KR20100034495A

KR20100034495A - 블로바이 가스 재순환 장치

Info

Publication number: KR20100034495A
Application number: KR1020080093673A
Authority: KR
Inventors: 권현준
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-01
Also published as: KR101391574B1

Abstract

본 발명은 블로바이 가스 재순환 장치에 관한 것으로, 엔진(100)에서 배기매니폴드(900)를 통과하여 터보차저로 이동되는 블로바이 가스의 이동경로 중에서 상기 엔진(100)과 배기매니폴드(900) 사이에 마련되며 통과하는 블로바이 가스를 미세입자로 변화시키는 전자식 오일 필터 장치(300)와; 상기 배기매니폴드(900)의 둘레에 마련되며 상기 전자식 오일 필터 장치(300)를 통과한 블로바이 가스를 건조시키는 제 1 히터(320);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 재순환 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 압축기로 이동되는 블로바이 가스를 건조한 상태가 되도록 만드는 효과가 있다.

블로바이, 가스, 재순환, 장치, 엔진

Description

블로바이 가스 재순환 장치{Blow By Gas Recycling Device}

본 발명은 디젤 엔진의 블로바이 가스 재순환 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 엔진과 터보차저 사이의 블로바이 가스의 이동 경로를 나타내는 단면도이다.

엔진(10)에서 나온 블로바이 가스는 터보차저(20)로 이동되는데, 상기 터보차저(20)는 압축기(40)와 터빈(50)을 포함한다.

그리고 상기 압축기(40)는 내부에 압축기휠(42)이 회전가능하게 장착되고, 상기 압축기휠(42)에는 터보축(52)이 연결되며, 상기 터보축(52)은 터빈(50)과 연결되며, 상기 터빈(50)에는 회전가능하게 터빈휠(56)이 마련된다.

또한, 상기 엔진(10)으로부터의 고온의 배기 가스는 터빈 입구(54)를 통해 터빈(50)으로 유입되어 터빈휠(56)을 회전시킨 후에 터빈 출구(58)를 통해 배출된다.

상기 터빈휠(56)은 터보축(52)을 통해 압축기휠(42)을 구동하고, 공기는 제 1 화살표(60) 방향으로 이동되어 압축기(40)의 공기 흡입구(44)를 통해 압축기(40)로 흡입되며 공기 배출구(46)를 통해 제 3 화살표(80) 방향으로 이동되어엔진(10) 에 공급된다.

그리고 상기 엔진(10)에서 배출된 오일과 혼합된 상기 블로바이 가스(blow-by gas)는 사이클론 방식 오일 필터링 장치(30)를 통하여 오일과 일부 분리된 된 후에 배관을 통하여 제 2 화살표(70) 방향으로 이동되다가 상기 공기 흡입구(44)를 통해 압축기(40)로 흡입된 후에 압축기휠(42)에 의하여 압축되고, 디퓨져(48)를 통하여 공기 배출구(46)로 이동된 후에 엔진(10)으로 이동된다.

상기 사이클론 방식 오일 필터링 장치(30)를 이용하는 방식은 한국공개특허 10-2008-0055172의 상세한 설명 식별표시 <16>에 기재되어 있다.

그러나 상기 사이클론 방식 오일 필터링 장치(30)를 통과한 블로바이 가스에는 오일 성분이 많이 남아 있어 블로바이 가스 입자의 크기가 크고 상대적으로 습한(WET) 상태가 된다.

이러한 습한 블로바이 가스는 고온의 압축기(40) 부분 중 상기 디퓨져(48)의 표면에 쉽게 고착되고, 이로 인하여 상기 디퓨져(48)의 공간이 작아져 디퓨져(48)를 통과하는 압축공기가 줄어들게 된다.

이와 같이 압축공기의 공급 감소로 인한 엔진(10) 출력 저하를 가져오는 현상을 "포울링(Fouling)"이라한다.

그러나 종래의 압축기(40)는 지속적인 성능 개선이 이루어지는 과정에서 압축기(40)의 공기배출구(46) 및 디퓨져(48)의 온도가 필연적으로 상승하게 되므로, 상기 블로바이 가스 입자에서 오일 성분이 제거되지 않으면 상기 디퓨져(48)에 고착되는 블로바이 가스량이 더욱 빠르고 크게 늘어나서 상기 터보차저(20)의 파울링 현상이 더욱 악화되는 문제가 있다.

본 발명은 오일 성분이 결합된 블로바이 가스에서 오일 성분을 최대한 제거할 수 있는 블로바이 가스 재순환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명인 블로바이 가스 재순환 장치는 엔진(100)에서 배기매니폴드(900)를 통과하여 터보차저로 이동되는 블로바이 가스의 이동경로 중에서 상기 엔진(100)과 배기매니폴드(900) 사이에 마련되며 통과하는 블로바이 가스를 미세입자로 변화시키는 전자식 오일 필터 장치(300)와;

상기 배기매니폴드(900)의 둘레에 마련되며 상기 전자식 오일 필터 장치(300)를 통과한 블로바이 가스를 건조시키는 제 1 히터(320);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 재순환 장치를 제공한다.

