专利名称：低废气排放的通用发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及通用发动机领域，特别涉及一种低废气排放的通用发动机。
背景技术：
发动机排放的废气中含有大量的N0x、 HC、 CO及颗粒物，对空气的污染极其严重， 为降低因发动机的废气排放造成的空气污染，目前的发动机通常采用在排放废气的消声器 中设置三元催化剂进行后处理，氧化HC和CO，还原NOx，以降低排放的废气中的HC、CO、NOx 含量；但是，经燃烧后排出发动机的尾气中的氧含量极少，HC、 CO、 NOx的氧化或者还原不充 分，就需要对尾气补充空气，增加尾气中氧的含量，以促使HC、 C0、 N0x在三元催化剂作用下 的充分氧化或者还原。然而，目前降低发动机废气排放的方法都是采用负压式二次补气方 法，即在发动机的排气管设置二次补气阀，利用发动机排气产生的负压通过二次补气阀吸 入新鲜空气，向排气管中补充空气。由于发动机排气时排气管中形成的压力为脉动压力，在 排气门打开，汽缸内的活塞上行推动燃烧后的气体经排气管向外排出，这时排气管管内的 气压为正压，在排气门关闭时，排气管内形成瞬间负压，通过二次补气阀吸入新鲜空气为排 气管内的废气补氧，但是，因发动机排气时，这种脉动压力很不对称，排气管内的正压远大 于负压，而且正压的持续时间较长，负压的持续时间极短，导致新鲜空气的补充量很微小， 使参与氧化反应的氧气不足，废气中的HC、 CO不能被充分的氧化，无法有效的降低发动机 的排放污染物。尤其是通用发动机因其排量小，转速相对较低，排气压力大大小于排量相对 较大的汽车、摩托车发动机，通用发动机排气门关闭时，其排气管内形成的瞬间负压也大大 小于汽车、摩托车发动机的负压，其瞬间负压能吸入的二次补气量就更加少，即使采用高品 质三元催化剂结合现有的负压式二次补气方法降低废气排放，其废气中HC+N0x的排放量 也有8 10g/kW h， CO的排放量也有350 450g/kW h，根本无法达到发达国家制定的 废气排放标准，严重影响通用发动机为动力机械产品在国际上的销售。并且三元催化剂在 使用一定时间后必须定期更换，由此造成降低废气排放的成本增高。怎样有效地降低通用 发动机废气排放，满足高要求的废气排放标准，长期以来为发动机制造业想解决的问题，但 一直未能找到解决该问题的有效方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种低废气排放的通用发动机， 它通过设置通气道将曲轴箱的内腔与汽缸头上端的摇臂室连通，在缸头盖上设置进气孔和 出气孔，在进气孔处设置负压开启的单向阀，出气孔通过正压开启的单向阀与消声器连通， 能够用通用发动机的活塞往复运动时曲轴箱内形成的负压将新鲜空气吸入摇臂室中储备， 活塞往复运动时曲轴箱内形成的正压将储备的新鲜空气强制送到消声器中，使发动机排出 的高温废气中的HC、 C0、 N0x能够在消声器中与充足的氧气进行充分的化学反应后再排放 出，有效降低通用发动机的废气排放。 本发明的目的是这样实现的包括具有汽缸和曲轴箱的通用发动机箱体，汽缸头装配在箱体的汽缸上端，缸头盖装配在汽缸头上端，汽缸头和缸头盖之间的空腔为摇臂室，
消声器通过排气管与汽缸头的排气口连通，所述箱体的曲轴箱内腔通过通气道与汽缸头上
端的摇臂室连通，缸头盖上设有进气孔使外界与摇臂室相通，在进气孔处设置负压开启的
单向阀，缸头盖上还设有一出气孔，出气孔通过正压开启的单向阀与消声器连通。 所述汽缸头设有自摇臂室贯穿至合缸面的第一通气孔，箱体设有第二通气孔将曲
轴箱内腔与汽缸头上的第一通气孔连通，通过由第一通气孔与第二通气孔相连构成的通气
