KR100428170B1 - 엔진의 블로바이가스 제어장치 - Google Patents

엔진의 블로바이가스 제어장치 Download PDF

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KR100428170B1
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Abstract

본 발명은 엔진의 블로바이가스 제어장치에 관한 것으로, 엔진의 동작시 로커 커버내에 포집되는 블로바이가스의 유동을 엔진의 저부하 및 고부하시에 각각 스로틀 기구와 아이들 스피드 제어 기구를 우회하여 서어지 탱크측으로 유입될 수 있도록 하여, 블로바이가스중 함유된 미연소 가스와 오일 및 수분 등이 스로틀 기구와 아이들 스피드 제어 기구에 퇴적됨에 따라 유발되는 부품의 작동 불량의 문제를 해소할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 외부의 공기를 유입받는 흡기 관로(10)와, 이 흡기 관로(10)상에 설치되어 흡입 공기의 유동량을 조절하는 스로틀 기구(12), 이 스로틀 기구(12)와 연통되는 서어지 탱크(14), 상기 흡기 관로(10)와 로커 커버(18) 사이에 배설된 브리더 호스(20), 상기 로커 커버(18)와 서어지 탱크(14) 사이에 배설된 PCV 호스(24)와 이에 설치된 PCV 밸브(22)를 포함하는 엔진의 블로바이가스 제어장치에 있어서, 상기 스로틀 기구(12)를 구성하는 스로틀 바디(28)의 일측에 폐공간을 이루는 하우징(30)이 구비되고, 이 하우징(30)내에 스로틀 밸브(32)와 연동하여 엔진의 저부하시에는 흡입 공기의 유동 경로를 제어하고, 엔진의 고부하시에는 블로바이가스의 유동 경로를 제어하는 제어 밸브(34)가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 블로바이가스 제어장치{blowby gas control system for engine}
본 발명은 엔진의 블로바이가스 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 동작중 실린더와 피스톤 사이의 틈새를 통해 배출되어 로커 커버내에 포집되었다가 서어지 탱크측으로 유입되는 블로바이가스의 유동 경로를 엔진의 저부하 및 고부하시에 각각 스로틀 기구와 아이들 스피드 제어 기구를 우회하여 서어지 탱크측으로 유입되도록 함으로써, 블로바이가스중 함유된 미연소 가스와 오일 및 수분 등이 스로틀 기구와 아이들 스피드 제어 기구에 퇴적되지 않도록 하는 엔진의 블로바이가스 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 배출가스는 그 배출원에 따라 크게 증발가스(evaporative gas)와 블로바이가스(blowby gas) 및 배기가스(exhaust gas)로 구분된다.
여기서, 상기 증발가스는 혼합기 형성장치나 연료탱크내에 저장된 연료가 증발하여 대기중에 방출되는 가스인 데, 이의 주성분은 사용연료의 탄화수소(HC)와 같은 조성을 하고 있다.
그리고, 상기 블로바이가스는 엔진의 실린더와 피스톤 사이의 간극을 통해 연소실의 혼합기나 미연소가스가 크랭크케이스로 유출된 것으로, 통상 크랭크케이스 배출물이라 지칭되며, 이의 조성은 대부분 미연 탄화수소(HC)이고, 나머지는 연소가스 및 불완전 연소된 혼합가스로 되어 있다.
또한, 상기 배기가스는 연료 및 공기의 혼합기가 엔진의 실린더내에서 연소된 다음 배기계의 배기매니폴드와 배기파이프를 통해 대기중으로 방출되는 것인 바, 통상적으로 자동차의 내연기관에서 연료로 사용되고 있는 거의 대부분이 여러 종류의 탄화수소 혼합물인 관계로 연소시 실린더내에서 완전 연소가 이루어지지 못하면 필연적으로 유해 물질이 배출될 수 밖에 없는 실정인데, 이 유해 배출물질은 대개 일산화탄소(CO)와, 미연 탄화수소(HC) 및, 질소산화물(NOX)의 복합적으로 포함되어 있다.
따라서, 자동차에는 배기가스중 포함된 각종 유해성분을 줄이고자 하는 대책이 강구되어야만 했는 데, 이의 일환중 상기 증발가스의 저감대책으로는 혼합기 형성장치 또는 연료탱크에서 발생된 가솔린 증발가스를 일시적으로 저장하였다가 기관의 흡기계통으로 보내 연소시키는 활성탄 저장방식이 일반적이었고, 상기 블로바이가스의 저감대책으로는 크랭크케이스나 실린더헤드로부터 블로바이가스를 흡기계통으로 되돌리는 방법(블로바이가스 환원장치)이 일반적이었으며, 상기 배기가스의 저감대책으로는 기관의 개량이나 혼합시 형성기구의 개선, 점화장치 개량 및 점화시기제어, 후처리 시스템의 채택 등과 같은 다양한 방법이 대두되는 실정이었다.
