利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置及發(fā)電方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置及發(fā)電方法，屬于壓電發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器，車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器上設(shè)有進(jìn)氣管與排氣管，其特征在于：所述的車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器內(nèi)分為兩個共振腔室，共振腔室內(nèi)分別設(shè)有若干組諧振式懸臂梁壓電振子；諧振式懸臂梁壓電振子的兩極用導(dǎo)線引出。本發(fā)明提供的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置及發(fā)電方法，具有結(jié)構(gòu)簡單、不發(fā)熱、無電磁干擾、無污染和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的微小化、集成化等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置及發(fā)電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置及發(fā)電方法，屬于壓電發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)噪聲是內(nèi)燃機(jī)車輛的主要噪聲源，其中由進(jìn)、排氣弓I起的空氣振動而產(chǎn)生的噪聲可以直接向周圍的空氣中輻射，是發(fā)動機(jī)的最大噪聲源。發(fā)動機(jī)排氣是間歇性的，在排氣管中存在著氣壓的脈動，因此將尾氣排放到大氣中時，將伴隨產(chǎn)生頻譜比較復(fù)雜的噪聲。消聲器可通過各種手段降低排氣壓力，衰減排氣脈動，使排氣能量較快損耗。但是，在通常情況下，此部分能量在消聲器中都被轉(zhuǎn)化為熱能直接排放到大氣中，造成了能源的浪費(fèi)。
[0003]在車輛排氣系統(tǒng)中存在諸多傳感器，如氧傳感器、壓力傳感器及溫度傳感器等，它們工作需要的電能通常需要從蓄電池、發(fā)電機(jī)或者專門配備的電源中輸出。盡管傳感器的工作功率較小，但鑒于能量傳遞路線的復(fù)雜或者需要專門配備電源，會使排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本變高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述不足提供了一種利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置及發(fā)電方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，包括車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器，車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器上設(shè)有進(jìn)氣管與排氣管，所述的車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器內(nèi)分為兩個共振腔室，共振腔室內(nèi)分別設(shè)有若干組諧振式懸臂梁壓電振子；諧振式懸臂梁壓電振子的兩極用導(dǎo)線引出。
[0006]本發(fā)明所述的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，所述的諧振式懸臂梁壓電振子包括質(zhì)量塊、壓電片和金屬懸臂梁，固定架；所述的金屬懸臂梁垂直安裝在固定架上，頂端布置質(zhì)量塊，懸臂兩側(cè)分別布置壓電片；所述的固定架布置在車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器內(nèi)壁上。
[0007]本發(fā)明所述的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，所述的諧振式懸臂梁的振動頻率位于尾氣脈動振動頻帶內(nèi)。調(diào)整梁末端質(zhì)量塊的質(zhì)量和金屬懸臂梁的厚度、寬度或者長度等，保證懸臂梁的振動頻率位于尾氣脈動振動頻帶內(nèi)。
[0008]本發(fā)明所述的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，發(fā)電方法如下:
1)、尾氣的脈沖振動迫使懸臂梁壓電陣子發(fā)生振動，從而使懸臂梁兩側(cè)的壓電片產(chǎn)生壓電電壓；
2)、壓電片產(chǎn)生的電壓經(jīng)導(dǎo)線引出的電能被整流和濾波之后，由電能存儲裝置將電能儲存起來；
3)、電能存儲裝置可供排氣系統(tǒng)中的各傳感器或其他小功率耗電裝置使用。[0009]本發(fā)明所述的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，導(dǎo)線引出的電能經(jīng)整流電路和濾波電路之后，由電能存儲裝置儲存起來，供排氣系統(tǒng)中的氧傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器或其其他小功率耗電裝置使用。
[0010]有益效果
本發(fā)明提供的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置及發(fā)電方法，具有結(jié)構(gòu)簡單、不發(fā)熱、無電磁干擾、無污染和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的微小化、集成化等諸多優(yōu)點(diǎn)。
[0011]可以利用車輛排放尾氣的脈沖振動能量發(fā)電，既能降低發(fā)動機(jī)的排氣噪聲，也能回收尾氣中的能量，節(jié)約資源。
[0012]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是安裝有壓電發(fā)電裝置的消聲器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中A為進(jìn)氣管；B為共振腔；C為共振腔；D為排氣管；1為質(zhì)量塊；2為壓電片；3為金屬懸臂梁；4為固定架；5為消聲器殼體，
