CN102203223A

CN102203223A - 含有可燃固体粉末的混合燃料以及能使用该混合燃料的发动机

Info

Publication number: CN102203223A
Application number: CN2009801437520A
Authority: CN
Inventors: 秦才东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-09-28
Also published as: DE212009000124U1; ZA201102960B; GB201107271D0; KR20110082161A; EP2363449A4; AU2009319541A1; JP2012507584A; US20110239973A1; CA2742425A1; EP2363449A1; GB2476766A; WO2010060330A1

Abstract

本发明涉及一种含有可燃固体粉末的混合燃料，该混合燃料由可燃固体粉末与液体燃料混合而成，能够以简单方式利用可再生的生物质资源替代石化燃料用于驱动内燃机等以提供动力，有利于节约石化燃料资源。本发明还涉及一种能使用该混合燃料的发动机。

Description

含有可燃固体粉末的混合燃料以及能使用该混合燃料的发动机技术领域

本发明涉及一种含有可燃固体粉末的混合燃料及其生产方法；本发明还涉及一种能够使用上述混合燃料的发动机以及能够用于该发动机系统的针阀、柱塞结构。背景技术

内燃机、燃气轮机等（本发明中统称为内燃机）的石化燃料替代，尤其是利用可再生的生物质来生产石化燃料替代燃料方面，大多停留在对液体燃料的寻找中，例如传统的乙醇燃料、生物质热解制油等方法，但是，所利用的生物质的组分以低能量密度的碳水化合物纤维素和半纤维素为主，因此能量转化和利用率不高，另外，生物质的液化过程复杂，液化产物复杂，液化过程耗能高、成本高，因此，生物质液化方法不能从根本上有效地解决石化燃料替代品的问题。

单独将固体粉末作为燃料用于目前使用液体燃料的内燃机，需要对内燃机进行重新设计，改进现有内燃机的燃料输送供给方式以及点火方式，这使得固体粉末燃料难以在交通运输车辆上得以实际应用。在粉末和液体燃料的混合燃料领域，专利申请号为 7241321的美国专利申请公开的技术方案中，为了得到清洁燃烧的供加热用的燃料，通过对木质纤维素脱水后进行研磨，得到的木质纤维素颗粒大小在 20-500微米之间，根据木质纤维素的含量的不同，与植物油或植物醇混合得到的产物是类似 "奶油状"粘性的乳状悬浮液或具有粘性面团状的浆料状混合物。 WO 2009102272也公开了利用来源于植物油的甘油作为载体混合木质素或磨碎的生物质颗粒获得类似高粘度但可泵送的浆料燃料的技术方案；虽然该浆料燃料可以实现泵送，但由于其粘性过高，因此只能作为普通炉用的加热燃料而难以用之于发动机气缸内进行喷雾燃烧。

综合前述现状，有必要开发新的液体燃料或混合燃料及新的油泵输送系统使替代或部分替代石化燃料用于驱动内燃机成为可实用的现实产品。发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种由微细颗粒的可燃固体粉末（尤其是生物质组分中能量密度最高的木质素微细颗粒）与液体燃料混合而成的用于内燃机的混合燃料，该混合燃料能够替代现有的液体燃料，具有节能环保等特点。本发明的目的还在于提供上述混合燃料的使用方法及其生产方法。

本发明的目的还在于提供一种能够使用混合燃料的发动机以及用于该发动机的针阀、柱塞。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种用于内燃机的混合燃料，该混合燃料是含有可燃固体粉末与液体燃料的悬浊液，所述可燃固体粉末包括木质素、生物质的硝化产物和全量生物质粉末等中的一种或两种以上的混合物，所述液体燃料包括汽油、煤油、柴油、可用于内燃机的重油、乳化重油和无水乙醇等中的一种或两种以上的混合物。

在本发明所提供的混合燃料中，以混合燃料的总量计，优选地，可燃固体粉末的体积含量为 0.1-85v%，余量为液体燃料。为了更好地适应在现有发动机中使用，优选地，可燃固体粉末的体积含量范围为 1^¼至 25v%，更优选为 1^¼至 10v%; 当采用本发明提供的经过改进的发动机时，可燃固体粉末的体积含量范围为 lv%至 85v%，优选为 25v%至85v%，更优选为 25v%至 50v%; 上述下限 lv%的确定是为了保证添加足够的可燃固体粉末以发挥含氧燃料所具有的助燃和降低排放污染的作用。

在本发明所提供的混合燃料中，所采用的可燃固体粉末粒径一般小于 150微米，优选小于 50微米，更优选小于 20微米，更优选小于 5微米，最优选的小于 1微米。

在本发明所提供的混合燃料中，优选地，所采用的全量生物质粉末可以是普通全量生物质粉末（如自然晾干的林木、秸秆等制成的粉末）和 /或经过缩合稳定处理的全量生物质粉末等。

在本发明提供的混合燃料中，优选地，所述木质素包括原本木质素、分离木质素（即从植物体内分离出来后的木质素，如酸水解植物中的碳水化合物后得到的木质素、以及主要是各种造纸方法所产生的副产物，如碱性法产生的木质素、溶剂法产生的木质素等）、以及对木质素进行处理后得到的如各种木质素的降解产物、木质素的缩合缩聚产物（例如木质素与生物质其它组分之间或生物质降解产物之间的缩合缩聚产物）、部分氧化木质素、部分还原木质素、部分水解木质素、酸解木质素、光解木质素、生物降解木质素、低温热解木质素（包括部分碳化了的木质素）、酰化木质素、烷基化木质素和硝化木质素等中的一种或两种以上的混合物；更优选地，所述木质素是利用无机酸对上述各种木质素进行酸化处理后得到的木质素，在本发明中称为酸性木质素，更优选地，所述木质素是对上述木质素或经过酸化处理的木质素（即上述酸性木质素）进行高温加热缩合稳定处理，尤其是混合在液体燃料中在搅拌研磨状态下的加热处理，得到的经过缩合稳定处理的木质素，在本发明中称为经过缩合稳定处理的木质素或经过缩合稳定处理的酸性木质素。

在本发明中，所涉及的缩合是指两个同类或不同类的有机化合物分子之间（如全量生物质及其中的不同组分如纤维素、半纤维素、木质素等）互相作用，或在酸、碱等催化剂和 /或高温的促进下生成一个较大的分子，但并不一定生成简单分子的化学反应，或者是指有机化合物的细小颗粒内的分子之间或分子内发生分子内化学键的重排或使其分子内的不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基等发生重组，缩合后降低了有机化合物分子的化学反应活性和该有机化合物颗粒表面对水的吸附性，即达到了稳定该有机化合物的作用，使该有机化合物在经过破碎或经过化学合成后得到的细小颗粒难以再进行颗粒之间的缩合导致生成粒径大的颗粒的反应，从而在使用过程中能够保持其细小颗粒的状态，合称之为 "缩合稳定"。也即，本发明的缩合稳定的目的是使生物质的各种组分（包括木质素）在分子内部或细小颗粒的内部实现缩合稳定，但阻止细小颗粒之间或破碎后的细小颗粒之间的相互缩合长大。

在本发明提供的混合燃料中，优选地，该混合燃料还可以含有蒽醌、 2-萘酚、萘、甲基蒽醌、对苯二酚、苯醌、菲醌、萘醌、蒽酮、醌二酚、萘二酚、对菲二酚，它们的烷基、烷氧基、羟基、氨基和羧基衍生物，它们的先体和互变异构体，以及它们的盐等中的一种或多种的混合；更优选地，上述添加物的含量范围一般占木质素重量的 0.001-0.07%。

本发明还提供了上述混合燃料的使用方法，其包括在使用过程中对混合燃料进行不间断的动态混合的步骤；优选地，动态混合可以是通过机械搅拌、机械振动或超声振荡等方式实现；更优选地，机械搅拌的搅拌速度为每分钟 200转 -3000转；超声振荡的超声频率为 20-40KHz，功率为 50-500瓦。

本发明还提供了一种使用上述混合燃料的发动机，以达到使混合燃料能够被均匀地输送入发动机气缸内雾化燃烧的目的，该发动机包括一个设有动态混合装置的油箱，或者该发动机具有两个油箱，并且，其中一个油箱如常规的油箱有一个进油口和一个出油口，同时还设有动态混合装置、循环油泵装置、漏斗形进料装置、空压机加压装置或活塞式推压装置；优选地，上述动态混合装置为机械搅拌装置、机械振动装置、超声振荡装置或均匀输出混合燃料的出油装置等；更优选地，上述均匀输出混合燃料的出油装置为多个分布在油箱不同高度的输油系统进油口（并可配设有一个活塞推压装置或输油泵抽吸装置，以便使混合燃料中含有不同含量固体粉末的部分均能被输送入发动机的输油泵或喷油泵）或能随混合燃料液面高度移动的输油系统进油口。该发动机不仅适用于本发明提供的混合燃料，而且也适用于现有的各种液体燃料，例如汽油、柴油、乙醇等。在本发明提供的发动机中，优选地，该发动机包括两个油箱，并且，两个油箱各具有一个喷油器；更优选地，该发动机包括两个油箱，并且，两个油箱具有同一个喷油器，该喷油器通过两个燃料通道分别与两个油箱连接。

当两个油箱具有同一个喷油器时，优选地，该喷油器连接有一出油阀，该出油阀具有出油阀门、出油阀弹簧和进油阀门，其中，出油阀弹簧位于出油阀的内腔中，出油阀弹簧的一端作用在出油阀的内腔的腔壁上，另一端与进油阀门连接（或者固定到进油阀门上），并且进油阀门上设有供燃料进入的开口，进油阀门与出油阀门通过连杆连接；或者该喷油器连接有一螺旋泵送料装置（即替代出油阀，该装置设有一驱动螺旋转动的驱动轮，该驱动轮与发动机的转动轴直接或间接连接以获得驱动力，该装置还设有一进油口以使混合燃料可以从混合燃料油箱内被输送进入）输送固体粉末含量高而导致的流动性差的混合燃料（当混合燃料难以自然流动时）。采用具有上述结构的出油阀时，混合燃料在低压下先通过上述出油阀泵入喷油器，再由高压喷油泵泵入的纯燃料油携带喷入气缸；该技术方案解决了含固体粉末 25^¼体积含量以上，混合燃料由于液体含量的减少而不具有自然流动性时的输送问题，即可以通过后续的纯液体燃料的携带作用，使含大量固体粉末的混合燃料喷入发动机气缸内或燃烧室内。

本发明还提供了一种用于上述发动机喷油器的针阀，其中，该针阀具有能够驱动针阀进行转动的电磁驱动装置。本发明提供的上述针阀的其他结构可以与现有技术中所存在的针阀的结构相同或者类似。

本发明还提供了一种用于上述发动机喷油泵的柱塞，其中，该柱塞的前端设有柱塞环（即在柱塞身上加环）或该柱塞前方设有过滤套（即在柱塞的前面安置过滤套，柱塞本身没变化），或者，柱塞的两端分别与一凸轮连接或一端与凸轮连接、另外一端与带轮连接，以凸轮推动柱塞往返运动或凸轮推动而由带轮拉动柱塞进行往返运动。本发明提供的上述柱塞的其他结构可以与现有技术中所存在的柱塞的结构相同或者类似。通过采用与凸轮相连接的柱塞，可以通过控制凸轮运动的行程实现对最大供油量的控制。

本发明还提供了将上述混合燃料用于本发明提供的发动机的方法，是一种混合燃料的使用方法。该方法可以包括在使用之前或者使用过程中对混合燃料进行动态混合的步骤。

本发明还提供了一种含有可燃固体粉末（例如生物质基可燃固体粉末）和液体燃料的混合燃料的生产方法，该方法包括以下步骤：步骤 A、将可燃固体粉末与液体燃料混合，得到混合物；

