CN111664007A - 一种固气混合式粉末内燃机 - Google Patents

Abstract

一种固气混合式粉末内燃机由风扇、机身、燃气罐、粉末箱、传动皮带、蓄电池、发电机、叶轮室、消声器、变径管、旋风除尘器、集尘筒、水箱、散热器、控制箱组成。通过智能化微型计算机控制，设备性能稳定、操作方便，输出扭矩大、功效高。本固气混合式粉末内燃机采用生物质粉末与生物质燃气混合燃烧方式提供动力，可替代使用化石能源的内燃机，为可再生清洁燃料取代化石能源创造了新的途径。

Description

一种固气混合式粉末内燃机

技术领域

本发明涉及一种固气混合式粉末内燃机，属于机械领域。

背景技术

工业革命以来，内燃机是应用最广泛的一种热力机械。人们利用内燃机创造了丰富的社会财富和幸福美好的生活，却破坏了自然环境，造成环境污染、资源枯竭，违背了人与自然、人与社会和谐发展的客观规律。

上世纪三次石油危机后，世界石油消耗量丝毫没有减少。石油资源是内燃机工业赖以存在和发展的基础，目前全球剩余原油探明储量约1.7万亿桶，按照现在的开采速度，开采寿命仅约50年。提高内燃机能耗利用效率，开发使用可再生能源的新型内燃机，已成为全球内燃机行业的发展方向，但目前还没有以生物质粉末和生物质燃气为燃料的固气混合式粉末内燃机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种固气混合式粉末内燃机，通过燃烧生物质粉末和生物质燃气，为叶轮室提供高温、高压气体，实现大力矩、高转速输出。

为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是，一种固气混合式粉末内燃机包括风扇、机身、燃气罐、粉末箱、传动皮带、蓄电池、发电机、叶轮室、消声器、变径管、旋风除尘器、集尘筒、水箱、散热器、控制箱；所述风扇与机身相连；所述机身与变径管相连；所述变径管与旋风除尘器相连；所述旋风除尘器与集尘筒相连；所述集尘筒通过B管、叶轮室排气管与消声器相连；所述旋风除尘器通过叶轮室进气管与叶轮室相连；所述叶轮室通过叶轮室排气管与消声器相连；所述水箱通过I管与泄压电磁阀相连；所述泄压电磁阀通过散热器水管与散热器相连；所述散热器上设有冷却液回流管、冷却液输出管；所述控制箱内设有控制电路板。

所述风扇上设有风扇进风端法兰、风扇出风端法兰；所述风扇进风端法兰上设有风扇网；所述风扇出风端法兰与机身相连；所述风扇内设有风扇电机、风扇叶片。

所述机身内设有集气管、导流罩、环形燃烧室；所述机身外设有散热片；所述环形燃烧室由第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室、增压室组成；所述环形燃烧室外壁中设有燃烧室水冷腔；所述燃烧室水冷腔与冷却液回流管、冷却液输出管相连。

所述导流罩前设有导流罩集风碗；所述导流罩集风碗上设有进气电磁阀；所述进气电磁阀通过E管与多通粉末阀相连；所述多通粉末阀与环形粉末管相连；所述多通粉末阀与环形粉末喷嘴相连；所述多通粉末阀通过G管与粉末主喷管相连。

所述导流罩内设有多通燃气阀；所述多通燃气阀通过D管与燃气喷嘴相连；所述多通燃气阀与环形气管相连。

所述第一燃烧室内设有粉末主喷嘴、燃气喷嘴、点火器、环形粉末喷嘴、第一燃烧室传感器；所述燃气喷嘴、点火器与火焰分散器相连。

所述第二燃烧室内设有第二燃烧室传感器、火焰稳定器；所述火焰稳定器内设有火焰稳定片，通过火焰稳定器连结片与第二燃烧室壁相连。

所述第三燃烧室内设有第三燃烧室传感器、空气喷嘴；所述空气喷嘴与集风管相连。

所述增压室内设有增压室传感器。

所述变径管上设有变径管方法兰、变径管圆法兰；所述机身通过变径管与旋风除尘器相连。

所述旋风除尘器上设有旋风除尘进风法兰、旋风除尘出风法兰、旋风排尘法兰；所述旋风除尘器进风法兰与进风筒体相连；所述进风筒体内设有旋风除尘器进气管；所述旋风除尘器内设有旋风除尘内管、旋风除尘稳流片。

所述集尘筒上设有集尘筒法兰，所述集尘筒内设有排尘板；所述集尘筒法兰与旋风排尘法兰相连；所述排尘板通过排尘板连接片与集尘筒相连；所述集尘筒通过排尘管与排尘电磁阀相连。

