KR20170052238A

KR20170052238A - 임팩터 타입 브리더

Info

Publication number: KR20170052238A
Application number: KR1020150154447A
Authority: KR
Inventors: 김재원
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-05-12
Also published as: CN108350776B; WO2017078483A1; KR102454615B1; CN108350776A

Abstract

엔진의 크랭크케이스로 유입되는 블로우바이가스로부터 엔진오일을 분리시키는 임팩터 타입의 브리더가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더는 블로우바이가스가 유입되는 가스유입부; 상기 가스유입부를 통해 유입된 상기 블로우바이가스가 통과하는 노즐홀이 형성되는 노즐부; 상기 노즐홀을 통과한 상기 블로우바이가스가 충돌하는 충돌부; 상기 노즐홀을 통과한 상기 블로우바이가스가 배출되는 가스배출부; 및 상기 블로우바이가스의 압력에 대응하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 조절수단을 포함하는 임팩터 타입 브리더를 포함한다.

Description

임팩터 타입 브리더{IMPACTER TYPE BREATHER}

본 발명은 엔진의 크랭크케이스로 유입되는 블로우바이가스로부터 엔진오일을 분리시키는 임팩터 타입의 브리더에 관한 것이다.

차량에는 차량을 구동시키기 위한 구동원의 한 종류로서 엔진이 구비된다. 엔진은 열에너지를 기계에너지로 변환시켜 구동력을 발생시킨다. 피스톤 방식의 엔진은 연료의 연소에 의해 피스톤이 실린더 내를 왕복운동하고, 피스톤의 왕복운동은 크랭크샤프트로 전달되어 회전운동으로 전환된다.

이때, 피스톤의 왕복운동시 실린더의 내벽과 피스톤 사이의 간격을 통해 미량의 혼합기가 크랭크케이스로 새어 나오게 되는데 이러한 혼합기를 블로우바이가스(Blow-By Gas)라고 한다. 블로우바이가스는 미연소된 연료, 연소가스 및 엔진오일을 포함하고 있기 때문에 블로우바이가스가 크랭크케이스 내부에 체류하면 엔진을 부식시키고 엔진오일을 변질시킬 뿐만 아니라 블로우바이가스의 압력이 상승하면 다시 실린더로 역류할 수 있다. 따라서, 블로우바이가스를 대기로 방출시키거나 엔진으로 재순환시키고 있다.

그런데, 블로우바이가스를 그대로 대기로 배출할 경우에는 대기를 오염시키며, 그대로 엔진으로 재순환시킬 경우에는 인터쿨러나 터보차저를 오염시킬 수 있다. 따라서, 블로우바이가스로부터 엔진오일을 분리시키기 위하여 브리더(Breather)가 구비된다.

브리더는 필터 타입, 싸이클론 타입, 임팩터 타입 등이 있다. 그 중 임팩터 타입 브리더는 간단한 구조와 낮은 유지 비용의 장점으로 인해 널리 사용되고 있다. 도 1은 종래의 임팩터 타입 브리더의 일례이고, 도 2는 종래의 임팩터 타입 브리더의 다른 예이다. 도 1의 임팩터 타입 브리더는 엔진 블록의 외부에 장착되는 타입이고, 도 2의 임팩터 타입 브리더는 엔진 블록의 상부에 장착되는 타입이다. 도 1 및 2를 참조하면, 임팩터 타입 브리더는 하우징(1, 1'), 가스유입부(2, 2'), 가스유입부(2, 2')와 연통 설치되고 노즐홀(4, 4')이 형성되는 노즐부(3, 3'), 노즐부(3, 3')와 대응되는 위치에 설치되어 가스유입부(2, 2')를 통해 유입되어 노즐홀(4, 4')을 통과한 블로우바이가스가 충돌되는 충돌부(5, 5'), 엔진오일이 분리된 가스가 배출되는 가스배출부(6, 6'), 블로우바이가스로부터 분리된 엔진오일이 배출되는 드레인부(7, 7')를 포함한다. 가스유입부(2, 2')를 통해 브리더 내부로 유입된 블로우바이가스는 노즐홀(4, 4')을 통과하면서 유속이 증가한 후 충돌부(5, 5')와 충돌한다. 블로우바이가스가 충돌부(5, 5')와 충돌하면 블로우바이가스에 함유된 엔진오일이 충돌부(5, 5')에 점착되어 블로우바이가스로부터 분리되고, 엔진오일이 분리된 블로우바이가스는 가스배출부(6, 6')를 통해 브리더 외부로 배출된다. 블로우바이가스로부터 분리된 엔진오일은 드레인부(7, 7')를 통해 배출된다.

