KR20040018133A - 내연기관의 브리더장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 브리더장치(10)는, 내부쪽에 블로바이가스 G가 유동하는 내연 기관(1)의 외벽의 일부를 구성하는 종벽(縱壁)(9)에, 대략 상하방향으로 뻗는 제 1 오일분리실(20)을 형성하고, 이 제 1 일분리실(20)에 겹치도록 제 2 일분리실(30)을 형성하여, 제 1 일분리실(20)의 하부를 종벽의 내부쪽으로 개구시키고, 제 2 오일분리실(30)이 상부에서 제 1 오일분리실(20)과 연통하는 동시에 연통부보다 하부쪽의 위치로부터 블로바이가스를 배출하는 구조로 해서, 좁은 공간에서 대용량의 오일분리실을 확보하여, 각 분리실(20), (30)에 있어서의 다른 블로바이가스의 유동 특성에 의해 종합적으로 오일분리성능을 높였다.

Description

내연기관의 브리더장치{BREATHER APPARATUS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 블로바이가스 속의 오일분을 분리해서 회수하는 내연기관의 브리더장치에 관한 것이다.

피스톤과 실린더의 슬라이딩부 등 엔진본체의 내부로부터 새 나오는 블로바이가스에는 오일분이 함유되어 있다. 그 때문에, 엔진(내연기관)에서는, 엔진본체에 브리더장치를 장착하여 블로바이가스 속의 오일분을 분리해서, 오일팬 등 기관의 내부에 회수하는 것이 실시되고 있다.

통상, 왕복식 엔진에서는, 실리더 헤드 상부에 장착한 캠커버의 내부면에, 블로바이가스로부터 오일분을 분리하는 구조를 장착하는 것이 실시되고 있다.

이 구조라면, 오일분을 분리하는 구조가 캠커버에 내장되기 때문에, 엔진본체의 잔체 높이가 높아져 버린다. 그 때문에 저전고화(低全高化)가 요구되는 엔진에서는 엔진본체 외부에 브리더장치를 형성하는 것이 실시되고 있다.

그러나, 엔진본체 외에 형성하는 구조라면, 한정된 좁은 엔진실에 있어서, 별도로 브리더장치를 고정시켜 놓기 위한 장소를 확보하지 않으면 안된다. 게다가, 호스를 이용하여 엔진본체와 브리더장치와의 사이를 접속해서 블로바이가스나 회수한 오일을 유통시킬 필요가 있기 때문에, 그 호스가 통과하는 장소를 확보하는 것이 요구된다. 또한, 엔진본체의 주변의 구조가 복잡하게 되는 문제가 있다.

그래서, 예를 들면, 일본국 특공평7-99088호공보에 표시된 바와 같이 체인커버의 내부면에 분리실을 형성하여 브리더장치를 장착하는 것이 제안되고 있다.

그런데, 브리더장치는 분리능력을 높이는 것이 요구되고 있다. 이를 위해서는, 대형의 분리실이 필요하다.

그러나, 체인커버의 내부는, 체인내부에 배치되는 각종 기기에 의해, 한정된 공간밖에 확보할 수 없어서, 체인케이스의 내부면에 대형의 분리실을 확보하는 것은 어렵다.

본 발명은, 좁은 공간화와 고오일분리특성과의 쌍방을 도모할 수 있는 브리더장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태에 관계되는 브리더장치를, 동장치가 형성되는 내연기관과 함께 표시하는 일부 단면 측면도.

도 2는, 동브리더장치가 형성된 내연기관의 앞벽을 표시하는 정면도.

도 3은, 도 2 중의 A-A선을 따르는 브리더장치의 단면도.

도 4는, 동브리더장치의 분해사시도.

도 5는 동브리더장치의 외관을 표시하는 사시도.

도 6은, 도 5 중의 B-B선을 따르는 브리더장치의 단면도.

