KR100405013B1 - 내연기관 엔진의 크랭크케이스 통기 가스로부터 오일을분리하기 위한 오일 분리기 - Google Patents

내연기관 엔진의 크랭크케이스 통기 가스로부터 오일을분리하기 위한 오일 분리기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관 엔진의 크랭크케이스 통기 가스로부터 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(1)에 관한 것이다. 오일 분리기(1)는 내연기관 엔진의 크랭크케이스에 연결된 가스 입구(11)와, 내연기관 엔진의 흡기 통로에 연결된 가스 출구(12)와, 내연기관 엔진의 오일 집유기에 연결된 오일 출구(13)를 포함하는 적어도 하나의 사이클론(10)을 포함한다. 침지 파이프(21)인 가스 출구(12)는 사이클론(10)의 상부에 위치된 뚜껑(20)을 통해 사이클론 내부(10')로 돌출한다. 새로운 오일 분리기는 적어도 두배로 단속적으로 확장된 단면을 갖는 가스 덕트 부분(12')이 뚜껑(20) 위에서 가스 출구(12) 위에 제공된다는 점에서 특징이 있다. 오일 분리기는 또한 오일 배출 통로(23)가 이 부분(12')으로부터 오일 출구(13) 또는 오일 집유기로 하방으로 이어진다는 점에서 특징이 있다.

Description

내연기관 엔진의 크랭크케이스 통기 가스로부터 오일을 분리하기 위한 오일 분리기 {OIL SEPARATOR FOR DEOILING CRANKCASE VENTILATION GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
상기 언급된 종류의 오일 분리기는 DE 42 14 324 C2로부터 공지되어 있다. 이 오일 분리기 내의 가스 출구로서 사용되는 침지 파이프가 상부에서, 사이클론을 폐쇄하는 뚜껑 위에서 내연기관 엔진의 흡기 통로로 연장되는 가스 파이프로서 연장된다. 작동 중에 남아있는 오일 입자들이 가스 출구를 향한 방향으로 이송되고 이는 가스 출구의 내측 표면에서의 두꺼운 오일 적층부의 증가로 이어지는데, 이는 이러한 공지된 오일 분리기의 단점으로 고려된다. 이러한 오일 적층부의 특정 두께가 도달되고 충분히 큰 가스 유동 속도가 발생하면, 이러한 오일의 일부는 청정가스 유동 내로 다시 진입한다. 청정 가스 유동에 의해 동반된 오일 입자들은 내연기관 엔진의 흡기 통로로 필연적으로 진입하게 되고, 이는 내연기관 엔진에 대한 혼합비가 부정적인 방식으로 영향을 받으므로 바람직하지 않다.
본 발명은 내연기관 엔진의 크랭크케이스 통기 가스로부터 오일을 분리하기 위한 오일 분리기에 관한 것이고, 오일 분리기는 내연기관 엔진의 크랭크케이스에 연결된 가스 입구와, 내연기관 엔진의 흡기 통로에 연결된 가스 출구와, 내연기관 엔진의 크랭크케이스 집유기(sump)에 연결된 오일 출구를 포함하는 적어도 하나의 사이클론을 포함하고, 침지 파이프인 가스 출구는 상부에서 사이클론을 폐쇄하는 뚜껑을 통해서 사이클론 내부로 돌출한다.
도1은 하나의 사이클론을 구비한 오일 분리기의 수직 단면도이다.
도2는 다수의 사이클론을 구비한 오일 분리기의 수직 단면도이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 언급된 단점들을 회피하는 상기 언급된 종류의 오일 분리기를 제공함으로써, 추가적인 오일 입자들이 청정 가스 유동에 의해 동반되지 않는 것이 보장된다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 적어도 두배 크기로 확장된 단면 구역을 포함하는 가스 덕트 부분이 뚜껑의 상부에서 가스 출구 위에 제공되고, 오일 배출 통로가 이러한 부분으로부터 오일 출구 또는 크랭크케이스 집유기로 하방으로 안내되는 것을 특징으로 하는 상기 언급된 종류의 오일 분리기에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 오일 분리기의 설계에 의해, 결국 사이클론으로부터 가스 출구를 통해 흐르는 가스 내에 존재하는 오일 액적들이 직경이 확장된 가스 파이프 부분의 영역 내에서 침강되어 그 표면에 부착되어 중력의 영향하에서 오일 배출 통로로 유동하고, 오일은 내연기관 엔진의 크랭크케이스 집유기로 직접 안내되거나 또는 먼저 오일 배출구로 여기서부터 사이클론 내에서 분리된 오일과 함께 내연기관 엔진의 크랭크케이스 집유기로 안내된다. 이러한 방식으로, 오일 분리 속도는 특히 높으며, 오일 분무 또는 때때로 큰 오일 액적들이 내연기관 엔진의 흡기 통로 내로 들어가지 않게 된다. 이는 내연기관 엔진의 배기값에 긍정적인 영향을 미치고, 오일이 거의 보충될 필요가 없도록 내연기관 엔진의 오일 소비를 최소화한다.