所述旋风除尘器通过叶轮室进气管与叶轮室相连；所述叶轮室上设有叶轮室轴承；所述叶轮室内设有叶轮前室传感器、叶轮后室传感器、固定叶轮、旋转叶轮、输出轴；所述叶轮室的外壁中设叶轮室水冷腔；所述叶轮室水冷腔与冷却液回流管、冷却液输出管相连。

所述固定叶轮通过输出轴与旋转叶轮相连；所述输出轴与叶轮室轴承相连；所述输出轴上设有输出轴皮带轮。

所述叶轮室通过叶轮室排气管与消声器相连；所述消声器内设有第一消音管、第一消音室、第二消音管、第二消音室；所述第一消音管上设有消声器法兰，所述第一消音管内设有第一消音管吸音材料；所述第一消音管内设有第一消音管内腔；所述第一消音管与第二消音室相连；所述第一消音室与第二消音室之间设有消音室隔板；所述消音室隔板上设有消音室隔板孔；所述第一消音室与第二消音管相连；所述第二消音管内设有第二消音管吸音材料；所述第二消音管内设有消音碗。

所述燃气罐上设有燃气加注口、燃气罐传感器、燃气罐泄压阀；所述燃气罐通过A管、燃气减压阀与燃气电磁阀相连，所述燃气电磁阀通过C管与多通燃气阀相连。

所述粉末箱上设有粉末加注口、粉末箱泄气阀、粉末箱传感器；所述粉末箱通过H管与粉末电磁阀相连；所述粉末电磁阀通过F管与多通粉末阀相连。

所述水箱上设有水箱加注口、水箱传感器。

控制箱上设有显示屏、按钮，通过控制箱内的控制电路板，对固气混合式粉末内燃机进行控制。

所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、传感器驱动电路、电机驱动电路、点火器驱动电路，微型计算机的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端。

所述单片机的控制信号接口还分别同电磁阀驱动电路、传感器驱动电路、电机驱动电路、点火器驱动电路的前级信号控制端连接。

所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述燃气电磁阀、粉末电磁阀、进气电磁阀、排尘电磁阀、泄压电磁阀连接。

所述传感器驱动电路的后级信号控制端分别同所述第一燃烧室传感器、第二燃烧室传感器、第三燃烧室传感器、增压室传感器、叶轮前室传感器、叶轮后室传感器、燃气罐传感器、粉末传感器、水箱传感器相连。

所述电机驱动电路的后级信号控制端同风扇电机相连；所述点火器驱动电路的后级信号控制端同点火器相连。

所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、传感器驱动电路、电机驱动电路、点火器驱动电路提供电源。

风扇电机可采用目前市场上销售的直流风扇电机，国内有广州科奥机电有限公司、东莞市机佳机电有限公司、温岭市宇航汽车零部件有限公司、瑞安市胜盛汽配加工厂、宁波迈柯思汽车零部件有限公司 、常州市欣能达车辆配件有限公司 、台湾三巨电机有限公司等数十家单位生产。

点火器可采用目前市场上现有销售的产品，国内有陕西秦川热工技术有限公司、西咸新区腾焰燃控科技有限公司、中山市义正电子有限公司、佛山市顺德区常达电器实业有限公司数十家单位生产。

气体、液体、粉末电磁阀可采用目前市场上现有销售的产品，国内有上海厚浦阀门有限公司、上海台鸣电磁阀厂、河北佰纳德自控仪表有限公司、温州市新洲阀门有限公司、重庆东方电磁阀厂、东莞市海迪电磁阀有限公司等数十家单位生产。

温度传感器可采用目前市场上现有销售的产品，国内有北京威斯特中航科技有限公司、虹润精密仪器有限公司、南京时恒电子科技有限公司、安徽康恒机械配件有限公司等数十家单位生产。

压力传感器可采用目前市场上现有销售的产品，国内有杭州联测自动化技术有限公司、南京沃天科技有限公司、佛山市顺德区昊胜传感仪器有限公司、杭州美控自动化技术有限公司等数十家单位生产。

本发明的工作过程如下：

启动燃气电磁阀，燃气罐内的燃气通过A管、燃气减压阀、燃气电磁阀、C管、多通燃气阀、D管、燃气喷嘴进入第一燃烧室；进入多通燃气阀内的燃气还可通过环形气管，经其它多通燃气阀、燃气喷嘴进入第一燃烧室。

启动粉末电磁阀，粉末箱内的生物质粉末通过H管、粉末电磁阀、F管、多通粉末阀、环形粉末喷嘴进入第一燃烧室；进入多通粉末阀内的生物质粉末一部分通过环形粉末管，经其它多通粉末阀、环形粉末喷嘴进入第一燃烧室；进入多通粉末阀内的生物质粉末还有一部分通过G管经粉末主喷嘴进入第一燃烧室。

