KR20050048140A

KR20050048140A - Oil separator

Info

Publication number: KR20050048140A
Application number: KR1020030081989A
Authority: KR
Inventors: 김병남
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-05-24

Abstract

본 발명은 블로바이가스에 포함되어 있는 오일을 분리해내기 위해서 블로바이가스가 통과되는 도중에 원심력이 가해지도록 하기 위한 블로바이가스 오일의 원심분리장치에 관한 것으로,The present invention relates to a centrifugal separator of blowby gas oil so that centrifugal force is applied while the blow-by gas is passed in order to separate oil contained in the blow-by gas.

엔진의 크랭크 케이스에서 발생되는 블로바이가스가 엔진의 흡기계로 유도되도록 하기 위한 블로바이가스 라인이 형성되고, 상기 블로바이가스 라인의 도중에 마련되어 오일성분을 분리해내기 위한 오일 세퍼레이터에 있어서,In the oil separator for blowing the blow-by gas generated in the crank case of the engine to guide the intake of the engine is formed, provided in the middle of the blow-by gas line to separate the oil component,

상부측으로 상기한 블로바이가스 라인과 연결되는 블로바이가스 입구가 형성되고, 그 하부측과 일측면에 각각 오일 출구와 블로바이가스 출구가 각각 형성되는 하우징과;A housing having a blow-by gas inlet connected to the blow-by gas line at an upper side thereof, and having an oil outlet and a blow-by gas outlet respectively formed at the lower side and one side thereof;

상기한 하우징의 하측에 엔진 흡기계를 통과하는 흡입공기에 의해서 회전작동되도록 형성되는 임펠러와;An impeller formed on the lower side of the housing so as to be rotated by intake air passing through the engine intake machine;

상기한 임펠러와 동축상에 연결된 채로 하우징의 내측에 수용되며, 그 상부가 산형으로 된 원뿔통 형상의 회전체와;A conical cylindrical body accommodated in the housing while being coaxially connected with the impeller, the upper portion of which is conical cylindrical;

상기한 회전체의 하측에 위치되어 오일성분을 필터링하기 위한 엘리먼트; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An element positioned below the rotor to filter oil components; Characterized in that comprises a.

Description

Centrifuge for blow-by-gas oil {Oil separator}

본 발명은 블로바이가스 오일의 원심분리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블로바이가스에 포함되어 있는 오일을 분리해내기 위해서 블로바이가스가 통과되는 도중에 원심력이 가해지도록 하기 위한 블로바이가스 오일의 원심분리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a centrifugal separator for blowby gas oil, and more particularly, to a centrifugal force applied to blow centrifugal gas in order to separate the oil contained in the blow by gas. It relates to a centrifugal separator.

내연기관의 엔진은 연료가 연소실 내에서 발화할 때 발생하는 높은 팽창압력을 이용하여 동력을 얻게 되는데 이때 연소실에 형성된 높은 폭발압력으로 인하여 연소가스 중의 일부가 피스톤 링의 합구부를 통하여 일정량 크랭크 케이스 내로 유입된다.The engine of the internal combustion engine is powered by the high expansion pressure generated when the fuel ignites in the combustion chamber, and due to the high explosion pressure formed in the combustion chamber, a part of the combustion gas enters a certain amount of crankcase through the mouth of the piston ring. Inflow.

이렇게 연소실로부터 크랭크 케이스로 유입된 연소가스를 블로우바이 가스라하며 대부분 미연소 가스가 주성분을 이루고 있으나, 실린더 라이너 벽을 통하여 연소실 내로 유입된 오일 성분이 연료와 함께 미립화된 상태가 다량 함유되어 있다.The combustion gas introduced from the combustion chamber into the crankcase is called blow-by gas, and most of the unburned gas is composed mainly, but the oil component introduced into the combustion chamber through the cylinder liner wall contains a large amount of atomized state with the fuel.

