Die Forschungsarbeiten am EMPI sind stark experimentell ausgerichtet. Umfangreiche experimentelle Einrichtungen stehen zur Verfügung. Sie dienen zur Analyse von mikroskopischen Details von Reaktionsprozessen in Stoßwellenapparaturen und Strömungsreaktoren. Spektroskopische Eigenschaften, Energietransferprozesse werden mit Hilfe von Laser-basierten Methoden untersucht. Anlagen zur Synthese von Nanopartikeln werden vom Labormaßstab bis hin zum Produktionsmaßstab eingesetzt. Verbrennungsprozesse werden sowohl in Laborflammen, als auch in großen turbulenten Verbrennungssystemen wie in Verbrennungsmotorenprüfständen untersucht.

Es stehen zahlreiche Lasersysteme (abstimmbare UV Laser, abstimmbare Excimer Laser, hochrepetitive Nd:YAG Laser) zur Verfügung.

Ein umfangreicher Gerätepark mit abbildenden Detektoren (EMCCD, ICCD, High-repetition-rate CMOS Kameras) dient zur abbildenden Messtechnik, beispielsweise von quantitativen Konzentrationsverteilungen in Reaktionsprozessen.

Insgesamt fünf Stoßwellenrohre (bis zu 500 bar Spitzendruck), ausgestattet mit Absorptionsmesstechniken (ARAS, Ring-Dye-Laser Absorption, kinetische Spektrometer und high-repetition-rate Massenspektrometrie dienen zur Aufklärung der Geschwindigkeit von Elementarreaktionen und von komplexen Reaktionsmechanismen.

Reaktionszellen und Strömungsapparaturen stehen von Hochvakuum bis 40 bar zur Verfügung.

Niederdruckbrenner / Plasmakanal

Plasmareaktor mit angeschlossenem PMS

Ziel
Synthese von Nanopartikeln in der Gasphase mit steilen Temperaturgradienten und kurzen Verweilzeiten sowie deren online/inline Untersuchung wird durch den Einsatz von Plasmareaktoren ermöglicht. Eine detaillierte Messung von Partikelgrößen und Partikelgrößenverteilungen im Verlauf des Wachstumsprozesses gibt Aufschluss über die das Partikelwachstum bestimmenden Parameter sowie die Kinetik der damit verbundenen Prozesse. Diese Untersuchungen werden mit Hilfe eines in Strömungsrichtung angeschlossenen Partikelmassenspektrometers (PMS) durchgeführt, welches die Untersuchung des beginnenden Partikelbildungsprozess erlaubt. Der Reaktor soll zudem ausreichende Materialmengen für weitergehende (ex-situ) Untersu-chungsmethoden (TEM, BET, XRD) zur Verfügung stellen. Weiterhin  sollen größenselektierte Nanopartikel auf unstrukturierten und strukturierten Substraten deponiert werden um die Charakterisierung von (größen)spezifischen Materialeigenschaften, insbesondere ihre optischen und elektrischen Eigenschaften, zu untersuchen.

Verfahren
Die Erzeugung eines Plasmas erfolgt durch resonante Abstimmung einer zylindri-schen Mikrowellenantenne an die Frequenz der Mikrowellenquelle mit f = 2,45 GHz. Mit einer Leistung von bis zu 2 kW steht ausreichend Energie zur Verfügung, um in einem als Reaktor dienenden Quarzglasrohr durch Ionisation von Gasen ein Plasma zu zünden. Der Druck im Reaktor kann in weiten Grenzen im Bereich von 10 bis 1000 mbar eingestellt werden. Für die Untersuchung der Partikelbildung können Prekursoren direkt oder mit Hilfe eines Gassättigers zugeführt werden. Die Anregung der Gase ist weitestgehend unspezifisch, so dass nahezu beliebige Gase und Gasmischungen prozessiert werden können. Durch Online-Analytik mit dem Partikelmassenspektrometer können Partikelgröße und die Partikelgrößenverteilung gemessen werden. Erweitert wird der Plasmareaktor durch Gasanalytik (QMS) und Laserdiagnostik (NO-LIF, Atom-LIF). Die Deposition von größenselektierten Nanopartikeln erfolgt als Multi- und Submonolagen mittels Molekularstrahlprobenahme auf beliebigen Substraten.

Veröffentlichungen
J. Knipping, H. Wiggers, B. Rellinghaus, P. Roth, D. Konjhodzic, C. Meier, Synthesis of High Purity Silicon Nanoparticles in a Low Pressure Microwave Reactor, J. Nanosci. Nanotechnol. 4 (2004) 1039-1044

Niederdruck Flammenreaktor (FLR-PMS)

Ziel
Flammenreaktoren für die Nanopartikelsynthese sind weit verbreitet, da mit Ihnen auf eine einfache Weise hohe Temperaturen und hohe chemische Umsätze erreicht werden können. Die ablaufenden Reaktionsprozesse sind aber vielfach nur ungenügend verstanden. Für die Aufklärung der Flammen- und Partikelbildungschemie ist ein Niederdruck-Flammenreaktor mit vorgemischten Gasen besonders geeignet. Durch die Vormischung bildet sich eine senkrecht zur Strömungsrichtung homogen ausgebildete Flamme und auf Grund des niedrigen Drucks ist die Flamme räumlich ausgedehnt, so dass die verschiedenen Bereiche der Partikelsynthese im Detail untersucht werden können. Mit laserspektroskopischer Messtechnik und  Molekularstrahlprobennahme mit massenselektiver Analytik kommen zwei leistungsfähige Untersuchungsmethoden am Niederdruck Flammenreaktor zum Einsatz. Hierdurch lassen sich transiente Spezies in der Flamme nachweisen und die Bildung und das Wachstum von Partikeln studieren. Zusätzlich lassen sich mit dem Molekularstrahl Partikel größenselektiv auf Substraten abscheiden.

