專利名稱：低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通用發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)。
技術(shù)背景 發(fā)動機(jī)排放的廢氣中含有大量的NOx、HC、CO及顆粒物，對空氣的污染極其嚴(yán)重， 為降低因發(fā)動機(jī)的廢氣排放造成的空氣污染，目前的發(fā)動機(jī)通常采用在排放廢氣的消聲器 中設(shè)置三元催化劑進(jìn)行后處理，氧化HC和⑶，還原NOx，以降低排放的廢氣中的HC、C0、N0x 含量；但是，經(jīng)燃燒后排出發(fā)動機(jī)的尾氣中的氧含量極少，HC、CO、NOx的氧化或者還原不充 分，就需要對尾氣補(bǔ)充空氣，增加尾氣中氧的含量，以促使HC、CO、NOx在三元催化劑作用下 的充分氧化或者還原。然而，目前降低發(fā)動機(jī)廢氣排放的方法都是采用負(fù)壓式二次補(bǔ)氣方 法，即在發(fā)動機(jī)的排氣管設(shè)置二次補(bǔ)氣閥，利用發(fā)動機(jī)排氣產(chǎn)生的負(fù)壓通過二次補(bǔ)氣閥吸 入新鮮空氣，向排氣管中補(bǔ)充空氣。由于發(fā)動機(jī)排氣時排氣管中形成的壓力為脈動壓力，在 排氣門打開，汽缸內(nèi)的活塞上行推動燃燒后的氣體經(jīng)排氣管向外排出，這時排氣管管內(nèi)的 氣壓為正壓，在排氣門關(guān)閉時，排氣管內(nèi)形成瞬間負(fù)壓，通過二次補(bǔ)氣閥吸入新鮮空氣為排 氣管內(nèi)的廢氣補(bǔ)氧，但是，因發(fā)動機(jī)排氣時，這種脈動壓力很不對稱，排氣管內(nèi)的正壓遠(yuǎn)大 于負(fù)壓，而且正壓的持續(xù)時間較長，負(fù)壓的持續(xù)時間極短，導(dǎo)致新鮮空氣的補(bǔ)充量很微小， 使參與氧化反應(yīng)的氧氣不足，廢氣中的HC、CO不能被充分的氧化，無法有效的降低發(fā)動機(jī) 的排放污染物。尤其是通用發(fā)動機(jī)因其排量小，轉(zhuǎn)速相對較低，排氣壓力大大小于排量相對 較大的汽車、摩托車發(fā)動機(jī)，通用發(fā)動機(jī)排氣門關(guān)閉時，其排氣管內(nèi)形成的瞬間負(fù)壓也大大 小于汽車、摩托車發(fā)動機(jī)的負(fù)壓，其瞬間負(fù)壓能吸入的二次補(bǔ)氣量就更加少，即使采用高品 質(zhì)三元催化劑結(jié)合現(xiàn)有的負(fù)壓式二次補(bǔ)氣方法降低廢氣排放，其廢氣中HC+NOx的排放量 也有8 10g/kW · h，CO的排放量也有350 450g/kW · h，根本無法達(dá)到發(fā)達(dá)國家制定的 廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響通用發(fā)動機(jī)為動力機(jī)械產(chǎn)品在國際上的銷售。并且三元催化劑在 使用一定時間后必須定期更換，由此造成降低廢氣排放的成本增高。怎樣有效地降低通用 發(fā)動機(jī)廢氣排放，滿足高要求的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，長期以來為發(fā)動機(jī)制造業(yè)想解決的問題，但 一直未能找到解決該問題的有效方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種低廢氣排放的通用發(fā)動 機(jī)，它通過設(shè)置通氣道將曲軸箱的內(nèi)腔與汽缸頭上端的搖臂室連通，在缸頭蓋上設(shè)置進(jìn)氣 孔和出氣孔，在進(jìn)氣孔處設(shè)置負(fù)壓開啟的單向閥，出氣孔通過正壓開啟的單向閥與消聲器 連通，能夠用通用發(fā)動機(jī)的活塞往復(fù)運(yùn)動時曲軸箱內(nèi)形成的負(fù)壓將新鮮空氣吸入搖臂室中 儲備，活塞往復(fù)運(yùn)動時曲軸箱內(nèi)形成的正壓將儲備的新鮮空氣強(qiáng)制送到消聲器中，使發(fā)動 機(jī)排出的高溫廢氣中的HC、CO、NOx能夠在消聲器中與充足的氧氣進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)后 再排放出，有效降低通用發(fā)動機(jī)的廢氣排放。