KR20080055172A

KR20080055172A - Centrifugal typed oil separator for closed crankcase ventilation in vehicle

Info

Publication number: KR20080055172A
Application number: KR1020060128154A
Authority: KR
Inventors: 강석진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-06-19
Also published as: KR101231334B1

Abstract

A closed crankcase ventilation system having a centrifugal type oil separator in a vehicle is provided to separate oil particle mixed in blow-by gas by high-speed rotation of an oil separator by using compressed air of a turbo intercooler engine. A closed crankcase ventilation system having a centrifugal type oil separator in a vehicle comprises a compressed air supply line, a bypass line, and an oil separating device(5). The compressed air supply line includes a turbo charger(2) to supply outside air passed through an air filter(1) into an engine(4) via an after cooler(3), which compresses the outside air. The oil separating device includes a turbine(6) connected to the bypass line, a housing body(8) to introduce blow-by gas and then discharge the blow-by gas, and an oil collector(9) installed on an lower portion of the housing body.

Description

Centrifugal typed oil separator for closed crankcase ventilation in vehicle

도 1은 본 발명에 따른 원심력 방식 오일분리장치를 갖춘 차량의 블로바이 가스 재 순환계의 구성도1 is a block diagram of a blow-by gas recirculation system of a vehicle having a centrifugal force oil separation device according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 원심력 방식 오일분리장치의 작동도2 is an operation of the centrifugal force oil separation apparatus according to the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 에어필터 2 : 터보차져1: Air Filter 2: Turbocharger

3 : 에프터쿨러 4 : 엔진3: aftercooler 4: engine

5 : 오일분리장치 6 : 터빈5 oil separation unit 6 turbine

7 : 터빈 축 8 : 하우징 바디7: turbine shaft 8: housing body

9 : 오일 집적부 10 : 블로바이 가스 유입구9: oil accumulation unit 10: blow-by gas inlet

11 : 블로바이 가스 배출구11: blow-by gas outlet

12 : 오일트랙 격자체 12a : 오일유도부12: oil track lattice 12a: oil induction part

12b : 격자 간극단12b: lattice clearance

본 발명은 차량의 블로바이 가스 재 순환계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블로바이 가스 내 오일을 원심력 방식으로 분리하는 원심력 방식 오일분리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a blow-by gas recirculation system of a vehicle, and more particularly to a centrifugal force oil separation device for separating the oil in the blow-by gas by centrifugal force method.

일반적으로 내연기관인 차량용 엔진은 작동 중 연소실로부터 크랭크 케이스 내에 어느 정도의 배기가스나 혼합기가 새어 들어오고 이로 인해, 엔진오일이 열이나 연소가스의 수분 및 가솔린등의 영향으로 엷어지거나 변질되어 슬러지(Sludge)가 발생되는 현상이 있게 된다.In general, a vehicle engine that is an internal combustion engine has some amount of exhaust gas or a mixture leaked into the crankcase from the combustion chamber during operation, and as a result, the engine oil becomes thinned or deteriorated due to heat, moisture of the combustion gas, gasoline, etc. ) Occurs.

이로 인해 통상적으로, 블로바이 가스(Blow-By Gas) 재 순환을 위한 CCV(Closed Crankcase Ventilation, 블로바이 가스재 순환계 전체를 일컫는 용어임)를 구비하게 되는데, 이는 연소 시 발생되는 블로바이 가스를 재 순환하여 다시 실린더 내부로 유입하도록 규제하는 현 자동차 배기 규제에 맞추기 위함이다.As a result, it is usually provided with a closed crankcase ventilation (CCV) for the blow-by gas recirculation, which refers to the blow-by gas generated during combustion. This is to meet the current automobile exhaust regulations that circulate and flow back into the cylinder.

