Analiza spalania stukowego w silniku tłokowym za pomocą charakterystyk czasowo-częstotliwościowych

• Autorzy: Szwaja S.

Warianty tytułu

EN

Time-frequency representation of combustion knock in an internal combustion engine

• Konferencja: Międzynarodowy Kongres Silników Spalinowych (3 ; 22-24.06.2009 ; Opole, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano analityczną metodę opisu intensywności stuku za pomocą charakterystyk czasowo-częstotliwościowych składowej zmiennej ciśnienia spalania w cylindrze silnika tłokowego pracującego ze stałą prędkością obrotową i zasilanego wodorem lub benzyną. Składową zmienną ciśnienia spalania uzyskano w wyniku odfiltrowania jej z przebiegu ciśnienia w cylindrze za pomocą filtra górno-przepustowego o częstotliwości granicznej nieco mniejszej od częstotliwości pierwszej składowej harmonicznej (ok. 3,5kHz). Następnie, tak uzyskaną składową zmienną ciśnienia poddano okienkowej (krótko-czasowej) transformacji Fouriera (STFT), w wyniku, czego uzyskano zbiór charakterystyk widma amplitudowego dla kolejno po sobie następujących chwil czasu. Następnie, za pomocą tak skonstruowanych charakterystyk czasowo-częstotliwościowych dokonano porównania przebiegu spalania stukowego w silniku zasilanym wodorem i benzyną.

EN

An analytical method based on time-frequency representations for examining combustion knock in an internal combustion engine is described in this paper. Combustion knock was examined by high frequency component of an in-cylinder pressure acquisitied during combustion of hydrogen and gasoline in the CFR engine working at constant rotational speed. The high frequency component of the in-cylinder pressure was obtained by filtering the in-cylinder pressure using for this purpose the digital high-pass Butterworth filter with cut-off frequency of 3.5kHz, which was a bit lower than the basic frequency mode of the high frequency pressure component. Next, this high frequency component of the in-cylinder pressure was used as input data for the short time Fourier transform. As result of computing set of frequency responses were determined. Further, timefrequency representation (TFR) was built on this set of frequency responses. Finally, comparisons between TFRs for hydrogen and gasoline combustion knock were done.

Słowa kluczowe

PL

spalanie stukowe; charakterystyka czasowo-częstotliwościowa; krótkoczasowa transformacja Fouriera; tłokowy silnik spalinowy

EN

combustion knock; time-frequency representation; short-time Fourier transform; internal combustion reciprocating engine

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 48, SC2
• Strony: 306--315
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Szwaja S.

• Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej

Bibliografia

• 1. Szmajda M.: Analiza czasowoczęstotliwościowa zakłóceń sygnałów w sieciach energetycznych metodą Prony’ego oraz przekształcenia Wignera-Ville’a w pomiarach jakości energii elektrycznej z wykorzystaniem procesora sygnałowego. Praca doktorska, Politechnika Opolska 2005.
• 2. Blaska J., Sedlacek M.: Use of the Integral Transforms for Estimation of Instantaneous Frequency Measurement. Science Review, Vol. 1, No. 1, pp.169-172, 2001.
• 3. Gruca M.: Analiza czasowoczęstotliwościowa wykresu indykatorowego. BW-1-106-210/2002, raport wewnętrzny nr. IMT-9/2004, Politechnika Częstochowska 2004.
• 4. Daubechies I.: Ten Lectures on Wavelets. Academic Press, London 1992.
• 5. Stankovich L., Bohme J. F.: Timefrequency analysis of multiple resonances in combustion engine signals, Signal Processing 79, pp. 15-28, 1999.
• 6. Zhang Z., Tomita E.: Knocking detection using wavelet instantaneous correlation method, JSAE Review 23, pp. 443–449, 2002.
• 7. Szwaja S., Bhandary K.R., Naber J.D., “Comparison of Hydrogen and Gasoline Combustion Knock in a Spark Ignition Engine,”, 2007, Int. J. of Hydrogen Energy, Vol. 32/18, pp. 5076-5087.
• 8. Naber J.D., Szwaja S.: “Statistical Approach To Characterise Combustion Knock In The Hydrogen Fuelled Si Engine”, 33th European Congress Kones 2007, European Science Society of Powertrain and Transport, Journal of Kones – Powertrain and Transport, Warsaw 2007, Vol. 14, No. 3, pp. 443-450.
• 9. Harris F. J.: On the Use of Windows for Harmonic Analysis with the Discrete Fourier Transform, Proceedings of the IEEE Vol. 66, pp. 66-67, 1978.
• 10. Matlab 7.0 guide.