Ocena diagnostyczna poprawności przebiegu procesu spalania w silnikach ZS w oparciu o wybrane metody analizy sygnału drganiowego

• Autorzy: Merkisz J. , Waligórski M.

Warianty tytułu

EN

Diagnostic assessment of the combustion process run in compression-ignition engines based on chosen methods of vibration signal analysis

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

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono nową metodę identyfikacji wypadania zapłonów w silniku ZS bazującą na wynikach parametryzacji mapy czasowo-widmowej a(t, f) drgań generowanych przez silnik. Jako narzędzie selekcji czasowo-widmowej sygnału drganiowego zaproponowano zastosowanie metod analizy czasowo-częstotliwościowej (JTFA). Zarysowano algorytm metody i zamieszczono przykład ilustrujący zastosowanie uśrednianej synchronicznie krótkoczasowej transformacji Fouriera (STFT) do ekstrakcji składowych sygnału związanych z procesem spalania. W wyniku parametryzacji mapy a(t, f), uzyskano miary sygnału umożliwiające identyfikację braku zapłonu w cylindrze silnika spalinowego. Zastosowane metody i analizy wybranych charakterystyk i parametrów w bieżącej diagnostyce braku procesu spalania umożliwiły uzyskanie podstaw do aplikacji nowej metody do systemu OBD. Dzięki temu możliwe jest użycie i doskonalenie strategii kontroli przebiegu procesu spalania w silniku realizowanej na bieżąco i zapewnienie odpowiedniej dokładności decyzji diagnostycznych zaimplementowanych w strategii kontroli OBD.

EN

The paper presents a new method of misfire identification for a Diesel engine, based on results of parameterizations of a time-frequency a(t, f) map of an engine vibration signal. The Joint Time-Frequency Analysis (JTFA) methods have been proposed as a tool for a time-frequency selection of a vibration signal. An algorithm of the method has been outlined and an example application of a synchronous averaged Short Time Fourier Transform (STFT) for extracting vibration signal components related to combustion process has been shown. Parameterization of a(t, f) map gives measures covariable with misfire in a cylinder of an internal combustion engine. The method and analyses of the chosen characteristics and parameters were used in on-line diagnostics of the combustion process lack, what gave the necessary bases for application of the new method in OBD system. It might be helpful to use and improve the strategy of the combustion process control in the engine at on-line conditions and to assure the reliability of the diagnostic decisions being put in the OBD strategy control.

Słowa kluczowe

PL

silniki ZS; proces spalania; diagnostyka wibroakustyczna; pokładowy system diagnostyczny; diagnostyka OBD; silniki o zastosowaniach pozadrogowych; analiza czasowo-częstotliwościowa; analiza JTFA; krótkoczasowa transformata Fouriera; analiza STFT

EN

CI engines; combustion process; vibration diagnostics; On-Board Diagnostics; OBD diagnostics; off-road vehicles; Joint Time-Frequency Analysis; JTFA analysis; short-time Fourier transform; STFT analysis

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 48, SC2
• Strony: 275--284
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Merkisz J.

• Wydział Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej

autor

Waligórski M.

• Wydział Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej

Bibliografia

• [1] Barczewski R., Szymański G. M.: Zastosowanie metod selekcji sygnału drganiowego w diagnostyce silników spalinowych. Pojazdy Szynowe 3–4/2004.
• [2] Barczewski R., Tabaszewski M.: Analiza przestrzenno-widmowa w diagnostyce złożonych obiektów mechanicznych. XXVI Ogólnopolskie Sympozjum „Diagnostyka Maszyn” Węgierska Górka 15–20.03.1999, Zeszyt 1/99.
• [3] Barczewski R.: AFC – the method of amplitude spectrum correction. Congress of Technical Diagnostics, Gdańsk 1996.
• [4] Barczewski R.: Analiza nieliniowości z zastosowaniem STSF-AFC jako metoda diagnozowania. II International Congress of Technical Diagnostics Warsaw, Poland 19–22 September 2000. Abstract pp 29-30.
• [5] Barczewski R.: Application of the Short Time Fourier Transform (STFT) with Amplitude and Frequency Correction (AFC) to nonlinear system free vibration signal analysis. Report: CRI Hannover – DAAD, November 1997.
• [6] Broge J. L.: The Diesel Is Coming, the Diesel Is Coming. Automotive Engineering International, SAE International, nr 1, ISSN 1543-849X, 1/2004.
• [7] Cempel C.: Podstawy wibroakustycznej diagnostyki maszyn. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1982.
• [8] Cempel C., Tomaszewski F.: Diagnostyka maszyn. Międzyresortowe Centrum Naukowe Eksploatacji Majątku Trwałego, 1992.
• [9] Korbicz J.: Diagnostyka procesów. Modele, metody sztucznej inteligencji, zastosowania, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2002.
• [10] Kreiger M.: Le Systeme d’Injection. Une Contribution Essentielle au Moteur Diesel a Injection Directe Performant et Respoectueux de l’Environnment. Ingenieurs de l’Automobile, No 731, 08-09.1999.
• [11] Merkisz J., Mazurek St.: Pokładowe systemy diagnostyczne pojazdów samochodowych, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 2002.
• [12] Merkisz J., Waligórski M., Boguś P.: Możliwości i warunki zastosowania systemów podobnych do OBD w silnikach lokomotyw spalinowych. The 29th International Conference on Internal Combustion Engines KONES 2003, 14-17.09.2003.
• [13] Merkisz J., Waligórski M., Boguś P., Grzeszczyk R.: Diagnostyka pokładowa zjawiska wypadania zapłonów w silnikach lokomotyw spalinowych, Kwartalnik naukowo-techniczny pt. Pojazdy Szynowe, nr 4/2002, 2002.
• [14] Newland D.E.: Practical Signal Analysis: Do Wavelets make any difference? Proceedings of DTC’97 1997 ASME Design Engineering Technical Conference, September 14-17, 1997 Sacramento, California.
• [15] Shie Qian, Dapang Chen: Joint Time-Frequency analysis. Methods and Applications, Prentice Hall PTR Inc. 1996.
• [16] Smyth J. G., Indra F., Freese C., Brown D., Potter M.: General Motors Perspective on the Potential of Diesel Vehicles for the U.S. Automotive Market, 25 Internationales Wiener Motorensymposium, 29-30.04.2004.