블로바이 가스는 일반적으로 간단한 오일 여과장치를 거쳐 대기중으로 방출되고 있는 현실이나 블로바이가스 자체가 미연소 가스가 주성분인 만큼 대기 환경에 미치는 영향을 고려하여 점차 그 방출량에 대한 규제가 강화되고 있는 실정이며, 이러한 변화 추세에 부응하여 적용되고 있는 시스템이 바로 블로바이 가스 재순환장치이다.In general, blow-by gas is being released into the atmosphere through a simple oil filtration device. However, since blow-by gas itself is mainly composed of unburned gas, the regulation on the amount of emission is gradually tightened considering the effect on the atmospheric environment. In response to this trend, the system being applied is a blow-by gas recirculator.

블로바이가스 재순환장치에서는 가스 속에 함유된 오일 성분이 그대로 흡기를 통하여 연소실로 유입되게 되는데, 이럴 경우 배출가스 성분에 나쁜 영향을 미치게 될 뿐만 아니라 엔진 오일의 소모도 증대하기 때문에 오일 보충 주기의 단축을 초래하게 되며 사용자는 번거로움과 비용에 대한 부담을 느끼게 된다.In the blow-by gas recirculation system, the oil component contained in the gas is introduced into the combustion chamber through intake as it is, which not only adversely affects the exhaust gas component but also increases engine oil consumption, thereby shortening the oil replenishment cycle. And the user is burdened with annoyance and expense.

이러한 이유로 인해 블로바이가스 속의 오일성분을 분리하는 것은 대단히 중요한 의미를 갖는다. 대부분의 엔진들은 블로바이가스 유로내에 가스속에 함유된 오일을 분리하기 위한 별도의 분리장치를 갖추고 있다.For this reason, it is very important to separate the oil components in the blow-by gas. Most engines have a separate separator to separate the oil contained in the gas into the blow-by gas path.

가장 많이 사용하는 주된 오일 분리장치는 도 4에 도시되는 바와 같이, 오일 세퍼레이터(10)의 케이스(11) 내부에 블로바이가스의 순조로운 흐름을 억제하는 많은 격벽(12)을 만들어 가스 입자가 이 격벽(12)에 충돌할 때 가스속에 함유된 오일입자가 격벽(12)에 응축되는 원리를 이용하여 오일성분을 가스로부터 분리하거나, 또는 가스 유로상에 단면적의 변화를 주므로서 가스의 유동속도를 변화시켜 상대적으로 중량이 무거운 오일 입자를 분리하는 구조를 가지고 있다. 또한, 도 5에 도시되는 바와 같은 필터(15)를 오일 세퍼레이터의 케이스 내부에 동시에 설치하여 오일분리의 효과를 높이는 구조로 구성된다.As shown in FIG. 4, the main oil separation device which is used most is a large number of partitions 12 which suppress smooth flow of the blow-by gas inside the case 11 of the oil separator 10, and thus the gas particles are separated. Using the principle that the oil particles contained in the gas condensed on the partition wall 12 when it collides with the partition wall 12, the oil component is separated from the gas or the flow velocity of the gas is changed by changing the cross-sectional area on the gas flow path. It has a structure that separates relatively heavy oil particles by changing them. In addition, the filter 15 as shown in FIG. 5 is installed at the same time inside the case of the oil separator, it is composed of a structure to increase the effect of oil separation.

그런데 연료와 함께 연소되어 블로바이가스 속에 미세한 입자 형태로 존재하는 오일 성분이 기존의 격벽장치로는 제대로 걸러주지 못하는 단점이 있었으며, 필터를 채용한 경우에 있어서는 장기간 사용할 경우 오일 성분이 필터에 흡착되어 제대로 그 기능을 할 수 없게 되는 등 기존의 오일분리장치들은 여러가지 구조적인 문제점을 안고 있었다.However, there is a disadvantage in that oil components, which are burned together with fuel and present in the form of fine particles in the blow-by gas, cannot be properly filtered by the existing bulkhead device. Existing oil separators had various structural problems, such as not being able to function properly.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 블로바이가스에 포함되어 있는 오일을 분리해내기 위해서 블로바이가스가 통과되는 도중에 원심력이 가해지도록 하기 위한 블로바이가스 오일의 원심분리장치를 제공하는 데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the centrifugal separator of the blowby gas oil for applying centrifugal force during the passage of the blow-by gas in order to separate the oil contained in the blow-by gas The purpose is to provide.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,