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括具有汽缸和曲軸箱的通用發(fā)動機(jī)箱體，汽缸頭裝配在箱體的汽缸上端，缸頭蓋裝配在汽缸頭上端，汽缸頭和缸頭蓋之間的空腔為搖 臂室，消聲器通過排氣管與汽缸頭的排氣口連通，所述箱體的曲軸箱內(nèi)腔通過通氣道與汽 缸頭上端的搖臂室連通，缸頭蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔使外界與搖臂室相通，在進(jìn)氣孔處設(shè)置負(fù)壓 開啟的單向閥，缸頭蓋上還設(shè)有一出氣孔，出氣孔通過正壓開啟的單向閥與消聲器連通。所述汽缸頭設(shè)有自搖臂室貫穿至合缸面的第一通氣孔，箱體設(shè)有第二通氣孔將曲軸箱內(nèi)腔與汽缸頭上的第一通氣孔連通，通過由第一通氣孔與第二通氣孔相連構(gòu)成的通氣 道將曲軸箱內(nèi)腔與搖臂室連通。所述通氣道為外接的通氣管，通氣管一端連接于曲軸箱上與曲軸箱內(nèi)腔相通，通 氣管的另一端連接于汽缸頭上與搖臂室相通，或者通氣管的另一端連接于缸頭蓋上與搖臂 室相通。所述缸頭蓋為內(nèi)罩和外殼構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)罩與外殼之間設(shè)有層間空間，內(nèi)罩 上設(shè)置進(jìn)氣孔連通搖臂室和層間空間，負(fù)壓開啟的單向閥設(shè)于進(jìn)氣孔處位于內(nèi)罩的腔內(nèi)， 內(nèi)罩上設(shè)置出氣孔通過通氣管延伸出外殼，外殼上設(shè)置通氣口連通外界和層間空間。所述負(fù)壓開啟的單向閥為簧片式單向閥，包括彈性閥片和開度限位塊，開度限位 塊的一端壓住彈性閥片的固定端與缸頭蓋的內(nèi)罩固定連接，開度限位塊的另一端翹起，彈 性閥片的自由端遮擋進(jìn)氣孔。所述正壓開啟的單向閥的出氣端與消聲器連接，進(jìn)氣端通過氣管與缸頭蓋上的出 氣孔連接。所述消聲器中設(shè)置三元催化劑。由于采用上述方案，將箱體的曲軸箱內(nèi)腔通過通氣道與汽缸頭上端的搖臂室連 通，使曲軸箱內(nèi)腔與搖臂室形成一個相通的氣密性空間，并在缸頭蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔且安裝 負(fù)壓開啟的單向閥，在缸頭蓋上設(shè)置出氣孔通過正壓開啟的單向閥與消聲器連通。這樣就 可以將通用發(fā)動機(jī)工作時汽缸活塞運(yùn)動在曲軸箱內(nèi)產(chǎn)生的正負(fù)交替壓力，從通氣道傳導(dǎo)至 搖臂室中，通過活塞運(yùn)動上行時該氣密性空間形成的負(fù)壓打開負(fù)壓開啟的單向閥，將外界 的新鮮空氣吸入搖臂室內(nèi)，通過活塞運(yùn)動下行時該氣密性空間形成的正壓打開正壓開啟的 單向閥，將搖臂室內(nèi)的新鮮空氣強(qiáng)制送入消聲器中，為發(fā)動機(jī)排至消聲器中的高溫廢氣中 的HC、C0、N0x產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)補(bǔ)氧。由于通用發(fā)動機(jī)的活塞運(yùn)動在氣密性空間產(chǎn)生約IOkPa 的正壓或約-IOkPa的負(fù)壓，其強(qiáng)勁的負(fù)壓力能夠吸入大量的新鮮空氣至搖臂室中儲備充 足，其強(qiáng)勁的正壓力能夠?qū)涑渥阈迈r空氣強(qiáng)制送到消聲器中，為高溫廢氣中的HC、CO、 NOx產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)提供充足氧氣，使通用發(fā)動機(jī)排放的廢氣中HC+NOx的排放量降低到3 5g/kff · h，CO的排放量降低到150 250g/kW · h，排放廢氣中的HC、CO、NOx含量得到極大 的減少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用現(xiàn)有的負(fù)壓式二次補(bǔ)氣結(jié)合高品質(zhì)三元催化劑的降低發(fā)動機(jī)廢氣排 放方法的HC+NOx和CO的排放量，從而可以輕松的滿足各國嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。