Verfahren
Der Niederdruck-Flammenreaktor besteht aus einem wassergekühlten Brenner mit horizontaler Strömungsrichtung für vorgemischte Gase, der in einer Vakuumkammer montiert ist. Als Brennstoffe dienen Wasserstoff, Acetylen oder Propan, Sauerstoff dient als Oxidator und Argon oder Stickstoff als Verdünnungsgas. Der nutzbare Druckbereich erstreckt sich von 15 bis 50 mbar. Für die Untersuchung der Partikelbildung können verdampfbare Prekursoren direkt oder mit Hilfe eines Gassättigers zugeführt werden. Der Abstand zwischen Brenner und einer Probenahmedüse ist einstellbar, so dass die Flamme an verschiedenen Positionen mit einer Düse-Skimmer-Anordnung untersucht werden kann. Der entstehende Molekularstrahl wird mit einem Partikelmassenspektrometer (PMS) oder mit einem Flugzeitmassenspektrometer (TOF) analysiert. Der messbare Größenbereich erstreckt sich beim Partikelmassenspektrometer von etwa 2 bis 15 nm und beim Flugzeitspektrometer von 1 bis 10.000 amu. Zusätzlich kann die Flamme über radiale optische Zugänge mit Laserverfahren (Fluoreszenz- und Inkandeszenzmessungen) untersucht werden.

Veröffentlichungen
P. Ifeacho, T. Huelser, H. Wiggers, C. Schulz, P. Roth, Synthesis of SnO2-x nanopar-ticles tuned between 0 < x < 1 in a premixed low pressure H2/O2/Ar flame, Proc. Combust. Inst. 31 (2007) 1805-1812.

Heißwandreaktor 126 (HWR 126)

Ziel
Heisswandreaktoren sind universell einsatzbare Anlagen, mit denen eine Vielzahl von Stoffen umgesetzt werden können. Sie eignen sich insbesondere zur Herstellung von Nanomaterialien, die über den thermischen Zerfall von Prekursoren entstehen. Mit Hilfe der Reaktionsparameter wie Temperatur, Druck, Konzentration und Verweilzeit lassen sich Partikelgröße und –morphologie und damit Materialeigenschaften verändern und anpassen. Heisswandreaktoren erfordern umfangreiche Messtechnik, da nur dann die Versuchsparameter ausreichend genau kontrolliert und geregelt werden können. Viele Materialien sind oxidationsempfindlich und dürfen nicht der Luft ausgesetzt werden. Eine automatische Abfüllung und eine mit Schutzgas überlagerte Abfüllung können daher erforderlich sein. Für die technische Erprobung von neuen, angepassten und hochspezifischen Nanomaterialien ist auch die Frage nach einer ausreichenden Verfügbarkeit wichtig. Heisswandreaktoren können kontinuierlich betrieben werden und ermöglichen eine hohe Produktionsrate.

Verfahren
Zentraler Bestandteil des Heisswandreaktor 126 ist ein senkrecht durchströmter Rohrofen mit einer Höhe von 2,4 m und einem inneren Durchmesser von 126 mm. Die Beheizung erfolgt über sechs getrennt regelbare Heizungen und die maximale Arbeitstemperatur beträgt 1100°C. Die Anlage ist für einen weiten Druckbereich zwi-schen 10 und 1500 mbar ausgelegt. Die Produktionsrate liegt bei mehreren 100 g bis zu einigen kg pro Stunde. Über rückspülbare Filter und ein mit Stickstoff gespültes Klappensystem kann das synthetisierte Material während des Versuchs aus der Anlage entfernt und direkt in Behälter abgefüllt. Über 30 Messwertaufnehmer ermöglichen kontrollierte Synthesebedingungen. Der Reaktionsumsatz während der Synthese wird mit Hilfe von Gaschromatographie überwacht. Auf Grund seiner Größe ist der Reaktor mit einem aufwändigen Sicherheitssystem ausgestattet, so dass brennbare oder selbstentzündliche Gase sicher umgesetzt werden können. Der HWR 126 wird überwiegend zur Synthese von Silizium aus Monosilan benutzt.

Veröffentlichungen
H. Wiggers, R. Starke, P. Roth, "Silicon Particle Formation by Pyrolysis of Silane in a Hot Wall Gasphase Reactor", Chem. Eng. Technol. 24, 261-264 (2001).

Heißwandreaktor 50 (HWR 50)

Ziel
Heißwandreaktoren eignen sich für die gezielte Synthese von nichtoxidischen Nanomaterialien aus der Gasphase. Eigenschaften wie Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung und Morphologie der Partikel lassen sich durch Veränderung der Strömungsbedingungen sowie durch Druck und Temperatur in weiten Grenzen einstellen. Insbesondere für die wissenschaftliche Untersuchung der Nanopartikel-Entstehungsprozesse ist dazu ein gut zugänglicher Heißwandreaktor mit möglichst zahlreichen Mess- und Probenahmestellen erforderlich. Online-Untersuchungen wie die Laserinduzierte inkandeszenz (LII) zur Bestimmung von Partikelgrößen sowie eine nahezu störungsfreie Probenahme von Materialien aus dem Reaktor liefern wertvolle Informationen über die Bildung und das Wachstum unter ausgewählten Reaktionsbedingungen. Diese Informationen können neben der Prozessoptimierung auch als Grundlage für die numerische Simulation der reaktiven Strömung und des Partikelbildungsprozesses dienen.

Verfahren
Der HWR50 besteht aus einem senkrecht durchströmten Quarzglas-Heißwandreaktor sowie einem Partikelfilter zum Abscheiden der synthetisierten Partikel. Er ermöglicht die Zufuhr verschiedener gasförmiger Prekursoren, die sowohl gleichzeitig als auch gestaffelt eingeleitet werden können. Somit sind neben Reinstoffen auch Core/Shell Materialien wie beispielsweise Kohlenstoff-beschichtete Eisen-Nanopartikel herstellbar Die maximale Arbeitstemperatur beträgt 1000°C und der Druckbereich erstreckt sich von 10 mbar bis Atmosphärendruck. Es besteht ein optisch und mechanisch zugänglicher Bereich stromabwärts der beheizten Zone. Hier können sowohl Materialproben während des Reaktorbetriebs entnommen als auch optische Messungen wie bspw. LII und laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) durchgeführt werden. Für die ex-situ Charakterisierung und Weiterverarbeitung der hergestellten Materialien können Partikelmengen bis zu einigen Gramm pro Stunde synthetisiert werden. Die Partikelentnahme kann unter Inertgasbedingungen erfolgen.

