KR20110062184A

KR20110062184A - 엔진의 블로바이가스 회수관로의 결빙 방지를 위한 ｐｃｖ 밸브

Info

Publication number: KR20110062184A
Application number: KR1020090118813A
Authority: KR
Inventors: 김석태; 정봉화; 황윤성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-10
Also published as: KR101499445B1

Abstract

본 발명은 PCV 밸브 내에 생성된 응축수의 배출이 쉽고 유동 정체점이 형성되지 않도록 하여 밸브의 결빙을 방지하며, 또 하나의 목적은 PCV 밸브의 결빙 발생 시 블로바이가스를 우회시킬 수 있는 바이패스 통로에 의해 엔진 내부에 정압이 형성되는 것을 방지하는 구조의 PCV 밸브를 제공하는 것 및 바이패스 통로로 통과하는 블로바이가스의 온도로 결빙된 PCV 밸브에 열량을 공급하여 신속한 해빙이 기능토록 한 구조의 PCV 밸브를 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명은 밸브바디와; 상기 밸브바디의 밸브시트에 당접하여 유로를 폐쇄하거나 또는 흡기 매니폴드 측의 부압에 의해 이동하여 상기 밸브시트를 개방하게 되는 체크밸브와; 상기 체크밸브를 상기 밸브시트 측에 당접하는 방향으로 힘을 가하도록 설치되는 탄성수단을 포함하여 구성되어 엔진의 흡기부압에 의해 상기 체크밸브가 개방 시 블로바이가스를 흡기 매니폴드 측에 급송하게 되는 PCV 밸브에 있어서, 상기 밸브바디의 밸브시트는 직경이 점차 감소되게 경사진 테이퍼로 형성된 것을 특징으로 한다.

PCV 밸브

Description

엔진의 블로바이가스 회수관로의 결빙 방지를 위한 ＰＣＶ 밸브{PCV valve for pipe defrosting of blow-by gas of engine}

본 발명은 극저온 지역에서의 운행되는 2기통 엔진 차량의 블로바이가스 회수관로의 결빙을 방지하기 위한 PCV(positive crankcase ventilation) 밸브구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더헤드 내에 생성되는 블로바이가스를 흡기 매니폴드로 유도하여 재연소시키기 위해서 엔진의 헤드커버와 흡기매니폴드를 연결하는 PCV밸브가 추운 겨울철에 결빙되는 것을 방지하기 위해 PCV밸브의 구조를 변경한 PCV밸브의 결빙 방지구조에 관한 것이다.

엔진에서 연소된 연소가스는 대부분이 배기 밸브를 통해서 배출이 되지만, 일부는 피스톤과 실린더 벽면 사이로 누출되어 크랭크 케이스로 유도되는바, 이렇게 오일 성분이 함유된 연소가스를 통상 블로바이가스라 하고, 상기 블로바이가스를 대기로 방출시키지 않고 흡기계로 공급하여 재연소될 수 있도록 하는 것이 크랭크 케이스 배출가스 제어장치이다.

이렇게 크랭크 케이스 내에 형성되는 블로바이가스를 흡기 부압에 의해 흡기계로 공급하게 되는 단속수단이 PCV(Positive Crankcase Ventilation) 밸브로서, 통상 상기한 PCV밸브는 엔진의 헤드 커버 일측에 나사결합되고, 엔진의 흡기 매니폴드에 일체로 형성된 연결부에 고무호스로써 연결된다.

그러나, 상기한 PCV밸브(15)는 도4에 도시되는 바와 같이, 부압에 의해 작동하는 체크밸브(16) 및 스프링(17)이 내부에 형성되는 밸브바디(18)와, 상기 밸브바디(18)의 일측으로 크랭크 케이스(또는 엔진의 헤드커버) 측에 파이프(19)를 통해 접속하는 니플부재(20)와, 상기 밸브바디(18)의 다른 일측으로 흡기매니폴드 측에 접속하는 고무호스를 연결하기 위한 접속부재(21)로 구성되어 흡기부압에 의해 밸브(16)가 상기 스프링(17)을 압축하면서 관로를 개방하게 되면 크랭크 케이스로 배출된 블로바이가스가 실린더 헤드를 거쳐 개방된 밸브(16)를 통해 흡기매니폴드를 거쳐 실린더 연소실에 공급되어 연소된 후 배기계를 거쳐 배출되어지게 구성되어 있다.