엔진오일이 블로우바이가스로부터 원활하게 분리되기 위해서는 노즐홀(4, 4')을 통과한 블로우바이가스의 유속이 빨라야 한다. 노즐홀(4, 4')을 통과하는 블로우바이가스의 유량이 많을 때에는 노즐부(3, 3') 전단의 블로우바이가스의 압력이 높기 때문에 노즐홀(4, 4')을 통과한 블로우바이가스의 유속이 빠르고, 이에 따라 엔진오일이 잘 분리될 수 있다. 반면, 블로우바이가스의 유량이 적을 때에는 노즐부(3, 3')의 전단의 블로우바이가스의 압력이 낮기 때문에 노즐홀(4, 4')을 통과한 블로우바이가스의 유속이 느리고, 이에 따라 엔진오일이 잘 분리되지 않는다.

노즐부(3, 3') 전단의 블로우바이가스의 압력이 낮더라도 노즐홀(4, 4')의 총면적이 작으면 노즐홀(4, 4')을 통과한 블로우바이가스가 빠른 유속을 가진다. 그런데, 엔진의 운전 조건, 특히 부하에 따라 블로우바이가스의 유량은 계속 변한다. 그러나, 종래의 임팩터 타입 브리더는 노즐홀(4, 4')의 총면적이 고정되어 있기 때문에 다양한 크기의 블로우바이가스의 유량에 대응하지 못한다. 노즐홀(4, 4')의 총면적이 작을수록 노즐부(3, 3') 전단의 블로우바이가스의 압력이 상승하는데, 이때 노즐부(3, 3') 전단의 블로우바이가스의 압력이 지나치게 상승하면 피스톤과 실린더 내벽 사이의 간격을 통해 블로우바이가스가 역류하거나 가스켓 및 오일실과 같은 실링부에서 누유 또는 누기가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 노즐홀(4, 4')의 총면적은 블로우바이가스의 최대 유량을 기준으로 설정된다. 블로우바이가스가 최대 유량을 가질 때는 일반적으로 엔진이 최대 출력을 낼 때이다. 그런데, 엔진의 운용시 엔진이 최대 출력을 내는 경우는 흔하지 않으며, 일반적으로 최대 출력 이하로 작동된다. 이때 블로우바이가스의 유량도 감소하는데, 작은 유량의 블로우바이가스가 최대 유량을 기준으로 총면적이 설정된 노즐홀(4, 4')을 통과하면 블로우바이가스의 유속이 적절한 수준보다 느리기 때문에 엔진오일의 분리가 원활하지 않는 문제가 있다.

KR

10-0783888

B1

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 블로우바이가스의 유량이 변하더라도 노즐홀을 통과한 블로우바이가스의 유속을 빠르게 유지할 수 있으면서, 노즐부 전단의 압력이 지나치게 상승하는 것도 방지할 수 있는 임팩터 타입 브리더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 블로우바이가스가 유입되는 가스유입부; 상기 가스유입부를 통해 유입된 상기 블로우바이가스가 통과하는 노즐홀이 형성되는 노즐부; 상기 노즐홀을 통과한 상기 블로우바이가스가 충돌하는 충돌부; 상기 노즐홀을 통과한 상기 블로우바이가스가 배출되는 가스배출부; 및 상기 블로우바이가스의 압력에 대응하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 조절수단을 포함하는 임팩터 타입 브리더를 제공할 수 있다.

이때, 상기 조절수단은, 상기 노즐홀을 개폐하는 차단부재; 및 상기 차단부재를 이동시키는 액추에이터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 액추에이터는 상기 블로우바이가스의 압력의 지표로부터 인가되는 힘에 의해 작동되는 기계식 액추에이터일 수 있다.

또한, 상기 기계식 액추에이터는, 본체; 상기 본체 내부의 공간을 제1 공간과 제2 공간으로 구획하는 다이어프램; 상기 본체와 상기 다이어프램 사이에 개재되는 탄성부재; 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 중에서 상기 탄성부재가 배치되지 않는 것과 연통되며, 상기 블로우바이가스의 압력의 지표가 유입되는 유입포트; 및 일단이 상기 다이어프램에 결합되고 타단은 상기 차단부재에 결합되어 상기 다이어프램과 일체로 이동하는 로드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 액추에이터는 상기 블로우바이가스의 압력의 지표를 기초로 생성되는 제어신호에 의해 작동되는 전자식 액추에이터일 수 있다.