또한, 이와 같은 재 순환 시 블로바이 가스에는 엔진성능이 저하되고 기능부품의 내구력을 저하시키는 오일입자(통상 0.1㎛∼10㎛)가 함께 배출되는데, 만약 이를 제거하지 않게 되면 터보 챠저의 컴프레서 휠 및 인터쿨러를 오염시켜 압축공기의 냉각효율을 떨어뜨리고, 또한 EGR 시스템을 적용하고 있는 엔진에서는 흡기포트 전단에서 EGR 가스와 혼합되어 흡기포트 내부에 많은 양의 카본(Carbon)을 퇴적시킴과 동시에, 궁극적으로 실린더 내부에 하드카본의 퇴적을 유도함으로써 피스톤 스커핑 및 소착에 이르는 중대한 결과를 초래하게 된다.In addition, during the recirculation, the blow-by gas discharges oil particles (typically 0.1 μm to 10 μm) that reduce engine performance and durability of functional parts. If this is not removed, the compressor wheel of the turbocharger and Condensation of the intercooler reduces the cooling efficiency of the compressed air, and in an engine using the EGR system, it mixes with the EGR gas at the front of the intake port to deposit a large amount of carbon inside the intake port, and ultimately, Inducing hard carbon deposits inside the cylinder will have significant consequences for piston scuffing and sintering.

이에 따라, 위와 같은 현상을 방지하기 위해 사이클론 방식의 오일분리장치나, 또는 오일 필터를 사용하여 오일입자를 필터링 하게 된다.Accordingly, in order to prevent the above phenomenon, oil particles are filtered using a cyclone-type oil separator or an oil filter.

그러나, 이와 같은 사이클론 방식의 오일입자를 필터링 장치는, 엔진에서 발생되는 블로바이 가스의 유동흐름을 이용하기 때문에 여과효율이 좋지 않고, 또한 오일 필터만을 이용하는 경우 오일 입자의 여과효율은 좋지만 일정주기 마다 필터를 교체해야 하는 번거로움과, 추가로 비용이 소요되는 취약성이 있게 된다.However, since the cyclone-type oil particles filtering device uses the flow of blow-by gas generated in the engine, the filtering efficiency is not good, and if only the oil filter is used, the filtering efficiency of the oil particles is good, but every fixed period. The filter has to be replaced and additionally costly vulnerabilities.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 터보 인터쿨러 엔진의 압축공기를 이용하여 오일분리기를 고속 회전시킴으로써, 블로바이 가스 내부에 혼재된 오일입자를 분리시켜, 사이클론 방식이 갖는 오일입자 여과의 저 효율이나 오일 필터의 교체에 다른 번거로움과 비용 추가등의 제 문제를 해소함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and by rotating the oil separator at high speed using compressed air of a turbo intercooler engine, the oil particles mixed in the blow-by gas are separated, and the oil particles of the cyclone system Its purpose is to solve problems such as low filtration efficiency and other troubles and costs for oil filter replacement.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원심력 방식 오일분리장치를 갖춘 차량의 블로바이 가스 재 순환계가 에어필터를 거친 외부 공기를 압축한 후 하는 에프터쿨러를 거쳐 엔진쪽으로 공급하는 터보차져로 이루어진 압축 공기 공급라인과;The present invention for achieving the above object, the blow-by gas recirculation system of a vehicle equipped with a centrifugal force oil separation device is composed of a turbocharger for supplying to the engine via an after-cooler after compressing the outside air through the air filter Compressed air supply line;

상기 터보차져에서 엔진쪽으로 이어지는 압축 공기 공급라인에서 바이패 스(Bypass)되어 압축 공기를 우회시키는 바이패스 라인 및; A bypass line bypassing compressed air in a compressed air supply line extending from the turbocharger to an engine;