Veröffentlichungen
Orthner, H.R., Roth, P., Materials Chemistry and Physics 78, 453-458 (2002)

Mikrowellen-Plasma-Reaktor

Ziel
Gasphasen Plasmareaktoren sind hervorragend geeignet für die Synthese von nicht aggregierten, hochspezifischen Nanomaterialien, speziell aus Silicium. Silicium ist eines der Grundmaterialien der Halbleiterindustrie. Es findet breite Anwendungen in Computerchips, Solarzellen und als Basismaterial für Sensoren. Zusammen mit Germanium ist es auch ein viel diskutiertes Element für die Verwendung in Hochtemperatur-Thermoelektrika. Die Nanostrukturierung von Silicium zeigt facettenreiche neue Eigenschaften dieses alt bekannten Materials auf, wie zum Beispiel einstellbare Photolumineszenz, verbesserte thermoelektrische Effizienz und Anwendungsmöglichkeiten in Elektroden von Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Dieser Reaktor ermöglicht die Synthese ausreichender Mengen maßgeschneiderter Nanopartikel für Untersuchungen ihrer Eignung für unterschiedliche Anwendungen. Er dient ebenso zur Erforschung der Partikelbildung in Abhängigkeit von den Syntheseparametern auf Größe, Morphologie und Eigenschaften.

Verfahren
Dieser Mikrowellenströmungsreaktor erzeugt ein Plasma aus Argon und Wasserstoff,  in dem gasförmige Ausgangsstoffe z.B. Silan (SiH4) zerlegt werden und einen übersättigten Dampf bilden. Dieser übersättigte Dampf kondensiert, abhängig von den herrschenden Bedingungen, zu Kristallen mit Durchmessern zwischen 5 und 100 nm. Produktionsraten von einigen Gramm pro Stunde können über diesen Syntheseweg erreicht werden. Das Syntheseprodukt wird von dem Gasstrom in einen Filterabscheider gefördert, in dem es gesammelt und für eine Abfüllung unter Inertgas bereit gehalten wird. Die quantitative Umsetzung der Prekursoren wird online mit Massenspektrometrie überwacht. Die Synthese findet bei 10–200 mbar, 1–2,5 kW Mikrowellenleistung und Gesamt-Gasflüssen von 5-15 slm statt. Der Prekursorfluss variiert zwischen 10 und 200 sccm. Das plasmagestützte Verfahren erlaubt darüber hinaus die Synthese eines breiten Spektrums von oxidischen und nicht-oxidischen Nanopartikeln aus gasförmigen oder verdampfbaren Ausgangsstoffen.

Veröffentlichungen         
J. Knipping, H. Wiggers, B. Rellinghaus, P. Roth, D. Konjhodzic, C. Meier „Synthesis of high purity Silicon nanoparticles in a low pressure microwave reactor“ J. Nanosci. Nanotech. 4, 1039-1044, (2004).

Analytik

Ziel
Die physikalische und chemische Charakterisierung von Substanzproben aus dem Bereich der Materialwissenschaften mit Standardmethoden ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der wissenschaftlichen Arbeit. In Falle von Nanomaterialien sind die optischen Eigenschaften auf Grund von Quantisierungseffekten besonders aussagekräftig. Sie geben Informationen über die elektronische Struktur des betrachteten Systems. Nanomaterialien zeichnen sich zudem durch eine große Oberfläche aus; diese kann über Gasadsorption schnell und zerstörungsfrei bestimmt werden. Wesentliches Synthesewerkzeug bei der Herstellung von Nanomaterialien ist die Gasphasensynthese. Zur Aufklärung von Gasphasenreaktionen ist daher eine genaue chemische Analyse der Gasphase unerlässlich. Für diesen Zweck ist die Kombination aus Gaschromatographie und Massenspektrometrie (GC/MS) ein sehr leistungsfähiges Werkzeug. Von Vorteil ist, dass sowohl Substanzgemische als auch Reinstoffe identifiziert werden können. GC/MS ermöglicht eine quantitative Bestimmung.

Verfahren
Die optischen Eigenschaften eines Materials sind durch die UV-Vis Absorption und die Fluoreszenz festgelegt. Zur Bestimmung der Absorption steht ein Cary 400 UV-Vis-Spektrometer zur Verfügung. Die Fluoreszenz wird mit einem Horiba FluoroLog FL3 Fluoreszenzspektrometer erfasst. Hochwertige Spektren werden durch den Einsatz von Doppelmonochromatoren und eines Peltier-gekühlten Detektors erreicht. Die Quantenausbeute kann mit einer Ulbrichtkugel bestimmt werden. Bei beiden Geräten stehen Probenhalter für Pulverproben zur Verfügung. Die Gasadsorption wird mit Stickstoff bei 77 K mit einem Quantachrome Nova 2200 bestimmt. Das Gerät verfügt über eine Messstelle und zwei Ausheizstationen. Eine genauere Analyse der Adsorptionsisothermen ermöglicht zudem die Bestimmung der Porengröße. Für die GC/MS kommt ein Agilent GC 7890 N gekoppelt mit einem MSD 5975 C zum Einsatz. Das Gerät kann sowohl flüssige als auch gasförmige Proben analysieren. Für den empfindlichen Nachweis von Kohlenwasserstoffen steht außerdem ein Flammenionisationsdetektor zur Verfügung.

Kontakt
Dr. H. Orthner, Hans Orthner, Tel.: +49 (0)203 - 379 8030, IVG

Kontakt

apl. Prof. Dr. H. Wiggers

UHV Stoßwellenrohr 1

Ziel
In Stoßwellenrohren wird die Geschwindigkeit schnell ablaufender Reaktionen bei hohen Temperaturen untersucht. Eine Stoßwelle, die durch eine Gasexpansion hervorgerufen wird, heizt das reaktive Gasgemisch innerhalb von Mikrosekunden auf Temperaturen von bis zu einigen tausend Kelvin auf und die nachfolgenden Reaktionen werden mit Hilfe optischer Verfahren beobachtet. Mittels hoch sensitiver spektroskopischer Methoden ist es möglich, Konzentrationsprofile der reagierenden bzw. entstehenden atomaren und molekularen Spezies zeitaufgelöst zu messen. Durch die Wahl der Gasmischung können in hochverdünnten homogenen Reaktionssystemen gezielt einzelne Elementarreaktionen untersucht ihre Reaktionsgeschwindigkeitskoeffizienten bestimmt werden. Der Fokus unserer Untersuchungen liegt auf den Reaktionen organischer Verbindungen. Die gewonnenen Daten bilden die Grundlage für die Entwicklung und Validierung von Reaktionsmechanismen für die numerische Simulation von Verbrennungsreaktionen.