步骤 B、在搅拌剪切研磨的同时，对步骤 A得到的混合物进行蒸熘脱水，得到脱水后的含有可燃固体粉末和液体燃料的混合燃料。优选地，蒸熘脱水的温度为 110-150°C，更优选为 120-130°C。

根据需要，可以通过减少或增加步骤 B中液体燃料含量的方式调节固体燃料的实际使用所需的含量。

在本发明提供的上述混合燃料生产方法中，优选地，该方法可以包括以下步骤：步骤 A、对可燃固体粉末进行烘干脱水（例如高温烘干脱水；优选地，烘干脱水的温度在 110-300°C之间，更优选在 130-250°C之间），脱水后与液体燃料混合，得到混合物；

步骤 B、对步骤 A得到的混合物进行粗磨和细磨，得到含有可燃固体粉末和液体燃料的混合物。

在本发明提供的上述混合燃料生产方法中，优选地，该生产方法还包括在步骤 A之前，利用酸洗脱除可燃固体粉末中的矿物质的步骤和 /或使生物质中木质素酸化稳定（例如酸化处理）为酸性木质素的步骤。

在本发明提供的上述混合燃料生产方法中，优选地，所述步骤 A还包括向混合物中添加蒽醌、 2-萘酚、萘、甲基蒽醌、对苯二酚、苯醌、菲醌、萘醌、蒽酮、醌二酚、萘二酚、对菲二酚，它们的烷基、烷氧基、羟基、氨基和羧基衍生物，它们的先体和互变异构体，以及它们的盐等中的一种或多种的混合。

在本发明提供的上述混合燃料生产方法中，优选地，所述可燃固体粉末为木质素，所述木质素为对木质素进行酸化处理得到的酸性木质素或对上述酸性木质素进一步进行缩合稳定处理得到的酸性木质素，该生产方法包括以下步骤：

步骤 A、将木质素溶于水，得到木质素水溶液，或直接利用溶解有木质素的造纸废液作为木质素水溶液；

步骤 B、将无机酸溶液倒入或喷雾入步骤 A的木质素水溶液中，得到絮状酸性木质素沉淀物；

步骤 C、将步骤 B得到的絮状酸性木质素沉淀物进行洗涤和过滤脱水；

步骤 D、将步骤 C得到的经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素沉淀物倒入液体燃料中，得到混合物；或者，将步骤 C得到的、经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素沉淀物倒入液体燃料中，再加入经缩合稳定的全量生物质粉末，得到混合物；步骤 E、对步骤 D得到的混合物进行搅拌剪切，得到胶体状的混合燃料；或者，在搅拌剪切研磨的同时，对步骤 D得到的混合物进行蒸熘脱水，得到混合燃料。

在上述混合燃料生产方法中，也可以直接将步骤 C得到的、经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素沉淀物、将步骤 D得到的混合物或将步骤 E得到的胶体状的混合燃料用喷头喷雾方式喷向热的燃料油表面或喷入其内部，得到混合燃料。通过这一脱水方法，使酸性木质素与油先混合再脱水将更易于得到细小的颗粒。

根据需要，可以通过减少或增加步骤 E中液体燃料含量的方式调节酸性木质素、经过缩合稳定处理的酸性木质素和 /或全量的经缩合稳定处理后的可燃固体粉末的实际使用所需的含量。

在本发明提供的上述混合燃料生产方法中，优选地，上述木质素可以是通过包括以下步骤的提取方法提取的：

步骤 1、将木质素溶于水，得到木质素水溶液，或以溶解有木质素的造纸废液中为木质素水溶液，添加无机酸和有机溶剂，同时进行剪切搅拌乳化，静置后形成含有絮状的混合物与水相的分层，此时，絮状物浮在混合物溶液的上部；

步骤 2、将絮状物取出（例如通过容器下部的开口将底部水分去除，保留上部含有絮状物的部分溶液），得到含有酸性木质素、有机溶剂及少量水分的混合物；

步骤 3、去除步骤 2得到的混合物中（含有少量水分的絮状物或者上述含有絮状物的部分溶液）的水分和有机溶剂，得到木质素。

其中，所采用的无机酸包括硫酸、硝酸或盐酸等，所采用的有机溶剂包括柴油、汽油、煤油、重油、石油醚或氯仿等；去除水分时可以采用加热蒸熘等方式。

在本发明提供的上述木质素提取方法中，优选地，该提取方法包括以下步骤：步骤 1、将木质素溶于水，得到木质素水溶液，或利用溶解有木质素的造纸废液作为木质素水溶液；

步骤 2、将无机酸溶液倒入或喷雾入步骤 1的木质素水溶液中，得到含絮状酸性木质素沉淀物的混合物；

步骤 3、向步骤 2得到的混合物中加入与水不互溶的有机溶剂，充分搅拌剪切乳化后得到乳化胶体状的混合物；

步骤 4、将该混合物静置，直至混合物分层（即含酸的水分与含酸性木质素微细颗粒的有机溶剂分层），除去底部的水分层，得到胶体状的混合物，即胶体状的酸性木质素与有机溶剂和水分相混合的混合物；步骤 5 : 蒸熘去除步骤 4得到的混合物中的水分和有机溶剂，得到木质素或酸性木质素。

在本发明提供的上述混合燃料生产方法中，优选地，所述可燃固体粉末为木质素，所述木质素为对木质素进行酸化处理得到的酸性木质素或对上述酸性木质素进行缩合稳定处理得到的酸性木质素，该生产方法包括以下步骤：

步骤 D、将步骤 C得到的经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素进行喷雾干燥得到粉状酸性木质素或粉状经过缩合稳定处理的酸性木质素；或者，将步骤 C得到的经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素进行烘干得到块状酸性木质素或块状经过缩合稳定处理的酸性木质素；

步骤 E、将步骤 D得到的块状或粉状酸性木质素或经过缩合稳定处理的酸性木质素，放入液体燃料内共同研磨或混合，得到含酸性木质素或经过缩合稳定处理的酸性木质素和液体燃料的混合燃料。

在上述混合燃料生产方法中，当所述木质素为酸性木质素（对木质素进行酸化处理得到的酸性木质素）时，烘干脱水或蒸熘脱水的温度一般要低于 105 °C，喷雾干燥的温度一般要低于 200°C ; 或者，当所述木质素为经过缩合稳定处理的酸性木质素时，烘干脱水或蒸熘脱水的温度一般要高于 105 °C，喷雾干燥的温度一般要不低于 200°C ; 优选地，烘干温度为 110-300°C，蒸熘温度为 110-150°C，喷雾干燥的温度为 200-350°C；更优选地，烘干温度为 130-250°C，蒸熘温度为 120-130°C，喷雾干燥的温度为 250-300°C。

在本发明所提供的混合燃料生产方法中，优选地，所采用的木质素是经过酸化处理以及缩合稳定处理得到的酸性木质素，其中，缩合稳定处理是对酸化处理之后的木质素进行温度在 100°C以上的蒸熘等脱水处理，经过上述处理之后得到的木质素颗粒在水中能够很好地分散，表现出很强的疏水性，不会再吸收或吸附水分，将该木质素颗粒混合到液体燃料中，也能够保持良好的稳定性和分散性，不会再明显地相互结合长大；更优选地，所选用的酸性木质素或经过缩合稳定处理的酸性木质素的平均颗粒粒径小于 1微米。在本发明提供的混合燃料生产方法中，优选地，该生产方法还包括在步骤 A得到的木质素水溶液中添加蒽醌、 2-萘酚、萘、甲基蒽醌、对苯二酚、苯醌、菲醌、萘醌、蒽酮、醌二酚、萘二酚、对菲二酚，它们的烷基、烷氧基、羟基、氨基和羧基衍生物，它们的先体和互变异构体，以及它们的盐等中的一种或多种的混合的步骤。

木质素破碎后的小颗粒易于发生再缩合缩聚反应使木质素难以被最终研磨粉碎至细小颗粒，本发明中发现，高温热处理木质素或在木质素与燃料油的混合物中添加微量蒽醌等有助于防止木质素细小颗粒间的相互缩合的发生。

通常得到的所谓木质素都是提取自造纸厂废水中，如果直接喷雾干燥含木质素的废水或进行酸化沉淀，所得到的木质素颗粒较大且偏碱性、中性或弱酸性，由于这些木质素易吸收水分或其颗粒表面易于吸附水分，极易造成在发动机使用过程中吸水结块而造成发动机油路内运动部件如柱塞和针阀的阻塞，因此木质素需要经过进一步的加工处理才能作为实际可使用的内燃机燃料。作为发动机替代燃料最优的方案是在加入燃油前最好对木质素进行酸处理或酸洗后进行高温条件下的干燥粉碎细化，一方面减少木质素中的金属离子，一方面避免木质素吸水或颗粒表面吸附水分；也即在提取造纸黑液废水中的木质素时最优的方案是对造纸厂黑液进行酸化处理获得不溶于水的酸性木质素，所获得的酸性木质素可以先经过水洗除去溶于水的杂质如盐分、游离的酸、碱等，接着进行烘干或喷雾干燥脱水处理。为节约干燥所需热能，干燥温度范围可选择在 110-120°C之间，最好在 120°C以上（如 130°C ) 进行干燥，但为了避免木质素在热空气中发生热分解氧化，最高干燥温度最好低于 300°C ; 由于喷雾干燥时木质素受热时间短，喷雾干燥的热风温度选择在 200-300°C之间，或者将喷雾干燥后得到的粉末进一步进行前述的高温加热处理以便使所得到的酸性木质素完全缩合稳定，在被破碎后不至于有互相再缩合长大的机会。最后将所得到的烘干或干燥脱水后的木质素再经过研磨后与燃料油混合 (或先与燃料油混合然后进行研磨），得到混合燃料。但该先高温干燥或喷雾脱水再研磨（或先与燃料油混合然后进行研磨）的过程步骤多，增加了生产成本，且也难获得细小的酸性木质素颗粒，最优的方案是将含水状态的酸性木质素直接与燃料油混合，在混合状态下进行高速搅拌剪切研磨、高频振动方式研磨或超声波研磨的同时进行蒸熘脱水，蒸熘温度加热到 110-120°C之间，或 120°C以上（如 130°C ) 以便使酸性木质素完全缩合稳定，此时易于获得细小（例如纳米尺寸）的经过缩合稳定处理的酸性木质素颗粒与燃料油的混合物。实验发现，添加微量蒽醌、甲基蒽醌、 2-萘酚等蒽醌类物质阻止木质素细小颗粒之间缩合反应的发生，使更细小的木质素颗粒容易地得到。加热蒸熘水分时保持研磨状态是为了继续减小木质素颗粒大小也避免脱水过程中木质素颗粒之间发生缩合反应导致木质素颗粒体积的增大。

在本发明提供的技术方案中，也可以将含微量水状态未经烘干或喷雾干燥热处理的酸性木质素直接与燃料油混合，在混合状态下进行高速搅拌剪切研磨，得到胶体状的混合燃料。

纤维素（包括其它碳水化合物）的热值即能量密度较低，几乎是木质素的一半，且由于纤维的长条形的特征，难以被研磨至容易流动的球形（或近似球形），因此纤维素颗粒或一般的碳水化合物（例如纤维素）本身直接作为内燃机的燃料非最优和实际有效的技术方案（如降低发动机运行的有效功率），但硝化纤维素具有易燃烧的特点，因此也可以代替上述木质素与液体燃料混合配制本发明的混合燃料。全量的生物质经过硝化处理除了得到硝化纤维素和硝化木质素外，还可以得到硝化淀粉、硝化酯、硝化半纤维素等硝化物质，这些硝化物质的混合物不仅具有较高的能量密度且更易于点火和快速燃烧释放能量，也比单纯的硝化纤维素或硝化木质素具有更低的生产成本，也同样可以作为前述木质素的替代品。

