KR101905972B1

KR101905972B1 - 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버 및 엔진

Info

Publication number: KR101905972B1
Application number: KR1020160116418A
Authority: KR
Inventors: 윤석준; 류현욱; 고원혁; 이병철
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-10-10
Also published as: KR20180028726A; US10107160B2; US20180073404A1; CN206845267U

Abstract

본 발명의 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버는 하단/상단 커버(10,20)와 배플(30) 및 노즐(61)로 형성된 통기구조(Ventilation Structure), 충격 효과(Impact Effect)를 발생시키는 임펙트(Impact)가이드(40)와 임펙트(Impact) 리브(50) 및 충돌 효과(Collision)Effect)를 발생시키는 미디아(Media)(63)로 형성된 오일분리구조(Oil Separation Structure)를 포함하고, 실린더헤드(100)와 함께 엔진에 적용됨으로써 블로우 바이가스(Blow By Gas)에 포함된 오일 입자를 2번의 충격효과(Impact Effect)와 1번의 충돌효과(Collision)Effect)로 분리한다. 그 결과 블로우 바이가스가 엔진에서 외부로 배출되기 전 약 95%에 도달된 오일분리효율로 되는 엔진 오일의 재활용을 높임으로써 엔진 오일 소모량을 크게 줄여주는 특징이 있다.

Description

유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버 및 엔진{Flow Accelerating Ventilation type Head Cover and Engine thereby}

본 발명은 헤드커버에 관한 것으로, 특히 블로우 바이가스(Blow By Gas) 내 오일 입자 제거 효율을 높여 엔진오일 소모량이 줄어든 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버 및 엔진에 관한 것이다.

일반적으로 내연 기관 엔진은 연소실을 형성한 실린더블록과 결합된 실린더 헤드로 엔진 상부부위를 구성하고, 실린더헤드의 내부 공간으로 캠축과 밸브 개폐 기구를 장착하며, 실린더헤드의 양측부위로 엔진 흡기계와 엔진 배기계를 각각 연결한다.

특히, 상기 내연 기관 엔진은 블로우 바이가스 배출 시스템을 더 구비하고, 상기 블로우 바이가스 배출 시스템은 연소 시 필연적으로 발생되는 블로우 바이가스에서 오일 입자를 거른 후 실린더 헤드 쪽으로 모아서 서지탱크(또는 흡기계)로 보내준다. 여기서, 상기 블로우 바이가스는 연소실에서 완전 연소되지 않고 피스톤과 실린더 사이의 미세한 틈을 통하여 실린더블록 하부의 크랭크케이스로 유입된 가스로서 탄화수소와 일산화탄소가스를 주성분으로 하면서 엔진 오일의 오일 입자를 포함한다.

그러므로 상기 실린더헤드는 그 내부공간을 외부와 차단하도록 헤드커버와 결합되고, 상기 헤드커버는 블로우 바이가스를 위한 통기구조(Ventilation Structure)를 구비한다. 상기 통기구조는 블로우 바이가스가 부딪히는 리브구조를 형성함과 더불어 블로우 바이가스가 경유하는 블로우 바이가스 통로를 이루면서 블로우 바이가스에 포함된 오일입자가 걸러지는 배플(Baffle)로 구성된다.

일례로, 배기가스와 오일 입자를 포함한 블로우 바이가스는 실린더 블록에서 실린더 헤드를 거쳐 헤드커버 쪽으로 올라가는 가스흐름경로를 형성하고, 헤드커버로 올라온 블로우 바이가스는 헤드커버의 리브와 배플의 가스 입구부위에 부딪혀 오일 입자가 걸러진 블로우 바이가스로 전한된다. 이어 오일 입자가 걸러진 블로우 바이가스는 배플의 가스 입구로 들어와 블로우 바이가스 통로를 거쳐 지나면서 서지탱크(또는 흡기계)쪽으로 빠져나가게 된다. 그 결과 제거된 오일 입자는 헤드커버의 리브와 배플을 통해 다시 오일 팬으로 수거되어 재활용됨으로써 엔진 오일의 소모량이 줄어들 수 있다.