道将曲轴箱内腔与摇臂室连通。 所述通气道为外接的通气管，通气管一端连接于曲轴箱上与曲轴箱内腔相通，通 气管的另一端连接于汽缸头上与摇臂室相通，或者通气管的另一端连接于缸头盖上与摇臂 室相通。 所述缸头盖为内罩和外壳构成的双层结构，内罩与外壳之间设有层间空间，内罩
上设置进气孔连通摇臂室和层间空间，负压开启的单向阀设于进气孔处位于内罩的腔内，
内罩上设置出气孔通过通气管延伸出外壳，外壳上设置通气口连通外界和层间空间。 所述负压开启的单向阀为簧片式单向阀，包括弹性阀片和开度限位块，开度限位
块的一端压住弹性阀片的固定端与缸头盖的内罩固定连接，开度限位块的另一端翘起，弹
性阀片的自由端遮挡进气孔。 所述正压开启的单向阀的出气端与消声器连接，进气端通过气管与缸头盖上的出 气孔连接。 所述消声器中设置三元催化剂。 由于采用上述方案，将箱体的曲轴箱内腔通过通气道与汽缸头上端的摇臂室连
通，使曲轴箱内腔与摇臂室形成一个相通的气密性空间，并在缸头盖上设有进气孔且安装
负压开启的单向阀，在缸头盖上设置出气孔通过正压开启的单向阀与消声器连通。这样就
可以将通用发动机工作时汽缸活塞运动在曲轴箱内产生的正负交替压力，从通气道传导至
摇臂室中，通过活塞运动上行时该气密性空间形成的负压打开负压开启的单向阀，将外界
的新鲜空气吸入摇臂室内，通过活塞运动下行时该气密性空间形成的正压打开正压开启的
单向阀，将摇臂室内的新鲜空气强制送入消声器中，为发动机排至消声器中的高温废气中
的HC、C0、N0x产生化学反应补氧。由于通用发动机的活塞运动在气密性空间产生约10kPa
的正压或约-lOkPa的负压，其强劲的负压力能够吸入大量的新鲜空气至摇臂室中储备充
足，其强劲的正压力能够将储备充足新鲜空气强制送到消声器中，为高温废气中的HC、 C0、
N0x产生化学反应提供充足氧气，使通用发动机排放的废气中HC+N0x的排放量降低到3
5g/kW h， CO的排放量降低到150 250g/kW h，排放废气中的HC、 C0、N0x含量得到极大
的减少，远远低于采用现有的负压式二次补气结合高品质三元催化剂的降低发动机废气排
放方法的HC+N0x和CO的排放量，从而可以轻松的满足各国严格的排放法规要求。 所述缸头盖采用内罩和外壳构成的双层结构，内罩与外壳之间设有层间空间，内
罩上设置进气孔连通摇臂室和层间空间，负压开启的单向阀设于进气孔处位于内罩的腔
内，内罩上设置出气孔通过通气管延伸出外壳，外壳上设置通气口连通外界和层间空间。这
样可避免设置负压开启的单向阀的进气孔暴露于外界而导致单向阀锈蚀损坏。 所述负压开启的单向阀为簧片式单向阀，包括弹性阀片和开度限位块，在负压下
被吸动打开时，由于开度限位块的设置，可以避免弹性阀片在强劲的负压作用下打开过渡而造成弹性疲劳，无法回位关严进气孔。 本通用发动机由于能够利用活塞往复运动在曲轴箱内交替产生的强大正负压力， 通过负压将大量新鲜空气吸入摇臂室中储备，由于摇臂室的内腔空间相对较大，储备的新 鲜空气充足，可以在正压作用下将储备的充足新鲜空气强制送入消声器中，提供参与化学 反应的充足氧气，大量充足的氧气进入消声器内与高温废气中的HC、CO、NOx进行充分的化 学反应，因此可以不再使用三元催化剂，也能使废气中的HC、 CO得到充分氧化，NOx得到充 分还原，极大地降低废气排放污染，并大大的降低治理废气排放污染的成本，为制造业和用 户节约经费。当然，也可以在消声器设置三元催化剂，以加快废气中的HC、CO、NOx的化学反 应，这时采用的三元催化剂即使是低品质的三元催化剂，也能满足高标准的降低排放污染 需要，同样也能为制造业和用户节约经费。 并且由于本通用发动机的结构特点，还能通过活塞下行运动产生的正压，将汽缸 窜漏至曲轴箱腔内的油气混合废气，经通气道压入摇臂室，强制排入消声器中进行二次燃 烧后再排放，可防止曲轴箱腔内的油气混合废气从活塞环与汽缸之间的间隙返回窜入燃烧 室燃烧造成燃烧室积碳，从而解决了现有的通用发动机普遍存在的因曲轴箱腔内的油气混 合废气窜入燃烧室燃烧造成燃烧室积碳的问题。 本发明装置结构简单，对促进环境保护，降低制造业生产成本和用户使用成本都 有积极的现实意义。