오일 배출 통로를 통해 바닥으로부터 상부로의 바람직하지 않은 가스 유동을 회피하기 위해, 오일 배출 통로의 하단부가 사이펀(siphon) 또는 체크 밸브를 구비하여 설계된다.
오일 분리기의 다른 실시예에서, 침지 파이프가 뚜껑의 바로 위에서 종료되고, 오일 배출 통로가 뚜껑의 상부면으로부터 시작하고, 가스 덕트 부분을 형성하기 위해 뚜껑의 직경과 적어도 동일한 바닥부에서의 직경을 포함하는 벨 형상 또는 호퍼 형상의 후드가 뚜껑 위에 배열되고, 후드는 내연기관 엔진의 흡기 통로에 연결되는 연결편으로서 설계된 상부의 좁은 개방 단부를 갖는다. 오일 분리기의 이러한 배열에 의해, 한편으로는 필요한 기능이 얻어지고, 다른 한편으로는 비교적 적고 복잡하지 않은 부품들로부터 오일 분리기를 구성하는 것을 가능케 하는 간단한 구조가 얻어진다.
뚜껑 상부의 영역으로부터의 확실하고 효과적인 오일 배출을 보장하기 위해, 환형 함몰부가 뚜껑 주위로 연장되거나 뚜껑이 그의 상부에 함몰부 및/또는 경사부를 포함하고, 오일 배출 통로가 함몰부 내에서 또는 경사부의 가장 깊은 지점에서 시작한다. 이러한 수단에 의해, 오일이 수집되고 배출되며, 여기서 오일은 흐르는 가스에 의해 멀리 이송될 수 있는 높은 가스 유동 속도의 영역 내로 들어가지 않는 것이 보장된다.
침지 파이프에 대하여, 침지 파이프는 양호하게는 가스 유동 방향으로 확장되어 양호하게는 원추형인 단면으로 설계된다. 이러한 설계에 의해, 한편으로는 사이클론의 높은 오일 분리 속도가 얻어지고, 다른 한편으로는 확장된 단면을 구비한 가스 파이프 부분 내에서 침지 파이프 위에 남아있는 오일의 분리에 적합한 침지 파이프의 상단부에서 가스 유동 속도의 감소가 얻어진다.
또한, 양호하게는 오일 출구는 사이클론 아래에 배열된 오일 수집 호퍼를 구비해서 설계되고, 오일 배출 통로의 하단부는 오일 수집 호퍼 내로 개방된다. 이러한 수단에 의해 간단한 방식으로, 사이클론 및 오일 배출 통로 주위의 하단부에 위치된 오일 출구로부터의 두 개의 오일 스트림의 수집이 달성된다. 내연기관 엔진의 크랭크케이스 집유기로의 복귀 유동은 공통의 단일 오일 파이프에 의해 달성된다.
상기 언급된 DE 42 14 324 C2에 따른 오일 분리기는 크랭크케이스 통기 가스로부터 오일을 분리시키기 위한 단일 사이클론을 포함한다. 이러한 구조 이외에, 두개 이상의 사이클론을 구비한 오일 분리기를 설계하는 것은 내연기관 엔진의 상이하게 변동하는 작동 조건에서 오일 분리기의 효율을 개선시키는 데 적합하다. 이러한 실시예에 대하여, 본 발명에서 양호하게는 후드가 모든 사이클론의 뚜껑 및 침지 파이프를 중첩하고 단일 오일 배출 통로가 제공된다. 이러한 방식으로, 오일 분리기의 적고 비교적 단순한 형태의 단일 부품들을 구비한 소형 설계가 제조 및 장착 비용을 낮게 유지하면서 얻어질 수 있다.
