Die Ruß- und Aschewolken, die die Lkws früher hinter sich herzogen, sind längst verschwunden. Der Grund dafür ist, dass die Entwickler ihre Motoren anders eingestellt haben. Drehzahlen, Luftkraftstoffverhältnisse und Lastpunkte wurden angepasst.

Das heißt aber nicht, dass in den Abgasen von Verbrennungsmotoren gar keine Partikel mehr zu finden wären, sie sind nur viel kleiner geworden. "Die nur wenige Nanometer großen Partikel können im menschlichen Körper bis in die Lungenbläschen vordringen, aber mit Messgeräten kaum noch erfasst werden", erklärt Martin Kupper, Forscher am Austrian Smart Systems Integration Research Center (ASSIC), das am Forschungszentrum Carinthian Tech Research (CTR) angesiedelt ist.

Im Rahmen seiner Forschungen, die zugleich in seine Dissertation am Institut für Elektronische Sensorsysteme der TU Graz einfließen, arbeitet der 1989 in Villach geborene Kärntner an neuen Messmethoden. "Man muss die Partikel im Abgasstrang so nah wie möglich am Motor erfassen – bevor sie miteinander reagieren und nicht mehr messbar werden", erklärt Kupper. In dieser von starker Hitze, Kraftstoffrückständen und hohen Partikelkonzentrationen geprägten Umgebung ist das kein einfaches Unterfangen.

Abstrakte Modelle

Um die Partikel zu zählen, wurde eine Messmethode adaptiert, die bei niedrigen Temperaturen angewandt wird: Dabei kommt ein Gas zum Einsatz, das bei der Abkühlung kondensiert und rund um die Partikel sichtbare Tröpfchen bildet. Um zu erreichen, dass diese Methode auch bei 200 Grad Celsius funktioniert, wurde die Sensorik modifiziert, etwa indem man ein Material fand, das bei diesen Temperaturen in Dampfform vorliegt und nicht mit den Abgasen reagiert.

Eine andere Methode bestimmt die jeweilige Masse der Partikel. "Wir schießen mit Hochleistungslasern auf das Abgas und lassen die Partikel glühen, was wiederum mit einem Sensor aufgezeichnet werden kann", erklärt Kupper. "Durch dieses Glühverhalten kann man auch bei sehr kleinen Partikeln auf die Masse rückschließen."

Für den Forscher war schon früh klar, dass er Physiker werden will. Allerdings: "Das Studium war anders, als ich es mir vorgestellt hatte", blickt Kupper zurück. "Ich musste mich von meinen Vorstellungen von Physik lösen und in der Welt abstrakter mathematischer Modelle heimisch werden." Heute ist ihm das längst gelungen – zum Vorteil einer künftigen saubereren Motorentechnik. (Alois Pumhösel, 24.6.2018)