한편, 상기와 같은 배기가스의 저감대책중 일환으로 상기 블로바이가스 환원장치라 지칭되는 블로바이가스 제어장치(blowby gas control system)는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부의 공기를 유입받는 흡기 관로(10)와, 이 흡기 관로(10)상에설치되어 흡입 공기의 유동량을 가속 페달의 답입 정도에 따라 조절하는 스로틀 기구(12), 이 스로틀 기구(12)와 연결되어 이로부터 유입되는 흡입 공기의 유동을 안정화시켜 주는 서어지 탱크(14) 및, 이 서어지 탱크(14)에 일체로 연결됨과 더불어 엔진의 각 기통별 연소실과 개별적으로 연통되는 다수개의 유동 통로인 런너(16)를 포함하는 엔진의 흡기 계통에서, 상기 흡기 관로(10)와 로커 커버(18) 사이에 배설된 브리더 호스(20)와, 상기 로커 커버(18)와 서어지 탱크(14) 사이에서 PCV 밸브(Positive Crankcase ventilation Valve;22)와 함께 배설된 PCV 호스(24)를 부가하여 구성된다.
여기서, 상기 흡기 관로(10)와 스로틀 기구(12) 사이에는 엔진의 아이들시 흡입 공기의 유동량을 제어하는 아이들 스피드 제어 기구(26)가 구비되어 있어, 이 아이들 스피드 제어 기구(26)는 엔진의 아이들시 최소한의 흡입 공기를 공급하게 된다.
따라서, 상기와 같이 구성된 블로바이가스 제어장치는 엔진의 아이들 및 저속, 저부하시 상기 스로틀 기구(12)의 제어에 따라 스로틀 밸브(도시안됨)가 폐쇄되거나 약간 개방된 상태로 되고, 이에 따라 상기 서어지 탱크(14)의 내부는 대략 230 내지 280mmHg 정도의 부압이 작용하게 되며, 상기 흡기 관로(10)에 장착된 브리더 호스(20)를 통해 상기 로커 커버(18)내에 유입된 흡입 공기는 이에 포집되어 있던 블로바이가스와 혼입되는 한편, 상기 로커 커버(18)내에서 블로바이가스와 혼입된 흡입 공기는 상기 PCV 밸브(22)의 개방에 따라 서어지 탱크(14)내로 유입되어 연소실로 공급되어 연소가 이루어지게 된다.
또한, 엔진의 고속 및 고부하시에는 상기 스로틀 밸브가 개방된 상태가 됨에 따라, 상기 서어지 탱크(14)내 압력은 정압에 가까운 부압의 상태가 되며, 또한 상기 로커 커버(18)내에 엔진의 회전수 및 부하에 비례하여 발생하는 많은 양의 블로바이가스가 포집되어 있기 때문에, 상기 PCV 밸브(22)와 PCV 호스(24)를 통한 서어지 탱크(14)로의 유동외에 상기 브리더 호스(20)를 통해 흡기 관로(10)로의 역류 현상이 발생하게 된다.
즉, 엔진의 고속 및 고부하시에는 상기 로커 커버(18)내에 포집된 블로바이가스는 브리더 호스(20)를 통해 흡기 관로(10)로 유입되고, 이 흡기 관로(10)내에서 흡입 공기와 혼입된 상태에서 스로틀 기구(12)를 거쳐 서어지 탱크(14)로 유입된 다음 연소실로 공급되어 연소가 이루어지게 된다.
이는 상기 로커 커버(18)내에 포집되는 블로바이가스의 압력이 엔진의 고속 및 고부하에 따라 크게 상승하기 때문에, 상기 흡기 관로(10)와 로커 커버(18) 사이의 압력 차이가 상기 서어지 탱크(14)와 로커 커버(18) 사이의 압력 차이 보다 크게 발생하기 때문에 기인되는 현상인 것이다.
