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IFKM
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Institut für Kolbenmaschinen (IFKM)

Prof. Dr. sc. techn. Thomas Koch 

Rintheimer Querallee 2
D-76131 Karlsruhe

Tel.: +49 721 608-42431
Tel.: +49 721 608-42432

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Optische Analysemethoden

Optische Methoden werden am IFKM zum einen als Analysewerkzeug in den einzelnen Arbeitsgruppen eingesetzt, zum anderen werden die Verfahren gezielt weiterentwickelt, um beispielsweise neue Einsatzmöglichkeiten zu erschließen.
opt_oben
Zugang
LL_Kerze
Filter
EHT1

Grundsätzlich finden optische Messverfahren am IFKM ihre Anwendung bei der Detektion und Analyse von Strömungen, Einspritzvorgängen und der motorischen Verbrennung. Für Untersuchungen an ursprünglich nicht optisch zugänglichen, seriennahen Einzylinder- oder Vollmotoren wurden Verfahren auf der Basis minimalinvasiver, endoskopoptischer Zugänge etabliert, die lediglich die Schaffung kleiner Zugänge im Größenbereich einer Indizierbohrung erfordern. Damit ist der Einsatz optischer Messtechniken unabhängig vom Brennverfahren, ohne massiven Umkonstruktionsaufwand, parallel zu konventionellen Messtechniken und weitgehend ohne Einschränkung auf das Betriebsverhalten (Last, Drehzahl) möglich. Neben den innermotorischen Anwendungen können optische Methoden auch an Baugruppen von Verbrennungsmotoren (z.B. Ansaug- oder Abgastrakt) sowie an der Temperatur-Druck-Kammer und am Einhubtriebwerk eingesetzt werden.

Zur Strömungserfassung wird die Laser-Doppler-Anemometrie oder für zweidimensional aufgelöste Geschwindigkeitsfelder das Particle-Image-Velocimetry (PIV) Verfahren eingesetzt. Die Verwendung von High-Speed Kameras erlaubt bei PIV zusätzlich eine hohe zeitliche Auflösung (bis 30 kHz).

Die Charakterisierung von Strahlausbreitung und Gemischbildung erfolgt zumeist mit laserbasierten Streulichtverfahren(Mie-Streulicht) und kann ebenfalls mit hoher zeitlicher Auflösung durchgeführt werden. In Sonderfällen kommen Fluoreszenzverfahren (LIF) zum Einsatz.

Zur Analyse der Flammenausbreitung und Verbrennung stehen am Institut verschiedene Kamerasysteme zur Verfügung, die eine Detektion sowohl im sichtbaren als auch im UV-Wellenlängenbereich erlauben. Die vorhandene Photomultiplierkamera ermöglicht hierbei extrem hohe Bildaufnahmeraten von bis zu 200 kHz.

Mit Hilfe der Lichtleitermesstechnik in Form von in den Motor integrierten Einzellichtleitern oder Lichtleiterzündkerzen ist es möglich, weitere Erkenntnisse zur motorischen Verbrennung zu gewinnen. Flammenausbreitungsgeschwindigkeiten und Klopforte lassen sich mit Lichtleitern ebenso bestimmen wie die innermotorische Rußkonzentration und der Temperaturverlauf im Brennraum.