Laserspektroskopische Charakterisierung der photophysikalischen Eigenschaften von Kraftstofftracern zur Bestimmung der Temperatur- und Kraftstoff/Sauerstoffverteilung in technischen Verbrennungsystemen

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Die Entwicklung moderner Verbrennungskonzepte im Bereich der motorischen Verbrennung erfordert die genaue Kenntnis der Gemischeigenschaften im Brennraum. Magere, direkt-einspritzende Motoren ermöglichen eine Steigerung der Energieeffizienz bei minimaler Schadstoffproduktion, beruhen aber auf exakt reproduzierbaren inhomogenen Kraftstoff/Luftverteilungen. Laser-basierte Abbildungsverfahren haben sich etabliert, um ein qualitatives Verständnis der Kraftstoffverteilung zu erzielen. Zur Quantifizierung ist jedoch die genaue Kenntnis der bestimmenden photophysikalischen Prozesse erforderlich. Photophysikalische Modelle für die interessierenden Moleküle sind bisher nur eingeschränkt nutzbar, bieten aber das Potential, durch Nutzung der Effekte von Temperatur und Stoßdeaktivierung, über quantitative Kraftstoffkonzentrationen hinausreichende Information über die lokalen Bedingungen im Brennraum zu gewinnen. So sind Tracer-Messungen von innermotorischen Temperaturverteilungen bereits erfolgreich durchgeführt worden, die Übertragung auf Molekülklassen mit breiterem Anwendungsspektrum (z.B. im Diesel) steht aber noch aus. Durch simultane Detektion zweier Substanzen mit spektral trennbarer Fluoreszenz soll ein Verfahren zur Messung lokaler Sauerstoffkonzentration entwickelt werden. Die Techniken sollen dann zur Untersuchung der Gemischbildung und Zündung in optisch zugänglichen Verbrennungsmotoren in Kooperation mit der University of Michigan eingesetzt werden.