그런데 상기한 PCV밸브(15)는 엔진의 헤드 커버 외측에 노출 결합되므로서, 북미 지역과 같이 추운 지방에서는 혹한기 시 상기한 PCV밸브(15)가 결빙되어 벤틸레이션계의 유로가 막혀 엔진 내부에 블로바이가스가 누적되어 부압이 형성되지 못하고 정압이 형성됨으로써 실린더 헤드에의 오일의 누설을 가져오고 헤드커버가 파손되는 등 및 엔진이 오작동되는 문제점이 있었다.

그래서 상기 부위가 결빙되는 것을 방지하고자 상기 PCV밸브(15)와 고무호스의 외측을 보온패드로 감싸거나 코팅을 하였으나, 혹한기 추운 공기에 노출되는 PCV밸브가 결빙되는 것을 완전히 해결하지 못하는 문제점이 있어왔으며, 이 같은 이유는 PCV 밸브의 구조적 요인에 기인한 것으로서 도시한 구조의 종래 PCV 밸브(15)는, 블로바이가스의 유량을 조절하는 체크밸브(16)와 그 체크밸브(16)가 당접하는 밸브시트면(22)이 직각면을 형성하고 있는 관계로, 도 5에 PCV 밸브(15)의 유동 특성을 도시한 것에서 알 수 있듯이 모서리부위(24)에 유동 정체부(24A)가 형성되어 체크밸브(16)가 전후로 이동하게 될 때 상기 모서리부위(24)에 고인 응축수가 구조적으로 PCV 밸브 외부로의 배출이 어려워 모서리부위(24)에 그대로 잔류하게 되어 극저온 조건에서 결빙을 일으키고 그 결빙은 유로의 막힘을 유발하게 됨에도 불구하고, 극저온 날씨에 의해 응축수가 결빙되면서 밸브(16)가 밸브시트면(22)에 얼어 붙게 되었을 때 지금까지는 별다른 대책이 없었다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 PCV 밸브 내에 생성된 응축수의 배출이 쉽고 유동 정체점이 형성되지 않도록 하여 밸브의 결빙을 방지하는 엔진의 블로바이가스 회수관로의 결빙 방지를 위한 PCV 밸브의 개선된 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 PCV 밸브의 결빙 발생 시 블로바이가스를 우회시킬 수 있는 바이패스 통로에 의해 엔진 내부에 정압이 형성되는 것을 방지하는 구조의 PCV 밸브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 바이패스 통로로 통과하는 블로바이가스의 온도로 결빙된 PCV 밸브에 열량을 공급하여 신속한 해빙이 기능토록 한 구조의 PCV 밸브를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일측은 밸브바디와; 상기 밸브바디의 밸브시트에 당접하여 유로를 폐쇄하거나 또는 흡기 매니폴드 측의 부압에 의해 이동하여 상기 밸브시트를 개방하게 되는 체크밸브와; 상기 체크밸브를 상기 밸브시트 측에 당접하는 방향으로 힘을 가하도록 설치되는 탄성수단을 포함하여 구성되어 엔진의 흡기부압에 의해 상기 체크밸브가 개방 시 블로바이가스를 흡기 매니폴드 측에 급송하게 되는 PCV 밸브에 있어서, 상기 밸브바디의 밸브시트는 직경이 점차 감소되게 경사진 테이퍼로 형성된 것을 특징으로 한다.