본 발명에 관계되는 브리더장치는, 내연기관의 외벽의 일부를 구성하는 종벽(縱壁)에 형성되어, 상기 내연기관의 대략 상하방향으로 뻗어있고 하부에 블로바이가스를 도입하는 개구부를 가지는 제 1 오일분리실을 형성하고, 이 제 1 오일분리실의 외부쪽과 겹쳐서 제 2 오일분리실을 형성하고 제 2 오일분리실의 상부에서 제 1 오일분리실과 연통하여, 그 연통부보다도 하부쪽의 위치로부터 블로바이가스를 배출하는 구성으로 하였다.

동구성에 의해, 종벽에 확보된 1개의 공간을 활용하여, 2개의 분리실이 장착되기 때문에 1개의 공간 당 대용량의 오일분리실이 확보된다. 게다가, 2개의 분리실에 있어서의 블로바이가스의 유동 특성이 다르기 때문에, 종합적인 오일분리성능을 높일 수 있다.

(발명의 실시형태)

본 발명의 일실시형태에 대해, 도 1∼도 6을 참조하여 설명한다.

도 1은, 내연기관, 예를 들면 자동차에 탑재되는 왕복식 엔진의 측면을 표시하고, 도 2는 동엔진의 전면을 각각 표시하고 있으며, 도 1 중 (1)은 엔진본체(내연기관에 상당)을 표시한다.

엔진본체(1)에는, 예를 들면 기통(1a)∼(1c)이 직렬로 늘어선 실린더블록(2)을 가지며, 그 상부에 실린더 헤드(3)를 탑재하고, 하부에 오일팬(4)을 설치한 구조가 이용되고 있다. 그리고, 각 기통(1a)∼(1c)에 슬라이딩 자유롭게 수납되고 있는 피스톤(5)이 커넥팅로드(6)를 개재하여, 실린더블록(2)의 하부에 장착한 크랭크축(도시하지 않음)에 회동 자유롭게 연결되어 있다. 또, 실린더 헤드(3)에는, 기통마다 연소실, 점화플러그, 캠축으로 구동되는 흡ㆍ배기벨브, 상기 흡ㆍ배기벨브로 개폐되는 흡ㆍ배기포트(모두 도시하지 않음)가 형성되어 있다. 급ㆍ배기캠축은, 실린더 헤드(3)의 전방으로 배치되는 급ㆍ배기용 타이밍기어를 가지며, 크랭크축은, 실린더 헤드(3)의 전방으로 배치되는 크랭크기어(도시하지 않음)를 갖는다. 이들 기어간은 예를 들면 기어렬을 개재하여 접속되어 있고, 각 흡ㆍ배기벨브가 소정의 타이밍으로 개폐, 각 점화플러그가 소정의 타이밍으로 작동함으로써, 각 기통(1a)∼(1c)에서, 소정 사이클, 예를 들면 흡기, 압축, 폭발, 배기의 연소사이클이 반복되도록 하고 있다. 그리고, 예를 들면 실린더 헤드(3)로부터 노출되고 있는 타이밍기어가, 그 주변의 기기와 함께, 실린더 헤드(3)의 앞부분 끝을 덮는 상부쪽의 기어케이스(8)로 커버하고 있다. 또, 실린더블록(2)으로부터 노출되어 있는 크랭크기어가, 그 주변의 기기와 함께, 실린더 블록(2)의 앞부분 끝을 덮는 하부쪽의 기어케이스(9)로 커버하고 있다. 또한, 3a는 실린더 헤드(3)의 상부 개구부분을 덮는 커버를 표시한다.

이 엔진본체(1) 중, 엔진의 외벽의 일부를 구성하고, 내부쪽을 엔진내부, 예를 들면 기통(1a)에서 발생하는 블로바이가스 G가 유동하는 종벽, 예를 들면 엔진본체(1)의 앞벽을 구성하는 기어케이스(9)에, 브리더장치(10)가 형성되어 있다. 이 브리더장치(10)는, 도 2에 표시된 바와 같이, 기어케이스(9)의 상하중심선의 하부쪽에 배치된 크랭크풀리(12), 그 중심선을 사이에 두고 왼쪽으로 점재(点在)하여 배치되어 있는 예를 들면 워터펌프(13), 오른쪽으로 점재하여 배치되어 있는 진공펌프(14), 파워스티어링(15)라고 하는 기기를 피해서, 워터펌프(13)와 진공펌프 (14) 및 파워스티어링펌프(15)와의 사이에 있는 상하로 가늘고 긴 무효공간부 D에 형성되어 있다. 이 브리더장치(10)의 상세한 구조가 도 3∼도 6에 표시되어 있다. 또한, 도 3은 브리더장치(10)의 평단면도, 도 4는 동브리더장치(10)의 분해사시도, 도 5는, 동브리더장치(10)의 외관, 도 6은, 동브리더장치(10)의 측단면도를 표시하고 있다.

