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In-situ Restgasquantifizierung mittels Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie

23.01.2014

Im Rahmen des von der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV) und der AiF geförderten Projektes wurden Infrarot-Spektrometer auf Basis der „Tunable-Diode-Laser-Absorption-Spectroscopy“ (TDLAS) entwickelt. Das Ziel war die Optimierung von Systemen zur Abgasrückführung (AGR) und der zugehörigen Simulationsmodelle von Verbrennungsmotoren. Dies bietet die Möglichkeit die Emission von Stickoxiden zu verringern. Mit diesen Spektrometern kann eine schnelle (alle 33 µs ein Spektrum), probennahmefreie Gasanalyse direkt im Brennraum von Verbrennungsmotoren durchgeführt werden. Dies wurde genutzt, um eine Bestimmung der H2O-Konzentration (ein wichtiger Parameter bei AGR-Untersuchungen) und der Gasphasen-Temperatur im Brennraum zu ermöglichen. Hierbei wurden verschiedene minimalinvasive, fasergekoppelte Sensoranbindungen entwickelt, die eine H2O-Konzentrations­messung durch Absorption im Wellenlängenbereich um 1,4 µm und 2,5 µm Bereich ermöglichen. In Kooperation mit der Universität Duisburg-Essen und der TU Darmstadt konnten Messungen an zwei optischen Glasmotoren und einem Vollmetall-Serienmotor realisiert werden, welche in ausgewählten Fachjournalen veröffentlicht wurden. Ein Vergleich mit den Ergebnissen zweier AGR-Simulationsmodelle zeigt den Bedarf nach Validierungsmöglichkeiten durch eine entsprechende Messtechnik, um die Modelle in Zukunft weiter zu verbessern.

(O. Witzel / A. Klein / V. Ebert, AG 3.22, Opens window for sending emailvolker.ebert(at)ptb.de)