所述缸頭蓋采用內(nèi)罩和外殼構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)罩與外殼之間設(shè)有層間空間，內(nèi) 罩上設(shè)置進(jìn)氣孔連通搖臂室和層間空間，負(fù)壓開啟的單向閥設(shè)于進(jìn)氣孔處位于內(nèi)罩的腔 內(nèi)，內(nèi)罩上設(shè)置出氣孔通過通氣管延伸出外殼，外殼上設(shè)置通氣口連通外界和層間空間。這 樣可避免設(shè)置負(fù)壓開啟的單向閥的進(jìn)氣孔暴露于外界而導(dǎo)致單向閥銹蝕損壞。所述負(fù)壓開啟的單向閥為簧片式單向閥，包括彈性閥片和開度限位塊，在負(fù)壓下 被吸動打開時，由于開度限位塊的設(shè)置，可以避免彈性閥片在強(qiáng)勁的負(fù)壓作用下打開過渡而造成彈性疲勞，無法回位關(guān)嚴(yán)進(jìn)氣孔。本通用發(fā)動機(jī)由于能夠利用活塞往復(fù)運(yùn)動在曲軸箱內(nèi)交替產(chǎn)生的強(qiáng)大正負(fù)壓力， 通過負(fù)壓將大量新鮮空氣吸入搖臂室中儲備，由于搖臂室的內(nèi)腔空間相對較大，儲備的新 鮮空氣充足，可以在正壓作用下將儲備的充足新鮮空氣強(qiáng)制送入消聲器中，提供參與化學(xué) 反應(yīng)的充足氧氣，大量充足的氧氣進(jìn)入消聲器內(nèi)與高溫廢氣中的HC、C0、N0x進(jìn)行充分的化 學(xué)反應(yīng)，因此可以不再使用三元催化劑，也能使廢氣中的HC、CO得到充分氧化，NOx得到充 分還原，極大地降低廢氣排放污染，并大大的降低治理廢氣排放污染的成本，為制造業(yè)和用 戶節(jié)約經(jīng)費(fèi)。當(dāng)然，也可以在消聲器設(shè)置三元催化劑，以加快廢氣中的HC、C0、N0x的化學(xué)反 應(yīng)，這時采用的三元催化劑即使是低品質(zhì)的三元催化劑，也能滿足高標(biāo)準(zhǔn)的降低排放污染 需要，同樣也能為制造業(yè)和用戶節(jié)約經(jīng)費(fèi)。并且由于本通用發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還能通過活塞下行運(yùn)動產(chǎn)生的正壓，將汽缸 竄漏至曲軸箱腔內(nèi)的油氣混合廢氣，經(jīng)通氣道壓入搖臂室，強(qiáng)制排入消聲器中進(jìn)行二次燃 燒后再排放，可防止曲軸箱腔內(nèi)的油氣混合廢氣從活塞環(huán)與汽缸之間的間隙返回竄入燃燒 室燃燒造成燃燒室積碳，從而解決了現(xiàn)有的通用發(fā)動機(jī)普遍存在的因曲軸箱腔內(nèi)的油氣混 合廢氣竄入燃燒室燃燒造成燃燒室積碳的問題。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，對促進(jìn)環(huán)境保護(hù)，降低制造業(yè)生產(chǎn)成本和用戶使用成 本都有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的缸頭蓋安裝連接負(fù)壓開啟的單向閥和正壓開啟的單向閥的 示意圖。附圖中，1為曲軸箱，2為第二通氣孔，3為第一通氣孔，4為汽缸頭，5為缸頭蓋，5a 為內(nèi)罩，5b為外殼，6為搖臂室，7為負(fù)壓開啟的單向閥，7a為彈性閥片，7b為開度限位塊，8 為消聲器，9為三元催化劑，10為正壓開啟的單向閥，11為排氣管，12為氣管，13為排氣口， 14為活塞，15為汽缸，16為進(jìn)氣孔，17為層間空間，18為出氣孔，19為通氣管