Verfahren
Das Stoßwellenrohr hat eine Gesamtlänge von 9,2 m und einen Innendurchmesser von 79 mm. Es ist durch eine Aluminiummembran (Dicke bis 0,1 mm) in die Hochdruck- (3,5 m) und die Untersuchungssektion (5,7 m) unterteilt. Die reaktiven Gase werden in einem Edelstahltank gemischt und in die Untersuchungssektion eingefüllt. Die Hochdrucksektion wird mit H2 bis zum Bersten der Membran befüllt. Drucksensoren messen die Stoßwellengeschwindigkeit, anhand derer man die Reaktionsbedingungen (Druck und Temperatur) hinter der Stoßwelle ermitteln kann. Zur Messung der Konzentrations-Zeit-Profile kommt die Ringdyelaser- Absorptionsspektroskopie (RDLAS, UV bis VIS) und die Atomresonanz-Absorptionsspektroskopie (ARAS, VUV bis UV) zum Einsatz. Die Anwendung von H-ARAS wird durch den Aufbau (Turbomolekularpumpe nahe am Messvolumen) begünstigt. Beide Methoden ermöglichen selektive und sensitive Konzentrationsmessungen (im Bereich einiger ppm). Die Kinetik angeregter Spezies (OH*, CH*, C₂< >*) kann in reaktiven Systemen durch Emissionsmessungen untersucht werden.

Veröffentlichungen
Kathrotia, T.; Fikri, M.; Bozkurt, M.; Hartmann, M.; Riedel, U.; Schulz, C. Combust.  Flame 157 (2010) 1261-1273

UHV Stoßwellenrohr 2

Ziel
In Stoßwellenrohren wird die Geschwindigkeit schnell ablaufender Reaktionen bei hohen Temperaturen untersucht. Eine Stoßwelle, die durch eine Gasexpansion hervorgerufen wird, heizt das reaktive Gasgemisch innerhalb von Mikrosekunden auf Temperaturen von bis zu einigen tausend Kelvin auf und die nachfolgenden Reaktionen werden mit Hilfe optischer Verfahren beobachtet. Mittels hoch sensitiver spektroskopischer Methoden ist es möglich, Konzentrationsprofile der reagierenden bzw. entstehenden atomaren und molekularen Spezies zeitaufgelöst zu messen. Durch die Wahl der Gasmischung können in hochverdünnten homogenen Reaktionssystemen gezielt einzelne Elementarreaktionen untersucht ihre Reaktionsgeschwindigkeitskoeffizienten bestimmt werden. Das Spektrum der untersuchten Systeme reicht von einfachen organischen Verbindungen bis hin zu metallorganischen Molekülen, die in der Nanopartikelsynthese und Gasphasendeposition (CVD) eingesetzt werden. Die gewonnenen Daten bilden die Grundlage für die Entwicklung und Validierung  von Reaktionsmechanismen, die dann zur numerischen Simulation von reaktiven Prozessen in der Gasphase eingesetzt werden.

Verfahren
Das Stoßwellenrohr hat eine Gesamtlänge von 9,2 m und einen Innendurchmesser von 79 mm. Es ist durch eine Aluminiummembran (Dicke bis 0,1 mm) in Hochdruck- (3,5 m) und Untersuchungssektion (5,7 m) unterteilt. Die reaktiven Gase werden in einem Edelstahltank gemischt und in die Untersuchungssektion eingefüllt. Die Hochdrucksektion wird mit H2 bis zum Bersten der Membran befüllt. Drucksensoren messen die Stoßwellengeschwindigkeit anhand derer man die Reaktionsbedingungen (Druck und Temperatur) ermitteln kann. Neben der thermischen Erzeugung reaktiver Spezies ist es möglich, durch Photodissoziation mit Hilfe eines ArF-Excimerlasers definierte reaktive Molekülfragmente zu erzeugen. Zur Messung der Konzentrations-Zeit-Profile kommt die Ringdyelaser-Absorptionsspektroskopie (RDLAS, UV bis VIS) oder die Atomresonanz-Absorptionsspektroskopie (ARAS, VUV bis UV) zum Einsatz. Beide Methoden ermöglichen selektive und sensitive Konzentrationsmessungen (im Bereich einiger ppm).

Veröffentlichungen
Fikri, M.; Makeich, A.; Rollmann, G.; Schulz, C.; Entel, P. J. Phys. Chem. A  (2008),  112(28),  6330-6337.

Hochdruck Stoßwellenrohr (HPST)

Ziel
In Stoßwellenrohren wird die Geschwindigkeit  schneller Gasphasenreaktionen untersucht. Eine Stoßwelle, die durch eine Gasexpansion hervorgerufen wird, heizt das reaktive Gasgemisch innerhalb von Mikrosekunden auf Temperaturen von bis zu einigen tausend Kelvin auf und die nachfolgenden Reaktionen werden mit optischen Verfahren beobachtet. Das Hochdruckstoßwellenrohr des IVG ermöglicht die Untersuchung der Zündverzugszeiten von unverdünnten Kraftstoff/Luftgemischen zur Beschreibung der Zündeigenschaften von Kraftstoffen für motorische Anwendungen. Von Interesse ist die Abhängigkeit der Reaktionseigenschaften von der Brennstoffzusammensetzung. Die ermittelten Daten unterstützen die theoretische Beschreibung und Modellierung des Verbrennungsprozesses, so dass neue Kraftstoffe (z.B. auf Basis von Biomasse) genutzt werden können und Kraftstoffe für bestimmte Anwendungen maßgeschneidert werden können. Brenngas/ Luft-Mischungen werden untersucht, um Daten für die Entwicklung schadstoffarmer Gasturbinen oder für die Sicherheitstechnik bereitzustellen.

Verfahren
Das Stoßwellenrohr hat eine Gesamtlänge von 12,5 m und einen Innendurchmesser von 90 mm. Es ist durch eine Aluminiummembran (Dicke bis 7 mm) in Hochdruck- (6,1 m) und Untersuchungssektion (6,4 m) unterteilt. Die reaktiven Gase werden in einem druckfesten Edelstahltank gemischt und in die Untersuchungssektion eingefüllt. Die Hochdrucksektion wird mit He / Ar-Gemisch bis zum Bersten der Membran (max 100 bar) befüllt. Ein Anpassen der Gasmischung ermöglicht Testzeiten bis zu 15 ms. Der Maximaldruck im Rohr beträgt 500 bar. Zur Untersuchung schwerflüchtiger Kraftstoffe kann die Anlage bis 250°C beheizt werden. Druck¬sensoren beobachten die Stoßwellengeschwindigkeit und Zündung. Flammen¬leuchten wird über Photomultiplier und optional mit Kameras durch ein Fenster im Endflansch gemessen. Gasproben können über ein GC/MS System (Gaschromatograph / Massenspektrometer) analysiert werden, um auszuschließen, dass bereits vor Eintreffen der Stoßwelle chemische Veränderungen eintreten. Vergleichbare Anlagen gibt es in weniger als 10 Labors weltweit.