본 발명의 두 실시예들이 이후에 도면을 참조해서 설명된다.
도1에 도시된 실시예에서, 오일 분리기(1)는 단일 사이클론(10)을 구비하여 도시되어 있다. 공지되어 보편적인 것처럼, 사이클론(10)은 그의 상부에서, 호퍼처럼 하방으로 더 좁아지는 원통형 하우징을 포함한다. 사이클론(10)의 상단부에서, 가스 입구(11)가 사이클론(10)의 내부(10')로 접하여 개방되어 있다. 사이클론(10)은 상부에서 가스 출구(12)인 침지 파이프(21)가 삽입되어 있는 뚜껑(20)에 의해 폐쇄된다. 오일 분리기(1)의 작동 중에, 내연기관 엔진의 크랭크케이스 통기 가스는 가스 입구(11)를 통해 사이클론(10)의 내부(10')로 유동하고, 동반된 오일 액적들이 원심력에 의해 외측으로 이송되는 헬리컬 유동 내로 회전되고, 사이클론(10)의 내측면에서 침강한다. 오일 액적들로부터 높은 정도로 분리된 가스 유동은 침지 파이프(21)의 하단부에서 상방으로 유도되고, 가스 출구(12)로 사용되는 침지 파이프(21)를 통해 상방으로 흐른다.
침지 파이프(21)는 뚜껑(20)의 상부면 바로 위에서 종료되고, 여기서 확장된 단면 구역을 갖는 가스 파이프 부분(12')이 연결된다. 이 가스 파이프 부분(12')은 사이클론(10)의 상단부에 제공된 돌출부와 기밀식으로 연결된 하부 에지를 갖는 후드(24)에 의해 형성된다. 후드(24)는 벨 형상으로 상방으로 좁아지고, 연결된 내연기관 엔진의 흡기 통로로 이어지는 연속 가스 파이프로의 연결부로서 사용되는 연결 단부(24')에서 종료된다.
가스 파이프 부분(12')의 영역 내의 단면 확장부에 의해, 가스 출구(12)를 떠난 가스 유동 내에 존재하는 오일 액적들은 후드(24)의 내측면에서 침강하고 중력의 영향하에서 더 큰 오일층 두께에 도달한 후에 내측면을 따라 하방으로 유동한다. 하방으로 흐르는 오일을 수집하기 위해, 뚜껑(20)을 둘러싸는 환형 함몰부(22)가 사이클론(10)의 상부면에 제공된다. 함몰부(22)의 도면에서 오른쪽에서, 오일 배출 통로(23)가 사이클론(10)의 오일 출구(13) 주위로 하방으로 이어진다.
사이클론(10)의 하단부의 오일 출구(13)와 오일 배출 통로(23)의 하단부는 함께 폐쇄된 오일 수집 호퍼(30) 내로 안내된다. 오일 수집 호퍼의 하단부(30')는 사이클론(10) 및 오일 배출 통로(23)로부터 오일 수집 호퍼(30) 내로 수집된 오일을 함께 내연기관 엔진의 크랭크케이스 집유기로 안내하는 연속 오일 파이프용 연결부로서 설계된다.
오일 배출 통로(23)를 통해 바닥으로부터 상부로의 바람직하지 않은 가스 유동을 회피하기 위해, 오일 배출 통로의 하단부는 사이펀(23')의 형상으로 설계된다. 도1에 따른 오일 분리기(1)의 실시예에서, 이러한 이유로 분리벽(31)이 오일 수집 호퍼(30) 내에 제공되고, 분리벽은 그의 상부 에지에서 오일 배출 통로(23)로부터 오일 수집 호퍼(30)의 다른 부분으로의 오일 전송을 가능하게 하고 동시에 그의 상부 에지는 오일 배출 통로(23)의 하단부 위에 위치된다.
도2에서, 오일 분리기(1)의 실시예는 다수의 사이클론(10), 여기서는 세 개의 사이클론을 구비해서 도시되어 있다. 후방의 오른쪽에서 수직 단면으로 오일 분리기(1)를 도시하였기 때문에, 제1 사이클론(10)은 평면도로 보이고, 왼쪽에서 제2 사이클론(10)은 단면으로 보인다. 제3 사이클론(10)은 도면의 단면 위에서제1 사이클론(10)의 외형 내에 위치되어 보이지 않는다.