또한, 상기 전자식 액추에이터는, 회전축이 상기 차단부재와 결합되고, 상기 제어신호에 의해 작동되는 스텝모터일 수 있다.

또한, 상기 차단부재는 왕복이동 방식에 의해 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절할 수 있다.

또한, 상기 차단부재는 회전이동 방식에 의해 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절할 수 있다.

또한, 상기 차단부재에는 상기 노즐홀과 겹치는 면적에 따라 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 관통공이 형성될 수 있다.

또한, 상기 조절수단은, 상기 노즐홀의 면적을 가리는 정도를 조절하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절할 수 있다.

또한, 상기 노즐홀은 복수로 구비되고, 상기 조절수단은, 상기 복수의 노즐홀들 중 상기 조절수단이 면적을 완전히 가리는 상기 노즐홀의 개수를 조절하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절할 수 있다.

또한, 상기 노즐홀은 복수로 구비되고, 상기 조절수단은, 상기 노즐홀의 면적을 가리는 정도 및 상기 복수의 노즐홀들 중 상기 조절수단이 면적을 완전히 가리는 상기 노즐홀의 개수를 조절하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 노즐홀의 개방총면적이 블로우바이가스의 압력에 대응하여 조절됨으로써, 블로우바이가스의 유량이 작은 경우에도 노즐홀을 통과한 블로우바이가스의 유속이 빠르게 유지될 수 있고, 블로우바이가스의 유량이 큰 경우에도 블로우바이가스의 압력이 일정하게 유지될 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 브리더는 엔진의 부하에 관계없이 모든 운전영역에서 최고의 오일 분리 성능을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 액추에이터가 기계식 액추에이터로 구성되는 경우 탄성부재의 탄성계수를 조절함으로써 브리더의 동작 특성을 간단하게 조절할 수 있다. 또한, 액추에이터가 전자식 액추에이터로 구성되는 경우 제어신호를 출력하는 제어부의 제어맵을 수정함으로써 브리더의 동작 특성을 간단하게 조절할 수 있다. 이에 따라 동일한 구조의 브리더를 다양한 출력의 엔진에 공용으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 임팩터 타입 브리더의 일례이다.
도 2는 종래의 임팩터 타입 브리더의 다른 예이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 전체적인 구성을 도시하는 수직단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 기계식 액추에이터의 일 실시예이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제1 실시예의 작동을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제2 실시예의 작동을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제3 실시예의 작동을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제4 실시예의 작동을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 전자식 액추에이터의 일 실시예이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제5 실시예의 작동을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제6 실시예의 작동을 도시하는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 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 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 전체적인 구성을 도시하는 수직단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 기계식 액추에이터의 일 실시예이다. 도 5 내지 7은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제1, 2, 3, 4 실시예의 작동을 도시하는 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 전자식 액추에이터의 일 실시예이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제5 실시예의 작동을 도시하는 도면이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 노즐부 및 차단부재의 제6 실시예의 작동을 도시하는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더는 엔진의 일측에 설치되어 크랭크케이스로 유입되는 블로우바이가스(Blow-By Gas)에 함유된 엔진오일을 블로우바이가스로부터 분리시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더는 블로우바이가스가 유입되는 가스유입부(12), 유입된 블로우바이가스가 통과하는 노즐홀(22)이 형성되는 노즐부(20), 노즐홀(22)을 통과한 블로우바이가스가 충돌하는 충돌부(30), 노즐홀(22)을 통과한 블로우바이가스가 배출되는 가스배출부(14), 블로우바이가스로부터 분리된 엔진오일이 드레인되는 드레인부(16), 블로우바이가스의 유량에 따라 상기 노즐홀을 개폐시키는 조절수단을 포함할 수 있다.

