Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Impact of operating parameters of the internal combustion engine powered by hydrogen on the phenomenon of knocking combustion

Michał Tomaszewski

Abstract

In this engineering thesis there is presented and discussed the impact of the input parameters of hydrogen-powered internal combustion engine on phenomenon of knocking combustion. The study purpose was to analyze engine data in free programming language R. It is an environment used for statistical calculations and graphical visualization of analyzed results. Data that undergo the observation was obtained after experimental study carried out at the research stand built at an american university. Analysis was based on built by the author models of multiple regression, logistic regression and with use of Neural Networks. Paper contains a description of the significance of the parameters affecting the combustion process in internal combustion engines. It presents key characteristic values for every piston engine, the process of creation of predictive models as well as the development of the technologies that enable to use hydrogen as fuel in internal combustion engines. Author spoke about the phenomenon of extremely high pressure oscillations in internal combustion engines, its consequences and the possibilities to predict the knocks with use of statistical models. Thesis also contains algorithms used to identify the knocking combustion on the basis of the pressure values in the combustion chamber. Analysis of the significance of the parameters measured during the experiment was performed using statistical functions i.e. Spearman's correlation coefficient and distribution density functions. Construction of knock detection models was based on logistic regression and Neural Networks and is completed with an analysis and comparison of ways to create models of detection as well as clues of their improvement based on specific criteria for assessing the quality of the model. It is presented how to identify key variables influencing the knocking combustion and compare their impact on the quality of statistical models. An analysis of the effect of standardization of data to increase the probability of knocks detection was also performed. Author stated assumptions and purposes of created models that were subjected to classification, likewise recommendations for the concerned interested in building similar statistical models touching the problem of knocking in the internal combustion engines. In the paper names of the functions and libraries of R are given that underlie the conducted analysis.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Michał Tomaszewski (FPAE) Michał Tomaszewski,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Wpływ parametrów pracy silnika spalinowego zasilanego wodorem na zjawisko spalania stukowego
Supervisor
Konrad Wojdan (FPAE/IHE) Konrad Wojdan,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)
Study subject / specialization
, Energetyka (Power Engineering)
Language
(en) English
Status
Finished
Defense Date
18-02-2016
Issue date (year)
2016
Pages
84
Internal identifier
MEL; PD-3564
Reviewers
Konrad Świrski (FPAE/IHE) Konrad Świrski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Konrad Wojdan (FPAE/IHE) Konrad Wojdan,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
Wodór, Silnik Spalinowy, Spalanie Stukowe, R, Regresja Logistyczna, Sieci Neuronowe, Udoskonalenie
Keywords in English
Hydrogen, Internal Combustion Engine, Knocking Combustion, R, Logistic Regression, Neural Networks, Improvement
Abstract in Polish
W niniejszej pracy inżynierskiej zaprezentowano i omówiono wpływ parametrów silnika spalinowego zasilanego wodorem na zjawisko spalania stukowego. Badanie polegało na analizie danych silnikowych w darmowym języku programowania R. Jest to środowisko wykorzystywanie do kalkulacji statystycznych oraz wizualizacji wyników analiz. Dane, które zostały poddane obserwacji uzyskano po badaniu eksperymentalnym przeprowadzonym na stoisku naukowych zbudowanym na jednej z amerykańskich uczelni. Analizy dokonano w oparciu o zbudowane przez autora modele regresji wielorakiej, regresji logistycznej oraz przy użyciu Sieci Neuronowych. Praca zawiera opis istotności parametrów wpływających na przebieg spalania w silniku spalinowym. Przedstawiono w niej kluczowe wielkości charakterystyczne dla każdego silnika tłokowego, proces tworzenia modeli prognostycznych i rozwój technologii wykorzystania paliwa wodorowego w silnikach spalinowych. Autor przybliżył zjawisko stuku w silnikach spalinowych, jego konsekwencje oraz możliwości wykrywania spalania stukowego przy wykorzystaniu modeli statystycznych. Zaprezentowano również algorytm służący do zidentyfikowania stuku na podstawie wyników ciśnienia w komorze spalania. Analiza istotności parametrów mierzonych podczas trwania eksperymentu została przeprowadzona przy wykorzystaniu funkcji statystycznych jak np. współczynnik korelacji Spearmana czy funkcje gęstości rozkładu statystycznego. Budowa modeli detekcji spalania stukowego opartych na regresji logistycznej oraz Sieciach Neuronowych zakończona jest analizą i porównaniem sposobów tworzenia modeli detekcji oraz ścieżek ich optymalizacji w oparciu o poszczególne kryteria oceny jakości modelu. Zaprezentowano sposób identyfikacji kluczowych zmiennych wpływających na występowanie stuków oraz porównano ich oddziaływanie na jakość zbudowanych modeli statystycznych. Przeprowadzono również analizę wpływu standaryzacji danych na zwiększenie prawdopodobieństwa wykrycia spalania stukowego. Przedstawiono cele stworzonych modeli, poddano je klasyfikacji jak i wystawiono rekomendacje co do możliwości budowy podobnych modeli statystycznych ukazujących stuki w silniku zasilanym wodorem. W pracy podane są biblioteki oraz poszczególne funkcje programu R, które usprawniły pracę nad analizą danych.
File
  • File: 1
    Praca_Inz_Michał_Tomaszewski_252097.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9158

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTc418b4957a564773a3206f681c9a1e4d/
URN
urn:pw-repo:WUTc418b4957a564773a3206f681c9a1e4d

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page