启动进气电磁阀，空气通过进气电磁阀、E管进入多通粉末阀内与生物质粉末混合，将多通粉末阀内的生物质粉末吹向G管、环形粉末管、环形粉末喷嘴；在气流的作用下，生物质粉末最终经生物质粉末主喷管和若干个环形粉末喷嘴进入第一燃烧室。

启动排尘电磁阀，集尘筒内的粉尘经排尘管、排尘电磁阀、B管进入消声器，粉尘在气流的作用下，经消音后排入大气中。

启动泄压电磁阀，散热器内的高温高压水经散热器水管、泄压电磁阀排出。

启动风扇电机，风扇叶片旋转，将空气抽入机身内。

启动点火器，点火器上的电极产生电弧，点燃第一燃烧室内的生物质燃气和生物质粉末；在第一燃烧室内生物质粉末与生物质燃气、空气均匀混合，初步燃烧；火焰经火焰稳定器后进入第三燃烧室，在新空气加注的情况下充分燃烧，产生更多的高温、高压气体，经增压室增压后进入变径管，经旋风除尘器进入叶轮室，推动旋转叶轮，使输出轴高速旋转；叶轮室内的高温、高压气体经消声器消音后排出。

固气混合式粉末内燃机可通过输出轴直接输出功率；也可通过齿轮箱调整转速与扭矩后输出。固液混合式粉末内燃机可单台独立使用；也可多台同时使用，通过齿轮箱或皮带轮调整转速与扭矩后，共一个输出轴将功率输出。

由以上可知，本发明所述的一种固气混合式粉末内燃机，具有燃烧各种生物质（包括植物、微生物、动物及动物粪便）粉末和生物质燃气的功能，通过智能化微型计算机控制，设备性能稳定、操作方便，输出扭矩大、功效高。本固气混合式粉末内燃机采用生物质粉末与生物质燃气混合燃烧方式提供动力，可替代使用化石能源（包括气态和液态化石能源）的内燃机，为可再生清洁燃料取代化石能源创造了新的途径。

附图说明

图1是本发明一种实施例的整机外形结构示意图（带局部剖视）；

图2是图1中风扇结构示意图；

图3是图1中第一燃烧室结构示意图（带局部剖视）；

图4是图1中环形燃烧室结构示意图（带局部剖视）；

图5是图1中火焰稳定器结构示意图；

图6是图1中变径管结构示意图；

图7是图1中旋风除尘器结构示意图（带局部剖视）；

图8是图1中集尘筒结构示意图（带局部剖视）；

图9是图1中消声器结构示意图（带局部剖视）；

图10是图1中叶轮室结构示意图（带局部剖视）；

图11是图1中发电机结构示意图；

图12是图1中燃气罐结构示意图；

图13是图1中粉末箱结构示意图；

图14是图1中散热器结构示意图；

图15是图1中控制箱结构示意图；

图16是一种实施例的控制电路框图；

图17是图16中单片机的一种实施例主控芯片电路图；

图18是图16中电平转换电路的一种实施例电路图；

图19是图16中稳压模块电路的一种实施例电路图；

图20是图16中电机驱动电路的一种实施例电路图；

图21是图16中传感器驱动电路的一种实施例电路图；

图22是图16中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图；

图23是图16中点火器驱动电路的一种实施例电路图。

在附图中：

1—风扇，2—机身，3—燃气罐，4—A管，5—粉末箱，6—叶轮室排气管，7—传动皮带，8—蓄电池，9—发电机，10—叶轮室，11—叶轮室进气管，12—消声器，13—冷却液回流管，14—冷却液输出管，15—B管，16—变径管，17—进风筒体，18—旋风除尘器，19—集尘筒，20—集风管，21—导流罩，22—第一燃烧室，23—控制箱，24—火焰稳定器，25—燃烧室水冷腔，26—第三燃烧室，27—水箱，28—散热器，29—风扇网，30—风扇叶片，31—风扇进风端法兰，32—风扇电机，33—风扇出风端法兰，34—导流罩集风碗，35—进气电磁阀，36—环形气管，37—多通燃气阀，38—C管，39—D管，40—点火器，41—环形燃烧室，42—E管，43—F管，44—环形粉末管，45—多通粉末阀，46—火焰分散器，47—燃气喷嘴，48—第一燃烧室传感器，49—环形粉末喷嘴，50—第三燃烧室传感器，51—散热片，52—增压室传感器，53—增压室，54—叶轮室水冷腔，55—第二燃烧室传感器，56—第二燃烧室，57—粉末主喷嘴，58—火焰稳定器连结片，59—火焰稳定片，60—变径管方法兰，61—变径管圆法兰，62—旋风除尘进风法兰，63—旋风除尘出风法兰，64—旋风除尘稳流片，65—旋风除尘进气管，66—旋风除尘内管，67—旋风排尘法兰，68—集尘筒法兰，69—排尘板，70—排尘板连接片，71—G管，72—排尘管，73—排尘电磁阀，74—第二消音管，75—第二消音管吸音材料，76—消音碗，77—第一消音室，78—第一消音管吸音材料，79—消声器法兰，80—第二消音室，81—消音室隔板，82—消音室隔板孔，83—第一消音管，84—第一消音管内腔，85—叶轮后室传感器，86—散热器水管，87—旋转叶轮，88—固定叶轮，89—气室，90—叶轮前室传感器，91—输出轴皮带轮，92—输出轴，93—发电机皮带轮，94—燃气加注口，95—燃气罐传感器，96—燃气罐泄压阀，97—燃气减压阀，98—燃气电磁阀，99—粉末加注口，100—粉末箱传感器，101—粉末箱泄气阀，102—H管，103—粉末电磁阀，104—水箱传感器，105—水箱加注口，106—I管，107—泄压电磁阀，108—显示屏，109—按钮，110—空气喷嘴。

