CN102635438B - 一种粉体燃料发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉体燃料发动机，包括动力系统、燃料供应系统、供气系统和除灰除焦油系统，所述动力系统中的活塞与机体固定连接，汽缸与动力输出机构连接，燃料供应系统中的燃料供应器与汽缸中的动力缸连通，除灰除焦油系统中的除焦环与动力缸靠接。汽缸为汽缸单元体，包括压缩缸和动力缸，与动力缸配装的动力活塞固装在机体端面箱的内侧，与压缩缸配装的压缩活塞固装在机体端面箱的内侧，动力缸和压缩缸的缸体与机体主箱作滑动配合安装。本发明可利用秸秆、煤炭制成的粉体燃料，提高以秸秆等可再生燃料的利用效率，简化使用方法，能作为可移动的交通设备动力，提升了低级燃料的使用价值，且结构简单、制造方便，热效率高。

Description

一种粉体燃料发动机

技术领域

本发明涉及动力机械，特别是一种燃烧粉体燃料的活塞式发动机。

背景技术

目前活塞式发动机主要使用液体燃料，液体燃料有洁净性、存放性、输送性好的特点；还有易雾化，能与空气混合后燃烧迅速、爆燃性好的特点。气体燃料也具有液体燃料相同的特点，作为补充和替代，也有用于活塞式发动机上。但液体燃料与气体燃料多为化石燃料，自然界石油储量是有限的，用了就无法获得补充，而且在燃烧后排放温室气体影响环境 。有报导提出用氢燃料替代，但目前还存在技术和成本上的问题，虽然是面对日益减少的石油资源，但仍没有找到经济合理的替代品，目前还是大量依赖石油燃料。

生物质燃料有可再生、碳综合等特点，而且还具有年产量大，价格低的优点，被认为是理想的替代燃料之一。目前生物质燃料是用生物技术转化成醇类液体燃料、甲烷类气体燃料和热气化应用等。这些方法都有个共同的缺点，就是转换过程能耗很大，导致生物燃料最终利用率很低，转换设备还有投资大、体积大等不少待克服的难题。

目前主要的火电技术，多为采用大型锅炉燃烧煤炭产生高压蒸气驱动汽轮机带动发电机产生电力。一系列的锅炉、汽轮机、蒸汽凝结等热损失阻碍了火电技术的热效率的提高。除此外，建造火电厂的投入和运行中的维修也是占去很大的成本开支。

现有四冲程活塞式发动机，每个汽缸是单独完成进气、压缩、爆燃、排气的工作。这种从低温到高温的瞬间循环过程，技术上仍受到很多制约，设计时必需作出多种取舍。如需要设置水冷却系统才能使汽缸能正常工作，这个系统不但复杂，而且必须损失一部份热量，限制了发动机热效率的提高。

长期以来，粉体燃料难以进入活塞发动机领域。其原因是，与液体燃料相比，粉体燃料明显地存在着流动性差、组织燃烧困难、灰分多、焦油等多种问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种结构简单、制造方便，热效率高，可燃烧秸秆、煤炭制成的粉体燃料的活塞式粉体燃料发动机。 

本发明所述的粉体燃料，一种是将煤块经机械粉碎后加工制成；另一种是用农业秸秆、杂柴等经煤化处理后粉碎加工制成。煤化后的秸秆脆化性好，易于机械粉碎。秸秆煤化所需温度较低，能保留一部分植物内的氢，能节省粉体燃料在制造中的损耗和不降低发热值。粉体燃料颗粒细微，与空气接触面积大，能迅速完全燃烧；在流动空气中容易混合，在富氧环境下遇燃点可立即爆燃。发动机汽缸在压缩阶段造成高温、高压、高絮流、氧气高聚集的环境，向缸内加入粉体燃料，就能爆燃做功。粉体燃料在发动机上应用，是利用可再生能源，具有环保性质、低成本的一种新技术。

本发明的目的是通过下述的技术方案来实现的：

一种粉体燃料发动机，包括动力系统、燃料供应系统、供气系统和除灰除焦油系统，所述动力系统中的活塞与机体固定连接，汽缸与动力输出机构连接，燃料供应系统中的燃料供应器与汽缸中的动力缸连通，供气系统中的通气道与汽缸中的压缩缸连通，除灰除焦油系统中的除焦环与动力缸靠接。

所述的动力系统包括汽缸和与之配装的活塞，所述的汽缸为汽缸单元体，汽缸单元体包括压缩缸和动力缸，与动力缸配装的动力活塞固装在机体端面箱的内侧，与压缩缸配装的压缩活塞固装在机体端面箱的内侧，动力缸和压缩缸的缸体与机体主箱作滑动配合安装；

