Recovery of impact signatures in diesel engine using wavelet packet transform (WPT)

• Autorzy: Flekiewicz M. , Madej H.

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie wymuszeń impulsowych w silniku ZS za pomocą pakietów falkowych (WPT)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A fault diagnosis technique for internal combustion engines using time-scale representations of vibration signal is presented in this paper. Engine block vibration results as a sum of many excitations mainly connected with engine speed and their intensity increases with the appearance of a fault or in case of higher engine elements wearing. In this paper an application of acceleration signals for the estimation of the influence of piston skirt clearance on diesel engine block vibrations has been described. Engine body accelerations registered for three simulated cases representing piston skirt clearance variations were an object of preliminary analysis. The presented procedures were applied to vibration and pressure signals acquired for a 0.5 dm3 Ruggerini, air cooled diesel engine. Reciprocating machines are difficult to diagnose using traditional frequency domain techniques because of generate transient vibration. In conducted experiments WPT has been chosen as the decomposition tool for feature extraction as a tool providing a flexible time-frequency resolution and a rich library of redundant wavelet bases.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań diagnostycznych silnika ZS za pomocą analizy czasowo-częstotliwościowej. Drgania bloku i głowicy badanego silnika są spowodowane wieloma wymuszeniami związanymi z jego prędkością obrotową a ich intensywność wzrasta wraz z pojawianiem się uszkodzeń mechanicznych, zużycia eksploatacyjnego oraz występowania anomalii w procesie spalania. Sygnały przyspieszeń drgań wykorzystano do określenia wpływu stanu symulowanego luzu w złożeniu tłok cylinder. W ramach badań silnika ZS, chłodzonego powietrzem o pojemności 0,5 dm3 firmy Ruggerini zasymulowano trzy wartości luzu. Ze względu na fakt, że silniki spalinowe są złożonymi obiektami diagnozowania wykorzystanie tradycyjnych metod analizy częstotliwościowej nie zapewnia precyzyjnej identyfikacji charakterystycznych wymuszeń. W prowadzonych badaniach przeprowadzono dekompozycję sygnału drganiowego za pomocą pakietów falkowych (WPT).

Słowa kluczowe

EN

fault diagnosis; engine vibration; WPT

PL

diagnostyka uszkodzeń; silnik spalinowy; drgania; WPT

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 4(44)
• Strony: 25--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Flekiewicz M.

autor

Madej H.

• Silesian University of Technology, Department of Automotive Vehicle Construction,

Bibliografia

• [1] Batko W., Ziółko M.: Zastosowanie teorii falek w diagnostyce technicznej. Problemy Inżynierii Mechanicznej i Robotyki. Monografia nr 7. WIMiR, AGH, Kraków 2002.
• [2] Białasiewicz J.: Falki i aproksymacje. WNT, Warszawa 2000.
• [3] Flekiewicz M., Madej H.: Influence of combustion noise on engine block vibration in IC engine fueled by LPG. VAFSEP 2006 DCU Dublin.
• [4] Flekiewicz M., Madej H., Wojnar G.: Dekompozycja sygnału przyspieszeń drgań korpusu silnika ZI. XII Konferencja Naukowa Wibrotechniki i Wibroakustyki WIBROTECH. Kraków 2006.
• [5] Zieliński T. P.: Od teorii do cyfrowego przetwarzania sygnałów. WEAIiE, AGH, Kraków 2002.
• [6] Zhang S., Mathew J., Ma L., Sun Y.: Best basis-based intelligent machine fault diagnosis. Mechanical Systems and Signal Processing. 19 (2005), p. 357-370.
• [7] Gelle G., Colas M., Serviere C. Blind separation: a tool for rotating machine monitoring by vibration analysis. J. Sound and Vibration 2001; 248: 865-885.
• [8] Shibata K., Takahashi A., Shirai T.: Fault diagnosis of rotating machinery through visualization sound signals. Mech. Syst. Signal Process 2000. 14: 229-241.
• [9] Geng Z., Chen J., Hull B. Analysis of engine vibration and design of an applicable diagnostic approach. Int. J. Mech. Sci. 2003: 1391-1410.
• [10] Wang W.Q. Ismail F. Golnarghi F. Assessment of gear damage monitoring techniques using vibration measurements. Mech. Sys. Signal Process. 2003. 15(5): 905-1022.
• [11] Zheng H., Li Z., Chen X. Gear fault diagnosis based on continuous wavelet transform. Mech. Syst. Signal Process. 2002, 16; 447-557.
• [12] Bai M.R., Jeng J., Chen C. Adaptative order tracking technique using recursive last-square algorithm. Trans. ASME J. Sound Vibr. 2004. 124: 502-511.
• [13] Tse P.W., Yang W.X., Tan H.Y. Machine fault diagnosis trough an effective exact wavelet analysis. J. Sound Vib. 2004, 227; 1005-1024.
• [14] Lin J., Qu L. Feature extraction based on Morlet wavelet and its application for mechanical fault diagnosis. J. Sound Vib. 2000, 234(1); 135-148.
• [15] Jang S., Cho J. Effect of skirt profiles on the piston secondary movements by the lubrication behaviors. Int. Journal Aut. Technology. 2004,Vol 5; 23-31.
• [16] Antoni J., Daniere J., Guillet F.: Effective vibration analysis of IC engines using cyclostationarity. Part I – A methodology for condition monitoring. Journal of Sound and Vibration, 257(5), pp. 815-837, 2002.
• [17] Geng Z., Chen J.: Investigation into piston-slap-induced vibration for engine condition simulation and monitoring. Journal of Sound and Vibration, 282, pp. 731-751, 2004.
• [18] Zheng H., Liu G.R., Tao J.S., Lam K.Y.: FEM/BEM analysis of diesel piston slap induced ship hull vibration and underwater noise. Applied Acoustics, vol.62, pp. 341-358, 2001.
• [19] Inagaki M., Kawamoto T., Yamamoto K.: Prediction of structural and kinematics coupled vibration on Internal Combustion engine. R&D Review of Toyota CRDL, Vol 37, No. 2.