브리더장치(10)의 구조에 대하여 설명하면, 도 4 중 (20)은 무효공간부 D에 형성된 오일분리실(제 1 오일분리실에 상당)이다. 오일분리실(20)에는, 무효공간부 D의 외부면에 형성된 대략 상하방향으로 뻗은 가늘고 긴 오목부(21)와 이 오목부 (21)의 개구부를 덮는 예를 들면 금속제의 플레이트로 형성된 격벽(隔壁)(22)을 조합한 구조가 이용되고 있다. 오목부(21)에는, 예를 들면 최하단부근이 얕고, 그 이외가 깊게 한 구조가 이용되고 있다. 도면 중 (21a)는, 그 얕은 부분을 표시하고, (21b)는 그 깊은 부분을 표시하고 있다. 이들 중 오일분리실(20)의 하부를 이루는 얕은 부분(21a)이 하부 끝을 향함에 따라서 가늘어지는 끝이 가는 형상으로 형성되어 있다. 또, 얕은 부분(21a)과 깊은 부분(21b)의 경계를 사이에 둔 상하 양쪽에는, 예를 들면 대략 각형(角形)의 개구부(23a, 23b)가 형성되어 있다. 이들 개구부(23a, 23b)가 블로바이가스 G가 유동하는 기어케이스(9)의 내부쪽으로 면하고 있어서, 상기 개구부(23a, 23b)를 입구로해서, 기어케이스(9) 내의 블로바이가스 G가 도입할 수 있도록 하고 있다. 또, 격벽(22)의 상단에는, 출구부가 되는 예를 들면 각형의 통과구멍(24)이 형성되고, 오목부(21)와 격벽(22)으로 둘러싸여진영역에 하부쪽으로부터 상부쪽을 향하는 유로(25)를 형성하고 있다. 이 격벽(22)의 내부면(오목부(21)쪽의 면)에는, 유로(25)의 유로방향에 대한 장해물을 이루는 충돌판, 예를 들면 펀칭금속으로 형성된 가로로 긴 플레이트(26), 작은 플레이트 조각으로 형성된 장해판(27)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 블로바이가스 G가 장해물과 충돌함으로서, 블로바이가스 G 중의 오일분을 분리하는 충돌방식의 오일분리구조를 형성하고 있다. 이 충돌방식의 오일분리실(20)이, 도 2에 표시된 바와 같이 엔진본체(1)의 상하중심선 δ에 대하여, 하부 끝이 상부 끝보다도 떨어져있도록 경사지게 배치되어 있다. 이것으로, 오일분리실(20)은, 엔진본체(1)의 중심선 δ의 하부 끝에 있는 크랭크풀리(12)를 피해서 무효공간부 D 위를 가장 긴 유효길이로 형성하고 있다.