이하, 본 발명에 의해 구성된 블로바이가스 오일의 원심분리장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the configuration and operation of the blowby gas oil centrifugal separator configured by the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 의해 구성된 원심분리장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성된 원심분리장치가 적용된 상태도이고, 도 3은 본 발명에 의한 원심분리장치의 작동상태도이다.1 is a configuration diagram of a centrifugal separator constructed in accordance with the present invention, FIG. 2 is a state diagram in which a centrifugal separator formed in accordance with the present invention is applied, and FIG. 3 is an operating state diagram of the centrifugal separator in accordance with the present invention.

도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 오일 세퍼레이터를 지시하는 것이고, 도면부호 20은 본 발명이 적용되는 엔진을 지시하는 것이다.Reference numeral 30 indicated in the drawing indicates an oil separator formed by the present invention, and reference numeral 20 indicates an engine to which the present invention is applied.

상기한 오일 세퍼레이터(30)의 하우징(31) 상측으로는 엔진(20)의 크랭크 케이스 측에서 연결되는 블로바이가스 라인(21)이 연결되기 위한 블로바이가스 입구(32)가 형성되고, 그 일측면과 하측면에는 각각 오일 출구(33)와 오일성분이 분리된 가스가 배출되기 위한 블로바이가스 출구(34)가 형성된다. 상기한 오일 출구(33)에는 오일 드레인 라인(22)으로써 오일 팬(23)과 연결되고, 상기 블로바이가스 출구(34)는 흡기측 블로바이가스 라인(24)으로써 흡기계의 일측에 연결된다.The blow-by gas inlet 32 for connecting the blow-by gas line 21 connected to the crankcase side of the engine 20 is formed above the housing 31 of the oil separator 30. On the side and the lower side, an oil outlet 33 and a blow-by gas outlet 34 for discharging the gas separated from the oil component are formed, respectively. The oil outlet 33 is connected to the oil pan 23 by an oil drain line 22, and the blow-by gas outlet 34 is connected to one side of the intake machine by the intake-side blow-by gas line 24. .

그리고 상기한 하우징(31)의 내부에는 상기한 블로바이가스 출구(34)를 통해 입력된 블로바이가스에 원심력을 가하여 오일성분을 분리해 내기 위한 회전체(50)가 수용되는데, 이 회전체(50)는 그 상부가 산모양인 원뿔통형상으로 형성된다.And inside the housing 31 is accommodated a rotor 50 for separating the oil component by applying a centrifugal force to the blow-by gas input through the blow-by gas outlet 34, the rotor ( 50) is formed in the shape of a conical cylinder whose top is mountain-shaped.

특히, 상기한 회전체(50)의 상부면에는 방사상의 방향으로 다수의 리브(52)가 돌출형성되는데, 상기 리브(52)는 회전체(50)가 회전될 때에 블로바이가스에 보다 큰 원심력이 가해지도록 하기 위한 것이다.In particular, a plurality of ribs 52 protrude from the upper surface of the rotating body 50 in a radial direction, the ribs 52 having a greater centrifugal force to blow-by gas when the rotating body 50 is rotated. This is to be added.