이와 같이 임펙트(Impact)타입 배플을 이용하여 블로우 바이가스가 부딪혀 오일 입자가 걸러지는 방식의 통기구조는 임펙트(Impact)방식 통기구조로 칭한다.

일본등록특허공보 5778009(2015.07.17)

하지만, 상기 임펙트 방식 통기구조는 오일 입자 제거를 블로우 바이가스의 임펙트(Impact)성능에 전적으로 의존함으로써 오일분리효율(Oil Separation Efficiency)이 낮을 수밖에 없다.

그 결과 엔진 오일은 낮은 오일분리효율로 인해 소모량이 증가되고, 엔진 오일 소모량 증가는 엔진의 오일부족을 초래하면서 엔진 오일 보충 주기의 단축을 가져오게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 블로우 바이가스의 오일분리효율을 리브와 배플에 의한 2번의 충격효과(Impact Effect)에 더해 유동가속부재에 의한 1번의 충돌효과(Collision Effect)로 크게 높여줌으로써 엔진 오일 재활용은 높이고 엔진 오일 소모량은 줄여준 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버 및 엔진의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버는 엔진에서 발생된 오일 입자를 포함한 블로우 바이가스(Blow By Gas)가 모여지도록 개방된 하부 공간과 상기 블로우 바이가스가 상기 엔진의 외부로 빠져나가도록 폐쇄된 상부공간으로 구분하고, 상기 하부 공간과 상기 상부 공간을 연통시켜 상기 블로우 바이가스가 상기 하부 공간에서 상기 상부 공간으로 배출되는 배플 통로를 구비한 배플; 상기 블로우 바이가스가 상기 배플 통로로 유입되기 전 부딪히는 충격효과(Impact Effect)로 상기 오일 입자를 분리하도록 상기 배플 통로에 결합되어 상기 하부 공간으로 위치되는 임펙트 가이드; 상기 블로우 바이가스가 상기 엔진의 외부로 빠져나가기 전 부딪히는 충격효과(Impact Effect)로 상기 오일 입자를 분리하도록 상기 상부공간에서 돌출된 임펙트 리브; 상기 배플 통로를 빠져나가는 상기 블로우 바이가스의 흐름속도를 가속시켜 상기 상부 공간에서 부딪히는 충돌효과(Collision Effect)로 상기 오일 입자를 분리하도록 상기 배플 통로에 결합되어 상기 상부 공간으로 위치되는 유동가속부재;가 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 유동가속부재는 오리피스로 상기 블로우 바이가스를 가속시켜주도록 복수개의 오리피스가 천공된 노즐, 상기 노즐과 간격을 두도록 상기 상부공간에 결합되어 상기 충돌효과를 발생하는 와이어 매쉬(Wire Mesh)로 이루어진 미디아로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 임펙트 가이드는 상기 배플 통로의 주위를 가리는 좌측 가이드와 우측 가이드로 구성된다. 상기 임펙트 리브는 상기 상부 공간의 전체 길이를 구획하는 전방/중앙/후방 구간의 각각에서 서로 다른 배열 간격으로 돌출되어 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 배플은 상기 배플 통로의 반대쪽으로 오일 배출구를 구비하고, 상기 배플 통로에서 상기 오일 배출구로 이어지면서 상기 오일 배출구에서 깔대기 형상을 이루는 오일 드레인 경로를 형성한다.

