專利名稱：一種分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)，尤其是一種分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)。 前景技術(shù) 隨著全球石油資源的緊張，作為石油衍生物的液體燃料如汽油，柴油，煤油日漸稀 少，而利用酒精作為替代能源又大量耗用糧食，影響人們的基礎(chǔ)生活，因而，利用固體燃料 氣化作為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)力日益得到重視。傳統(tǒng)上人們是把固體燃料通過氣化爐不完全燃燒后 產(chǎn)生C0等可燃?xì)怏w，然后再將可燃?xì)怏w冷卻過濾，最后混入外界空氣后輸入普通活塞發(fā)動(dòng) 機(jī)進(jìn)行燃燒做功，這種方式雖然比較簡單易行，但因?yàn)楣腆w燃料在氣化爐不完全燃燒產(chǎn)生 CO等可燃?xì)怏w的過程中已消耗了部分化學(xué)能量，輸入普通活塞發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行燃燒做功時(shí)，又 受內(nèi)燃機(jī)平均熱效率限制，其熱效率就不會(huì)太高，一般不超過15%。 目前國際上又產(chǎn)了煤炭循環(huán)氣化聯(lián)合發(fā)電的模式，即先將渦輪機(jī)輸出的壓縮空氣 輸入氣化爐，對煤進(jìn)行高壓氣化，產(chǎn)生的煤氣與空氣混合燃燒做功，推動(dòng)渦輪，輸出動(dòng)力，進(jìn) 入下一個(gè)聯(lián)合循環(huán)，但由于其動(dòng)力輸出渦輪的渦前溫度受到材料限制，國際上最高水平不 超過175CTC ，其熱效率因而被限制，不能進(jìn)一步提高，最高限制于27 % ，往往需要利用余熱 加熱蒸汽鍋爐以進(jìn)一步利用尾氣余能，而余熱加熱蒸汽鍋爐發(fā)電的方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，龐大，不 能小型化，簡單化，所以只能用于大型電站。
發(fā)明內(nèi)容 本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種熱效率高，結(jié)構(gòu)相對 簡單，且可以小型化的分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)。 按照實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)，專設(shè)空
氣壓縮機(jī)，高壓氣化爐，分區(qū)進(jìn)氣做功缸；空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，壓縮空氣一部分輸入
高壓氣化爐，一部分直接輸入分區(qū)進(jìn)氣做功缸，與高壓氣化爐來的高壓燃?xì)饣旌先紵龉Α?所述高壓氣化爐，為一高壓封閉系統(tǒng)，內(nèi)置固體燃料，接受空氣壓縮機(jī)輸送的壓縮
空氣，與內(nèi)部的固體燃料在高壓高溫下混合，進(jìn)行不完全燃燒，產(chǎn)生高溫co氣體，然后被輸
入分區(qū)進(jìn)氣做功缸。 所述分區(qū)進(jìn)氣做功缸，專用于接受高壓氣化爐產(chǎn)生的高溫高壓的可燃?xì)?，與空氣 壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣混合燃燒做功輸出動(dòng)力，分區(qū)進(jìn)氣做功缸有以下特殊結(jié)構(gòu)做功缸 內(nèi)設(shè)活塞，活塞與做功缸缸蓋分別設(shè)分隔板和相應(yīng)的分隔槽，當(dāng)分隔板插入分隔槽時(shí)，能把 活塞上的空間分成壓縮空氣進(jìn)氣區(qū)域與可燃?xì)膺M(jìn)氣區(qū)域兩個(gè)各自封閉的部分，兩部分各設(shè) 相應(yīng)進(jìn)氣閥壓縮空氣進(jìn)氣閥，高壓可燃?xì)膺M(jìn)氣閥，分別通過管道連接空氣壓縮機(jī)與高壓氣 化爐；分區(qū)進(jìn)氣做功缸有以下特殊工作過程當(dāng)上述做功活塞在上止點(diǎn)附近時(shí)，分隔板插 入分隔槽，兩進(jìn)氣閥打開，壓縮空氣與可燃?xì)夥謩e進(jìn)入被分隔板隔開的不同進(jìn)氣區(qū)域，兩股 空氣在進(jìn)氣時(shí)互相沒有接觸，各自分別推動(dòng)活塞下行，直至活塞離開上止點(diǎn)附近時(shí)，各氣閥 關(guān)閉，進(jìn)氣過程結(jié)束，這時(shí)分隔板離開分隔槽，活塞上的兩空間，即充有壓縮空氣的空間和