具体实施方式

参见图1-15所示，一种固气混合式粉末内燃机包括风扇1、机身2、燃气罐3、粉末箱5、传动皮带7、蓄电池8、发电机9、叶轮室10、消声器12、变径管16、旋风除尘器18、集尘筒19、水箱27、散热器28、控制箱23；所述风扇1与机身2相连；所述机身2与变径管16相连；所述变径管16与旋风除尘器18相连；所述旋风除尘器18与集尘筒19相连；所述集尘筒19通过B管15、叶轮室排气管6与消声器12相连；所述旋风除尘器18通过叶轮室进气管11与叶轮室10相连；所述叶轮室10通过叶轮室排气管6与消声器12相连；所述水箱27通过I管106与泄压电磁阀107相连；所述泄压电磁阀107通过散热器水管86与散热器28相连；所述散热器28上设有冷却液回流管13、冷却液输出管14；所述控制箱23内设有控制电路板。

所述风扇1上设有风扇进风端法兰31、风扇出风端法兰33；所述风扇进风端法兰31上设有风扇网29，用于安全防护；所述风扇出风端法兰33与机身2相连；所述风扇1内设有风扇电机32、风扇叶片30，通过风扇电机32带动风扇叶片30旋转，将空气抽入机身2内。

所述机身2内设有集气管20、导流罩21、环形燃烧室41；所述机身2外设有散热片51；所述环形燃烧室41由第一燃烧室22、第二燃烧室56、第三燃烧室26、增压室53组成；所述环形燃烧室41外壁中设有燃烧室水冷腔25，通过冷却液来降低环形燃烧室41外壁的温度，使设备稳定运行，本实施例优选冷却液为水；所述燃烧室水冷腔25与冷却液回流管13、冷却液输出管14相连。

所述导流罩21前设有导流罩集风碗34；所述导流罩集风碗34上设有进气电磁阀35；所述进气电磁阀35通过E管42与多通粉末阀45相连；所述多通粉末阀45与环形粉末管44相连，优选环形粉末管44上设有2个以上的多通粉末阀，本实施例为4个；所述多通粉末阀45与环形粉末喷嘴49相连；所述多通粉末阀45通过G管71与粉末主喷管57相连；所述风扇1工作抽入的空气，部分经导流罩集风碗34收集，经进气电磁阀35、E管42进入多通粉末阀45内，在多通粉末阀45内，空气与生物质粉末初步混合，在气流的作用下，部分生物质粉末经G管71、粉末主喷管57进入第一燃烧室22内；部分生物质粉末经环形粉末喷嘴49进入第一燃烧室22内，部分与空气混合的生物质粉末经环形粉末管44和若干个多通粉末阀、环形粉末喷嘴后进入第一燃烧室22内；多点喷射使生物质粉末分布更均匀，燃烧更充分。

所述导流罩21内设有多通燃气阀37；所述多通燃气阀37通过D管39与燃气喷嘴47相连；所述多通燃气阀37与环形气管36相连；所述环形气管36上设有2个以上多通燃气阀，本实施例为4个，各多通燃气阀通过相应管道与燃气喷嘴相连；若干个燃气喷嘴向第一燃烧室22内不同部位喷射生物质燃气，使第一燃烧室22内的生物质粉末充分燃烧。