바람직한 실시예로서, 상기 하부공간은 하단 커버로 형성되고, 상기 상부공간은 상단 커버로 형성되며, 상기 배플은 볼팅 부재로 결합된 상기 하단 커버와 상기 상단 커버의 결합부위로 위치되어 상기 상부공간과 상기 하부공간을 구분하면서 상기 상단 커버에서 돌출된 보스로 고정된다. 상기 상단 커버에는 상기 블로우 바이가스가 상기 엔진의 외부로 빠져나가는 통로로 작용하는 출구 니플이 구비된다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진은 연소가 이루어지는 실린더 블록; 상기 실린더 블록의 상부로 결합되고, 엔진에서 발생된 오일 입자를 포함한 블로우 바이가스(Blow By Gas)가 모여지는 실린더 헤드; 상기 실린더 블록의 하부로 결합되고, 상기 블로우 바이가스에서 제거된 오일 입자가 회수되는 오일 팬; 상기 실린더 헤드에 결합되고, 상기 블로우 바이가스가 부딪히는 충격효과(Impact Effect)를 2회 형성하면서 충돌효과(Collision Effect)를 1화 형성하여 상기 블로우 바이가스에서 상기 오일 입자를 제거하는 헤드커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 헤드 커버는 양쪽 개방 공간을 형성하는 테두리 프레임으로 이루어진 하단 커버, 한쪽 개방 공간을 형성하는 테두리 프레임으로 이루어져 볼팅 부재를 매개로 상기 하단 커버와 결합되는 상단 커버, 상기 하단 커버와 상기 상단 커버의 결합부위로 위치되어 내부 공간을 상기 하단커버의 하부공간과 상기 상단 커버의 상부 공간으로 분리하는 배플, 상기 배플의 배츨 통로를 감싸 블로우 바이가스가 부딪혀 충격 효과(Impact Effect)를 발생시키는 임펙트(Impact)가이드, 상기 상단 커버의 바닥면에 형성되어 출구 니플로 빠져나가는 블로우 바이가스가 부딪혀 충격 효과(Impact Effect)를 발생시키는 임펙트(Impact)리브, 상기 배플의 상기 배플 통로를 빠져나오는 블로우 바이가스를 가속시키는 노즐, 노즐을 빠져나온 블로우 바이가스가 부딪혀 충돌 효과(Collision Effect)를 발생시키는 미디아로 구성된다.

이러한 본 발명의 엔진은 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버로 구성됨으로써 기존 임펙트 방식 통기 구조 대비 충격 효과와 충돌 효과의 상승작용으로 오일분리효율이 크게 높아지고, 그 작용 및 효과도 다음과 같은 장점을 구현한다.

첫째, 높아진 오일분리효율로 엔진 오일 수거량은 높이고 엔진 오일 소모량은 줄일 수 있다. 둘째, 오일분리효율을 높이는 충돌효과가 노즐을 이용한 블로우 바이가스 흐름속도 증가로 이루어짐으로써 통기 구조 성능은 높이면서 원자적으로 기존 임펙트 방식 통기 구조 대비 동등 수준을 유지하고, 통기 구조 적용 헤드 커버의 저가화가 이루어진다. 셋째, 노즐에서 빠져나오는 블로우 바이가스 흐름경로에 놓여진 와이어 매쉬(Wire Mesh) 타입 미디아(Media)로 충돌효과를 높여줌으로써 배플을 통한 오일 드레인이 용이해 진다. 넷째, 헤드 커버의 리브 배열 변경과 배플의 유입구 가이드 부착등과 같은 간단한 구조변경을 통한 충격 효과 상승만으로도 오일분리효율을 더욱 높여 줄 수 있다. 다섯째, 높아진 오일분리효율로 블로우 바이가스가 오일 입자를 포함하지 않고 엔진에 재공급됨으로써 연소성능 향상과 유해물질 생성도 줄일 수 있다. 여섯째, 높아진 오일분리효율로 기존 엔진 대비 성능을 높인 차세대 엔진에서 요구되는 엔진 오일 요구조건이 충족될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배플의 임펙트 가이드의 세부 구조이며, 도 3은 본 발명에 따른 임펙트 리브의 세부 구조이고, 도 4는 본 발명에 따른 유동가속부재의 세부 구조이며, 도 5는 본 발명에 따른 헤드커버가 적용된 엔진에서 유동가속방식 통기 구조로 블로우 바이가스가 배출되는 상태이고, 도 6은 본 발명에 따른 임펙트 배플과 임펙트 리브로 인한 오일 분리 상태이고, 도 7은 본 발명에 따른 유동가속부재로 인한 오일 분리 후 오일 팬으로 드레인(Drain)되는 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 헤드 커버(1)는 하단 커버(10), 상단 커버(20), 배플(30), 임펙트(Impact) 가이드(40), 임펙트(Impact) 리브(50), 유동가속부재(60)를 포함하고, 상기 배플(30)에 의해 하부 공간과 상부공간으로 구분되어 엔진에서 발생되어 올라온 블로우 바이가스가 모여 지는 내부공간을 형성한다.

