KR0160179B1 - 엔진오일 청정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 크랭크케이스내에 미연소의 혼합기가 과잉 혼합된 블로바이 가스가 생성될 때 이를 포집하여 재연소시키는 엔진오일 청정화장치에 관한 것으로, 저온 시동시 혼합기의 연소가 일어나지 않고 계속 연료가 연소실 내로 공급되므로 인하여 그 축적된 액상의 연료가 크랭크케이스 내로 유입될 때 이를 감지하고 제거시켜 엔진오일의 청정화를 기하기 위하여, 크랭크케이스(1)내에서 블로바이 가스내에 농후한 기상연료가 섞여 있는가를 감지할 수 있는 탄화수소 감지센서(4)와, 이 탄화수소 감지센서(4)의 트리거신호를 분석하여 출력하는 제어기(3)와, 이 제어기(3)의 출력신호에 따라 크랭크케이스(1)내의 블로바이 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 블로바이 가스 배출수단과, 이 블로바이 가스 배출수단에 의하여 배출되는 블로바이 가스 중에서 기상연료를 포집시킬 수 있는 활성탄 저장통(2) 및 이 활성탄 저장통(2)내에 저장된 포집연료를 제어기(3)의 출력신호에 따라 배기가스를 매개로 흡기매니폴드에 유입시킬 수 있는 포집연료 배출수단으로 구성시킨 것이다.

Description

엔진오일 청정화장치

제1도는 본 발명의 구성도.

제2도는 탄화수소 감지센서, 진공펌프, 외기 및 진공제어밸브, 역류방지 및 배기제어밸브의 작동상태를 나타내는 그래프.

제3도는 본 발명의 작용상태도로서, (a)는 배기가스 흐름도이고, (b)는 블로바이 가스의 여과흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 크랭크케이스 2 : 활성탄 저장통

3 : 제어기 4 : 탄화수소 감지센서

7 : 진공펌프 8 : 진공제어밸브

9 : 배기제어밸브 10 : 역류방지밸브

11 : 외기제어밸브

본 발명은 엔진의 크랭크케이스내에 미연소의 혼합기가 과잉 혼합된 블로바이 가스가 생성될 때 이를 포집하여 재연소시키는 엔진오일 청정화장치에 관한 것이다.

통상적으로 크랭크축이 위치하는 크랭크케이스 내에는 하부에 엔진오일이 저장되어 있고 엔진회전에 따라 기어식 오일펌프에 의해 엔진 각부로 오일이 압송되어 냉각 및 윤활의 기능을 수행한다. 실린더내의 연소실에서는 혼합기의 폭발, 연소 등의 작용이 이루어지며 연소실과 크랭크케이스 간의 실링은 피스톤에 설치된 오일링과 압축링이 하게 된다. 일반 운전조건에서는 연소실 내의 혼합기가 크랭크케이스 내로 새는 경우가 흔치 않으나 저온시에는 혼합기의 연소가 일어나지 않은 상태에서 계속 연료가 공급되어 액상의 연료가 연소실 내에 축적되면서 압축링을 통해 크랭크게이스 내로 흘러내려 엔진오일과 혼합되면서 오일의 점도를 묽게 하고, 엔진시동 후에는 오일온도가 올라감에 따라 증발하여 대기오염의 원인이 되었다.

종래에는 일반적으로 발생하는 블로바이 가스를 재연소시키기 위해 록커 커버와 흡기매니폴드사이에 P.C.V 밸브를 설치하여 실린더 블럭을 타고 올라오는 블로바이 가스를 흡기매니폴드내의 부압을 이용하여 연소실내에서 재연소되도록 하였던 것이다. 뿐만 아니라 상기와 같이 발생되는 배기가스의 오염, 특히 질소산화물(NO_X)을 줄이기 위해 냉각수 온도에 따라 작동되는 E.G.R밸브를 실린더 헤드의 배기포트와 흡기매니폴드 사이에 설치하여 배기가스를 흡기매니폴드의 부압을 이용하여 재순환되도록 하였던 것이다.

그러나 상기한 바와 같이 시동초기에 연소실내의 축적된 액상연료가 크랭크케이스 내로 흘러들어 갔을 때에는 상기한 P.C.V 밸브를 이용한 크랭크케이스 배출가스 제어장치나 E.G.R 밸브를 이용한 배기가스 제어장치를 사용한다 하더라도 연소실 내로 재유입되는 블로바이 가스 또는 배기가스는 기화기에서 들어오는 혼합기와 혼합되면서 공연비를 변경시켜(농후한 혼합기화) 엔진부조의 원인이 되었던 것이다.