图1为本发明的结构示意图； 图2为本发明的缸头盖安装连接负压开启的单向阀和正压开启的单向阀的示意 图。 附图中，1为曲轴箱，2为第二通气孔，3为第一通气孔，4为汽缸头，5为缸头盖，5a 为内罩，5b为外壳，6为摇臂室，7为负压开启的单向阀，7a为弹性阀片，7b为开度限位块，8 为消声器，9为三元催化剂，10为正压开启的单向阀，11为排气管，12为气管，13为排气口 ， 14为活塞，15为汽缸，16为进气孔，17为层间空间，18为出气孔，19为通气管
具体实施例方式
参见图1、图2，低废气排放的通用发动机的一种实施例，包括具有汽缸15和曲轴 箱1的通用发动机箱体，汽缸头4装配在箱体的汽缸15上端，汽缸头与箱体之间用密封垫 密封，缸头盖5装配在汽缸头4上端，缸头盖与汽缸头之间用密封垫密封，汽缸头4和缸头 盖5之间的空腔为摇臂室6，缸头盖5、汽缸头4和箱体通过安装螺栓紧固连接。消声器8 通过排气管11与汽缸头的排气口 13连通。所述箱体的曲轴箱1内腔通过通气道与汽缸头 4上端的摇臂室6连通，本实施例的通气道采用在所述汽缸头4设有自摇臂室贯穿至合缸 面的第一通气孔3，箱体设有第二通气孔2将曲轴箱内腔与汽缸头上的第一通气孔3连通， 通过由第一通气孔3与第二通气孔2相连构成的通气道将曲轴箱1内腔与摇臂室6连通。 所述缸头盖5上设有进气孔16使外界与摇臂室6相通，在进气孔16处设置负压开启的单 向阀7，缸头盖5上还设有一出气孔18，出气孔18通过正压开启的单向阀10与消声器8连 通。所述缸头盖5为内罩5a和外壳5b构成的双层结构，内罩5a与外壳5b之间设有层间空间17，内罩5a上设置一进气孔16连通摇臂室6和层间空间17，负压开启的单向阀7设 于进气孔16处位于内罩5a的腔内。所述负压开启的单向阀7为簧片式单向阀，包括弹性 阀片7a和开度限位块7b，开度限位块7b的一端压住弹性阀片7a的固定端与缸头盖的内 罩5a固定连接，其固定连接采用铆定固定或螺栓固定，开度限位块7b的另一端翘起，用于 对弹性阀片7a的打开角度进行限制，以防止弹性阀片7a打开过度导致弹性疲劳而无法复 位，所述弹性阀片7a的自由端遮挡进气孔16。所述内罩5a上设置一出气孔18，出气孔18 通过通气管19延伸出外壳5b。外壳5b上设置通气口连通外界和层间空间17。所述层间 空间17的通气口可以设置过滤装置，使进入的空气得到过滤，避免空气中的尘粒进入。所 述正压开启的单向阀10的出气端通过连接头与消声器8连接，进气端通过气管12与缸头 盖5上出气孔18设有的通气管19连接。 如果为了加快废气中的HC、C0、N0x的化学反应，也可以在消声器8中设置三元催
化剂9，所设置的三元催化剂只需是低品质的就能加快HC、C0、N0x的化学反应，达到高标准
的降低排放污染要求，采用低品质三元催化剂也能为制造业和用户节约经费。 本发明不仅仅局限于上述实施例，用来连通曲轴箱内腔和摇臂室的所述通气道也
可以为外接的通气管，通气管一端连接于曲轴箱上与曲轴箱内腔相通，通气管的另一端连
接于汽缸头上与摇臂室相通，或者通气管的另一端连接于缸头盖上与摇臂室相通。 通用发动机工作过程中，活塞14在汽缸15内做往复运动，在活塞14上行运动过
程中，曲轴箱内腔与摇臂室相通的气密性空间形成约-lOkPa的负压，通过负压打开缸头盖