그런데, 상기와 같이 엔진의 고속 및 고부하시에 상기 로커 커버(18)내에서 포집된 블로바이가스가 브리더 호스(20)를 통해 흡기 관로(10)로 역류된 다음 스로틀 기구(12)를 지나 서어지 탱크(14)로 유입되면, 상기 블로바이가스중 함유된 미연소 가스와 오일 및 수분 등이 상기 스로틀 기구(12) 와 아이들 스피드 제어기구(26)의 각 부품에 퇴적되어 이들을 오염시킬 뿐만 아니라, 오염에 따른 이들 부품의 작동 불량을 초래하게 되는 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 동작시 로커 커버내에 포집되는 블로바이가스의 유동을 엔진의 저부하 및 고부하시에 각각 스로틀 기구와 아이들 스피드 제어 기구를 우회하여 서어지 탱크측으로 유입될 수 있도록 하여, 블로바이가스중 함유된 미연소 가스와 오일 및 수분 등이 스로틀 기구와 아이들 스피드 제어 기구에 퇴적됨에 따라 유발되는 부품의 작동 불량의 문제를 해소할 수 있도록 하는 엔진의 블로바이가스 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부의 공기를 유입받는 흡기 관로와, 이 흡기 관로상에 설치되어 흡입 공기의 유동량을 조절하는 스로틀 기구, 이 스로틀 기구와 연통되는 서어지 탱크, 상기 흡기 관로와 로커 커버 사이에 배설된 브리더 호스, 상기 로커 커버와 서어지 탱크 사이에 배설된 PCV 호스와 이에 설치된 PCV 밸브를 포함하는 엔진의 블로바이가스 제어장치에 있어서, 상기 스로틀 기구를 구성하는 스로틀 바디의 일측에 폐공간을 이루는 하우징이 구비되고, 이 하우징내에 스로틀 밸브와 연동하여 엔진의 저부하시에는 흡입 공기의 유동 경로를 제어하고, 엔진의 고부하시에는 블로바이가스의 유동 경로를 제어하는 제어 밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 엔진의 블로바이가스 제어장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 블로바이가스 제어장치의 요부를 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 밸브 바디에 조립되는 밸브 조립체를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 엔진의 블로바이가스 제어장치가 저속 저부하시 작동 상태를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 엔진의 블로바이가스 제어장치가 고속 고부하시 작동 상태를 도시한 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10-흡기 관로 12-스로틀 기구
14-서어지 탱크 16-런너
18-로커 커버 20-브리더 호스
22-PCV 밸브 24-PCV 호스
26-아이들 스피드 제어 기구 28-스로틀 바디
30-하우징 32-스로틀 밸브
34-제어 밸브
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 블로바이가스 제어장치의 요부를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 밸브 바디에 조립되는 밸브 조립체를 도시한 사시도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 도 2 내지 도 5에 각각 도시되지 않은 참조 부위는 블로바이가스 제어장치의 전체 구성을 도시한 도 1을 참고로 하여 기술하기로 한다.
본 발명은 블로바이가스 제어장치에 있어서, 엔진의 고부하시 흡기 관로로 역류되는 블로바이가스를 스로틀 기구와 단절된 상태에서 서어지 탱크측으로 유입될 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해 본 발명은 도 2 내지 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 스로틀 기구(12)를 구성하는 스로틀 바디(28)의 일측에 독립된 형태의 폐공간을 이루는 하우징(30)이 형성되고, 이 하우징(30)에는 상기 스로틀 기구(12)의 제어에 따라 회동하는 스로틀 밸브(32)와 동축상으로 설치되어, 엔진의 저부하시 흡입 공기의 유동은 물론, 엔진의 고부하시 블로바이가스의 유동을 각각 제어하는 제어 밸브(34)가 설치된다.
먼저, 상기 하우징(30)에는 일측에 스로틀 바디(28)측과 각각 연통되는 제1연통구(30a)와 제2연통구(30b)가 형성되고, 타측에 브리더 호스(20)의 설치를 위한 제3연통구(30c)와 제4연통구(30d)가 각각 형성되며, 이들 상기 제3연통구(30c)와 제4연통구(30d)는 각각 브리더 호스(20)를 매개로 엔진의 로커 커버(18)와 교통이 가능하게 된다.
여기서, 상기 제1연통구(30a)와 제3연통구(30c)는 동일한 제1평면(X)상에서 서로 대향된 위치에 형성되고, 상기 제2연통구(30b)와 제4연통구(30d)는 제1평면(X)으로부터 대략 직각으로 회동하여 이격된 제2평면(Y)상에서 서로 대향된 위치에 형성되어 있다.
그리고, 상기 제어 밸브(34)는 스로틀 기구(12)의 작동에 따라 회동되는 회동축(12a)상에 스로틀 밸브(32)와 함께 일체로 고정된 것으로, 상기 제어 밸브(34)는 엔진의 저부하시 제2연통구(30b)와 제4연통구(30d)를 폐쇄시킴과 더불어 엔진의 고부하시 제1연통구(30a)와 제3연통구(30c)를 각각 폐쇄시키도록 되어 있다.
