KR101014532B1 - 블로우바이 가스의 오일 분리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 오일 분리장치는, 엔진으로부터 발생되는 블로우바이 가스가 유입되어 외부로 배출될 수 있도록 헤드커버에 형성되는 블로우바이 가스 유로; 상기 블로우바이 가스 유로에 결합되어 블로우바이 가스 내의 오일을 분리시키기 위한 세퍼레이터;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 블로우바이 가스의 오일 분리장치는, 블로우바이 가스 내의 오일을 효과적으로 분리시킬 수 있으며, 블로우바이 가스를 외부로 배출시키기 위한 유로가 헤드커버에 형성되므로 블로우바이 가스 이송을 위한 별도의 호스나 파이프가 필요 없게 되고, 이에 따라 엔진의 컴팩트화가 가능해진다는 장점이 있다.
Figure R1020080073090
블로우바이 가스, 오일, 분리, 세퍼레이터, 유로, 헤드커버

Description

블로우바이 가스의 오일 분리장치{DEVICE FOR SEPARATING OIL FROM BLOW-BY GAS}
본 발명은 블로우바이 가스 내에 함유된 오일을 분리시키기 위한 오일 분리장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진의 헤드커버에 일체로 구비됨으로써 엔진의 컴팩트화를 구현할 수 있고, 오일 분리 효율이 향상되도록 구성되는 오일 분리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 배출가스를 배출원에 따라 구분하여 보면, 연료와 공기의 혼합기가 실린더 내에서 연소된 후 배기계를 통해 배출되는 배기가스와, 연료탱크 내 연료가 증발하여 발생되는 증발가스와, 연소실의 혼합기나 미연소가스가 크랭크 케이스로 유출되는 블로우바이 가스로 나눌 수 있다.
여기서, 블로우바이 가스(blow-by gas)는 압축행정과 팽창행정 동안 실린더와 피스톤의 간극을 통하여 연소실로부터 크랭크 케이스로 빠져나온 가스를 말하며, 이는 연소실로부터 크랭크 케이스로 빠져나온 뒤 실린더 블록의 통로와 실린더 헤드, 헤드 커버를 차례로 통과한다.
이와 같은 블로우바이 가스는 압축비가 높은 디젤엔진의 경우 압축행정시 실린더내의 고압의 압축가스가 실린더와 피스톤과의 틈새를 통하여 크랭크 케이스 내로 누설되므로 가솔린 엔진의 경우보다 심각한 문제를 유발하게 된다. 특히, 과급기를 사용하는 디젤엔진의 경우 크랭크 케이스나 실린더 헤드 커버의 블로우바이 가스 출구를 바로 흡기경로 상에 직접 접속하는 경우 높은 흡기 부압으로 인하여 유속이 증가하여 압력을 저하시키게 되므로 크랭크 케이스 내의 블로우바이 가스가 급격히 흡기측에 빨려들어가 크랭크 케이스 내의 압력이 비정상적으로 낮아지게 되며, 이로 인해 엔진오일의 소모량이 급증하고 각 시일부에서 누유를 일으키거나 먼지가 엔진 내부로 유입되는 등 엔진의 품질과 내구성에 치명적인 손상을 일으킬 수 있다.
이에 따라, 그 양이 많아질수록 엔진의 오일 소모량이 많아지고 배출가스에 악 영향을 주는 블로우바이 가스를 효과적으로 순환시키면서 특히, 블로우바이 가스의 흐름과 함께 이동되는 엔진 오일을 가스로부터 완전히 분리시켜 주는 것이 무엇보다도 중요한 사항이므로 이를 위해, 통상 블로우바이 가스의 흐름을 방해하면서 블로우바이 가스의 충돌을 통해 오일 분리하거나 또는 블로우바이 가스가 통과할 때 응집성 있는 오일이 분리되도록 필터 등을 그 흐름 경로 상에 설치하는 방식을 많이 사용하게 된다.