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2，低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)的一種實(shí)施例，包括具有汽缸15和曲軸 箱1的通用發(fā)動機(jī)箱體，汽缸頭4裝配在箱體的汽缸15上端，汽缸頭與箱體之間用密封墊 密封，缸頭蓋5裝配在汽缸頭4上端，缸頭蓋與汽缸頭之間用密封墊密封，汽缸頭4和缸頭 蓋5之間的空腔為搖臂室6，缸頭蓋5、汽缸頭4和箱體通過安裝螺栓緊固連接。消聲器8 通過排氣管11與汽缸頭的排氣口 13連通。所述箱體的曲軸箱1內(nèi)腔通過通氣道與汽缸頭 4上端的搖臂室6連通，本實(shí)施例的通氣道采用在所述汽缸頭4設(shè)有自搖臂室貫穿至合缸 面的第一通氣孔3，箱體設(shè)有第二通氣孔2將曲軸箱內(nèi)腔與汽缸頭上的第一通氣孔3連通， 通過由第一通氣孔3與第二通氣孔2相連構(gòu)成的通氣道將曲軸箱1內(nèi)腔與搖臂室6連通。 所述缸頭蓋5上設(shè)有進(jìn)氣孔16使外界與搖臂室6相通，在進(jìn)氣孔16處設(shè)置負(fù)壓開啟的單 向閥7，缸頭蓋5上還設(shè)有一出氣孔18，出氣孔18通過正壓開啟的單向閥10與消聲器8連 通。所述缸頭蓋5為內(nèi)罩5a和外殼5b構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)罩5a與外殼5b之間設(shè)有層間空間17，內(nèi)罩5a上設(shè)置一進(jìn)氣孔16連通搖臂室6和層間空間17，負(fù)壓開啟的單向閥7設(shè) 于進(jìn)氣孔16處位于內(nèi)罩5a的腔內(nèi)。所述負(fù)壓開啟的單向閥7為簧片式單向閥，包括彈性 閥片7a和開度限位塊7b，開度限位塊7b的一端壓住彈性閥片7a的固定端與缸頭蓋的內(nèi) 罩5a固定連接，其固定連接采用鉚定固定或螺栓固定，開度限位塊7b的另一端翹起，用于 對彈性閥片7a的打開角度進(jìn)行限制，以防止彈性閥片7a打開過度導(dǎo)致彈性疲勞而無法復(fù) 位，所述彈性閥片7a的自由端遮擋進(jìn)氣孔16。所述內(nèi)罩5a上設(shè)置一出氣孔18，出氣孔18 通過通氣管19延伸出外殼5b。外殼5b上設(shè)置通氣口連通外界和層間空間17。所述層間 空間17的通氣口可以設(shè)置過濾裝置，使進(jìn)入的空氣得到過濾，避免空氣中的塵粒進(jìn)入。所 述正壓開啟的單向閥10的出氣端通過連接頭與消聲器8連接，進(jìn)氣端通過氣管12與缸頭 蓋5上出氣孔18設(shè)有的通氣管19連接。如果為了加快廢氣中的HC、CO、NOx的化學(xué)反應(yīng)，也可以在消聲器8中設(shè)置三元催化劑9，所設(shè)置的三元催化劑只需是低品質(zhì)的就能加快HC、C0、N0x的化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn) 的降低排放污染要求，采用低品質(zhì)三元催化劑也能為制造業(yè)和用戶節(jié)約經(jīng)費(fèi)。本實(shí)用新型不僅僅局限于上述實(shí)施例，用來連通曲軸箱內(nèi)腔和搖臂室的所述通氣 道也可以為外接的通氣管，通氣管一端連接于曲軸箱上與曲軸箱內(nèi)腔相通，通氣管的另一 端連接于汽缸頭上與搖臂室相通，或者通氣管的另一端連接于缸頭蓋上與搖臂室相通。通用發(fā)動機(jī)工作過程中，活塞14在汽缸15內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動，在活塞14上行運(yùn)動過 程中，曲軸箱內(nèi)腔與搖臂室相通的氣密性空間形成約-IOkPa的負(fù)壓，通過負(fù)壓打開缸頭蓋 的負(fù)壓開啟的單向閥，并將大量的新鮮空氣從進(jìn)氣孔吸入搖臂室中暫時儲備；在活塞下行 運(yùn)動過程中，曲軸箱內(nèi)腔與搖臂室相通的氣密性空間形成約IOkPa的正壓，并使負(fù)壓開啟 的單向閥關(guān)閉進(jìn)氣孔，同時打開正壓開啟的單向閥，將搖臂室中儲備的大量新鮮空氣強(qiáng)制 送到消聲器中，與發(fā)動機(jī)排出的高溫廢氣混合，使高溫廢氣中的HC、CO、NOx與新鮮空氣中 含有的充足氧氣進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，讓廢氣中HC、C0、N0x的含量大大降低后才排放出消 聲器。