가스유입부(12), 가스배출부(14), 드레인부(16)는 하우징(10)에 형성될 수 있고, 노즐부(20) 및 충돌부(30)는 하우징(10)의 내부에 배치될 수 있다. 하우징(10)은 가스유입부(12), 가스배출부(14), 드레인부(16)를 제외한 다른 부분은 밀폐될 수 있다. 하우징(10)의 내부 공간은 노즐부(20)에 의해 구획될 수 있다. 가스유입부(12)는 노즐부(20)의 전단(17)측에 배치되고, 충돌부(30), 가스배출부(14) 및 드레인부(16)는 노즐부(20)의 후단(18)측에 배치될 수 있다. 가스유입부(12)를 통해 하우징(10) 내부로 유입된 블로우바이가스는 노즐홀(22)을 통해서만 노즐부(20)의 후단(18)으로 이동할 수 있도록 구성되는 것이 엔진오일의 분리하는데 유리하나, 필요에 따라 블로우바이가스는 노즐홀(22)을 통하지 않고도 노즐부(20)의 후단(18)으로 이동할 수 있다.

가스유입부(12)는 블로우바이가스가 하우징(10) 내부로 유입되는 통로이고, 가스배출부(14)는 오일이 분리된 블로우바이가스가 하우징(10) 외부로 배출되는 통로이다. 가스유입부(12)는 크랭크케이스의 내부와 연통될 수 있고, 가스배출부(14)는 엔진의 흡기라인 또는 배기라인과 연통되거나 대기와 직접 연통될 수 있다.

노즐부(20)는 하우징(10)의 내부 공간을 구획하며, 블로우바이가스가 통과하는 노즐홀(22)을 구비한다. 가스유입부(12)를 통해 하우징(10) 내부로 유입된 블로우바이가스는 좁은 노즐홀(22)을 통과하면서 유속이 증가한다. 노즐홀(22)은 노즐부(20)에 적어도 하나 형성되는데, 필요에 따라 하나만 형성되거나 복수로 형성될 수 있다. 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이 노즐부(20), 노즐홀(22), 차단부재(40)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 이때 노즐부(20)의 형상은 주로 하우징(10)의 형상에 의해 결정될 수 있다. 노즐홀(22) 또한 원형, 타원형, 사각형 등 다양한 형상을 가질 수 있으며, 노즐부(20)의 다양한 부위에 형성될 수 있다. 노즐홀(22)이 복수로 형성되는 경우 노즐홀(22)은 다양한 패턴으로 배치될 수 있다.

충돌부(30)는 노즐홀(22)을 통과한 블로우바이가스가 충돌할 수 있도록 노즐부(20)의 후단에 배치될 수 있다. 블로우바이가스가 충돌부(30)에 충돌하면, 블로우바이가스에 함유된 오일이 충돌부(30)에 점착됨으로써 블로우바이가스로부터 분리될 수 있다. 충돌부(30)에 점착된 오일은 중력에 의해 흘러내려 드레인부(16)로 이동할 수 있다. 노즐홀(22)을 통과한 블로우바이가스가 빠른 속도로 충돌할 수 있도록 충돌부(30)는 노즐홀(22)에 인접하여 배치될 수 있다. 충돌부(30)는 노즐홀(22)의 형상 및 배치 위치에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 노즐홀(22)을 통과한 블로우바이가스가 최대한 많이 충돌부(30)에 충돌할 수 있도록 충돌부(30)는 충분히 크게 형성될 수 있다.

드레인부(16)는 블로우바이가스로부터 분리된 오일이 하우징(10)의 외부로 드레인되는 통로이다. 드레인부(16)는 엔진의 크랭크케이스 내부로 연결될 수 있다. 별도의 펌핑수단의 도움 없이도 블로우바이가스로부터 분리된 오일이 드레인될 수 있도록 드레인부(16)는 하우징(10)의 하측에 배치될 수 있다.

조절수단은 노즐홀(22)의 개방총면적을 조절할 수 있다. 노즐홀(22)의 총면적이란 전체 노즐홀(22)의 면적의 합을 의미하고, 노즐홀(22)의 개방총면적이란 노즐홀(22)의 총면적 중에서 블로우바이가스가 통과할 수 있는 면적을 의미한다. 조절수단은 노즐부(20) 전단(17)의 압력, 다시 말해 블로우바이가스의 압력을 일정하게 유지시키기 위하여 노즐홀(22)의 개방총면적을 조절할 수 있다. 조절수단이 노즐홀(22)의 개방총면적을 조절하는 정도에 따라 개방총면적은 총면적과 같거나 더 작을 수 있다.

