Entwicklung einer planaren Lasermesstechnik zur simultanen Temperatur- und Konzentrationsmessung bei Gemischbildungsprozessen im Ottomotor

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer planaren Lasermesstechnik zur simultanen Temperatur- und Konzentrationsmessung bei Gemischbildungsprozessen im Ottomotor auf Basis der laserinduzierten Fluoreszenz (LIF). Zur zweidimensionalen Messung von Temperatur und Restgaskonzentration ist die Technik der LIF mit Zwei-Wellenlängen-Anregung und dem Einsatz von Ketonen als Tracer besonders geeignet. Die Abhängigkeiten der Fluoreszenz von Druck, Temperatur und Trägergaszusammensetzung können aber nicht theoretisch vorhergesagt und müssen daher durch Kalibriermessungen gefunden werden. In dieser Arbeit wird die Datengrundlage mit Messdatenfeldern im Druckbereich von 0,2 bar bis 20 bar und im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 750 K erweitert. Die Messdaten werden für Aceton und Diethylketon in Luft, in einem 1:1 Luft/Abgas-Gemisch und in Stickstoff präsentiert. Als Anregungswellenlängen wurden 248 nm und 308 nm gewählt. Während Aceton für die Zugabe zur Ansaugluft besonders geeignet ist, um Temperatur und Restgaskonzentrationen zu messen, kann 3-Pentanon wegen des ähnlichen Siedepunkts zum Ersatzkraftstoff Isooktan zugegeben werden und die simultane Messung von Temperatur und Kraftstoffkonzentration ermöglichen. Die Messtechnik wird in einem Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung validiert. Durch die neuen Kalibrierdaten, dem Einsatz eines Strahlhomogenisierers, der Puls-zu-Puls-Energiemessung und weiterer Maßnahmen wird die Messgenauigkeit der Messtechnik Zwei-Wellenlängen-Anregung deutlich erhöht.