Abstract:

Eine laser-diagnostische Methode zur gleichzeitigen berührungsfreien Messung von Kraftstoffkon- zentration, Sauerstoffkonzentration und Temperatur wurde unter motorischen Bedingungen unter- sucht. Das Verfahren basiert auf der zwei Tracer-LIF (Laser-Induzierte Fluoreszenz) mit Einzel- Wellenlängen-Laseranregung. Der erste, temperaturempfindliche Tracer (Naphthalin) wird verwendet, um mit zunehmender Rotverschiebung des LIF-Signals die Temperatur zu bestimmen. Dazu wird das Verhältnis der LIF-Intensitäten in zwei verschiedenen Spektralbereichen gemessen. Der zweite Tracer (Toluol) weist eine andere Sauerstoff-Empfindlichkeit auf, so dass auf dem Quotient der LIF- Signalstärke beider Tracer der Sauerstoff‐Partialdruck bestimmt werden kann. Das niedrige Niveau der photophysikalischen Interaktion zwischen Toluol und Naphthalin wurde durch die Untersuchung von deren Gemischen bei verschiedenen Temperaturen, Drücken und Sauerstoff-Partialdrücken ge- prüft. Die entwickelte LIF Technik wurde in einer Hochdruck- und Hochtemperatur-Zelle untersucht, welche reproduzierbare Einspritzung und Gaszustände unter motorähnlichen Bedingungen gewährte. Darüber hinaus ermöglicht diese Messzelle unabhängige Parametervariationen für Temperatur- und Sauerstoff-Partialdruck. Durch Untersuchung der Toluol-LIF konnte weiterhin der Messfehler jener LIF-Verfahren bestimmt werden, die auf dem Intensitätsverhältnis zweier Spektralbänder basieren. Im Fall verdampfenden Diesel-Jets (motorische Bedingungen) konnte so eine 1-σ Präzision von 20-40K bestimmt werden. Anschließend wurde das Potential der Zwei-Tracer-LIF-Technik zur gleichzeitigen Messung von Temperatur und Sauerstoff-Partialdruck unter motorischen Bedingungen bewertet (bei hoher Temperatur, hohem Druck und starker Inhomogenität von Temperatur und Spezieskonzentrati- on). Die Zwei-Tracer-LIF-Technik konnte ihre Eignung zur Messung niedriger Sauerstoff- Partialdrücke (bis 0,3 bar) nachweisen, zur Messung von motortypisch hohen Partialdrücken eignet sie sich aber noch kaum.