조절수단은 차단부재(40) 및 액추에이터(50, 60)를 포함할 수 있다. 차단부재(40)는 노즐부(20)의 전방에 배치되어 노즐홀(22)의 총면적의 일부를 가릴 수 있다. 본 실시예에서 차단부재(40)는 노즐부(20)의 전방에 배치되나, 필요에 따라 차단부재(40)는 노즐부(20)의 후방에 배치될 수도 있다. 액추에이터(50, 60)는 차단부재(40)를 이동시켜 차단부재(40)가 노즐홀(22)을 가리는 정도를 조절할 수 있다. 차단부재(40)가 노즐홀(22)을 가리는 정도를 변경시킴으로써 노즐홀(22)의 개방총면적이 조절될 수 있다. 차단부재(40)가 각 노즐홀(22)의 일부 또는 전체를 가리면 차단부재(40)에 의해 가려진 부분을 통해서는 블로우바이가스가 통과하지 못한다. 차단부재(40)가 노즐홀(22)을 많이 가릴수록 노즐홀(22)의 개방총면적이 감소하고, 차단부재(40)가 노즐홀(22)을 덜 가릴수록 노즐홀(22)의 개방총면적이 증가한다. 차단부재(40)가 노즐홀(22)을 가리지 않으면 노즐홀(22)의 개방총면적이 최대가 된다.

노즐홀(22)의 개방총면적은 다양한 방식으로 조절될 수 있다. 도 5 및 8에 도시된 바와 같이, 차단부재(40)가 각각의 노즐홀(22)의 면적을 가리는 정도를 조절하는 방식에 의해 노즐홀(22)의 개방총면적이 조절될 수 있다. 또한, 도 7 및 10에 도시된 바와 같이, 복수의 노즐홀(22)들 중 차단부재(40)가 면적을 완전히 가리는 노즐홀(22)의 개수를 조절하는 방식에 의해 노즐홀(22)의 개방총면적이 조절될 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 이 두 가지 방식이 혼용될 수도 있다. 노즐홀(22)의 개방총면적을 조절하기 위해 차단부재(40)는 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이 왕복이동 방식, 다시 말해 리니어 방식으로 이동할 수도 있고, 도 10에 도시된 바와 같이 회전이동 방식, 다시 말해 로터리 방식으로 이동할 수도 있다. 물론, 차단부재(40)의 이동 형태는 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 이동할 수 있다.

노즐홀(22)의 개방총면적을 조절하기 위해 차단부재(40)를 이동시키는 액추에이터(50, 60)는 기계식 액추에이터(50) 또는 전자식 액추에이터(60)일 수 있다. 먼저, 기계식 액추에이터(50)는 블로우바이가스의 압력의 지표로부터 인가되는 힘에 의해 작동될 수 있다. 블로우바이가스의 압력의 지표란 블로우바이가스의 압력의 변화에 연동되는 것으로 볼 수 있는 물리값을 의미한다. 기계식 액추에이터(50)의 일 실시예가 도 4에 도시된다. 도 4를 참조하면, 기계식 액추에이터(50)는 본체(52), 다이어프램(54), 탄성부재(58), 로드(57)를 포함할 수 있다. 본체(52)는 내부에 밀폐된 공간을 형성하고 일측에는 유입포트(53)가 형성될 수 있다. 다이어프램(54)은 본체(52)의 내부에 배치되어 본체(52) 내부의 공간을 제1 공간(55)과 제2 공간(56)으로 구획한다. 제1 공간(55)과 제2 공간(56)은 다이어프램(54)에 의해 구획됨으로써 서로 연통되지 않는다. 제1 공간(55)과 제2 공간(56) 중 어느 하나에는 탄성부재(58)가 배치될 수 있고 다른 하나에는 유입포트(53)가 연통될 수 있다. 본 실시예에서는 탄성부재(58)는 제2 공간(56)에 배치되고, 유입포트(53)는 제1 공간(55)과 연통된다. 로드(57)는 일단이 다이어프램(54)에 결합되고, 본체(52) 외부로 연장될 수 있으며, 타단은 차단부재(40)에 결합된다. 로드(57)가 다이어프램(54) 및 차단부재(40)에 결합됨으로써 다이어프램(54), 로드(57), 차단부재(40)는 일체로 이동할 수 있다. 본 실시예에서, 로드(57)는 탄성부재(58)가 배치되는 방향으로 연장되나, 필요에 따라 로드(57)는 그 반대 방향으로 연장될 수도 있다. 탄성부재(58)는 다이어프램(54)과 본체(52) 사이에 배치되어 다이어프램(54)을 제1 공간(55)측으로 미는 탄성력을 제공할 수 있다. 유입포트(53)는 엔진의 흡기매니폴드와 연결될 수 있고, 이에 따라 유입포트(53)에는 흡기가 유입될 수 있다. 유입포트(53)를 통해 흡기가 유입되면 유입포트(53)와 연통된 제1 공간(55)에 압력이 형성되고, 이 압력은 다이어프램(54)에 작용한다. 이때, 제1 공간(55)에 유입된 흡기의 압력에 의해 다이어프램(54)에 작용하는 힘이 탄성부재(58)의 탄성력보다 작거나 같은 경우에는 다이어프램(54)은 움직이지 않는다. 제1 공간(55)의 압력에 의해 다이어프램(54)에 작용하는 힘이 탄성부재(58)의 탄성력보다 큰 경우에는 다이어프램(54)은 탄성부재(58) 측으로 이동한다. 이에 따라 다이어프램(54)에 결합된 로드(57)가 이동한다. 이와 같이 다이어프램(54)에 인가되는 흡기 압력이 높을수록 로드(57)가 본체(52)로부터 인출되는 거리, 즉 로드(57)의 변위는 커진다. 반대로, 다이어프램(54)에 인가되는 흡기 압력이 낮을수록 로드(57)의 변위는 작아진다. 도 3을 기준으로, 로드(57)의 변위가 커질수록 차단부재(40)가 노즐홀(22)을 덜 가린다. 다시 말해, 흡기 압력이 높을수록 노즐홀(22)의 개방총면적이 증가한다.