设有中间连接体与汽缸单元体连接，中间连接体设有中段长孔与移动付和曲柄配装，压缩缸内腔顶部设有通气室与动力缸内腔顶部相通呈阶梯形安置。

所述的汽缸单元体包括一个压缩缸和两个动力缸，压缩缸设置在两个动力缸之间与动力缸联为一体。

所述汽缸单元体为两组，为左汽缸单元体和右汽缸单元体，左、右汽缸单元体连接中间连接体组成一个联体汽缸。

所述燃料供应系统包括燃料供应器，燃料供应器包括

供料室，供料室设有喷料嘴和供料孔，回转阀设有回转孔滑动配装在供料室内，回转阀与内有中心孔的回转轴连接，回转轴伸出供料室向外延伸与回转柄、高压气管、电磁阀连接；

供料转轴，供料转轴上设有螺旋叶片，在供料转轴轴内滑动配合有回转轴，供料转轴向外延伸与齿轮组连接，供料管与螺旋叶片配合，供料管设有多个溢出孔，供料管与进料管连接，进料管向外延伸与风机出口相接，回料管一端连接供应器外管，另一端连接外燃料箱；

拨叉，拨叉的前端与转柄轴配合，拨叉设有的长孔与移动轴配合，后端与同步摇杆活动连接。

所述的除灰除焦油系统包括

在动力活塞中部排装的1至2组活塞环，在活塞环后设有前油环、后油环，前油环与后油环之间设有滤油孔、回油孔，活塞环包括E字形槽环、基环、除焦环、磁环和齿轮，其中

E字形槽环截面呈E字形，呈开口式环状结构，设有2个外槽和1个内槽，E字形槽环上设有多孔均布的进气孔、中气孔、E环出气孔和高压气孔；

基环呈环体开口式环状结构，中部设有基环气孔多孔均布，内径处镶嵌多块基环磁铁，外径与设有前倾角的除焦环连接，除焦环与动力缸缸壁紧贴滑动靠接；

磁环，磁环呈环体开口式环状结构，与E字形槽环的内槽滑动配装，磁环外径处镶嵌多块与基环磁铁相同件数、相斥磁极的磁环磁铁，磁环内径处设有内齿；

动力活塞内设有U形槽、压油进孔、齿轮出油孔和内齿出油孔，内齿与配装在U形槽内的齿轮啮合。

所述的供气系统包括

通气阀，通气阀设置在压缩缸内腔顶部，阀体内设有主阀门、阀环、减压圈、主阀弹簧、减压阀门、阀盖、减压弹簧和针阀，其中主阀门设有阀孔，减压圈设有减压孔，针阀设有针阀挡圈；

针阀摇臂，针阀摇臂的一端与针阀的尾部接触；

凸台，凸台设置在机体主箱内，针阀摇臂的另一端与设定好供气角位置的凸台接触。

本发明中汽缸体是多缸排列、对置安装的一个联合汽缸体，汽缸体外设有平行滑块，能悬置在机体内的滑槽内往复运动，与其配装的活塞则固定在机体内端，形成缸动活塞不动的运行机构。汽缸体在做功时往复运动，用中间连接体长形孔配合移动付推动曲轴旋转输出功率。这种设计不但能取消连杆，简化结构，还能施行分缸工作。分缸工作是将一个汽缸内完成的四冲程任务分为两个缸完成。即进气、压缩冲程由压缩缸独立完成，爆燃做功和排气冲程是由动力缸独立完成。压缩缸有通气阀，负责将压缩气体向动力缸转移。动力缸内可设置陶瓷类绝热材料，工作中能保持缸内高温，有助粉体燃料爆燃，加速燃烧反映，增强燃气持续做功效果，简化冷却系统。而固定状的活塞内可设置除灰、除焦系统、粉体燃料供应系统等主要部件。以上特点给本发明的实施获得技术支持。连同机体、曲轴、增压器、飞轮等构成了本发明活塞式粉体燃料发动机。

本发明中机体由多件金属箱体、板块用螺栓组合成一个长方形盒式结构，卧式布局，内部安装曲轴、汽缸及固定活塞等。曲轴横向安装在机体的中心位置，汽缸分体为三段设计，由螺栓组合连接。中心段是曲柄的推动段也是连接段。左、右水平对置安装汽缸体，汽缸体由3个汽缸联合组成一个单元体，分上中下垂直排列，中部与水平中轴线同心设置的是压缩缸，上下分布是动力缸，外侧面有缸体凸形滑块和平滑块，缸体凸形滑块与机体内的水平滑槽作精确滑动配合，可作往复运动。缸体侧面平滑块与机体内的滑枕块配合，用作控制缸体垂直摆动，同时还可供应缸体冷却油，动力活塞、压缩活塞都是对置固装在机体的两个内端，与活动的汽缸体配合。

本发明联体汽缸的工作任务是：压缩缸与动力缸分工配合，压缩缸负责向动力缸提供压缩空气，动力缸负责做功、排气来实现分缸工作方式，达到正常使用粉体燃料目的。其解决方案是：在汽缸体中心段开设垂直长形孔，安装移动副配合曲柄推动曲轴旋转，取消传统的连杆，使机构得到简化。凸滑块控制汽缸体在机体滑槽内运动。汽缸壁与活塞在运动时不接触，便于设置绝热材料形成高温区，有助粉体燃料燃烧。在活塞中部低温区设置活塞环实行气密封，活塞环综合设计有除灰、除焦功能。

