Spatial-phase selection of diesel engine vibroacoustic signal for piston slap diagnostic

• Autorzy: Flekiewicz M. , Madej H. , Wojna G.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie selekcji przestrzenno-fazowej (kątowej) sygnału WA w diagnozowaniu złożenia tłok-cylinder silnika ZS

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono próbę oceny zużycia (stanu) złożenia tłok-cylinder za pomocą sygnału drgań rejestrowanego na kadłubie i głowicy silnika ZS we wzajemnie prostopadłych kierunkach. Obiektem badań był jednocylindrowy silnik spalinowy ZS. Podczas badań oprócz sygnałów przyspieszeń drgań rejestrowano przebieg ciśnienia w komorze spalania oraz położenie GMP. W silniku spalinowym w jego cyklu roboczym pojedyncze zdarzenia występują w określonej sekwencji, a ich powtarzalność w każdym następnym cyklu powoduje, że rejestrowany sygnał drganiowy jest cyklostacjonarny. Diagnostyka silnika spalinowego metodami WA jest szczególnie utrudniona ze względu na występowanie wielu źródeł drgań, co powoduje wzajemne zakłócanie symptomów uszkodzeń. Dlatego w procesie diagnozowania stosuje się różne metody selekcji sygnału użytecznego. W pracy do oceny stanu silnika wykorzystano selekcję przestrzenną i fazową określając m. in. wpływ kierunku propagacji drgań na wartość symptomów wywołanych procesem spalania oraz uderzeniem tłoka w ściankę cylindra. Na podstawie przeprowadzonych badań eksperymentalnych stosując metody dekompozycji sygnału w dziedzinie czasu i częstotliwości wyznaczono miary sygnału drganiowego wrażliwe na stopień zużycia złożenia tłok-cylinder.

EN

Influence of piston skirt clearance on engine noise has been presented in this paper. Traces of forces producing engine block vibrations, i.e. gas force, and piston slap force were estimated and verified with real sampled data. An analysis procedure, using spatial-phase selection has been developed for the analysis of internal combustion engine noise signals. An engine block vibration signal decomposition was also carried on, what enabled the identification of the influence of piston clearance on wavelet factor values C(a,b). It has been proved that increasing piston skirt clearance, delays the response of engine body on piston slap. The diagnostics of the combustion engine with the WA methods is especially difficult for the occurrence of many sources vibrations, what causes mutual disturbing of symptoms of damages. Because in diagnostics process, the different methods of the selection of the useful signal are applied. For estimation of the engine state, the spatial and phase selection have been utilized among other things influence ofpropagation direction of vibrations on the value of symptoms from combustion process and piston slab into the cylinder wall. On the ground of carried experimental research using methods of the signal decomposition in domain of time and frequency, measures of the vibrational signal sensitive on the degree of the waste of the composition the piston-the cylinder have been designated.

Słowa kluczowe

PL

transport; silniki spalinowe; proces spalania; drgania; analiza falkowa

EN

transport; combustion engines; combustion processes; modelling; boundary level

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 14, No. 2
• Strony: 133--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Flekiewicz M.

autor

Madej H.

autor

Wojna G.

• Silesian University of Technology Krasińskiego 8, 40-19 Katowice tel.: [phone], fax: [phone],

Bibliografia

• [1] Gelle, G., Colas, M., Serviere, C., Blind separation: a tool for rotating machine monitoring by vibration analysis, J. Sound and Vibration 248: 865-885, 2001.
• [2] Shibata, K., Takahashi, A., Shirai, T., Fault diagnosis of rotating machinery through visualization sound signals, Mech. Syst. Signal Process, 14, 229-241 2000.
• [3] Geng, Z., Chen, J., Hull, B., Analysis of engine vibration and design o fan applicable diagnostic approach, Int. J. Mech. Sci,, 1391-1410 2003.
• [4] Wang, W. Q. Ismail, F. Golnarghi, F., Assessment of gear damage monitoring techniques using vibration measurements, Mech. Sys. Signal Process,. 15(5), 905-1022, 2003.
• [5] Zheng, H., Li Z., Chen, X., Gear fault diagnosis based on continuous wavelet transform, Mech. Syst. Signal Process, 16; 447-557, 2002.
• [6] Bai, M. R., Jeng, J., Chen, C., Adaptative order tracking technique using recursive lastsquare algorithm, Trans. ASME J. Sound Vibr. 124, 502-511 2004.
• [7] Tse, P.W., Yang, W.X., Tan, H.Y., Machine fault diagnosis trough an effective exact wavelet analysis, J. Sound Vib. 227; 1005-1024, 2004.
• [8] Lin, J., Qu, L., Feature extraction based on Morlet wavelet and its application for mechanical fault diagnosis, J. Sound Vib. 234(1), 135-148, 2000.
• [9] Jang, S., Cho, J., Effect of skirt profiles on the piston secondary movements by the lubrication behaviors, Int. Journal Aut. Technology, ,Vol 5; 23-31, 2004.
• [10] 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.
• [11] Aoyama, T., Inagaki, M., Kawamoto, A., Mori, N., Ikeura, O., Yamamoto K., Analysis of main bearing and cylinder block vibration related to engine air borne noise, JSAE Review, 21, pp. 385-416, 2000.
• [12] Badaoui, M. El., Daniére, J., Guillet, F., Serviére, C., Separation of combustion noise and piston-slap in diesel engine – Part I: Separation of combustion noise and piston-slap in diesel engine by cyclic Wiener filtering, Mechanical Systems and Signal Processing, 19, pp. 1209-1217, 2005.
• [13] 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.
• [14] 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.
• [15] 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, 2004.
• [16] Flekiewicz, M., Madej, H., Influence of Combustion Noise on Engine Block Vibration in IC Engine Fueled by LPG, VAFSEP 2006, DCU. pp. 67-75, 2006.
• [17] Flekiewicz, M., Flekiewicz, B., Fabis, P., Madej, H., Wojnar, G., Influence of piston slap on engine block vibration, SAE Paper No. 2007-01-2163, 2007.
• [18] Flekiewicz, M., Madej, H., Recovery Of Impact Signatures In Diesel Engine Using Wavelet Packet Transform (WPT), 6th International Seminar On Technical System Degradation Problems, Liptovsky Mikulas, 2007.
• [19] Flekiewicz, M., Madej, H., Wojnar, G., Dekompozycja sygnału przyspieszeń drgań korpusu silnika ZI, Wibrotech 2006, Kraków, wrzesień 2006.