일반적으로 엔진의 부하와 흡기 유량, 엔진의 부하와 블로우바이가스의 유량은 서로 비례관계에 있다. 따라서, 흡기 압력은 블로우바이가스 압력의 지표라고 할 수 있다. 다시 말해, 조절수단의 본체(52)로 유입되는 흡기 압력이 클수록 블로우바이가스의 압력 또한 클 것으로 이해될 수 있으며, 반대로 흡기 압력이 작을수록 블로우바이가스의 압력 또한 작을 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 흡기 압력이 클수록 노즐홀(22)의 개방총면적을 증가시키도록 기계식 액추에이터(50)가 구성되는 경우, 블로우바이가스의 압력이 증가하면 이에 대응하여 노즐홀(22)의 개방총면적이 증가함으로써 블로우바이가스의 압력이 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라 노즐홀(22)을 통과한 블로우바이가스의 유속 또한 일정하게 유지될 수 있다.

한편, 흡기 압력은 노즐부(20) 전단(17)의 블로우바이가스의 압력의 지표로 이해될 수 있기 때문에 기계식 액추에이터(50)의 다이어프램(54)을 이동시키는 구동원으로 이용될 수 있다. 흡기 압력 외에도 엔진의 각종 운전조건 중에는 블로우바이가스의 압력의 지표로 이용될 수 있는 것들이 있다. 예컨대, 배기 압력, 크랭크케이스 내부 압력, 터보차저 전단 압력 등이다. 이 지표들을 이용하여 기계식 액추에이터(50)를 작동시키기 위하여 유입포트(53)는 배기매니폴드, 크랭크케이스, 터보차저 전단의 흡기 라인과 연결될 수 있다.

기계식 액추에이터(50)가 블로우바이가스 압력의 지표로부터 인가되는 힘에 의해 작동되어 차단부재(40)를 이동시키는 것과는 달리, 전자식 액추에이터(60)는 블로우바이가스의 압력의 지표를 기초로 생성되는 제어신호에 의해 작동될 수 있다. 예컨대, 도 9를 참조하면 전자식 액추에이터(60)는 제어부로부터 출력되는 제어신호에 의해 작동되는 스텝모터일 수 있다. 이때, 차단부재(40)는 스텝모터의 회전축(62)에 결합되어 로터리 방식으로 이동하여 노즐홀(22)의 개방총면적을 조절할 수 있다. 도 9에 도시된 예와는 달리, 액추에이터가 전자식으로 구성되는 경우에도 기계식 액추에이터(50)와 동일하게 차단부재(40)가 리니어 방식으로 이동할 수도 있다.

