Advanced application of low-temperature plasma for reduction of environmental impact in heat engines

低温等离子体的先进应用可减少热机对环境的影响

基本信息

批准号：
20K04939
负责人：
段智久
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的は「エンジン燃焼室における低温プラズマ生成の影響を検証し、プラズマ支援燃焼を熱機関の性能向上に資する」ことにあり、研究実施は「低温プラズマを発生させる電極を作成し、定容容器および二元燃料エンジンを試作して、放電の効果を実験的にとらえる」という計画である。圧力容器（既得）内に積層型の電極（正極：ピッチ10mm鋸刃上電極、負極：長方形平板）を設置し、電極にかける電源を電圧30[kV]、電流値を0.5、1.0、2.0、3.0[mA]と設定した。ヒーター加熱によって雰囲気温度を変化させた場合（10～55[℃]）、温度上昇とともにオゾン生成量も増加することが確認することができた。微量濃度の亜酸化窒素（3[ppm]）を混入し、室温条件での放電試験も行い、亜酸化窒素濃度の変化量を計測した。その結果、放電時間・設定電流値の増加とともに、その濃度が増加する結果となった。同軸円筒電極系において、円筒内に定常的な低温プラズマを形成するための電極系の提案とプラズマ点灯実験を実施した。放電方式を誘電体バリア放電とし、交流高電圧を印加することで定常的なプラズマの発生が認められた。また、円筒電極の長さ100mmに対して，プラズマへの投入電力は7.5 Wであった。燃焼室内および排気管内の雰囲気条件の模擬のため、高圧容器を作成した。また、容器内にプラズマを投入できるような電極形状の検討と生成されるプラズマの可視化およびスペクトル測定を行った。放電方式には誘電体バリア放電を採用した。電圧および電極間はパッシェンの法則を基に検討した。その結果、印加電圧電12 kV、極間距離1 mmのとき、安定的にプラズマを生成することができた。

该研究项目的目的是“验证发动机燃烧室中低温等离子体生成的效果，并利用等离子体辅助燃烧来提高热机的性能。”该计划是制作一个固定体积的原型机容器和双燃料发动机并通过实验检查放电的影响。将叠层电极(正极：10mm间距锯片顶部电极，负极：矩形平板)安装在压力容器(现有)中，施加到电极的电压为30[kV]，电流值为0.5、1.0、2.0，设置为3.0[mA]。当通过加热器加热改变环境温度（10至55[℃]）时，确认了臭氧产生量随着温度升高而增加。还在室温下混合微量一氧化二氮(3ppm)进行放电试验，并测量一氧化二氮浓度的变化量。结果，浓度随着放电时间和设定电流值的增加而增加。在同轴圆柱电极系统中，我们提出了一种在圆柱体内形成稳定低温等离子体的电极系统，并进行了等离子体照明实验。通过使用电介质势垒放电作为放电方法并施加高交流电压，观察到稳定的等离子体生成。此外，对于长度为100mm的圆柱形电极，等离子体的功率输入为7.5W。创建高压容器来模拟燃烧室和排气管内的大气条件。我们还研究了允许将等离子体注入容器的电极形状，并对所产生的等离子体的光谱进行可视化和测量。采用介质阻挡放电作为放电方法。根据帕邢定律检查电压和电极之间的距离。结果，当施加电压为12kV且电极之间的距离为1mm时，我们能够稳定地产生等离子体。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Application of plasma assistance for internal combustion Engine -Discharge phenomenon under high pressure ambient conditions

等离子辅助内燃机的应用-高压环境条件下的放电现象

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kaoru Yamana ; Kezaburo Tsuzuki ; Shun Anno ; Ichiro Asano ; Hiroshi Akamatsu ; Takamitsu Yoshimoto ; Tomohisa Dan
通讯作者：
Tomohisa Dan

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