상기 바이패스 라인이 연결되어 터보차져쪽에서 압축된 압축 공기가 지날 때 회전되는 터빈과, 상기 터빈을 상부로 구비하면서 블로바이 가스가 유입된 후 다시 배출되는 하우징 바디, 상기 하우징 바디의 내부로 수용되어져 터빈에 고정된 터빈 축을 통해 함께 회전되는 오일트랙 격자체 및 상기 오일트랙 격자체의 회전에 따라 유입된 걸러진 블로 바이 가스 내 오일 입자를 모아 오일 팬 쪽으로 복귀시키도록 하우징 바디하부로 위치된 오일 집적부로 이루어진 오일분리장치;The bypass line is connected to the turbine which is rotated when the compressed air compressed from the turbocharger passes, and the housing body which is provided with the turbine to the top and the blow-by gas is discharged again and is accommodated inside the housing body To an oil accumulator positioned below the housing body to collect oil particles in the filtered blow bigas introduced by the rotation of the oil track grid and return to the oil pan as the oil track grid rotates together through a turbine shaft fixed to the turbine. Oil separation device;

로 구성되어진 것을 특징으로 한다.Characterized in that consisting of.

또한, 상기 오일트랙 격자체는 하나의 격자 형상이 다수로 적층되는 형상을 갖으면서, 각 격자 형상은 위쪽에서 바깥쪽을 향하면서 아래로 소정 반경의 호 형상을 이루는 오일유도부가 형성되고, 상기 오일유도부를 갖는 각 격자사이에는 소정 간격으로 격자 간극단이 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the oil track lattice body has a shape in which a plurality of lattice shapes are stacked, each lattice shape is formed from the top to the outside while forming an oil-induced portion of the arc shape of a predetermined radius down, the oil A grating gap end is formed between the gratings having the induction part at predetermined intervals.

그리고, 상기 하우징 바디로 유입되는 블로바이 가스는 하우징 바디의 저부로 형성된 블로바이 가스 유입구를 통해 유입된 후, 하우징 바디의 상부로 형성된 블로바이 가스 배출구를 통해 외부로 배출되어져, 하우징 바디의 전체 공간을 거치면서 하우징 바디의 내부를 순환하는 것을 특징으로 한다.Then, the blow-by gas flowing into the housing body is introduced through the blow-by gas inlet formed at the bottom of the housing body, and then discharged to the outside through the blow-by gas outlet formed at the upper portion of the housing body, thereby providing a total space of the housing body. It is characterized by circulating the inside of the housing body while passing through.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 블로바이 가스 재 순환계의 원심력 방식 오일 분리장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 블로바이 가스 재 순환계는 에어필터(1)를 거친 외부 공기를 압축한 후 에프터쿨러(3)를 거쳐 엔진(4)쪽으로 공급하는 터보차져(2)로 이루어진 압축 공기 공급라인과, 상기 터보차져(2)에서 엔진(4)쪽으로 이어지는 압축 공기 공급라인에서 바이패스(Bypass)되어 압축 공기를 우회시키는 바이패스 라인 및 상기 바이패스 라인이 연결되어 유입되는 압축 공기를 통해 고속 회전하면서 블로바이 가스내 오일 입자를 걸러 주는 원심력 방식 오일분리장치(5)로 구성되어진다.1 is a block diagram of a centrifugal force oil separation device of a blow-by gas recirculation system of a vehicle according to the present invention, the blow-by gas recirculation system according to the present invention compresses the outside air passing through the air filter (1) Bypass in the compressed air supply line consisting of a turbocharger (2) for supplying to the engine (4) via the aftercooler (3), and the compressed air supply line from the turbocharger (2) to the engine (4) Bypass) is composed of a bypass line for bypassing compressed air and a centrifugal force type oil separation device (5) for filtering oil particles in the blow-by gas while rotating at high speed through the compressed air introduced by the bypass line.

