Individuelle Messtechnikanwendungen
Lichtleitersonden
Optische Messverfahren liefern einen großen Beitrag in der Motorenentwicklung, insbesondere in der Brennverfahrensentwicklung. Verbrennungsvorgänge können verdeutlicht, Simulationsmodelle validiert und spezifische Fragestellungen geprüft werden. Unter anderem setzt MOT hier auf die Lichtleitermesstechnik.
Lichtleitermesstechnik
Die Messgröße der Lichtleitermesstechnik ist die durch Chemilumineszenz emittierte elektromagnetische Strahlung der Flamme. Die Strahlung wird mittels Lichtleitern fotoelektrischen Umwandlern zugeführt und in ein korrespondierendes elektrisches Signal umgesetzt. Diese Technik ermöglicht es die Lichtintensität an ausgewählten, schwer zugänglichen Orten wie beispielsweise dem Brennraum zu analysieren.
Geometrische und zeitliche Analysen
Unter Verwendung von mehreren Lichtleitersonden ist es möglich, Rückschlüsse über Verbrennungsvorgänge zu erhalten. Es lassen sich der Ursprung , die Geschwindigkeit und die Ausbreitungsrichtung einer Flamme bestimmen. Neben geometrischen Größen gibt die Lichtleitermesstechnik hochgenau zeitliche Abläufe von Verbrennungsvorgängen wieder, wie beispielsweise den Brennverzug. Vorteile von Lichtleitern sind der geringe Einfluss auf das zu untersuchende Objekt, sowie ein sehr hohes zeitliches Auflösungsvermögen im hohen kHz Bereich sowie die hohe elektromagnetische Verträglichkeit.
Die Lichtleitfaser
Eine Lichtleitfaser ist aus einem Faserkern und aus einem Fasermantel aufgebaut. Das Lichtsignal wird durch Totalreflexion an der Innenseite des Fasermantels durch die gesamte Faser geleitet. Abgestimmt auf die zu untersuchende elektromagnetische Strahlung werden Lichtleiter aus verschiedenen Materialien eingesetzt. Es kommen sowohl Quarzglas als auch Kunststoffe zum Einsatz. Der Gesamtdurchmesser eines Lichtleiters kann je nach Anforderung zwischen ca. 200 µm und einigen Millimetern liegen.
Die Lichtleitersonde
In Umgebungen, in denen hoher Druck und hohe Temperaturen herrschen, wie beispielsweise im Brennraum, kommen sogenannte Lichtleitersonden zum Einsatz. Sie ermöglichen den Zugang zu den kritischen Untersuchungsorten und schützen den Lichtleiter vor Überbeanspruchung. Als hochbelastbares Sondenfenster wird häufig Saphir vor dem Lichtleiter angeordnet. Die gesamte Sonde wird in den Brennraum eingeschraubt, geklebt oder gelötet.
Kundenorientierung
Im Gegensatz zu vorgefertigten Lösungen setzt die MOT auf kundenspezifische Adaptionen der Lichtleitmesstechnik. Die optischen Apparaturen werden von der MOT für den vom Kunden geforderten Einsatz entwickelt und in der eigenen Werkstatt auf Präzisionsmaschinen gefertigt.
Abbildung 1
Die Abbildung zeigt eine mit sechs Lichtleitersonden ausgestattete Zündkerze mit exemplarischem, normierten Strahlungsintensitätsverlauf. Daneben die Auswertung der Flammenkontur zu einem Zeitpunkt kurz nach Verbrennungsbeginn.
