Forum: Offtopic Arbeitsgastemperaturmessung im Verbrennungsraum


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von Arne P. (Gast)


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Guten Tag liebe Mikrocontroller-Community,

Ich heiße Arne und studiere Maschinenbau.
Wir haben nun in Messtechnik die Aufgabe bekommen, jeweils ein 
preiswertes und ein teures Messverfahren zu suchen, mit welchen man die 
Arbeitsgastemperatur im Verbrennungraum eines Ottomotors messen können 
soll.

Hierzu ist zu beachten, dass diese Messtechnik während des laufenden 
Betriebes funktionieren soll, somit ist ausgeschlossen das der Zylinder 
baulich verändert werden darf. Lediglich Bohrungen zum einsetzen des 
Messsystems sind erlaubt.

Die Messtemperaturen liegen >1000 Grad Celcius.

Ich hoffe das mir jemand in diesem Forum weiterhelfen kann und freue 
mich auf Antworten.

Dankeschön und netten Gruß
Arne

: Verschoben durch Moderator
von Sven D. (Gast)


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von Alex (Gast)


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Sven D. schrieb:
> Suchmaschine kaputt?
> https://duckduckgo.com/?q=temperature+measurement+...

Arroganzmodus aktiv?

von Der Andere (Gast)


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Alex schrieb:
> Arroganzmodus aktiv?

Immerhin ein deutlich besserer Hinweis als deiner, oder habe ich deinen 
kostruktiven Beitrag übersehen?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich glaube nicht, dass der Verbrennungsraum der richtige Ort ist, um 
Abgase zu messen.

Wenn der Doktor meinen Stuhl untersuchen will, schau er auch nicht in 
den Magen.

von Arne P. (Gast)


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Ok, also nachdem ich hier im Forum rumgeschaut habe, habe ich ehrlich 
gesagt eher Hilfreiche kommentare zu erhalten und nicht sowas. Aber gut.

Also ich habe bereits mehrere Sachen rausgesucht, unter anderem 
keramikbeschichtete Thermoelemente und so weiter. Bin bloß selber kein 
Messtechniker sondern Kontrukteur und habe aus diesem Grund nicht viel 
damit am Hut.

Die Aufgabenstellung ist leider so wie beschrieben, ich selber würde 
auch nicht unbedingt den Zylinder anbohren um dort einen Sensor 
einzubauen.

Falls hier im Forum jemand eine kontruktive Idee hat, gerne posten. Ich 
wäre sehr Dankbar.

Falls jemandem nur langweilig ist und er der Meinung ist seinen Senf 
dazuzugeben, dann kann er das auch gerne tun, allerdings muss derjenige 
dann nicht mit Beachtung rechnen, für so einen Blödsinn hab ich keine 
Zeit.

von Georg G. (df2au)


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"Die" Temperatur im Brennraum gibt es nicht. Die Unterschiede sind 
enorm. Auch die zeitlichen Änderungen sind zu beachten. Alle gängigen 
Temperaturfühler sind daher nicht geeignet.

Für den Anfang ist eine Beobachtung der Färbung des brennenden Gases gut 
geeignet. Dazu gibt es spezielle Zündkerzen mit Quarzglas Fenster. Such 
mal nach "Colortune". Mit "messen" hat das aber nur wenig zu tun. Du 
bekommst nur mal einen Überblick, was dich erwartet.

Ansonsten solltest du genauer spezifizieren, was du als Meßgenauigkeit 
haben willst, zeitliche Auflösung und thermische Auflösung.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> habe ich ehrlich gesagt eher Hilfreiche kommentare zu erhalten
> und nicht sowas

Meine Absicht war durchaus, damit zu helfen. Mein Motorrad hat einen 
Sensor zur Messung der Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum und 
einen zweiten zur Messung der Abgastemperatur im Krümmer.

Die würden sicher nicht ohne guten Grund zwei getrennte Sensoren an 
getrennten Orten benutzen, wenn das auch einfacher ginge.

von Arne P. (Gast)


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Georg G. schrieb:
> "Die" Temperatur im Brennraum gibt es nicht. Die Unterschiede sind
> enorm. Auch die zeitlichen Änderungen sind zu beachten. Alle gängigen
> Temperaturfühler sind daher nicht geeignet.
>
> Für den Anfang ist eine Beobachtung der Färbung des brennenden Gases gut
> geeignet. Dazu gibt es spezielle Zündkerzen mit Quarzglas Fenster. Such
> mal nach "Colortune". Mit "messen" hat das aber nur wenig zu tun. Du
> bekommst nur mal einen Überblick, was dich erwartet.
>
> Ansonsten solltest du genauer spezifizieren, was du als Meßgenauigkeit
> haben willst, zeitliche Auflösung und thermische Auflösung.