여기서, 상기 오일분리장치(5)는 터보차져(2)쪽에서 압축된 압축 공기가 지날 때 회전되는 터빈(6)과, 상기 터빈(6)을 상부로 구비하면서 블로바이 가스가 유입된 후 다시 배출되는 하우징 바디(8), 상기 하우징 바디(8)의 내부로 수용되어져 터빈(6)에 고정된 터빈 축(7)을 통해 함께 회전되는 오일트랙 격자체(12) 및 상기 오일트랙 격자체(12)의 회전에 따라 유입된 걸러진 블로 바이 가스내 오일 입자를 모아 오일 팬쪽으로 복귀시키도록 하우징 바디(8)하부로 위치된 오일 집적부(9)로 구성되어진다.Here, the oil separation device 5 includes a turbine 6 which is rotated when the compressed air compressed by the turbocharger 2 passes, and the blower gas is introduced while the turbine 6 is provided upward, and then discharged again. The oil track grating body 12 and the oil track grating body 12 which are accommodated into the housing body 8 and rotated together through the turbine shaft 7 fixed to the turbine 6. And an oil accumulator 9 located under the housing body 8 to collect the oil particles in the filtered blow-by-gas introduced by the rotation of the back and return to the oil pan.

여기서, 상기 하우징 바디(8)로 유입되는 블로바이 가스는 하우징 바디(8)의 저부로 형성된 블로바이 가스 유입구(10)를 통해 유입된 후, 하우징 바디(8)의 상부로 형성된 블로바이 가스 배출구(11)를 통해 외부로 배출되어져, 하우징 바디(8)의 전체 공간을 거치면서 하우징 바디(8)의 내부를 순환하게 된다.Here, the blow-by gas flowing into the housing body 8 flows through the blow-by gas inlet 10 formed at the bottom of the housing body 8, and then the blow-by gas outlet formed at the top of the housing body 8. It is discharged to the outside through the (11), and circulates inside the housing body 8 while passing through the entire space of the housing body (8).

또한, 상기 오일트랙 격자체(12)는 오일 입자를 아래 방향으로 유도하는 구조를 갖도록 하나의 격자 형상이 다수로 적층되는 형상을 갖게 되며, 이는 위쪽에 서 바깥쪽을 향하면서 아래로 소정 반경의 호 형상을 이루는 오일유도부(12a)가 형성되고, 상기 오일유도부(12a)를 갖는 각 격자사이에는 소정 간격(a)으로 격자 간극단(12b)이 형성되어진다.In addition, the oil track lattice 12 has a shape in which a plurality of lattice shapes are stacked so as to have a structure of guiding oil particles in a downward direction. An oil induction part 12a having an arc shape is formed, and a lattice gap end 12b is formed at a predetermined interval a between the gratings having the oil induction part 12a.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 차량의 블로바이 가스 재 순환계의 원심력 방식 오일분리장치는, 에어필터(1)와 엔진(4)사이에 터보차져(2)와 에프터쿨러(3)를 이용해 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급계를 통하여 즉, 터보차져(2)에서 발생되는 압축 공기를 이용해 오일분리장치에 강한 원심력을 발생시켜 줌에 따라, 블로바이 가스 내 오일 입자를 걸러내는 빙식을 이용하므로, 사이클론 방식이 갖는 오일입자 여과의 저 효율이나, 또는 빈번한 교체에 다른 번거로움과 비용 추가등을 발생시하는 오일 필터의 제 문제를 해소할 수 있는 특징이 있게 된다.The centrifugal force type oil separation device of the blow-by gas recirculation system of the vehicle of the present invention is a compressed air for supplying compressed air between the air filter (1) and the engine (4) using the turbocharger (2) and the aftercooler (3). Since the centrifugal force is generated through the supply system, that is, the compressed air generated in the turbocharger 2 to generate a strong centrifugal force, the ice type of the cyclone system is used because it uses an ice type to filter out oil particles in the blow-by gas. The low efficiency of the particle filtration or the frequent replacement of the oil filter, which causes additional troubles and costs in addition to frequent changes, can be solved.