블로우바이 가스 내의 오일을 분리시키는 방식으로는, 헤드커버의 외측에 별도로 장착되는 외장형 세퍼레이터를 이용하는 방식과, 헤드커버 내에 배플이나 부직포를 장착시켜 오일을 분리시키는 방식이 많이 사용되고 있다.
그러나 배플이나 부직포로 오일을 분리시키는 경우 엔진 오일의 분리가 충분히 이루어지지 아니하므로 배기가스 규제가 점차적으로 강화되고 현 추세에서는 사용에 적합하지 아니하며, 별도의 외장형 세퍼레이터를 헤드커버에 장착시키는 경우는 엔진의 전체 크기가 증대되므로 엔진의 컴팩트화에 큰 저해요소가 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 블로우바이 가스 내의 오일을 효과적으로 분리시킬 수 있으며, 헤드커버에 일체로 구비됨으로써 엔진의 컴팩트화를 가능하게 할 수 있는 오일 분리장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 오일 분리장치는,
엔진으로부터 발생되는 블로우바이 가스가 유입되어 외부로 배출될 수 있도록 헤드커버에 형성되는 블로우바이 가스 유로;
상기 블로우바이 가스 유로에 결합되어 블로우바이 가스 내의 오일을 분리시키기 위한 세퍼레이터;
를 포함하여 구성된다.
상기 세퍼레이터는,
상기 블로우바이 가스 유로로 유입되는 블로우바이 가스가 순차적으로 지나도록 배치되는 프리세퍼레이터 및 메인세퍼레이터로 구성된다.
상기 블로우바이 가스 유로의 바닥면에는 상기 세퍼레이터에 의해 분리된 오 일이 배출되는 오일 드레인홀이 형성된다.
상기 오일 드레인홀에는 배출된 오일의 역류를 방지하기 위한 니플이 형성된다.
상기 블로우바이 가스 유로 중 상기 메인세퍼레이터 후단에는, 블로우바이 가스가 충돌되는 임팩트쉴드와, 상기 메인세러페이터를 지난 블로우바이 가스에서 분리된 오일을 배출시키기 위한 오일유출구가 형성된다.
상기 프리세퍼레이터와 메인세퍼레이터는, 상기 프리세퍼레이터와 메인세퍼레이터를 지나는 블로우바이 가스의 유동방향이 상호 교차하도록 배열된다.
상기 프리세퍼레이터는, 내부를 지나는 블로우바이 가스가 트위스트되어 속도가 증가될 수 있도록 구성된다.
상기 메인세퍼레이터는, 다수의 관통공이 형성된 블록 형상으로 형성된다.
상기 블로우바이 가스 유로는, 헤드커버로 전달된 블로우바이 가스가 상향으로 이동하여 유입되는 유입구와, 유입된 블로우바이 가스가 외부로 배출되도록 상기 헤드커버의 일측에 형성되는 배출구와, 상기 유입구와 배출구를 연통시키며 1회 이상 구부러진 형상을 형성되는 유동로를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 블로우바이 가스의 오일 분리장치는, 블로우바이 가스 내의 오일을 효과적으로 분리시킬 수 있으며, 블로우바이 가스를 외부로 배출시키기 위한 유로가 헤드커버에 형성되므로 블로우바이 가스 이송을 위한 별도의 호스나 파이프가 필요 없게 되고, 이에 따라 엔진의 컴팩트화가 가능해진다는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 오일 분리장치의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 오일 분리장치의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 오일 분리장치에 포함되는 블로우바이 가스 유로의 형상을 도시하는 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 오일 분리장치는, 엔진으로부터 발생되는 블로우바이 가스가 유입되어 외부로 배출될 수 있도록 헤드커버에 형성되는 블로우바이 가스 유로(100)와, 상기 블로우바이 가스 유로(100)에 결합되어 블로우바이 가스 내의 오일을 분리시키기 위한 세퍼레이터(200)를 포함하여 구성된다.
상기 블로우바이 가스 유로(100)는 헤드커버 내부에 구멍 형상으로 형성될 수도 있으나, 이와 같은 경우 상기 블로우바이 가스 유로(100) 제작이 매우 어려워지게 된다. 따라서 상기 블로우바이 가스 유로(100)는 상기 헤드커버의 상측에 홈 형상으로 형성되고, 상기 블로우바이 가스 유로(100)의 상부에는 유로커버(300)가 안착됨으로써, 블로우바이 가스가 상기 블로우바이 가스 유로(100)를 따라 흐를 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 이때, 상기 유로커버(300)에는 경우에 따라 상기 블로우바이 가스를 바이패스시킬 수 있도록 바이패스밸브(310)가 구비될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 오일 분리장치는, 엔진으로부터 발생되는 블로우가스를 세퍼레이터(200)로 전달하기 위한 별도의 호스나 파이프가 필요치 아니하므로, 엔진 전체의 컴팩트화가 가능해진다는 장점이 있다.
이때 상기 블로우바이 가스 유로(100)가 직선 형상으로 형성되면 블로우바이 가스에 불규칙 유동이 발생되지 아니하므로, 블로우바이 가스 내의 오일이 상기 블로우바이 가스 유로(100)의 내벽에 부딪힘으로써 발생되는 오일 분리 현상이 원활하게 일어나지 아니하게 된다. 따라서 상기 블로우바이 가스 유로(100)는, 헤드커버로 전달된 블로우바이 가스가 상향으로 이동하여 유입되는 유입구(110)와, 유입된 블로우바이 가스가 외부로 배출되도록 상기 헤드커버의 일측에 형성되는 배출구(120)와, 상기 유입구(110)와 배출구(120)를 연통시키며 1회 이상 구부러진 형상으로 형성되는 유동로(130)를 포함하여 구성됨이 바람직하다. 블로우바이 가스 유로(100)가 본 실시예와 같이 구성되는 경우, 블로우바이 가스는 유입구(110) 구간에서는 상향 이동하고, 유동로(130) 구간에서는 수평방향으로 U턴 되며, 배출구(120) 구간에서는 측방으로 휘어지면서 유동하게 되므로, 오일 분리 현상이 더욱 활발하게 일어날 수 있다는 장점이 있다.
이때, 상기 배출구(120) 측에는 블로우바이 가스의 배출 여부를 조정하기 위한 피씨브이밸브(400)(PCV valve)가 장착되고, 상기 피씨브이밸브(400)의 상부에는 피씨브이밸브 커버(410)가 결합된다. 상기 피씨브이밸브(400)는 탄성체(420)의 힘에 의해 배출구(120)를 향하는 유로를 막고 있다가 블로우바이 가스의 압력이 설정치 이상으로 커지는 경우 배출구(120)를 향하는 유로를 개방시킴으로써 상기 블로우바이 가스를 외부로 배출시키는 구성요소인데, 상기 피씨브이밸브(400)는 종래의 피씨브이밸브(400)와 구성 및 동작 면에서 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 세퍼레이터(200)가 종래와 같이 단순한 배플이나 부직포 등 하나의 구조로 구성되는 경우 오일이 효과적으로 분리되지 아니하는바, 상기 세퍼레이터(200)는 상기 블로우바이 가스 유로(100)로 유입되는 블로우바이 가스가 순차적으로 지나도록 배치되는 프리세퍼레이터(210) 및 메인세퍼레이터(220)로 구성된다.
이때 상기 프리세퍼레이터(210)와 메인세퍼레이터(220)는, 상기 프리세퍼레이터(210)와 메인세퍼레이터(220)를 지나는 블로우바이 가스의 유동방향이 상호 교차하도록 배열된다. 즉, 본 실시예에 도시된 바와 같이 상기 프리세퍼레이터(210)는 블로우바이 가스가 상향으로 유동하는 유입구(110) 측에 장착되고, 상기 메인세퍼레이터(220)는 블로우바이 가스가 수평방향으로 유동하는 유동로(130) 상에 장착되면, 블로우바이 가스는 상기 프리세퍼레이터(210)와 메인세퍼레이터(220)를 지나 는 동안 유동 방향이 변경되므로, 상기 블로우바이 가스에 함유되어 있던 오일은 보다 효과적으로 분리될 수 있다.
이때, 상기 프리세퍼레이터(210)와 메인세퍼레이터(220)를 거치는 동안 블로우바이 가스로부터 분리된 오일이 외부로 배출될 수 있도록, 상기 블로우바이 가스 유로(100)의 바닥면에는 오일 배출을 위한 오일 드레인홀(132)이 형성된다. 상기 오일 드레인홀(132)의 개수 및 위치는 엔진 및 헤드커버의 형상, 특성 등에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 오일 분리장치의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 오일 분리장치의 후방 단면 사시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 오일 분리장치의 측방 단면 사시도이다. 이때, 점선화살표는 블로우바이 가스의 유동방향을 표시하고, 실선화살표는 블로우바이 가스로부터 분리된 오일의 유동방향을 표시한다.
본 발명에 의한 오일 분리장치를 이용하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 엔진으로부터 발생된 블로우바이 가스는 유입구(110)에 장착된 프리세퍼레이터(210)를 통해 상향 유동하여 블로우바이 가스 유로(100)로 유입된 후 수평방향(도 3에서는 좌측방향)으로 유동되어 메인세퍼레이터(220)를 지나게 된다. 상기 블로우바이 가스가 프리세퍼레이터(210) 및 메인세퍼레이터(220)를 지나는 동안 분리된 오일은 유동로(130) 바닥에 형성된 오일 드레인홀(132)을 통해 오일팬으로 회수된다.
이때 상기 프리세퍼레이터(210)는 내부로 블로우바이 가스가 지날 수 있도록 다수의 유입홀(212)이 형성되는데, 상기 유입홀(212)의 내벽에는 나선형을 이루는 안내깃(214)이 형성된다. 이와 같이 유입홀(212) 내벽에 나선형의 안내깃(214)이 형성되면 상기 유입홀(212)을 지나는 블로우바이 가스는 트위스트되어 속도가 증가되는데, 블로우바이 가스가 트위스트되면서 속도가 증가하게 되면 블로우바이 가스 내에 함유된 오일이 가스와의 비중차에 의해 순수한 가스성분과 분리되므로, 블로우바이 가스로부터의 오일 분리 효과가 더욱 향상된다는 장점이 있다.
또한 상기 메인세퍼레이터(220)는, 다수의 관통공(222)이 형성된 블록 형상으로 형성된다(도 1 참조). 이때, 상기 관통공(222)은 매우 작은 직경을 갖도록 형성되므로, 블로우바이 가스는 상기 관통공(222)을 지나는 동안 관통공(222) 내벽과의 접촉을 통해 함유되었던 오일이 분리된다. 상기 관통공(222)의 개수, 크기, 배열형상 등은 블로우바이 가스의 특성 및 블로우바이 가스 유로(100)의 형상 등 여러 가지 조건에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.
상기 메인세퍼레이터(220)를 지난 블로우바이 가스는 U턴한 후 배출구(120)를 통해 외부로 배출되는데, 상기 블로우바이 가스가 메인세퍼레이터(220)를 통과한 직후 다시 한번 오일이 분리될 수 있도록, 상기 블로우바이 가스 유로(100) 중 상기 메인세퍼레이터(220) 후단에는 블로우바이 가스가 충돌되는 임팩트쉴드(136)가 형성된다. 따라서 상기 메인세퍼레이터(220)를 통과한 블로우바이 가스는 상기 임팩트쉴드(136)에 충돌되는 과정에서 함유되었던 오일이 한 번 더 분리된다. 이때, 상기 유동로(130) 바닥 일측에는 임팩트쉴드(136)에 의해 분리된 오일이 배출 될 수 있도록 오일 유출구(134)가 형성된다.