또한, 상기 제어 밸브(34)의 중앙부위에는 관통 구멍(34a)을 형성하고 있는 바, 이 관통 구멍(34a)은 엔진의 저부하시와 고부하시에 각각 상기 제1연통구(30a)와 제3연통구(30c) 사이 및, 제2연통구(30b)와 제4연통구(30d) 사이의 교통을 선택적으로 허용하는 역할을 하는 것이다.
한편, 상기 하우징(30)에는 스로틀 밸브(32)와 제어 밸브(34)를 각각 고정설치하고 있는 회동축(12a)의 설치를 위한 지지구멍(30e,30f)이 상기 제1연통구(30a)와 제2연통구(30b) 사이 및 상기 제3연통구(30c)와 제4연통구(30d) 사이에 각각 형성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 블로바이가스 제어장치에서 상기 하우징(30)과 이에 설치된 제어 밸브(34)는 각각 엔진의 저부하시 흡기 관로(10)와 로커 커버(18) 사이의 교통을 허용하는 제1유동 경로와, 엔진의 고부하시 로커 커버(18)와 서어지 탱크(14) 사이의 교통을 허용하는 제2유동 경로를 각각 형성하게 되는 것이다.
여기서, 상기 제1유동 경로는 제1연통구(30a)와 관통 구멍(34a) 및 제3연통구(30c) 사이를 연결하는 관로에 해당하는 것이고, 상기 제2유동 경로는 제2연통구(30b)와 관통 구멍(34a) 및 제4연통구(30d) 사이를 연결하는 관로에 해당하는 것이다.
한편, 엔진의 아이들시 흡입 공기의 유동량을 제어하는 아이들 스피드 제어 기구(26)는 도 2에 도시되지는 않았지만, 상기 스로틀 바디(28)의 전단부측에서 흡기 관로(10)와 사이에 설치된다.
이하, 본 발명에 따른 엔진의 블로바이가스 제어장치의 작동을 상세히 설명한다.
먼저, 엔진의 저부하시에는 상기 스로틀 기구(12)의 제어에 따라 스로틀 밸브(32)가 스로틀 바디(28)를 폐쇄시키거나 약간 개방된 상태를 유지하게 되고, 이때, 상기 흡기 관로(10)를 통해 스로틀 바디(28)내로 유입된 흡입 공기는 상기 하우징(30)의 제1연통구(30a)를 통해 하우징(30)내로 유입되며, 이 하우징(30)내에 유입된 흡입 공기는 상기 제어 밸브(34)에 형성된 관통 구멍(34a)을 지나 제3연통구(30c)를 통해 브리더 호스(20)로 유입되는 한편, 이 브리더 호스(20)를 통해 흡입 공기는 엔진의 로커 커버(18)내에 유입되어 로커 커버(18)내에 포집된 블로바이가스와 혼입된 다음, 상기 PCV 밸브(22)의 개방에 따라 서어지 탱크(14)내로 유입되어 연소실로 공급되어 연소되어진다.
이 경우, 상기 제어 밸브(34)는 회동축(12a)을 매개로 스로틀 밸브(32)와 일체로 회동하게 됨은 물론, 상기 제2연통구(30b)와 제4연통구(30d)를 폐쇄시키게 된다.
이 결과, 상기 제어 밸브(34)는 제1유동 경로만을 교통가능하게 하고, 제2유동 경로는 교통 불가능한 상태로 되게 한다.
그리고, 엔진의 고부하시에는 상기 스로틀 기구(12)의 제어에 따라 스로틀 밸브(32)가 스로틀 바디(28)를 거의 완전 개방된 상태를 유지하게 되고, 이때 상기 흡기 관로(10)를 통해 스로틀 바디(28)내로 유입된 흡입 공기는 서어지 탱크(14)측으로 공급된다.
이때, 상기 서어지 탱크(14)내의 압력 저하에 따라 로커 커버(18)내에 포집되어 있던 블로바이가스는 브리더 호스(20)를 통해 하우징(30)내로 역류하게 되는 바, 즉 상기 제4연통구(30d)를 통해 하우징(30)내로 역류된 블로바이가스는 상기 제어 밸브(34)의 관통 구멍(34a)을 지나 제2연통구(30b)로 유동하게 되고, 이 제2연통구(30b)를 빠져 나온 블로바이가스는 스로틀 밸브(32)를 지나 서어지 탱크(14)내로 유입되는 흡입 공기에 혼입되어 서어지 탱크(14)내로 유입되어진다.
