KR100491400B1

KR100491400B1 - 내연 기관용 크랭크 케이스 환기 밸브

Info

Publication number: KR100491400B1
Application number: KR10-1999-7012187A
Authority: KR
Inventors: 해크펠릭스
Original assignee: 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2005-05-25
Also published as: CN1265173A; JP2001512207A; WO1999006679A1; EP1000228B1; ATE224002T1; DE19732367A1; DE59805533D1; CN1097141C; EP1000228A1; KR20010014128A; US6158423A

Abstract

본 발명은 밸브 하우징(14, 16), 크랭크 케이스의 내부 공간(12)과 접속되는 가스 흡입 채널(32), 내연 기관의 흡기 채널과 접속되는 가스 유출 채널(28), 그리고 밸브 하우징(14, 16)을 크랭크 케이스측 내부 챔버(22)와 외부 챔버(24)로 분할하고 환기 밸브 헤드(34)를 갖춘 다이어프램(18)을 구비하는 내연 기관용 크랭크 케이스 환기 밸브(10)에 관한 것이다. 상기 다이어프램(18)은 환기 밸브 헤드(34)와 결합되어 양 챔버(22, 24) 사이의 압력차에 따라 가스 유출 채널(28)을 개방하거나 폐쇄하도록 배치된다. 밸브 하우징(14, 16)의 외부 챔버(24)는 가스 흡입 채널(32)에 접속되고, 크랭크 케이스측에는 통기 채널(26)이 마련되며, 이러한 채널은 내부 챔버(22)를 크랭크 케이스측에서 대기와 통기시킨다.

Description

내연 기관용 크랭크 케이스 환기 밸브{VALVE FOR SUCKING UP GASES FROM AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE CRANKCASE}

본 발명은, 밸브 하우징, 크랭크 케이스의 내부 공간에 접속되는 가스 유입 채널, 내연 기관의 흡기 채널에 접속되는 가스 유출 채널, 밸브 하우징을 크랭크 케이스측 내부 챔버와 외부 챔버로 분할하고 환기 밸브 헤드를 갖는 다이어프램을 구비하며, 상기 다이어프램이 환기 밸브 헤드와 함께 양 챔버 사이의 압력 차에 따라 가스 유출 채널을 선택적으로 개방하거나 폐쇄하는 청구항 1의 전제부에 따른 내연 기관용 크랭크 케이스 환기 밸브에 관한 것이다.

예컨대 DE 44 06 986 A1, EP 0 459 031 B1, DE 27 53 335 C2 및 EP 0 730 086 A1으로부터 공지된 크랭크 케이스 환기 장치는, 피스톤을 따라 크랭크 케이스의 내부에 도달되는 예컨대 오일 증기 및 미연소 탄화수소 등의 유해 물질을 크랭크 케이스로부터 엔진 연소실로 반송하여, 그러한 유해 물질이 대기 중으로 누출되지 않도록 하는 폐쇄 시스템이다. 그 경우, 내연 기관의 흡입 채널은 크랭크 케이스 환기 장치의 출구에 접속된다. 내연 기관의 운전 상태에 따라 그러한 흡입 채널 내에 어느 정도의 부압이 발생하므로, 그러한 부압이 크랭크 케이스 내에 그다지 전달되지 않게 하는 예방 조처를 강구해야만 하는데, 그 이유는 예방 조처를 강구하지 않을 경우에 공기가 외부로부터 예컨대 크랭크 샤프트 패킹을 경유하여 크랭크 케이스 내부로 흡입되어 유리하지 않기 때문이다.

이를 위해, DE 44 06 986 A1은 서두에 설명한 타입의 크랭크 케이스 환기 밸브를 제안하고 있다. 이러한 크랭크 케이스 환기 밸브의 경우에는, 크랭크 케이스와 반대의 다이어프램측에 있는 외부 챔버를 대기에 연통시키는 구멍이 밸브 하우징의 덮개에 마련되어 있다. 그러나, 그러한 구성에 있어서는, 가스 유출 채널이 크랭크 케이스측에서 대기압의 챔버를 향하게 배치되어 있어서, 환기 밸브로부터 크랭크 케이스를 통해 내연 기관의 흡기 채널에 이르는 복잡한 가스 채널이 필요하다는 단점이 있다. 그 결과, 내연 기관의 설치 위치가 다른 경우에는, 환기 밸브로부터 내연 기관의 흡기 채널에 이르는 경로가 달라지므로, 크랭크 케이스 환기 밸브를 개조할 필요가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 크랭크 케이스 환기 밸브의 횡단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 크랭크 케이스 환기 밸브의 종단면도이며,

도 3은 개방 상태의 크랭크 케이스 환기 밸브의 종단면도이고,

도 4는 크랭크 케이스 환기 밸브의 평면도이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 단점을 극복하고, 내연 기관의 설치 위치를 고려할 필요 없이 보편적으로 사용할 수 있는 전제된 유형의 크랭크 케이스 환기 밸브를 제공하는 것이다.

그러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징부를 수반하는 전제된 유형의 크랭크 케이스 환기 밸브에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 구성은 종속 청구항들에 개시되어 있다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 구성에서는, 밸브 하우징의 외부 챔버가 가스 유입 채널과 접속되고, 또한 밸브 하우징의 크랭크 케이스측 내부 챔버를 대기와 연통하게 하는 환기 채널이 크랭크 케이스측에 형성되어 있다.

그러한 구성의 장점은, 내연 기관의 흡기 채널과의 접속을 위한 장치를 갖춘 크랭크 케이스 환기 밸브의 가스 유출 채널이 크랭크 케이스로부터 멀리 있는 밸브 하우징측에 배치되어, 큰 비용을 들이지 않고도 설치 환경 및 설치 위치가 상이한 내연 기관에 보편적으로 적합하게 될 수 있다는 것이다. 그 반면에, 실질적으로 내연 기관의 크랭크 케이스의 구조에 의해 결정되는 구성 부품은 크랭크 케이스측에 배치되고, 그에 따라 설치 위치가 상이한 내연 기관에 대해서도 하나의 보편적인 크랭크 케이스를 사용할 수 있는데, 이 경우에는 흡기 채널 안내부에 자유롭게 접근할 수 있도록 하는 것만이 요구된다.

이것은, 예컨대 밸브 하우징을 일측이 개방된 기초 프레임과 내부에 가스 유출 채널이 통합되어 있는 덮개의 두 부품으로 형성함으로써 매우 간단하게 실현될 수 있는데, 그 경우에 기초 프레임은 회전 대칭으로 형성되고, 덮개는 적어도 기초 프레임과의 연결 부위에서 회전 대칭으로 형성된다. 가스 유출 채널이 마련된 덮개는 조립 시에, 가스 유출 채널이 내연 기관의 설치 위치에 따라 원하는 방향을 향하도록 소정의 위치에서 기초 프레임과 결합된다. 그에 의해, 설치 위치가 상이한 내연 기관에 있어서 환기 밸브와 내연 기관의 흡기 채널의 사이에서 추가의 접속용 어댑터 호스를 경우에 따라 생략할 수 있으며, 가스 유출 채널은 항상 내연 기관의 흡기 채널에 대해 최적의 방향으로 정향되거나 정향될 수 있다.

간단하고 저렴한 조립은 기초 프레임과 선택적으로 그에 추가하여 환기 채널을 크랭크 케이스와 일체로 형성함으로써 달성된다.

본 발명의 바람직한 다른 구성에서는, 다이아프램이 스프링에 의해 크랭크 케이스측 내부 챔버의 압력에 대항하여 편향된다. 그에 의하면, 스프링 편향력에 의해 크랭크 케이스의 예비 결정 압력이 설정될 수 있다.

스프링을 압축 스프링, 특히 코일 스프링으로서 외부 챔버에 배치함으로써 매우 간단한 동시에 확실하게 작동하는 배치 구조가 달성된다.

환기 채널은 크랭크 케이스 또는 크랭크 케이스의 캡과 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징, 장점 및 바람직한 구성은 종속 청구항 및 첨부 도면을 참조로 한 본 발명에 관한 이후의 예시적인 설명으로부터 명확히 파악될 수 있다.

크랭크 케이스(12)에 씌워진 캡(13)에 마련되는 본 발명에 따른 크랭크 케이스 환기 밸브(10)의 도 1 및 도 2에 도시된 바람직한 실시예는 기초 프레임(14) 및 덮개(16)를 포함하며, 이들은 함께 밸브 하우징(14, 16)을 형성한다. 밸브 하우징(14, 16)내에는 시트(20)에 지지되어 밸브 하우징(14, 16)을 2개의 챔버(22, 24), 즉 하부 챔버(22)와 상부 챔버(24)로 분할하는 다이어프램(18)이 배치되어 있다. 하부 챔버(22)는 크랭크 케이스측에 형성되는 반면에, 상부 챔버(24)는 크랭크 케이스(12)와 반대의 밸브 하우징(14, 16)측에 형성되어 있다. 여기서, 크랭크 케이스(12)는 가동 기구를 수납하는 실린더 크랭크 케이스와 그 위에 끼워진 실린더 헤드를 총괄하여 지칭하는 것으로 이해해야 한다.

다이어프램(18)의 시트(20)와 밸브 하우징의 기초 프레임(14)은 캡(13)과 일체로 형성된다. 기초 프레임(14)에 장착될 수 있는 덮개(16)는 내연 기관의 도시 생략된 흡기 채널에 접속하기 위한 보조 접속관(30)을 갖춘 가스 유출 채널(28)을 추가로 포함한다. 그에 의하여, 가스 유입 채널(32)을 경유하여 상부 챔버(24)에 도달되는 크랭크 케이스의 가스(38)는 내연 기관의 연소 공정으로 반송되고 대기 중으로 누출되지 않는다.

다이어프램(18)에 마련되는 환기 밸브 헤드(34)는 다이어프램(18)의 왕복 이동 시에 가스 유출 채널(28)을 선택적으로 개방하거나 폐쇄하도록 배치된다. 이를 위하여, 하부 챔버(22)는 크랭크 케이스측에서 환기 채널(26)을 경유하여 대기와 연통된다. 그에 따라, 하부 챔버(22)는 항상 대기압으로 된다. 상부 챔버(24)는 내연 기관의 흡기 채널과 접속되기 때문에, 상부 챔버(24)와 하부 챔버(22)의 사이에는 언제나 압력차가 존재하고, 이러한 압력차는 내연 기관의 흡기 채널과 대기 사이의 압력차에 해당하는 것이다. 상부 챔버(24), 즉 흡기 채널이 부압으로 있는 경우에, 다이어프램(18)은 도 1 및 도 2에서와 같이 상방으로 가압되어 환기 밸브 헤드(34)가 가스 유출 채널(28)을 폐쇄하게 된다. 이로 인하여, 과도하게 큰 부압이 크랭크 케이스(12) 내로 전달되어 경우에 따라서는 공기가 크랭크 샤프트 패킹을 경유하여 크랭크 케이스(12)로 흡입되는 것이 자동으로 방지된다. 다른 한편으로는, 크랭크 케이스 가스(38)를 적절하게 흡출하도록 크랭크 케이스 환기 밸브(10)에 어느 정도의 부압이 존재하는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 코일 압축 스프링(36)으로서 형성되어 상부 챔버(24)에 배치되는 스프링(36)이 마련되어 있다. 이 스프링(36)은 다이어프램(18)을 대기압에 대항하여 환기 밸브 헤드(34)의 개방 방향으로 편향시키므로, 환기 밸브 헤드(34)는 스프링 편향력에 의해 미리 결정된 압력차가 챔버(22, 24) 사이에 존재하는 때에만 가스 유출 채널(28)을 폐쇄하게 된다. 가스 유출 채널(28)이 개방되어 있을 때에는, 크랭크 케이스(12)로부터 내연 기관의 흡기 채널로 배기가 이루어진다. 그 경우, 스프링(36)의 예비 압축에 의해, 배기가 이루어질 때까지 내연 기관의 흡기 채널 내에 최대 부압이 발생된다. 그러한 부압 또는 흡기 채널과 대기압 사이의 압력차가 스프링(36)에 의해 미리 결정된 값을 넘어서 상승하면, 외부의 과압이 다이어프램(18)과 환기 밸브 헤드(34)를 통하여 가스 유출 채널(28)을 폐쇄하게 된다.

도 1 및 도 2에 도시된 상태에서는, 가스 유출 채널(28)이 환기 밸브 헤드(34)에 의해 폐쇄되어 있다. 이와 달리, 도 3은 가스 유출 채널(28)이 개방되어 있는 상태를 도시하고 있다. 이한 상태에서, 스프링 편향력이 충분히 크거나 상부 챔버(24) 내의 부압이 충분히 낮아서, 크랭크 케이스 가스(38)가 크랭크 케이스(12)로부터 캡(13)을 경유하여 상부 챔버(22)로, 그리고 가스 유출 채널(28)과 보조 접속관(30)을 경유하여 내연 기관의 흡기 채널로 흐르는데, 이 때 흡기 채널에 존재하는 약간의 부압이 경우에 따라 그러한 과정을 지원한다.

내연 기관의 설치 위치, 예컨대 종방향으로 설치되는지 횡방향으로 설치되는지의 여하에 따라, 내연 기관의 흡기 채널에 접속하기 위하여 적절한 다른 방향으로 보조 접속관(30)을 정향시킬 필요가 있을 수 있다. 이를 위해, 덮개(16)는 기초 프레임(14)과 접촉하는 그 둘레에서 회전 대칭으로 형성되고, 기초 프레임(14)은 전체적으로 회전 대칭으로 형성된다. 그러한 방식으로, 덮개(16)는 임의의 각도 위치로 기초 프레임(14)에 장착되어, 그 기초 프레임에 연결될 수 있으며, 그에 따라 보조 접속관(30)도 덮개의 둘레에서 360°중 임의의 각도로 정향될 수 있다. 이것은 보조 접속관(30)의 2개의 각도 위치와 관련하여 도 4에 도시되어 있다. 이러한 연결은 마찰 용접에 의해 수행되는 것이 바람직하지만, 예컨대 접착, 나사 결합 또는 초음파 용접과 같은 다른 방안에 의해서 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 크랭크 케이스 환기 밸브(10)의 특별한 특징은, 다이어프램(18)의 이면에서의 대기 연통, 즉 "내부"로부터의 대기 연통 또는 크랭크 케이스측에서의 대기 연통이 예컨대 크랭크 케이스(12)의 캡(13)과 일체로 형성된 채널(26)을 경유하여 이루어진다는 것이다.

오일의 분리는 예컨대 흐름 방향으로 가스 유입 채널(32)의 전방에서 캡(13) 또는 크랭크 케이스(12) 내에 배치되는 도시 생략한 라비린스(labyrinth)에서 이루어진다. 그럼에도 불구하고 오일이 크랭크 케이스 가스(38)와 함께 상부 챔버(24)로 유입될 경우에는, 오일이 챔버(24)에서, 예컨대 덮개(16)와 경계를 이루는 측면에서 분리된 후에, 다시 가스 유출 채널(32)을 경유하여 크랭크 케이스(12) 내로 흘러서 복귀된다.

Claims

크랭크 케이스 환기 밸브(10)를 포함하는 내연 기관으로서,

상기 크랭크 케이스 환기 밸브(10)는 밸브 하우징(14, 16)과, 크랭크 케이스(12)의 내부 챔버에 접속되는 가스 유입 채널(32)과, 내연 기관의 흡기 채널과 접속되는 가스 유출 채널(28)과, 밸브 하우징(14, 16)을 크랭크 케이스(12) 쪽의 내부 챔버(22)와 외부 챔버(24)로 분할하고 환기 밸브 헤드(34)를 갖춘 다이어프램(18)을 구비하며, 이 다이어프램(18)은 환기 밸브 헤드(34)와 함께 양 챔버(22, 24) 사이의 압력차에 따라 가스 유출 채널(28)을 선택적으로 개방하거나 폐쇄하는 것인 내연 기관에 있어서,

밸브 하우징(14, 16)의 외부 챔버(24)가 가스 유입 채널(32)에 접속되며, 밸브 하우징(14, 16)의 크랭크 케이스측 내부 챔버(22)를 대기압에 연통시키는 환기 채널(26)이 크랭크 케이스(12)쪽에 배치 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항에 있어서, 밸브 하우징은 일측이 개방된 기초 프레임(14)과, 내부에 가스 유출 채널(28)이 일체로 형성되어 있는 덮개(16)의 두 부품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제2항에 있어서, 기초 프레임(14)은 회전 대칭으로 형성되고, 덮개(16)는 적어도 기초 프레임(14)과의 결합 부위에서 회전 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제2항 또는 제3항에 있어서, 덮개(16)와 기초 프레임(14)은 마찰 용접에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제2항 또는 제3항에 있어서, 기초 프레임(14)은 크랭크 케이스(12) 또는 크랭크 케이스(12)의 캡(13)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 환기 채널(26)은 크랭크 케이스(12) 또는 크랭크 케이스(12)의 캡(13)에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다이어프램(18)은 스프링(36)에 의해 크랭크 케이스측 내부 챔버(22) 내의 압력에 대항하여 편향되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제7항에 있어서, 스프링(36)은 압축 스프링으로서 외부 챔버(24) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.