通过机械搅拌等方法促进木质素等可燃固体粉末与液体燃料的相互混合并保持其流动性是直接且简单易行的技术方案，例如为发动机配置机械搅拌装置等能够对混合燃料进行动态混合的装置。或者，也可以为发动机配置两个油箱，其中一个油箱是传统的汽油、煤油或柴油油箱，另外一个油箱则是带有搅拌器等装置的油箱或配置有多个输油系统进油口或可随混合燃料液面转动的输油系统进油口系统，用来盛装含有木质素等固体粉末与液体燃料相混合的燃料，两个油箱分别配置高压喷油泵分别将各自的燃油按设定的比例和喷射次数经各自的喷油器泵入气缸；或者两个油箱分别配置高压喷油泵但共享一个喷油器；或者两个油箱共享一个喷油泵和一个喷油器，实现油路可间歇性地由纯燃料油进行动态清洗的功能和目的。

为了避免或减少固体粉末燃料对发动机油路内各种柱塞运动的影响，可以将柱塞体前端增加类似气缸活塞上的活塞环一样的柱塞环或柱塞刮油环，或者在柱塞前方增加一个随活塞进退的过滤套保证一定尺寸的固体颗粒不会进入柱塞与柱塞套之间，或者在柱塞与柱塞套之间保持高压注入纯燃料油状态使颗粒状燃料难以进入柱塞与柱塞套之间的界面，或者采用机械推动方式代替弹簧推动柱塞往返运动，如柱塞对推（或推拉）运动方式。为减少喷油器针阀的阻塞，可以采用电流控制的机械驱动使针阀在喷油时进行转动。相比于现有的发动机结构，本发明所提供的发动机以及针阀、柱塞结构能够更好地适应本发明提供的上述混合燃料，满足含有可燃固体粉末的混合燃料充分燃烧的要求。

通过采用本发明的技术方案能够解决以下几个主要问题：

第 1、提供了一种能够以简单方式利用可再生的生物质资源替代石化燃料用于驱动内燃机等以提供动力的混合燃料，有利于节约石化燃料资源；尤其是以简单的生产方法使能量密度最高的生物质中的木质素组分可以稳定可靠地用之于内燃机中。

第 2、利用机械搅拌等方式解决可燃固体粉末在液体燃料中快速自然下沉的问题，避免固相组分在输油管路内发生沉积；含固体粉末 25^¼体积含量以上、由于混合燃料中液体含量的减少而不具有自然流动性时，采用螺旋输送等方式进行输送，并通过后续的高压纯液体燃料的携带作用，使含大量固体粉末的混合燃料喷入发动机气缸内或燃烧室内燃烧做功。

第 3、解决含木质素或生物质可燃固体颗粒的燃料在生产和使用过程中易于吸收水分而造成混合燃料不能正常使用的问题。

第 4、解决木质素颗粒燃料或生物质固体颗粒燃料由于缩合效应难以制得微小尺寸颗粒的问题。

第 5、以经济的方法实现混合燃料的生产，尤其是同时解决混合燃料生产过程中（如酸洗后直接与燃料油混合）所引进的水分的脱除问题和解决固体颗粒研磨细化以及缩合稳定化问题。

第 6、利用合适的发动机输油和喷射方法尤其能使该混合燃料能够被方便可靠地输送入内燃机气缸内喷射燃烧，以及以简洁的方法使非均质混合燃料中比重不同的各组分或分层的各组分能够均匀地从油箱中输送入输油管路内。附图说明

图 1为实施例 12提供的混合燃料输送系统示意图；

图 2为与喷油器相连的出油阀的结构示意图；

图 3为均匀输出混合燃料的出油装置的结构示意图；

图 4为图 3所示的均匀输出混合燃料的出油装置的另一个结构示意图；

图 5为图 4所示的均匀输出混合燃料的出油装置的侧视图；

图 6为另一种均匀输出混合燃料的出油装置的结构示意图；

图 7 为配置在柱塞前方的过滤网篮结构的示意图；

图 8为图 7中的过滤网篮结构的另一示意图；图 9 为配置在柱塞前方的另一种过滤网篮结构的示意图；

图 10为图 9所示的过滤网篮结构的另一示意图；

图 11 为实施例 16提供的柱塞的结构示意图；

图 12 为实施例 16提供的柱塞的另一结构示意图；

图 13为具有对称结构的柱塞的结构示意图；

图 14为实施例 17提供的柱塞的结构示意图；

图 15为实施例 18提供的柱塞的结构示意图；

图 16为喷油器内的针阀与电磁驱动装置的连接示意图。具体实施方式

实施例 1 :

常温常压下，将 80克碱性木质素（由新沂市经纬科技有限公司提供，主要技术指标：外观：棕 (；黄)褐色粉末，水不溶物含量 1.5wt%， pH值 8-10，水分含量 7.0%，细度： 80目通过率 95%，即最大的颗粒大小为 178微米，颗粒平均大小约为 150微米）添加入 450克市售 10号柴油（即凝点为 10°C的柴油）内形成悬浊液作为混合燃料（木质素重量含量约为 15wt%，体积含量约为 9.5v%); 将 530克混合燃料倒入 4P单缸四冲程、喷油器为单孔轴针式 R170型柴油机的油箱内（注：油箱油出口处的燃油滤清器须拆除，以便颗粒状的木质素可以与燃油一起通过油管），在空载状态发动机可以运行 65 分钟，直至油箱内因所剩余的油量太少而无法供油时停止，但重复运行发动机时由于所用木质素易吸水结块而使发动机停机。

继续增加木质素含量，当将 120克木质素与 280克柴油混合后（木质素重量含量 30%, 以平均木质素比重 1.4g/cm³计算，体积含量约为 20v%) 用于上述发动机时，发动机启动较难，运行时容易熄火，油箱内的燃料还需要进行手动搅拌或利用转速为每分钟 100-3000转的电动扇叶形搅拌器连续进行搅拌，最好转速在每分钟 500-1000转，不然容易造成油路不畅而熄火，但此时仍勉强可以断续的处于工作状态。这说明限制木质素含量增加的主要原因是木质素难以通过现有的发动机油路、喷油泵和喷油器，因此为了能够使用高含量的木质素，以下实施例提供了木质素改性以及发动机本身改进的技术方案。

在上述发动机运行时，可以将油箱内的混合燃料先流入一个固定在发动机身的进料装置或容器，该装置或容器的底部为漏斗形，漏斗的出口与进油管连通，该容器上部直径不大于 10厘米，保持混合燃料的高度不大于 15厘米，在发动机机身的震动或输油管内混合燃料内压力的波动作用下，混合燃料在漏斗处自动形成油柱状跃起也可以保持混合燃料的稳定的混合。

木质素含量在 0.1%至 90%体积含量范围内的混合燃料都可以应用于发动机，但考虑到混合燃料输送的方便性，以及尽量减少对发动机系统的改动，同时为了尽可能多地替代石化燃料，以实现经济性、解决石化燃料的不可再生性，最优的市售木质素范围是在 0.1%至 20v%体积范围内（但经过酸化或者缩合稳定处理后的木质素最优的范围是在 0.1%至 25v%体积范围内，见以下实施例），但如果最大限度地考虑石化燃料的替代，同时避免粉末燃料的粉尘问题，不考虑发动机结构需要做改进设计的麻烦和成本问题，最优的木质素体积含量范围为小于 85v% (以混合燃料计），或更好的最大含量为 5(^%以便于汽油发动机的正常点火，或最优的最大含量为 25^¼以便保持混合燃料处于容易流动的状态。利用本发明提供的利用后续高压纯燃料油携带的方法（如实施例 12所述）可以实现高含量的固体粉末进入发动机气缸内或燃烧室内的雾化燃烧。

实施例 2:

将实施例 1中的碱性木质素（或酸木质素粉，该酸木质素粉是来自经过浓度为 70wt% 的硫酸水溶液在常温常压下浸泡了半年的锯末粉，且该锯末粉中的纤维素和半纤维素被溶解并经过洗涤脱水后去除，由于该酸木质素粉颗粒较大和粗糙，因此需要经过加工研磨等处理，使其可以稳定长时间地为发动机提供动力）经 105 °C鼓风干燥箱烘干脱水处理 10分钟后（超过 110°C的干燥温度，即可得到部分低温热解或部分碳化了的木质素产品），在搅拌状态下，逐渐倒入盛有 450毫升 10号柴油的量筒内，使混合物的含量达到 500 毫升的刻度，获得含木质素和柴油的混合燃料（木质素的体积含量为 10v%) 作为定量检测木质素粉末代替柴油做功水平和排放水平的样本。将此木质素和柴油的混合燃料倒入胶体磨中研磨 10分钟使木质素颗粒平均尺寸减小到 50微米，再倒入江苏常鑫柴油机有限公司生产的常动牌 R180型功率 8P的柴油机油箱内（拆除掉燃油滤清器），用该柴油机驱动功率为 3KW的抽水机进行抽水试验， 33分钟后抽水 15立方米，计量油箱内剩余油量，得出消耗木质素和柴油的混合油 440毫升，即纯油 396毫升，木质素 44 毫升。作为对比试验，利用市售 10号柴油进行同等条件下的抽水试验， 35分钟后抽水 15立方米，测得消耗纯柴油 420毫升。通过比较可以得出，节省纯柴油 24毫升，消耗木质素 44毫升。因此，可以证明木质素在燃烧时输出了机械功， 44毫升木质素替代了 24毫升柴油做机械功。

在同等发动机无负载运行条件下，使用纯柴油时的排烟烟度波许值为 1.5RB, 而使用含约 1(^%木质素和柴油的混合燃料的烟度波许值只有 0.4RB, 其它的烟气成分无明显区别；说明木质素分子本身约 30%的高含氧量有助于木质素以及柴油在汽缸内的充分燃烧做功，说明木质素不仅可做燃料，还可作为燃油添加剂起到促进燃烧效果，具有双重功能。需要说明的是，木质素、生物质粉末等可燃固体粉末进入发动机气缸后，只要气缸内温度超过 350°C，木质素等可燃固体粉末瞬间即发生热分解，其分解产物是比木质素等可燃固体粉末本身更易燃的低分子量的微米或纳米大小的固态炭、可燃气、生物油等，导致气化燃烧。事实上，各种木质素、全量生物质的硝化产物等等，只要其仍然能够在高温下发生热分解和气化燃烧，都可以与液体燃料混合作为内燃机的混合燃料，基于上述各种木质素均可在高温下（如 350°C ) 发生气化和燃烧，因此，具体发动机的测试和试用就不赘述了。

但长时间（如半小时以上）运行过程中，尤其是在潮湿的气候条件下，木质素吸收或吸附空气中的水分后会发生粘结现象，使发动机无法供油而停机，因此，对未经处理的市售木质素或上述的各种木质素等生物质固体粉末进行酸化处理和 /或缩合稳定处理等改性处理，可以使其更好地作为实际使用的燃料或作为燃料添加剂使用。

实施例 3 :