Vielen Dank Georg,
Ich werde mir das einmal anschauen. Nächste Woche haben wir nochmal eine 
Vorlesung zur Aufgabenspezifizierung, ich werde mich danach nochmal 
zurück melden.

von Arne P. (Gast)


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Stefan U. schrieb:
>> habe ich ehrlich gesagt eher Hilfreiche kommentare zu erhalten
>> und nicht sowas
>
> Meine Absicht war durchaus, damit zu helfen. Mein Motorrad hat einen
> Sensor zur Messung der Verbrennungstemperatur im Verbrennungsraum und
> einen zweiten zur Messung der Abgastemperatur im Krümmer.
>
> Die würden sicher nicht ohne guten Grund zwei getrennte Sensoren an
> getrennten Orten benutzen, wenn das auch einfacher ginge.

Ich meinte auch eigentlich den Ersten Kommentar den ich erhalten habe.

von Der Andere (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Ich glaube nicht, dass der Verbrennungsraum der richtige Ort ist, um
> Abgase zu messen.

Die Aufgabe ist wohl im Brennraum zu messen. Er schrieb ja 
"Arbeitsgastemperatur", nicht "Abgastemperatur".
Die zwei Varianten werden halt Messung per schnellem Thermoelement und 
Messung über einen schnellen und ausreichend auflösenden optischen 
Sensor sein.
Wobei nur das zweite wirklich Sinn macht, da man praktisch nie auch nur 
annähernd gleiche Temperatur im Brennraum hat.
Gerade bei modernen direkteinspritzenden Motoren.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Er schrieb ja "Arbeitsgastemperatur", nicht "Abgastemperatur"

Sieh mal an, da habe ich tatsächlich Abgastemperatur gelesen.
Sorry, dann ist meine Antwort tatsächlich unpassend.

von Sebastian S. (amateur)


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Wie Georg bereits geschrieben hat, gibt es die eine Temperatur nicht. 
Sowohl im Brennraum als auch in den folgenden Abgasleitungen herrschen 
extreme Temperaturunterschiede.
Ein simples Beispiel: Schon im Verbrennungsraum kannst Du Unterschiede 
von mehreren hundert Grad feststellen, sowohl im zeitlichen Ablauf als 
auch abhängig von der Position also im Zentrum oder nahe/an der 
Außenwand.
Bei solchen Extremen sind vor allem die Reaktionsgeschwindigkeit und die 
Masse des Sensors sehr wichtig. Und natürlich die Position.
Würde mich nicht wundern, wenn viele Messungen nur in der Simulation und 
nicht in der Praxis möglich sind.

von Reiner O. (elux)


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Sebastian S. schrieb:
> Wie Georg bereits geschrieben hat, gibt es die eine Temperatur nicht.
> Sowohl im Brennraum als auch in den folgenden Abgasleitungen herrschen
> extreme Temperaturunterschiede.

Genau.

Man kann aber auch Rückschlüsse auf die Gastemperaturen ziehen mit einer 
Ionenstrommessung, die ja auch temperaturabhängig ist.
Wenn der besagte Motor ein Fremdgezündeter ist, benötigt man keine 
konstruktiven Änderungen am Zylinderkopf o.ä.


MfG

Elux

von Thomas F. (igel)


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Arne P. schrieb:
> Wir haben nun in Messtechnik die Aufgabe bekommen, jeweils ein
> preiswertes und ein teures Messverfahren zu suchen, mit welchen man die
> Arbeitsgastemperatur im Verbrennungraum eines Ottomotors messen können
> soll.

Schau doch mal in der Hochschulbibliothek vorbei, oft findet man dort 
Bücher passend zum Thema:

Handbuch Verbrennungsmotor : Grundlagen, Komponenten, Systeme, 
Perspektiven / Richard van Basshuysen ; Fred Schäfer (Hrsg.). - Springer 
Fachmedien Wiesbaden, 2017. - ISBN: 978-3-658-10902-8

Messtechnik und Prüfstände für Verbrennungsmotoren : Messungen am Motor, 
Abgasanalytik, Prüfstände und Medienversorgung / Kai Borgeest. - 
Springer Berlin Heidelberg, 2016. - ISBN: 978-3-658-10118-3

Handbuch der Technischen Temperaturmessung / Frank Bernhard. - Springer 
Berlin Heidelberg, 2014. - ISBN: 978-3-642-24506-0