Veröffentlichungen
Herzler, J.; Fikri, M.; Hitzbleck, K.; Starke, R.;  Schulz, C.; Roth P.; Kalghatgi, G. T. Combust. Flame 2007, 149, 25-31.
Cancino, L. R.; Fikri, M.; Oliveira, A. M. M.; Schulz, C. Proc. Combust. Inst. 2009, 32.

TOF-MS Stosswellenrohr

Ziel
In Stoßwellenrohren wird die Geschwindigkeit schneller Gasphasenreaktionen untersucht. Eine Stoßwelle, die durch eine Gasexpansion hervorgerufen wird, heizt das reaktive Gasgemisch innerhalb von Mikrosekunden auf Temperaturen von bis zu einigen tausend Kelvin auf und die nachfolgenden Reaktionen werden mit einem schnell repetierenden Flugzeitmassenspektrometer beobachtet. Das TOF/MS-Stoßwellenrohr des IVG ermöglicht die Untersuchung insbesondere solcher Reaktionssysteme, zu denen kein Zugang durch optische Spektroskopie besteht. Von Interesse ist die Untersuchung komplexer Reaktionssysteme; z.B. die Bildung von Nanopartikeln aus den entsprechenden Prekursoren. Die ermittelten Daten unterstützen die theoretische Beschreibung und Modellierung des Partikelbildungsprozesses, so dass neue Materialien gezielt synthetisiert werden können.

Verfahren
Das Stoßwellenrohr hat eine Gesamtlänge von 9,0 m und einen Innendurchmesser von 80 mm. Es ist durch eine Aluminiummembran (Dicke bis 0,1 mm) in Hochdruck- (2,75 m) und Untersuchungssektion (6,25 m) unterteilt. Die reaktiven Gase werden in einem Edelstahltank gemischt und in die Untersuchungssektion eingefüllt. Die Hochdrucksektion wird mit He  oder H₂ bis zum Bersten der Membran befüllt. Zur Untersuchung schwerflüchtiger Stoffe (z.B. metallorganische Partikel-Prekursoren) kann die Anlage bis 150°C beheizt werden. Drucksensoren beobachten die Stoßwellengeschwindigkeit. Zur Aufklärung komplexer Reaktionsmechanismen steht ein schnell repetierendes Flugzeit-Massenspektrometer zur Verfügung. Mit diesem können Konzentrations-Zeit-Profile mehrerer Spezies simultan bestimmt werden. Gasproben können über ein GC/MS System (Gaschromatograph / Massenspektrometer) analysiert werden. Vergleichbare Anlagen gibt es nur in zwei weiteren Labors weltweit.

UV-Absorptions-Stoßwellenrohr

Ziel
In Stoßwellenrohren wird die Geschwindigkeit  schneller Gasphasenreaktionen untersucht. Eine Stoßwelle, die durch eine Gasexpansion hervorgerufen wird, heizt das reaktive Gasgemisch innerhalb von Mikrosekunden auf Temperaturen von bis zu einigen tausend Kelvin auf und die nachfolgenden Reaktionen werden mit optischen Verfahren beobachtet. Das UV-Absorptions-Stoßwellenrohr des IVG ermöglicht es zeit- und wellenlängenaufgelöst UV-Spektren reagierender Gasmischungen aufzuzeichnen. Ein mögliches Anwendungsfeld ist die Untersuchung von Fluoreszenztracern bei technisch relevanten Temperaturen. Fluoreszenztracer sind Kohlenwasserstoffe, die realen Kraftstoffen zugesetzt werden können, um deren Durchmischung mit Luft in Verbrennungsprozessen durch stimulierte Fluoreszenz sichtbar zu machen. Abgesehen davon kann eine große Zahl von Reaktionssystemen untersucht werden, deren Edukte oder Produkte über Absorptionsbanden im ultravioletten Spektralbereich verfügen.

Verfahren
Das Stoßwellenrohr hat eine Gesamtlänge von 10,9 m und einen Innendurchmesser von 80 mm. Es ist durch eine Aluminiummembran (Dicke bis ca. 300 µm) in Hochdruck- (3,6 m) und Untersuchungssektion (7,3 m) unterteilt. Die reaktiven Gase werden in einem Edelstahltank gemischt und in die Untersuchungssektion eingefüllt. Die Hochdrucksektion wird mit H2 bzw. He bis zum Bersten der Membran befüllt. Der Maximal¬druck im Rohr beträgt 10 bar. Druck-sensoren beobachten die Stoßwellengeschwindigkeit.  Ein kinetisches UV-Absorptions-Spektrometer (bestehend aus Spektrometer und EMCCD-Kamera) gestattet es, mit hoher Zeitauflösung UV-Absorptionsmessungen über große Wellenlängenbereiche durchzuführen. Zusätzlich steht für Chemielumineszenz-Messungen ein Photomultiplier zur Verfügung.

Kontakt

Dr. Mustapha Fikri

Hochdruck-Zelle 1

Ziel
Zur Untersuchung von Strömungen, Kraftstoffverteilungen oder Mischungsprozessen werden häufig Mischungen aus Fluoreszenz-Tracern und einer nicht-fluoreszierenden „Umgebung“ eingesetzt, um mittels Laser-induzierter Fluoreszenz (LIF) z.B. die Gasströmung visualisieren zu können. Die meisten Tracer zeigen einen erheblichen Einfluss von Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung auf ihre Fluoreszenzeigenschaften. Daher ist es für eine exakte Auswertung solcher Messungen nötig, die Fluoreszenzeigenschaften verschiedener Tracer unter bestimmten, definierten Bedingungen zu kennen. Die in der Hochdruckzelle gewonnenen Daten dienen einerseits empirisch zur Auswertung von Messungen und andererseits zum Aufstellen bzw. Verfeinern von Fluoreszenzmodellen, mit denen Fluoreszenzeigenschaften vorhergesagt werden können. Neben dem Fluoreszenzspektrum und dessen Intensität liefert auch die Fluoreszenzlebensdauer wichtige Informationen, weshalb hierauf ein besonderes Augenmerk liegt.