为了将碱性木质素或上述各种木质素提纯并改性处理为经缩合稳定处理的酸性木质素，去除杂质，能够克服其在使用过程中容易吸水的特性，降低木质素颗粒的尺寸，避免一般木质素在使用过程中容易吸水而导致发动机油路阻塞熄火的问题，在常温常压下，以碱性木质素为例，将 100毫升木质素溶于 500毫升水中，得到木质素水溶液（或者直接取自纸浆厂溶解有木质素的纸浆废水溶液），用浓度为 10^%的无机酸（如盐酸、硫酸或硝酸，或通入二氧化碳得到的碳酸）水溶液中和木质素水溶液至 pH值小于 4，最好小于 3，得到水分、酸性木质素、相应的盐和剩余酸的混合物，当木质素以云雾胶状沉淀完全沉淀后（一般需 5-10小时），将容器内混合溶液取出，此时最底层少量的渣滓被除去，再用 400目尼龙布筛过滤掉水分和盐分，用清水冲洗，过滤和冲洗循环操作 3次后，将得到的含水量大约为 60%的含水状态的酸性木质素浆状物，进行喷雾干燥（干燥所用的热风温度 200°C ) 得到微小木质素（酸性木质素）颗粒，再进行计量并与燃油混合；

或者，将上述含水状态的酸性木质素浆状物放入电热烘箱，在 105 °C鼓风干燥 2小时后，得到块状酸性木质素，将 50克该块状酸性木质素（或再加入 10克实施例 9中得到的全量的经缩合稳定处理的生物质粉末）放入 500克柴油内，先用胶体磨磨 10分钟至粒径约 50微米大小，再用高频振动研磨机进行研磨，得到微小颗粒粒径约 5微米大小的酸性木质素（或者同时含有全量的经缩合稳定处理的生物质粉末）与柴油的混合物，再进行计量并与柴油混合得到混合燃料；将块状木质素、生物质粉末与柴油混合之后再进行研磨的优点是能够有效地避免木质素微细颗粒吸收空气中的水分或杂质而造成结块。

为了减少水分并获得细小的酸性木质素颗粒，也可以将 100克上述含水状态的酸性木质素浆状物直接放入 500克柴油内，在 105 °C加热 1小时进行蒸熘脱水，在蒸熘脱水的同时利用高速乳化剪切机或超声波进行搅拌剪切破碎，最后得到不含水分的微细酸性木质素颗粒与柴油相混合的混合燃料（木质素颗粒的平均颗粒尺寸为 4.7微米，最大为 11微米），再计量与柴油混合供发动机使用。随水分蒸熘出来的柴油中的低沸点组分经冷凝与水分离后回流入混合燃料中，或者在脱水过程中即循环地从热油容器的底部引出热油与木质素颗粒的混合物，过滤混合物将酸性木质素与热油进行分离，再将热油循环回热油中从而实现连续化的生产。

另外，添加蒽醌或蒽醌类物质（最好在木质素溶于水时加入或加入到造纸废液中，蒽醌的熔点较高为 286°C， 2-萘酚熔点也较高为 123-124°C，可以在研磨过程中分散在溶液中；低溶点的如萘熔点 80.3 °C， 1-萘酚熔点 96°C可以在蒸熘脱水的热溶液中通过搅拌剪切而分散在混合物中），可以制造出在油中如同云雾状的、微细的酸性木质素颗粒，只要轻轻摇动混合燃料，木质素即可迅速在液体中均匀分布和流动，这也更加便于含木质素的混合燃料的实际使用；所得到的木质素颗粒大小平均值可以小于 1微米，最大颗粒 8微米，而纯粹的机械研磨很难达到平均粒度 5微米以下的尺度，且颗粒大小分布也较宽，最大的颗粒可达 19微米。具体操作方式为，先在木质素的水溶液中分别添加约占木质素重量的 0.001-0.07%的蒽醌、 2-萘酚或萘等化学物质（由于有些蒽醌类化学物质难溶于水，最优的方案是先将蒽醌类化学物质在水中或油中进行研磨粉碎溶解后应用），将此含蒽醌等蒽醌类化学物质的燃料油定量后倒入木质素的水溶液里充分搅拌，再进行木质素的酸化或酸洗处理。蒽醌类化学物质可以是甲基蒽醌、对苯二酚、苯醌、菲醌、萘醌、蒽酮、醌二酚、萘二酚、对菲二酚，或者上述物质的烷基、烷氧基、羟基、氨基或羧基衍生物，或者它们的盐、它们的先体或互变异构体等，均与蒽醌或 2-萘酚或萘一样具有影响木质素缩合的作用，因此，可以作为后者的替代品。

实验发现，将上述在不高于 105 °C的温度下进行烘干或者蒸熘脱水得到的酸性木质素或在不高于 200°C的温度下进行喷雾干燥得到的酸性木质素放置在空气中或与燃料油进行混合，长时间后（如 2周时间）酸性木质素有沉到容器底部和发生互相粘接长大成大颗粒的现象（可以从平均颗粒大小在 1微米左右的颗粒中出现一些 50微米大小的颗粒），因此说明酸性木质素吸收了水分或颗粒表面吸附水分后，颗粒之间发生粘连长大的现象（长大的颗粒的缺点是使混合燃料容易堵塞发动机油路造成发动机不正常运行）。为了使细化的酸性木质素不会在破碎后再缩合长大，尤其是长时间的存放过程中发生缩合或因吸附水分而发生缩合，最好将上述烘干温度提高到 105 °C以上，优选不低于 110°C，最好在 130-250°C之间，而烘干温度一般要小于 300°C，蒸熘温度提高到 110-150°C之间，优选在 120°C-140°C之间，以便使酸性木质素经高温加热缩合稳定，或者最好在蒸熘脱水的后期将温度增加到 130°C加热 30分钟，而喷雾干燥温度选择在大于 200°C，小于 350°C , 最好在 250-300°C之间。实验发现，经过高温热处理缩合稳定的酸性木质素，即使放置在空气中或与燃料油混合 2个月时间，也未发现有明显的颗粒长大，且混合燃料中的缩合稳定的酸性木质素没有在开口容器底部发生粘接现象，因此，缩合稳定的酸性木质素具有更好的使用性能。在低温下干燥（不高于 105 °C的温度下）得到的酸性木质素是未经缩合稳定处理的酸性木质素颗粒，混合在柴油内观察，其外观表现为酱棕色或深棕色，仍然可以吸收水分或表面吸附水分，吸收水分后在燃料油中容易形成胶粒状的形态。而酸性木质素经高温加热脱水处理后，混合在柴油内观察，酸性木质素颗粒颜色变为棕黑色或偏黑色，大块的颗粒还带有金属样光泽，成为容易破碎、经过缩合稳定处理的酸性木质素的细小颗粒。实验也发现，在燃料油中对酸性木质素进行高温脱水处理，更容易得到细小粉末状或云雾状的经过缩合稳定处理的酸性木质素与燃料油的混合物，也许液体燃料中的碳氢化合物与酸性木质素发生了表面吸附反应促进了酸性木质素的缩合稳定。由于不同热处理温度下所得到的酸性木质素具有不同的特性，在本发明中，酸性木质素一般是指经过酸化处理并且在低于 105 °C的温度下烘干或低于 200°C的温度喷雾干燥得到的木质素，而经过酸化处理并在 105 °C以上温度烘干得到的或 200°C以上温度喷雾干燥得到的酸性木质素为经过缩合稳定处理的酸性木质素。由于木质素是一类复杂的高分子化合物，其形态和性质还与其来源、分离方法及分子量的大小有关，因此，具体到不同来源的木质素的缩合稳定条件和温度范围预计会有少许的差异。实验比较发现，低温干燥得到的酸性木质素颗粒与水混合后研磨仍然可以得到具有一定粘性的混合物，而经过高温干燥得到的缩合稳定的木质素颗粒与水混合后研磨得到的混合物却是棕黑色或偏黑色的细小木质素颗粒分散在水中，说明缩合稳定的木质素具有更好的憎水性。实施例 4:

将 500毫升无水乙醇与 200克实施例 1的市售木质素混合，静置 24小时后，将 100 毫升溶有木质素的乙醇溶液与实施例 3所提到的无机酸溶液混合（或先通过蒸发去除乙醇溶液中的乙醇，然后再与无机酸溶液混合），并进行剪切搅拌，得到酸性木质素沉淀物；对此沉淀物进行与实施例 3相同的研磨破碎和蒸熘脱水等操作处理即可得到可稳定应用于发动机的混合燃料。

实施例 5

本实施例提供了混合燃料的一种生产方法，将实施例 3中的酸性木质素浆状物或酸性木质素、柴油和含水分的混合物（或者进一步地添加实施例 9中得到的全量的经缩合稳定处理后的生物质粉末）用喷头喷雾方式喷向热的燃料油表面或喷入其内部，进行动态的蒸熘脱水，所用燃料油为柴油，并恒温在 110-120°C之间（该温度同时可以使酸性木质素在瞬间缩聚缩合从而可以容易地获得极细小的燃料颗粒），在盛放燃料油的油箱中配置搅拌剪切乳化机构（例如高速乳化剪切机），燃料油的体积为 5升或 10升。含少量水分的酸性木质素（或者同时含有全量的经缩合稳定处理后的生物质粉末）和 /或油的混合物喷雾入热的燃料油中，喷雾头在热油上方进行喷雾或侵入热油液面下进行喷雾，每个单位时间内只需脱除少量的水分（每小时喷入约 5升上述混合物），避免了上述实施例 3中蒸熘脱水时有大量水蒸气气泡的形成和爆发式的气泡沸腾上涌过程，也避免了生产上气泡沸腾带来的困难，可以获得颗粒平均尺寸小于 1微米（光学显微镜下测量， 80%的酸性并经高温加热缩合稳定处理后的木质素颗粒尺寸小于 1微米，最大颗粒尺寸约 8微米）的酸性木质素颗粒。将所得混合物过滤或沉淀分离掉部分燃料油，即可获得不同酸性木质素含量的混合燃料。可以预期酸性并经高温加热缩合稳定处理后的木质素颗粒越小，如由此方法生产得到的细小颗粒，以至于接近 100纳米或更小的尺寸时，酸性木质素含量高的混合燃料的可输送性能将和混合稳定性将有更大的提高；且机械搅拌均匀化混合燃料的装置也可以减免，或只需配置实施例 13所述的采用并列多个进油口方式就可以实现混合燃料的均匀输送。

在硝化木质素、硝化纤维素、硝化半纤维素或对全量的生物质原料进行硝化处理时同样涉及到水分脱除问题，如硝化过程在水溶液中完成后，经过初步的脱酸、脱水，将含少量水分的硝化产物直接与燃料油混合，再按照上述方式脱除混合物中的水分。

上述生产方法中将含水状态的酸性木质素浆状物与燃料油混合后蒸熘脱水或喷雾入燃料油中蒸熘脱水的优点是比其它生产方法生产流程短，可利用在酸的水溶液中易于生成微细酸性木质素颗粒的特点，使细小的酸性木质素颗粒从水相 "平移"到液体燃料中，避免了酸性木质素先固化成固体再破碎成小颗粒的工艺过程，既节约了生产成本，也避免了木质素在直接干燥后，由于电荷及机械的作用，使本来微细的木质素颗粒变成了几十、几百微米的大颗粒，也可以避免干燥的细小固体颗粒由于高的比表面积在加入燃料油之前再次吸附空气中的水分，因此 "平移"法易于得到混合于液体燃料中的细小颗粒的酸性木质素。另外，还可以在上述混合燃料内进一步添加能使燃油更加优化和更适合发动机系统使用的添加物，或者添加其它液体燃料，如生物柴油、无水乙醇。

