Detection of the engine head gasket defects on the basis of vibration signal

• Autorzy: Komorska, I.

Warianty tytułu

PL

Wykrywanie uszkodzenia uszczelki głowicy silnika na podstawie sygnału drgań

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of the analysis of the engine vibration acceleration signal measured for the original and for the damaged engine head gaskets are presented in the paper. Examinations were performed in the Fiat Punto car with a four-cylinder SI engine. Vibration and synchronizing signals were recorded during the car driving at a constant speed since it has an essential influence on characteristics of the engine vibration signal. The spectral analysis of the vibration signal indicated amplitude increases within the broad frequency band: 5-25 kHz, with a maximum at 8 kHz. However, the spectrum can only serve as an indicator that a certain leakage or damage appears in the engine. More precise information can be found on the basis of the time frequency analysis. The wavelet analysis was performed by means of the Morlet wavelet. It turned out that such filtration allows for a distinct separation of vibration responses corresponding to the gasket leakage. Then the filtered signal envelope was determined and its average values for the engine with the original and with the damaged head gasket were estimated. It is clearly seen, that this measure increases twice when the damaged gasket is checked and thus that allows to formulate the diagnosis.

PL

W referacie przedstawiono wyniki analizy sygnału przyspieszenia drgań silnika pomierzonego dla nowej i uszkodzonej uszczelki głowicy silnika. Badania przeprowadzono na samochodzie Fiat Punto z silnikiem czterocylindrowym o zapłonie iskrowym. Rejestrowano sygnał drgań głowicy silnika i sygnały synchronizujące w czasie jazdy samochodem ze stałą prędkością, ponieważ ma ona istotny wpływ na charakterystyki sygnału drgań silnika. Przeprowadzona analiza widmowa sygnału drgań wykazała wzrost amplitud w szerokim paśmie częstotliwości 5-25 kHz, z maksimum dla 8 kHz. Jednak widmo może być tylko indykatorem, na jego podstawie można jedynie stwierdzić, że w silniku występuje nieszczelność lub uszkodzenie. Dokładniejszych informacji może dostarczyć analiza czasowo-częstotliwościowa. Wykonano analizę falkową przy użyciu falki Morleta. Okazało się, że przeprowadzenie takiej filtracji pozwala na wyraźne wyseparowanie odpowiedzi drganiowych związanych z nieszczelnością uszczelki. Następnie wyznaczono obwiednię sygnału przefiltrowanego i wyznaczono jego wartość średnią dla silnika z nową i uszkodzoną uszczelką głowicy. Widać wyraźnie, że miara ta wzrasta dwukrotnie przy badanym uszkodzeniu, co pozwala na sformułowanie diagnozy.

Słowa kluczowe

PL

silnik spalinowy; sygnał drgań; diagnozowanie; uszczelka głowicy silnika; analiza falkowa

EN

spark ignition engine; vibration signal; diagnosing; engine head gasket; wavelet analysis

• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 50, nr 3
• Opis fizyczny: Pełny tekst na DVD, Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Komorska, I.

• Faculty of Mechanical Engineering at Radom University of Technology

Bibliografia

• [1] Bracewell R.N.: The Fourier Transform and Its Application, McGraw-Hill, New York, 1978.
• [2] Komorska I.: Analiza sygnału drgań silnika o zapłonie iskrowym w warunkach drogowych. Archiwum Motoryzacji nr 3/2009 s.81-190.
• [3] Lin J., Qu L.: Feature extraction based on Morlet wavelet and it's application for mechanical fault diagnosis. Journal of Sound and Vibration 234(1), pp.135-148, 2000.
• [4] Komorska I.: Utilising the resonance frequency of the engine vibration sensor in diagnostics of the exhaust valve leakage. Journal of KONES vol.17, No.2, pp.209-216, 2010.
• [5] Madej H., Łazarz B., Pieruń G.: Application of the wavelet transform in SI engine valve faults diagnostics, Diagnostyka Nr 4(48)/2008 s.97-102.
• [6] Mayer Y.: Wavelets, Algorithms and Applications. SIAM, Philadelphia 1993.
• [7] Suh In-Soo: Application Of Time-Frequency Representation Techniques To The Impact- Induced Noise And Vibration From Engines, Sae Paper 2002-01-0453.
• [8] Szymański G., Tomaszewski F.: Vibroacoustic methods of assessing valve clearance in combustion engines. An analysis of signals in the area of amplitude - point discriminants, Combustion Engines 1/2010(140), pp.20-24.