도 4 중 (30)은, 격벽(22)의 외부면에 장착된 오일분리실(제 2 오일분리실에 상당)이다. 오일분리실(30)은, 오일분리실(20)의 개구형상과 동일한 가늘고 긴 커버부재로 형성되어 있다. 이것에 의해 오일분리실(30)은, 격벽(22)의 외부면을 덮으면서, 오일분리실(20)의 외부쪽에 대하여 겹치는 구조로 하고 있다. 또 커버부재 중, 오일분리실(20)의 깊은 부분(21b)과 마주향하는 부분은 대략 절반되는 통형상으로 형성되어 있다. 이 절반되는 통형상부(31)의 최상단의 편심한 지점에 격벽 (22)의 통과구멍(24)을 연통시키고 있다. 또, 절반되는 통형상부(31)의 상단의 중앙에는, 배기관(33)이 상하방향으로 관통하고 있다. 이 배기관(33)의 하단부는 절반되는 통형상부(31)의 하부의 가까이까지 뻗고 있다. 이것에 의해, 배기관(33)의 주위에, 통과구멍(24)을 입구로 하고, 하부쪽의 배기관(33)의 하부 끝을 출구로 하고, 통과구멍(24)으로부터 도입된 블로바이가스 G가 도 6 중에 기재된 바와 같은 선회흐름을 일으키도록 통모양의 사이클론실(34)을 형성하고 있다. 이것으로 통과구멍(24)으로부터 도입된 블로바이가스 G 중에서 오일분을 선회흐름에 의한 원심력에 의해 분리하는 사이클론식의 분리구조를 형성하고 있다. 또, 배기관(33)의 상단부는 오일분리실(30) 외부로 돌출하고 있다. 이 상단부가 예를 들면 호스(35)를 개재하여 엔진본체(1)의 흡기계(도시하지 않음)에 접속하고 있다. 또, 얕은 부분(21 a)과 마주 향하는 부분은, 깊은 부분(21b)보다 얕게 한 받침대형상부분(36)으로 형성하고 있으며, 동받침대형상부분(36)과 격벽(22)과의 사이에 분리된 오일이 괴는 오일저장부(37)를 형성하고 있다. 또한, (36a)는 받침형상부분(36)의 외부면의 상단부로부터 다른 끝 부분에 걸쳐 형성한 홈부분을 표시한다.

또, 오일저장부(37)를 이루는 격벽(22)의 하부에는, 오목부(21)의 하부와 연통하는 통과구멍(38)(연통부에 상당)이 형성되어 있다. 이 통과구멍(38)에 의하여 개구부(23a, 23b)보다 하부쪽에서 실시되는 오일분리실(20, 30)간의 연통에 의해, 하부쪽의 개구부(23b)를 오일반환구로 겸용하여 그대로 기어케이스(9)의 내부쪽을 통과해서 엔진내부, 예를 들면 오일팬(4)으로 되돌리도록 하고 있다.

이 오일분리실(30)을 이루는 커버부재의 전체둘레에 형성된 플랜지부(39)와, 오일분리실(20)의 개구부 둘레가장자리에 형성된 장착자리(40)가 서로 겹치도록 체결구, 예를 들면 볼트부재(41)로 체결되어, 오일분리실(20, 30)의 상호가 중첩되는 중첩구조식의 브리더장치(10)를 구성하고 있다.

이러한 브리더장치(10)는, 배기관(33)에 작용하는 엔진본체(1)의 흡기부압에의해, 우선, 도 6에 표시된 바와 같이 기어케이스(9)의 내부쪽을 유동하는 블로바이가스 G를 오일분리실(20)의 각 개구부(23a, 23b)로부터 흡입한다. 이 블로바이가스 G가, 유로(25)를 상승하면서 통과하는 동안에 충돌판인 장해판(27), 펀칭금속제의 플레이트(26)와 충돌하여, 블로바이가스 속으로부터 오일분이 분리된다.

충돌분리를 끝내면, 블로바이가스 G는, 통과구멍(24)을 통과하여 오일분리실 (30)로 유입되고, 사이클론실(34)을 통과하면서 하강하는 동안 블로바이가스 G의 선회흐름이 초래하는 원심력에 의해, 다시 블로바이가스 속에 남은 오일분이 분리된다. 이 사이클론분리를 끝낸 가스가, 배기관(33), 호스(35)를 지나서, 엔진본체 (1)의 흡기계로 되돌아가 연소용 공기와 함께, 연소에 제공된다.

한편, 사이클론분리에 의해 분리된 오일분은, 도 6에 표시된 바와 같이 하부의 오일저장부(37)에 이른다. 괸 오일은, 통과구멍(38)을 지나서 오일분리실(20)의 하부에 형성되어 있는 오일저장부(42)에 괸 충돌분리의 오일과 함께, 블로바이가스 G의 입구를 형성하고 있는 개구부(23b)로부터, 기어케이스(9)의 내부측으로 유출되어 엔진본체(1)의 내부로 회수된다.