제어부는 블로우바이가스의 압력의 지표가 되는 값들을 기초로 전자식 액추에이터(60)를 제어할 수 있다. 이때, 블로우바이가스의 압력의 지표가 되는 값들은, 예컨대 흡기 압력, 엔진 출력, 연료분사량, 연료분사 압력, 배기 압력 등이 될 수 있다. 이 값들은 모두 블로우바이가스의 유량과 비례관계에 있는 것들로서, 해당 값들의 수치가 높다는 것은 블로우바이가스의 유량이 크다는 것을 의미한다. 흡기 압력값 및 배기 압력값은 각각 흡기매니폴드 및 배기매니폴드에 설치되는 유량센서나 압력센서에 의해 획득되어 제어부로 전달될 수 있다. 연료분사량은 엔진제어유닛(ECU)에 의해 계산되어 제어부로 전달될 수 있고, 엔진 출력값은 엔진속도, 연료분사량 등을 기초로 엔진제어유닛(ECU)에 의해 계산되어 제어부로 전달될 수 있다.

한편, 도 5 내지 10에 도시된 노즐부(20) 및 차단부재(40)와는 달리, 도 11에 도시된 바와 같이, 차단부재(40)에는 관통공(42)이 형성될 수 있다. 차단부재(40)에 형성되는 관통공(42)은 노즐부(20)에 형성되는 노즐홀(22)의 배치 패턴과 유사한 패턴으로 형성될 수 있다. 관통공(42)은 노즐부(20)에 형성되는 노즐홀(22)의 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. 차단부재(40)에 관통공(42)이 형성되면 관통공(42)과 노즐홀(22)이 겹치는 면적에 따라 노즐홀(22)의 개방총면적이 조절될 수 있다. 차단부재(40)에 관통공(42)이 형성되면 도 6 및 7에 도시된 실시예에 비하여 차단부재(40)의 이동 변위가 짧아지더라도 노즐홀(22)의 개방총면적의 조절 범위를 동일하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 블로우바이가스의 압력이 미세하게 변화하더라도 이에 대응하여 노즐홀(22)의 개방총면적을 섬세하게 변경시킬 수 있다. 또한, 차단부재(40)의 이동 공간을 적게 차지하므로 브리더의 설계 자유도가 향상되는 효과가 있다.

이하, 전술한 구성요소를 참조하여 본 실시예에 따른 임팩터 타입 브리더의 작동과정을 설명한다.

먼저, 엔진이 작동하면 크랭크케이스 내부로 블로우바이가스가 유입된다. 크랭크케이스로 유입된 블로우바이가스는 가스유입부(12)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입된다. 이때, 엔진은 일반적인 부하 상태이고 블로우바이가스의 유량은 중간 정도인 것으로 가정하면, 차단부재(40)는 도 5 내지 8, 10, 11 각각의 (b)에 도시된 상태일 수 있다. 이 상태에서, 하우징(10) 내부로 유입된 블로우바이가스는 노즐홀(22)을 통과하게 되고, 블로우바이가스가 노즐홀(22)을 통과하면서 유속이 증가한다. 유속이 증가한 블로우바이가스는 빠른 속도로 충돌부(30)에 충돌하고, 충돌에 의해 엔진오일이 블로우바이가스로부터 분리된다. 엔진오일이 분리된 블로우바이가스는 가스배출부(14)를 통해 배출되고, 블로우바이가스로부터 분리된 엔진오일은 드레인부(16)를 통해 하우징(10) 외부로 배출된다.

한편, 엔진의 부하가 증가함에 따라 가스유입부(12)를 통해 유입되는 블로우바이가스의 유량이 증가하면, 액추에이터(50, 60)가 차단부재(40)를 이동시켜 노즐홀(22)의 총면적을 증가시킨다. 이 때, 차단부재(40)는 도 5 내지 8, 10, 11 각각의 (c)에 도시된 상태로 변경될 수 있다. 개방총면적이 증가함에 따라 블로우바이가스의 유로가 확장됨으로써 노즐부(20) 전단(17)의 압력이 지나치게 상승하는 것이 방지될 수 있다. 이 때에도 노즐홀(22)을 통과한 블로우바이가스의 유속이 느려지지 않는다.