所述第一燃烧室22内设有粉末主喷嘴57、燃气喷嘴47、点火器40、环形粉末喷嘴49、第一燃烧室传感器48，优选粉末主喷嘴57为1个，燃气喷嘴47、点火器40、环形粉末喷嘴49为2个以上，本实施例燃气喷嘴47、点火器40、环形粉末喷嘴49各4个，点火器40位于燃气喷嘴47旁，且数量与燃气喷嘴47相对应；所述第一燃烧室22呈半球形，便于粉末主喷嘴57喷出的生物质粉末均匀分布在第一燃烧室22内；所述点火器40用于点燃从燃气喷嘴47喷出的燃气；所述燃气喷嘴47、点火器40与火焰分散器46相连；所述火焰分散器46上设有2个以上小孔，可将燃气喷嘴47燃烧的火焰均匀分散到第一燃烧室22内，还可减少燃气喷嘴47和点火器40上积碳；所述第一燃烧室传感器48用于感应第一燃烧室22内空气的温度和压力。

所述第二燃烧室56内设有第二燃烧室传感器55、火焰稳定器24；所述火焰稳定器24内设有火焰稳定片59，通过火焰稳定器连结片58与第二燃烧室56壁相连；所述火焰稳定器24用于稳定第二燃烧室56内燃烧的火焰；所述第二燃烧室传感器55用于感应第二燃烧室56内空气的温度和压力。

所述第三燃烧室26内设有第三燃烧室传感器50、空气喷嘴110；所述空气喷嘴110与集风管20相连；风扇1抽入的空气，部分经集风管20导入第三燃烧室26内，为第三燃烧室26内燃烧的燃气和粉末提供更多的氧气，使燃烧更充分，产生更多的高温、高压气体；优选空气喷嘴110为2个以上，本实施例为4个；所述第三燃烧室传感器50用于感应第三燃烧室26内空气的温度和压力。

所述增压室53内设有增压室传感器52；所述增压室传感器52用于感应增压室53内空气的温度和压力；所述增压室53用于增加第一燃烧室22、第二燃烧室56、第三燃烧室26输送过来气体的压力。

所述变径管16上设有变径管方法兰60、变径管圆法兰61；所述机身2通过变径管16与旋风除尘器18相连；所述变径管16外可覆盖保温、隔热材料。

所述旋风除尘器18上设有旋风除尘进风法兰62、旋风除尘出风法兰63、旋风排尘法兰67；所述旋风除尘器进风法兰62与进风筒体17相连；所述进风筒体17内设有旋风除尘器进气管65；所述旋风除尘器18内设有旋风除尘内管66、旋风除尘稳流片64；增压室53内的高温高压气体经变径管16进入旋风除尘器进气管65内，在旋风除尘内管66的作用下，气流呈螺旋下降，灰尘从旋风排尘法兰67排出；高温、高压气体通过旋风除尘内管66，经旋风除尘稳流片64平衡气流后排入叶轮室10。

所述集尘筒19上设有集尘筒法兰68，所述集尘筒19内设有排尘板69；所述集尘筒法兰68与旋风排尘法兰67相连；所述排尘板69通过排尘板连接片70与集尘筒19相连；所述排尘板69呈弧形，弧面向上凸起，从旋风除尘器18排出的粉尘落在排尘板69弧面上，在重力作用下滑落到排尘板69下面，可防集尘筒19内的粉尘卷入旋风除尘内管66内；所述集尘筒19通过排尘管72与排尘电磁阀73相连。

所述旋风除尘器18通过叶轮室进气管11与叶轮室10相连；所述叶轮室10上设有叶轮室轴承89；所述叶轮室10内设有叶轮前室传感器90、叶轮后室传感器85、固定叶轮88、旋转叶轮87、输出轴92；所述叶轮前室传感器90用于感应叶轮室10内前端空气的温度、压力；所述叶轮后室传感器85用于感应叶轮室10内后端空气的温度、压力；所述叶轮室10的外壁中设叶轮室水冷腔54，通过冷却液来降低叶轮室10外壁的温度，使设备稳定运行；本实施例优选冷却液为水；所述叶轮室水冷腔54与冷却液回流管13、冷却液输出管14相连。

所述固定叶轮88通过输出轴92与旋转叶轮87相连；所述输出轴92与叶轮室轴承89相连；所述输出轴92上设有输出轴皮带轮91；所述固定叶轮88的叶片呈一定的角度排列，当气流通过叶片时，可改变气流方向；所述旋转叶轮87按一定的角度排列，最大限度的承受固定叶轮88调整方向后的气流推力，提高了高温、高压气流的利用率；优选固定叶轮、旋转叶轮为2组以上，本实施例为2组。

