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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

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Abgas- und Schmierölanalyse am Verbrennungsmotor

Abgas- und Schmierölanalyse am Verbrennungsmotor
Typ: Vorlesung (V)
Semester: SS 2020
Ort: Geb. 10.91, Raum 228
Zeit: 22.04.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude


29.04.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

06.05.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

13.05.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

20.05.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

27.05.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

03.06.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

10.06.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

17.06.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

24.06.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

01.07.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

08.07.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

15.07.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

22.07.2020
14:00 - 15:30 wöchentlich
10.91 Raum 228
10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude


Dozent: Dr.-Ing. Marcus Gohl
SWS: 2
LVNr.: 2134150

Voraussetzungen

keine
Empfehlungen: Kenntnisse im Bereich Fahrzeug- bzw. Motorentechnik sowie Messtechnik sind von Vorteil

Beschreibung

Medien: Vorlesung mit Powerpointfolien

Literaturhinweise

Die Vorlesungsunterlagen werden vor jeder Veranstaltung an die Studenten verteilt.

Lehrinhalt

Die Studenten befassen sich mit dem Einsatz unterschiedlicher Messtechniken im Bereich der Abgas- und Schmierölanalyse. Dabei werden die Funktionsprinzipien der Systeme sowie deren Einsatzgebiete in der Motorenentwicklung vermittelt. Neben einem allgemeinen Überblick über Standard-Applikationen werden aktuelle spezifische Entwicklungs- und Forschungsaktivitäten vorgestellt.

Arbeitsbelastung

Präsenzzeit: 24 Stunden
Selbststudium: 96 Stunden

Ziel

Die Studenten können die Herausforderungen durch aktuelle Emissionsvorschriften bei der Motorenentwicklung darstellen. Sie können die grundlegenden Prinzipien der Messtechniken und die Verfahren zur Analyse von Abgaskomponenten und Bestandteilen von Motorölen benennen und erklären. Hiermit sind sie in der Lage zwischen verschiedenen Methoden für eine Messaufgabe auszuwählen und die Ergebnisse entsprechend zu interpretieren.

Prüfung

Hörerschein oder Möglichkeit einer mündlichen Prüfung, Dauer 25 min., keine Hilfsmittel

Vorlesungsbeschreibung

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