Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aufnahmen mit der Hochgeschwindigkeits-Kamera

27.03.2003


Institut für Kolbenmaschinen erforscht bessere und sauberere Motoren

Stärker! Leiser! Sparsamer! Sauberer! Hersteller und Kunden richten an Verbrennungsmotoren heute hohe Ansprüche - um herauszufinden, ob und wie die Motoren diesen genügen können, hat das Institut für Kolbenmaschinen unter Leitung von Professor Dr. Ulrich Spicher ein neues optisches Verfahren zur Analyse der Verbrennung entwickelt: ein System zur Flammenvisualisierung, das auf der Lichtleitermesstechnik aufbaut. "Damit können wir Verbrauch und Emission optimieren", erklärt Professor Spicher. Schon jetzt haben Versuche am Institut ergeben, dass mit einem strahlgeführten Brennverfahren für Ottomotoren mit Direkteinspritzung der Kraftstoffverbrauch um 15 bis 30 Prozent gesenkt werden kann. Das strahlgeführte Verfahren unterscheidet sich von anderen, zum Beispiel dem wandgeführten, dadurch, dass die räumliche Nähe von Kraftstoffeinspritzer und Zündkerze eine höhere Abmagerungsfähigkeit bedingt: Der Kraftstoffanteil im Zylinder kann weiter reduziert werden und somit wird - bei gleicher Leistung - weniger Kraftstoff verbraucht.

Das System zur Flammenvisualisierung besteht aus einem Lichtleiterendoskop und einer Photomultiplier-Kamera, die schwächste Lichtstrahlen erfasst und diese mit hoher zeitlicher Auflösung in elektrische Impulse umwandelt. So ist es möglich, die für die Verbrennung maßgebliche UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 250 bis 450 Nanometer zu erfassen (1 Nanometer = 1 Milliardstel Meter).

In eine gebohrte Öffnung wird das Endoskop mit einem Außendurchmesser von vier Millimetern eingeschraubt. Es besteht aus 11.520 Lichtleitfasern, die zu einem Faserbündel zusammengefasst sind. Der Gesamtbeobachtungswinkel des Endoskops beträgt 80 Grad - so kann die Flamme in weiten Teilen des Brennraums erfasst werden. Das Endoskop überträgt sowohl die sichtbare Strahlung als auch die UV-Strahlung auf die Empfängerfläche der Kamera. Diese besteht aus 1920 Photomultipliern - so erhält man ein Bild mit einer hohen Auflösung. Bis zu 32.000 aufeinanderfolgende Verbrennungsbilder kann das System aufnehmen. Mit einer eigens hierfür entwickelten Software werden die Flammenbilder analysiert. Somit ist es möglich, Orte zu bestimmen, wo Schadstoffe entstehen, und daraus Maßnahmen abzuleiten, die Motoren sauberer und leiser machen.

Um leistungsfähigere und umweltfreundlichere Motoren geht es auch bei dem Vorhaben des Instituts, eine Laser-Messtechnik auf den Motorbetrieb zu übertragen: Mit der Particle-Image-Velocimetry (PIV) will Spichers Team die Strömungsverhältnisse bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung genauer analysieren. Ziel sei es, so der Institutsleiter, "die Emissionen abzusenken". Das Verfahren ermöglicht eine zeitlich und örtlich hochaufgelöste Bestimmung von Strömungsfeldern, indem es die Bewegung kleiner, der Strömung beigefügte Teilchen mit einer speziellen digitalen Kamera erfasst: Durch zwei Belichtungen in kurzem Abstand lässt sich ermitteln, wie die Teilchen ihre Position in einem bestimmten Zeitintervall verändern. Mit statistischen Methoden finden die Wissenschaftler heraus, wie sich die Geschwindigkeit der Teilchen verändert.

So gewinnen die Forscher neue Erkenntnisse vor allem über die Interaktion von Einspritzstrahl und Zylinderinnenströmung bei Motoren mit Direkteinspritzung. Um dabei verschiedene Phasen der Strömung unterscheiden zu können, arbeiten sie mit Fluoreszenzlicht. Mit ihren Strömungsmessungen belegen sie die Aussagekraft von Simulationsrechnungen, mit deren Hilfe Parameter und ihre Variationen in kürzester Zeit zuverlässig berechnet werden können. "Damit", so Professor Spicher, "lassen sich die Entwicklungszeit und somit auch die Entwicklungskosten erheblich verringern".

Nähere Informationen:


Dipl.-Ing. Jürgen Fischer
Institut für Kolbenmaschinen


Telefon: 0721/608-8524
E-Mail: juergen.fischer@ifkm.uni-karlsruhe.de

Presse und Kommunikation
Universität Karlsruhe (TH)
76128 Karlsruhe
Telefon (0721) 608-2089
Telefax (0721) 608-3658
E-Mail: presse@verwaltung.uni-karlsruhe.de

| Universität Karlsruhe
Weitere Informationen:
http://www-ifkm.mach.uni-karlsruhe.de

Weitere Berichte zu: Direkteinspritzung Endoskop Flammenvisualisierung Teilchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Mitarbeiter der Hochschule Ulm entwickeln neue Methode zur Desinfektion von Kontaktlinsen
17.07.2017 | Hochschule Ulm

nachricht Form aus dem Vakuum: Tiefziehen von Dünnglas eröffnet neue Anwendungsfelder
07.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten