KR100453654B1 - 피스톤에 일체로 형성되는 피시브이밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 피스톤 중앙 상단에 PCV밸브가 설치되어 크랭크 케이스에 발생되는 블로바이가스가 바로 연소실로 흡입되도록 하는 피스톤에 일체로 형성되는 PCV밸브에 관한 것으로,

연소실과 크랭크 케이스가 연통되도록 피스톤의 크라운부 상측에 소정 크기로 관통형성되는 장착공과;

내부에 스프링 장착부 및 밸브 시트가 형성되는 통형으로 상기한 장착공에 고정 장착되는 밸브 케이스와;

상기한 밸브 케이스의 상부 밸브 시트에 안착되도록 상부가 "T"자 형상으로 형성되고, 하부는 스프링 장착부에 장착되는 스프링에 의해 탄력지지되는 밸브; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

피스톤에 일체로 형성되는 피시브이밸브{PCV valve apparatus}

본 발명은 피스톤에 일체로 형성되는 PCV밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 피스톤 중앙 상단에 PCV밸브가 설치되어 크랭크 케이스측에 발생되는 블로바이가스가 바로 연소실로 흡입되도록 하는 피스톤에 일체로 형성되는 PCV밸브에 관한 것이다.

일반적으로 엔진이 운전되는 중에는 연소실로부터 크랭크 케이스 내에 어느 정도의 배기가스나 혼합기가 새어 들어온다. 그 때문에 엔진 오일은 연소가스의 수분, 연료 등의 영향으로 엷어지거나 변질되어 슬러지가 생긴다. 이것을 방지하기 위하여 크랭크 케이스에 브리더라는 환기장치를 설치하여 대기중으로 방출했으나, 이 가스 중에는 다량의 탄화수소(HC)를 포함하여 대기의 오염원이 되므로 강제적으로 흡기계로 도입하여 다시 연소실로 보내거 연소시키는 블로바이가스 환원장치(Positive Crankcase Ventilation)가 설치되어 있다.

도 4는 블로바이가스에 포함된 오일을 분리하기 위한 장치를 도시한 것으로서, 엔진(10)으로 대기 중의 흡입공기를 유입시키기 위한 장치인 흡기계가 형성된다. 상기한 흡기계는 대기 중의 공기를 흡입하기 위한 에어덕트(11)와 에어클리너(12)가 엔진룸의 일측에 형성되고, 상기한 에어클리너(12)는 스로틀바디(13)와 연통되고, 상기 스로틀바디(13)의 내부에는 엑셀페달과 연동되어 엔진으로 흡입되는 공기량을 조절하기 위한 스로틀밸브(14)가 형성된다. 또한, 상기한 스로틀바디(13)의 후측으로는 혼합공기가 스월되도록 하기 위한 서지탱크(15)가 형성된다.

그리고 엔진(10)의 크랭크 케이스 내에서 발생되어 실린더헤드 커버로 상승된 블로바이가스를 서지탱크(15) 측으로 유도하기 위한 PCV호스(16)가 엔진(10)의 실린더헤드 커버와 상기 서지탱크(15) 사이에 형성된다. 상기한 실린더헤드 커버와 연결되는 PCV호스(16)의 일측에는 블로바이가스 중에 포함된 오일을 분리하기 위한 PCV밸브(17)가 형성되어 있다. 그리고 상기한 엔진(10)의 크랭크 케이스 내로 대기 중의 신선한 공기를 불어넣어 주기 위한 브리더 호스(18)가 스로틀바디(13)의 전방과 연결된다.

따라서 블로바이가스 중에 포함된 오일의 입자가 상기한 PCV밸브(17)에서 분리되어 오일은 별도의 오일통로를 통해 오일팬으로 유도되고, 오일이 제거된 블로바이가스는 PCV호스(16)와 서지탱크(15)를 거쳐 흡입공기와 함께 연소실로 유도되어 재연소되는 것이다.

그러나 상기와 같이 크랭크 케이스에서 발생되는 블로바이가스는 실린더 헤드 커버와 PCV밸브 등 복잡한 경로를 거쳐 연소실로 공급되므로서 엔진의 레이 아웃 측면에서 복잡한 구조로 형성될 뿐만 아니라 많은 부품들이 소요되는 단점이 있다.

또한, 크랭크 케이스에 형성되는 블로바이가스는 오일과 혼합되어 이루어지는 것이기 때문에 고온다습한 상태이다. 따라서 다량의 습기가 함유된 블로바이가스가 서지탱크(15)로 유입될 때, 스로틀바디(13)를 통해 유입되는 차가운 공기에 의해 PCV호스(16)의 니플(19) 부분에서는 결빙(Icing)이 발생되는 문제가 있었다.