通用發(fā)動機(jī)采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)后，能夠保證為廢氣中HC、C0、N0x的化學(xué)反應(yīng)供給 充足的氧，將廢氣中HC+NOx排放量降低到3 5g/kW · h，⑶排放量降低到150 250g/ kff · h，達(dá)到各發(fā)達(dá)國家嚴(yán)格的排放法規(guī)要求標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)，包括具有汽缸和曲軸箱的通用發(fā)動機(jī)箱體，汽缸頭裝配在箱體的汽缸上端，缸頭蓋裝配在汽缸頭上端，汽缸頭和缸頭蓋之間的空腔為搖臂室，消聲器通過排氣管與汽缸頭的排氣口連通，其特征在于所述箱體的曲軸箱內(nèi)腔通過通氣道與汽缸頭上端的搖臂室連通，缸頭蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔使外界與搖臂室相通，在進(jìn)氣孔處設(shè)置負(fù)壓開啟的單向閥，缸頭蓋上還設(shè)有一出氣孔，出氣孔通過正壓開啟的單向閥與消聲器連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)，其特征在于所述汽缸頭設(shè)有自 搖臂室貫穿至合缸面的第一通氣孔，箱體設(shè)有第二通氣孔將曲軸箱內(nèi)腔與汽缸頭上的第一 通氣孔連通，通過由第一通氣孔與第二通氣孔相連構(gòu)成的通氣道將曲軸箱內(nèi)腔與搖臂室連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)，其特征在于所述通氣道為外接 的通氣管，通氣管一端連接于曲軸箱上與曲軸箱內(nèi)腔相通，通氣管的另一端連接于汽缸頭 上與搖臂室相通，或者通氣管的另一端連接于缸頭蓋上與搖臂室相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)，其特征在于所述缸頭蓋為內(nèi)罩 和外殼構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)罩與外殼之間設(shè)有層間空間，內(nèi)罩上設(shè)置進(jìn)氣孔連通搖臂室和 層間空間，負(fù)壓開啟的單向閥設(shè)于進(jìn)氣孔處位于內(nèi)罩的腔內(nèi)，內(nèi)罩上設(shè)置出氣孔通過通氣 管延伸出外殼，外殼上設(shè)置通氣口連通外界和層間空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)，其特征在于所述負(fù)壓開啟的單 向閥為簧片式單向閥，包括彈性閥片和開度限位塊，開度限位塊的一端壓住彈性閥片的固 定端與缸頭蓋的內(nèi)罩固定連接，開度限位塊的另一端翹起，彈性閥片的自由端遮擋進(jìn)氣孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)，其特征在于所述正壓開啟的單 向閥的出氣端與消聲器連接，進(jìn)氣端通過氣管與缸頭蓋上的出氣孔連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)，其特征在于所述消聲器中設(shè)置 三元催化劑。
專利摘要一種低廢氣排放的通用發(fā)動機(jī)，包括通用發(fā)動機(jī)箱體、汽缸頭、缸頭蓋，汽缸頭和缸頭蓋之間的空腔為搖臂室，消聲器通過排氣管與汽缸頭的排氣口連通，箱體的曲軸箱內(nèi)腔通過通氣道與汽缸頭上端的搖臂室連通，缸頭蓋上設(shè)有進(jìn)氣孔使外界與搖臂室相通，在進(jìn)氣孔處設(shè)置負(fù)壓開啟的單向閥，缸頭蓋上還設(shè)有一出氣孔，出氣孔通過正壓開啟的單向閥與消聲器連通。它通過通用發(fā)動機(jī)的活塞往復(fù)運(yùn)動時曲軸箱內(nèi)形成的負(fù)壓將新鮮空氣吸入搖臂室中儲備，活塞往復(fù)運(yùn)動時曲軸箱內(nèi)形成的正壓將儲備的新鮮空氣強(qiáng)制送到消聲器中，使發(fā)動機(jī)排出的高溫廢氣中的HC、CO、NOx能夠在消聲器中與充足的氧氣進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)后再排放出，有效降低通用發(fā)動機(jī)的廢氣排放。
文檔編號F01N3/28GK201593452SQ20092020732
公開日2010年9月29日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者唐江 申請人:隆鑫工業(yè)有限公司