 本发明供气系统的工作任务是：用一个压缩缸向两个动力缸供应压缩气体，也向燃料系统和清扫系统供应高压气体。其解决方案是：两个动力缸分别设置在压缩缸上下。在压缩缸内设置两个通气阀，分别通向上、下相邻的动力缸，在压缩活塞内部、顶部设置进气阀和储气阀，储气阀连接储气管通向两个动力活塞。在动力活塞顶部设置燃料供应器和排气阀。压缩缸进气后关闭进气阀与压缩活塞闭合运行压缩气体。此时同步运行的动力缸处于排气阶段。压缩缸运行到设定的供气角时开启通气阀，压缩气体由气道分别进入两个动力缸，继续运行到设定的燃料喷射提前角时关闭通气阀的进气阀。压缩缸内剩余的高压气体随着缸体的最终闭合，流向压缩活塞上的储压管内。储压管内设定的压缩比大于动力缸的压缩比，储压气体将用于向动力缸内喷射粉体燃料和清扫滞留动力缸内壁的灰分、焦油。

本发明燃料供应系统的工作任务是：可自由选择向动力缸内供应粉体燃料的多少，控制发动机功率输出。其解决方案是：机体外设置粉体燃料箱、气体循环泵、同步轮、拨动杆、燃料输送管及高压气流管。动力活塞内设置由燃料室、旋转阀、螺旋进料杆、回料管等零件组成的喷料器，燃料室有喷口直通燃烧室。燃料供应是用风机作气体循环泵将粉体燃料与气体混合形成粉体流，从燃料箱里经输送管泵入燃料供应器，使粉体燃料滞留在供料转轴的螺旋叶片处。电机带动供料转轴与螺旋叶片自由旋转，将滞留的粉体燃料强力推进到供料室底部，经旋转阀孔进入燃料室内。旋转阀孔与的燃料室底部的供料孔在同一周径开设，拨叉来回扭动旋转阀门角度，使两孔重叠交错，用调节两孔的交错面积不等来控制燃料进入量的多少。燃料进入燃料室后旋转阀门回位关闭，未进燃料室多余的燃料从溢出口进入回料管随气流回流到燃料箱。旋转阀门中心孔接通压缩活塞中的储压管，管内高压气流由电磁阀控制进入供料室，将粉体燃料从喷料孔进入动力缸。高压气流将粉体燃料与动力缸内的压缩气体舜间混合进入爆燃阶段。爆燃的点火设计有高温缸壁触燃式的热表面点火法、有电火花点燃法，压燃式点燃法，喷少量油料的引燃式点燃法等方案。爆燃后的燃气推动动力缸做功驱动曲轴旋转。

本发明还包括绝热燃烧系统，绝热燃烧系统的工作任务是：加快燃烧反映，提高燃烧室和持续燃烧区域温度，简化冷却系统。解决方案是：动力缸分高温区和低温区。利用缸壁与活塞不接触的特点，在动力缸顶部设置陶瓷绝热材料形成高温区，有助于粉体燃料的爆燃和持续燃烧做功，还具有节能和烧除焦油的功效。高温区的后段是低温区，缸体、活塞体是金属材料制成，用机油或水冷却，活塞环在此段接触金属缸体内壁实施气密封和除灰等功能。高压气流瞬间进入动力缸高温区其排斥性不明显，如高温区温度超高会导致一些燃料灰分玻璃化，可用喷水降温方法解决。

本发明除灰分除焦油系统的工作任务是：避免汽缸磨损和气环在活环槽内因灰分堆积和焦油粘连导致密封失效。解决方案是：采用两级除灰方式，第一级是气流清扫结合机械铲除，采用常规活塞环的气环结构为主，在端面外径处焊接一圈有倾角的除焦环，由储气管中的压缩气体，或者来自发动机以外的高压气流、高压蒸气等，从气孔中引出到气环的前缘形成喷射气流，在运行中清扫附着在动力缸壁上的灰分和焦油，然后再由除灰环的前倾角铲除剩余的灰分和焦油。

隔离式磁极推动机构，能在隔离状态下低速转动活塞环，配合气流自行清扫，防止残余灰分、焦油在气环间隙中堆积。其解决方案是：用无磁性金属材料加工成有内外槽的E字形环槽，固装在动力缸活塞中段外径的活环槽内。活塞环内径均匀分布设置有永磁铁，滑动配合安装在E字形环槽的外槽里。内槽滑动安装磁环，磁环外圈也均匀分布有永磁铁，与活塞环的永磁铁对置。内圈加工有通用齿轮的内齿，与内齿啮合的是齿轮，采用齿轮油马达的工作方式，只需输入液压油即可推动磁环作低速旋转。在动力缸活塞排气阶段的低压工况时，由永磁铁隔离无磁性金属，推动活塞环在E字形环槽的外槽中自由旋转。旋转中，压缩气体由活塞气孔中引出，将间隙内的灰分和焦油由内向外吹出。