그리고 상기 전자식 오일 필터 장치(300)와 압축기(400) 사이에는 제 2 히터(340)가 마련될 수 있고, 상기 제 1 히터(320) 및 제 2 히터(340)와 압축기(400) 사이에는 사이클론 방식 오일 필터링 장치(360)가 마련될 수 있다.

또한, 상기 전자식 오일 필터 장치(300)는 내부에 마련된 탄성부재(301)와, 상기 탄성부재(301)의 상방에 위치된 음극단자(303)와 상기 음극단자(303)의 상방에 마련된 양극단자(304)를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 양극단자(304)는 릴레 이 부재(305)를 통하여 알람 램프(306)와 연결될 수 있다.

이를 통하여 블로바이 가스가 고온의 압축기 표면 특히, 디퓨저에 고착되지 않게 하여 터보차저의 파울링을 감소시키게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명인 블로바이 가스 재순환 장치를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 전자식 오일 필터 장치를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 2의 A-A부분을 절개한 단면도이다.

본 발명인 블로바이 가스 재순환 장치는 엔진(100)에서 배기매니폴드(900)를 통과하여 터보차저로 이동되는 블로바이 가스의 이동경로 중에서 상기 엔진(100)과 배기매니폴드(900) 사이에 마련되며 통과하는 블로바이 가스를 미세입자로 변화시 키는 전자식 오일 필터 장치(300)와, 상기 배기매니폴드(900)의 둘레에 마련되며 상기 전자식 오일 필터 장치(300)를 통과한 블로바이 가스를 건조시키는 제 1 히터(320)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 전자식 오일 필터 장치(300)와 압축기(400) 사이에는 제 2 히터(340)가 마련되고, 상기 제 1 히터(320) 및 제 2 히터(340)와 압축기(400) 사이에는 사이클론 방식 오일 필터링 장치(360)가 마련된다.

이를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

엔진(100)에서 나온 블로바이 가스는 터보차저로 이동되는데, 상기 터보차저는 터빈(500)과 압축기(400)를 포함한다.

상기 압축기(400)는 내부에 압축기휠(420)이 회전가능하게 장착되고, 상기 압축기휠(420)에는 터보축(520)이 연결되며, 상기 터보축(520)은 터빈(500)과 연결되며, 상기 터빈(500)에는 회전가능하게 터빈휠(560)이 마련된다.

엔진(100)에서 나온 고온의 배기 가스는 터빈 입구(540)를 통해 터빈(500)으로 유입되어 터빈휠(560)을 회전시킨 후에 터빈 출구(580)를 통해 배출된다.

상기 터빈휠(560)은 터보축(520)을 통해 압축기휠(420)을 구동시키고, 공기는 제 1 화살표(600) 방향으로 압축기(400)의 공기 흡입구(440)를 통해 압축기(400)로 흡입되며 공기 배출구(460)를 통해 엔진(100)에 공급된다.

그리고 제 2 화살표(700) 방향으로 이동되는 상기 블로바이 가스(blow-by gas)는 엔진(100)에서 오일 등과 혼합된 큰 입자크기의 습한(WET) 블로바이 가스 상태에서 전자식 오일 필터 장치(300)를 통하여 필터링 되어 작은 입자크기의 습한 블로바이 가스로 걸러진 후에 배관을 통하여 이동된다.

상기 전자식 오일 필터 장치(300)는 오일 등이 혼합된 큰 기체입자가 통과되면 작은 기체 입자로 필터링되는 장치로 본 발명에서는 오일 등이 혼합된 큰 입자크기의 습한(WET) 블로바이 가스를 작은 입자크기의 습한 블로바이 가스로 필터링하여 히터에 의해 열을 받을 경우에 쉽게 오일 성분이 순순한 블로바이 가스에서 분리될 수 있도록 하는 역할을 한다.

또한, 상기 전자식 오일 필터 장치(300)는 이미 기존에 나와 있는 필터 방식이고, 따라서 그 작용에 대한 자세한 설명은 생략한다.

다만, 본 발명에 사용되는 상기 전자식 오일 필터 장치(300)는 도 3과 같이 내부에 마련된 탄성부재(301)와, 상기 탄성부재(301)의 상방에 위치된 지지부재(302)와, 상기 지지부재(302)의 상부에 마련된 음극단자(303)와 상기 음극단자(303)의 상방에 마련된 양극단자(304)를 포함하여 구성되고, 상기 양극단자(304)는 릴레이 부재(305)의 온(ON)/오프(OFF)를 통하여 알람 램프(306)와 연결된다.

