프가 핑거프린트(130)의 ADSR 엔벨로프(82)와 비교되도록 노이즈 신호의 부분들에 대해 생성될 수 있다(예, 도 5 및 도 6의 설명에 따라). 또한, 일반적으로, 동작 이벤트는 알려진 범위의 시간 또는 크랭크축(54) 위치(예, 크랭크 각도) 내에서 발생할 수 있다. 따라서, 노이즈 신호의 일부가 핑거프린트(130)에 매칭되는 지 여부를 판단하기 위해 ECU(25)에 의해 처리되는 노이즈 신호의 해당 부분은 상기 알려진 범위의 시간 또는 크랭크축(54) 위치까지 감소될 수 있다. 핑거프린트(130)와 노이즈 신호 간의 매칭은 핑거프린트(130)와 노이즈 신호 간의 정확한 매칭이 아닐 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 핑거프린트(130)는 노이즈 신호의 일부와 실질적으로 매칭될 수 있고, 매칭 정확도%로 평가될 수 있다. 임계치(예, ECU(25)의 메모리(74)에 저장됨)는 핑거프린트(130)와 노이즈 신호 간의 매칭 정확도%가 실질적으로 핑거프린트(130)와 노이즈 신호가 매칭된 것으로 간주하기에 충분한 지 여부를 ECU(25)가 판단할 수 있도록 한다. 임계치는 적어도 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 99% 이상 또는 100% 매칭일 수 있다.
142 판단에서, ECU(25)는 136 블록을 통해 핑거프린트(130)가 노이즈 신호(예, 사전 처리된 노이즈 신호)의 임의의 부분에 매칭되는 지 여부를 판단한다. 140 블록의 연관성이 142 판단의 매칭이면, 모니터링되는 동작 이벤트가 검증된다. 또한, 144 블록에 예시된 바와 같이, 동작 이벤트의 특정 위치(예, 시간 또는 크랭크축(54)의 크랭크 각도에 있어)가 판단될 수 있다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 동작 이벤트는 일부 실시예에서 ADSR 엔벨로프(82)의 감쇠(84) 벡터의 중간 지점에 대응하는 도 8의 교차점(105)(예, ADSR 엔벨로프(82)와 동작 이벤트 표시(103) 사이)에서 일어날 수 있다. 따라서, ECU(25)는 크랭크축(54) 위이에 대해 도식화된 노이즈 신호 상에 핑거프린트(130)의 ADSR 엔벨로프(82)를 덧붙이고, 동작 이벤트가 ADSR 엔벨로프(82) 상의 교차점(105)의 x-좌표에서 일어났음을 판단할 수 있다.
142 판단에서 핑거프린트(130)가 노이즈 신호의 어떤 부분과도 매칭되지 않으면, 프로세스(134)는 136 블록(예, 엔진 노이즈 감지)으로 돌아가거나 138 블록(데이터베이스 내의 핑거프린트(들)에 액세스)으로 돌아갈 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 프로세스(134)는 다중 동작 이벤트를 모니터링하도록 활용될 수 있다. 따라서, 프로세스(134)는 노이즈 신호와의 연관성을 위해 복수의 핑거프린트(130)에 액세스하는 것을 포함할 수 있다. 한 번의 단계로 복수의 핑거프린트(130) 모두가 액세스되거나, 각각의 핑거프린트(130)가 독립적으로 액세스된 후 노이즈 신호와 상관됨으로써 동작 이벤트들을 판단하고 검증할 수 있다.
본 발명에 따르면, 동작 이벤트(들) 및 상태는 엔진(10)의 임의의 동작 이벤트 또는 상태일 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 동작 이벤트는 배기 밸브(64)의 개방, 배기 밸브(64)의 폐쇄, 흡기 밸브(62)의 개방, 흡기 밸브(62)의 폐쇄, 피크 연소 압력 또는 엔진(10)의 소정의 다른 동작 이벤트일 수 있다. 또한, 동작 이벤트가 생기는 크랭크 각도는 전술한 바와 동일하거나 유사한 프로세스 단계들에 의해 판단될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 동작 이벤트는 ADSR 엔벨로프(82)의 감쇠(84) 벡터 또는 그 외의 벡터들 중 하나를 따라 다른 지점에서 일어날 수 있다. 도 8에 예시된 작동 이벤트 표시(103)는 리밋 스위치에 의해, 또는 정상 동작 중에 엔진(10) 내에 포함되지 않을 수 있는 기준 설정 프로세스(예, 프로세스(88)) 중의 동작 이벤트를 감지하도록 구성된 소정의 다른 메커니즘에 의해 ECU(25)에 제공될 수 있다. 또한, 각각의 동작 이벤트와 연관된 핑거프린트들(100, 126, 130)은 동작 이벤트마다 변할 수 있고, 엔진(10)의 모델, 제품, 또는 시리즈마다 변할 수 있다. 따라서, 다양한 동작 이벤트들에 대한 핑거프린트들(100, 126, 130)을 판단하는 기준 설정 프로세스(예, 프로세스(88))가 각각의 특정 엔진(10)에 대해 수행될 수 있고, 각각의 엔진(10)은 동일한 동작 이벤트에 대해 상이한 핑거프린트들(100, 126, 130)을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 효과는 노이즈 신호를 특성화하여 그 노이즈 신호로부터 특성 또는 핑거프린트를 도출하는 것을 포함하는데, 추가로 노이즈 신호를 사전 처리하고 그 노이즈 신호에 ADSR 엔벨로프를 적용하고 노이즈 신호로부터 성조 정보(예, 고른 음)를 추출하고 노이즈 신호를 첩릿 및/또는 웨이블릿에 적합화하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 기술적 효과는 노이즈 신호의 특성화와 노이즈 신호로부터의 특성(들) 및/또는 핑거프린트들의 도출을 기초로 크랭크 각도에 대한 특정 동작 이벤트의 타이밍을 판단하는 것을 포함할 수 있다.
