磁电等离子体技术用于汽车节能减排的实验研究

【摘要】： 随着汽车保有量的不断增加,燃油消耗和汽车消费之间的矛盾将日益激化,汽车污染物排放总量也将持续攀升,为了缓解能源紧缺的形势,减少大气污染,近十几年来,内燃机研究工作者做了大量有益的工作,研究了多种提高内燃机热效率的新途径和控制有害气体排放的措施,但是,这些方法中均存在着节能和改善排放之间的矛盾。本文提出的利用磁电等离子体技术节油减排的方法是基于一种新的思路,它作用于发动机进气,使进气空气成为活性很强的极化激发态富氧气体,其中包含大量原子氧(O)、臭氧(O3)以及一些氧化能力很强的自由基(OH*、HO2*),在这些强活性物质的作用下,内燃机燃烧状况得到改善,燃料充分燃烧,从而达到节油减排的目标。 本文首先对梯度强磁场理论和气体放电产生等离子体的理论进行了探讨,分析了空气中顺磁性的氧气和逆磁性的氮气在梯度磁场中受到不同磁化力作用下的分离机理,以及放电等离子体对空气的极化激发作用,产生大量活性基元物质(O、O3等)的过程,为磁电等离子体技术的节能减排应用奠定了理论基础。然后,分别通过对现有的梯度磁场氮氧分离设备和等离子体反应器进行分析,并结合实际条件设计了磁电等离子体净节能减排装置。 为了验证磁电等离子体节能减排装置的实际效果,我们在重庆大学内燃机技术研究所做了发动机的台架试验。实验表明,装置对降低汽车油耗和尾气排放有较好的效果,节油率可达18.6%,尾气中HC的净化率可达10%,CO为15%,但是NOx的排放却有所增大,还需要尾气中的净化措施来处理。同时根据实验结果研究了各种相关因素对该装置节油减排效果的影响规律,相关因素主要包括磁化组不同类型、放电管不同类型、电源电压和放电反应管通电数目,从而,获得了该装置的最佳参数匹配。