본 발명의 목적은 바로 상기와 같이 저온 시동시 혼합기의 연소가 일어나지 않고 계속 연료가 연소실 내로 공급되므로 인하여 그 축적된 액상의 연료가 크랭크케이스 내로 유입될 때 이를 감지하고 제거시켜 엔진오일의 청정화를 기하고자 하는데 있는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 크랭크케이스 내에서 블로바이 가스내에 농후한 기상연료가 섞여 있는가를 감지할 수 있는 탄화수소 감지센서와, 이 탄화수소 감지센서의 트리거신호를 분석하여 출력하는 제어기와, 이 제어기의 출력신호에 따라 크랭크케이스 내의 블로바이 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 블로바이 가스 배출수단과, 이 블로바이 가스 배출수단에 의하여 배출되는 블로바이 가스 중에서 기상연료를 포집시킬 수 있는 활성탄 저장통 및 이 활성탄 저장통 내에 저장된 포집연료를 제어기의 출력신호에 따라 배기가스를 매개로 흡기매니폴드에 유입시킬 수 있는 포집연료 배출수단으로 구성시킨 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 구성을 나타낸 계통도로서, 부호 1은 크랭크케이스이고, 2는 활성탄 저장통이며, 3은 제어기이다.

크랭크케이스(1)내에는 오일링과 압축링을 통하여 연소실에서 흘러내려오는 액상연료가 기상연료로 바뀌어 블로바이 가스중에 포화되어 있을 때 블로바이 가스 중의 탄화수소의 농도를 검출하고 그 트리거신호를 제어기(3)로 입력시킬 수 있는 탄화수소 감지센서(4)가 장착되고, 일측에는 외기가 유입될 수 있는 외기유입포트(5)와, 블로바이 가스 배출수단에 의하여 크랭크케이스(1)내의 블로바이 가스를 외부로 배기시킬 수 있는 진공배기포트(6)가 형성되어 있다.

활성탄 저장통(2)은 상기 진공배기포트(6)를 통하여 배기되는 블로바이 가스가 통과할수 있고 또 이 블로바이 가스의 통과 과정에서 기상연료를 포집시킬 수 있는 것이다. 이 활성탄 저장통(2)에는 블로바이 가스 배출수단과 포집연료 배출수단이 각각 통기경로를 이루어 장치된다.

블로바이 가스 배출수단은 크랭크케이스(1)내의 블로바이 가스를 부압으로 흡인시켜 활성탄 저장통(2)에서 여과된 공기를 외부로 방출시킬 수 있는 진공펌프(7)와, 이 진공펌프(7)의 작동시 블로바이가스 배출경로의 개방, 즉 배기진공포트(6)를 개방시킬 수 있는 진공제어밸브(8) 및 상기 진공펌프(7)의 작동시 크랭크케이스(1)내로 외기의 유입, 즉 외기유입포트(5)를 개방시킬 수 있는 외기제어밸브(11)로 이루어져 있다. 상기 진공펌프(7)의 입구는 상기한 활성탄 저장통(2)에 연결되고, 상기 진공 제어밸브(8)는 활성탄 저장통(2)과 진공배기포트(6)간에 설치되며, 상기 외기제어밸브(11)는 외기유입포트(5)의 입구에 설치된다.

포집연료 배출수단은 활성탄 저장통(2)으로의 배기가스 유입을 제어할 수 있는 배기제어밸브(9)와, 상기 활성탄 저장통(2)내에 저장된 포집연료를 흡기매니폴드로 공급시킬 수 있고 블로바이 가스 배출수단의 작동시 상기 흡기매니폴드로의 공급경로를 차단시킬 수 있는 역류방지밸브(10)로 이루어진 것이다. 상기 배기제어밸브(9)는 배기가스가 유입되는 활성탄 저장통(2)의 입구에 설치되고, 상기 역류방지밸브(10)는 흡기매니폴드로 가는 활성탄 저장통(2)의 출구에 설치된다.

상기 포집연료 배출수단은 하나의 실시예로서, 배기매니폴드와 흡기매니폴드 사이에 설치될 수 있다. 이 경우 배기제어밸브(9)는 배기매니폴드쪽에 설치되고 역류방지밸브(10)는 흡기매니폴드쪽에 설치된다.

상기 포집연료 배출수단 설치에 관한 다른 실시예는 실린더 헤드의 배기포트와 흡기매니폴드 사이에 설치된다. 이 경우 배기제어밸브(9)는 배기포트쪽에 설치되고 역류방지밸브(10)는 흡기매니폴드쪽에 설치된다.

제어기(3)는 상기한 탄화수소 감지센서(4)와 진공펌프(7), 진공제어밸브(8) 배기제어밸브(9), 역류방지밸브(10), 외기제어밸브(11)들과 전기적으로 연결되어 있다. 이 제어기(3)는 탄화수소 감지센서(4)의 입력신호를 분석하여 설정치 이상의 탄화수소 농도치로 나타나면 배기제어밸브(9)와 역류방지밸브(10)에 신호출력하여 배기가스 배출경로를 차단하고, 진공펌프(7)와 진공제어밸브(8) 및 외기제어밸브(11)에 신호출력하여 진공펌프(7)를 작동시키고 외기유입포트(5)와 진공배기포트(6)를 개방시키는 역할을 하게 된다.

제2도는 바로 상기와 같이 제어기(3)가 수행하는 출력신호와 탄화수소 감지센서(4)가 수행하는 출력신호를 그래프로 나타내고 있다.

