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NTP对柴油机颗粒排放中SOF组分的影响

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目录
第一章 绪论 7
1.1前言 7
1.2柴油机排放污染物的形成机理及危害 7
1.2.1 颗粒物形成机理 7
1.2.2 PM组分及其危害 8
1.3各国柴油机排放法规 8
1.4柴油机PM排放控制技术 9
1.5 NTP与SOF作用机理 10
1.6本文研究的内容 11
第二章 介质阻挡放电理论及放电特性的研究 12
2.1等离子体的定义和分类 12
2.1.1等离子体的定义 12
2.1.2等离子体的分类 12
2.2 NTP产生方法 13
2.2.1电晕放电 13
2.2.2 DBD 13
2.3 DBD的放电原理 14
2.3.1 DBD的结构形式 14
2.3.2 DBD放电原理 15
2.4 NTP发生器放电特性的研究 16
2.4.1线管式NTP反应器设计 16
2.4.2试验原理 17
2.5本章小结 18
第三章 SOF组分研究 19
3.1 SOF定义 19
3.2 SOF组分 19
3.2.1 SOF中烷烃分析 19
3.2.2 芳香烃的生成规律 20
3.4本章小结 21
第四章 台架实验研究 21
4.1概述 21
4.2实验研究 22
4.2.1实验系统 22
4.2.2 SOF组分分离及GC-MS分析测试条件 22
4.3实验结果及分析 23
4.4本章小结 27
第五章 总结与展望 29
5.1全文总结 29
5.2工作展望 29
致谢 30


摘要
柴油机以低油耗、高功率和耐久性的优势而得到了广泛地应用，然而与同功率的汽油机相比，柴油机的颗粒物（particulate matter，PM）排放较高，是汽油机的30～100倍，对人类的健康构成很大的威胁，诱发癌变。柴油机PM的化学成分可分为两大类：一类是不可溶性有机组分（insoluble organic fraction，IOF），主要由碳烟和硫酸盐等物质组成，约占PM排放的69%；另一类是可溶性有机成分（soluble organic fraction，SOF）。 为了减少PM的排放，世界各国都制定了严格的排放法规，越来越先进的后处理技术也应运而生。本文基于介质阻挡放电（DBD）理论，设计了一套低温等离子体（NTP）发生器，并对NTP发生器的放电参数进行了研究。通过柴油机台架试验探究NTP对柴油机颗粒排放中SOF组分的影响，实验采用索氏萃取法分离出SOF，通过GC-MS气质联用分析SOF组分，得到相应数据，并进行分析。本文主要开展了以下方面的研究。
（1）基于DBD理论，设计了一套NTP发生器，利用Q-V Lissajous图形法测
量放电功率，通过示波器对NTP发生器的放电参数进行实时监测。
（2）通过索氏萃取法分离出SOF，通过GC-MS气质联用分析SOF组分，得到结果如下：a.NTP处理前后，SOF组分烷烃类、醇类、甲酚、苯酚质量分数发生变化，两类物质质量分数变化较大，烷烃类物质明显减少，苯酚类物质质量分数升高。b.NTP处理前后SOF中高C原子数目降低，低碳原子数目升高。
（3）通过柴油机台架实验，在其他条件不变的情况下，研究了NTP作用下，不同工况SOF各组分质量分数的变化，发现在10%工况下，烷烃类质量分数由42.57%减少到14.49%，苯酚类由48.99%增加到64.38%50%工况下，烷烃类质量分数由25.87%减少到19.72%，苯酚类质量分数由39.91%增加到67.78%。

关键词：柴油机；颗粒物；低温等离子体；可溶性有机成分