Jens Eichmann

Projekte

IRMA – InfraRot – MAssenspektrometer Messsystem für KFZ-Abgase

Die Optimierung des Verbrennungsprozesses und der Abgasnachbehandlung spielt bei der Entwicklung moderner Verbrennungsmotoren eine entscheidende Rolle. Ein sehr hohes Verbesserungspotential besteht während der Kaltstartphase und hoch dynamischen Motorverhaltens. Die zeitlich hoch aufgelöste Analyse der Abgaszusammensetzung während dieser Betriebszustände liefert häufig notwendige Informationen für das Verständnis der komplexen Vorgänge im Motor und in der Abgasnachbehandlung.

Abgasmesssysteme für diese Aufgabe müssen sich vielen Herausforderungen stellen, die aus einer komplexen Abgaszusammensetzung, rapiden Temperatur- und Druckschwankungen sowie einer möglichen Partikelbelastung an der Entnahmestelle resultieren. Massenspektrometrie (MS) und Fourier Transform Infrarot Spektrometrie (FTIR) werden häufig für die Abgasanalyse eingesetzt, jedoch hat jedes dieser Systeme für sich einige Nachteile im Bezug auf messbare Abgaskomponenten, die zeitliche Auflösung, den Kalibrieraufwand sowie die Langzeitstabilität.

Das hybride Spektrometersystem IRMA verbindet FTIR und MS durch eine Echtzeit-Datenfusion von Status- und Messsignalen beider Analysatoren. Die kontinuierliche Überwachung von Statussignalen, wie z.B. Temperaturen und Drücke, ermöglicht die Kompensation einiger Einflüsse auf die gemessenen Gaskonzentrationen. Vergleiche von Konzentrationsverläufen beider Analysatoren in Echtzeit lassen Rückschlüsse auf die Systemstabilität und –Sensitivität zu und können dazu genutzt werden, den Kalibrieraufwand deutlich zu verringern.

Unterschiedliche Anwendungen des IRMA Messsystems zeigen die Möglichkeiten und Vorteile der Datenfusion auf. Einflüsse von Temperatur- und Druckschwankungen an der Abgasentnahmestelle auf Konzentrationsmessungen können kompensiert werden. Die gleichzeitige Messung einiger Abgaskomponenten mit beiden Analysatoren macht eine Kalibrierung des MS teilweise überflüssig und führt zu einer gesteigerten zeitlichen Auflösung. Durch die Möglichkeit des IRMA Messsystems, gleichzeitig ein breites Spektrum unterschiedlicher Abgaskomponenten zu messen, können komplexe Entwicklungsaufgaben, auf die die gesamte Abgaszusammensetzung einen Einfluss haben kann (z.B. Katalysatoren) schneller vorangetrieben werden.

Projektträger: Bundesministerium für Wirtschaft und Industrie (BMWI)
Laufzeit: Jan. 2007 - Juli 2010

Veröffentlichungen

Eichmann, J., Matz, G., Harig, R.
High temporal resolution analysis of engine exhaust by Fourier-transform spectroscopy
7th Conference on Optical Analysis Technology in Industry and Environment, Murnau, Germany, September 2011

Sabbah, S., Rusch, P., Gerhard, J.-H., Stöckling, C., Eichmann, J., Harig, R.
Remote Sensing of Gases by Hyperspectral Imaging: Results of Measurements in the Hamburg Port Area
SPIE 8186, 2011

Braun, R., Eichmann, J., Sabbah, S., Harig, R., Howle, C. R.
Remote detection of liquid surface contamination by imaging infrared spectroscopy: measurements and modelling
SPIE 8189, 2011

Fischer, H., Frank, J., Witte, P., Eichmann, J., Matz, G.
Portable Optical Carbon Dioxide Measurement Device
Pittsburgh Conference, Pittcon, Atlanta, GA, USA, March 2011

Eichmann, J., Schomann, L., Matz, G., Harig, R.:
Analysis of Car Exhaust Gas by Low-Reolution FTIR Spectroscopy Using High-Resolution Reference Spectra Calculated Based on the HITRAN Database
Pittsburgh Conference, Pittcon, Orlando, Fl, USA, March 2010

Eichmann, J., Matz, G., Harig, R.:
Determination of Gas Concentration with Low-Resolution FTIR Spectroscopy Using the PNNL Library
Pittsburgh Conference, Pittcon, Orlando, Fl, USA, March 2010

Eichmann, J., Diers, H., Beecken, J., Harig, R.:
Gas Detection by Tunable Diode Laser Spectroscopy: A Potential Method for Future Distributed Sensor Networks
Workshop Selbstorganisierende Sensor- und Datenfunknetze, Hamburg, Germany, October 8-9 2009

Pilsak, T., Schröder, T., Eichmann, J., ter Haseborg, J.:
Field Test of a Wireless Sensor Network inside the Engine Room of a Vessel
Workshop Selbstorganisierende Sensor- und Datenfunknetze, Hamburg, Germany, 8.-9. Oktober 2009

Eichmann, J., Greßmann, B., Hackbarth, F., Klimek, H., Meyerhoff, T., Pilsak, T., Sauf, H.:
SomSeD Analysis of an Experimental Wireless Sensor Network
Workshop Selbstorganisierende Sensor- und Datenfunknetze, Hamburg, Germany, 8.-9. Oktober 2009

Fischer, H., Schomann, L., Frank, J., Eichmann, J., Matz, G., Harig, R.:
MEMoNet - Mobile Environmental Monitoring Network
Pittsburgh Conference, Pittcon, Chicago, Il, USA, March 2009

Schomann, L., Eichmann, J., Matz, G., Harig, R.:
IRMA - InfraRed MAss-Spectrometry Measurement System for engine Exhaust Gas
Pittsburgh Conference, Pittcon, Chicago, USA, March 2009

Georgi, S., Weyer, C., Stemik, M., Renner, C., Hackbarth, F., Pilz, U., Eichmann, J., Pilsak, T., Sauff, H., Torres, L., Dembowski, K., Wagner, F.:
SomSeD: An Interdisciplinary Approach for Developing Wireless Sensor Networks
Proceedings of the 7. GI/ITG KuVS Fachgespräch „Drahtlose Sensornetze“, Berlin, Germany, September 25–26, 2008

Vernickel, P., Findeklee, C., Eichmann, J., Graesslin, I.:
Active digital decoupling for multi-channel transmit MRI Systems
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med., 170, Berlin, Germany, May 2007

Vernickel, P., Eichmann, J., Graesslin, I.:
An Eight-Channel 3D-Segmented RF Coil for Parallel Transmission at 3T
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med., 167, Berlin, Germany, May 2007

Findeklee, C., Eichmann, J., Vernickel, P.:
Decoupling of a Multi Channel Transmit/Receive Coil Array Via Impedance Inversion
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med., 2010, Berlin, Germany, May 2007