Spektroskopische Erfassung der Gastemperatur im Brennraum von Ottomotoren
Spectroscopic Aquisition of the Gas Temperature within the Otto Engine
by Ralf Müller
Date of Examination:2009-12-17
Date of issue:2010-03-26
Advisor:Prof. Dr. Werner Lauterborn
Referee:Prof. Dr. Werner Lauterborn
Referee:Prof. Dr. Gerd Marowsky
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Size:18.7Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
It is necessary to know the temperature of the fuel-air-mixture within combustion chambers in oder to develop new engine systems or to optimize existing combustion processes. In this work a measurement technique is introduced, to determine the gas temperature in an working engine. The technique is based on two-line-emission-spectroscopy in which formaldehyde is used as a tracer molecule. Fluorescence excitation is generated by a pulsed Nd.YAG-laser whith a wavelength of 355nm. With the aid of a chamber, which enables to vary the temperature and the pressure, measurements were done under motor-driven conditions. Therby the fluorescence behaviour of the tracer substance is investigated both in air environments and in fuel-air-mixtures. The extracted results show a direct temperature-depent relation of the detected fluorescence signals. With these conclusions a sensor system was developed to determine the temperature of fuel-air-mixtures within combustion engines.
Keywords: Laserinduced fluorescence; two-line-emission-spectroscopy; motor diagnostics
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Für die Entwicklung neuer und der Optimierung bestehender ottomotorischer Brennverfahren ist eine genaue Kenntnis der Temperatur des Kraftstoff-Luft-Gemisches innerhalb des Brennraums von entscheidender Bedeutung. In dieser Arbeit wird eine Technologie vorgestellt, die eine Bestimmung der Temperatur im Brennraum ermöglicht. Diese basiert auf der Zwei-Linien-Emissions-Spektroskopie unter Verwendung von Formaldehyd als Tracermolekül. Die Laserinduzierte Fluoreszenz von Formaldehyd wird mit Hilfe eines gepulsten Nd:YAG-Lasers bei einer Wellenlänge von 355nm erzeugt. Mit Hilfe einer heizbaren und Druckkammer wurden Messungen unter motorrelevanten Bedingungen durchgeführt. Dabei wurde Fluoreszenzverhalten von Formaldehyd unter sowohl unter Lufteinfluss als auch in Kraftstoff-Luft-Gemischen untersucht. Die erhaltenen Resultate liefern einen direkten temperaturabhängigen Zusammenhang zu den detektierten Fluoreszenzsignalen. Auf diese Erkenntnis basierend wird eine sensorische Umsetzung dieser Messtechnik für den Einsatz an Motoren vorgestellt.
Schlagwörter: Laserinduzierte Fluoreszenz; Zwei-Linien-Emissions-Spektroskopie; Motordiagnostik