本发明第二次除灰分除焦油方案的工作任务是：为了防止遗漏的灰分随机油窜入机体内。解决方案是：采用循环机油过滤法。在气环后方安装两道刮油环。在两道刮油环之间的圆柱形活塞体上，相对设置机油进孔和出孔。工作时，机油泵将油从机油进孔泵入，再从机油出孔回收，经过滤网后循环使用。这机样，如有少量灰分、焦油能通过第一级的清理，将会在第二次除灰分除焦油过程中过滤掉。

本发明的积极效果是：可利用秸秆、煤炭制成的粉体燃料，提高以秸秆等可再生燃料的利用效率，简化使用方法，能作为可移动的交通设备动力，提升了低级燃料的使用价值，且结构简单、制造方便，热效率高。

附图说明

图1是本发明实施例的主视结构示意图；

图2是图1中A-A向剖视示意图；

图3是实施例中动力缸及动力活塞局部放大剖视示意图；

图4是实施例中燃料供应器剖视示意图；

图5是图4中B-B向剖视示意图；

图6是实施例中除灰除焦油系统中活塞环的局部放大剖视示意图；

图7是图6中C向磁环齿轮油压旋转示意剖视图；

图8是实施例中通气阀剖视示意图。 

图中，1-1.端面箱  1-2.平面滑块  1-3.机体  1-4.左汽缸单元体  1-5.中段长孔  1-6.移动付  1-7.曲柄  1-8.曲柄周转线  1-9.中间连接体  1-10.通气室  1-11.动力缸  1-12.右汽缸单元体  1-13.压缩缸  1-14.压缩活塞  1-15.动力活塞  1-16.排气管  1-17.气门室  1-18.凸轮机构  2-1.曲轴  2-2.机体主箱  2-3.缸体滑块  2-4.机体滑槽  2-5.机体滑枕  2-6.螺栓  2-7.飞轮  3-1.通气孔  3-2.进气阀  3-3.通气阀  3-4.通气道  3-5.止气阀  3-6.燃烧室  3-7.陶瓷缸套  3-8.排气阀  3-9.活塞陶瓷  3-10.燃料供应器  3-11.金属缸套  3-12.压缩缸套  3-13.活塞环  3-14.前油环  3-15.滤油孔  3-16.后油环  3-17.回油孔  3-18.冷却油槽  3-19.储压管  4-1.喷料嘴  4-2.供料室  4-3.回转阀  4-4.回转轴  4-5.中心孔  4-6.螺旋叶片  4-7.溢出孔  4-8.供料管  4-9.供料转轴  4-10.供应器外管  4-11.齿轮组  4-12.进料管  4-13.高压气管  4-14.电磁阀  4-15.回料管  5-1.回转孔  5-2.供料孔  5-3.回转柄  5-4.转柄轴  5-5.拨叉  5-6.移动轴  5-7.长孔  同步摇杆.5-8  6-1.进气孔  6-2.中气孔  6-3E环出气孔  6-4.基环  6-5.基环磁铁  6-6.基环气孔  6-7.除焦环  6-8.高压气孔  6-9.缸壁  6-10.活塞高压气孔  6-11.磁环磁铁  6-12.磁环  6-13. E字形槽环  6-14.齿轮  6-15.活塞出气孔  7-1.齿轮出油孔  7-2.压油进孔  7-3.内齿出油孔  7-4.内齿  7-5.U形槽  8-1.主阀门  8-2.阀体  8-3.阀孔  8-4.阀环  8-5.减压孔  8-6.减压圈  8-7.主阀弹簧  8-8.减压阀门  8-9.阀盖  8-10.凸台  8-11.针阀摇臂  8-12.减压弹簧  8-13.针阀挡圈  8-14.针阀  8-15.高压区  8-16.低压区。 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。

实施例：

参照图1、图2，一种粉体燃料发动机，包括动力系统、燃料供应系统、供气系统和除灰除焦油系统，动力系统中的活塞与机体固定连接，汽缸与动力输出机构连接，燃料供应系统中的燃料供应器3-10与汽缸中的动力缸1-11连通，供气系统中的通气道3-4与汽缸中的压缩缸1-13连通，除灰除焦油系统中的除焦环6-7与动力缸1-11靠接。

所述的动力系统包括汽缸和与之配装的活塞，所述的汽缸为汽缸单元体，汽缸单元体包括压缩缸1-13和动力缸1-11，压缩缸1-13向动力缸1-11提供压缩空气，目的是用于实施分缸式工作，与动力缸1-11配装的动力活塞1-15固装在机体端面箱1-1的内侧，与压缩缸1-13配装的压缩活塞1-14固装在机体端面箱1-1的内侧，动力缸1-11和压缩缸1-13组成的缸体与机体主箱2-2作滑动配合安装。汽缸缸体上设有缸体滑块2-3与机体主箱2-2内设有的机体滑槽2-4作滑动配合安装，汽缸缸体上设有平面滑块1-2与机体主箱2-2内设有的机体滑枕2-5作滑动配合安装，中间连接体1-9与汽缸单元体连接，中间连接体1-9设有中段长孔1-5与动力输出机构中的移动付1-6和曲柄1-7配装，输出动力；压缩缸1-13内腔顶部设有通气室1-10与动力缸1-11内腔顶部相通，呈阶梯形安置。 

