KR100401921B1 - 터보차저 엔진용 블로우 바이 가스의 오일분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보차저 엔진 운전시 크랭크케이스내에 발생하는 블로우 바이 가스 처리 방법과 관련하여 가스를 엔진 흡기측으로 재순환시키는 블로우 바이 가스 재순환장치에 관련된 것으로서, 가스속의 오일성분을 분리하기 위한 와이어 메쉬와 흡기측의 부압 상태에 따라 개폐되는 다이어프램밸브를 구비하여, 가스속의 오일 성분을 분리하고 동시에 크랭크케이스내의 압력을 일정 수준으로 유지하는 장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명은 크랭크 케이스에 수집된 블로우 바이 가스를 실린더 헤드 카바를 거쳐 흡기측에 보내는 블로우 바이 가스 재순환 장치에 있어서, 블로우바이 가스의 유입구를 가지고 있으며, 실린더 헤드 카바나 크랭크케이스측에 취부될 수 있도록 연결부를 제공하는 하부바디와;

상기 유입구로부터 유입되는 블로우 바이 가스가 흡기측으로 이동하는 통로를 제공하며 다이어프램용 스프링을 지지하는 지지부를 구비하고 있는 상부 바디와;

블로우 바이 가스 흡출구측에 걸리는 부압의 크기와 가스 유입구측에 걸리는 압력의 차이에 따라 가스 이동 통로를 개폐하므로써 크랭크실의 압력이 일정수준으로 유지되도록 상기 상부 바디내의 밸브실에 설치되는 다이어프램 밸브와;

상기 흡기부압에 대항하여 상기 다이어프램 밸브를 탄발 지지하는 리턴스프링과;

상기 하부바디내에 설치되어 유입구로 들어오는 블로우 바이 가스속의 오일을 여과하는 와이어 메쉬체;

를 포함하여 구성되어 있다.

Description

터보차저 엔진용 블로우 바이 가스의 오일분리장치{Oil dispenser apparatus of blow-by gas}

본 발명은 터보차저 엔진의 크랭크케이스내 정압 유지에 특히 적합한 블로우바이가스로부터 오일 분리장치에 관한 것이다.

자동차용 엔진, 특히 압축비가 높은 디젤엔진의 경우 압축행정시 실린더내의 고압의 압축가스가 실린더와 피스톤과의 틈새를 통하여 크랭크케이스내로 누설되어지게 된다.

이 블로우바이가스는 미연탄화수소가 주성분이므로 이를 그대로 대기로 방출하는 경우 환경오염을 유발하기 때문에 흡기측에 공급하여 연소시켜 배출하게 된다.

그런데 크랭크케이스내에는 크랭크축 및 피스톤등의 운동 부위에 윤활을 위해 공급된 오일이 잔류하게 되는데, 이들 엔진오일이 블로우바이가스속에 포함되어 흡기측에 공급되는 경우 과도한 엔진오일의 소모를 가져오고 배기가스를 악화시키게 된다.

또 과급기를 사용하는 디젤엔진의 경우 크랭크 케이스나 또는 실린더 헤드 카바의 블로우 바이 가스 출구를 바로 흡기 경로상에 직접 접속하는 경우 높은 흡기 부압으로 인하여 유속이 크게 증가하여 압력을 저하시키게 되므로 크랭크케이스내의 블로우바이가스가 급격히 흡기측에 빨려들어가 크랭크케이스내의 압력이 비정상적으로 낮아지게 되며, 이로인해 엔진오일의 소모량이 급증하고 각 시일부에서 누유를 일으키거나 먼지가 엔진 내부로 유입되는 등 엔진의 품질과 내구성에 치명적인 손상을 일으킬 수 있다.

종래의 경우 블로우바이가스속의 오일을 분리하여 회수하는 방안으로는 도 4에 도시하는 것과 같이 블로우바이가스 통로(20)의 도중에 블로우바이가스의 흐름을 방해하는 격벽(21)을 지그재그 형상으로 설치하여, 이들 격벽(21)에 블로우바이가스가 충돌하여 오일이 분리되도록 하는 장치가 많이 사용되고 있으나, 이러한 방식은 그 효율성이 낮을 뿐만 아니라 앞서와 같은 과급기 장착 엔진의 경우 상기에 열거된 위험성을 피할 수 없다는 문제가 지적되고 있다.

