Hochtemperaturoptiken
Hochtemperaturoptiken
Individuelle Messtechnikanwendungen
Hochtemperaturoptiken
Die Hochtemperaturendoskopie ermöglicht eine bildgebende Onlineüberwachung des Abgastraktes. Mit einer Bildrate von mehr als 50 Bildern pro Sekunde in HD-Qualität kann beispielsweise die Katalysatoroberfläche überwacht werden oder die Bildung von Ablagerungen in einer Abgasstrecke dokumentiert werden, Abb. 1 [1]. Die Bilddaten können synchron zu Indizierdaten aufgezeichnet und eine genaue Zuordnung zum Betriebsverhalten des Motors nachvollzogen werden, Abb. 2. So erspart die Hochtemperaturendoskopie Stillstandszeiten und Auskühlphasen des Versuchsträgers, die bei einer herkömmlichen Offlineendoskopie anfallen.
Untersuchungen unter Spannung
Mit der Hochtemperaturendoskopie kann ein Katalysatorsubstrat auch während der Volllastphase eines Ottomotors bei sehr hohen Abgastemperaturen überwacht werden. Einflussparameter auf unmittelbar auftretende Beschädigungen können identifiziert werden. Somit lässt sich die Frage erörtern, ob die Beschädigungen während des Aufheizen des Substrats, der thermischen Belastungsphase oder durch thermische Spannungen während eines rapiden Abkühlens auftreten. Ein Beispiel hierfür sind Zug-Schub-Versuche, bei denen der Katalysator durch eine Volllastphase aufgeheizt wird. Ist der Katalysator auf Maximaltemperatur und der Motor geht in eine Schubphase über, wird ein großer Massendurchsatz kalter Luft über den heißen Katalysator geleitet. Der oftmals nicht gleichmäßig auf die Oberfläche auftretende Luftstrom kühlt den Katalysator inhomogen aus, wodurch thermische Spannungen entstehen können.
Ablagerungen im SCR-System
Zur Reduzierung der Stickoxidemissionen wird an Dieselmotoren unter anderem die Selektive Katalytische Reduktion (SCR) umgesetzt. Zur Reduktion der Emissionen wird eine Harnstoff-Wasser-Lösung in die Abgasstrecke eingedüst. Eine Herausforderung besteht darin, Ablagerungen (u.a. aus Biuret) an dem Injektor, dem statischen Drallerzeuger und der Wand zu vermeiden. Die Hochtemperaturendoskopie ermöglicht eine online Überprüfung der Auswirkung der Anpassung der Motorparametrierung auf die Entwicklung der Ablagerungschicht während des Motorbetriebs.
Einfache Adaption
Die von der MOT entwickelte Hochtemperaturendoskopie weist einen an die jeweilige Anwendung angepassten Blickfeldwinkel auf. Dies ermöglicht auch bei kompakten Abgasanlagen die Beobachtung des gesamten Abgasanlagendurchmessers aus kurzer Entfernung. Dabei ist die Adaption der Messtechnik einfach gehalten. Ähnlich wie im Falle anderer Messsensorik in Abgasanlagen, muss lediglich ein Gewindeadapter angeschweißt werden.
Abbildung 1
Kompakte Hochtemperaturoptik inklusive Kamera. Gegeben sind verschiedene Anwendungsbeispiele.
Abbildung 2
Kamerabild in direktem Zusammenhang mit Prüfstands- und Indiziermessgrößen. Bilder lassen sich so zeitlich hochgenau weiteren Messgrößen zuordnen.
Referenzen:
[1] Titus, F. ; Magar, M. ; Reichling, N. ; Kehrwald, B.: Optische Analytik im Brennraum, in der Abgasnachbehandlung und für die Mechanikentwicklung. In: MTZ – Motortechnische Zeitschrift 77 (2016), Nr. 9, S. 54–59. – DOI: 10.1007/s35146-016-0094-4