형상과 기능이 같은 단일 사이클론(10)들은 도1에 따른 실시예와 일치하게 설계된다. 공통의 가스 입구(11)는 단일 사이클론(10)들로 분기된다. 또한, 각각의 단일 사이클론(10)은 상부에 가스 출구(12)인 침지 파이프(21)가 삽입되어 있는 뚜껑(20)을 포함한다.
또한, 도2에 따른 오일 분리기(1)는 세 개의 모든 사이클론(10)들의 뚜껑(20) 및 침지 파이프(21)를 중첩하는 후드(24)를 포함한다. 중력의 영향하에서 후드(24)의 내측면에서 침강된 오일은 뚜껑(20)의 상부면으로 하방으로 유동하고 거기서부터 중심에 위치된 함몰부(22) 내로 유동한다. 오일 배출 통로(23)는 이 함몰부(22)로부터 사이클론(10)의 오일 출구(13) 주위로 하방으로 이어진다.
모든 사이클론(10)들을 위한 공통의 오일 수집 호퍼(30)가 오일 분리기(1)의 하단부에 위치하고, 오일 배출 통로(23)의 하단부는 오일 수집 호퍼(30) 내로 개방된다. 오일 배출 통로(23) 내에서 오일 스트림의 반대 방향으로의 가스 스트림을 회피하기 위해, 오일 배출 통로는 그의 하단부가 사이펀(23')을 형성하기 위한 U-형상의 상방으로 구부러진 부분을 구비하여 설계된다. 이 경우에 오일 수집 호퍼(30)의 하단부(30')는 또한 내연기관 엔진의 크랭크케이스 집유기로 이어지는 오일 파이프로의 연결부로서 설계된다.

Claims (7)

  1. 내연기관 엔진의 크랭크케이스에 연결된 가스 입구(11)와, 내연기관 엔진의 흡기 통로에 연결된 가스 출구(12)와, 내연기관 엔진의 크랭크케이스 집유기에 연결된 오일 출구(13)를 포함하는 적어도 하나의 사이클론(10)을 포함하고, 침지 파이프(21)인 가스 출구(12)는 상부에서 사이클론(10)을 폐쇄하는 뚜껑(20)을 통해 사이클론 내부(10')로 돌출하는, 내연기관 엔진의 크랭크케이스 통기 가스로부터 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(1)이며,
    가스 덕트 부분(12')이 뚜껑(20)의 상부에서 가스 출구(12) 위에 제공되고,
    가스 덕트 부분(12')은 적어도 두배 크기로 확장된 단면 구역을 포함하고,
    오일 배출 통로(23)가 상기 부분(12')으로부터 오일 출구(13) 또는 크랭크케이스 집유기로 하방으로 안내되는 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
  2. 제1항에 있어서, 오일 배출 통로(23)의 하단부는 사이펀(23') 또는 체크 밸브를 구비하여 설계된 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 침지 파이프(21)는 뚜껑(20)의 바로 위에서 종료되고, 오일 배출 통로(23)는 뚜껑(20)의 상부면으로부터 시작하고, 가스 덕트 부분(12')을 형성하기 위해 뚜껑(20)의 직경과 적어도 동일한 바닥부에서의 직경을 포함하는 벨 형상 또는 호퍼 형상의 후드(24)가 뚜껑 위에 배열되고,
    후드는 내연기관 엔진의 흡기 통로로 연결되는 연결편으로서 설계된 상부의 좁은 개방 단부(24')를 갖는 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 환형 함몰부(22)가 뚜껑 주위로 연장되거나, 또는 뚜껑(20)이 그의 상부에 함몰부(22) 및/또는 경사부를 포함하고, 오일 배출 통로(23)는 함몰부(22) 내에서 또는 경사부의 가장 깊은 지점에서 시작하는 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 침지 파이프(21)는 가스 유동 방향에서 확장된 단면을 구비하여 설계되고 양호하게는 원추형인 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 오일 출구(13)는 사이클론(10) 아래에 위치된 오일 수집 호퍼(30)를 구비하여 설계되고, 오일 배출 통로(23)의 하단부는 오일 수집 호퍼(30) 내로 개방된 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
  7. 제3항에 있어서, 분리기는 두개 이상의 사이클론(10)을 포함하고, 후드(24)는 모든 사이클론(10)들의 뚜껑(20) 및 침지 파이프(21)를 중첩하고, 단일 오일 배출 통로(23)가 제공된 것을 특징으로 하는 오일 분리기.
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