Internal combustion engine vibration based fault detection using wavelet packet transform

• Autorzy: Madej H.

Warianty tytułu

PL

Przetwarzanie sygnałów za pomocą transformacji falkowej w diagnostyce wibroakustycznej silników spalinowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the wavelet transforms of vibration acceleration signals which were acquired from the cylinder head and engine block for various faulty and healthy conditions of IC engine was used to fault detection. The engine which has been tested is 4-cylinder 4-stroke with eight valves fed with petrol and LPG. Many mechanical fault detection techniques based on vibration analysis have been developed over the last few decades. The analysis of vibration signals associated with internal combustion engines is complicated due to the complexity of the engines and different sources of vibration. The engine vibration signal is inherently a transient one even in engine steady operation. The time-frequency localization features of the wavelet transforms make them suitable for IC engine fault diagnosis and monitoring. In the present investigation, a fault diagnosis technique based on wavelet packet transform (WPT) i used to engine fault detection. The experimental results show that proposed method is useful for detection the faults in various engine working conditions.

PL

W artykule przedstawiono przykłady zastosowania analizy falkowej sygnałów przyspieszeń drgań zarejestrowanych na kadłubie i głowicy silnika ZI w celu wykrycia symulowanych uszkodzeń. Obiektem badań był 4-ro cylindrowy silnik spalinowy zasilany alternatywnie benzyną i LPG. W ostatnich latach opracowano i rozwinięto wiele metod diagnozowania opartych na pomiarach drgań. Analiza sygnałów drgań związanych z pracą silnika spalinowego jest utrudniona ze względu na złożony sygnał wywołany jednoczesnym działaniem wielu źródeł. Sygnał przyspieszeń drgań rejestrowany na kadłubie i głowicy silnika jest niestacjonarny i zawiera składowe impulsowe. Dlatego w diagnostyce drganiowej silników korzystne jest stosowanie metod czasowo-częstotliwościowych takich jak analiza falkowa, które umożliwiają tworzenie użytecznych cech diagnostycznych. W artykule przedstawiono przykłady zastosowania pakietu analizy falkowej (WPT) do wykrywania symulowanych uszkodzeń silnika. Z badań wynika, że zastosowana metoda może być użyteczna do diagnozowania różnych uszkodzeń silnika spalinowego.

Słowa kluczowe

EN

wavelet transform; IC engine; diagnostics

PL

analiza falkowa; silnik spalinowy; diagnostyka drganiowa

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 2(50)
• Strony: 73--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Madej H.

• Faculty of Transport, Silesian University of Technology, 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 8,

Bibliografia

• [1] Batko W., Ziółko M.: Zastosowanie teorii falek w diagnostyce technicznej. Problemy Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, nr 7, Kraków 2002.
• [2] Cempel Cz.: Diagnostyka wibroakustyczna maszyn, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1989.
• [3] Dąbrowski Z., Madej H.: Masking mechanical damages in the modern control systems of combustion engines. Journal of Kones, Vol. 13, No 3/2006.
• [4] Dąbrowski Z., Madej H.: O użyteczności symptomów wibroakustycznych w nowoczesnej diagnostyce silników spalinowych. Przegląd Mechaniczny nr 1 / 2007, s. 32-35.
• [5] Fabis P., Flekiewicz M., Flekiewicz B., Madej H., Wojnar G.: Influence of piston slap on engine block vibration. SAE Paper No. 2007-01-2163.
• [6] Geveci M.: An investigation of crankshaft oscillations for cylinder health diagnostics. Mechanical Systems and Signal Processing 19 (2005) 1107-1134.
• [7] Isermann R.: Diagnosis methods for electronic controlled vehicles, Vehicle System Dynamics, Vol. 36, No. 2-3.
• [8] Janecki J., Gołąbek S.: Zużycie części i zespołów pojazdów samochodowych. Warszawa, WKiŁ 1984.
• [9] Liu B.: Selection of wavelet packet basis for rotating machinery fault diagnosis. Journal of Sound and Vibration 284(2005) 567-582.
• [10] Madej H., Flekiewicz M., Wojnar G.: Spatial-phase selection of diesel engine vibroacustic signal for piston slap diagnostic. Journal of Kones. Powertrain and Transport vol. 14 no. 2 / 2007, s. 133-144.
• [11] Madej H., Flekiewicz M., Wojnar G.: Zastosowanie ciągłej transformaty falkowej (cwt) do analizy drgań siników spalinowych. Teka Komisji Motoryzacji PAN, zeszyt nr 33-34, Kraków, str. 259-267.
• [12] Merkisz J., Mazurek S.: Pokładowe systemy diagnostyczne pojazdów samochodowych. WKiŁ, Warszawa 2004.
• [13] Peng Z. K., Chu F. L.: Application of the wavelet transform in machine condition monitoring and fault diagnostics: a review with bibliography. Mechanical Systems and Signal Processing 18(2004) 199-221.
• [14] Wu J. D., Liu C. H.: Investigation of engine fault diagnosis using discrete wavelet transform and neural network. Expert Systems with Applications, 35 (2008) 1200-1213.
• [15] Wu J. D., Chen J. C.: Continuous wavelet transform technique for fault signal diagnosis of internal combustion engines. NDT&E International, 39(2006),304-311.
• [16] Yan R., Gao R. X.: An efficient approach to machine health diagnosis based on harmonic wavelet packet transform. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 21(2005) 291-301.
• [17] Zhang Z., Tomita E.: Knocking detection using wavelet instantaneous correlation method. JSAE Review 23(2002) 443-440.