Verfahren
Die Zelle wird von geregelten Massenflüssen der Gase durchströmt und ist für einen Druckbereich bis 10 bar sowie einen Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 1000°C ausgelegt. Die Zelle wird intern mit MoSi-Heizelementen geheizt. In einem Keramik-Röhrensystem wird das Gas zuerst auf die gewünschte Temperatur gebracht und dann durch das Messvolumen geleitet. Über ein Verdampfer-System wird der Tracer in den Gasstrom eingegeben. Mittels eines zweiten Gasstromes und einer Gasmischkammer können verschiedene Gaszusammensetzungen realisiert werden. Als Anregungslaser dient ein frequenzvervierfachter Nd:YAG-Laser mit einer Pulslänge von 30 ps, damit Fluoreszenz-Lebensdauern bis etwa 100 ps gemessen werden können. Als Detektionseinheiten stehen eine ICCD-Kamera mit Spektrometer (zeitlich integrierte, spektral aufgelöste Messungen), verschiedene Photomultiplier (für Lebensdauer-Messungen) und eine Streak-Kamera mit Spektrometer zur Verfügung, die je nach Anwendungsgebiet ausgewählt werden können.

Veröffentlichungen
W. Koban, J. D. Koch, R. K. Hanson, and C. Schulz "Toluene LIF at elevated temperatures: Implications for fuel/air ratio measurements," Appl. Phys. B 80, 147-150 (2005).

Hochdruck-Zelle 2

Ziel
Zur Untersuchung von Strömungen, Kraftstoffverteilungen oder Mischungsprozessen werden häufig Mischungen aus Fluoreszenz-Tracern und einer nicht-fluoreszierenden „Umgebung“ eingesetzt, um mittels Laser-induzierter Fluoreszenz (LIF) z.B. die Gasströmung visualisieren zu können. Die meisten Tracer zeigen einen erheblichen Einfluss von Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung auf ihre Fluoreszenzeigenschaften. Daher ist es für eine quantitative Auswertung solcher Messungen nötig, die Fluoreszenzeigenschaften verschiedener Tracer unter den aufgeführten definierten Umgebungsbedingungen zu kennen. Da Standardkraftstoffe bei Bestrahlung mit ultraviolettem Anregungslicht häufig selbst fluoreszieren, sind Messungen der Fluoreszenzeigenschaften auch dieser Substanzen unter definierten Bedingungen von großem Interesse. Mit diesen Informationen können Verbrennungsprozesse mittels optischer Diagnostik optimiert und damit Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission vermindert werden.

Verfahren
Die mit vier Quarzfenstern ausgestattete Zelle wird von geregelten Massenflüssen der Gase durchströmt und ist für einen Druckbereich bis 40 bar und einen Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 550°C ausgelegt. Die Zelle steht in einem Ofen, wodurch eine möglichst homogene Temperaturverteilung gewährleistet wird. Über ein Verdampfer-System wird der Tracer in den Gasstrom dosiert. Mittels eines zweiten Gasstromes und einer Gasmischkammer können verschiedene Gaszusammensetzung realisiert werden. Als Anregungslaser dienen Nd:YAG-Laser mit Frequenzkonversion bzw. Excimer-Laser. Als Detektionseinheit steht eine ICCD-Kamera mit Spektrometer zur Verfügung. Die erhaltenen spektralen Intensitäten werden mit angepassten Modell-Funktionen verglichen. Für Lebensdauer-Messungen mittels Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC) können auch hochrepetierende gepulste ps-Lasersysteme und ein entsprechender Fasersensor verwendet werden.

Veröffentlichungen
F. Zimmermann, W. Koban, C. M. Roth, D.-P. Herten, and C. Schulz "Fluorescence lifetime of gas-phase toluene at elevated temperatures," Chem.  Phys. Lett. 426, 248-251 (2006).

Gegenstrom-Diffusionsbrenner

Ziel
Diffusionsflammen, bei denen Brennstoff und Luft räumlich getrennt der Brennkammer zugeführt werden und sich durch Diffusion eine zündfähige Mischung bildet sind aus Sicherheitsgründen in technischen Anlagen weit verbreitet. Darüber hinaus liefern Messungen in Diffusionsflammen in der Forschung wertvolle Erkenntnisse im Hinblick auf Optimierung von Verbrennungsvorgängen und für die Bereitstellung von Messdaten zur Validierung von Simulationsrechnungen.
Ziel unserer Arbeiten ist die optische Diagnostik von speziellen Gegenstrom-Diffusionsflammen bei Atmosphärendruck, bei denen Brennstoff und Luft im Gegenstrom geführt werden und sich in einer optisch zugänglichen Brennkammer eine räumlich stabile Flamme im Staupunktbereich beider Gasströme ausbildet. Mittels laserspektroskopischer Verfahren und klassischer Emissionsspektroskopie sollen die Temperatur der Flamme, Konzentrationen von Minoritätenspezies sowie die spektral aufgelöste Chemilumineszenz der Flammen räumlich aufgelöst bestimmt werden.

Verfahren
Der Brenner besteht aus einem quadratischen Strömungskanal worin ein von vier Lüftern bereitgestellter Luftstrom von unten nach oben in die auf allen vier Seiten mit Quarzfenstern optisch zugängliche Brennkammer geführt wird. Dort trifft er auf den Brenngasstrom, der aus einem porösen Sinterzylinder entlang einer 10 mm breiten Öffnung nach unten austritt. Brenngase (CH₄, H₂) und zusätzliche Hüllströme (N₂) werden durch Massenflussregler dosiert; für den Brennerkopf und Gasableitbleche sind Wasserkühlungen vorgesehen.
Optische Temperaturmessungen erfolgen über die Auswertung von Anregungsspektren der laserinduzierten Fluoreszenz (LIF) von NO, das dem Luftstrom in kleinen Mengen (100–500 ppm) zugegeben wird. Hierbei kommen ein abstimmbarer KrF Excimer-Laser und eine intensivierte CCD-Kamera zum Einsatz. Mittels LIF werden auch OH und Formaldehyd räumlich aufgelöst nachgewiesen, während die Chemilumineszenz der Flammen mit einem Spektrometer erfasst wird.