또다른 방안으로는 도 5에서와 같이 블로우 바이 가스 출구의 관로(30)에 와이어 필터(31)를 설치하여 이 필터(31)를 블로우 바이 가스가 통과할때 응집성 있는 오일을 분리토록 하고 있으나 이역시 터보차져 엔진에 적용시 상기한 문제점을 피할 수 없다는 단점이 있는 것이었다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 흡기측의 과급압력의 변화에 따라 순간적으로 블로우 바이 가스 통로를 차단하므로써 크랭크케이스내의 압력이 비정상적으로 낮아지는 것을 방지하여 크랭크케이스내의 압력을 항상 일정수준으로 유지하며, 또한 본 장치를 통과하는 블로우 바이 가스로부터 오일을 여과하게 되는 기능을 동시에 구비하고 있는 터보차저 엔진의 블로우 바이 가스 처리장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 크랭크케이스에 수집된 블로우 바이 가스를 실린더 헤드 카바를 거쳐 흡기측에 보내는 블로우 바이 가스 재순환 장치에 있어서,

블로우 바이 가스의 유입구를 가지고 있으며, 실린더헤드 카바나 크랭크케이스측에 마련되는 하부바디와;

상기 유입구로부터 유입되는 블로우바이 가스를 흡기측에 보내는 유출구를 구비하고 있는 상부 바디와;

흡기측의 과급압에 의해 걸리는 부압이 정상을 벗어나 상승할때 흡인되어 상기 유출구를 폐쇄토록 상기 상부 바디내의 밸브실에 설치되는 다이어프램 밸브와;

상기 흡기부압에 대항하여 상기 다이어프램 밸브를 탄발 지지하는 리턴스프링과;

상기 하부바디내에 설치되어 유입구로 들어오는 블로우바이가스속의 오일을 여과하는 와이어 메쉬체;

를 포함하여 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저 엔진용 블로우 바이 가스의 오일 분리장치를 나타내는 정단면도

도 2는 과도한 흡기 부압시 본 발명 오일 분리장치의 밸브 작동 상태를 나타내는 도면

도 3은 크랭크케이스내의 압력과 엔진 구동 속도의 관계를 나타내는 그래프

도 4와 도 5는 종래기술

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 오일분리장치 2 : 하부바디

3 : 상부바디 4 : 와이어 메쉬체

5 : 다이어프램밸브 6 : 리턴스프링

7 : 상부덮개 8 : 유입구

9 : 밸브실 10 : 지지부재

11 : 유출구 12 : 밸브시트

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저 엔진용 블로우 바이 가스속의 오일 분리장치를 나타내는 정단면도로서 오일분리장치(1)는 하부바디(2)와 상부바디(3), 블로우 바이 가스속의 오일분리를 위한 와이어 메쉬체(4), 고무재로서 압력변화에 따라 신축되는 다이어프램밸브(5)와 리턴스프링(6) 및 상부덮개(7)로 구성되어 있다.

상기 하부바디(2)는 블로우바이가스의 재순환 관로의 도중이나 또는 실린더 헤드 카바나 크랭크케이스에 접속 또는 장착된다.

하바부디(2)는 유입구(8)를 통하여 실린더 헤드 카바 내부와 연통하여 크랭크케이스를 거쳐 실린더 헤드 카바에 수집된 블로우바이가스가 상기 유입구(8)를 통해 몸체 내부의 밸브실(9)로 흘러들어간다.

하부바디(2)내에 수용되어 양측 사이드를 통하여 블로우바이가스가 통과하게 되는 지지부재(10)의 상부에는 와이어 메쉬체(4)가 올려져 지지되며, 와이어 메쉬체(4)는 상부바디(3)에 의해 고정되어지게 된다.

이를 위해 상하부 바디(3)(2)는 서로 분해 및 조립이 가능하게 계합(기밀하게 끼워 붙이거나 또는 나사로 체결하여 조립)되고 있으며, 상부바디(3)에는 흡기계측에 접속되는 유출구(11)를 구비하고 있다.

이 유출구(11)는 상부바디(3)내의 밸브실(9)내로 연장되어, 그의 끝단엔 밸브시트(12)가 상기 다이어프램 밸브(5)와 마주하도록 대향되므로써 유출구(11)의 통로 형상은 대략 L자를 이루고 있으며, 다이어프램밸브(5)는 밸브실(9) 상부에 상부덮개(7)로서 상부바디(3)에 고정 장착된다.

따라서 상부바디(3)와 상부덮개(7)는 나사(13)로 체결하는 것이 다이어프램밸브(5)의 손상시 손쉬운 교체를 위하여 바람직하다.

상기 리턴스프링(6)은 다이어프램 밸브(5)를 탄발지지하며, 흡기압에 대항하여 다이어프램밸브(5)가 밸브시트(12)에 당접하는 것을 방지하도록 힘을 가하게 된다.

다음에 이와같은 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

터보차저 엔진의 흡기계측에 발생하는 흡기 부압이 적정할 때에는 리턴스프링(6)의 탄성력에 의해 다이어프램 밸브(5)는 상승하여 밸브시트(12)는 개방된다.

이 상태에서는 크랭크케이스내의 내부압이 높으므로 크랭크케이스내의 블로우 바이 가스는 로커카바(실린더헤드카바)를 거쳐 하부바디(2)의 유입구(8)를 통해 밸브실(9)로 유입된다.