그리고 블로바이가스 중에 함유되어 있는 오일로 인하여 흡기 매니폴드 쪽에 카본 퇴적이 발생되어 흡기 성능에 많은 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 피스톤 중앙 상단에 PCV밸브가 설치되어 크랭크 케이스측에 발생되는 블로바이가스가 바로 연소실로 흡입되도록 하는 피스톤에 일체로 형성되는 PCV밸브를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

연소실과 크랭크 케이스측이 연통되도록 피스톤의 크라운부 상측에 소정 크기로 관통형성되는 장착공과;

내부에 스프링 장착부 및 밸브 시트가 형성되는 통형으로 상기한 장착공에 고정 장착되는 밸브 케이스와;

상기한 밸브 케이스의 상부 밸브 시트에 안착되도록 상부가 "T"자 형상으로 형성되고, 하부는 스프링 장착부에 장착되는 스프링에 의해 탄력지지되는 밸브; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성되는 PCV밸브가 장착된 연소실의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 PCV밸브의 확대단면도.

도 3은 본 발명에 의한 PCV밸브의 작동상태도.

도 4는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

20 : 피스톤 22 : 장착공

23 : 스로프부 24 : 가스켓

25 : 실린더블럭 26 : 실린더헤드

27 : 연소실 28 : 크랭크 케이스측

30 : PCV밸브 31 : 밸브 케이스

32 : 스프링 장착부 33 : 상부 밸브 시트

34 : 하부 밸브 시트 35 : 밸브

37 : 스프링 39 : 고정링

이하, 본 발명의 구조 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성되는 PCV밸브가 장착된 연소실의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 PCV밸브의 확대단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 PCV밸브의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성되는 피스톤을 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 PCV밸브를 지시하는 것이다.

상기한 피스톤(20)은 실린더 블럭(25)과 실린더 헤드(26)의 조립에 의해 이루어지는 실린더에 종래와 같이 장착되는데, 상기 피스톤(20)의 크라운부 상측 도중에는 연소실(27)과 크랭크 케이스측(28)이 연통되도록 하는 장착공(22)이 소정 크기로 형성된다.

상기한 장착공(22)은 상기 PCV밸브(30)가 장착되기 위한 것으로, 그 상부측의 내주연에는 나사부가 형성된다.

상기한 PCV밸브(30)는 밸브 케이스(31), 밸브(35), 스프링(37)으로 구성된다.

상기 밸브 케이스(31)는 통형상을 이루며 그 내부하측에는 스프링 장착부(32)가 상하보다 조금 큰 직경으로 형성되고, 그 상단에는 상부 밸브 시트(33)가 형성되고, 상기 스프링 장착부(32)에 하측에는 하부 밸브 시트(34)가 형성된다. 또한, 상기 밸브 케이스(31)의 상부 외주연에는 나사가 형성되어 장착공(22)에 나사결합될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 밸브(35)의 상부는 단면이 대체로 "T"자 형상으로 형성되어 상기한 상부 밸브 시트(33)에 안착되며, 그 하단에는 스프링(37)의 일단이 걸리도록 환형돌부(36)가 형성되어 하부 밸브 시트(34)에 안착된다.

그리고 상기한 스프링(37)은 상기 스프링 장착부(32)의 상측을 고정측으로 하여 일단이 지지되며, 다른 일단은 상기한 밸브(35)의 환형돌부(36) 상부를 탄력지지하게 된다.

즉, 상기한 밸브(35)는 그 하측에서 전해지는 압력이 스프링(37)의 탄성을 이길 경우에 위로 상승되어 상하의 밸브 시트(33,34)로부터 밸브면이 떨어져 개방되도록 형성 것이다.

그리고 상기한 밸브 케이스(31)의 하단에는 링홈(38)이 형성되는데, 이는 상기 밸브 케이스(31)를 피스톤(20)의 장착공(22)에 장착한 후 피스톤(20)이 작동되는 동안에 PCV밸브(30)가 이탈되는 것을 방지하기 위한 고정링(39)을 끼우기 위한 것이다.

또한, 상기한 장착공(22)의 슬로프부(23)에는 연소실(27)의 높은 압력에 의해 연소실(27) 내의 가스가 크랭크 케이스(28)로 새지 않도록 하기 위한 가스켓(24)이 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 PCV밸브의 작동을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 시동되어 연소실(27)로 유입된 혼합기가 연소되는 과정에서 피스톤(20) 링의 틈새를 통해 크랭크 케이스측(28)으로 블로바이가스가 새어 들어간다.