Hochdruckbrenner

Ziel
In vielen technischen Anwendungen laufen Verbrennungsreaktionen unter erhöhtem Druck ab. Dazu zählen Verbrennungsmotoren, stationäre Gasturbinen in Kraftwerken oder Flugzeugtriebwerke. Da diese Systeme jedoch in der Regel hochkomplex sind und im Falle des Motors zudem noch instationär, ist es nicht möglich, eine beobachtete Wirkung eindeutig einer bestimmten Ursache zuzuschreiben. Hier bietet ein stationärer Hochdruckbrenner entscheidende Vorteile in Bezug auf die Erforschung der Verbrennungsprozesse, weil hier einzelne Größen bewusst verändert werden können, wobei die restlichen Bedingungen konstant gehalten werden. Das Kernthema bei dieser Anlage bildet die Erforschung der Rußbildung in Abhängigkeit vom Druck sowie die Untersuchung der Druckabhängigkeit von berührungsfreien laserdiagnostischen Messmethoden, wie die Laserinduzierte Inkandeszenz (LII). Dazu werden weitere Messverfahren, wie die Absorptions¬spektroskopie oder winkelaufgelöste Streulichtmessung eingesetzt. Der Brenner ist für Betriebsdrücke bis 40 bar ausgelegt.

Verfahren
Im Brenner strömt durch drei konzentrische rotationssymmetrische poröse Metallplatten Brennstoff/Luftgemisch unterschiedlicher Zusammensetzung aus. In der Mitte befindet sich der Innenbrenner (C₂H₄ + Luft, vorgemischt), über dessen Brennermatrix sich die zu detektierende rußende Flamme ausbildet. Um den Innenbrenner herum ist der Außenbrenner angeordnet (CH₄ + Luft, vorgemischt), der die Aufgabe erfüllt, die zentrale Flamme des Innenbrenners zu stabilisieren bei kleinstmöglicher thermodynamischer, reaktiver oder optischer Einflussnahme. Um den Außenbrenner ist der Hüllstrom angeordnet. Aus ihm strömt Luft, die die heißen Verbrennungsgase von den Wänden des Brenners fernhält und somit u.A. ein Verschmutzen der Fenster verhindert. Der optische Zugang erfolgt über vier seitliche Fenster. Für die zeitaufgelösten LII-Messungen wird ein gepulster Nd:YAG-Laser (1064 nm) mit möglicher Frequenzverdopplung oder -verdreifachung verwendet. Das LII-Signal werden mit schnellen Photomultipliern (Anstiegszeit 0,8 ns) während der Abkühlphase der vom Laserpuls aufgeheizten Partikel detektiert.

Veröffentlichungen
M. Hofmann, W. G. Bessler, C. Schulz, H. Jander, "Laser-induced incandescence (LII) for soot diagnostics at high pressure," Appl. Opt. 42, 2052-2062 (2003)

Prüfstand turbulente Flamme

Ziel
Der Prüfstand dient der Untersuchung von Reaktionsvorgängen in turbulenten vorgemischten und nicht-vorgemischten Flammen bei Atmosphärendruck. Abbildende Laser-basierte Messverfahren werden genutzt, um momentane Spezieskonzentrationsverteilungen von verbrennungsrelevanten Spezies sowie Temperaturverteilungen zu ermitteln. Zusätzlich wird das Leuchten ausgehend von elektronisch angeregten Molekülen in der Flamme (Chemilumineszenz) beobachtet. Die Messdaten dienen zum einen als Eingangsgrößen für die Modellierung turbulenter reaktiver Strömungen, zum anderen sind Rückschlüsse die aus der Chemilumineszenz auf Zustandsgrößen in der Flamme gezogen werden können für die Nutzung in Überwachungs- und Steuerungssystemen industrieller Anwendungen von Relevanz. Zielsetzung ist die weitere Verbesserung der Laser-basierten Methoden sowie mit Hilfe dieser Methoden einen Betrag zur Weiterentwicklung von Chemilumineszenz-Sensorik zu leisten.

Verfahren
Zum Einsatz kommt ein standardisierter 30 kW-Drallbrenner, der nach dem Moveable-Block-Prinzip zur Anpassung der Drallzahl ausgeführt ist. Der Brenner besitzt eine ringförmige Düse mit einem zentral angeordneten, zur Flammen-stabilisierung beitragenden Staukörper und kann sowohl vorgemischt, als auch, durch Verwendung eines Staukörpers mit zusätzlicher Ringdüse, nicht-vorgemischt betrieben werden. Die Visualisierung von Speziesverteilungen in der Flamme erfolgt durch Detektion von Laser-induzierter Fluoreszenz (LIF) mit Hilfe von intensivierten CCD-Kameras im 2D-Lichtschnittverfahren. Temperaturinformationen können dabei durch Messung von Rayleigh-Streuung an Molekülen erhalten werden. Für die Darstellung der Wärmefreisetzung wird das Produkt aus simultan gemessenen OH- und CH2O-LIF Intensitäten ermittelt. Um Korrelationen zwischen LIF- und Chemilumineszenz-Signalen zu untersuchen, erfolgt zusätzlich eine spektral separierte Detektion der Chemilumineszenz durch optische Sensoren in Verbindung mit optischen Filtern oder Spektrometern.

Veröffentlichungen
Böckle, S.; Kazenwadel J.; Kunzelmann, T.; Shin, D.-I.; Schulz, C.; Wolfrum, J. Proc. Combust. Inst. 28, 279-286 (2000) | Böckle, S.; Kazenwadel, J.; Kunzelmann, T.; Schulz, C. Appl. Phys. B 71, 741-746 (2000).

Kontakt

Dr. Torsten Endres

Optisch zugänglicher Motor

Ziel
Für die Entwicklung von modernen Verbrennungsmotoren ist die innermotorische Untersuchung unerlässlich. Laserverfahren ermöglichen es, Gasströmung, Gemischbildung, Zündung und Schadstoffverteilung im Motorbrennraum detailliert zu untersuchen. Der Einzylindermotor hat nicht nur einen Quarzring, der einen Teil der Zylinderwand ersetzt, sondern ebenfalls einen gläsernen Kolben (Saphir), durch den über einen Umlenkspiegel der Brennraum beobachtet werden kann. In Kombination mit der im Nebenraum befindlichen umfangreichen Ausstattung an Lasern und den verfügbaren hochempfindlichen Kameras kann der Motor eingesetzt werden, um Lasermessverfahren weiter zu entwickeln, motorische Brennverfahren zu entwickeln und Validierungsdaten für Simulationsrechnungen zu erzeugen. Die Kombination an Lasermess¬technik, die am IVG zur Verfügung steht und die Ausstattung des optischen Motors ist in vergleichbarer Form weltweit nur an wenigen Standorten zu finden.