Deutscher Flammentag : Tagung <24, 2009, Bochum>. - Düsseldorf : 
VDI-Verl. , 2009. - 598 S. : zahlr. Abb., Tab., Lit. - ISBN: 
978-3-18-092056-6. - (VDI-Berichte ; 2068)

von Arne P. (Gast)


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Hier einmal die genaue Aufgabenstellung:

Anmerkungen zum theoretischen Teil:
Aufgabenstellung: Machen Sie sich mit den
Möglichkeiten und Grenzen der Bestimmung der
Arbeitsgastemperatur im Zylinder einer
Verbrennungskraftmaschine vertraut.
Wählen Sie dann zwei Varianten
("preiswert/billig" <--> "teuer/genau")
aus und planen deren Umsetzung/Einbau an
einen Serien-Pkw-Ottomotor.
(Hinweis: geeignete Schnittzeichnungen aus
2
Internet/Literatur)
Umfang/Inhalt der Ausarbeitung:
a.) ca. 15 Textseiten
b.) Geräteauswahl und -beschreibung
c.) Beschreibung der Messeinrichtungen inkl.
Schnittzeichnungen
d.) Stückliste
e.) Preiszusammenstellungen

von Martin H. (horo)


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Hi,

vor vielen Jahren haben wir das in Vorentwicklungsprojekten (bei einem 
großen deutschen Zulieferer) indirekt über den Brennraumdruck bestimmt, 
Stichwort pV = nRT, Du brauchst halt ein gutes Modell für κ(p,T), zum 
Start ist 1.2...1.3 nicht schlecht. Auch über die "Lichtkerzen" und 
Strahlungswärme kann man korrigierend eingreifen, da das ganze vemutlich 
stabil bei λ=1 läuft (?).

Vorteil: Kurbelwinkelgenaue Temperaturmessung
Nachteil: eigentlich mehr geschätzt als gemessen, 10..20% Genauigkeit 
von der absoluten Temperatur.

Die Druckmessung gibt es fast für lau als Piezo-"Unterlegscheibe" für 
Zündkerze oder Injektor (wenig Aufwand/€) oder von z.B. Kistler in 
separater Bohrung (€€€€€!)

Just my 2¢

Ciao, Martin

von Georg G. (df2au)


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Martin H. schrieb:
> indirekt über den Brennraumdruck
Der Druck schwankt orts- und zeitabhängig enorm. Moderne Motoren, die an 
der Klopfgrenze betrieben werden, zeigen da eindrucksvolle Verläufe.

> Die Druckmessung gibt es fast für lau als Piezo-"Unterlegscheibe" für
> Zündkerze oder Injektor
Für Hobbyanwendungen oder den schnellen Test am Kundenmotor durchaus 
brauchbar. Aber man sollte das Datenblatt sorgfältig lesen. Die Grenzen 
des Meßbaren stehen im kleingedruckten.

> Kistler in separater Bohrung (€€€€€!)
Der Mercedes unter den Meßquarzen, wer die hat, hat auch einen 
Panzerschrank und verleiht die niemals und an niemanden :-).
Das Einsetzen in den Kopf will aber auch gekonnt sein. Und auch hier 
wollen die Meßergebnisse sorgfältig interpretiert werden.

Ich meine, dass die Aufgabe einen Anfänger überfordert. Vor allem sind 
die Vorgaben viel zu schwammig.

von Arne P. (Gast)


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Georg G. schrieb:

> Ich meine, dass die Aufgabe einen Anfänger überfordert. Vor allem sind
> die Vorgaben viel zu schwammig.

Ja und genau deshalb sitz ich hier und suche im Internet hin und her.

von Dieter J. (fossi)


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schau mal unter dem Begriff AVL. Die haben solche Dinge und verkaufen 
das auch für viel Geld.
Ansonsten Billigvariante unter dem Begriff colortune.

von Arne P. (Gast)


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Wir überlegen nun einen Wassergekühlten Piezo Star zu nehmen. Müssen nur 
noch einen finden der die Verbrennungstemperaturen von bis zu 2500 Grad 
Celcius aushält.

von Arne P. (Gast)


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So wir haben uns jetzt einen Kistel Piezo Star Typ 6041B (gekühlt) 
herausgesucht (Dank nettem Kundenservice).

von Ordner (Gast)


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Alex schrieb:
> Arroganzmodus aktiv?