구체적으로 상기 하단 커버(10)와 상기 상단 커버(20)는 볼팅 부재(1-1)로 결합되어 한쪽 면(즉. 실린더 블록과 결합되는 면)이 개방된 내부 공간을 형성한다. 상기 하단 커버(10)는 양쪽 개방 공간을 형성하도록 측면 테두리로 이루어진다. 상기 상단 커버(20)는 한쪽 개방 공간을 형성하도록 바닥면 프레임으로 이루어지고, 내부 공간이 전방 구간(20-1)과 중앙 구간(20-2) 및 후방 구간(20-3)으로 구분되며, 배플(30)이 결합되는 전방 보스(21-1)를 전방 구간(20-1)과 중앙 구간(20-2)의 경계부위에서 돌출시켜주고, 배플(30)이 결합되는 후방 보스(21-2)를 중앙 구간(20-2)과 후방 구간(20-3)의 경계부위에서 돌출시켜 주며, 블로우 바이가스가 빠져나가는 출구 니플(23)을 후방 구간(20-3)에 형성하여 준다. 특히, 상기 전방 구간(20-1)은 배플 룸(Baffle Room)을 형성함으로써 배플(30)의 배플 통로(31)가 위치됨과 더불어 유동가속부재(60)가 결합되는 장소로 제공된다.

구체적으로 상기 배플(30)은 배플 통로(31)와 오일 배출구(32)가 양쪽 끝 부위에 구비된 오일 드레인 경로(33)를 형성하고, 하단 커버(10)와 상단 커버(20)의 결합부위로 위치되어 헤드 커버(1)의 내부 공간을 하단 커버(10)의 내부 공간과 상단 커버(20)의 내부 공간으로 분리한다. 특히, 상기 배플 통로(31)는 사각형상이나 직사각형상으로 이루어지고, 상기 오일 배출구(32)는 튜브나 파이프로 이루어지며, 상기 오일 드레인 경로(33)는 오일 배출구(32)에서 깔대기 형상을 이룸으로써 모여진 오일의 배출을 보다 용이하게 한다.

구체적으로 상기 임펙트 가이드(40)는 배플(30)의 저면부(즉, 오일 드레인 경로(33)가 형성된 상면부의 반대쪽 면)에서 배플 통로(31)를 전후방을 감싼다. 이 경우, 엔진의 전방쪽을 Front로 후방쪽을 Rear로 할 때 배플 통로(31)의 전방은 엔진의 전방쪽을 배플 통로(31)의 후방은 엔진의 후방쪽으로 정의된다. 상기 임펙트 리브(50)는 상단 커버(20)의 바닥면에서 소정 높이로 돌출되어 전방 구간(20-1)과 중앙 구간(20-2) 및 후방 구간(20-3)에 형성된다.

구체적으로 상기 유동가속부재(60)는 노즐(61)과 미디아(Media)(63)로 구성되고, 상기 노즐(61)은 배플(30)의 상면부(즉, 임펙트 가이드(40)가 구비된 저면부의 반대쪽 면)에서 배플 통로(31)의 둘레를 둘러싼 상태에서 배플 통로(31)를 빠져나가는 블로우 바이가스의 유동속도를 가속시켜 준다. 상기 미디아(63)는 블로우 바이가스가 가속된 유동속도로 부딪힌 후 흐름 경로를 변경하도록 상단 커버(20)의 전방 구간(20-1)의 바닥면에 결합됨으로써 노즐(61)과 간격을 둔 상태로 노즐(61)을 마주보도록 위치된다.