圖2是安裝有壓電發(fā)電裝置的內(nèi)裝式赫爾姆茲消音器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中A為進(jìn)氣管；B為共振腔；C為共振腔；D為排氣管；1為質(zhì)量塊；2為壓電片；3為金屬懸臂梁；4為固定架；5為消聲器殼體；6為消音器隔音盤；7為排氣孔。
[0016]圖3是懸臂梁壓電振子結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中I為質(zhì)量塊；2為壓電片；3為金屬懸臂梁；4為固定架。
[0018]圖4是車輛排氣系統(tǒng)組成示意圖。
[0019]圖中11為發(fā)動機(jī)；22為排氣歧管；33為連接法蘭；44為第一氧傳感器；55為催化轉(zhuǎn)化裝置；6為撓性節(jié)；7為第二為氧傳感器；8為第一壓力傳感器；9為螺母；10為墊片；11為螺栓；12為連接法蘭；13為消聲器；14為排氣尾管；15為第二壓力傳感器；16為排氣管；17為溫度傳感器；18為螺栓；19為螺母；20為墊片。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明:
發(fā)動機(jī)I產(chǎn)生的尾氣，經(jīng)排氣歧管2、連接法蘭3進(jìn)入尾氣催化轉(zhuǎn)化裝置5，氧傳感器4可測出尾氣中氧氣的含量，并將信息傳遞至車輛。催化轉(zhuǎn)化裝置5，將尾氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行催化處理發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以減少有害氣體的排放。催化處理后的尾氣經(jīng)過撓性節(jié)進(jìn)行初步降噪，并由氧傳感器7，壓力傳感器8和溫度傳感器17測得初步降噪后的尾氣的氧含量、壓力和溫度等信號，并傳遞至車輛。尾氣經(jīng)過連接法蘭12進(jìn)入消聲器13，最后經(jīng)過排氣尾管14進(jìn)入大氣中，溫度傳感器15可測得最后排出尾氣的溫度，并傳遞至車輛。
[0022]利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，包括車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器13，車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器13上設(shè)有進(jìn)氣管A與排氣管D，所述的車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器13內(nèi)分為兩個共振腔室B和C，兩個共振腔室內(nèi)分別設(shè)有若干組諧振式懸臂梁壓電振子；諧振式懸臂梁壓電振子由連接導(dǎo)線引出。
[0023]諧振式懸臂梁壓電振子包括質(zhì)量塊1、壓電片2和金屬懸臂梁3，固定架4 ;所述的金屬懸臂梁3垂直安裝在固定架4上，頂端布置質(zhì)量塊1，懸臂兩側(cè)分別布置壓電片2 ;所述的固定架4布置在車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器13內(nèi)壁上；調(diào)整梁末端質(zhì)量塊I的質(zhì)量和金屬懸臂梁3的厚度、寬度或者長度等，保證懸臂梁的振動頻率位于尾氣脈動振動頻帶內(nèi)。壓電陣子兩級導(dǎo)線引出的電能經(jīng)整流電路和濾波電路之后，由電能存儲裝置儲存起來，供排氣系統(tǒng)中的氧傳感器4和7、壓力傳感器8、溫度傳感器15和17或其其他小功率耗電裝置使用。
[0024]尾氣的脈沖振動迫使懸臂梁壓電陣子發(fā)生振動，從而使懸臂梁兩側(cè)的壓電片產(chǎn)生壓電電壓；壓電片產(chǎn)生的電壓經(jīng)導(dǎo)線引出的電能被整流和濾波之后，由電能存儲裝置儲存起來；電能存儲裝置的電能可供排氣系統(tǒng)中的氧傳感器4和7、壓力傳感器8、溫度傳感器15和17或其他小功率耗電裝置使用。
【權(quán)利要求】
1.利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，包括車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器(13)，車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器(13)上設(shè)有進(jìn)氣管與排氣管，其特征在于:所述的車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器(13)內(nèi)分為兩個共振腔室，共振腔室內(nèi)分別設(shè)有若干組諧振式懸臂梁壓電振子；諧振式懸臂梁壓電振子的兩極用導(dǎo)線引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述的諧振式懸臂梁壓電振子包括質(zhì)量塊(I)、壓電片(2)和金屬懸臂梁(3)，固定架(4);所述的金屬懸臂梁(3)垂直安裝在固定架(4)上，頂端布置質(zhì)量塊(1)，懸臂兩側(cè)分別布置壓電片(2);所述的固定架(4)布置在車輛排氣系統(tǒng)中的消聲器(13)內(nèi)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述的各懸臂梁的振動頻率位于尾氣脈動振動頻帶內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用車輛尾氣的脈沖振動發(fā)電的壓電發(fā)電裝置，其特征在于發(fā)電方法如下: 1)、尾氣的脈沖振動迫使懸臂梁壓電陣子發(fā)生振動，從而使懸臂梁兩側(cè)的壓電片產(chǎn)生壓電電壓； 2)、壓電片產(chǎn)生的電壓經(jīng)導(dǎo)線引出的電能被整流和濾波之后，由電能存儲裝置將電能儲存起來； 3)、電能存儲裝置可供排氣系統(tǒng)中的各傳感器或其他小功率耗電裝置使用。
【文檔編號】F03G7/08GK103953515SQ201410161085
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】臧利國, 趙又群, 李波, 李小龍 申請人:南京航空航天大學(xué)