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硕士论文 低温等离子体结合微粒过滤器降低柴油机排放的研究
摘 要
本文通过对现有车用柴油机尾气后处理技术的综合研究，利用低
温等离子体(NTP)技术，设计和开发新颖、实用的尾气后处理器，即
低温等离子体结合微粒过滤器(DPF)所组成混合系统。经过理论和试
验的分析，充分证实了这种后处理器能实现柴油机尾气中NOx 和PM
的综合脱除。本文研究的主要内容如下：
(1) 充分了解车用柴油机尾气环境的特点，比较SCR、SNCR、
SNR 等现有尾气后处理措施的优劣，详细讨论采用NTP 技术所具有
的明显优势，着重解决微粒捕集器再生所面临的问题。以现有NTP
反应的试验结果为基础，分析在柴油机尾气环境中NTP 脱除柴油机
尾气中的NOx 和PM 的机理，得出尾气中各成分对排气净化的影响，
从而确定出采用NTP 技术的处理方案。根据介质阻挡放电(DBD)的
原理和柴油机排气管的特点，设计合适的NTP 反应器以及选择相应
的DPF。
(2) 详细说明所设计的后处理系统的组成与特点，并讨论整个方案的可行性。尤其对后处理系统所采用的NO2-C 的被动连续再生机制，提供试验证据的有力支持。
(3) 完成该后处理器的设计和制作，通过试验比较面-面和线-面两种典型的NTP 反应器结构的工作特点，总结以DBD 为形式的反应器在结构设计中存在的问题，完成对NTP 反应器结构的二次优化。最后就后处理器的三大组成部分，即NTP 反应器、电源和微粒过滤器提出优化匹配的具体要求，逐步为该项技术的实用化奠定基础。关键词：低温等离子体，微粒过滤器，柴油机，排气净化装置

目 录
摘 要.......................................................................................................................... I
ABSTRACT.................................................................................................................IV
目 录.........................................................................................................................V
第1 章 绪 论..............................................................................................................1
1.1 选题背景...........................................................................................................1
1.2 柴油机的排放标准...........................................................................................2
1.2.1 柴油机的尾气危害.......................................................................................2
1.2.2 排放法规.......................................................................................................3
1.3 柴油机排放微粒和NOX 的控制技术.............................................................4
1.4 低温等离子技术在降低柴油机有害排放方面的应用现状和发展...............7
1.5 本文的工作及研究内容...................................................................................9
第2 章 低温等离子体在柴油机尾气环境中的作用机理......................................10
2.1 等离子体特征及应用.....................................................................................10
2.1 低温等离子体产生.........................................................................................11
2.3 等离子体反应电性能评价参数.....................................................................12
2.4 在柴油机尾气环境下低温等离子体的作用机理.........................................13
2.4.1 柴油机的尾气特点.....................................................................................13
2.4.2 低温等离子体的作用机理.........................................................................13
2.4.2.1 低温等离子体对微粒的脱除机理.......................................................14
2.4.2.2 低温等离子体对NOx 的脱除机理.....................................................14
2.4.3 气体成分对NOx 脱除的影响...................................................................15
2.5 本章小结.........................................................................................................19
第3 章柴油机尾气后处理方案的制订 .................................................................20
3.1 柴油机尾气的净化前景.................................................................................20
3.2 NOX 净化方案的选择....................................................................................20
3.3 微粒净化方案的选择.....................................................................................22
3.4 新净化方案的制定.........................................................................................25
3.5 本章小结.........................................................................................................29
第4 章 低温等离子体的发生及设备研制..............................................................31
4.1 等离子体的发生.............................................................................................31
4.2 低温等离子体的发生装置型式.....................................................................34
4.3 .柴油机尾气净化要求....................................................................................35
江苏大学硕士学位论文 目 录
4.4 适用于柴油机尾气后处理的低温等离子体发生装置的研制.....................35
4.4.1 反应器结构设计.........................................................................................35
4.4.2 电源设计.....................................................................................................37
4.5 电功率的测量.................................................................................................44
4.6 本章小结.........................................................................................................45
第5 章 尾气后处理器的初步优化..........................................................................46
5.1 反应器的初步优化.........................................................................................46
5.2 反应器的初步优化方案.................................................................................48
5.3 电源的优化.....................................................................................................49
5.4 DPF 的选择与匹配.........................................................................................50
5.5 本章小结.........................................................................................................50
第6 章 总结与展望..................................................................................................52
致谢..............................................................................................................................53
参考文献......................................................................................................................54
附录A..........................................................................................................................56
在学期间发表的论文目录..........................................................................................5