이는 본 발명의 원심력 방식 오일분리장치(5)가 도 1에 도시된 바와 같이, 에어필터(1)를 거친 외부 공기를 터보차져(2)로 압축한 후 에프터쿨러(3)를 거쳐 엔진(4)쪽으로 공급하는 압축 공기 공급라인으로부터 직접 압축 공기를 유입하기 때문인데 즉, 오일분리장치(5)를 이루는 터빈(6)쪽으로 압축 공기 공급라인에서 분기된 라인을 통해 압축 공기가 유입됨에 따라, 상기 오일분리장치(5)의 내부에서 강한 회전에 따른 원심력을 발생시키게 된다.As shown in FIG. 1, the centrifugal force oil separation device 5 of the present invention compresses the outside air passing through the air filter 1 to the turbocharger 2 and then passes the aftercooler 3 to the engine 4. This is because the compressed air is introduced directly from the compressed air supply line for supplying to the) side, that is, as the compressed air is introduced through the branch branched from the compressed air supply line toward the turbine 6 constituting the oil separator 5, The centrifugal force generated by the strong rotation in the oil separator 5 is generated.

즉, 상기 터빈(6)이 강하게 회전함에 따라 터빈(6)에 고정되어 함께 회전하는 터빈 축(7)이 도 2에 도시된 바와 같이, 블로바이 가스가 유입되는 하우징 바 디(8)내 오일트랙 격자체(12)를 강하게 회전시켜 주고, 이로 인해 상기 오일트랙 격자체(12)가 수용된 하우징 바디(8)내부에서 강한 회전이 발생되어진다.That is, as the turbine 6 is strongly rotated, the oil in the housing body 8 into which the blow-by gas flows is fixed to the turbine shaft 7 fixed to the turbine 6 and rotating together as shown in FIG. 2. The track grid 12 is strongly rotated, which causes a strong rotation in the housing body 8 in which the oil track grid 12 is accommodated.

이와 같이 하우징 바디(8)내부에서 강한 회전이 일어나게 되면, 상기 하우징 바디(8)의 저부로 구비된 블로바이 가스 유입구(10)를 통해 유입된 후, 다시 상부에 구비된 블로바이 가스 배출구(11)를 통해 외부로 배출되는 블로바이 가스도, 상기 하우징 바디(8)내부에서 강한 회전력을 받으면서 오일트랙 격자체(12)를 통과하게 된다.As such, when a strong rotation occurs in the housing body 8, the blow-by gas outlet 11 is introduced through the blow-by gas inlet 10 provided at the bottom of the housing body 8, and then again provided at the top thereof. Blow-by gas discharged to the outside through) also passes through the oil track grid 12 while receiving a strong rotational force inside the housing body (8).

이러한 블로바이 가스의 흐름은 오일트랙 격자체(12)에 충돌하면서 통과하게 되며, 이때 상기 오일트랙 격자체(12)를 이루면서 소정 간격(a)으로 격자 간극단(12b)이 형성된 오일유도부(12a)는 블로바이 가스 내 오일 입자를 걸러 밑으로 흘러내리게 하는데, 이는 오일유도부(12a)의 형상이 위쪽에서 바깥쪽을 향하면서 아래로 호 형상을 이루는 구조를 갖음에 따라, 블로 바이 가스가 오일유도부(12a)에 충돌하면 블로 바이 가스 내 오일 입자가 오일유도부(12a)면에 달라붙게 된다.The flow of the blow-by gas passes while colliding with the oil track lattice 12, and at this time, the oil induction part 12a in which the lattice gap end 12b is formed at a predetermined interval a while forming the oil track lattice 12. ) Filters the oil particles in the blow-by gas and flows down to the bottom. This is because the shape of the oil-inducing portion 12a has a structure of forming an arc shape from the top to the outside, so that the blow-by gas is the oil-inducing portion. When it collides with (12a), oil particles in the blow-by gas stick to the surface of the oil induction part 12a.