汽缸单元体包括一个压缩缸1-13和两个动力缸1-11，压缩缸1-13设置在两个动力缸1-11之间联为一体。

汽缸单元体为两组，为左汽缸单元体1-4和右汽缸单元体1-12，左、右汽缸单元体连接中间连接体1-9组成一个联体汽缸，中间连接体1-9与动力输出机构连接。

具体地，该发动机包括机体1-3、端面箱1-1、移动付1-6、曲轴2-1、曲柄1-7、排气管1-16、气门盖1-17、凸轮机构1-18、机体主箱2-2等零部件，以3个汽缸联合成为一个汽缸单元体实施分缸式工作，1个压缩缸1-13居中，向上、下设置的两个动力缸1-11提供压缩空气， 2个动力活塞1-15固装在端面箱1-1内侧，与动力缸1-11配装、1个压缩活塞1-14固装在端面箱1-1内侧，与压缩缸1-13配装，机体主箱2-2内设置有机体滑槽2-4与缸体滑块2-3作滑动配合安装，机体滑枕2-5与平面滑块1-2作滑动配合安装，汽缸体中段1-9加工中段长孔1-5，配装移动付1-6与曲柄1-7，汽缸体在往复运动过程中，通过移动付1-6推动曲柄1-7带动曲轴2-1沿周转线1-8旋转，压缩缸1-13内腔顶部与动力缸1-11内腔顶部呈阶梯形安置，设有通气室1-10相通。 

参照图1、图3、图8，联体汽缸包括动力缸1-11、动力活塞1-15、压缩缸1-13和压缩活塞1-14，压缩活塞1-14配装有储压管3-19、进气阀3-2、止气阀3-5，压缩缸1-13 顶部设有两个通气孔3-1，配装通气阀3-3，动力活塞1-15配装有排气阀3-8、活塞陶瓷3-9有燃烧室3-6、燃料供应器3-10、两组活塞环3-13、前油环3-14、后油环3-16、滤油孔3-15、回油孔3-17，动力缸1-11前半部到顶部的位置设置陶瓷缸套3-7，有通气道3-4，后半部分位置设置有冷却油槽3-18的金属缸套3-11。

机体1-3是由多件金属箱体、板块用螺栓2-6组合成一个长方形盒式结构，卧式布局，内部安装曲轴2-1、联体汽缸及固定活塞等。曲轴2-1横向安装在机体1-3的中心位置，联体汽缸由螺栓2-6组合连接。 

联体汽缸中的压缩缸1-13与动力缸1-11分工配合，用压缩缸1-13向动力缸1-11供气来实现分缸工作方式。

发动机运行时，由凸轮机构1-18顶开进气阀3-2，压缩缸1-13引进空气后再与压缩活塞1-14闭合运行，关闭进气阀3-2将空气压缩，动力缸1-11处于排气阶段，压缩缸1-13运行到设定的供气角时排气阀3-8关闭，开启通气阀3-3的主阀门8-1，压缩气体从通气道3-4分别进入上下两个动力缸1-11内，压缩缸1-13运行到设定的燃料喷射提前角时，止气阀3-5封闭通气孔 3-1，使通气阀3-3的主阀门8-1自行回位封闭通气孔 3-1，此时由燃料供应器3-10将燃料喷射进动力缸1-11内爆燃做功，陶瓷缸套3-7与动力活塞1-15不接触，由活塞环3-13与金属缸套3-11靠接实施气密封。止气阀3-5封闭通气孔 3-1后，压缩缸1-13内还剩余部分压缩气体，随着缸体与活塞的最终闭合，流向压缩活塞1-14上的储压管3-19内，设定储压管3-19内压缩比大于动力缸1-11终点压缩比，这部分高压气体将用于向动力缸1-11内喷射粉体燃料和清扫滞留在动力缸内壁的灰分与焦油。  

参照图3、图8，供气系统包括

通气阀3-3，通气阀3-3设置在压缩缸1-13内腔顶部，阀体8-2内设有主阀门8-1、阀环8-4、减压圈8-6、主阀弹簧8-7、减压阀门8-8、阀盖8-9、减压弹簧8-12和针阀8-14，其中主阀门8-1设有阀孔8-3，减压圈8-6设有减压孔8-5，针阀8-14设有针阀挡圈8-13；