Arroganz ist auch nur eine Art einem Lernfaulen den Tritt in den Arsch 
zu verpassen den er offensichtlich nötig hat ...

http://www.schmidradler.com/story/_3020/Dissertation.pdf

von Arne P. (Gast)


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Ordner schrieb:
> Alex schrieb:
>> Arroganzmodus aktiv?
>
> Arroganz ist auch nur eine Art einem Lernfaulen den Tritt in den Arsch
> zu verpassen den er offensichtlich nötig hat ...
>
> http://www.schmidradler.com/story/_3020/Dissertation.pdf

Oh ja, der werte Herr hat vollkommen recht, meine eigentliche Hoffnung 
war, dass die Forumsmitglieder mir meine fertige Facharbeit zuschicken 
und ich gar nichts tun muss. Mist leider nicht aufgegangen....

Schonmal drüber nachgedacht, dass man so ein Forum sinnvoll nutzen kann, 
wenn man leider keinerlei Ahnung von diesem Thema hat und trotzdem eine 
gute Note erreichen möchte.
Aber nachdem ich 6 Stunden mit Google rumgebracht habe, ohne großen 
Erfolg war ich der Meinung man könne so ein Forum nutzen, tut mir leid 
für diesen Einfall.

Kann ja sein das du ein Messtechnik-Spezi bist und sofort den vollen 
durchblick hattest. Solltest du mal, bei einem dir fachlich fremden 
Thema, nicht weiter wissen, kannst ja nochmal drüber nachdenken wie 
unnötig solche kommentare doch sind.

An alle anderen die mir hier geholfen haben, dankeschön.

Beitrag #5220101 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Schreiber (Gast)


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Noch ein Messverfahren:
thermische Neutronen (ca. 2000-3000k) einmal quer durch den Brennraum 
schicken und gucken mit welcher Energie die ankommen.

von Der Andere (Gast)


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Arne P. schrieb:
> Schonmal drüber nachgedacht, dass man so ein Forum sinnvoll nutzen kann,
> wenn man leider keinerlei Ahnung von diesem Thema hat und trotzdem eine
> gute Note erreichen möchte.

Das ist so nicht ganz richtig. Du studierst das Fach. Wenn der Prof euch 
so eine Aufgabe gibt dann geht er wohl nicht ganz ohne Grund davon aus, 
daß ihr das notwendige Wissen dazu schon habt, oder zumindest genügend 
Grundlagen um darauf aufbauend euch Wissen anzueignen.
Und genau das dürfte Teil der Aufgabe sein, denn genau das ist oft genug 
die Aufgabe im späteren Berufsleben.
Und da kann man nicht die neue Geschäftsidee oder den revolotionären 
neuen Sensor in einem Internetforum ausbreiten oder gar entwickeln 
lassen, dann wäre die Idee nämlich schon öffentlich und nicht mehr 
patentierbar.

von Ordner (Gast)


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Schreiber schrieb:
> thermische Neutronen (ca. 2000-3000k) einmal quer durch den Brennraum
> schicken und gucken mit welcher Energie die ankommen.

Oder transparentes Aluminium für das Motorgehäuse verwenden, Lehrfilm 
diesbezüglich dort: https://youtu.be/xaVgRj2e5_s?t=191 };-)

Beitrag #5220942 wurde vom Autor gelöscht.
von Ich (Gast)


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Hallo Zusammen,

Georg G.:
Die Druckmessung gibt es fast für lau als Piezo-"Unterlegscheibe" für
Zündkerze oder Injektor
Für Hobbyanwendungen oder den schnellen Test am Kundenmotor durchaus 
brauchbar. Aber man sollte das Datenblatt sorgfältig lesen. Die Grenzen 
des Meßbaren stehen im kleingedruckten
-----------------

Kannst du mir ein Schlagwort nennen, mit dem ich diese 
"Unterlegscheiben" finde?
Davon habe ich noch nie gehört, kenne nur Zündkerzen mit integriertem 
Drucksensor als Lösung ohne mechanische Bearbeitung.

Danke schön.

von Martin H. (horo)


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: Bearbeitet durch User
von Dussel (Gast)


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Arne P. schrieb:
> Oh ja, der werte Herr hat vollkommen recht, meine eigentliche Hoffnung
> war, dass die Forumsmitglieder mir meine fertige Facharbeit zuschicken
> und ich gar nichts tun muss.
Das hat man gemerkt und deshalb kamen solche Antworten. Du bist nicht 
der Erste dieser Art.
Aber wie du siehst, gibt es hier genug Leute, die anderen ihre Arbeit 
machen.

Eine ordentliche Frage ist übrigens kein Problem. Das Problem ist 'ich 
habe diese Aufgabe[, jetzt macht mal]'.

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