이와 같은 블로바이가스 G가 내부쪽을 유동하는 엔진본체(1)의 외벽에, 2개의 오일분리실(20,30)을 겹쳐서 구성되는 브리더장치(10)는, 한정된 크기의 1개의 형성공간을 활용하여, 2개의 오일분리실(20, 30)이 맞붙으므로, 공간절약이면서 대용량이 확보된다. 또한, 오일분리실(20)은 상부쪽의 흐름을 이용한 오일분리가 실시되고, 오일분리실(30)은 그 반대의 하부쪽의 흐름을 이용한 오일분리가 실시된다고 하는, 다른 블로바이가스 G의 유동 특성을 활용하여 오일분리가 실시되기 때문에, 앞서의 용량이 증가하는 것에 의한 큰 분리능력의 확보와 맞추어서 종합적인 오일분리성능이 증가한다.

그러므로, 브리더장치(10)는, 좁은 공간화와 높은 오일분리특성과의 쌍방을 도모할 수 있어, 소형화를 도모하면서 높은 오일분리성능의 발휘가 요구되는 엔진에는 매우 적합하다. 특히, 최초의 오일분리실(20)에는 충돌판방식의 오일분리를 이용하고, 다음단계의 오일분리실(30)에는 사이클론방식의 오일분리를 이용하였기 때문에, 처음에 비교적 큰 입자의 오일분을 분리하고, 그 이후, 나머지 비교적 작은 입자의 오일분이 분리되므로, 전체로서 효율적으로 오일분의 분리를 할 수 있다.

또한, 오일분리실(20)은, 오목부(21), 격벽(22), 커버부재로 이루어진 오일분리실(30)을 순차적으로 겹치는 구조이기 때문에, 엔진본체(1)의 안팎으로 돌출하는 양을 억제할 수 있어, 각 오일분리실(20, 30)이 초래하는 엔진본체(1)의 외형 치수의 증대나 엔진본체 내부의 영향을 억제할 수 있다. 특히, 격벽(22)이 판금제로 형성되어 있으면, 격벽(22)의 제조가 간단한데 더하여, 충돌분리용의 장해물을 형성할 경우, 나사고정 등에 의해, 간단하게 충돌판을 형성할 수 있다.

그에 더하여, 브리더장치(10)를 엔진본체(1)의 앞벽을 이루는 기어케이스(9)에 형성할 경우, 오일분리실(20, 30)을 엔진의 상하중심선 δ로부터 하단이 상단보다도 떨어지도록 경사지게 배치함으로써, 오일분리실(20, 30)은, 기어케이스(9)의 상하중심선 δ의 하부쪽에 배치되어 있는 크랭크축 끝의 크랭크풀리(12)나 그 주변의 기기를 피하면서 긴 유효길이로 형성할 수 있고, 장해물이 많은 기어케이스(9)에서도, 높은 오일분리성능을 약속할 수 있다.

또한 오일분리실(30)에는, 그 하부를 블로바이가스 G가 유입하는 입구(개구부(23a,23b))보다 하부쪽에서, 오일분리실(20)과 연통하는 구조가 이용되고 있기 때문에, 블로바이가스 G가 유입하는 입구를 그대로 오일출구로 겸용하여, 오일분리실(30)에서 분리한 오일을 엔진본체(1)의 내부로 회수시킬 수 있어서, 오일회수경로가 간단하게 해결된다. 특히, 오일이 괴는 오일분리실(20, 30)의 하부는, 끝이 가는 형상으로 해서 괴는 양을 억제하고 있기 때문에, 쓸데없이 각 오일분리실 (20, 30)에 머무는 오일량이 적어도 되며, 효율적인 오일회수를 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 일실시형태에 한정되는 일없이, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변경해서 실시해도 상관없다. 예를 들면,일실시형태에서는, 브리더장치를 엔진본체의 앞벽을 구성하는 기어케이스에 형성하였지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 엔진본체의 외벽의 일부를 구성하여 내부쪽으로 블로바이가스가 유동하는 종벽이면 된다.

