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Seufert, Florian:
Untersuchung von Einflussparametern auf die hochfrequenzgestützte Beladungserkennung von Dieselpartikelfiltern.
Bayreuth
,
2014
(Masterarbeit,
2014
, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)
Abstract
Das Ziel dieser Arbeit war es den Einfluss der Parameter Feuchte und Temperatur auf die hochfrequenzgestützte Beladungsmessung von Rußpartikelfiltern zu untersuchen. Hierzu wurde in der vorliegenden Arbeit zunächst ein unbeschichteter Aluminiumtitanat (Al2TiO3)-Dieselpartikelfilter (DPF) am Motorprüfstand mit 5,1 g Ruß pro Liter Filtervolumen beladen. Während der Beladung wurden der Differenzdruck und die HF-Streuparameter aufgenommen. Bei ansteigender Beladung verschob sich der Parameter |S21| zu niedrigeren dB-Werten.
Im Anschluss daran wurden aus dem Rußpartikelfilter Bohrkerne herausgesägt, welche in einem eigens dafür gebauten Canning weiter untersucht wurden. Dies geschah im Gasstrom einer Sensortestanlage. Zunächst wurde das Hochfrequenzverhalten des Aufbaus ohne Füllung der Kavität experimentell charakterisiert und mittels der Software Comsol simulativ validiert. Dann erfolgten die eigentlichen Untersuchungen, bei denen der Resonator entweder leer, mit einem stark beladenen (5,29 g/l DPF), teilweise beladenen (3,39 g/l DPF) oder rußfreien DPF gefüllt war. Die Temperatur wurde zwischen 80 °C bis 500 °C variiert. Die absolute Feuchte im Gasstrom wurde bei jeder Temperatur im Bereich von 0 Vol.% bis 10 Vol.% verändert. Zur qualitativen und quantitativen Bewertung wurde der Mittelwert von |S21| in einem Frequenzband von 2 GHz ab der TE 111-Mode heran gezogen.
Die Messungen zeigten, dass ein Anstieg der Temperatur mit einer Verschiebung des Mittelwertes von |S21| zu niedrigeren dB-Werten einherging. Dieses Verhalten kann mit einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit sowohl des DPF-Materials als auch des Rußes erklärt werden. Zudem konnte man eine deutliche Verstärkung des Temperatureinflusses mit steigender Rußbeladung feststellen. Die Zudosierung von H2O hatte im berußten Zustand einen leichten Anstieg des Mittelwertes von |S21| zur Folge. Es kann vermutet werden, dass sich die Feuchte zwischen und in den Rußpartikeln einlagert und so deren Leitfähigkeit herabsetzt. Des Weiteren stellte sich mit Anwachsender Rußbeladung eine Verstärkung des eben genannten Effektes ein. Im unbeladenen Zustand zeigte sich weniger stark ausgeprägtes und gegensätzliches Verhalten, was mit der höheren Leitfähigkeit des Wassers im Vergleich zum reinen DPF-Material zu erklären ist. Bei den in dieser Arbeit gewählten Grenzen der variierten Parameter Temperatur und Feuchte war der Feuchte-Einfluss auf den Mittelwert von |S21| im Vergleich zum Temperatureinfluss und dem der Rußbeladung sehr gering. Eine Temperaturkorrektur wäre in einer späteren automobilen Anwendung notwendig.
Zwischen den Temperatur- und Feuchtevariationen wurde der zunächst rußbeladene Bohrkern kontrolliert in zwei Schritten durch die Zugabe von Sauerstoff bei einer Temperatur größer 620 °C freigebrannt. Die Hochfrequenzparameter zeigten bei der Rußoxidation komplementäres Verhalten zur zuvor erfolgten Beladung. Der Mittelwert von |S21| spiegelte gut den Kohlenstoffabbrand wider.
Weitere Angaben
| Publikationsform: | Master-, Magister-, Diplom- oder Zulassungsarbeit (Masterarbeit) |
|---|---|
| Institutionen der Universität: | Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien > Lehrstuhl Funktionsmaterialien - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos Fakultäten Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien Forschungseinrichtungen > Forschungszentren > Bayreuther Materialzentrum - BayMAT Profilfelder Profilfelder > Advanced Fields Forschungseinrichtungen Forschungseinrichtungen > Forschungszentren |
| Titel an der UBT entstanden: | Ja |
| Themengebiete aus DDC: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften |
| Eingestellt am: | 02 Mär 2015 12:07 |
| Letzte Änderung: | 10 Aug 2016 08:26 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/7679 |