利用所得的经过缩合稳定处理的酸性木质素颗粒进行相同的发动机运行试验，在未加负载的情况下，逐步增加经过缩合稳定处理的酸性木质素的体积含量达到 30v% (相当于重量含量达到约 43wt%)时发动机才出现明显的不稳定运行和容易停机现象，说明改进后得到的经过缩合稳定处理的酸性木质素的添加量在不改变发动机结构的情况下也可以增加，且由于经过缩合稳定处理的酸性木质素颗粒如云雾状的、均匀地漂浮混合在液体燃料之中，因此，除了发动机本身的震动以外，所需要的附加机械搅拌可以采取间隔断续操作方式，如每隔一分钟再充分搅拌或摇动一次。

实施例 6:

同实施例 3，作为一种最经济和操作简单的技术方案，常温常压下，将所得的酸性木质素浆状物（颗粒大小在微米以下或纳米尺度的胶粒状）沥干进行初步脱水分（例如通过高速离心处理过滤进行初步脱水分）；取 10毫升、 20毫升、 30毫升、 40毫升、 50 毫升、 60毫升、 70毫升、 80毫升、 85毫升经过初步脱水分的酸性木质素（但仍然含有微量水分）与柴油混合配制成 100毫升的混合燃料，再进行高速搅拌剪切，分别得到含酸性木质素（包括微量水分）体积含量为 10v%、 20v% 30v%、 40v%、 50v%、 60v%、 70v%、 80v%、 85v°/ 胶体状的混合燃料。

该胶体状态的形成是由于酸性木质素颗粒大小在纳米尺度和木质素含有微量水分所共同造成的，而不是由于酸性木质素溶解溶化于液体燃料中或水中所形成的。本实施例中酸性木质素在溶液中通过中和反应而成形，因此通过减少酸液滴的雾化大小以及酸液滴与含木质素的水溶液的接触范围，限制木质素颗粒的长大，实现木质素颗粒的纳米化，使木质素与燃油形成稳定混合的胶体溶液 (注：胶体是分散质粒子直径在 Inm-lOOnm 之间的分散系；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，是一种高度分散的多相不均匀体系）。由此，本实施例提供了一种使木质素粉末在液体燃料中微米或纳米化的简单易行方法。因为所得的混合燃料中含有微量的水分，因此，在尽可能滤去水分后，如公知的技术，添加微量的同时能亲油和亲水的表面活性剂可以使胶体溶液更加稳定。

作为示范试用，用 R180型功率 8P的柴油机无负载试用上述酸性木质素体积含量约为 10v%、 2(^%或30^¼的胶体状的混合燃料：将一圆柱状的塑料瓶（直径 6.5厘米，高 15厘米，即漏斗形的进料装置）倒置，将较细处的瓶口与柴油机喷油泵的进油口密封连接以模拟装有混合燃料的油箱供油，在塑料瓶底开小口，先倒入 20毫升纯柴油将发动机启动后再倒入 100毫升前述的混合燃料。为了使胶体状的混合燃料连续稳定地流入喷油泵，通过空压机加压向塑料瓶内充气或者完全剪开塑料瓶底利用一个直径为 6.5厘米的活塞推压（类似如喷油泵内的柱塞结构，活塞与瓶体紧密偶合以便在推动活塞时推动混合燃料）混合燃料促使胶体态的混合燃料被推入喷油泵的进油口内。试验发现，无需机械震动或机械搅拌，发动机也可以运行，但中途有时出现不稳定或停机的现象，因此，为了适应混合燃料的使用，发动机的结构需要改进。

另外，该胶体状的混合燃料还可以进一步地按照实施例 3、实施例 5提供的方法脱除该胶体状混合燃料中的微量水分。

实施例 7:

类似实施例 6，先在木质素的水溶液（20克、 50克或 100克木质素分别溶于 500 毫升水得到的水溶液）中加入重量浓度 10%的硝酸（或硫酸、盐酸）水溶液，使混合溶液的 pH值小于或等于 6，最好达到 4以下，或者为了使酸中和反应均匀并得到细小的反应产物酸性木质素（如果被中和的水溶液取自纸浆废水或造纸黑液，则还含有其它可溶于有机溶剂的可燃的有机物，如树脂、脂肪、腊等以及难溶于有机溶剂的无机灰分如硅酸等，但本发明中将所有溶于燃料油中的有机物一并归称为酸性木质素作为混合燃料的一部分），将硝酸水溶液倒入或经过喷头喷雾进入木质素的水溶液中并保持溶液的搅拌剪切状态（所述的搅拌剪切可以采用剪切搅拌乳化机实现，使混合溶液处于流动状态，也使固体颗粒得到连续不断的破碎，达到阻止固体颗粒的沉积和聚集长大的目的），得到含絮状的酸性木质素（颗粒大小在微米以下或纳米尺度的胶粒状）、硝酸盐水溶液的混合物；分别向该混合物内加入 10毫升至 500毫升市售 10号柴油（或其它有机溶剂），充分搅拌剪切乳化，静置 1至 12小时使酸性木质素完全混合进入上层的柴油中或柴油与水及木质素形成的混合液体中。其中，可见明显的分层，从容器底部向上排列有水分相（含有溶于水中的有机物和无机物，以及沉淀在水中的无机物等）、水分与絮状酸性木质素和油的混合相、油与絮状或胶体状酸性木质素及少量水分的混合物、和 /或油相（当油添加量较大时才出现），每个相之间的界限有时不是很明显，可能与水溶液的 pH值大小有关，也与加入的溶剂量有关。实验发现，必须在经过充分搅拌剪切乳化后，混合溶液中的酸性木质素才会发生被油滴携带上浮分层现象。混合溶液的 pH值越低，分层速度就越快，但却有耗酸量大不经济的缺点），混合物中的水分从油相中析出流向和分层在容器的底部，也许是亲油性使然，酸性木质素只要被少量的有机溶剂浸润即可被油滴携带上浮或 "萃取"混合入柴油中或柴油与木质素及水形成的混合液体中，因此，预先向含木质素的水溶液里或在加入无机酸进行酸化的同时或酸化之后的溶液里加入柴油、汽油、重油或其它有机溶剂如 60-90°C石油醚、氯仿均具有相同的效果。虽然酸性木质素被 "萃取"但并没有真正溶解入柴油或有机溶剂形成通常的萃取溶液，但本发明中仍然用 "萃取"一词给予描述，在造纸厂含木质素废水的酸化脱木质素工艺过程中，如通过过滤去除柴油或加热挥发掉柴油，则可得到纯的木质素产品，为了得到纯的酸性木质素产品，用低沸点的汽油或其它低沸点的不溶于水的有机溶剂代替上述柴油则可以降低蒸熘溶剂所需要的温度和热能。将该酸性木质素产品再与燃料油混合则得到混合燃料。从容器底部抽去或放掉水分相（层），或进一步地进行过滤或采用离子膜法渗滤尽可能地除去混合相中的水分，分别得到约含 5wt%、 12^%和 25wt% (对应的体积含量约为 3v%、 7v%和 16v%) 的酸性木质素（包括剩余的微量水分）和柴油（余量）的乳化胶体状的混合燃料或含木质素和有机溶剂的可作为中间工业产品混合物。

采用本发明的从水溶液中 "萃取"出木质素的方法不仅能生产出本发明的混合燃料或含细小木质素颗粒的混合物，而且同时实现了使木质素尤其是造纸厂废水中的木质素的去除和提取变得简单而有效，解决了含木质素废水酸化脱木质素时难以过滤脱水的问题，实现了造纸过程中产生的含木质素废水中的木质素酸化后用有机溶剂（如柴油，汽油、石油醚或溶剂氯仿等） "萃取"去除的方法，达到简化纸浆制造中黑液废水的处理工艺的目的。

实施例 8:

将实施例 3、 5得到的云雾状酸性木质素和纯 93号（即辛烷值为 93的汽油）市售汽油按照 1 : 9 的重量比配制得到的混合燃料用于驱动重庆长安汽车公司产长安 SC1010X汽油汽车，将油箱内安装一螺旋桨状搅拌器，在不平的沙石路上模拟发动机保持震动状态，汽车运行约 20分钟后发动机停机，说明油路中的油泵或雾化器有阻塞问题；说明和在柴油机中一样，酸性木质素也可以在汽油机中得到应用。当然，为了增加汽油的替代率，发动机就需要进行必要的改进。对于化油器型的汽油发动机，太多含量的粉末状酸性木质素或者生物质基燃料在化油器内容易与空气分离发生沉积，因此，最优的粉末状燃料的体积含量为小于 5v%，最好在 3v%左右；但是对于燃料采用直喷式的汽油发动机，还需要考虑喷射入气缸内的汽油达到一定的浓度以便点火燃烧，所以粉末燃料的体积含量最好为不超过 50v%，为了易于油路输送和操作，最优的体积含量为小于 25v%。

实施例 9:

以上针对木质素的处理过程，如酸化处理，添加蒽醌或蒽醌类物质和高温加热使生物质中的木质素缩合，对全量的生物质原料或其组分的处理同样具有类似的好的效果，如避免生物质的吸水性，方便获得细小的生物质颗粒。

本实施例将林木加工厂生产过程中产生的干燥后的碎锯末（或切碎的毛竹片、麦秸、菜籽杆、棉花秆、松木片、果壳、水藻）等生物质原料放入鼓风烘箱中，在 120°C或更高的温度下进行 3小时（具体到不同的生物质，烘干时间以生物质中没有水分溢出为准) 的鼓风烘干脱除水分，得到经过缩合稳定处理的生物质原料。实验发现低于或等于 120°C 时的烘干和缩合反应所得到的生物质粉末尚没有完全实现缩合稳定化，由于细小生物质颗粒的巨大表面积，在燃料油中长时间（如一天时间）暴露在空气中时，会有吸水膨胀和颗粒粘接现象的发生（时间越长越明显），因此需要继续提高干燥温度以便获得经过缩合稳定处理的生物质原料，如 130°C、 150°C、 200V , 250°C或 300°C，（注：当温度大于 250°C时，生物质因为长时间地暴露在炉膛内的热空气中而发生部分氧化和碳化，则得到仍然可以作为发动机燃料的部分碳化了的经过缩合稳定处理的生物质），只有经过缩合稳定处理了的生物质原料在后续细化加工处理后才能作为可以实际使用的合格的内燃机燃料（即干燥脱水温度最好在 120-300°C之间，最优的方案是在 130-250°C之间），即生物质粉末不会由于吸收水分和发生膨胀或颗粒粘接而导致内燃机的不稳定工作。将所得缩合稳定后的生物质原料放入燃料油（如 10号柴油）中（按 50克干燥后的生物质配 500毫升燃料油）共同经胶体磨粗磨 10分钟后，再经 10分钟研磨粉碎至平均粒径约为 50微米，再通过高频振动研磨机研磨至平均粒径约为 10微米；为了进一步地减少水分，可以在搅拌剪切条件下，对经过上述处理的生物质原料与燃料油的混合物在 105-150°C (最好在 120-130°C，以便使生物质中的木质素成分进一步实现缩合缩聚稳定化）进行 30分钟的蒸熘脱水，得到微细缩合稳定后的生物质原料粉末（如锯末粉、毛竹粉等）与燃料油的混合燃料。然后，通过增加或过滤减少燃料油（液体燃料）含量，最后得到所要求的固体颗粒的含量。该经过缩合稳定处理后的生物质粉末添加入上述实施例 3、实施例 5的微细酸性木质素粉末与液体燃料的混合燃料中，其含量可以占木质素重量的 10%、 20%或 50%等，由于空间分隔的关系，有助于避免木质素之间或全量生物质颗粒之间的聚合成堆，容易使混合燃料中的固液两相实现均匀的悬浮混合。