한편, 도 2 내지 도 4는 각각 임펙트 가이드(40), 임펙트 리브(50), 노즐(61), 미디아(63)의 세부 구성을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 상기 임펙트 가이드(40)는 직사각의 판(plate) 형상으로 이루어진 좌,우측 가이드(41,43)로 구성되고, 상기 좌측 가이드(41)는 배플 통로(31)의 전방쪽 부위를 가려주고 상기 우측 가이드(43)는 배플 통로(31)의 후방쪽 부위를 가려준다. 특히, 상기 좌,우측 가이드(41,43)는 그 높이를 약 15mm로 동일하게 함으로써 캠에 의해 발생되는 비산 오일이 배플 통로(31)로 직접 유입되는 현성을 방지한다. 그러므로 상기 좌,우측 가이드(41,43)는 배플 통로(31)의 4면중 전후방에 설치되어 블로우바이 가스 흐름 방향과 일치됨으로써 블로우바이 가스의 임펙트(Impact)에 의한 오일 입자의 분리가 최대화되고, 4면 중 전후방을 제외한 나머지 2면을 가려주지 않음으로써 블로우바이 가스가 배플 통로(31)로 용이하게 유입될 수 있다.

특히, 상기 좌,우측 가이드(41,43)의 부착위치(L)는 배플(30)의 전방 쪽으로 치우쳐 위치되되, 배플 통로(31)를 통과한 블로우 바이가스의 오일 입자가 약 90% 걸러질 수 있는 거리로 설정된다. 그러므로 상기 부착위치(L)는 실험을 통해 최적화된다.

도 3을 참조하면, 상기 임펙트 리브(50)는 상단 커버(20)의 전방 구간(20-1)에서 소정 높이로 돌출된 전방 리브(50-1), 상단 커버(20)의 중앙 구간(20-2)에서 소정 높이로 돌출된 중앙 리브(50-2) 및 상단 커버(20)의 후방 구간(20-3)에서 소정 높이로 돌출된 후방 리브(50-3)로 구분된다. 특히, 상기 전방 리브(50-1)와 상기 중앙 리브(50-2) 및 상기 후방 리브(50-3)의 각각은 복수개의 리브가 조합되어 배열되되, 그 배열 간격은 각각 다르게 형성된다.

일례로, 상기 전방 리브(50-1)는 서로 이웃한 2개의 리브 간 간격을 제1 간격(a)과 제2 간격(a-1)로 하여 형성되고, 상기 중앙 리브(50-2)는 서로 이웃한 2개의 리브 간 간격을 제3 간격(b)과 제4 간격(b-1)로 하여 형성되며, 상기 후방 리브(50-3)는 서로 이웃한 2개의 리브 간 간격을 제5 간격(c)과 제6 간격(c-1)으로 하여 형성된다. 이 경우 상기 중앙 리브(50-2)의 제3,4 간격(b,b-1)은 전방 리브(50-1)의 제1,2 간격(a,a-1)과 후방 리브(50-3)의 제5,6 간격(c,c-1)보다 작게 형성됨으로써 촘촘한 리브 배열을 형성한다. 그 결과 상기 전방 리브(50-1)와 상기 후방 리브(50-3)는 리브 개수를 최소화하여 블로우바이 가스의 배출을 용이하게 하는 반면 상기 중앙 리브(50-2)는 블로우바이 가스가 부딪히는 리브 개수를 보다 많게 하여 오일 입자 분리 효과를 더욱 증대시켜 줄 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 노즐(61)은 단방향 개방형 내부공간으로 배플 통로(31)를 에워싸도록 소정 높이의 노즐바디로 이루어지고, 내부공간으로 들어온 블로우 바이가스가 노즐바디를 빠져나가면서 가속되도록 원형 홀의 오리피스(orifice)를 형성한다. 특히, 상기 오리피스는 노즐바디의 좌측부위에 뚫려진 좌측 오리피스 열(6-1)과 노즐바디의 우측부위에 뚫려진 우측 오리피스 열(6-2)로 구성됨으로써 노즐 바디에 복수개로 형성된다. 상기 미디아(63)는 와이어 매쉬(Wire Mesh)(63-1)로 이루어지고, 상기 와이어 매쉬(63-1)는 좌,우측 오리피스 열(6-1,6-2)을 나와 가속된 블로우 바이가스가 충돌함으로써 오일 입자 분리 효과를 더욱 증대시켜 줄 수 있다. 이 경우 분리된 오일 입자는 오일로 뭉쳐 배플(30)의 오일 드레인 경로(33)를 따라 오일 배출구(32)쪽으로 흘러간다.