또한, 상기 유동로(130)의 측벽을 타고 흐르는 블로우바이 가스 내의 오일을 보다 효과적으로 분리시킬 수 있도록, 상기 오일 드레인홀(132)의 내벽에는 다수의 돌출부(138)가 형성된다. 이와 같은 돌출부(138)는 종래의 오일 분리장치에 적용되었던 배플과 유사한 기능을 하는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 오일 드레인홀(132)에는 도 5에 도시된 바와 같이 배출된 오일의 역류를 방지하기 위한 니플(500)이 형성된다. 상기 니플(500)은 하향 돌출된 오일 드레인홀(132)의 입구를 감싸도록 장착되는데, 상기 니플(500)의 내측면과 오일 드레인홀(132)의 입구 외측면 사이에는 소정의 간격이 형성되는바, 상기 오일 드레인홀(132)을 통해 드레인되는 오일(20)은 삼투압 현상에 의해 상기 니플(500)의 내측면과 오일 드레인홀(132)의 입구 외측면 사이의 틈으로 유입된다. 따라서 상기 니플(500)에 어느 정도의 오일(20)이 차있더라도 상기 오일(20)은 오일 드레인홀(132)을 통해 역류하지 아니하게 된다는 장점이 있다.
이와 같이 오일의 역류를 방지하기 위한 수단으로는 본 실시예에 언급된 구조의 니플(500)로 한정되지 아니하고, 유체의 역류를 방지하기 위한 것이라면 어떠한 구성 및 수단으로도 대체될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 오일 분리장치의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 오일 분리장치에 포함되는 블로우바이 가스 유로의 형상을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 오일 분리장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 오일 분리장치의 후방 단면 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 오일 분리장치의 측방 단면 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 헤드커버 100 : 블로우바이 가스 유로
110 : 유입구 120 : 배출구
130 : 유동로 200 : 세퍼레이터
210 : 프리세퍼레이터 220 : 메인세퍼레이터
300 : 유로커버 400 : 피씨브이밸브
500 : 니플

Claims (9)

  1. 엔진으로부터 발생되는 블로우바이 가스가 유입되어 외부로 배출될 수 있도록 헤드커버에 형성되는 블로우바이 가스 유로;
    상기 블로우바이 가스 유로에 결합되어 블로우바이 가스 내의 오일을 분리시키기 위한 세퍼레이터;를 포함하고,
    상기 세퍼레이터는 내부를 지나는 블로우바이 가스가 트위스트되어 속도가 증가될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블로우바이 가스 유로의 바닥면에는 상기 세퍼레이터에 의해 분리된 오일이 배출되는 오일 드레인홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오일 드레인홀에는 배출된 오일의 역류를 방지하기 위한 니플이 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는,
    상기 블로우바이 가스 유로로 유입되는 블로우바이 가스가 순차적으로 지나도록 배치되는 프리세퍼레이터 및 메인세퍼레이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 블로우바이 가스 유로 중 상기 메인세퍼레이터 후단에는, 블로우바이 가스가 충돌되는 임팩트쉴드와, 상기 메인세퍼레이터를 지난 블로우바이 가스에서 분리된 오일을 배출시키기 위한 오일유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 프리세퍼레이터와 메인세퍼레이터는, 상기 프리세퍼레이터와 메인세퍼레이터를 지나는 블로우바이 가스의 유동방향이 상호 교차하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 프리세퍼레이터와 메인세퍼레이터 중 상기 프리세퍼레이터는 내부를 지나는 블로우바이 가스가 트위스트되어 속도가 증가될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 메인세퍼레이터는, 다수의 관통공이 형성된 블록 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블로우바이 가스 유로는,
    헤드커버로 전달된 블로우바이 가스가 상향으로 이동하여 유입되는 유입구와, 유입된 블로우바이 가스가 외부로 배출되도록 상기 헤드커버의 일측에 형성되는 배출구와, 상기 유입구와 배출구를 연통시키며 1회 이상 구부러진 형상을 형성되는 유동로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리장치.
KR1020080073090A 2008-07-25 2008-07-25 블로우바이 가스의 오일 분리장치 KR101014532B1 (ko)

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