R180型发动机使用测试表明，经过 130°C、 3小时烘干缩合稳定处理的全量生物质原料毛竹（或锯末、麦秸、菜籽杆、棉花干、松木片、果壳等），再经过胶体磨 30分钟研磨至粒径达到 50微米大小，再经过高频震动球磨至 5微米以下尺寸，所得到的全量生物质粉末体积含量为 lv%、 5v%、 10v%、 15^¼或25^¼与柴油（余量）的混合燃料，也与上述实施例中木质素粉末与柴油的混合燃料一样具有代替柴油做功和降低排放的功效。

实施例 10:

类似或等同地，硝化木质素、硝化纤维素等也可以替代木质素与汽油、柴油等液体燃料混合配制混合燃料，但为了避免硝化物易于摩擦点燃的问题并使之易于输油管路输送，须将其与燃油充分浸润混合，其在混合燃料中的体积含量一般应不超过 75%。根据现有的技术，全量的生物质经过硝化处理除了得到硝化纤维素和硝化木质素外，还可以得到硝化淀粉、硝化酯、硝化半纤维素、硝化松柏椁、硝化壳糖、硝化胶质等硝化物质，也同样可以作为木质素的替代品与燃料油混合配制前述混合燃料用于驱动发动机。将少量如占总的混合燃料体积含量为 5v%的生物质的硝化产物与前述酸性木质素粉末和 /或全量的经缩合处理后的生物质粉末混合后，再与液体燃料油混合得到的混合燃料，具有更好的混合流动性和更好的在发动机气缸内的燃烧性能。

实施例 11

试验发现木质素或经过酸处理后的木质素与无水乙醇混合时，尤其是长时间存放吸收空气中水分后，容易发生溶解作用并导致粘性大块的胶状体的形成，因此不适于作为发动机的混合燃料来使用；但缩合稳定后的毛竹粉或其它的生物质粉末与无水乙醇在机械搅拌作用下可以形成长时间均匀的混合物，可以作为混合燃料单独使用，或与任意体积（5%-85%) 的其它燃油混合后作为混合燃料使用于内燃机或燃气轮机中。

实施例 12:

在大多数现有的内燃机结构中，燃料从油箱被低输出压力的输油泵（可选配）抽吸送入输出压力高的喷油泵，经喷油泵增加燃油压力后输送入喷油器，最后经过喷油器（也是燃油雾化器）将燃料雾化喷入发动机汽缸内燃烧做功。油箱、输油泵、喷油泵和喷油器通过油管相互连通。为方便发动机利用含木质素等固体粉末的燃料油，本实施例提供了一种经过改进的发动机，其配置有两个油箱，其中一个为传统油箱提供常规的纯汽油、纯柴油等纯净燃料油，另外一个油箱盛装含木质素或其它可燃固体粉末与汽油、柴油等燃料油的混合物。每个油箱分别配置喷油泵，并通过两个独立的喷油器将燃料喷入同一个发动机气缸，或者两个油箱分别配置喷油泵但共享一个喷油器，或者两个油箱共享一个喷油泵和一个喷油器，实现油路可间隙性地由纯燃料油进行动态清洗的功能。在两个油箱共享一个喷油泵和喷油器时，两个油箱内的燃料通过一个带控制阀的三通结构，间隙性地将不同油箱内的燃料经过同一个喷油泵输送入喷油器内，由喷油器喷雾雾化燃料进入发动机燃烧室内，由于纯燃料油和混合燃料间隙性地经过喷油泵和喷油器，纯燃料油起到了对油路的清洗作用。在两个油箱分别配置喷油泵但共享一个喷油器时，该喷油器通过两个燃料通道分别与两个油箱连接。图 1所显示的是本实施例提供的发动机输油系统示意图，其中，该发动机设有两个油箱，二者分别与喷油器连接，如图 1所示，设有油箱口 108的副油箱 102与喷油泵 101连接，喷油泵 101通过出油阀 104连接到喷油器 103内腔，喷油器 103 内腔中设有针阀 106 (在电控喷油器系统，该针阀 106也可以由一个由电流控制开关的电磁阀门代替，阀门在针阀 106的前端位置）以及来自主油箱（图中未示）的纯燃料油入口 105，其中，油箱 102内部设有搅拌器 107或一个浸没在油中（或安装在油箱 102外）的循环泵使混合燃料处于循环流动状态，或者油箱 102也可以在加入混合燃料后进行密封，通过空压机输入空气加压装置或者与油箱 102 (最好内腔是圆柱形的油箱) 紧密偶合接触的活塞推压装置以恒定压力压缩混合燃料促使混合燃料（或胶体态的混合燃料）在设定的恒压（如 1.5或 2至 5个大气压）下，被推入喷油泵 101的进油口内（图中未示）。

经喷油泵 101的作用（该油泵还可以以带桨螺旋杆驱动方式将含木质素量大的半流体物料输送入喷油器 103内），喷油器 103内的出油阀 104开启，含有固体粉末燃料与液体燃油的混合燃料从油箱 102中沿箭头方向抽送入或螺旋推入喷油器 103内腔，根据喷入气缸内木质素或固体粉末量的要求（约在 0.1-85 体积％范围内），通过计量泵（图中未示）泵入相应体积的纯燃料油和混合燃料（既要考虑到由于输入来自于纯燃料油箱内的燃料油会改变进入发动机内的固体粉末燃料的实际使用含量，例如使用含 30%体积木质素和 70%体积柴油的混合燃料，为了得到实际输入发动机气缸内的木质素体积含量为 10%的混合燃料，经喷油泵 101输入 1体积份的混合燃料需要输入 2.3体积份的纯燃料）。在完成混合燃料的注入喷油器 103 内腔后，出油阀 104的内腔内的压力降低，出油阀 104自动关闭。因为喷油器 103内腔在喷射动作完成后，其内腔压力急剧变小，因此，混合燃料的喷油泵 101无需是高压喷油泵即可实现燃料的泵送，低压力下工作减少了粉末对混合油油泵的磨损。在完成混合燃料的注入后（或在混合燃料注入停止前适当时间），贮藏在主油箱内的纯汽油或纯柴油等纯液体燃料通过传统的高压喷油泵加压驱动，从出油口 105沿图示箭头进入喷油器 103内腔，当喷油器 103内腔的内压力达到要求的强度时，按照传统的喷油器设计方案，针阀 106被顶开开始向气缸内喷射喷油器 103 内腔中的高压（分层）混合燃料并在气缸内进行均匀燃烧。采用本实施例的技术方案，可以使采用含固体粉末 25^¼体积含量以上的混合燃料时，即使混合燃料因液体含量的减少而不具有自然流动性，该混合燃料也可以通过将该出油阀 104变为一螺旋泵送料装置（该装置为一能够驱动螺旋转动的驱动轮，该驱动轮与发动机的转动轴直接或间接联接以获得驱动力，该装置还设有一进油口以便混合燃料可以从混合燃料油箱内被输送进入，图中未示，以输送固体粉末含量高的流动性较差的混合燃料和后续的来自纯燃料油入口 105的高压纯液体燃料携带的方法使含大量固体粉末的混合燃料喷入发动机气缸内燃烧做功。

纯燃料油（纯汽油或纯柴油）入口 105也可以在出油阀 104的出口上方，以便纯燃油在进入喷油器 103内腔时可以对混合燃料出油口处的出油阀 104提供清洗，避免油路的阻塞。因为燃料中的粉末比重大于燃油的比重，因此，粉末或颗粒受重力的作用处在喷油器 103内腔的下部，每次喷油器喷射，上部的纯燃油对喷油器 103下部都进行了一次清洗，最大限度地保持喷油嘴处针阀 106表面和其偶合面上没有混合在燃油中的粉末物质，减少针阀 106与其偶合面之间的机械磨损，以及燃油喷嘴的阻塞。

图 2是与喷油器 103相连接的出油阀 104的结构示意图，如图 2所示，该出油阀具有出油阀门 203、出油阀弹簧 205和进油阀门 201，其中，出油阀弹簧 205位于出油阀的内腔中，一端作用在出油阀的内腔的内壁上，另一端与进油阀门 201连接，并且进油阀门 201上设有供燃料进入的开口 202，进油阀门与出油阀门通过连杆连接。当然，还可以采用其它类似的出油控制方案。当喷油器针阀的顶针顶起使混合燃油喷出后，通过内燃机的控制机构或弹簧压力机构驱动喷油泵开始输油加压工作，混合燃料通过进油阀门 201上的开口 202 (或另设的其它通道）进入内腔 204，内腔 204内的净压力作用于出油阀门 203的右侧，当压力大到使出油阀弹簧 205所限定的强度时，出油阀门 203左移导致混合燃料流入喷油器内腔。出油阀门 203和进油阀门 201通过一连杆相连，当喷油泵停止加压工作时，出油阀弹簧 205促使出油阀门 203处于向右移动的关闭状态。由于喷油泵可以是低压泵，因此，可以利用传统的喷油泵或输油泵结构来泵送含微小颗粒的混合燃料。

实施例 13

由于重力影响，互不相溶的不同比重的组分在油箱内不同位置可有不同浓度。为使输送入输油管内的油中所含的组分均匀一致，替代机械搅拌、机械震动的效果，可以通过多个分布在不同液面高度的进油口进油的方式（即采用均匀输出混合燃料的出油装置）来实现混合燃料的均匀输出，使比重不同的各组分或分层的各组分均匀进入输油管路，且可以实现比机械搅拌更稳定可靠的均匀输送。图 3是本实施例提供的均匀输出混合燃料的出油装置的结构示意图。如图 3所示，油箱 301的上部设有进油口 310，油箱 301 的内部设有固定在油箱壁上的输油管 307，输油管 307的上端设有输油管出口 309 (该输油管出口 309位于油箱 301的顶部，也可以设置在油箱 301的底部，输油管 307 上可以加接一输油泵以抽吸油箱中的燃料），输油管 307的下端在轴 306 (也是输油管路的一部分）处分拆为能够绕轴 306转动的第一输油支管 311、第二输油支管 312和第三输油支管 313，且第一输油支管 311为一具有直角弯角的管，三个支管的末端分别形成喷油泵或输油系统的第一进油口 303、第二进油口 304和第三进油口 305，其中，第一输油支管 311上连接有一浮漂 302，弹簧 308—端连接到第一输油支管 311上，另一端固定到油箱 301的底部。图 3所显示的是油箱 301内经油箱进油口 310充满燃料时（图中未标出液面）三个输油系统进油口的位置，油箱内不同高度的燃料同时被吸入油管，经输油管 307进入输油系统。在浮漂 302和固定在油箱 301底部的弹簧 308的共同作用下，三个输油支管以及三个进油口可以跟随油的液面绕轴 306转动，轴 306由输油管 307 支撑，输油管出口 309与输油泵或喷油泵相连接。为保证底部的燃料能够被泵吸入或虹吸入输油管 307，具有进油口 305的第三输油支管 313的前端可以连接柔软的导管（例如 PE管），或者第三输油支管 313完全由柔软的导管制成。为使各种组分的燃料能更均匀地进入输油管 307，可以采用并列设置三个以上的进油管口方式（图中未显示）。图 4 所示为油箱内混合燃料完全用尽后三个进油口的位置示意图，图 5所示为图 4所示的结构的侧视图。