이와 같이 오일트랙 격자체(12)를 이루는 오일유도부(12a)에 달라붙은 오일 입자나 그 자중에 의해 밑으로 흘러내리게 되고, 이때 상기 오일유도부(12a)사이에서 소정 간격(a)을 형성하는 격자 간극단(12b)은 오일 입자가 제거된 블로 바이 가스가 통과되는 통로 작용을 하므로, 상기 격자 간극단(12b)을 빠져 나온 블로 바이 가스는 하우징 바디(8)의 상부로 위치된 블로바이 가스 배출구(11)를 통해 외부로 배출되어진다.Thus, the oil flows down by the oil particles adhered to the oil guide portion 12a constituting the oil track lattice 12 or its own weight, and at this time, the grid forms a predetermined gap a between the oil guide portions 12a. The gap end 12b acts as a passage through which blow-by gas from which oil particles have been removed passes, so that the blow-by gas exiting the grid gap end 12b is a blow-by gas outlet located above the housing body 8. It is discharged to the outside through (11).

이러한 오일트랙 격자체(12)의 작용을 통해 하우징 바디(8)의 하부로 흘러내 린 오일 입자는, 하우징 바디(8)의 저부로 구비된 오일 집적부(9)로 모아 진 후 엔진에 구비된 오일 팬 쪽으로 복귀되어 재 순환되어진다.The oil particles flowing down to the lower part of the housing body 8 through the action of the oil track lattice 12 are collected in the oil accumulator 9 provided at the bottom of the housing body 8 and then provided to the engine. The oil is returned to the oil pan and recycled.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진에 압축 공기를 공급하도록 외부 공기를 압축하는 터보 차져에서 생성된 압축 공기를 유입시킴에 따라 발생되는 내부의 강한 회전력과 원심력을 이용하여, 유입된 블로바이 가스를 충돌시켜 오일 입자를 분리함에 따라 사이클론 방식의 저 효율이나, 또는 오일 필터 방식의 교체와 비용 추가등을 제 문제를 해소할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, according to the present invention, the blow-by gas introduced by using the internal strong rotational force and the centrifugal force generated by introducing the compressed air generated by the turbocharger that compresses the external air to supply the compressed air to the engine is introduced. By separating the oil particles by colliding with it, there is an effect that can solve the problem of low efficiency of the cyclone method, or replacement of the oil filter method and additional cost.

Claims

A compressed air supply line composed of a turbocharger 2 which supplies the engine 4 to the engine 4 through an aftercooler 3 after compressing the outside air passing through the air filter 1;

A bypass line bypassing the compressed air by bypassing the compressed air supply line from the turbocharger 2 toward the engine 4;

Turbine 6 which is rotated when the bypass line is connected and compressed air compressed by the turbocharger 2 passes, and the housing body which has the turbine 6 upward while the blow-by gas is introduced and discharged again. (8), the oil track grating body 12 and the rotation of the oil track grating body 12 accommodated inside the housing body 8 and rotated together through a turbine shaft 7 fixed to the turbine 6. An oil separator (5) consisting of an oil accumulator (9) located below the housing body (8) to collect oil particles in the filtered blow-by-gas introduced into the oil pan and return them to the oil pan;

Blow-by gas recirculation system for vehicles with centrifugal force oil separator.

The oil induction part of claim 1, wherein the oil track lattice 12 has a shape in which a plurality of lattice shapes are stacked, and each lattice shape forms an arc shape having a predetermined radius from the top toward the outside. A blow-by gas of a vehicle having a centrifugal force type oil separation device, characterized in that 12a is formed, and a lattice gap end 12b is formed at a predetermined interval a between the grids having the oil induction portion 12a. Recirculation system.

The blow-by gas flowing into the housing body (8) is introduced through the blow-by gas inlet (10) formed at the bottom of the housing body (8), and then the blow formed in the upper portion of the housing body (8). The blow-by gas of the vehicle having a centrifugal force type oil separation device, which is discharged to the outside through the bypass gas outlet 11 and circulates inside the housing body 8 while passing through the entire space of the housing body 8. Recirculation system.