Averaged wavelet power spectrum as a method of piston - skirt clearance detection

• Autorzy: Wojnar G. , Madej H.

Warianty tytułu

PL

Uśrednione falkowe widmo mocy jako metoda diagnozowania luzu w układzie tłok-cylinder

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Vibration of engine block and head is caused by many input functions and their structure changes together with the occurrence of mechanical damage, wear and tear, and anomalies occurring in the combustion process. Due to the above reasons, the vibration signal measured on an engine block or head is of complex nature, it is non-stationary and contains transient components. In such case, the traditional methods, such as Fourier analysis are of little use; it is necessary to apply processing methods as far as time and frequency are concerned. This paper presents an attempt to define the clearance in the piston - cylinder system based on the vibration acceleration signal. A single-cylinder Diesel engine and a four-cylinder engine with spark ignition (SI) were tested. In order to obtain damage sensitive symptoms, the vibration acceleration signals were analyzed with use of a continuous wavelet transform (CWT). Based on the wavelet analysis, the averaged wavelet power spectra (ASWPS) were defined, which reflect the energy distribution on a scale being the frequency function. Based on the results obtained, it has been shown that the averaged wavelet distribution of signal energy can be useful in diagnosing clearance in the piston - cylinder system.

PL

Drgania bloku i głowicy silnika są spowodowane wieloma wymuszeniami, a ich struktura zmienia się wraz z pojawianiem się uszkodzeń mechanicznych, zużycia eksploatacyjnego oraz występowania anomalii w procesie spalania. Z powyższych powodów sygnał drganiowy mierzony na bloku lub głowicy silnika ma złożony charakter, jest niestacjonarny i zawiera składowe impulsowe. W takim przypadku tradycyjne metody takie jak analiza Fouriera są mało przydatne, konieczne staje się stosowanie metod przetwarzania w dziedzinie czasu i częstotliwości. W artykule przedstawiono próbę określania luzu w układzie tłok - cylinder na podstawie sygnału przyspieszeń drgań. Badaniom podano jednocylindrowy silnik z zapłonem samoczynnym (ZS) i czterocylindrowy silnik z zapłonem iskrowym (ZI). W celu uzyskania symptomów wrażliwych na uszkodzenie sygnały przyspieszeń drgań analizowano za pomocą ciągłej transformaty falkowej (CWT). Na podstawie analizy falkowej określono uśrednione falkowe widma mocy (ASWPS), które odzwierciedlają rozkład energii w dziedzinie skali będącej funkcją częstotliwości. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że uśredniony falkowy rozkład energii sygnału może być przydatny w diagnozowaniu luzu w układzie tłok - cylinder.

Słowa kluczowe

EN

combustion engine; diagnostics; wavelet transform; clearance; piston-cylinder system

PL

silnik spalinowy; diagnostyka; transformata falkowa; luz; układ tłok-cylinder

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 2(50)
• Strony: 93--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Wojnar G.

autor

Madej H.

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

Bibliografia

• [1] Batko W., Dąbrowski Z., Engel Z., Kiciński J., Weyna S.: Nowoczesne metody badania procesów wibroakustycznych. ITE, Radom 2005.
• [2] Cempel C.: Diagnostyka wibroakustyczna maszyn. PWN, Warszawa 1989.
• [3] Dąbrowski Z., Madej H.: O użyteczności symptomów wibroakustycznych w nowoczesnej diagnostyce silników spalinowych. Przegląd Mechaniczny nr 1 / 2007, s. 32-35.
• [4] Fabis P., Flekiewicz M., Flekiewicz B., Madej H., Wojnar G.: Influence of piston slap on engine block vibration. SAE Paper No. 2007-01-2163.
• [5] Flekiewicz M., Madej H.: Wstępna identyfikacja źródeł drgań silnika spalinowego ZI. Konferencja IX Szkoła Analizy Modalnej, Kraków 2004.
• [6] 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.
• [7] Madej H., Flekiewicz M., Wojnar G.: Zastosowanie ciągłej transformaty falkowej (CWT) do analizy drgań siników spalinowych. Teka Komisji Engineyzacji PAN oddz. Kraków zeszyt 33-34.
• [8] Madej H., Flekiewicz M., Wojnar G.: Różne aspekty diagnostyki WA silników spalinowych z wykorzystaniem analiz w dziedzinie czasu i skali. XIII Konferencja Naukowa Wibroakustyki i Wibrotechniki i VIII Ogólnopolskie Seminarium Wibroakustyka w Systemach Technicznych WibroTech 2007 Warszawa - Jachranka 2007 r. s. 177-186.
• [9] Merkisz J., Mazurek S.: Pokładowe systemy diagnostyczne pojazdów samochodowych. WKiŁ, Warszawa 2004.
• [10] Peng Z. K., Chu F. L.: Application of the wavelet transform in machine condition monitoring and fault diagnostics: a review with bibliography. MSSP 18 (2004) 199-221.