图 6所示的是另一种均匀输出混合燃料的出油装置的结构示意图，在设有油箱进油口 410的油箱 401的一侧的不同高度设有多个输油系统进油口，该均匀输出混合燃料的出油装置设有 4个输油系统进油口 403、 404、 405、 406，分别通过输油管道与输油泵 402连接，输油泵 402作为配设的抽吸装置抽吸燃料沿箭头方向输送给喷油泵（喷油泵本身的抽吸作用也可以替代输油泵 402起到抽吸的作用，此种情况下可以不设置输油泵 402, 图中未示）；并且输油管道上，还可以设有阀门 407，阀门 407内设有传感器 408，当燃料液面的高度降低到使进油口 403、 404、 405或 406暴露在空气中时，即补充输入混合燃料保持油箱中的液面高度，或者使相应的阀门 407关闭，以避免空气被抽送入油路中；或者，在油箱 401内可以再设有一与油箱 401 (此时油箱内腔最好是圆柱形）偶合的活塞推压装置（图中未示），沿水平方向以恒定压力推压混合燃料进入喷油泵的管路 409，当燃料使用完后，活塞返回油箱 401的另一侧，油箱内再次充满混合燃料。该输油泵 402的抽吸（或者同时配合活塞的推压）可以起到使可燃固体粉末含量大、流动性差的混合燃料能够容易地被输送入发动机的油路中的作用。另外还可以采用使喷油泵的进油口位置低于油箱上的所有油口位置 403、 404、 405、 406，利用在重力作用下的自然流动使混合燃料均匀地进入喷油泵的进油口（图中未示）。

实施例 14

为了减少或避免木质素等固体颗粒燃料或燃料内的杂质在发动机喷油泵或喷油器系统内各种柱塞与柱塞套之间的积聚，油泵的柱塞前端可以增加一个或数个柱塞环充当类似于发动机气缸活塞上的刮油环的作用；或者在柱塞的前方，增加一个随活塞进退的过滤网或过滤篮保证一定尺寸的固体颗粒不会进入柱塞与柱塞套之间，与传统的隔膜泵所采用的隔膜技术不同，过滤网（相当于隔膜）允许液体燃料通过，因此，过滤网不承受巨大的净压力。图 7 为本实施例提供的配置在柱塞前方的过滤网篮的结构示意图。如图 7所示，油泵套 507内部的一端设有柱塞 508，另一端设有油泵的进油口 501和出油口 502，进油口 501和出油口 502上分别设有进油阀 503和出油阀 504，柱塞 508与出油口 502、进油口 501之间设有网篮 506，网篮 506靠近出油口 502的一端通过项圈环 505固定到油泵套 507的内壁上。当柱塞 508回复至最左端（远离进油口 501的一端）时，进油阀 503仍然开启（通过控制柱塞 508的左移行程或阀门 503开启的大小控制进油量），使过滤网篮 506内装入适量的燃料，网篮 506底部的网布紧贴柱塞 508表面，网篮 506可用柔软的尼龙材料制造，过滤目数 1000以上，除了可使燃油通过外，燃料内的固体颗粒不会进入柱塞 508与油泵套 507之间；柱塞 508开始右行（即向设有进油口 501的一端）时，进油阀 503关闭，随着柱塞 508不断右行（如图 8所示），网篮 506 底部网布在柱塞 508的推挤下形成皱褶 509，腔内油压增加也使网布紧贴油泵套 507内壁四周，当达到出油阀 504设定的出油压力时，出油阀 504开启，输出高压油。当柱塞 508完成向右的行程后，出油阀 504关闭，进油阀 503开启，在进油压力或柱塞弹簧的推动下，柱塞 508开始左行（向远离进油口 501的一端）完成一个循环，网篮 506底部的网布仍然紧贴柱塞 508表面一同移动，而皱褶 509逐渐展开。为了固定过滤网篮 506，网篮 506颈部设有一个项圈环 505以套住网篮 506颈部网布并固定在油泵套 507内壁上，油泵套 507内壁上开有一个内槽，固定住项圈环套 505。在实际使用中，有些部位的柱塞进油孔和出油孔共享一个孔（阀），进、出油孔位置也可以与柱塞运动方向垂直。

实施例 15

如实施例 14，图 9、 10所显示的是设有过滤网篮的柱塞的另一种结构的示意图，该柱塞的前后两段直径不同（前后两段的中心位于同一直线），柱塞前端 510的直径小于柱塞后端 511的直径，网篮 506是一过滤网，通过项圈环套 505固定到油泵套 507的内壁上，允许液体燃油通过，混合燃料中的固体粉末不能通过，其他结构与图 7、 8所示的结构相同。网篮 506将柱塞前端 510与由进油口 501进入的混合燃料相互隔开，柱塞前端 510因为较细所以不会直接与油泵套 507接触而产生摩擦力。当柱塞在最左端（远离进油口 501的一侧）时，如图 9所示，网篮 506处于缩瘪状态形成缩瘪 509，混合燃料从进油口 501进入网篮 506的右侧（进油口 501的一侧）空间，当柱塞右行时，如图 10所示，进油口 501的进油阀 503关闭，柱塞前端 510推动网篮 506的软布一起右行，且网篮 506应足够大，以使在柱塞完全右行后也不会扯动网篮 506的软布，柱塞与网篮 506的软布之间只有在燃料油润滑下的表面接触，缩小右侧空间增加混合燃料的液体压力致使出油口 502的出油阀 504打开输出混合燃料。柱塞在下一循环左行时，如图 9所示，软布状的网篮 506开始缩瘪，进油口 501的进油阀 503打开开始输入混合燃料，混合燃料的输入量由进油口阀门开启的大小和开启时间所决定。

实施例 16

为了克服木质素等可燃固体粉末或一般燃料内的微量杂质在发动机油泵系统内各种柱塞与柱塞套之间的积聚造成的运动阻力使弹簧无法推动柱塞的回返运动，采用机械推动方式代替弹簧推动柱塞往返运动，如柱塞对推运动方式。图 11 为本实施例提供的油泵柱塞结构示意图，其中，喷油泵上部设有喷油泵进油口 615和喷油泵出油口 616，其上分别设有出油阀 613和可控制输油量的进油阀 614，油泵柱塞（包括前端 609和后端 610) 位于油泵套（即柱塞套） 612的内部，其两端分别与第一凸轮 602和第二凸轮 604连接，并在连接处形成触点 606和 607，柱塞和柱塞套（与发动机机体固定连接） 612之间形成油腔（空腔） 611，第一凸轮 602和第二凸轮 604分别能绕轴 601和轴 603 转动（轴与发动机机体固定连接），并分别具有远端触点 605和 608，柱塞的前端 609 和后端 610为圆柱形，二者的圆心不在同一直线上，并且前端 609的直径小于后端 610 的直径。喷油泵进油阀 614和喷油泵出油阀 613内设公知的弹簧或通过电流的通断控制阀门开启或关闭的电磁控制机构（图中未显示）。如图 11所示，第一凸轮 602在最远行程位置，凸轮上触点 605在最左位置，触点 606与柱塞前端 609接触，第二凸轮 604在最近行程位置，触点 608在最右端，触点 607与柱塞后端 610接触，此时喷油泵进油阀 614仍然处于开启状态由喷油泵进油口 615向油腔 611内充入所需要的适量燃料，随着左右两个凸轮继续绕轴 601和轴 603协同转动，第二凸轮 604推动柱塞向左移动，喷油泵进油阀 614关闭，喷油泵的油腔 611内油压增加，达到喷油泵出油阀 613设定的出油压力时，喷油泵出油阀 613开启，经喷油泵出油口 616输出高压燃料。当柱塞完成向左的行程后（如图 12所示），喷油泵出油阀 613关闭，喷油泵进油阀 614开启，在第一凸轮 602的推动下，柱塞开始右行，至进油口 615位置时开始输入燃料，完成一个循环。图 11、图 12所显示的是柱塞套 612和柱塞不对称的结构，柱塞的左右两个部分（前端 609和后端 610)可以是直径相同的圆柱体同轴结构（便于加工），或直径不同的不同轴结构（图中未显示）；图 13所显示的是对称的同轴圆柱体柱塞的结构，柱塞的左右两个部分（前端 609和后端 610) 的直径不同，柱塞套 612与柱塞偶合，其中，其与图 11 所示的结构的区别在于：在图 13中，柱塞前端 609与后端 610的圆心位于同一直线上，凸轮的两个转动轴之间通过齿轮耦合连接（图中未示），主动轴驱动第二凸轮 604，与发动机转动轴连接，第一凸轮 602需要的驱动力较小，由从动轴驱动，从动轴的转动可以通过偶合的齿轮机构与主动轴相连接和驱动。图 11、 12和 13所示的柱塞输油结构可以用于低压输油泵或高压喷油泵结构中，或其它需要柱塞调节燃料流量和压力的结构中。

上述由两个凸轮对推动作，也可以仅通过第二凸轮 604的推和拉两个动作来实现，即在第二凸轮 604的右侧安装有可随第二凸轮 604左右移动的轴承（图中未示），将柱塞前端 609的最左端点 606与轴承的右端通过环形带轮相互连接，当第二凸轮 604转动到使柱塞右行时，环形带轮拉动柱塞的左端向右移动。

实施例 17

本实施例提供的柱塞结构与实施例 16提供的柱塞结构相同，除了将驱动凸轮 602、 604变为如图 14所示的变径轴凸轮 702、 704。将柱塞套 612可上下滑移地固定在至少两个固定在发动机机体上的轴上（图中未示），通过移动柱塞套 612在凸轮 702、 704沿轴 701、 703上下方向的位置来改变柱塞套 612内柱塞的接触点位置 706、 707，这种改变与发动机的负荷和转速相对应。由于上下方向上各点位置 706、 707所对应的开始挤压油腔 611的起始点和 /或终点位置的不同，即可控制油腔 611的有效容量，实现最大供油量的控制，即通过控制凸轮运动的行程实现最大供油量的控制。图 14所示为挤压油腔 611的起始位置可变但终点位置不变的凸轮 702、 704的结构，通过改变凸轮 702、 704 的垂直于轴 701、 703 的横截面的形状即可实现供油量在压油段、卸压段和过渡段的调节，通过改变图 14中所示的最远端接触点 705、 708的斜度来改变压油终点位置调节的敏感程度。

实施例 18

采用类似公知的 VE型单柱塞分配泵向各个气缸分配燃料的构造和工作原理，图 15 所示为本实施例所提供的另一种柱塞结构的示意图，其结构与图 11至图 13所示的结构基本相同，其区别在于，图 15所示的柱塞结构还包括：设置于柱塞前端 609的前部外侧的油量调解套 622，其具有一端面 623，以及设置于柱塞前端 609中的油路；其中，该油路包括第一中心通道 618，该第一中心通道 618的一端为一与空腔 611连通的进油孔 617，另一端为一分配孔 619，该油路还包括第二中心通道 620，其一端与第一中心通道 618连通，另一端形成泄油孔 621。

在柱塞前端 609部分开设油路，高压油腔 611内的高压油经柱塞前端 609上的进油孔 617进入中心通道 618，当柱塞前端 609左移至使柱塞前端 609上的分配孔 619与分配套 612上的出油口 616相通时，即向气缸中供应高压燃料；中心通道 620与中心通道 618相通（为了均衡出油压力，中心通道 618内可加装一出油阀，图中未显示），并连接泄油孔 621 ; 油量调节套 622由控制油量机构控制其在柱塞前端 609上的左右位置，其位置决定泄油孔 621泄油（图中箭头方向）的时刻，当泄油孔 621露出油量调节套 622 的端面 623时开始泄油，也就是高压泵油的终点，从而起到控制泵油量的作用；分配套 612上有与气缸数目相对应数量的出油口 616; 柱塞的转动通过齿轮 624和齿轮 625驱动，齿轮 624与第二凸轮 604的转动轴 603联动，或者柱塞的转动也可以直接由连接柱塞的转动轴驱动，而柱塞的左右移动由内凸轮方式驱动（即图 11至图 13所示的方式）。

