Absorptionsspektroskopie zur zeitaufgelösten Abgasmessung an Verbrennungsmotoren

Die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Prfzyklen zur Bestimmung der Emissionen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor werden zunehmend dynamischer und bercksichtigen mittlerweile auch den praktischen Fahrbetrieb (Real Driving Emissions). Folglich ergeben sich gesteigerte Anforderungen an die entsprechende Abgasmesstechnik. In dieser Arbeit wird ein neuartiges in-situ-Sensorsystem zur Messung gasfrmiger Abgaskomponenten beschrieben, basierend auf Absorptionsspektroskopie mittels durchstimmbarer Diodenlaser (TDLAS). Die Methode ist hoch-selektiv und erfasst ausgewhlte Linien im Infrarotspektrum der betrachteten Moleklspezies. Das entwickelte Sensorsystem wurde ausgelegt auf die Messung von Wasserdampf (H2O), Kohlenstoffdioxid (CO2), Kohlenstoffmonoxid (CO), Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2), deren spektrale bergnge bei Wellenlngen zwischen 1,4 und 5,2 m angeregt werden. Zustzlich zur jeweiligen Konzentration wird ber das H2O-Spektrum auch die Gastemperatur gemessen. Das System ist vollstndig fasergekoppelt und kann ber eine Klemmflanschverbindung im Abgastrakt installiert werden. Das in-situ-Messprinzip, kombiniert mit der schnellen Durchstimmbarkeit der Diodenlaser, erlaubt die zeitliche Auflsung einzelner Motorzyklen, was anhand von Messungen an einem Einzylinder-Forschungsmotor demonstriert werden konnte. An einem Mehrzylinder-Serienmotor wurde der entwickelte Sensor mit einer konventionellen Abgasmessanlage verglichen, wobei unter instationren Betriebsbedingungen deutliche Abweichungen festgestellt wurden. Perspektivisch kann der Sensor demnach sowohl bei dynamischen Emissionsmessungen als auch zur Untersuchung von Zyklus-zu-Zyklus-Schwankungen eingesetzt werden.