한편, 엔진의 부하가 감소함에 따라 가스유입부(12)를 통해 유입되는 블로우바이가스의 유량이 감소하면, 액추에이터(50, 60)가 차단부재(40)를 이동시켜 노즐홀(22)의 총면적을 감소시킨다. 이 때, 차단부재(40)는 도 5 내지 8, 10, 11 각각의 (a)에 도시된 상태로 변경될 수 있다. 개방총면적이 감소함에 따라 블로우바이가스의 유로가 축소됨으로써 노즐부(20) 전단(17)의 압력이 하강하는 것이 방지된다. 이에 따라 블로우바이가스의 유량 감소에도 불구하고 노즐홀(22)을 통과한 블로우바이가스의 유속이 감소되지 않으며, 결과적으로 오일 분리 성능이 유지될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 실시예는 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.

10: 하우징 12: 가스유입부
14: 가스배출부 16: 드레인부
20: 노즐부 22: 노즐홀
30: 충돌부 40: 차단부재
50: 기계식 액추에이터 60: 전자식 액추에이터

Claims

블로우바이가스가 유입되는 가스유입부;
상기 가스유입부를 통해 유입된 상기 블로우바이가스가 통과하는 노즐홀이 형성되는 노즐부;
상기 노즐홀을 통과한 상기 블로우바이가스가 충돌하는 충돌부;
상기 노즐홀을 통과한 상기 블로우바이가스가 배출되는 가스배출부; 및
상기 블로우바이가스의 압력에 대응하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 조절수단을 포함하는 임팩터 타입 브리더.
제1항에 있어서,
상기 조절수단은,
상기 노즐홀을 개폐하는 차단부재; 및
상기 차단부재를 이동시키는 액추에이터를 포함하는 임팩터 타입 브리더.
제2항에 있어서,
상기 액추에이터는 상기 블로우바이가스의 압력의 지표로부터 인가되는 힘에 의해 작동되는 기계식 액추에이터인 임팩터 타입 브리더.
제3항에 있어서,
상기 기계식 액추에이터는,
본체;
상기 본체 내부의 공간을 제1 공간과 제2 공간으로 구획하는 다이어프램;
상기 본체와 상기 다이어프램 사이에 개재되는 탄성부재;
상기 제1 공간과 상기 제2 공간 중에서 상기 탄성부재가 배치되지 않는 것과 연통되며, 상기 블로우바이가스의 압력의 지표가 유입되는 유입포트; 및
일단이 상기 다이어프램에 결합되고 타단은 상기 차단부재에 결합되어 상기 다이어프램과 일체로 이동하는 로드를 포함하는 임팩터 타입 브리더.
제2항에 있어서,
상기 액추에이터는 상기 블로우바이가스의 압력의 지표를 기초로 생성되는 제어신호에 의해 작동되는 전자식 액추에이터인 임팩터 타입 브리더.
제5항에 있어서,
상기 전자식 액추에이터는,
회전축이 상기 차단부재와 결합되고, 상기 제어신호에 의해 작동되는 스텝모터인 임팩터 타입 브리더.
제2항에 있어서,
상기 차단부재는 왕복이동 방식에 의해 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 임팩터 타입 브리더.
제2항에 있어서,
상기 차단부재는 회전이동 방식에 의해 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 임팩터 타입 브리더.
제2항에 있어서,
상기 차단부재에는 상기 노즐홀과 겹치는 면적에 따라 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 관통공이 형성되는 임팩터 타입 브리더.
제1항에 있어서,
상기 조절수단은, 상기 노즐홀의 면적을 가리는 정도를 조절하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 임팩터 타입 브리더.
제1항에 있어서,
상기 노즐홀은 복수로 구비되고,
상기 조절수단은, 상기 복수의 노즐홀들 중 상기 조절수단이 면적을 완전히 가리는 상기 노즐홀의 개수를 조절하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 임팩터 타입 브리더.
제1항에 있어서,
상기 노즐홀은 복수로 구비되고,
상기 조절수단은, 상기 노즐홀의 면적을 가리는 정도 및 상기 복수의 노즐홀들 중 상기 조절수단이 면적을 완전히 가리는 상기 노즐홀의 개수를 조절하여 상기 노즐홀의 개방총면적을 조절하는 임팩터 타입 브리더.
제2항 또는 제5항에 있어서,
상기 블로우바이가스의 압력의 지표는 흡기 압력, 엔진 출력, 연료분사량, 연료분사 압력, 배기 압력 중 어느 하나인 임팩터 타입 브리더.