회전체(50)를 구동하기 위한 임펠러(40)는 상기한 하우징(31)의 하측에 마련되는데, 그 동력원은 흡기계를 통과하는 흡입공기가 이용되도록 한다. 이를 위해, 상기한 하우징(30)의 하측에는 흡기계(25)를 통과하는 흡입공기의 일부가 바이패스되도록 하기 위한 흡기 라인(26)이 형성된다. 즉, 상기한 흡기 라인(26)의 도중에 상기 임펠러(40)가 위치되므로서, 상기 임펠러(40)가 흡기 라인(26)을 통과하는 흡입공기의 압력에 의해서 회전되도록 구성되는 것이다. 그리고 상기한 임펠러(40)와 회전체(50)는 동일선상의 회전축(42)의 양측 끝단에 연결되어 동시에 회전되도록 구성되는 것이다.An impeller 40 for driving the rotating body 50 is provided at the lower side of the housing 31, the power source of which allows the suction air to pass through the intake machine. To this end, an intake line 26 is formed below the housing 30 to allow a portion of the intake air passing through the intake machine 25 to be bypassed. That is, since the impeller 40 is located in the middle of the intake line 26, the impeller 40 is configured to rotate by the pressure of the intake air passing through the intake line 26. The impeller 40 and the rotating body 50 are connected to both ends of the rotating shaft 42 on the same line and are configured to rotate simultaneously.

한편, 상기한 회전체(50)와 임펠러(40) 사이에는 블로바이가스 중에 포함된 오일성분의 분리성능의 향상을 위한 엘리먼트(60)가 위치된다. 상기 엘리먼트(60)는 상기한 임펠러(40)와 회전체(50)를 연결하는 회전축(42)과 엘리먼트 지지대(62)를 매개로 하여 수용된다. 상기한 엘리먼트 지지대(62)는 상기한 회전축(42)의 외주를 수용하기 위한 축공(63)이 형성되고, 상기 축공(63)의 하부측에는 상기한 엘러먼트(50)의 하부를 지지하기 위한 지지 플레이트(54)가 형성된다.On the other hand, between the rotating body 50 and the impeller 40, the element 60 for improving the separation performance of the oil component contained in the blow-by gas is located. The element 60 is accommodated through the rotation shaft 42 and the element support 62 connecting the impeller 40 and the rotor 50. The element support 62 has a shaft hole 63 for accommodating the outer circumference of the rotary shaft 42, the support for supporting the lower portion of the element 50 in the lower side of the shaft hole 63 Plate 54 is formed.

그리고 상기한 엘리먼트(50)의 내측으로는 상기 하우징(31)의 일측면에 마련된 블로바이가스 출구(34)가 연장형성되도록 하는데, 상기 블로바이가스 출구(34)의 내측단은 상기 회전체(50)의 하측으로까지 연장형성되는 것이다.The blow-by gas outlet 34 provided on one side of the housing 31 extends inside the element 50, and an inner end of the blow-by gas outlet 34 is formed by the rotating body ( 50) is extended to the lower side.

도면 중 미설명부호 27과 28은 각각 에어 클리너와 터보차져를 지시하는 것이다.In the drawings, reference numerals 27 and 28 denote air cleaners and turbochargers, respectively.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 오일 세퍼레이터의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operating state of the oil separator according to the present invention configured as described above are as follows.