所述输出轴皮带轮91通过传动皮带7与发电机皮带轮93相连；通过输出轴皮带轮91旋转带动发电机皮带轮93旋转，从而实现发电机9发电。

所述蓄电池8用于蓄积发电机9产生的电量。

所述叶轮室10通过叶轮室排气管6与消声器12相连；所述消声器12内设有第一消音管83、第一消音室77、第二消音管74、第二消音室80；所述第一消音管83上设有消声器法兰79；所述第一消音管83内设有第一消音管吸音材料78，优选耐高温的多孔材料；所述第一消音管83内设有第一消音管内腔84；所述第一消音管83与第二消音室80相连；所述第一消音室77与第二消音室80之间设有消音室隔板81；所述消音室隔板81上设有消音室隔板孔82；所述第一消音室77与第二消音管74相连；所述第二消音管74内设有第二消音管吸音材料75，优选耐高温的多孔材料；所述第二消音管74内设有若干个消音碗76；所述消音碗76呈漏斗状；从叶轮室10排出的高温高压气体经第一消音管83、第二消音室80、消音室隔板孔82、第一消音室77、第二消音管74多次消音后排出，消声器12可减少噪音。

所述燃气罐3上设有燃气加注口94、燃气罐传感器95、燃气罐泄压阀96；所述燃气罐传感器95用于感应燃气罐3内生物质燃气量；所述燃气罐3通过A管4、燃气减压阀97与燃气电磁阀98相连，所述燃气电磁阀98通过C管38与多通燃气阀37相连；所述燃气罐泄压阀96用于释放燃气罐3内超过设定值的压力，或排放燃气罐3内的废气、废渣；所述燃气减压阀97用于调整进入燃气电磁阀98内燃气的压力；所述燃气罐3用于储存生物质燃气。

生物质燃气可用农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等可再生物质制取的沼气，或将生物质直接气化、提纯后的可燃气体；生物质燃气加压后呈液态，便于运输和储存。

所述粉末箱5上设有粉末加注口99、粉末箱泄气阀101、粉末箱传感器100；所述粉末箱传感器100用于感应粉末箱5内生物质粉末的量；所述粉末箱5通过H管102与粉末电磁阀103相连；所述粉末电磁阀103通过F管43与多通粉末阀45相连；所述粉末箱5用于储存生物质粉末。

生物质粉末可用农作物秸秆、林木废弃物、食用菌渣、牛羊畜粪等生物质经干燥、粉碎后的粉末，或经无氧碳化、粉碎后的粉末。

所述水箱27上设有水箱加注口105、水箱传感器104；所述水箱传感器104用于感应水箱27内的水温、水压和水量。

控制箱23上设有显示屏108、按钮109，通过控制箱23内的控制电路板，对固气混合式粉末内燃机进行控制。

参见图16，所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、传感器驱动电路、电机驱动电路、点火器驱动电路，微型计算机的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端。

所述单片机的控制信号接口还分别同电磁阀驱动电路、传感器驱动电路、电机驱动电路、点火器驱动电路的前级信号控制端连接。

所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述燃气电磁阀、粉末电磁阀、进气电磁阀、排尘电磁阀、泄压电磁阀连接。

所述传感器驱动电路的后级信号控制端分别同所述第一燃烧室传感器、第二燃烧室传感器、第三燃烧室传感器、增压室传感器、叶轮前室传感器、叶轮后室传感器、燃气罐传感器、粉末箱传感器、水箱传感器相连。

所述电机驱动电路的后级信号控制端同风扇电机相连；所述点火器驱动电路的后级信号控制端同点火器相连。

所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、传感器驱动电路、电机驱动电路、点火器驱动电路提供电源。

图17是图16中单片机的一种实施例主控芯片电路图，其中U1为粉末内燃机的主控制芯片，粉末内燃机的运行和运行环境参数的采集和处理都要通过这个微处理器进行加工处理。U1采用LPC2134芯片，是基于ARM7 TDMI-S CPU，带有128KB Flash存储器；采用LQFP64封装，包含47个通用I/O口，工作电压为3.0 V～3.6 V，可承受5 V电压。

图18是图16中电平转换电路的一种实施例电路图，其中U2为电平转换芯片，采用MAX232Cpe芯片，16针SMD封装IC，用于完成计算机232端口数据电平转换，连接CMOS电路；工作温度为0°C～70°C，工作电压为4.5 V～5.5 V。

图19是图16中稳压模块电路的一种实施例电路图，可提供120 mA 3.3 V～5.5 V电源。通过脉冲宽度调制（PWM）控制技术，可根据负载需要输出整流、滤波，提供所需电源。为驱动电路、电机、电磁阀、传感器、点火器提供稳定的电压。

图20是图16中电机驱动电路的一种实施例电路图，U3采用ST公司生产的L298N芯片，采用15脚封装；采用标准逻辑电平信号控制，与单片机管脚直接连接；可驱动直流电动机和步进电动机。L298N芯片的2、3端口和10、14端口均可控制风扇电机。

