一种新型车用电磁节能器研究

【摘要】： 针对目前存在的能源和环保问题,各国相继都采取一定措施鼓励汽车节能、减排技术开发与研究。燃油磁化技术是一种汽车节能减排技术。实验表明,经磁化后的燃油雾化效果更好,燃烧更充分,节油减排效果比较明显。本文在对燃油磁化机理进行深入研究的基础上,设计开发一种新型车用电磁节能器。 本文通过大量实验,对磁化后柴油发动机的燃油经济性、排烟,燃油红外吸收光谱和表面张力进试验研究,对比分析了不同磁场强度时,磁场对柴油发动机燃油经济性和排气烟度的影响,并同时分析了磁场强度与燃油红外吸收强度和燃油表面张力的关系。结果表明:经磁化后的燃油油耗率和排气烟度有所降低。在不同的转速和负荷条件下,磁化后燃油经济性和排气烟度达到最佳效果所需的磁场强度不同。磁化后的燃油红外吸收强度增强,红外吸收强度随磁场强度增强而增强。磁化后燃油的表面张力降低,且表面张力随磁场强度增强而降低。在此理论与实验研究基础上,本文设计制造了一种根据汽车工况改变而改变磁场强度的电磁磁化装置,从而使节能减排的效果更佳。 电磁节能器根据流量传感器输入的流量信号判断发动机的工况,然后与标定的工况参数进行对比,判断出该时刻达到最佳磁化效果所需的磁场强度大小,通过PWM(脉冲宽度调制)控制输出控制磁化器电压大小的信号,从而达到改变电磁节能器磁场强度大小的目的。该电磁节能器以轴对称空心线圈作为磁场产生装置。本文以电磁场的基本理论为基础,建立了线圈计算模型。具体做法是首先建立单个线圈的计算模型,在单个线圈的基础之上建立了轴对称线圈的计算模型。与此同时利用MATLAB软件对磁场强度进行了仿真计算,最后完成线圈参数的设计。 电磁节能器的控制部分由单片机完成。本文给出电磁节能器的硬件功能和结构,并分析了各模块的功能原理,主要包括涡轮流量计、温度传感器、AT89S52单片机管脚和功能、光电耦合处理、斩波电路设计、场效应管驱动电路和显示电路等。在硬件电路设计的基础上,给出了软件流程图。最后完成了电磁节能器的组装和磁场参数测试,结果表明电磁节能器能够达到设计要求。 【关键词】：磁化机理 节能减排 电磁节能器 自动调节控制
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U464.13
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 引言12
• 1.2 磁化技术研究应用现状12-13
• 1.3 研究背景与意义13-14
• 1.4 研究内容14-16
• 第二章 燃油磁化器节能减排机理研究16-28
• 2.1 现有燃油磁化机理16-18
• 2.1.1 分子电矩的热运动16
• 2.1.2 分子聚集理论16-17
• 2.1.3 分子磁化理论17
• 2.1.4 雾化解释17
• 2.1.5 理化性变化17-18
• 2.2 磁化效果试验18-23
• 2.2.1 实验台18-19
• 2.2.2 实验仪器19-20
• 2.2.3 实验方案20
• 2.2.4 实验结果20-23
• 2.3 磁化机理探究23-27
• 2.3.1 燃油红外光谱吸收强度23-25
• 2.3.2 燃油表面张力25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 电磁节能器磁场强度设计28-40
• 3.1 电磁场基本原理28-30
• 3.1.1 麦克斯韦方程28-29
• 3.1.2 毕奥-萨伐尔定律29-30
• 3.2 磁场计算30-37
• 3.2.1 轴对称线圈磁场计算30-31
• 3.2.2 线圈磁感强度方程建模31-37
• 3.3 线圈参数设计37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 电磁节能器硬件设计40-60
• 4.1 系统硬件框图40
• 4.2 流量传感器40-45
• 4.2.1 流量传感器的主要功能40
• 4.2.2 流量计主要类型40-42
• 4.2.3 涡轮流量计的结构原理42-45
• 4.3 温度传感器45-51
• 4.3.1 DS18B20 性能特点45
• 4.3.2 DS18B20 管脚排列45-46
• 4.3.3 DS18B20 内部结构46-48
• 4.3.4 DS18B20 测温原理48-49
• 4.3.5 DS18B20 工作过程49-51
• 4.3.6 测温电路51
• 4.4 单片机选择51-52
• 4.5 光电耦合电路52-53
• 4.6 电源电路53-54
• 4.7 斩波电路54-56
• 4.8 场效应管驱动电路56-58
• 4.8.1 驱动主电路56-57
• 4.8.2 吸收电路57-58
• 4.9 显示电路58-59
• 4.10 本章小结59-60
• 第五章 电磁节能器软件设计与性能测试60-69
• 5.1 主程序60-61
• 5.2 温度子程序61-62
• 5.2.1 温度测量子程序61
• 5.2.2 温度补偿61-62
• 5.3 流量测量子程序62-65
• 5.3.1 脉冲数据采集62-64
• 5.3.2 流量子程序64-65
• 5.4 显示子程序65
• 5.5 PWM 控制子程序65-67
• 5.6 电磁节能器性能测试67-68
• 5.6.1 电磁节能器磁场强度测试67-68
• 5.6.2 电磁节能器安装注意事项68
• 5.7 本章小结68-69
• 结论与展望69-71
• 参考文献71-74
• 附录74-78
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79

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