한편, 도 5는 블로우 바이가스가 배출되는 엔진의 예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 엔진은 연소가 이루어지는 실린더 블록(200)의 상부부위로 실린더 헤드(100)와 헤드커버(1)를 구비하고, 실린더 블록(200)의 하부부위로 엔진오일이 충진된 오일 팬(300)(도 7 참조)을 구비한다.

구체적으로 상기 헤드커버(1)는 도 1 내지 도 4를 통해 기술된 헤드커버(1)와 동일하다. 그러므로 상기 헤드커버(1)의 통기구조(Ventilation Structure)는 하단/상단 커버(10,20), 배플(30), 배플 통로(31), 노즐(61), 및 출구 니플(23)로 형성되고, 오일분리구조(Oil Separation Structure)는 임펙트 가이드(40), 임펙트 리브(50), 미디아(63), 오일 배출구(32), 오일 드레인 경로(33)로 형성된다.

엔진에서 발생된 블로우 바이 가스는 실린더 블록(200)에서 실린더 헤드(100)쪽으로 올라간 후 실린더 헤드(100)에서 헤드커버(1)로 모여 진다. 그러면 상기 헤드커버(1)의 통기 구조는 하단 커버(10)에서 배플 통로(31)로 유입된 블로우 바이 가스를 노즐(61)로 가속하여 상단 커버(20)로 보낸 후 전방/중앙/후방 구간(20-1,20-2,20-3)을 거쳐 출구 니플(23)로 빠져나가는 블로우 바이 가스 흐름 경로를 형성한다. 동시에 상기 헤드커버(1)의 오일분리구조는 임펙트 가이드(40)와 블로우 바이가스가 부딪히는 충격 효과(Impact Effect), 임펙트 리브(50)와 블로우 바이가스가 부딪히는 충격 효과(Impact Effect), 미디아(63)와 가속된 블로우 바이가스가 부딪히는 충돌 효과(Collision Effect)로 오일 입자를 분리한다.

그 결과 상기 블로우 바이가스는 오일 입자가 제거된 가스로 전환되어 배출되고, 제거된 오일 입자는 엔진 오일로 수거되어 엔진에서 재활용된다. 이 경우 오일분리효율이 약 95%에 도달됨을 실험적으로 입증하였다.

한편, 도 6 및 도 7의 각각은 임펙트 가이드(40)와 임펙트 리브(50) 및 미디아(63)의 오일 입자 분리작용을 예시한다.

도 6을 참조하면, 상기 임펙트 가이드(40)의 좌,우측 가이드(41,43)는 배플(30)의 저면부를 따라 흐르는 블로우 바이가스가 배플 통로(31)로 유입되기 전 부딪히도록 작용함으로써 충격 효과(Impact Effect)를 발생시켜준다. 그 결과 상기 충격효과는 블로우 바이가스에서 오일 입자를 제거해줌으로써 블로우 바이가스는 하단 커버(10)의 내부공간에서 1차 오일제거 블로우 바이가스로 전환된다. 이 경우 블로우 바이가스에서 제거된 오일 입자는 오일로 뭉쳐 오일 팬(300)에서 회수된다.

도 7을 참조하면, 상기 미디아(63)의 와이어 매쉬(63-1)는 배플 통로(31)를 거쳐 노즐(61)의 좌,우측 오리피스 열(6-1,6-2)을 나와 가속된 1차 오일제거 블로우 바이가스가 상단 커버(20)로 흘러가기 전 부딪히도록 작용함으로써 충돌 효과(Collision)Effect)를 발생시켜준다. 그 결과 상기 충돌 효과는 1차 오일제거 블로우 바이가스에서 오일 입자를 다시 제거해줌으로써 1차 오일제거 블로우 바이가스는 상단 커버(20)의 전방 구간(20-1)(즉, 배플 룸)에서 2차 오일제거 블로우 바이가스로 전환된다. 이 경우 1차 오일제거 블로우 바이가스에서 제거된 오일 입자는 오일로 뭉쳐 배플(30)의 오일 드레인 경로(33)를 따라 오일 배출구(32)쪽으로 흘러가 오일 팬(300)에서 회수된다.