实施例 19

为了减少或避免木质素等固体颗粒燃料或一般燃料内微量杂质在发动机喷油器内针阀与针阀偶件之间的积聚，采用电流控制的机械驱动装置使针阀在喷油时进行转动。图 16所示的针阀 4尾部 801为齿轮结构，与电磁驱动器 803上的小齿轮 802连接，并可沿齿条方向相互滑动，当针阀 804提起时，通过电控机构使电流控制的机械驱动器 803 转动一个给定的时间量或角度（该时间量可以根据实际需要进行选择，如发动机转速为 2000转 /分钟时，该时间量或角度为 0.01秒或 15度角）带动针阀 804的转动；电流控制的机械驱动器 803和针阀 804—并固定安装在喷油器内部，浸没在燃料环境中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所做出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims

权利要求书

1、一种用于内燃机的混合燃料，其中，该混合燃料是含有可燃固体粉末与液体燃料的悬浊液，所述可燃固体粉末包括木质素、生物质的硝化产物和全量生物质粉末中的 —种或两种以上的混合物，所述液体燃料包括汽油、煤油、柴油、可用于内燃机的重油、乳化重油和无水乙醇中的一种或两种以上的混合物。

2、如权利要求 1所述的混合燃料，其中，在该混合燃料中，所述可燃固体粉末的体积含量为 0.1-85v%，余量为液体燃料。
3、如权利要求 1 所述的混合燃料，其中，所述可燃固体粉末的颗粒粒径小于 150 微米。
4、如权利要求 1所述的混合燃料，其中，所述全量生物质粉末是经过缩合稳定处理的全量生物质粉末。
5、如权利要求 1所述的混合燃料，其中，所述木质素包括原本木质素、分离木质素、木质素的降解产物、木质素的缩合缩聚产物、部分氧化木质素、部分还原木质素、部分水解木质素、酸解木质素、光解木质素、生物降解木质素、低温热解木质素、酰化木质素、烷基化木质素和硝化木质素中的一种或两种以上的混合物。
6、如权利要求 5所述的混合燃料，其中，所述木质素是经过酸化处理得到的酸性木质素。
7、如权利要求 6所述的混合燃料，其中，所述木质素是经过缩合稳定处理的酸性木质素。
8、如权利要求 1所述的混合燃料，其中，所述混合燃料还含有蒽醌、 2-萘酚、萘、甲基蒽醌、对苯二酚、苯醌、菲醌、萘醌、蒽酮、醌二酚、萘二酚、对菲二酚，它们的烷基、烷氧基、羟基、氨基和羧基衍生物，它们的先体和互变异构体，以及它们的盐中的一种或多种的混合。
9、如权利要求 1或 2所述的混合燃料，其中，在该混合燃料中，所述可燃固体粉末的体积含量 50%。
10、如权利要求 9所述的混合燃料，其中，在该混合燃料中，所述可燃固体粉末的体积含量 25%。
11、如权利要求 1 所述的混合燃料，其中，所述可燃固体粉末的颗粒粒径小于 50 微米。
12、如权利要求 1或 11所述的混合燃料，其中，所述可燃固体粉末的颗粒粒径小于 20微米。
13、如权利要求 1或 12所述的混合燃料，其中，所述可燃固体粉末的颗粒粒径小于 1微米。
14、权利要求 1所述的混合燃料的使用方法，其包括在使用过程中对所述混合燃料进行动态混合的步骤。
15、如权利要求 14所述的使用方法，其中，所述动态混合是通过机械搅拌、机械振动或超声振荡实现。
16、一种用于权利要求 1所述的混合燃料的发动机，其中，该发动机具有一个设有动态混合装置的油箱；或者该发动机具有两个油箱，并且，其中一个油箱设有一个进油口和一个出油口，同时还设有动态混合装置、循环油泵装置、漏斗形进料装置、空压机加压装置或活塞式推压装置。
17、如权利要求 16所述的发动机，其中，所述动态混合装置为机械搅拌装置、机械振动装置、超声振荡装置或均匀输出混合燃料的出油装置。
18、如权利要求 17所述的发动机，其中，所述均匀输出混合燃料的出油装置包括多个分布在油箱不同高度的输油系统进油口或能随混合燃料液面高度移动的输油系统进油口。
19、如权利要求 18所述的发动机，其中，所述多个分布在油箱不同高度的输油系统进油口分别配设有活塞推压装置或输油泵抽吸装置。
20、如权利要求 16所述的发动机，其中，该发动机具有两个油箱，并且，所述两个油箱具有同一个喷油器，该喷油器通过两个燃料通道分别与两个油箱连接。
21、如权利要求 20所述的发动机，其中，所述喷油器连接有一出油阀，该出油阀具有出油阀门、出油阀弹簧和进油阀门，其中，所述出油阀弹簧位于所述出油阀的内腔中，所述出油阀弹簧的一端作用在所述出油阀的内腔的腔壁上，另一端与所述进油阀门连接，并且所述进油阀门上设有供燃料进入的开口，所述进油阀门与所述出油阀门通过连杆连接。
22、如权利要求 20所述的发动机，其中，所述喷油器连接有一螺旋泵送料装置。
23、一种用于权利要求 16所述的发动机的针阀，其中，该针阀结构具有能够驱动针阀进行转动的电流控制的机械驱动装置。
24、一种用于权利要求 16所述的发动机的柱塞，其中，该柱塞前端设有柱塞环或柱塞前方设有过滤套，或者，该柱塞的两端分别与一凸轮连接，以凸轮推动柱塞进行往返运动。
25、一种将权利要求 1所述的混合燃料用于权利要求 16-22任一项所述的发动机的方法。
26、一种含有可燃固体粉末和液体燃料的混合燃料的生产方法，其包括以下步骤：步骤 A、将可燃固体粉末与液体燃料混合，得到混合物；

步骤 B、在搅拌剪切研磨的同时，对步骤 A得到的混合物进行蒸熘脱水，得到脱水后的含有可燃固体粉末和液体燃料的混合燃料。
27、如权利要求 26所述的生产方法，其中，该生产方法包括以下步骤：步骤 A、对可燃固体粉末进行烘干脱水，脱水后与液体燃料混合，得到混合物；步骤 B、对步骤 A得到的混合物进行粗磨和细磨，得到含有可燃固体粉末和液体燃料的混合燃料。
28、如权利要求 27所述的生产方法，其中，所述烘干脱水的温度为 120-300°C。
29、如权利要求 26所述的生产方法，其中，所述可燃固体粉末为木质素，所述木质素为对木质素进行酸化处理得到的酸性木质素或对所述酸性木质素进行缩合稳定处理得到的酸性木质素，该生产方法包括以下步骤：

步骤 A、将木质素溶于水，得到木质素水溶液，或直接利用溶解有木质素的造纸废液作为木质素水溶液；

步骤 B、将无机酸溶液倒入或喷雾入步骤 A的木质素水溶液中，得到絮状酸性木质素沉淀物；

步骤 C、将步骤 B得到的絮状酸性木质素沉淀物进行洗涤和过滤脱水；

步骤 D、将步骤 C得到的经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素沉淀物与液体燃料混合，得到混合物；

步骤 E、对步骤 D得到的混合物进行搅拌剪切，得到胶体状的混合燃料。
30、如权利要求 29所述的生产方法，其中，所述步骤 D为：将步骤 C得到的经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素沉淀物与液体燃料混合，再加入经缩合稳定处理的全量生物质粉末，得到混合物。
31、如权利要求 29或 30所述的生产方法，其中，所述步骤 E为：在搅拌剪切研磨的同时，对步骤 D得到的混合物进行蒸熘脱水，得到混合燃料。
32、如权利要求 29所述的生产方法，其中，该方法还包括以下步骤：将步骤 C得到的、经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素沉淀物、将步骤 D得到的混合物或将步骤 E得到的胶体状的混合燃料用喷头喷雾方式喷向热的燃料油表面或喷入其内部，得到混合燃料。
33、如权利要求 26所述的生产方法，其中，所述可燃固体粉末为木质素，所述木质素为对木质素进行酸化处理得到的酸性木质素或对所述酸性木质素进行缩合稳定处理得到的酸性木质素，该生产方法包括以下步骤：

步骤 A、将木质素溶于水，得到木质素水溶液，或直接利用溶解有木质素的造纸废液作为木质素水溶液；

步骤 B、将无机酸溶液倒入或喷雾入步骤 A的木质素水溶液中，得到絮状酸性木质素沉淀物；

步骤 C、将步骤 B得到的絮状酸性木质素沉淀物进行洗涤和过滤脱水；步骤 D、将洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素沉淀物进行喷雾干燥，得到粉状酸性木质素或粉状经过缩合稳定处理的酸性木质素；

步骤 E、将步骤 D得到的粉状酸性木质素或粉状经过缩合稳定处理的酸性木质素与液体燃料混合，得到混合燃料。
34、如权利要求 33所述的生产方法，其中，所述步骤 D为：将步骤 C得到的经过洗涤和过滤脱水之后的絮状酸性木质素进行烘干，得到块状酸性木质素或块状经过缩合稳定处理的酸性木质素；

所述步骤 E为：将步骤 D得到的块状酸性木质素或块状经过缩合稳定处理的酸性木质素与液体燃料混合并进行研磨，得到混合燃料。
35、如权利要求 26所述的生产方法，其中，所述木质素是通过包括以下步骤的提取方法提取的：

步骤 1、将木质素溶于水，得到木质素水溶液，或利用溶解有木质素的造纸废液作为木质素水溶液；

步骤 2、将无机酸溶液倒入或喷雾入步骤 1的木质素水溶液中，得到含絮状酸性木质素沉淀物的混合物；

步骤 3、向步骤 2得到的混合物中加入与水不互溶的有机溶剂，充分搅拌剪切乳化后得到乳化胶体状的混合物；

步骤 4、将该混合物静置，直至混合物分层，除去底部的水分层，得到胶体状的混合物，即胶体状的酸性木质素与有机溶剂和水分相混合的混合物；

步骤 5 : 蒸熘去除步骤 4得到的混合物中的水分和有机溶剂，得到木质素或酸性木质素。
36、如权利要求 34所述的生产方法，其中，所述木质素为酸性木质素，所述烘干脱水或蒸熘脱水的温度低于 105 °C，所述喷雾干燥的温度低于 200°C ; 或者，所述木质素为经过缩合稳定处理的酸性木质素，所述烘干脱水或蒸熘脱水的温度高于 105 °C，所述喷雾干燥的温度不低于 200°C。
37、如权利要求 36所述的生产方法，其中，所述木质素为经过缩合稳定处理的酸性木质素，所述烘干温度为 110-300°C，所述蒸熘温度为 110-150°C，所述喷雾干燥的温度为 200-350°C。
38、如权利要求 37所述的生产方法，其中，所述木质素为经过缩合稳定处理的酸性木质素，所述烘干温度为 130-250°C，所述蒸熘温度为 120-130°C，所述喷雾干燥的温度为 250-300 °C。
39、如权利要求 26、 29、 33或 35所述的生产方法，其中，所述酸性木质素或经过缩合稳定处理的酸性木质素的平均颗粒粒径小于 1微米。
40、如权利要求 26、 29、 33或 35所述的生产方法，其中，该生产方法还包括在步骤 A得到的木质素水溶液中添加蒽醌、 2-萘酚、萘、甲基蒽醌、对苯二酚、苯醌、菲醌、萘醌、蒽酮、醌二酚、萘二酚、对菲二酚，它们的烷基、烷氧基、羟基、氨基和羧基衍生物，它们的先体和互变异构体，以及它们的盐中的一种或多种的混合的步骤。