针阀摇臂8-11，针阀摇臂8-11的一端与针阀8-14的尾部接触；

凸台8-10，凸台8-10设置在机体主箱2-2内，针阀摇臂8-11的另一端与设定好供气角位置的凸台8-10接触。

压缩缸1-13在压缩阶段，部分压缩空气通过阀孔8-3进入高压区8-15，与主阀弹簧8-7协同阻止主阀门8-1开启。待压缩缸1-13运行到设定的供气角度，针阀摇臂8-11接触凸台8-10，将针阀8-14顶入阀孔8-3内，同时开启针阀挡圈8-13，高压区8-15内的压缩气体顶开减压阀门8-8，经减压孔8-5进入低压区8-16，卸压后造成的压差，使压缩缸1-13内的压缩气体迅速推开主阀门8-1，让压缩气体进入动力缸1-11。

参照图3、图4、图5，燃料供应系统包括燃料供应器3-10，燃料供应器3-10包括

供料室4-2，供料室4-2设有喷料嘴4-1和供料孔5-2，回转阀4-3设有回转孔5-1滑动配装在供料室4-2内，回转阀4-3与内有中心孔4-5的回转轴4-4连接，回转轴4-4伸出供料室4-2向外延伸与回转柄5-3、高压气管4-13、电磁阀4-14连接；

供料转轴4-9，供料转轴4-9上设有螺旋叶片4-6，在供料转轴4-9轴内滑动配合有回转轴4-4，供料转轴4-9向外延伸与齿轮组4-11连接，供料管4-8与螺旋叶片4-6配合，供料管4-8设有多个溢出孔4-7，供料管4-8与进料管4-12连接，进料管4-12向外延伸与风机出口相接，回料管4-15一端连接供应器外管4-10，另一端连接外燃料箱；

拨叉5-5，拨叉5-5的前端与转柄轴5-4配合，拨叉5-5设有的长孔5-7与移动轴5-6配合，后端与同步摇杆5-8活动连接。

燃料供应系统由外燃料箱、电动风机、循环管道等部件组成粉体燃料初级供应系统，由外部向燃料供应器3-10供应燃料，再由燃料供应器3-10向动力缸1-11内实施终级输送。

具体地，燃料供应器3-10由供应器外管4-10与其内部设置的供料室4-2、回转阀4-3、回转轴4-4、螺旋叶片4-6、供料管4-8、供料转轴4-9和在外部设置进料管4-12、回料管4-15、齿轮组4-11、高压气管4-13、电磁阀4-14、回转柄5-3、转柄轴5-4、拨叉5-5，移动轴5-6、同步摇杆5-8等零件组成，其中在供料室4-2设置有喷料嘴4-1、供料孔5-2，回转阀4-3滑动配装在供料室4-2内腔，设置有回转孔5-1，连接回转轴4-4，回转轴4-4有中心孔4-5，向外延伸与回转柄5-3、高压气管4-13、电磁阀4-14连接，供料转轴4-9设置有螺旋叶片4-6、轴内滑动配合回转轴4-4向外延伸与齿轮组4-11连接，供料管4-8在与螺旋叶片4-6配合处设置多个溢出孔4-7，进料管4-12向外延伸与电动风机相接，回料管4-15一端连接主管4-10，另一端连接外燃料箱，拨叉5-5前端与转柄轴5-4配合，长孔5-7与移动轴5-6配合，后端与同步摇杆5-8配合。电磁阀4-14也可用气动、液压阀、机件控制阀等替代。

工作时，先由外接循环管道将外燃料箱内粉体燃料与气体按比例进入电动风机气流，形成混合粉体流从供料管4-12进入供料管4-8内在螺旋叶片4-6处滞留。齿轮组4-11带动供料转轴4-9连同螺旋叶片4-6自由旋转，将滞留在螺旋叶片4-6处的粉体燃料，在动力缸运行到排气最后阶段，也是缸内压力最低时，从供料孔5-2经回转孔5-1，推进到供料室4-2内，进料后供料孔5-2与回转孔5-1交错关闭。高压气管4-13连接储压管3-19，由电磁阀4-14控制通向中心管4-5，在汽缸运行到燃料供应角时电磁阀4-14开启，高压气体迅速从中心管4-5引入到供料室4-2内，将粉体燃料喷入燃烧室3-6内完成一次爆燃做功。回转阀4-3用来控制每次进入供料室4-2内燃料的多少，也用作封闭供料室4-2，阻止燃气进入燃料供应器3-10内部。同步摇杆5-8与汽缸体每次往复同步，来回推动拨叉5-5，再带动回转柄5-3、回转轴4-4使回转阀4-3在供料室4-2内作来回旋转，每回转一次，回转阀4-3的回转孔5-1与供料室4-2的供料孔5-2重叠交错一次。在螺旋叶片4-6的推动下，粉体燃料在回转孔5-1与供料孔5-2每次重叠交错的空间进入供料室4-2。移动轴5-6在长孔5-7内移动，可调节回转柄5-3的摆动幅度，实现回转孔5-1与供料孔5-2重叠面积的大小，控制每次燃料的进入量之后实施关闭。未进供料室4-2内的粉体燃料，由溢出孔4-7排除到供料管4-8外随电动风机循环气流经回料管4-15返回到外燃料箱。

