P5.1 Thermoelemente für den Einsatz in Abgassystemen von Verbrennungsmotoren
- Event
- 16. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2012
2012-05-22 - 2012-05-23
Nürnberg, Germany - Chapter
- P5 Chemische Sensoren und Analysesysteme
- Author(s)
- H. Mammen, T. Fröhlich, C. Ament, T. Günther, S. Augustin - Technische Universität Ilmenau
- Pages
- 770 - 779
- DOI
- 10.5162/sensoren2012/P5.1
- ISBN
- 978-3-9813484-0-8
- Price
- free
Abstract
Beim Einsatz von Temperaturfühlern, insbesondere Berührungsthermometern, in technischen Verfahren müssen diese für den industriellen Einsatz an die Erfordernisse des jeweiligen Prozesses angepasst werden. Dies betrifft nicht nur die Anforderungen an die Präzision der Temperaturmessung, sondern auch die Einsatzbedingungen: Je nach Anwendung muss der
Sensor extremen Temperaturen von –70°C bis 2 500°C, chemischen Säuren oder hohen mechanischen Drücken Stand halten. Er muss dabei wartungsfrei und stabil über Jahre hinweg einsatzbereit bleiben. Gleichzeitig besteht die Anforderung, die Genauigkeit der Temperaturmessung zu erhöhen und immer schnellere Fühler zu entwickeln. Das stellt an die Konstruktion der Fühler, die Auswahl der verwendeten Materialien, aber auch an die Auswerteelektronik und Messwertverarbeitungsstrategien immer höhere Anforderungen.
Thermoelemente, die in Abgassystemen von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, sind großen Temperaturgradienten und –sprüngen (ΔT > 900 K), hohen Anströmgeschwindigkeiten und Drücken ausgesetzt. Bei der Herstellung dieser Thermoelemente muss ein Kompromiss zwischen den daraus resultierenden hohen Anforderungen an die mechanisch-thermische Stabilität und den andererseits durch die Automobilindustrie geforderten schnellen Ansprechzeiten gefunden werden.
Die Thermoelemente müssen in der Lage sein, innerhalb weniger Sekunden die Temperatur im Verbrennungsraum genau zu bestimmen. Diese genaue Temperaturmessung dient dem Bauteilschutz, ist aber auch im Rahmen einer optimalen Motorregelung wichtig.
Um die oben genannte Zielstellung erfüllen zu können, werden in diesem Beitrag zwei Ansätze vorgestellt:
1. Mit Hilfe numerischer Berechnungen und experimenteller Untersuchungen sollen der konstruktive Aufbau und die Materialauswahl hinsichtlich der oben genannten Anforderungen (kleiner statisch-thermischer Messfehler und schnelle Ansprechzeiten zur Erhöhung der Genauigkeit der Temperaturmessung, mechanisch-thermische Stabilität) optimiert werden
2. Durch entsprechende Vorhersagemodelle und deren Implementierung in die Auswerteelektronik soll das dynamische Verhalten weiter verbessert werden.