[发明专利]分区进气式利用固体燃料的内燃机

说明书

技术领域：

本发明涉及一种内燃机，尤其是一种分区进气式利用固体燃料的 内燃机。

前景技术：

随着全球石油资源的紧张，作为石油衍生物的液体燃料如汽油， 柴油，煤油日渐稀少，而利用酒精作为替代能源又大量耗用粮食，影 响人们的基础生活，因而，利用固体燃料气化作为内燃机驱动力日益 得到重视。传统上人们是把固体燃料通过气化炉不完全燃烧后产生 CO等可燃气体，然后再将可燃气体冷却过滤，最后混入外界空气后 输入普通活塞发动机进行燃烧做功，这种方式虽然比较简单易行，但 因为固体燃料在气化炉不完全燃烧产生CO等可燃气体的过程中已消 耗了部分化学能量，输入普通活塞发动机进行燃烧做功时，又受内燃 机平均热效率限制，其热效率就不会太高，一般不超过15％。

目前国际上又产了煤炭循环气化联合发电的模式，即先将涡轮机 输出的压缩空气输入气化炉，对煤进行高压气化，产生的煤气与空气 混合燃烧做功，推动涡轮，输出动力，进入下一个联合循环，但由于 其动力输出涡轮的涡前温度受到材料限制，国际上最高水平不超过 1750℃，其热效率因而被限制，不能进一步提高，最高限制于27％， 往往需要利用余热加热蒸汽锅炉以进一步利用尾气余能，而余热加热 蒸汽锅炉发电的方式结构复杂，庞大，不能小型化，简单化，所以只 能用于大型电站。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种热效率 高，结构相对简单，且可以小型化的分区进气式利用固体燃料的内燃 机。

按照发明提供的技术方案，所述分区进气式利用固体燃料的内燃 机，专设空气压缩机，高压气化炉，分区进气做功缸；空气压缩机产 生压缩空气，压缩空气一部分输入高压气化炉，一部分直接输入分区 进气做功缸，与高压气化炉来的高压燃气混合燃烧做功。

所述高压气化炉，为一高压封闭系统，内置固体燃料，接受空气 压缩机输送的压缩空气，与内部的固体燃料在高压高温下混合，进行 不完全燃烧，产生高温co气体，然后被输入分区进气做功缸。

所述分区进气做功缸，专用于接受高压气化炉产生的高温高压的 可燃气，与空气压缩机产生的压缩空气混合燃烧做功输出动力，分区 进气做功缸有以下特殊结构：做功缸内设活塞，活塞与做功缸缸盖分 别设分隔板和相应的分隔槽，当分隔板插入分隔槽时，能把活塞上的 空间分成压缩空气进气区域与可燃气进气区域两个各自封闭的部分， 两部分各设相应进气阀：压缩空气进气阀，高压可燃气进气阀，分别 通过管道连接空气压缩机与高压气化炉；分区进气做功缸有以下特殊 工作过程：当上述做功活塞在上止点附近时，分隔板插入分隔槽，两 进气阀打开，压缩空气与可燃气分别进入被分隔板隔开的不同进气区 域，两股空气在进气时互相没有接触，各自分别推动活塞下行，直至 活塞离开上止点附近时，各气阀关闭，进气过程结束，这时分隔板离 开分隔槽，活塞上的两空间，即充有压缩空气的空间和充有高压高温 可燃气的空间随即接通，两种气体立即混合燃烧，产生极高的温度和 压力，混燃气体推动活塞下行做功，发动机进入混燃做功过程，输出 动力。

当活塞被推进到达下止点附近时，做功缸所设的排气阀门打开， 活塞随即上行排气，当活塞运动回到上止点附近时，工作系统即进入 下一运动循环。

所述空气压缩机为活塞式，螺杆式，离心式，或者滑板式空气压 缩机。

由于高压气化炉中的固体燃烧被高压空气不完全燃烧气化，所产 生的高温高压可燃气与空气压缩机输入的压缩空气分区进入做功缸， 在分隔板分隔槽开合的控制下进一步混合燃烧，所产生的温度与压力 极大，远大于输入可燃气的温度与气压，所以本发明工作时热效率可 高达45％，对燃料的能量运用充分。

附图说明：

附图1是本发明结构原理图，其中：(1)空气压缩机，(2)高 压气化炉，(3)分区进气做功缸；

附图2，附图3，附图4，附图5分别是分区进气做功缸各运行 状态，其中(4)可燃气进气阀，(5)压缩空气进气阀，(6)做功缸 缸盖，(7)分隔槽，(8)活塞，(9)分隔板，(10)做功缸缸体，(11) 连杆，(12)曲轴，(13)可燃气进气区域，(14)压缩空气进气区域， (15)排气阀，(17)固体燃料，(18)输气管道。

具体实施方式：