参照图3，还包括绝热燃烧系统，绝热燃烧系统的工作任务是：加快燃烧反映，提高动力缸1-11燃烧室3-6和持续燃烧区域温度，简化冷却系统。解决方案是：动力缸1-11分高温区和低温区，利用缸壁与动力活塞1-15不接触的特点，在动力缸1-11顶部设置陶瓷绝热材料即陶瓷缸套3-7形成高温区，有助于粉体燃料的爆燃和持续燃烧做功，还具有节能和烧除焦油的功效。高温区的后段是低温区，缸体、动力活塞体是金属材料制成，用机油或水冷却，活塞环3-13在此段接触金属缸体内壁实施气密封和除灰等功能。高压气流瞬间进入动力缸1-11高温区其排斥性不明显，如高温区温度超高会导致一些燃料灰分玻璃化，可用喷水降温方法解决。

参照图1、图3、图6、图7，除灰除焦油系统包括

在动力活塞1-15中部排装的1至2组活塞环3-13，在活塞环3-13后设有前油环3-14、后油环3-16，前油环3-14与后油环3-16之间设有滤油孔3-15、回油孔3-17，活塞环3-13包括E字形槽环6-13、基环6-4、除焦环6-7、磁环6-12和齿轮6-14，其中

E字形槽环6-13截面呈E字形，呈开口式环状结构，由非磁性金属材料制成，设有2个外槽和1个内槽，E字形槽环6-13设有多孔均布的进气孔6-1、中气孔6-2、E环出气孔6-3和高压气孔6-8；

基环6-4呈环体开口式环状结构，中部设有基环气孔6-6多孔均布，内径处镶嵌多块基环磁铁6-5，外径与设有前倾角的除焦环6-7连接，除焦环6-7与动力缸缸壁6-9紧贴滑动靠接，具有动密封、除灰、除焦功能；

磁环6-12呈环体开口式环状结构，与E字形槽环6-13的内槽滑动配装，磁环6-12外径处镶嵌多块与基环磁铁6-5相同件数、相斥磁极的磁环磁铁6-11，磁环6-12内径处设有内齿7-4；

动力活塞1-15内设有U形槽7-5、压油进孔7-2、齿轮出油孔7-1和内齿出油孔7-3，内齿7-4与配装在U形槽7-5内的齿轮6-14啮合。

E字形槽环6-13上有多孔均布的高压气孔6-8与活塞高压气孔6-10相通，多孔均布E环出气孔6-3与活塞出气孔6-15相通，2个基环6-4分别滑动配装在E字形槽环6-13的外槽内。发动机工作时可从储压管3-19引入高压气流或者来自发动机以外的高压气流、高压蒸汽等，经高压气孔6-8吹向除焦环6-7的前倾角，用喷射气流清扫附着在动力缸壁上的灰分和焦油，再由除焦环6-7的前倾角作二次清除；从进气孔6-1引入高压气流，经中气孔6-2进入基环6-4内径空间，在基环6-4转动中强力清扫各间隙内的灰分和焦油，在两基环6-4之间清扫出的灰分和焦油，从E环出气孔6-3与活塞出气孔6-15中排出发动机外；

磁环6-12在E字形槽环6-13的内槽里，内齿7-4与配装在U形槽7-5内的齿轮6-14啮合，由发动机液压泵供应液压油从动力活塞1-15内设的压油进孔7-2中泵入，分别从齿轮出油孔7-1、内齿出油孔7-3输出，液压油驱动磁环6-12在E字形槽环6-13的内槽里旋转，磁环磁铁6-11的磁极能在隔离状态下推动基环6-4在E字形槽环6-13的外槽里旋转，能确保灰分隔离和阻止液压油外泄。

前油环3-14、后油环3-16，在前油环3-14、后油环3-16之间实施二次除灰除焦油，其方式是：用机油泵将机油从滤油孔3-15泵入，经过3-14、3-16两道刮油环之间的圆柱形活塞体，从回油孔3-17回收，经过滤后循环使用，防止遗漏的灰分随机油窜入机体内。

粉体燃料在缸内燃烧后产生的灰分最终随废气向外排放，再由机外除尘系统用布袋除尘、水雾捕获、静电捕获等传统技术作净化外理。

Claims (7)

1.一种粉体燃料发动机，其特征在于：包括动力系统、燃料供应系统、供气系统和除灰除焦油系统，所述动力系统中的活塞与机体固定连接，汽缸与动力输出机构连接，燃料供应系统中的燃料供应器（3-10）与汽缸中的动力缸（1-11）连通，供气系统中的通气道（3-4）与汽缸中的压缩缸（1-13）连通，除灰除焦油系统中的除焦环（6-7）与动力缸（1-11）靠接。

