AUTOMATED REAL-TIME MARINE ENGINE DIAGNOSTICS SYSTEMS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.4.1.16

Keywords:

working process, technical condition, parametric diagnostics, indicator methods, thermodynamic equations

Abstract

The increase in thermal stress and the complexity of marine diesel engine design increase the need for quick, accurate control of their technical condition during operation. The transition of the fleet to operation with minimal stops makes traditional periodic diagnostic methods insufficient, as they do not allow for timely responses to changes in the working process parameters. The purpose of the work is to substantiate the concept of an automated system for diagnosing marine diesel engines that provides prompt determination of deviations in the technical condition by analyzing key parameters of the working process. The work uses methods of systematizing scientific sources, comparative analysis of diagnostic approaches, and generalization of theoretical provisions relating to indicator, parametric, and predictive algorithms. Additional attention is paid to the potential of intelligent models to improve anomaly identification accuracy. It is shown that the most informative parameters for real-time diagnostics are the maximum combustion pressure, exhaust gas temperature, and cyclic unevenness, which respond first to changes in fuel supply or wear of the cylinder-piston group. The advantages and limitations of indicator, parametric and intelligent methods are analyzed, and the feasibility of their combination is determined. Recommendations are made for the architecture of the diagnostic system, which involves integrating the primary measurement unit, algorithms for determining the top dead center position, parametric models, and intelligent prediction modules. The conclusions confirm the practical applicability of the results when designing on-board technical condition monitoring systems, optimizing operational maintenance, and increasing the safety of fleet operations. Further research should be directed at adapting mathematical models to non-stationary modes, improving methods for determining the gas distribution phases and integrating additional diagnostic channels, in particular vibroacoustic ones.

References

Залож В., Варбанець Р., Мінчев Д. Аналіз циклової нерівномірності для суднових дизельних двигунів в режимі реального часу. Водний транспорт. 2025. № 1 (42). С. 37–45. DOI: https://doi.org/10.33298/2226-8553.202 5.1.42.06

Варбанець Р, Мінчев Д., Залож В. Аналітичний метод визначення верхньої мертвої точки поршня для системи параметричної діагностики суднових дизелів. Розвиток транспорту. 2024. № 3 (22). С. 41–59. DOI: https://doi.org/10.33082/td.2024.3-22.04

Castresana J., Gabiña G., Quincoces I., Uriondo Z. Healthy marine diesel engine threshold characterisation with probability density functions and ANNs. Reliability Engineering & System Safety. 2023. Vol. 238. Article 109466. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ress.2023.109466

Ensuring reliable and safe operation of trunk diesel engines of marine transport vessels / S. Sagin et al. Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10. No. 10. Article 1373. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse10101373

Розрахунок циклової подачі дизельного двигуна за даними індиціювання робочого процесу / О. Єриганов та ін. Залізничний транспорт України. 2023. № 4. С. 49–55. DOI: https://doi.org/10.34029/2311-4061-2023-149-4-49-55

Єриганов О., Гунченко В., Глєбов В. Визначення геометричних розмірів деталей кривошипно-шатунного механізму за результатами індиціювання. Розвиток транспорту. 2024. № 2 (21). С. 28–34. DOI: https://doi.org/10.33082/td.2024.2-21.03

Сагін С., Бондар С., Столярик Т. Оцінка безвідмовності суднових дизелів за технічним станом моторного мастила циркуляційних систем мащення. Водний транспорт. 2023. № 1 (37). С. 59–70. DOI: https://doi.org/10.33298/2226-8553.2023.1.37.06

Столярик Т. Прогнозування механічних втрат в суднових дизелях. Суднові енергетичні установки: науково-технічний збірник. 2022. № 44. С. 142–156. DOI: http://dx.doi.org/10.31653/smf44.2022.142-156

Варбанець Р., Мінчев Д., Кучеренко Ю., Залож В. Параметрична діагностика суднових дизельних двигунів в режимі реального часу. Двигуни внутрішнього згоряння. 2024. № 1. DOI: https://doi.org/10.20998/0419-8719.2024.1.09

Methods of real-time parametric diagnostics for marine diesel engines / R. Varbanets et al. Polish Maritime Research. 2024. Vol. 31. P. 71–84. DOI: https://doi.org/10.2478/pomr-2024-0037

Залож В. Огляд сучасних тенденцій розвитку систем діагностики суднових дизельних двигунів по параметрам робочого процесу. Розвиток транспорту. 2024. № 1 (20). С. 44–56. DOI: https://doi.org/10.33082/td.2024.1-20.05

Wysocki, J., Witkowski K. Increasing the efficiency of marine engine parametric diagnostics based on analyses of indicator diagrams and heat-release characteristics. Energies. 2023. Vol. 16. No. 17. Article 6240. DOI: https://doi.org/10.3390/en16176240

Puzdrowska B. Comparison of methods for diagnosing marine IC engines based on working medium parameters including exhaust gas specific enthalpy. Combustion Engines. 2025. Vol. 201. No. 2. P. 3–13. DOI: https://doi.org/10.19206/CE-195438

In-cylinder pressure estimation from rotational speed measurements via extended Kalman filter / R. Quartullo et al. Sensors. 2023. Vol. 23. No. 9. Article 4326. DOI: https://doi.org/10.3390/s23094326

Fault diagnosis in internal combustion engines using artificial intelligence predictive models / N. Torres et al. Applied System Innovation. 2025. Vol. 8. No 5. Article 147. DOI: https://doi.org/10.3390/asi8050147

Chen M., Gan H., Wu H. Research on fault diagnosis method for marine diesel engines based on multi-scale attention mechanism transformer. Journal of Marine Science and Engineering. 2024. Vol. 12. No 12. Article 2348. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse12122348

Published

2025-12-31