Die Optimierung des Verbrennungsprozesses und der Abgasnachbehandlung spielt bei der Entwicklung moderner Verbrennungsmotoren eine entscheidende Rolle. Ein sehr hohes Verbesserungspotential besteht während der Kaltstartphase und hoch dynamischen Motorverhaltens. Die zeitlich hoch aufgelöste Analyse der Abgaszusammensetzung während dieser Betriebszustände liefert häufig notwendige Informationen für das Verständnis der komplexen Vorgänge im Motor und in der Abgasnachbehandlung.
Abgasmesssysteme für diese Aufgabe müssen sich vielen Herausforderungen stellen, die aus einer komplexen Abgaszusammensetzung, rapiden Temperatur- und Druckschwankungen sowie einer möglichen Partikelbelastung an der Entnahmestelle resultieren. Massenspektrometrie (MS) und Fourier Transform Infrarot Spektrometrie (FTIR) werden häufig für die Abgasanalyse eingesetzt, jedoch hat jedes dieser Systeme für sich einige Nachteile im Bezug auf messbare Abgaskomponenten, die zeitliche Auflösung, den Kalibrieraufwand sowie die Langzeitstabilität.
Das hybride Spektrometersystem IRMA verbindet FTIR und MS durch eine Echtzeit-Datenfusion von Status- und Messsignalen beider Analysatoren. Die kontinuierliche Überwachung von Statussignalen, wie z.B. Temperaturen und Drücke, ermöglicht die Kompensation einiger Einflüsse auf die gemessenen Gaskonzentrationen. Vergleiche von Konzentrationsverläufen beider Analysatoren in Echtzeit lassen Rückschlüsse auf die Systemstabilität und –Sensitivität zu und können dazu genutzt werden, den Kalibrieraufwand deutlich zu verringern.
Unterschiedliche Anwendungen des IRMA Messsystems zeigen die Möglichkeiten und Vorteile der Datenfusion auf. Einflüsse von Temperatur- und Druckschwankungen an der Abgasentnahmestelle auf Konzentrationsmessungen können kompensiert werden. Die gleichzeitige Messung einiger Abgaskomponenten mit beiden Analysatoren macht eine Kalibrierung des MS teilweise überflüssig und führt zu einer gesteigerten zeitlichen Auflösung. Durch die Möglichkeit des IRMA Messsystems, gleichzeitig ein breites Spektrum unterschiedlicher Abgaskomponenten zu messen, können komplexe Entwicklungsaufgaben, auf die die gesamte Abgaszusammensetzung einen Einfluss haben kann (z.B. Katalysatoren) schneller vorangetrieben werden.
Projektträger: Bundesministerium für Wirtschaft und Industrie (BMWI)
Laufzeit: Jan. 2007 - Juli 2010
