Hoe kan men in de toekomst personenauto’s met een laag brandstofverbruik en minimale schadelijke uitstoot meer vermogen geven? Met een nauwkeurige blik in het inwendige van een verbrandingsmotor is het onderzoekers van de Universität Duisburg-Essen (UDE) en de Universität Stuttgart gelukt om een endoscoopsysteem te ontwikkelen, dat nieuwe metingen en onderzoeken in de verbrandingsruimte mogelijk maakt.
Om een tweedimensionale meting van de voor de verbranding relevante grootheden als zuurstof- en brandstofverdeling in de verbrandingsruimte van de motor te doen, is een kleine boring in de motor voldoende. Doel van de wetenschappers is het om de inspuit- en het mengselvormingsproces gericht te onderzoeken en te optimaliseren. Daarbij vormt het door het Institut für Verbrennung und Gasdynamiek (IVG) van de UDE ontwikkelde LIF-meetproces een optimale aanvulling op de nieuwe optische concepten van het Institut für Technische Optik (ITO) van de Uni-Stuttgart.
Lasergeïnduceerde fluorescentie
Bij toepassing van het lasergeïnduceerde fluorescentie (LIF) meetsysteem wordt een toevoeging (tracer) bij de brandstof gedaan. Bij een draaiende motor worden deze delen door de optische laserpuls geactiveerd en zenden fluorescerend licht uit. Dit is weliswaar zeer zwak, maar het kan met een nieuw ontwikkeld optisch systeem van de endoscoop door een boring van slechts 10 mm met een grote lichtsterkte worden waargenomen.
Belangrijk voor de realisering van het krachtige systeem zijn de geïntegreerde, op lichtbuiging gebaseerde componenten in de optiek. In vergelijking met de beste UV-endoscoop die te koop is, levert het nieuwe systeem ongeveer de tienvoudige lichtsterkte en maakt daarmee metingen mogelijk die tot nu toe niet realiseerbaar waren.
Het nieuwe endoscoopsysteem lijkt een sleuteltechnologie voor de toekomstige industriële motorontwikkeling: Op dit moment werken de onderzoekers van het IVG aan nieuwe optiek voor de meting van brandstof-luchtverhoudingen bij een seriemotor onder verschillende bedrijfsomstandigheden. Als de experimenten een succes zijn, kunnen de onderzoekers in de toekomst de mengselvervorming bij direct ingespoten motoren nauwkeurig karakteriseren.