그리고 상기 임펙트 리브(50)는 미디아(63)와 충돌 후 방향이 꺽여 상단 커버(20)의 전방/중앙/후방 구간(20-1,20-2,20-3)을 순차적으로 흐르는 2차 오일제거 블로우 바이가스가 출구 니플(23)로 배출되기 전 부딪히도록 작용함으로써 충격 효과(Impact Effect)를 발생시켜준다. 그 결과 상기 충격효과는 2차 오일 제거 블로우 바이가스에서 오일 입자를 또 다시 제거해줌으로써 2차 오일제거 블로우 바이가스는 상단 커버(20)의 내부공간에서 3차 오일제거 블로우 바이가스로 전환되어 출구 니플(23)로 빠져나간다. 이 경우 2차 오일제거 블로우 바이가스에서 제거된 오일 입자는 오일로 뭉쳐 배플(30)의 오일 드레인 경로(33)를 따라 오일 배출구(32)쪽으로 흘러가 오일 팬(300)에서 회수된다.

위와 같이 블로우 바이가스는 임펙트 가이드(40)와 미디아(63) 및 임펙트 리브(50)의 작용으로 3번에 걸친 오일 입자 제거가 이루어짐으로써 약 95%의 오일분리효율이 있음을 실험적으로 입증하였다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버는 하단/상단 커버(10,20)와 배플(30) 및 노즐(61)로 형성된 통기구조, 충격효과를 발생시키는 임펙트 가이드(40)와 임펙트 리브(50) 및 충돌효과를 발생시키는 미디아(Media)(63)로 형성된 오일분리구조를 포함하고, 실린더헤드(100)와 함께 엔진에 적용됨으로써 블로우 바이가스에 포함된 오일 입자를 2번의 충격효과와 1번의 충돌효과)로 분리한다. 그 결과 블로우 바이가스가 엔진에서 외부로 배출되기 전 약 95%에 도달된 오일분리효율로 되는 엔진 오일의 재활용을 높임으로써 엔진 오일 소모량을 크게 줄여 준다.

1 : 헤드 커버 1-1 : 볼팅 부재
10 : 하단 커버 20 : 상단 커버
20-1 : 전방 구간 20-2 : 중앙 구간
20-3 : 후방 구간 21-1, 21-2 : 전,후방 보스
23 : 출구 니플 30 : 배플
31 : 배플 통로 32 : 오일 배출구
33 : 오일 드레인 경로 40 : 임펙트(Impact) 가이드
41,43 : 좌,우측 가이드 50 : 임펙트(Impact) 리브
50-1 : 전방 리브 50-2 : 중앙 리브
50-3 : 후방 리브 60 : 유동가속부재
61 : 노즐 61-1,61-2 : 좌,우측 오리피스 열
63 : 미디아(Media) 63-1 : 와이어 매쉬(Wire Mesh)
100 : 실린더 헤드 200 : 실린더 블록
300 : 오일 팬