이 경우, 상기 제어 밸브(34)는 회동축(12a)을 매개로 스로틀 밸브(32)와 일체로 회동하게 됨은 물론, 상기 제1연통구(30a)와 제3연통구(30c)를 폐쇄시키게 된다.
이 결과, 상기 제어 밸브(34)는 제2유동 경로만을 교통가능하게 하고, 제1유동 경로는 교통 불가능한 상태로 되게 한다.
따라서, 상기와 같이 엔진의 고부하시 로커 커버(18)내에 포집되어 있던 블로바이가스가 서어지 탱크(14)의 부압의 저하에 따라 스로틀 바디(28)측으로 역류됨에 있어, 스로틀 기구(12)는 물론 아이들 스피드 제어 기구(26)를 거치지 않고 바로 스로틀 바디(28)를 통해 서어지 탱크(14)내로 유입되는 흡입 공기에 혼입되어 서어지 탱크(14)를 지나 연소실로 유입됨으로써, 상기 스로틀 기구(12)와 아이들 스피드 제어 기구(26)에는 블로바이가스중 함유된 미연소 가스와 오일 및 수분 등에 의한 오염 및 퇴적에 따른 부품의 작동 불량 현상을 배제할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 블로바이가스 제어장치에 의하면, 엔진의 부하에 따라 작동되는 스로틀 밸브(32)와 연동하는 제어 밸브(34)를 매개로 하여 엔진의 고부하시 로커 커버(18)에서부터 브리더 호스(20)를 거쳐 흡기 관로(10)측으로 역류되는 블로바이가스가 스로틀 바디(28)를 통해 서어지 탱크(14)내로 유입되는 흡입 공기에 혼입될 수 있도록 함으로써, 블로바이가스중 함유된 미연소 가스와 오일 및 수분 등의 불순물들이 스로틀 기구(12)와 아이들 스피드 제어 기구(26)측에 퇴적되는 것을 원천적으로 방지할 수 있어, 아이들 불량과 가속 불량 등의 잦은 부품의 작동 불량에 대한 문제를 해소할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.

Claims (6)

  1. 외부의 공기를 유입받는 흡기 관로(10)와, 이 흡기 관로(10)상에 설치되어 흡입 공기의 유동량을 조절하는 스로틀 기구(12), 이 스로틀 기구(12)와 연통되는 서어지 탱크(14), 상기 흡기 관로(10)와 로커 커버(18) 사이에 배설된 브리더 호스(20) 및, 상기 로커 커버(18)와 서어지 탱크(14) 사이에 배설된 PCV 호스(24)와 이에 설치된 PCV 밸브(22)를 포함하는 엔진의 블로바이가스 제어장치에 있어서,
    상기 스로틀 기구(12)를 구성하는 스로틀 바디(28)의 일측에서 이와 연통되는 제1연통구(30a)와 제2연통구(30b)를 각각 형성함과 더불어, 타측에 상기 브리더 호스(20)를 매개로 로커 커버(18)와 연통되는 제3연통구(30c)와 제4연통구(30d)를 각각 형성하고서 폐공간을 이루는 하우징(30)이 구비되고;
    상기 하우징(30)내에서 상기 스로틀 밸브(32)의 회동축(12a)과 동축상으로 고정되어, 엔진의 저부하시 제2연통구(30b)와 제4연통구(30d)를 폐쇄시킴과 더불어, 엔진의 고부하시 제1연통구(30a)와 제3연통구(30c)를 폐쇄시키는 제어 밸브(34)가 설치되며;
    상기 제어 밸브(34)에는 상기 제1연통구(30a)와 제3연통구(30c) 사이와, 상기 제2연통구(30b)와 제4연통구(30d) 사이의 교통을 각각 허용하는 관통 구멍(34a)이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 블로바이가스 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1연통구(30a)와 제3연통구(30c)는 동일한 제1평면(X)상에 서로 대향된 위치에 형성되고, 상기 제2연통구(30b)와 제4연통구(30d)는 제1평면(X)으로부터 직각으로 회동한 제2평면(Y)상에서 서로 대향된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 블로바이가스 제어장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(30)에는 회동축(12a)의 설치를 위한 지지구멍(30e,30f)이 상기 제1연통구(30a)와 제2연통구(30b) 사이와, 상기 제3연통구(30c)와 제4연통구(30d) 사이에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 블로바이가스 제어장치.
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