的负压开启的单向阀，并将大量的新鲜空气从进气孔吸入摇臂室中暂时储备；在活塞下行
运动过程中，曲轴箱内腔与摇臂室相通的气密性空间形成约10kPa的正压，并使负压开启
的单向阀关闭进气孔，同时打开正压开启的单向阀，将摇臂室中储备的大量新鲜空气强制
送到消声器中，与发动机排出的高温废气混合，使高温废气中的HC、 C0、 N0x与新鲜空气中
含有的充足氧气进行充分的化学反应，让废气中HC、C0、N0x的含量大大降低后才排放出消
声器。通用发动机采用本发明结构后，能够保证为废气中HC、C0、N0x的化学反应供给充足
的氧，将废气中HC+N0x排放量降低到3 5g/kW h， CO排放量降低到150 250g/kW h，
达到各发达国家严格的排放法规要求标准。
权利要求
一种低废气排放的通用发动机，包括具有汽缸和曲轴箱的通用发动机箱体，汽缸头装配在箱体的汽缸上端，缸头盖装配在汽缸头上端，汽缸头和缸头盖之间的空腔为摇臂室，消声器通过排气管与汽缸头的排气口连通，其特征在于所述箱体的曲轴箱内腔通过通气道与汽缸头上端的摇臂室连通，缸头盖上设有进气孔使外界与摇臂室相通，在进气孔处设置负压开启的单向阀，缸头盖上还设有一出气孔，出气孔通过正压开启的单向阀与消声器连通。
2. 根据权利要求1所述的低废气排放的通用发动机，其特征在于所述汽缸头设有自 摇臂室贯穿至合缸面的第一通气孔，箱体设有第二通气孔将曲轴箱内腔与汽缸头上的第一 通气孔连通，通过由第一通气孔与第二通气孔相连构成的通气道将曲轴箱内腔与摇臂室连 通。
3. 根据权利要求1所述的低废气排放的通用发动机，其特征在于所述通气道为外接 的通气管，通气管一端连接于曲轴箱上与曲轴箱内腔相通，通气管的另一端连接于汽缸头 上与摇臂室相通，或者通气管的另一端连接于缸头盖上与摇臂室相通。
4. 根据权利要求1所述的低废气排放的通用发动机，其特征在于所述缸头盖为内罩 和外壳构成的双层结构，内罩与外壳之间设有层间空间，内罩上设置进气孔连通摇臂室和 层间空间，负压开启的单向阀设于进气孔处位于内罩的腔内，内罩上设置出气孔通过通气 管延伸出外壳，外壳上设置通气口连通外界和层间空间。
5. 根据权利要求4所述的低废气排放的通用发动机，其特征在于所述负压开启的单 向阀为簧片式单向阀，包括弹性阀片和开度限位块，开度限位块的一端压住弹性阀片的固 定端与缸头盖的内罩固定连接，开度限位块的另一端翘起，弹性阀片的自由端遮挡进气孔。
6. 根据权利要求1所述的低废气排放的通用发动机，其特征在于所述正压开启的单 向阀的出气端与消声器连接，进气端通过气管与缸头盖上的出气孔连接。
7. 根据权利要求1所述的低废气排放的通用发动机，其特征在于所述消声器中设置 三元催化剂。
全文摘要
一种低废气排放的通用发动机，包括通用发动机箱体、汽缸头、缸头盖，汽缸头和缸头盖之间的空腔为摇臂室，消声器通过排气管与汽缸头的排气口连通，箱体的曲轴箱内腔通过通气道与汽缸头上端的摇臂室连通，缸头盖上设有进气孔使外界与摇臂室相通，在进气孔处设置负压开启的单向阀，缸头盖上还设有一出气孔，出气孔通过正压开启的单向阀与消声器连通。它通过通用发动机的活塞往复运动时曲轴箱内形成的负压将新鲜空气吸入摇臂室中储备，活塞往复运动时曲轴箱内形成的正压将储备的新鲜空气强制送到消声器中，使发动机排出的高温废气中的HC、CO、NOx能够在消声器中与充足的氧气进行充分的化学反应后再排放出，有效降低通用发动机的废气排放。
文档编号F01N3/32GK101705856SQ20091019158
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者唐江 申请人:隆鑫工业有限公司