Wykorzystanie transformacji Hilberta-Huanga do detekcji spalania stukowego w silnikach benzynowych

• Autorzy: Fiołka J.

Warianty tytułu

EN

Usage of Hilbert-Huang transform for knock detection in spark ignition engines

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki (12 ; 10-13.06.2013 ; Darłówko Wschodnie ; Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spalanie stukowe, występujące w silnikach o zapłonie iskrowym, związane jest z nieprawidłowym przebiegiem procesu spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Zjawisko to, wywołane samozapłonem części mieszanki, powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia i temperatury w komorze spalania. Ponadto, obserwujemy wzrost drgań bloku silnika, a także charakterystyczny dźwięk (tzw. stuk). Częste występowanie zjawiska pogarsza sprawność jednostki napędowej oraz zużycie paliwa, a także może prowadzić do uszkodzenia silnika. W artykule zaprezentowano metodę detekcji spalania stukowego opartą na transformacji Hilberta-Huanga. To stosunkowo nowe narzędzie analizy pozwala na dekompozycję wieloskładnikowego niestacjonarnego sygnału na poszczególne składowe. Analizując w ten sposób sygnał ciśnienia, uzyskujemy precyzyjną informację o przebiegu procesu spalania mieszanki paliwowo-powietrznej.

EN

Knocking combustion in spark ignition engines is associated with abnormal combustion of the air-fuel mixture. This phenomenon, caused by the auto-ignition of the mixture, results in a rapid increase in pressure and temperature in the combustion chamber. Moreover, a characteristic „pinging” sound and vibrations of the engine block are observable. Heavy knocking deteriorates the efficiency of the engine, fuel economy and can lead to the engine damage. The paper presents a knock detection method based on Hilbert-Huang transform. This relatively new tool allows the decomposition of a multicomponent nonstationary signal into individual components. Applying this method to the pressure signal, we are able to obtain a precise informationa about the cobustion process.

Słowa kluczowe

PL

przetwarzanie sygnałów; transformacja Hilberta-Huanga; analiza czasowo-częstotliwościowa; elektronika samochodowa; spalanie stukowe

EN

signal processing; Hilbert-Huang transform; time-frequency analysis; automotive electronics; knocking combustion

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 54, nr 10
• Strony: 67--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Fiołka J.

• Politechnika Śląska, Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Gliwice

Bibliografia

• [1] J. B. Heywood, Internal „Combustion Engines Fundamentals”, McGraw-Hill, 1998.
• [2] M. F. Brunt, C. R. Pond, J. Biundo, „Gasoline Engine Knock Analysis using Cylinder Pressure Data", SAE Technical Paper, nr 980896, 1998.
• [3] F. Millo, C. V. Ferraro, „Knock in s.i. engines: a comparison between different techniques for detection and control”, SAE Technical Paper, nr 982477, 1998.
• [4] T. G. Horner, „Engine knock detection using spectral analysis techniques with TMS320 DSP", Texas Instrument, 1995.
• [5] M. T. Włodarczyk, T. Poorman, L. Xia, J. Arnold, T. Coleman, „Embedded fiber-optic combustion-pressure sensors for automotive engines”, FISITA World Automotive Congres, Paris, 1998.
• [6] R. Worret, S. Bernhardt, F. Schwartz, U. Spicher, „Application of different cylinder pressure based knock detection methods in spark ignition engines”, SAE Technical Paper, nr 2001-01-1668, 2001.
• [7] C. Hudson, X. Gao, R. Stone, „Knock measurement for fuel evaluation in spark ignition engines”, Elsevier, vol. Fuel 80, pp. 395-407, 2001.
• [8] S. Carstens-Behrens, J. F. Bohme, „Applying Time-Frequency Methods to Pressure and Structure Borne Sound for Combustion Diagnosis”, Proceedings CAD-FEM User’s Meeting, Friedrischafen, 2000.
• [9] N. E. Huang, N. O. Attoh-Okine, „The Hilbert-Huang Transform in Engineering”, CRC Press, 2005.
• [10] J. Fiołka, „Wykrywanie spalania stukowego w silnikach benzynowych z wykorzystaniem metod czasowo-częstotliwościowych”, Rozprawa doktorska, Gliwice 2004.
• [11] G. Rilling, P. Flandrin, P. Goncalves, „On empirical mode decomposition and its algorithm”, Proceedings of the 6th IEEE/EURASIP Work-shop on Nonlinear Signal and Image Processing (NSIP ‘03), Grado, Italy, 2003.