Claims

엔진에서 발생된 오일 입자를 포함한 블로우 바이가스(Blow By Gas)가 모여지도록 개방된 하부 공간과 상기 블로우 바이가스가 상기 엔진의 외부로 빠져나가도록 폐쇄된 상부공간으로 구분하고, 상기 하부 공간과 상기 상부 공간을 연통시켜 상기 블로우 바이가스가 상기 하부 공간에서 상기 상부 공간으로 배출되는 배플 통로를 구비한 배플;
상기 배플 통로를 빠져나가는 상기 블로우 바이가스의 흐름속도를 가속시켜 상기 상부 공간에서 부딪히는 충돌 효과(Collision Effect)로 상기 오일 입자를 분리하도록 상기 배플 통로에 결합되어 상기 상부 공간으로 위치되는 유동가속부재;가 포함되며,
상기 유동가속부재는 오리피스로 상기 블로우 바이가스를 가속시켜주는 노즐, 상기 노즐과 간격을 두도록 상기 상부공간에 결합되어 상기 충돌효과를 발생하는 미디아로 구성되고;
상기 노즐은 상기 배플 통로의 둘레를 에워싸는 노즐바디로 이루어지고, 상기 노즐바디는 상기 미디아와 간격이 형성되도록 상기 배플에서 돌출되는 높이를 이루면서 내부공간을 상기 오리피스로 가속되는 상기 블로우 바이가스가 유입되는 단방향 개방형으로 형성하며;
상기 블로우 바이 가스는 실린더 블록에서 실린더 헤드쪽으로 올라와 상기 단방향 개방형의 구조를 통해 상기 내부공간으로 유입되고, 상기 내부공간을 상기 오리피스를 통한 가속 상태로 빠져 나가 상기 미디아와 충돌 한 후 상기 엔진의 외부로 빠져나가도록 방향이 꺾이는
것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
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청구항 1에 있어서, 상기 미디아의 상기 충돌효과로 분리된 오일 입자는 상기 배플로 수거되는 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 1에 있어서, 상기 노즐은 상기 오리피스를 복수개로 형성하는 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 1에 있어서, 상기 미디아는 와이어 매쉬(Wire Mesh)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 1에 있어서, 상기 블로우 바이가스가 상기 배플 통로로 유입되기 전 부딪히는 충격 효과(Impact Effect)로 상기 오일 입자를 분리하도록 상기 배플 통로에 결합되어 상기 하부 공간으로 위치되는 임펙트 가이드;
가 포함된 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 6에 있어서, 상기 임펙트 가이드는 상기 배플 통로의 주위를 가리는 좌측 가이드와 우측 가이드로 구성된 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 1에 있어서, 상기 블로우 바이가스가 상기 엔진의 외부로 빠져나가기 전 부딪히는 충격 효과(Impact Effect)로 상기 오일 입자를 분리하도록 상기 상부공간에서 돌출된 임펙트 리브;
가 포함된 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 8에 있어서, 상기 임펙트 리브는 상기 상부 공간의 전체 길이를 구획하는 전방 구간과 중앙 구간 및 후방 구간의 각각에 형성되고, 상기 임펙트 리브의 배열은 상기 중앙 구간에서 상기 전방 구간과 상기 후방 구간보다 촘촘하게 형성되는 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 1에 있어서, 상기 배플은 상기 배플 통로의 반대쪽으로 오일 배출구를 구비하고, 상기 배플 통로에서 상기 오일 배출구로 이어진 오일 드레인 경로를 형성한 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 10에 있어서, 상기 오일 드레인 경로는 상기 오일 배출구에서 깔대기 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 1에 있어서, 상기 하부공간은 하단 커버로 형성되고, 상기 상부공간은 상단 커버로 형성되며, 상기 배플은 상기 하단 커버와 상기 상단 커버의 결합부위로 위치되어 상기 상부공간과 상기 하부공간을 구분하는 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 12에 있어서, 상기 하단 커버와 상기 상단 커버는 볼팅 부재로 결합되고, 상기 배플은 상기 상단 커버에서 돌출된 보스로 결합되는 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 12에 있어서, 상기 상단 커버는 출구 니플을 구비하고, 상기 출구 니플은 상기 블로우 바이가스가 상기 엔진의 외부로 빠져나가는 통로인 것을 특징으로 하는 유동가속방식 통기 구조를 적용한 헤드커버.
청구항 1과 청구항 3 내지 청구항 14중 어느 한 항에 의한 헤드커버
가 포함된 것을 특징으로 하는 엔진.
청구항 15에 있어서, 상기 헤드커버에 결합되고, 오일 입자를 포함한 블로우 바이가스(Blow By Gas)를 모아주는 실린더 헤드; 연소가 이루어지고, 상기 실린더 헤드가 상부로 결합된 실린더 블록; 상기 블로우 바이가스에서 제거된 오일 입자가 회수되고, 상기 실린더 블록의 하부로 결합된 오일 팬;
이 포함된 것을 특징으로 하는 엔진.