2.根据权利要求1所述的粉体燃料发动机，其特征在于：所述的动力系统包括汽缸和与之配装的活塞，所述的汽缸为汽缸单元体，汽缸单元体包括压缩缸（1-13）和动力缸（1-11），与动力缸（1-11）配装的动力活塞（1-15）固装在机体端面箱（1-1）的内侧，与压缩缸（1-13）配装的压缩活塞（1-14）固装在机体端面箱（1-1）的内侧，动力缸（1-11）和压缩缸（1-13）的缸体与机体主箱（2-2）作滑动配合安装；

设有中间连接体（1-9）与汽缸单元体连接，中间连接体（1-9）设有中段长孔（1-5）与移动付（1-6）和曲柄（1-7）配装，压缩缸（1-13）内腔顶部设有通气室（1-10）与动力缸（1-11）内腔顶部相通呈阶梯形安置。

3.根据权利要求2所述的粉体燃料发动机，其特征在于：所述的汽缸单元体包括一个压缩缸（1-13）和两个动力缸（1-11），压缩缸（1-13）设置在两个动力缸（1-11）之间与动力缸（1-11）联为一体。

4.根据权利要求3所述的粉体燃料发动机，其特征在于：所述汽缸单元体为两组，为左汽缸单元体（1-4）和右汽缸单元体（1-12），左、右汽缸单元体连接中间连接体（1-9）组成一个联体汽缸。

5.根据权利要求1所述的粉体燃料发动机，其特征在于：所述燃料供应系统包括燃料供应器（3-10），燃料供应器（3-10）包括

供料室（4-2），供料室（4-2）设有喷料嘴（4-1）和供料孔（5-2），回转阀（4-3）设有回转孔（5-1）滑动配装在供料室（4-2）内，回转阀（4-3）与内有中心孔（4-5）的回转轴（4-4）连接，回转轴（4-4）伸出供料室（4-2）向外延伸与回转柄（5-3）、高压气管（4-13）、电磁阀（4-14）连接；

供料转轴（4-9），供料转轴（4-9）上设有螺旋叶片（4-6），在供料转轴（4-9）轴内滑动配合有回转轴（4-4），供料转轴（4-9）向外延伸与齿轮组（4-11）连接，供料管（4-8）与螺旋叶片（4-6）配合，供料管（4-8）设有多个溢出孔（4-7），供料管（4-8）与进料管（4-12）连接，进料管（4-12）向外延伸与风机出口相接，回料管（4-15）一端连接供应器外管（4-10），另一端连接外燃料箱；

拨叉（5-5），拨叉（5-5）的前端与转柄轴（5-4）配合，拨叉（5-5）设有的长孔（5-7）与移动轴（5-6）配合，后端与同步摇杆（5-8）活动连接。

6.根据权利要求1所述的粉体燃料发动机，其特征在于：所述的除灰除焦油系统包括

在动力活塞（1-15）中部排装的1至2组活塞环（3-13），在活塞环（3-13）后设有前油环（3-14）、后油环（3-16），前油环（3-14）与后油环（3-16）之间设有滤油孔（3-15）、回油孔（3-17），活塞环（3-13）包括E字形槽环（6-13）、基环（6-4）、除焦环（6-7）、磁环（6-12）和齿轮（6-14），其中

E字形槽环（6-13）截面呈E字形，呈开口式环状结构，设有2个外槽和1个内槽，E字形槽环（6-13）上设有多孔均布的进气孔（6-1）、中气孔（6-2）、E环出气孔（6-3）和高压气孔（6-8）；

基环（6-4）呈环体开口式环状结构，中部设有基环气孔（6-6）多孔均布，内径处镶嵌多块基环磁铁（6-5），外径与设有前倾角的除焦环（6-7）连接，除焦环（6-7）与动力缸缸壁（6-9）紧贴滑动靠接；

磁环（6-12），磁环（6-12）呈环体开口式环状结构，与E字形槽环（6-13）的内槽滑动配装，磁环（6-12）外径处镶嵌多块与基环磁铁（6-5）相同件数、相斥磁极的磁环磁铁（6-11），磁环（6-12）内径处设有内齿（7-4）；

动力活塞（1-15）内设有U形槽（7-5）、压油进孔（7-2）、齿轮出油孔（7-1）和内齿出油孔（7-3），内齿（7-4）与配装在U形槽（7-5）内的齿轮（6-14）啮合。

7.根据权利要求1所述的粉体燃料发动机，其特征在于：所述的供气系统包括

通气阀（3-3），通气阀（3-3）设置在压缩缸（1-13）内腔顶部，阀体（8-2）内设有主阀门（8-1）、阀环（8-4）、减压圈（8-6）、主阀弹簧（8-7）、减压阀门（8-8）、阀盖（8-9）、减压弹簧（8-12）和针阀（8-14），其中主阀门（8-1）设有阀孔（8-3），减压圈（8-6）设有减压孔（8-5），针阀（8-14）设有针阀挡圈（8-13）；

针阀摇臂（8-11），针阀摇臂（8-11）的一端与针阀（8-14）的尾部接触；

凸台（8-10），凸台（8-10）设置在机体主箱（2-2）内，针阀摇臂（8-11）的另一端与设定好供气角位置的凸台（8-10）接触。

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