이와 같이 크랭크 케이스측(28)으로 새어 들어온 블로바이가스는 피스톤(20)이 흡기 행정시에 연소실(27)의 압력이 낮아지고 상대적으로 크랭크 케이스측(28)의 압력이 높아지는 틈을 타서 PCV밸브(30)를 통해 연소실(27)로 유입된다. 즉, 연소실(27)과 크랭크 케이스(28)의 압력차이가 상기 스프링(37)의 탄성을 누르게 되는데, 이 때 상기한 PCV밸브(30)의 밸브(35)가 상승되어 블로바이가스가 연소실(27)로 유도된다. 이렇게 연소실(27)로 유입된 블로바이가스는 신기와 혼합되어 연소된다.

상기한 밸브(35)는 피스톤(20)이 압축, 폭발, 배기 행정시인 경우에는 연소실(27)의 압력이 높아지고 크랭크 케이스측(28)의 압력이 상대적으로 낮아지게 되므로서 상기한 PCV밸브(30)의 밸브(35)는 닫힌 상태가 유지된다.

특히, 상기와 같이 피스톤 링의 틈 사이로 새어 들어오는 블로바이가스는 크랭크 케이스측(28) 내에서 지체되지 않고 곧바로 PCV밸브(30)를 통해 연소실(27)로 유도되므로서 블로바이가스에 함유되는 오일량이 적게 된다. 따라서 종래의 기술에서 PCV호스를 통해 재순환되는 블로바이가스보다 탄화율이 줄어들어 까다로운 배기가스 규제를 만족시키는 데 유리한 입장이 된다. 또한, 흡기매니폴드 측에 카본 퇴적이 일어나지 않게 되어 흡기계의 성능이 향상되어지며, PCV호스가 필요없게 되므로서 엔진의 레이아웃을 단순화하게 되고 그에 따른 부품의 수가 줄어 원가절감 측면에서도 유리하게 된다.

참고로, 상기와 같이 PCV밸브(30)의 밸브(35)가 개방되었을 경우에 윤활 및 냉각을 위해 크랭크 케이스측(28) 내로 비산되는 오일이 상기 PCV밸브(30)를 통해 연소실(27)로 유입될 가능성이 있으나, 이는 블로바이가스가 통과되는 경로가 도면에서와 같이 여러번 절곡된 상태로 되어 있으므로 유체상태인 오일이 연소실(27)까지 유입되는 양은 미세한 양이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 크랭크 케이스측에 생성되는 블로바이가스를 재순환하기 위한 PCV밸브가 피스톤의 상부 일측에 형성되므로서, PCV호스가 필요없어 엔진의 레이아웃이 단순화되어 엔진의 제작공정 축소와 원가절감 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 흡기계에 카본이 축적되는 것이 방지되므로서 엔진의 성능리 향상되고 배기가스 규제 측면에서도 유리한 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 연소실(27)과 크랭크 케이스측(28)이 연통되도록 피스톤(20)의 크라운부 상측에 소정 크기로 관통 형성되는 장착공(22)에 PCV밸브를 장착하여 크랭크 케이스측에서 생성되는 블로바이가스를 연소실로 흡입되게 하는 것에 있어서,

   상기 PCV밸브(30)는,

   내부에는 스프링 장착부(32)가 형성되어 있고, 상,하단에는 상,하부 밸브시트(33,34)가 형성되는 통형으로 형성되어 상기한 장착공(22)에 고정 장착되는 밸브 케이스(31)와;

   상기한 밸브 케이스(31)의 상부 밸브시트(33)에 안착되도록 상부는 단면이 "T"자 형상으로 형성되고, 하부는 스프링 장착부(32)에 탄력설치되는 스프링(37)을 지지하기 위한 환형돌부(36)가 형성되어 있는 밸브(35);

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤에 일체로 형성되는 PCV밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 밸브 케이스(31)는 피스톤(20)의 장착공(22)에 나사결합되는 것을 특징으로 하는 피스톤에 일체로 형성되는 PCV밸브
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 밸브 케이스(31)의 하단에는 고정링(39)이 장착되어 피스톤(20)의 장착공(22)으로부터 상기 밸브 케이스(31)가 이탈되는 것이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 피스톤에 일체로 형성되는 PCV밸브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기한 피스톤(31)의 스로프부(23)에는 밀폐를 위한 가스켓(24)이 장착되는 것을 특징으로 하는 피스톤에 일체로 형성되는 PCV밸브.