Verfahren
Der optisch zugängliche Einzylinder-Verbrennungsmotor wird von einem elektrischen Vierquadrantenantrieb in der Drehzahl stabilisiert. Er ist derzeit als Benzinmotor mit direkter Benzineinspritzung ausgelegt. Er hat eine Bohrung von 84 mm und erlaubt eine Maximaldrehzahl von 3000 /min. Kolben und Zylinderkopf können je nach Anforderung getauscht werden. Der Motor ist voll indiziert, verfügt über umfangreiche Abgasmesstechnik, über schnelle Gas-Probennahme aus dem Brennraum. Öl und Wasser sind konditioniert. Die Laserstrahlung umfangreicher Laserquellen (Excimer-, Nd:YAG-, Farbstoff-, Hochgeschwindigkeitslaser) wird aus dem klimatisierten Nebenraum durch Wanddurchbrüche zugeführt. Dank einer hydraulisch angesteuerten Halterung kann der Quarzring zum Reinigen binnen weniger Minuten entnommen werden. Der Prüfstand wird von einer Leitwarte im Nebenraum mit Sichtverbindung gesteuert.

Veröffentlichungen
C. Schulz "Advanced laser imaging diagnostics in combustion," Z. Phys. Chem. 219, 509-554 (2005).

Motorenprüfstand Vierzylinder Ottomotor mit Wirbelstrombremse

Ziel
Im Rahmen der Ausbildung im Bereich Verbrennungsmotoren wird ein Praktikum an einem Verbrennungsmotoren-Prüfstand angeboten. Das Betriebsverhalten eines FORD Vierzylinder-Viertakt-Ottomotors wird anhand von Kennfeldmessungen untersucht und die Ergebnisse in einem Verbrauchskennfeld dargestellt. Der Prüfstand erlaubt es für ausgewählte Motorlasten eine Energiebilanz über den gesamten Leistungsbereich des Motors zu erstellen. Es werden Drehzahl  und Drehmoment des Motors variiert und die zugehörigen Kraftstoffverbräuche gemessen. Mit diesen Ergebnissen lassen sich die übrigen Kenngrößen berechnen. Dies sind der effektive Mitteldruck pme und der spezifische Kraftstoffverbrauch be. Das Motorenkennfeld ist durch mehrere Größen begrenzt. So erstreckt sich der mögliche Drehzahlbereich von der Minimaldrehzahl nmin zur Maximaldrehzahl nmax. Die Begrenzung der Leistung ist durch die Volllastlinie gegeben. Zur Erstellung der Energiebilanz werden zusätzlich noch sämtliche Verlustleistungen bestimmt. Dazu werden die Temperaturdifferenzen  zwischen Ein- und Austritt und die Massenströme von Kühlwasser, Kraftstoff/Luft Gemisch und Abgas gemessen sowie die Zusammensetzung des Abgases ermittelt.

Verfahren
Der Prüfstand ist mit einer Wirbelstrombremse ausgestattet, die es erlaubt, Verbrennungsmotoren bis zu einer Leistung von 50 kW bei maximalen Drehzahlen von 12.000 min–1 abzubremsen. Die Bremse ist für einen wechselseitigen Betrieb mit zwei Motoren geeignet. Zur Prüfstandsperipherie gehören ein Ansaugluft- Beruhigungskessel mit einem Volumen von 340 Litern und einem Heißfilmvolumenstrommesser. Die Kraftstoffverbrauchsmessung erfolgt mit einer kontinuierlichen, volumetrischen Kraftstoffmessung. Im Abgasstrom kann die Konzentration von CO, CO₂, NOx (NDIR) und Restkohlenwasserstoffen (FID) bestimmt werden. Die Bestimmung von Schwärzungszahlen bei Einsatz eines Dieselaggregates ist ebenfalls möglich.

Motorenprüfstand mit 220 kW Dynamometerbremse

Ziel
Motorenprüfstände dienen dem Zweck, Verbrennungsmotoren in ihrem Betriebsverhalten zu testen. Gewöhnlich werden verschiedene Parameter wie z.B. Kraftstoffverbrauch und Abgasverhalten als Funktion von Drehmoment und Drehzahl gemessen und die Ergebnisse in einem Kennfeld dargestellt. Der Schwerpunkt des IVG im Bereich der optischen Messtechnik in Verbrennungsprozessen wird dagegen gezielt genutzt, um auch innermotorische Prozesse zu beobachten. Durch Verwendung einer Asynchronmaschine als Bremsaggregat können auch verschiedene Fahr- bzw. Belastungsprogramme realisiert werden. Damit ist es möglich, Verbrennungsmotoren unter realitätsnahen Bedingungen zu betreiben und z.B. neue Brennverfahren im Teil und Volllastbereich bei unterschiedlichen Drehzahlen zu untersuchen. Der Prüfstand steht für Forschungsarbeiten zur Verfügung, die zur Weiterentwicklung der Verbrennungsmotorentechnologie beitragen und wird sowohl in Forschungsvorhaben mit öffentlicher Förderung sowie mit Industriebeteiligung eingesetzt.

Verfahren
Der Prüfstand ist mit einer Vier-Quadranten-Dynamometerbremse ausgestattet, die es erlaubt, einen Verbrennungsmotor bis zu einer Leistung von bis zu 220 kW bei maximalen Drehzahlen von 9.800 min–1 zu betreiben. Die Prüfstandssteuerung erfolgt über ein Leitsystem, die Messdatenerfassung über eine umfangreiche Indiziersoftware im Industriestandard. Zur Prüfstandsperipherie gehören ein Ansaugluft-Beruhigungskessel mit einem Volumen von 400 Litern und ein Heißfilmvolumenstrommesser. Der Prüfstand ist über Wanddurchbrüche mit dem benachbarten Laserlabor verbunden. Daher ist der Einsatz umfangreicher Lasermesstechnik für die innermotorische Diagnostik bei Motoren möglich, die über optische Zugänglichkeit verfügen. Die Verbrauchsmessung erfolgt mit einer Kraftstoffwaage oder mit einer kontinuierlichen Kraftstoffmessung. Im Abgasstrom kann die Konzentration von CO, CO₂, NOx (NDIR) und Restkohlenwasserstoffen (FID) bestimmt werden. Partikel können über die Bosch Schwärzungszahl, DMPS Systeme, Partikelzähler und Laser-induzierte Inkandeszenz bestimmt werden.

Kontakt

Prof. Dr. Sebastian Kaiser