3充有高壓高溫可燃?xì)獾目臻g隨即接通，兩種氣體立即混合燃燒，產(chǎn)生極高的溫度和壓力，混 燃?xì)怏w推動(dòng)活塞下行做功，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入混燃做功過程，輸出動(dòng)力。 當(dāng)活塞被推進(jìn)到達(dá)下止點(diǎn)附近時(shí)，做功缸所設(shè)的排氣閥門打開，活塞隨即上行排
氣，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)回到上止點(diǎn)附近時(shí)，工作系統(tǒng)即進(jìn)入下一運(yùn)動(dòng)循環(huán)。 所述空氣壓縮機(jī)為活塞式，螺桿式，離心式，或者滑板式空氣壓縮機(jī)。 由于高壓氣化爐中的固體燃燒被高壓空氣不完全燃燒氣化，所產(chǎn)生的高溫高壓可
燃?xì)馀c空氣壓縮機(jī)輸入的壓縮空氣分區(qū)進(jìn)入做功缸，在分隔板分隔槽開合的控制下進(jìn)一步
混合燃燒，所產(chǎn)生的溫度與壓力極大，遠(yuǎn)大于輸入可燃?xì)獾臏囟扰c氣壓，所以本實(shí)用新型工
作時(shí)熱效率可高達(dá)45 % ，對燃料的能量運(yùn)用充分。

附圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖，其中(l)空氣壓縮機(jī)，(2)高壓氣化爐，(3)分 區(qū)進(jìn)氣做功缸； 附圖2，附圖3，附圖4，附圖5分別是分區(qū)進(jìn)氣做功缸各運(yùn)行狀態(tài)，其中(4)可燃?xì)?進(jìn)氣閥，(5)壓縮空氣進(jìn)氣閥，(6)做功缸缸蓋，(7)分隔槽，(8)活塞，(9)分隔板，(10)做 功缸缸體，(11)連桿，(12)曲軸，(13)可燃?xì)膺M(jìn)氣區(qū)域，(14)壓縮空氣進(jìn)氣區(qū)域，(15)排 氣閥，(17)固體燃料，(18)輸氣管道。
具體實(shí)施方式
如圖附l，空氣壓縮機(jī)(1)產(chǎn)生壓縮空氣一部分通過輸氣管道(18)輸入高壓氣化 爐(2)，與氣化爐(2)內(nèi)的固體燃料(17)進(jìn)行高溫反應(yīng)，通過不完全燃燒，產(chǎn)生主要成分為 CO高壓高溫的燃?xì)?，溫度約為120(TC，燃?xì)馔ㄟ^輸氣管道(18)與可燃?xì)膺M(jìn)氣閥(4)輸入分 區(qū)進(jìn)氣做功缸(3)內(nèi)的可燃?xì)膺M(jìn)氣區(qū)域(13);空氣壓縮機(jī)(1)產(chǎn)生的另一部分壓縮空氣， 通過輸氣管道(18)與壓縮空氣進(jìn)氣閥(5)，直接輸入分區(qū)進(jìn)氣做功缸(3)內(nèi)的壓縮空氣進(jìn) 氣區(qū)域(14)。 如圖附2，做功缸(3)的活塞(8)在上止點(diǎn)附近，排氣閥(15)處于關(guān)閉狀態(tài)，活塞 (8)與做功缸缸蓋(6)上所設(shè)的分隔板(9)與分隔槽(7)互相參合，把活塞上方的空間分成 可燃?xì)膺M(jìn)氣區(qū)域(13)，壓縮空氣進(jìn)氣區(qū)域(14)兩個(gè)部分，此時(shí)，可燃?xì)膺M(jìn)氣閥(4)打開，從 氣化爐(2)來的高溫燃?xì)馔ㄟ^進(jìn)氣閥(4)進(jìn)入可燃?xì)膺M(jìn)氣區(qū)域(13);壓縮空氣進(jìn)氣閥(5) 同時(shí)打開，從壓縮機(jī)(1)來的壓縮空氣通過進(jìn)氣閥(5)進(jìn)入壓縮空氣進(jìn)氣區(qū)域(14)，因分隔 板(9)與分隔槽(7)的作用，兩區(qū)域兩種氣體沒有相接觸，活塞(8)因兩區(qū)域內(nèi)的高壓氣體 壓力下行。 如圖附3，所示，當(dāng)活塞(8)離開上止點(diǎn)，分隔板(9)與分隔槽(7)脫離，此時(shí)各閥 門包括可燃?xì)膺M(jìn)氣閥(4)壓縮空氣進(jìn)氣閥(5)排氣閥(15)全部關(guān)閉，被分隔板(9)與分隔 槽(7)分隔于不同區(qū)域內(nèi)的兩股氣體相遇，高溫高壓燃?xì)馀c壓縮空氣相遇，隨即燃燒，產(chǎn)生 燃爆，燃爆氣體猛烈推動(dòng)活塞(8)下行，產(chǎn)生比輸入氣體高多倍的溫度與壓力，溫度最高可 達(dá)2200°C ，工作系統(tǒng)此時(shí)可輸出動(dòng)力。 