또 상기 체크밸브에는 바이패스통로가 마련되며, 상기 바이패스통로를 개폐하기 위한 바이패스밸브를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또 상기 바이패스밸브는 상부는 구형몸체이고 하부는 나팔형몸체로 형성되어 상기 바이패스밸브가 하강하여 상기 나팔형몸체가 나팔형밸브시트로부터 이격되면 바이패스통로가 개방되고, 상기 바이패스밸브가 상승하여 상기 나팔형몸체가 나팔형밸브시트에 밀착하면 바이패스 통로가 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 체크밸브가 당접하는 밸브시트면이 경사진 테이퍼로 형성되어 유동을 정체시키고 응축수가 모아지는 구석진 모서리가 없어지게 되며, 이에 따라 체크밸브가 왕복 이동하여 밸브시트면에 당접하게 될 때 응축수가 경사진 테이퍼를 스므스하게 타고 넘어 배출됨으로써 결빙될 우려가 크게 감소되며, 결빙으로 인해 체크밸브가 고착되더라도 바이패스통로를 통해 공급되는 블로바이가스부터 고온의 열량이 결빙부위에 공급되어 신속하게 해빙시키게 되며, 또 바이패스통로를 통해 블로바이가스가 우회할 수 있어 엔진 내부에 정압이 생성되는 것을 방지할 수 있다.

이하에 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 의한 PCV 밸브의 요부 구성을 나타낸 도면이며, 도2는 본 발명의 바이패스밸브가 체크밸브의 바이패스통로를 개방한 상태를 나타내는 도면이며, 도3은 본 발명의 바이패스밸브의 단면 형상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 설명에 있어서 종래예에 나타나 있는 구성 부분은 같은 부호를 사용하여 도5를 참조하는 것으로 하였다.

실린더 헤드에 모아진 블로바이가스를 흡기 매니폴드를 통해 엔진에 되돌리는 블로바이가스의 회수관로 상에 설치되어 그 회수관로를 개폐토록 설치하는 본 발명의 PCV 밸브(10)는 밸브바디(18)와, 그 밸브바디(18) 내에 수용되어 흡기 매니폴드 측의 부압 발생에 따라 밸브시트면(25)에서 떨어져 유로를 개방하여 실린더헤드의 블로바이가스를 흡기 매니폴드 측에 급송되도록 작동하는 체크밸브(16)를 포함하여 구성되어 있으며, 그 체크밸브(16)가 압축스프링(17)에 의해 밸브시트면(25)을 닫는 방향으로 힘을 받는 것은 종래와 같다.

상기 밸브시트면(25)은 도4에 도시한 종래 기술의 경우 직각면을 이루는 반면 본 발명에 있어서는 직경이 점차 감소되는 경사면의 테이퍼로 형성되어 있으며, 상기 체크밸브(16)의 선단 형상도 상기 경사진 밸브시트면(25)에 밀착하는 형상(끝단의 모서리를 모따기한 형상)이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 체크밸브(16)의 중심축선을 따라서는 실린더헤드 측과 흡기 매니폴드 측을 연통시켜 주기 위한 바이패스통로(26)가 형성되어 있으며, 이 바이패스통로(26)를 선택적으로 개폐하기 위한 바이패스밸브(27)가 구비되어 있다.

상기한 바이패스밸브(27)는 상부는 구형몸체(28)로 형성되고 하부는 상기 구 형몸체(28)에 비해 큰 단면적을 가지도록 확장된 나팔형몸체(29)로 형성되어 상기 나팔형몸체(29)가 나팔형밸브시트(30)로부터 이격되면 상기 바이패스통로(26)는 바이패스밸브(27)에 형성된 요홈통로(31)를 통해 개방되며, 상기 바이패스밸브(27)가 상승하여 상기 나팔형밸브시트(30)에 상기 나팔형몸체(29)가 밀착하면 상기 바이패스통로(26)는 차단되게 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명의 작동 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

흡기 매니폴드(엔진) 측에 부압이 형성되면 실린더 헤드 측에 모아진 상대적 고압의 블로바이가스 압력에 의해 상기 체크밸브(16)가 압축스프링(17)을 압축하면서 이동하여 밸브시트면(25)으로부터 이격됨으로 유로가 개방되어 블로바이가스가 흡기 매니폴드 측으로 이송되어지게 된다.