따라서, 본 발명에 사용되는 상기 전자식 오일 필터 장치(300)는 내부로 유입되는 블로바이 가스가 필터링 되면서 퇴적물이 싸임에 따라 상기 지지부재(302)가 탄성부재(301)의 탄성력을 극복하고 상방으로 이동되고, 상기 음극단자(303)도 상방으로 이동되다가 양극단자(304)에 접촉하게 되면 오프 상태에 있던 릴레이 부재(305)가 온(ON) 상태로 바뀌면서 알람 램프(306)를 점등시켜서 운전자가 상기 전자식 오일 필터 장치(300)를 교체할 수 있도록 마련된다.

이러한 본 발명에 사용되는 상기 전자식 오일 필터 장치(300)는 단순히 교체시기가 되면 상기 음극단자(303)에 해당되는 돌출부가 외부로 노출되고 실질적인 교체는 엔진오일 교환시기에 일괄적으로 행해지는 방식인 기존의 오일 필터 장치에 비하여 정확한 교환시기를 운전자에게 알려줄 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 전자식 오일 필터 장치(300)를 통하여 필터링 된 작은 입자크기의 습한 블로바이 가스는 상기 배기매니폴드(900)를 통과하면서 배기매니폴드(900)의 둘레에 밀착되게 마련된 제 1 히터(320)에 의해 오일 성분이 가열되어 작은 입자 크기의 블로바이 가스에 붙어 있던 오일 성분이 순수한 블로바이 가스와 분리된다.

그리고 오일 성분이 분리된 건조한 블로바이 가스는 상기 공기 흡입구(440)를 통해 압축기(400)로 흡입된 후에 압축기휠(420)에 의하여 디퓨져(480)를 통하여 공기 배출구(460)로 이동된 후에 제 3 화살표(800)을 따라 엔진(100)으로 이동된다.

이 과정에서 상기 디퓨져(480)를 통과하는 건조한 블로바이 가스는 오일이 거의 제거된 상태이기 때문에 디퓨져(480) 표면에 고착되는 양이 매우 줄어들게 된다.

한편, 초기 시동시 또는 낮은 RPM 영역에서는 상기 제 1 히터(320)가 작동되어도 배기매니폴드(900)의 온도가 충분히 높지 않으므로 별도의 전기 히터인 제 2 히터(340)를 상기 블로바이 가스가 이동되는 경로 즉, 상기 전자식 오일 필터 장 치(300)와 압축기(400) 사이에 설치하여 고온의 열원을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제 1 히터(320)나 제 2 히터(340)를 통과한 블로바이 가스에 아직 제거되지 않은 오일 등을 제거하기 위하여 사이클론 방식 오일 필터링 장치(360)를 상기 제 1 히터(320) 및 제 2 히터(340)와 압축기(400) 사이에 장착하여 이를 제거할 수 있다.

한편, 상기 배기매니폴드(900)의 주위에 마련되는 제 1 히터(320)는 도 4와 같이 기존의 배기매니폴드(900)의 형상에 밀착되어 제 1 히터(320)의 기능이 적절히 발휘될 수 있도록 마련된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 압축기(400)로 이동되는 블로바이 가스를 건조한 상태가 되도록 만드는 효과가 있다.

이를 통하여 블로바이 가스가 고온의 압축기(400) 표면 특히, 디퓨저에 고착되지 않게 하여 터보차저의 파울링을 감소시키게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 엔진과 터보차저 사이의 블로바이 가스의 이동 경로를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명인 블로바이 가스 재순환 장치를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2의 전자식 오일 필터 장치를 나타내는 단면도.

도 4는 도 2의 A-A부분을 절개한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 엔진 300: 전자식 오일 필터 장치

320: 제 1 히터 400: 압축기

420: 압축기휠 500: 터빈

540: 터빈휠 560: 터빈 입구

580: 터빈 출구

Claims

엔진(100)에서 배기매니폴드(900)를 통과하여 터보차저로 이동되는 블로바이 가스의 이동경로 중에서 상기 엔진(100)과 배기매니폴드(900) 사이에 마련되며 통과하는 블로바이 가스를 미세입자로 변화시키는 전자식 오일 필터 장치(300)와;

상기 배기매니폴드(900)의 둘레에 마련되며 상기 전자식 오일 필터 장치(300)를 통과한 블로바이 가스를 건조시키는 제 1 히터(320);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 재순환 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전자식 오일 필터 장치(300)와 압축기(400) 사이에는 제 2 히터(340)가 마련되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 재순환 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 히터(320) 및 제 2 히터(340)와 압축기(400) 사이에는 사이클론 방식 오일 필터링 장치(360)가 마련되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 재순환 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자식 오일 필터 장치(300)는 내부에 마련된 탄성부재(301)와, 상기 탄성부재(301)의 상방에 위치된 음극단자(303)와 상기 음극단자(303)의 상방에 마련된 양극단자(304)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 재순환 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 양극단자(304)는 릴레이 부재(305)를 통하여 알람 램프(306)와 연결되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 재순환 장치.