如圖附4，所示，當(dāng)活塞(8)進(jìn)入下止點(diǎn)附近，此時(shí)，缸內(nèi)的氣體膨脹能量已較為充 分釋放，做功缸缸蓋(6)上所設(shè)的排氣門(15)打開，可燃?xì)膺M(jìn)氣閥(4)壓縮空氣進(jìn)氣閥(5)繼續(xù)處于關(guān)閉狀態(tài)，然后活塞(8)上行，排出廢氣。 如圖附5，所示，當(dāng)活塞(8)再次進(jìn)入上止點(diǎn)附近，排氣門(15)關(guān)閉，與高壓氣化 爐(2)以及壓縮空氣機(jī)(1)分別相通的可燃?xì)膺M(jìn)氣閥(4)壓縮空氣進(jìn)氣閥(5)打開，可燃 氣再次進(jìn)入汽缸，做功缸進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
權(quán)利要求一種分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)，包括空氣壓縮機(jī)(1)，高壓氣化爐(2)，分區(qū)進(jìn)氣做功缸(3)，可燃?xì)膺M(jìn)氣閥(4)，壓縮空氣進(jìn)氣閥(5)，做功缸缸蓋(6)，分隔槽(7)，活塞(8)，分隔板(9)，做功缸缸體(10)，連桿(11)，曲軸(12)，排氣閥(15)，固體燃料(17)，其特征是空氣壓縮機(jī)(1)壓縮空氣出口通過輸氣管道(18)，分別連接高壓氣化爐(2)，分區(qū)進(jìn)氣做功缸(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)，所述高壓氣化爐(2)， 其特征是內(nèi)填固體燃料(17)，上設(shè)的輸氣管道(18)分別連接空氣壓縮機(jī)(1)與分區(qū)進(jìn)氣 做功缸(3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)，所述分區(qū)進(jìn)氣做功缸 (3)設(shè)有做功缸缸蓋(6)做功缸缸體(10)和活塞(8)，其特征是做功缸缸蓋(6)和活塞 (8)分別上設(shè)有分隔板(9)與分隔槽(7)，且分隔板(9)與分隔槽(7)能互相參合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)，所述做功缸缸蓋(6) 其特征是上設(shè)有可燃?xì)膺M(jìn)氣閥(4)，壓縮空氣進(jìn)氣閥(5)以及排氣閥(15);其中，可燃?xì)?進(jìn)氣閥(4)通過輸氣管道(18)連接高壓氣化爐(2)燃?xì)獬隹冢瑝嚎s空氣進(jìn)氣閥(5)通過輸 氣管道(18)連接空氣壓縮機(jī)(1)壓縮空氣出口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)所述空氣壓縮機(jī)(1)可 為活塞式，螺桿式，離心式，或者滑板式空氣壓縮機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種分區(qū)進(jìn)氣式利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)，專設(shè)空氣壓縮機(jī)，高壓氣化爐，分區(qū)進(jìn)氣做功缸，所述分區(qū)進(jìn)氣做功缸內(nèi)設(shè)活塞上設(shè)分隔板，同時(shí)缸頭設(shè)相應(yīng)的分隔槽，當(dāng)活塞在上止點(diǎn)附近時(shí)，分隔板插入分隔槽，把活塞上的空間分成壓縮空氣進(jìn)氣區(qū)域與高壓燃?xì)膺M(jìn)氣區(qū)域兩部分，當(dāng)活塞離開上止點(diǎn)附近時(shí)，各氣閥關(guān)閉，這時(shí)分隔板也離開分隔槽，活塞上的兩空間隨即接通，兩種氣體立即混合燃燒，產(chǎn)生極高的溫度和壓力，混燃?xì)怏w推動(dòng)活塞下行做功，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力；本實(shí)用新型是一種熱效率高，結(jié)構(gòu)相對簡單，且可以小型化的可利用固體燃料的內(nèi)燃機(jī)。
文檔編號(hào)F02B43/08GK201496141SQ20092023153
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者郭夙人 申請人:郭夙人