엔진(20)이 운전되면 엔진의 크랭크 케이스에는 미연소가스 등에 의한 블로바이가스가 발생된다. 이렇게 발생되는 블로바이가스는 엔진의 흡기계(25)와 연결된 블로바이가스 라인(21)을 따라서 상기한 오일 세퍼레이터(30)의 하우징(31) 상측에 마련된 블로바이가스 입구(32)를 통해 상기 하우징(31)의 내부로 입력된다. 상기한 하우징(31)의 내부로 입력된 블로바이가스는 상기한 흡기 라인(26)을 통과하는 흡입공기의 유동압에 의해 회전되는 임펠러(40)의 회전에 의한 회전체(50)의 회전에 의해서 원심력을 받게 된다. 즉, 상기한 블로바이가스 입구(32)로 입력되는 블로바이가스는 상기한 회전체(50)의 표면에 형성된 리브(52) 들에 의해서 회전에너지를 받게 되고, 이렇게 발생되는 원심력에 의해서 블로바이가스는 상기 회전체(50)의 꼭지점을 중심으로 사방으로 퍼지게 되고, 이 과정에서 블로바이가스에 포함된 오일성분은 원심력에 의해 오일 세퍼레이터(30)의 하우징(31) 내측 벽면에 부딪히게 되며 이러한 과정을 거치면서 블로바이가스의 오일성분은 벽면에 응결되어 벽면을 따라 흘러내리게 된다.When the engine 20 is driven, blowby gas generated by unburned gas or the like is generated in the crankcase of the engine. The blow-by gas generated in this way is blown through the blow-by gas inlet 32 provided above the housing 31 of the oil separator 30 along the blow-by gas line 21 connected to the intake machine 25 of the engine. It is input into the housing 31. The blow-by gas input into the housing 31 is caused by the rotation of the rotor 50 by the rotation of the impeller 40 which is rotated by the flow pressure of the intake air passing through the intake line 26. By centrifugal force. That is, the blow-by gas input to the blow-by gas inlet 32 receives rotational energy by the ribs 52 formed on the surface of the rotating body 50, and the blow-by gas is blown by the centrifugal force generated. The gas spreads in all directions around the vertex of the rotating body 50, and in this process, the oil component included in the blow-by gas collides with the inner wall surface of the housing 31 of the oil separator 30 by centrifugal force. During the process, the oil component of the blow-by gas condenses on the wall and flows down the wall.

원심력에 의해 일차 오일이 분리된 블로바이가스는 다시 상승하면서 엘리먼트를 통과하게 되며, 이때 엘리먼트를 통과하는 블로바이가스 속에 잔류되어 있는 오일성분이 재차 걸러지게 된다.The blowby gas from which the primary oil is separated by the centrifugal force rises again and passes through the element. At this time, the oil component remaining in the blowby gas passing through the element is filtered again.

상기한 원심력에 의해 분리되어 하우징(31) 내측 벽면을 따라 흘러내리는 오일과 엘리먼트에서 걸러진 오일성분은 상기한 오일출구(33)를 통해서 오일 드레인 라인(22)을 따라 오일 팬(23)으로 모아지게 된다.The oil components separated by the centrifugal force and flowed down along the inner wall of the housing 31 and filtered by the element are collected through the oil outlet 33 along the oil drain line 22 to the oil pan 23. do.

그리고 상기한 회전체(50)의 원심력에 의해서 오일성분이 분리된 후의 블로바이가스는 상기한 회전체(50)의 내측과 엘리먼트(60)의 상측에 일단이 노출된 블로바이가스 출구(34)로 입력된 후, 흡기측 블로바이가스 라인(24)을 통해서 엔진(20)의 흡기계(25)로 공급된다. 이렇게 흡기계로 유입된 블로바이가스는 흡입공기과 혼합되어 엔진의 연소실에서 재연소가 이루어진게 된다.The blow-by gas after the oil component is separated by the centrifugal force of the rotating body 50 has a blow-by gas outlet 34 having one end exposed to the inner side of the rotating body 50 and the upper side of the element 60. After input to, it is supplied to the intake machine 25 of the engine 20 through the intake side blow-by gas line 24. The blow-by gas introduced into the intake machine is mixed with the intake air to be reburned in the combustion chamber of the engine.