그런데 만일 실린더 헤드 측의 블로바이가스 량이 적으면, 압축스프링(17)의 탄발력에 의해 체크밸브(16)가 밸브시트면(25)을 폐쇄하는 방향으로 이동하게 된다.

이때 밸브바디(18) 하부에 응축수가 발생하여 잔류하고 있다면, 이동하는 체크밸브(16) 선단부에 의해 밀어내지는 응축수가 밸브시트면(25)의 경사로를 스므스하게 타고 넘어 배출되게 되어 밸브바디(18) 내에 잔류하는 응축수가 없도록 하여 혹한기에 체크밸브(16)가 결빙되는 일이 없도록 평시에 체크밸브(16)가 작동시 응축수를 배출 처리하게 되는 것이다.

한편, 체크밸브(16)가 밸브바디(18) 하부에 잔류하는 응축수에 의해 결빙되어 상기 밸브시트면(25)에 고착되는 현상이 발생하면, 이때 바이패스통로(26)를 통 해 작용하는 블로바이가스 압에 의해 바이패스밸브(27)가 하강하여 나팔형밸브시트(30)에서 이격함으로써 개방된 요홈통로(31)를 통해 블로바이가스의 바이패스 공급이 일어나게 되며, 이때 고온의 블로바이가스가 체크밸브(16)를 가열시키고 또 통과하는 블로바이가스가 직접 결빙부위에 열을 공급하여 해빙되도록 함과 동시에 블로바이가스의 원활한 이송으로 엔진 내부에 정압 생성도 차단하게 되는 것이다.

도1은 본 발명에 의한 PCV 밸브의 요부 구성을 나타낸 도면이며,

도2는 본 발명의 바이패스밸브가 체크밸브의 바이패스통로를 개방한 상태를 나타내는 도면이며,

도3은 본 발명의 바이패스밸브의 단면 형상을 나타낸 도면이다.

도4는 종래기술이며,

도5는 종래기술의 밸브내 유동 특성을 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부호의 설명

10:PCV 밸브 16:체크밸브

17:압축스프링 18:밸브바디

25:밸브시트면 26:바이패스통로

27:바이패스밸브 28:구형몸체

29:나팔형밸브몸체 30:나팔형밸브시트

31:요홈통로

Claims

밸브바디와; 상기 밸브바디의 밸브시트에 당접하여 유로를 폐쇄하거나 또는 흡기 매니폴드 측의 부압에 의해 이동하여 상기 밸브시트를 개방하게 되는 체크밸브와; 상기 체크밸브를 상기 밸브시트 측에 당접하는 방향으로 힘을 가하도록 설치되는 탄성수단을 포함하여 구성되어 엔진의 흡기부압에 의해 상기 체크밸브가 개방 시 블로바이가스를 흡기 매니폴드 측에 급송하게 되는 PCV 밸브에 있어서, 상기 밸브바디의 밸브시트는 직경이 점차 감소되게 경사진 테이퍼로 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 블로바이가스 회수관로의 결빙 방지를 위한 PCV 밸브.
제1항에 있어서, 상기 체크밸브에는 바이패스통로가 마련되며, 상기 바이패스통로를 선택적으로 개폐하기 위한 바이패스밸브를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 엔진의 블로바이가스 회수관로의 결빙 방지를 위한 PCV 밸브.
제2항에 있어서, 상기 바이패스밸브는 상부는 구형몸체이고 하부는 나팔형몸체로 형성되어 상기 바이패스밸브가 하강하여 상기 나팔형몸체가 나팔형밸브시트로부터 이격되면 바이패스통로가 개방되고, 상기 바이패스밸브가 상승하여 상기 나팔형몸체가 나팔형밸브시트에 밀착하면 바이패스 통로가 폐쇄되는 것을 특징으로 하 는 엔진의 블로바이가스 회수관로의 결빙 방지를 위한 PCV 밸브.