基于低溫等離子體的柴油機(jī)NOx排放研究

隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放要求的日益提高，各種針對(duì)減少NOx排放的技術(shù)被不斷地提出和研究。但是，采用單純的NTP（低溫等離子體）對(duì)汽車(chē)廢氣中低濃度NOx的轉(zhuǎn)換效率不高，而且?guī)?lái)的能量損失較多，不適合對(duì)能源消耗的要求。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，日本提出一種新的系統(tǒng)，將NTP和NOx吸附材料相結(jié)合。該系統(tǒng)不需要貴金屬催化劑或有害的化學(xué)物質(zhì)，如尿素和氨。在該系統(tǒng)中，汽車(chē)廢氣中的低濃度NOx被吸附劑（如MNOx）不斷吸收，當(dāng)吸附劑達(dá)到飽和時(shí)，高溫廢氣被引入吸附室，使得此時(shí)高濃度的NOx被解吸，而NOx吸附劑則隨著NTP的不斷消耗而被循環(huán)吸附與解吸，從而達(dá)到吸附劑的循環(huán)使用，同時(shí)也能夠充分利用NTP。

被吸附的NOx會(huì)隨著空氣循環(huán)再次進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，即通過(guò)EGR（廢氣再循環(huán)）技術(shù)來(lái)降低NOx水平。使用一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)做了一系列試驗(yàn)，該系統(tǒng)中2個(gè)吸附室被交替使用，并將NTP與EGR相結(jié)合，大大提高了NOx的轉(zhuǎn)換效率。試驗(yàn)表明，吸附劑的平均吸附效率達(dá)到49.4%（最大59.4%），NTP的使用效率達(dá)到66.8%（最大70.6%），同時(shí)由于系統(tǒng)中EGR的作用，總NOx轉(zhuǎn)換的能量效率達(dá)到154g/kW·h，連續(xù)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到70.3%。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，上述柴油機(jī)后處理裝置的加入僅會(huì)增加1.0%的燃油消耗，但卻能大大減少NOx的排放水平，完全能夠滿(mǎn)足現(xiàn)行的日本排放法規(guī)。所提出的NOx后處理裝置正處于初始研制階段，還需要更近一步的研究來(lái)加強(qiáng)其穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)換效率。

刊名：Journal of Hazardous Materials(英)

刊期：2016年第308期

作者：Takuya Kuwahara

編譯：苗志慧