청구항 1에 기재한 발명에 의하면, 제 1 오일분리실과 제 2 오일분리실을 중첩한 구조의 브리더장치의 채용에 의해, 좁은 공간에서 대용량의 오일분리실을 확보할 수 있는데 더하여, 각 분리실에 있어서의 다른 블로바이가스의 유동특성에 의해 종합적인 오일분리성능을 높일 수 있다.

그러므로, 좁은 공간화와 높은 오일분리특성과의 쌍방을 향상시킨 브리더장치를 실현할 수 있다.

청구항 2에 기재한 발명에 의하면, 상기의 효과에 더하여, 내연기관의 외형치수의 증대나 내연기관의 내부에서의 영향을 억제해서, 브리더장치를 내연기관의 종벽에 형성할 수 있다고 하는 효과가 있다.

청구항 3에 기재한 발명에 의하면, 상기의 효과에 더하여, 내연기관의 앞벽에 형성할 때는 상하중심선의 하부쪽에 집중해서 배치되어 있는 크랭크축 끝의 부품이나 주변기기를 피하면서 분리실의 유효길이를 얻을수 있도록 각 오일분리실을 형성할 수 있고, 장해물이 많은 내연기관의 앞벽에서도, 높은 오일분리성능을 확보할 수 있다고 하는 효과가 있다.

청구항 4에 기재한 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 블로바이가스의 오일분의 분리는, 비교적 큰 입자의 오일분을 분리하고 나서, 그 후 비교적 작은 입자의 오일분이 분리한다고 하는 순서로 행하여 지기 때문에, 전체로서 효율적으로 오일분의 분리를 할 수 있다고 하는 효과가 있다.

청구항 5에 기재한 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 연통부의 형성만으로 블로바이가스가 유입하는 입구를 이용하여 분리된 오일이 내연기관의 내부로 회수시킬 수 있고, 오일회수경로가 간단하게 된다고 하는 효과가 있다.

청구항 6에 기재한 발명에 의하면 상기 효과에 더하여, 쓸데없이 각 오일분리실에 괸 오일량을 적게 할 수 있고, 효율적인 오일회수를 할 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 내연기관의 내부에 발생하는 블로바이가스 속의 오일분을 분리하여 상기 기관내부로 회수하는 브리더장치에 있어서, 이하의 구성을 가지는;

   상기 내연기관의 외벽의 일부를 구성하는 종벽(縱壁)에 형성되고, 상기 내연기관의 대략 상하방향으로 뻗어있고 하부에 블로바이가스를 도입하는 개구부를 가진 제 1 오일분리실과,

   상기 제 1 오일분리실의 외부쪽과 겹쳐서 상기 종벽에 형성되고 상부에서 상기 제 1 오일분리실에 연통하는 동시에 그 연통부보다도 하부쪽의 위치로부터 블로바이가스를 배출하는 제 2 오일분리실을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 브리더장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 오일분리실은, 상기 종벽의 외부면에 형성되어 대략 상하방향으로 뻗어서 상기 종벽의 내부쪽으로 오목한 오목부와, 상기 오목부를 덮는 격벽에 의해 구성되고, 상기 제 2 오일분리실은, 상기 격벽과 동격벽을 덮어서 상기 종벽의 외부면에 장착되는 커버부재에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 브리더장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 종벽은, 내연기관의 앞벽이며, 상기 제 1 오일분리실은 상가 내연기관의 상하중심선에 대해서 하단이 상단보다도 떨어지도록 경사지게배치되는 것을 특징으로 하는 브리더장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 오일분리실은, 블로바이가스를 충돌판에 충돌시켜서 오일분을 분리하는 충돌판방식이며, 상기 제 2 오일분리실은, 블로바이가스의 원심력에 의해 오일분을 분리하는 사이클론방식인 것을 특징으로 하는 브리더장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 오일분리실의 하부는, 상기 제 1 오일분리실의 개구부보다 하부쪽으로 상기 제 1 오일분리실에 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 브리더장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 오일분리실 및 상기 제 2 오일분리실은, 하부의 끝이 가는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 브리더장치.