图21是图16中传感器驱动电路的一种实施例电路图，U4为MAX1450传感器，用于优化传感器的校准和温度补偿，利用外部调整电阻、电位器或者数模转换器（DAC）设置的系数修正传感器误差，补偿偏移量、偏移量随温度的变化、跨度（FSO）、跨度随温度的变化系数（FSO TC）和非线性。

图22是图16中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图，U5为L9349芯片，通过Vs端口给芯片提供12 V电源，驱动4个电磁阀工作。OUT1和OUT2端口分别连接1个常闭电磁阀，OUT3和OUT4端口分别连接1个常开电磁阀。燃气电磁阀、粉末电磁阀、进气电磁阀、排尘电磁阀、泄压电磁阀为常闭电磁阀。

图23是图16中点火器驱动电路的一种实施例电路图，E1为点火线圈。

本发明的工作过程如下：

参见图1-15，启动燃气电磁阀98，燃气罐3内的燃气通过A管4、燃气减压阀97、燃气电磁阀98、C管38、多通燃气阀37、D管39、燃气喷嘴47进入第一燃烧室22；进入多通燃气阀37内的燃气还可通过环形气管36，经其它多通燃气阀37、燃气喷嘴47进入第一燃烧室22。

启动粉末电磁阀103，粉末箱5内的生物质粉末通过H管102、粉末电磁阀103、F管43、多通粉末阀45、环形粉末喷嘴49进入第一燃烧室22；进入多通粉末阀45内的生物质粉末一部分通过环形粉末管44，经其它多通粉末阀、环形粉末喷嘴进入第一燃烧室22；进入多通粉末阀45内的生物质粉末一部分通过G管71，经粉末主喷嘴57进入第一燃烧室22。

启动进气电磁阀35，空气通过进气电磁阀35、E管42进入多通粉末阀45内与生物质粉末混合，将多通粉末阀45内的生物质粉末吹向G管71、环形粉末管44、环形粉末喷嘴49；在气流的作用下，生物质粉末最终经粉末主喷管57和若干个环形粉末喷嘴49进入第一燃烧室22。

启动排尘电磁阀73，集尘筒19内的粉尘经排尘管72、排尘电磁阀73、B管15进入消声器12，在气流的作用下，经消音后排入大气中。

启动泄压电磁阀107，散热器28内的高温高压水经散热器水管86、泄压电磁阀107排出。

启动风扇电机32，风扇叶片30旋转，将空气抽入机身2内。

启动点火器40，点火器40上的电极产生电弧，点燃第一燃烧室22内的生物质燃气；在第一燃烧室22内生物质粉末与生物质燃气、空气均匀混合，初步燃烧；火焰经火焰稳定器24后进入第三燃烧室26，在新空气加注的情况下进一步充分燃烧，产生更多的高温、高压气体，经增压室53增压后进入变径管16，经旋风除尘器18进入叶轮室10，推动旋转叶轮87，使输出轴92高速旋转；叶轮室89内的高温、高压气体经消声器12消音后排出。

本发明主要由生物质粉末燃烧提供动力，生物质燃气主要是为生物质粉末充分燃烧提供辅助作用。

Claims (10)

1.一种固气混合式粉末内燃机，包括风扇（1）、机身（2）、燃气罐（3）、粉末箱（5）、传动皮带（7）、蓄电池（8）、发电机（9）、叶轮室（10）、消声器（12）、变径管（16）、旋风除尘器（18）、集尘筒（19）、水箱（27）、散热器（28）、控制箱（23），其特征在于，所述风扇（1）与机身（2）相连；所述机身（2）与变径管（16）相连；所述变径管（16）与旋风除尘器（18）相连；所述旋风除尘器（18）与集尘筒（19）相连；所述集尘筒（19）通过B管（15）、叶轮室排气管（6）与消声器（12）相连；所述旋风除尘器（18）通过叶轮室进气管（11）与叶轮室（10）相连；所述叶轮室（10）通过叶轮室排气管（6）与消声器（12）相连；所述水箱（27）通过I管（106）与泄压电磁阀（107）相连；所述泄压电磁阀（107）通过散热器水管（86）与散热器（28）相连；所述散热器（28）上设有冷却液回流管（13）、冷却液输出管（14）；所述控制箱（23）内设有控制电路板。

2.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述风扇（1）上设有风扇进风端法兰（31）、风扇出风端法兰（33）；所述风扇进风端法兰（31）上设有风扇网（29）；所述风扇（1）内设有风扇电机（32）、风扇叶片（30）。

3.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述机身（2）内设有集气管（20）、导流罩（21）、环形燃烧室（41）；所述机身（2）外设有散热片（51）；所述环形燃烧室（41）由第一燃烧室（22）、第二燃烧室（56）、第三燃烧室（26）、增压室（53）组成；所述环形燃烧室（41）外壁中设有燃烧室水冷腔（25）；所述燃烧室水冷腔（25）与冷却液回流管（13）、冷却液输出管（14）相连；

