Caractérisation du cliquetis dans un moteur expérimental

Fleurent-Wilson, Éric Bruce (2015). Caractérisation du cliquetis dans un moteur expérimental. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’étude porte sur la caractérisation du phénomène de cliquetis dans un moteur alternatif alimentée par un carburant lourd. L’effet du cliquetis sur la trace de pression et des vibrations mécaniques est étudié puis utilisé pour la comparaison d’indices connues et de bandes d’intérêt à la détection en ligne.

Un système d’acquisition à haute vitesse est utilisé pour observer un événement de cliquetis dans le domaine bilinéaire temps-fréquence d’une trace de pression et des vibrations structurelles du bloc moteur. La méthode temps-fréquence par une distribution Wigner-Ville fut la meilleure pour capter l’aspect non-stationnaire du phénomène. Une distribution de densité spectrale Welch fut préférable pour l’identification du cliquetis par signal d’accéléromètre.

Plusieurs indices de cliquetis par pression sont comparés à une méthode de référence, celle de l’énergie Wigner-Ville réalouée lissée. L’indice d’énergie moyenne sur une plage d’angles vilebrequin fut sélectionné.

Les bandes fréquentielles des vibrations structurelles corrélées à l’indice de cliquetis par pression sont identifiées lors d’une série de cycles cliquetés. Le niveau de bruit parasite des autres sources des vibrations empêchent la prédiction de l’indice par pression au cycle près. Les fréquences suspectes sont identifiées.

Sur une plage d’opération moteur, la valeur résultante quadratique d’une panoplie de bandes passantes de vibrations tri-axes est corrélée à l’indice de cliquetis par pression. Plusieurs plages de fréquences, pour chaque axe, sont identifiés pour la détection de cliquetis par vibrations structurelles. L’influence des ordres moteur sur la capacité de détection de cliquetis par vibrations est quantifié entre 1 et 6% du coefficient de corrélation.

Titre traduit

Characterisation of knock in a prototype engine

Résumé traduit

The study aims to characterize the engine knock phenemenon in a heavy fueled reciprocating engine. The effect of knock on the pressure and mechanical vibrations is observed, several known knock indices compared, and relevant frequencies identified.

High speed data aquisition is used to observe a knock event in the time-frequency domain of pressure and vibration signals. The non-stationary pressure signature is shown to be best suited to time-frequency analysis while the vibrational component was best observed using Welch power spectral density distributions.

Known pressure based time series knock intensity indices are compared to a smoothed reallocated Wigner-Ville energy distribution based method. The mean signal energy over a crank angle window yielded the highest correlation.

Accelerometer power bands of a series of intermittently knocking cycles are studied to indentify knock related vibration frequencies. Parasitic mechanical noise prevented adequate cycle-to-cycle prediction of pressure based knock intensity indices, but identified target frequency bands.

Over an operating range, an array of vibrations power bands are related to pressure based knock detection using regression analysis. Several frequency bands are identified, for each axis, for engine block vibrations based knock detection. The influence of engine order frequencies was quantified and found to have 1 and 6% impact on the correlation coefficient.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 91-94).
Mots-clés libres:	cliquetis, distributions temps-fréquence, Wigner-Ville, vibrations, combustion interne, détection, traitement de signaux
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Seers, Patrice
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	03 avr. 2018 20:47
Dernière modification:	18 juin 2019 16:04
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1557

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