밸브실(9)로 유입되기전 블로우 바이 가스속의 오일은 와이어 메쉬체(4)를 통과하면서 걸러져 로커카바내로 낙하하여 회수되며, 오일이 분리된 블로우 바이 가스는 상부바디(3)의 유출구(11)를 통해 흡기계로 들어가 흡기와 함께 엔진에 들어가 연소되어지게 된다.

그런데 터보차저에 의한 과급압이 정상에 비해 급격히 높아지게 되면, 그 공급 유속에 의해 부압이 커지게 되며, 이 부압이 리턴스프링(6)의 탄성력보다 크므로 다이어프램밸브(5)가 부압에 의해 흡인되어 하강하므로써 밸브시트(12)에 밀착하여 블로우 바이 가스의 이동을 차단하게 된다(도 2참조).

이에따라 크랭크케이스내는 정압을 유지하게 되며, 실린더로부터 누설되는 블로우 바이 가스가 크랭크케이스내로 계속 유입되면서 내부압이 높아지게 되면, 그 압력이 다이어프램밸브(5)에 작용하여 다이어프램밸브(5)를 상승시키게 된다. 다이어프램밸브(5)가 상승하여 밸브시트(12)가 개방되면 블로우바이가스는 다시 서서히 흡기측으로 흘러 공급되게 되는 것이다(도 1의 화살표 표시 참조).

이와같이 흡기측의 부압 정도에 따라 다이어프램밸브(5)가 밸브시트(12)를 개폐하는 작동을 반복하게 되므로써 크랭크케이스내의 압력을 일정 수준으로 유지하면서 블로우바이가스 속의 오일 성분을 분리할 수 있으며, 엔진에서 요구되는 압력은 다이어프램 밸브와 리턴스프링의 특성을 조절하므로써 달성 가능하다.

도 3은 크랭크케이스내의 압력과 엔진 구동속도의 관계를 그래프로 도시한 것인바, 종래의 경우(A) 크랭크케이스내의 부압이 급증(포인트 1참조)하여 엔진오일의 소모량이 급증하고 실린더의 기밀성이 떨어져 블로우바이가스 발생량이 급증하게 되나 본 장치의 적용시(B) 기준라인(L) 이상의 압을 유지하게 되어 그러한 문제점이 없어지게 된다.

이상과 같은 본 발명은 흡기부압이 정상 이상으로 급증하면 다이어프램밸브가 흡인되어 통로를 차단하여 크랭크케이스내를 정압으로 만들게 되며, 실린더로부터 계속 누설되는 블로우바이가스에 의해 크랭크케이스내의 내부압이 상승하면 블로우바이가스가 다이어프램밸브를 밀어올리고 흡기측에 공급되도록 구성한 것과 함께 다이어프램밸브가 설치된 밸브실 하단에 와이어 메쉬체를 설치하므로써 블로우바이가스속의 엔진오일을 분리해낼 수 있어 엔진오일 소모량을 감소시키고 기밀성을 증대시키게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 크랭크 케이스에 수집된 블로우 바이 가스를 실린더 헤드 카바를 거쳐 흡기측에 보내는 블로우 바이 가스 재순환 장치에 있어서, 블로우 바이 가스의 유입구를 가지고 있으며, 실린더 헤드 카바나 크랭크케이스측에 취부될 수 있도록 연결부를 제공하는 하부바디와;

   상기 유입구로부터 유입되는 블로우 바이 가스가 흡기측으로 이동하는 통로를 제공하며 다이어프램용 스프링을 지지하는 지지부를 구비하고 있는 상부 바디와;

   블로우 바이 가스 흡출구측에 걸리는 부압의 크기와 가스 유입구측에 걸리는 압력의 차이에 따라 가스 이동 통로를 개폐하므로써 크랭크실의 압력이 일정수준으로 유지되도록 상기 상부 바디내의 밸브실에 설치되는 다이어프램 밸브와;

   상기 흡기부압에 대항하여 상기 다이어프램 밸브를 탄발 지지하는 리턴스프링과;

   상기 하부바디내에 설치되어 유입구로 들어오는 블로우 바이 가스속의 오일을 여과하는 와이어 메쉬체;

   를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 터보차저 엔진용 블로우 바이 가스의 오일분리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유출구는 밸브실내에 L자 형상으로 연장되어 있으며, 그 끝단의 밸브시트가 상기 다이어프램 밸브의 하단에 마주하는 것을 특징으로 하는 터보차저 엔진용 블로우 바이 가스의 오일분리장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이어프램 밸브는 상기 상부바디에 나사체결되는 덮개에 의해 고정 장착되는 것을 특징으로 하는 터보차저 엔진용 블로우 바이 가스의 오일분리장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 상하부 바디는 분리 접속이 가능하며, 상기 와이어 메쉬체는 상기 상부 바디에 의해 눌려져 장착되는 것을 특징으로 하는 터보차저 엔진용 블로우 바이 가스의 오일분리장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 와이어 메쉬체를 지지하는 지지부재가 상기 하부바디내에 설치되는 것을 특징으로 하는 터보차저 엔진용 블로우 바이 가스의 오일분리장치.