상기한 회전체(50)를 회전시키기 위한 임펠러(40) 측에는 엔진의 운전과 함께 상기한 흡기 라인(26)으로 흡입공기가 입력되므로서, 별도의 동력없이도 회전될 수 있는 것이다. 따라서 상기한 오일 세퍼레이터(20)는 별도의 동력을 제공하지 않아도 엔진의 운전과 동시에 작동될 수 있으므로서, 엔진의 크랭크 케이스에서 발생된 블로바이가스는 상기한 오일 세퍼레이터를 통과하는 과정에서 자동으로 오일성분이 분리되어지게 되는 것이다.Since the intake air is input to the intake line 26 along with the operation of the engine on the impeller 40 side for rotating the rotating body 50, it can be rotated without a separate power. Therefore, the oil separator 20 can be operated simultaneously with the operation of the engine even without providing additional power, so that the blow-by gas generated in the crankcase of the engine is automatically oiled in the process of passing through the oil separator. The components will be separated.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 엔진의 크랭크 케이스에서 발생되는 블로바이가스가 통과되는 블로바이가스 라인의 도중에 마련된 오일 세퍼레이터를 통과하는 과정에서 회전체의 회전에 의한 원심력을 받게 되므로서, 블로바이가스에 포함된 오일성분은 오일의 자중과 원심력에 의해서 분리되어 오일의 분리성능이 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.According to the present invention constituted as described above, the centrifugal force due to the rotation of the rotating body in the course of passing through the oil separator provided in the middle of the blow-by gas line through which blow-by gas generated in the crankcase of the engine passes, The oil component contained in the bigas is separated by the self-weight and centrifugal force of the oil, which has a great advantage of improving the separation performance of the oil.

도 1 은 본 발명에 의해 구성된 원심분리장치의 구성도.1 is a block diagram of a centrifugal separator constructed according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의해 형성된 원심분리장치가 적용된 상태도.Figure 2 is a state applied centrifugal separator formed by the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 원심분리장치의 작동상태도.Figure 3 is an operating state of the centrifugal separator according to the present invention.

도 4 내지 도 5는 종래기술을 설명하기 위한 도면.4 to 5 are views for explaining the prior art.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

20 : 엔진 21 : 블로바이가스 라인20: engine 21: blow by gas line

22 : 오일 드레인 밸브 24 : 흡기측 블로바이 라인22: oil drain valve 24: intake side blow-by line

26 : 흡기 라인 30 : 오일 세퍼레이터26: intake line 30: oil separator

31 : 하우징 32 : 블로바이가스 입구31 housing 32 blow-by gas inlet

33 : 오일 출구 34 : 블로바이가스 출구33: oil outlet 34: blowby gas outlet

40 : 임펠러 42 : 회전축40 impeller 42 rotation axis

50 : 회전체 52 : 리브50: rotating body 52: rib

60 : 엘리먼트 62 : 엘리먼트 지지대60 element 62 element support

Claims

In the oil separator for blowing the blow-by gas generated in the crank case of the engine to guide the intake of the engine is formed, provided in the middle of the blow-by gas line to separate the oil component,

The blow-by gas inlet 32 connected to the blow-by gas line 22 is formed at an upper side, and an oil outlet 33 and a blow-by gas outlet 34 are respectively formed at the lower side and one side thereof. A housing 31;

An impeller 40 formed below the housing 31 to be rotated by intake air passing through an engine intake machine;

A conical rotating body 50 accommodated inside the housing 31 while being coaxially connected with the impeller 40 and having an upper portion thereof in a mountain shape;

An element 60 positioned below the rotating body 50 to filter oil components; Centrifugal separator of blowby gas oil, characterized in that comprising a.

The method of claim 1,

The element 60 is supported by an element support 62 which receives an outer periphery of the rotation shaft 42 connecting the impeller 40 and the rotor 50, the element support 62 of the impeller 50. The blow-by which is characterized in that the support plate 62 for supporting the lower portion, and the shaft hole portion formed with the shaft hole 63 for fitting the rotary shaft 42 to the center upper side of the support plate 62 is formed upwardly upwards. Centrifuge for gas oil.

The method of claim 1,

An inner end of the blow-by gas outlet (34) of the housing (31) extends to the inside of the rotating body (42).

The method of claim 1,

Centrifugal separator of blowby gas oil, characterized in that a plurality of ribs 52 protrude in the radial direction on the upper surface of the rotating body (42).