[发明专利]一种可用于大功率发动机排气管的多腔体消声发电阵列

说明书

本发明公开了一种可用于大功率发动机排气管的多腔体消声发电阵列，包括环形亥姆霍兹共鸣腔、排气管、出音管道、外壁、压电式发电装置；由圆周刚性板、两侧弹性薄板组成的环形亥姆霍兹共鸣腔嵌套在排气管上，排气管在排放发动机尾气产生排气噪声同时，出音管道将噪声从排气管引入环形亥姆霍兹共鸣腔，在正常工况排气噪声的声波频率下产生共振现象，共振现象能够显著地增加系统的振动幅度；弹性薄板带动由压电式陶瓷固支架、金属层、压电陶瓷组成的压电式发电装置振动，将振动能量转化为电能；外壁为压电式发电装置和环形亥姆霍兹共鸣腔提供保护。

技术领域

本发明涉及一种降噪发电装置领域，特别涉及一种可用于大功率发动机排气管的多腔体消声发电阵列。

背景技术

城市噪声的主要来源是道路交通噪声和建筑施工噪声，随着社会发展，城市大量的道路车辆、工程机械聚集，车辆及工程机械上的发动机运作时产生的噪声正日益成为一种不可忽视的污染，对人民的身心健康产生负面影响，与人民日益增加的美好生活需要矛盾。

而电能作为各型汽车的重要能源之一，为各类仪表和传感器等供能，目前主要依靠发动机转动来为汽车电瓶充电，但这必然会增加汽车的油耗。发动机排气管内蕴含巨大的能量，在化石能源不断紧缺的当下，对噪声的回收利用方面的研究尚少，因此本发明有重要的现实意义。

现阶段的技术主要通过给发动机配套进排气消声器来降低噪声，消声器的工作原理是利用装置共振来吸收噪声，减轻噪声污染。但是目前尚未有能高效结合降噪以及噪声能量回收的方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种可用于大功率发动机排气管的多腔体消声发电阵列，可以同时起到降低排气噪声和噪声能量回收利用的作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可用于大功率发动机排气管的多腔体消声发电阵列，所述多腔体消声发电阵列包括排气管、外壁和若干个沿排气管排布的环形亥姆霍兹共鸣腔；每个环形亥姆霍兹共鸣腔内部包含上下分布的两个出音管道；所述排气管贯通所有的环形亥姆霍兹共鸣腔，且与所有出音管道相通；最外侧的两个环形亥姆霍兹共鸣腔在朝向阵列内侧的端面上分别安装有两个对称分布的压电式发电装置，其余每个环形亥姆霍兹共鸣腔左右两端各安装有两个对称分布的压电式发电装置，相邻两个环形亥姆霍兹共鸣腔间的压电式发电装置交错分布；所述外壁位于环形亥姆霍兹共鸣腔的外部。

进一步地，所述排气管优选直径80～100mm的管道，排气管由发动机排气口引出。

进一步地，所述环形亥姆霍兹共鸣腔优选为中空的圆角圆柱体，所有圆角圆柱体的中心线与排气管(1)的中心线重合；所述环形亥姆霍兹共鸣腔由圆周刚性板、两侧的弹性薄板组成；所述弹性薄板优选为304不锈钢弹性薄板；

进一步地，所述出音管道的外轮廓优选为指数型轮廓；所述出音管道均匀地分布于所述排气管上。

进一步地，压电式发电装置固定于环形亥姆霍兹共鸣腔的弹性薄板上；所述压电式发电装置包括若干个复合悬臂梁和压电陶瓷固支架；所述复合悬臂梁与压电陶瓷固支架连接；所述复合悬臂梁包括质量块、金属层、压电陶瓷；所述复合悬臂梁围绕排气管扇形分布；所述质量块安装在复合悬臂梁的末端；所述压电陶瓷与金属层连接；所述压电陶瓷固支架与环形亥姆霍兹共鸣腔连接。

进一步地，所述压电陶瓷固支架优选为U型支架；所述U型支架的弯曲部分优选为镂空结构。

进一步地，所述金属层优选为铜片；所述金属层与压电陶瓷边缘黏合连接；所述压电陶瓷优选锆钛酸铅压电陶瓷PZT-5H，且优选采用双晶结构将压电陶瓷固定在金属层的两面。

进一步地，所述压电式发电装置选用二阶振型搭建，以发生共振。

进一步地，所述外壁将上述环形亥姆霍兹共鸣腔和上述压电式发电装置全部包裹，优选采用两个半圆柱体进行拼接。

本发明的有益效果如下：