Design, Entwicklung und Charakterisierung einer robusten

Master - Thesis
Design, Entwicklung und Charakterisierung einer robusten
Multispezies-White-Zelle
für
die
Laserdiagnostik
von
Stickoxiden in Abgasen
Stetig strenger werdende Grenzwerte für die Schadstoffemissionen von
Kraftfahrzeugen erfordern sowohl eine Optimierung der motorischen
Verbrennung als auch der entsprechenden Techniken zur Abgasnachbehandlung.
Dabei sind präzise und empfindliche Sensoren zur Konzentrationsbestimmung
der Schadstoffspezies von zentraler Bedeutung. Idealerweise sollte die Messung
berührungsfrei und in situ erfolgen, bei einer Frequenz die eine Auflösung der
einzelnen Motorzyklen erlaubt.
Eine geeignete Messtechnik ist die Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie. Mit
ihrer Hilfe lassen sich absolute, räumlich über den Messpfad gemittelte
Konzentrationen kalibrationsfrei bestimmen. Grundlage ist die schnelle
Abstimmbarkeit (~ kHz) der Laserwellenlänge über eine Absorptionslinie der
betrachteten Spezies hinweg. Die minimal nachweisbare Konzentration wird im
Wesentlichen durch die Länge des Messpfades beschränkt. Um die für diese
Anwendung erforderlichen Nachweisgrenzen zu erreichen, ist ein mehrfacher
Durchgang des Laserstrahls durch das Messvolumen nötig. Dies kann durch
mehrfache Reflexion des Strahls zwischen drei konkaven Spiegeln realisiert
werden, in einer Anordnung nach J. U. White.
Im Rahmen dieser Arbeit soll der bestehende Prototyp einer Einzelspezies-WhiteZelle derart erweitert werden, dass die simultane Messung einer zweiten Spezies
möglich wird. Damit soll eine zeitaufgelöste Konzentrationsbestimmung der
Stickoxide NO und NO2 im Abgastrakt eines Verbrennungsmotors ermöglicht
werden. Die Charakterisierung des Messsystems erfolgt an einem generischen
Abgasprüfstand,
an
dem
bestimmte
Spezieskonzentrationen
und
Gastemperaturen vorgegeben werden können. Erfüllt das System die
Anforderungen, können eventuell auch Messungen am Einzylinder-Testmotor
des RSM durchgeführt werden.
Aufgaben:
 Einarbeitung in Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie und
Multireflexionszellen
 Design einer Multireflexionszelle gemäß Anforderungen
 Charakterisierung des Messsystems am Abgasprüfstand
 NO/NO2-Messungen am RSM-Testmotor
Vorausgesetzt werden:
 Spaß an Konstruktion und Laborarbeit
 CAD- und LabVIEW-Kenntnisse von Vorteil
Beginn: ab sofort
Ansprechpartner/in bei Interesse:
Oliver Diemel ([email protected])
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Reaktive Strömungen und
Messtechnik
High Temperature Process
Diagnostics
Oliver Diemel
Jovanka-Bontschits-Str. 2
64287 Darmstadt
Tel. +49 6151 16 - 28759
[email protected]
Datum
23.02.2016

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