이러한 기술된 설명은 최상의 모드를 포함하는 실시예를 개시하고 당업자가 임의의 장치 또는 시스템을 구성 및 사용하는 것과 임의의 통합된 방법들을 실행하는 것을 포함하여 실시예를 실시할 수 있게 하기 위해 여러 가지 예를 사용한다. 본 발명의 특허가능한 범위는 특허청구범위에 의해 정해지며, 그리고 당업자가 떠올릴 수 있는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은 해당 예들이 특허청구범위의 문자 그대로의 언어와 상이하지 않은 구조적 요소들을 구비하는 경우, 또는 그러한 예들이 특허청구범위의 문자 그대로의 언어와 크지 않은 차이를 갖는 균등한 구조적 요소들을 포함하는 경우, 특허청구범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법으로서,
    상기 연소 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 노크 센서에 의해 감지된 노이즈 신호를 수신하는 단계;
    상기 동작 이벤트를 나타내는 ADSR 엔벨로프를 적어도 포함하는 핑거프린트(fingerprint)를 도출(derive)하도록 상기 연소 엔진을 기준 설정(baselining)하는 단계;
    상기 노이즈 신호를, 상기 연소 엔진의 상기 동작 이벤트를 나타내는 상기 ADSR 엔벨로프를 적어도 포함하는 상기 핑거프린트와 상관시키는 단계; 및
    상기 노이즈 신호를 상기 핑거프린트와 상관시키는 것에 기초해 상기 동작 이벤트가 발생했는지 여부를 검출하는 단계
    를 포함하는, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동작 이벤트는 내연 연소 엔진의 흡기 밸브의 개방, 상기 흡기 밸브의 폐쇄, 상기 내연 연소 엔진의 배기 밸브의 개방, 상기 배기 밸브의 폐쇄, 또는 피크 연소 압력을 포함하는 것인, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 ADSR 엔벨로프를 적어도 포함하는 상기 핑거프린트를 도출하도록 상기 연소 엔진을 기준 설정하는 단계는,
    상기 동작 이벤트를 나타내는 기준 노이즈 신호(baseline noise signal)로부터 상기 ADSR 엔벨로프를 도출하고, 상기 동작 이벤트가 발생하는 상기 ADSR 엔벨로프의 위치를 도출하도록 상기 ADSR 엔벨로프와 동작 이벤트 표시 데이터를 시간에 대해 도식화(plotting)하는 단계를 포함하는 것인, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 ADSR 엔벨로프와 상기 동작 이벤트 표시 데이터 사이의 교차점을 결정함으로써 상기 동작 이벤트가 발생하는 상기 ADSR 엔벨로프의 상기 위치를 도출하는 단계를 포함하는, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 연소 엔진의 기준 설정 동안 상기 동작 이벤트를 모니터링하는 스위치로부터의 신호를 통해 상기 동작 이벤트 표시 데이터를 수신하는 단계를 포함하는, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 동작 이벤트가 발생하는 상기 ADSR 엔벨로프의 상기 위치는 상기 ADSR 엔벨로프의 감쇠 벡터의 중간 지점인 것인, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 동작 이벤트가 발생하는 상기 ADSR 엔벨로프의 상기 위치는 상기 ADSR 엔벨로프의 감쇠 벡터의 중간 영역 내에 있는 것인, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 노이즈 신호를, 상기 동작 이벤트를 나타내는 ADSR 엔벨로프를 적어도 포함하는 핑거프린트와 상관시키는 단계는, 상기 노이즈 신호를 사전 처리(preconditioning)하고 이 사전 처리된 노이즈 신호의 도식의 적어도 일부에 상기 ADSR 엔벨로프를 중첩(superimposing)시키는 단계를 포함하는 것인, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 노이즈 신호를, 상기 동작 이벤트를 나타내는 ADSR 엔벨로프를 적어도 포함하는 핑거프린트와 상관시키는 단계는, 상기 노이즈 신호 또는 사전 처리된 형태(version)의 상기 노이즈 신호를, 크랭크축 센서로부터 수신된 상기 연소 엔진의 크랭크축의 크랭크 각도 신호에 대해 도식화하고, 상기 도식의 적어도 일부에 상기 핑거프린트의 상기 ADSR 엔벨로프를 중첩시키는 단계를 포함하는 것인, 연소 엔진의 동작 이벤트를 모니터링하는 방법.