所述导流罩（21）前设有导流罩集风碗（34）；所述导流罩集风碗（34）上设有进气电磁阀（35）；所述进气电磁阀（35）通过E 管（42）与多通粉末阀（45）相连；所述多通粉末阀（45）与环形粉末管（44）相连；所述多通粉末阀（45）与环形粉末喷嘴（49）相连；所述多通粉末阀（45）通过G管（71）与粉末主喷管（57）相连；

所述导流罩（21）内设有多通燃气阀（37）；所述多通燃气阀（37）通过D管（39）与燃气喷嘴（47）相连；所述多通燃气阀（37）与环形气管（36）相连；

所述第一燃烧室（22）内设有粉末主喷嘴（57）、燃气喷嘴（47）、点火器（40）、环形粉末喷嘴（49）、第一燃烧室传感器（48）；所述燃气喷嘴（47）、点火器（40）与火焰分散器（46）相连；

所述第二燃烧室（56）内设有第二燃烧室传感器（55）、火焰稳定器（24）；所述火焰稳定器（24）内设有火焰稳定片（59），通过火焰稳定器连结片（58）与第二燃烧室（56）壁相连；

所述第三燃烧室（26）内设有第三燃烧室传感器（50）、空气喷嘴（110）；所述空气喷嘴（110）与集风管（20）相连；

所述增压室（53）内设有增压室传感器（52）。

4.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述变径管（16）上设有变径管方法兰（60）、变径管圆法兰（61）；所述机身（2）通过变径管（16）与旋风除尘器（18）相连；

所述旋风除尘器（18）上设有旋风除尘进风法兰（62）、旋风除尘出风法兰（63）、旋风排尘法兰（67）；所述旋风除尘器进风法兰（62）与进风筒体（17）相连；所述进风筒体（17）内设有旋风除尘器进气管（65）；所述旋风除尘器（18）内设有旋风除尘内管（66）、旋风除尘稳流片（64）；

所述集尘筒（19）上设有集尘筒法兰（68），所述集尘筒（19）内设有排尘板（69）；所述集尘筒法兰（68）与旋风排尘法兰（67）相连；所述排尘板（69）通过排尘板连接片（70）与集尘筒（19）相连；所述集尘筒（19）通过排尘管（72）与排尘电磁阀（73）相连。

5.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述旋风除尘器（18）通过叶轮室进气管（11）与叶轮室（10）相连；所述叶轮室（10）上设有叶轮室轴承（89）；所述叶轮室（10）内设有叶轮前室传感器（90）、叶轮后室传感器（85）、固定叶轮（88）、旋转叶轮（87）、输出轴（92）；所述叶轮室（10）的外壁中设叶轮室水冷腔（54）；所述叶轮室水冷腔（54）与冷却液回流管（13）、冷却液输出管（14）相连；

所述固定叶轮（88）通过输出轴（92）与旋转叶轮（87）相连；所述输出轴（92）上设有输出轴皮带轮（91）。

6.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述输出轴皮带轮（91）通过传动皮带（7）与发电机皮带轮（93）相连。

7.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述叶轮室（10）通过叶轮室排气管（6）与消声器（12）相连；所述消声器（12）内设有第一消音管（83）、第一消音室（77）、第二消音管（74）、第二消音室（80）；所述第一消音管（83）上设有消声器法兰（79），所述第一消音管（83）内设有第一消音管吸音材料（78）；所述第一消音管（83）内设有第一消音管内腔（84）；所述第一消音管（83）与第二消音室（80）相连；所述第一消音室（77）与第二消音室（80）之间设有消音室隔板（81）；所述消音室隔板（81）上设有消音室隔板孔（82）；所述第一消音室（77）与第二消音管（74）相连；所述第二消音管（74）内设有第二消音管吸音材料（75）；所述第二消音管（74）内设有消音碗（76）。

8.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述燃气罐（3）上设有燃气加注口（94）、燃气罐传感器（95）、燃气罐泄压阀（96）；所述燃气罐（3）通过A管（4）、燃气减压阀（97）与燃气电磁阀（98）相连，所述燃气电磁阀（98）通过C管（38）与多通燃气阀（37）相连。

9.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述粉末箱（5）上设有粉末加注口（99）、粉末箱泄气阀（101）、粉末箱传感器（100）；所述粉末箱（5）通过H管（102）与粉末电磁阀（103）相连；所述粉末电磁阀（103）通过F管（43）与多通粉末阀（45）相连。

10.根据权利要求1所述的固气混合式粉末内燃机，其特征在于，所述水箱（27）上设有水箱加注口（105）、水箱传感器（104）；

控制箱（23）上设有显示屏（108）、按钮（109）。

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