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IFKM
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Institut für Kolbenmaschinen (IFKM)

Prof. Dr. sc. techn. Thomas Koch 

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Abgas- und Schmierölanalyse am Verbrennungsmotor

Abgas- und Schmierölanalyse am Verbrennungsmotor
Typ: Vorlesung
Ort: Geb. 10.91, Raum 228
Zeit: Mi. 14:00 - 15:30
Dozent: Dr. Marcus Gohl
SWS: 2
LVNr.: 2134150

Vorlesungsbeschreibung

Die Einhaltung immer enger gehaltener Grenzwerte für Abgasemissionen sowie die Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und der klimaschädlichen CO2-Emissionen sind die wesentlichen Innovationstreiber moderner Verbrennungsmotoren. Zur Erfüllung dieser Anforderungen werden in zunehmendem Maße Downsizing-, Leichtbau- und Hybridisierungs-Konzepte sowie die Reduktion der innermotorischen Reibung der unterschiedlichen tribologischen Systeme im Motor vorangetrieben. Weiterhin wird intensiv an der Optimierung der Abgasnachbehandlung und der Entwicklung von alternativen Betriebsmitteln gearbeitet.

Neben stationären Prüfstandsuntersuchungen zur Kennfelderstellung werden auch dynamische Fahrzyklen betrachtet, um alle Potenziale bei der Entwicklung zu heben. Hierbei geben sowohl Analysen der Abgaskomponenten, als auch der Schmierölzusammensetzung Einblicke in den Zustand und das Verhalten des Motors.
Bei der zielgerichteten Optimierung stützt sich die Entscheidung der Ingenieure daher häufig auf unterschiedlichste Messergebnisse. Hierbei kommen stetig weiterentwickelte dynamische Online- Systeme, aber auch Laborverfahren zum Einsatz. Eine Kenntnis der verschiedenen Methoden sowie der entsprechenden physikalischen und chemischen Prinzipien hilft bei der optimalen Auswahl der Messtechnik und der Ergebnisinterpretation.

Die Vorlesung vermittelt einen Überblick über den Einsatz unterschiedlicher Messtechniken im Bereich der Abgas- und Schmierölanalyse. Dabei geht sie auf die Funktionsprinzipien der Systeme sowie deren Einsatzgebiete in der Motorenentwicklung ein. Neben einem allgemeinen Überblick über die Einsatzfelder werden aktuelle spezifische Entwicklungs- und Forschungsaktivitäten vorgestellt.

Themen werden sein:

  1. Grundlagen:
    • Aktuelle und zukünftige Abgasgrenzwerte
    • Notwendige Nachweisgrenzen der Messtechnik in der Motorenentwicklung
    • Stationärer und dynamischer Motorbetrieb
    • Direkte Messverfahren und Tracer-Methoden
  2. Abgasanalytik:
    • (THC, NO, NOx, CO, CO2, N2O, O2, SO2, NO, NO2, NH3, H2O, Partikel, Sonstige)
    • Flammenionisationsdetektor (FID)
    • Chemilumineszenz Detektor (CLD)
    • Infrarot Detektor (IRD)
    • Paramagnetischer Detektor (PMD)
    • Ultraviolett Diodenlaser (UVD)
    • Laser Dioden Detektor (LDD)
    • Partikelmessung
    • Fourier-Transformations-IR-Spektroskopie (FTIR)
    • Diodenlaser-Spektrometer
    • Massenspektrometer (MS)
  3. Schmierölanalytik:
    • (Elementanalyse, Rußgehalt, Verschleißanalyse, Wasser- / Kraftstoffgehalt)
    • Ölzustandssensoren
    • Optische ICP-Emissionsspektrometrie (ICP-OES)
    • Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)
    • Radionuklid-Verschleißanalyse (RNT)
    • Laserinduzierte Fluoreszenz (LIF)
    • Gaschromatographie (GC)
    • LaserNet Fines (LNF)
    • Rußanalytik
  4. Entwicklungs- und Forschungsaktivitäten
    • IRMA: InfraRot-/MAssen-Spektrometer-Mess-System für KFZ-Abgase
    • SÖVM: Dynamische Ölemissionsmessung
    • OILPAS: Online Imaging of Liquid- Particle Suspension
    • Hochdynamische Inzylinderabgasanalyse