A로 표시되는 장치작동시점, 즉 제어기(3)가 신호출력하는 시점에서는 탄화수소 감지센서(4)의 트리거신호가 상한치(X지점)로 나타날 때로서, 이 때에 진공펌프(7)는 ON되고, 진공제어밸브(8)와 외기제어밸브(11)는 개방되며, 배기제어밸브(9)와 역류방지밸브(10)는 폐쇄된다. 따라서 저온상태 등의 운전조건에서 시동초기에 연소실로 부터 크랭크케이스(1)내로 새어 들어와 기상으로 엔진오일위에 부분적으로 유입되는 블로바이 가스와 함께 기상으로 포화되는 혼합 블로바이 가스는 진공배기포트(6)를 통하여 활성탄 저장통(2)내로 들어가 대기를 오염시키는 유해성분과 기상연료는 포집되고 여과된 공기만이 진공펌프(7)를 경유하여 외부로 방출되는 것이다(제3도의 (b)참조).

상기의 과정을 거쳐 탄화수소 감지센서(4)의 트리거신호가 하한치(Y지점)로 나타날 때에는 장치정지지점(B)에 이른 것으로 이 때에는 진공펌프(7)의 작동은 멈추고, 진공제어밸브(8)와 외기제어밸브(11)는 폐쇄되며, 배기제어밸브(9)와 역류방지밸브(10)는 개방되므로, 활성탄 저장통(2)내에 있던 포집연료가 배기가스를 매개로 하여 흡기매니폴드내의 부압으로 인하여 흡기매니폴드내로 흡인(제3도의 (a)참조)되고 이 흡인된 배기가스는 기화기에서 공급되는 혼합기와 함께 섞여 연소실내로 들어가 재연소되는 것이다.

상기의 활성탄 저장통(2)내에서 배기가스에 의하여 배출되는 포집연료는 적은 량으로 휘산되기 때문에 공연비에 큰 영향을 주지는 않는다.

이와 같은 본 발명은 저온시동때에 크랭크케이스내에 액상으로 흘러 들어와 기화된 기상연료를 효율적으로 포집하여 재연소시킬 수 있으므로 기존의 배출가스 제어시스템인 크랭크케이스 배출가스 제어장치(Crankcase Emission Control System)와 촉매변환장치(Catalytic Converter) 및 배기가스 재순환장치(EGR system) 등의 기능을 바람직한 신뢰성 하에서 작동시킬 수 있게 되고 그로 인한 대기오염을 줄이게 되며, 엔진오일의 점도저하를 방지하여 엔진의 냉각 및 윤활을 정상적으로 수행하게 하므로서 엔진오일의 수명연장은 물론 엔진의 성능이 향상되고 엔진의 수명이 연장되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 크랭크케이스 내에서 블로바이 가스내에 농후한 기상연료가 섞여 있는가를 감지할 수 있는 탄화수소 감지센서와, 상기 탄화수소 감지센서의 트리거신호를 분석하여 출력하는 제어기와, 상기 제어기의 출력신호에 따라 상기 크랭크케이스 내의 블로바이 가스를 외부로 배출시킬 수 있는 블로바이 가스 배출수단과, 상기 블로바이 가스 배출수단에 의하여 배출되는 블로바이 가스중에서 기상연료를 포집시킬 수 있는 활성탄 저장통 및 상기 활성탄 저장통 내에 저장된 포집연료를 상기 제어기의 출력신호에 따라 배기가스를 매개로 흡기매니폴드에 유입시킬 수 있는 포집연료 배출수단으로 구성되는 엔진오일 청정화장치.
2. 제1항에 있어서 블로바이 가스 배출수단은 크랭크케이스내의 블로바이 가스를 부압으로 흡인시켜 활성탄 저장통에서 여과된 공기를 방출시킬 수 있는 진공펌프와, 이 진공펌프의 작동시 크랭크케이스내의 블로바이 가스 배출경로를 개방시킬 수 있는 진공제어밸브 및 상기 진공펌프의 작동시 크랭크케이스내로 외기를 유입시킬 수 있는 외기제어밸브로 이루어진 엔진오일 청정화장치.
3. 제1항에 있어서 포집연료 배출수단은 활성탄 저장통으로의 배기가스 유입을 제어할 수 있는 배기제어밸브와, 상기 활성탄 저장통내에 저장된 포집연료를 흡기매니폴드로 공급시킬 수 있고 블로바이 가스 배출수단의 작동시 상기 흡기매니폴드로의 공급경로를 차단시킬 수 있는 역류방지밸브로 이루어진 엔진오일 청정화장치.
4. 제1항에 있어서 포집연료 배출수단은 배기매니폴드와 흡기매니폴드 사이에 설치되는 엔진오일 청정화장치.
5. 제1항에 있어서 포집연료 배출수단은 실린더 헤드의 배기포트와 흡기매니폴드 사이에 설치되는 엔진오일 청정화장치.