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。

该研究主题的目的是“验证发动机燃烧室中低温等离子体的影响，并有助于改善热发动机的性能”。该研究计划“创建产生低温等离子体，产生固定体积容器和双燃料发动机的电极，并在实验中捕获排放的影响”。将层压电极（正电极：锯叶片上的顶电极，负电极：矩形平板）放在压力容器中（现有值），电极的电压设置为30 [KV]，电极和电流值设置为0.5、1.0、2.0和3.0 [MA]。已经证实，当加热加热器（10-55°C）改变环境温度时，随着温度升高而产生的臭氧量增加。将少量的一氧化二氮（3 [ppm]）混合在室温条件下进行排放测试，以测量一氧化二氮浓度的变化量。结果，放电时间的浓度和集合电流值增加。在同轴圆柱电极系统中，提出了用于在圆柱体中形成稳态低温等离子体的电极系统，并进行了等离子体照明实验。排放方法用作介电屏障排放，并应用AC高压允许稳定的血浆产生。此外，对于圆柱电极的长度，施加到等离子体的功率为7.5 W.创建了一个高压容器，以模拟燃烧室和排气管中的大气条件。此外，检查了电极形状以允许血浆倒入容器中，可视化生成的等离子体并进行光谱测量。排放方法使用介电屏障排放。根据Passhen的定律检查了电压和互电极。结果，当施加的电压为12 kV并且极对极距离为1 mm时，可以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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