  11. 시스템으로서,
    연소 엔진의 제1 동작 이벤트를 모니터링하도록 구성된 엔진 컨트롤러로서, 상기 엔진 컨트롤러는,
    상기 연소 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 노크 센서에 의해 감지된 노이즈 신호를 수신하고;
    상기 노이즈 신호를 상기 제1 동작 이벤트를 나타내는 제1 ADSR 엔벨로프를 적어도 포함하는 제1 핑거프린트와 상관시키며;
    상기 노이즈 신호를 상기 제1 핑거프린트와 상관시키는 것에 기초해 상기 제1 동작 이벤트가 발생했는지 여부를 검출하도록
    구성된 프로세서를 포함하는 것인, 상기 엔진 컨트롤러;
    상기 노이즈 신호를 감지하도록 구성된 상기 노크 센서; 및
    상기 연소 엔진의 크랭크축의 크랭크 각도를 감지하도록 구성된 크랭크축 센서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 노이즈 신호 또는 사전 처리된 형태의 상기 노이즈 신호를 상기 크랭크 각도에 대해 도식화하고, 상기 노이즈 신호 또는 상기 사전 처리된 형태의 상기 노이즈 신호 위에 상기 제1 ADSR 엔벨로프를 중첩시키도록 구성되는 것인, 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 대응하는 동작 이벤트를 나타내는 개별 ADSR 엔벨로프를 각각 포함하는 하나 이상의 핑거프린트를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 노이즈 신호를, 상기 제1 동작 이벤트를 나타내는 상기 제1 ADSR 엔벨로프를 적어도 포함하는 상기 제1 핑거프린트와 상관시키게끔 상기 메모리에 액세스하도록 구성되는 것인, 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 동작 이벤트가 발생하는 상기 중첩된 제1 ADSR 엔벨로프 상의 위치를 도출하도록 구성되는 것인, 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 중첩된 제1 ADSR 엔벨로프의 감쇠 벡터의 중간 지점을 결정하도록 구성되며, 상기 동작 이벤트가 발생하는 상기 중첩된 제1 ADSR 엔벨로프 상의 상기 위치는 상기 중간 지점인 것인, 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 동작 이벤트는 상기 연소 엔진의 흡기 밸브의 개방, 상기 흡기 밸브의 폐쇄, 상기 연소 엔진의 배기 밸브의 개방, 상기 배기 밸브의 폐쇄, 또는 피크 연소 압력을 포함하는 것인, 시스템.
  18. 실행 가능한 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
    실행 가능한 명령어들은 실행시, 프로세서로 하여금,
    연소 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 노크 센서로부터 상기 연소 엔진에 의해 방출된 노이즈를 나타내는 노이즈 데이터를 수신하고;
    상기 연소 엔진 내에 또는 그 근처에 배치된 크랭크축 센서로부터 상기 연소 엔진의 크랭크축의 크랭크 각도를 나타내는 크랭크 각도 데이터를 수신하고;
    상기 크랭크 각도 데이터에 대해 상기 노이즈 데이터를 도식화하고;
    상기 연소 엔진의 동작 이벤트를 나타내는 기준 ADSR 엔벨로프를 갖는, 핑거프린트에 대응하는 상기 노이즈 데이터의 부분을 결정하고;
    상기 노이즈 데이터 위에 상기 기준 ADSR 엔벨로프를 중첩시키거나 도식화시키며;
    상기 동작 이벤트가 발생한 상기 노이즈 데이터 내 위치를 결정하게 하는 것인, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 실행 가능한 명령어들은 실행시 또한, 상기 프로세서로 하여금,
    상기 기준 ADSR 엔벨로프의 감쇠 벡터 상의 중간 지점을 결정하게 하고,
    상기 기준 ADSR 엔벨로프의 상기 감쇠 벡터 상의 상기 중간 지점은 상기 동작 이벤트가 발생하는 상기 위치에 대응하는 것인, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  20. 제18항에 있어서, 상기 실행 가능한 명령어들은 실행시 또한, 상기 프로세서로 하여금 상기 노이즈 데이터를 도식화하기 전에 상기 노이즈 데이터를 사전 처리하게 하는 것인, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
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