KR20210030651A - 블로바이 가스 환원장치 및 그 환원장치를 갖는 엔진 - Google Patents

블로바이 가스 환원장치 및 그 환원장치를 갖는 엔진 Download PDF

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KR20210030651A
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장홍운
채민균
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 급선회시 엔진오일이 블로바이유로를 타고 흘러 넘치는 블로오버 현상을 개선하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 실린더블록에 블로바이 가스가 유동되는 블로바이유로가 형성되고; 상기 블로바이유로의 입구가 크랭크케이스의 내측 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치 및 그 환원장치를 갖는 엔진이 소개된다.

Description

블로바이 가스 환원장치 및 그 환원장치를 갖는 엔진{CLOSED CRANK CASE VENTILATION OF BLOW-BY GAS}
본 발명은 차량의 급선회시 엔진오일이 블로바이유로를 타고 흘러 넘치는 블로오버 현상을 개선하는 블로바이 가스 환원장치 및 그 환원장치를 갖는 엔진에 관한 것이다.
내연기관의 압축행정시, 실린더 벽면과 피스톤 사이의 틈새로 미량의 혼합기가 새어 나오게 되는데 이 현상을 블로바이 현상이라고 하고, 그 혼합기를 블로바이 가스라 한다.
이러한, 블로바이 가스는 70~95%가 미연소된 연료(HC)이고, 나머지는 연소가스와 부분 산화된 혼합가스 및 미량의 엔진오일로 구성되어 있다.
이에, 블로바이 가스를 외부로 배출하면 대기오염이 발생하는 문제가 있고, 또한 블로바이를 크랭크케이스 내부에 체류하면 엔진 내부가 부식되고 엔진 오일이 빠지는 문제가 있기 때문에 인테이크의 중간부위에 연결하거나, 흡기매니폴더에 직접 연결하여 재연소시킨다.
한편, 도 1과 같이 크랭크케이스 하단에는 블로바이유로의 입구가 형성되어, 크랭크케이스 내부에 생성된 블로바이 가스가 상기 블로바이유로 입구를 통해 크랭크케이스에서 배출된다.
그런데, 엔진 내부에 엔진오일이 과도하게 주입된 상태에서 차량이 급선회하는 경우, 엔진오일이 블로바이유로를 타고 흘러 넘치게 되는 블로오버 현상이 발생하는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2003-0049974 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 급선회시 엔진오일이 블로바이유로를 타고 흘러 넘치는 블로오버 현상을 개선하는 블로바이 가스 환원장치 및 그 블로바이 가스 환원장치를 갖는 엔진을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 실린더블록에 블로바이 가스가 유동되는 블로바이유로가 형성되고; 상기 블로바이유로의 입구가 크랭크케이스의 내측 상면에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 블로바이유로 입구는, 크랭크샤프트가 상단에서 하단으로 회전되는 구간 중 상단 반경방향에 위치될 수 있다.
상기 블로바이유로 입구는, 상기 크랭크샤프트가 회전되면서 오일팬에 수용된 오일 내에 진입되는 방향 쪽에 형성될 수 있다.
상기 블로바이유로의 입구가 상기 크랭크샤프트의 상단보다 높은 위치에 형성될 수 있다.
상기 블로바이유로의 입구보다 높은 위치에 블로바이유로의 출구가 형성될 수 있다.
상기 블로바이유로의 출구에 원심분리 방식의 오일세퍼레이터가 연결될 수 있다.
상기 블로바이유로가 실린더헤드를 향해 형성되되, 상기 블로바이유로의 상단이 실린더헤드와 차단될 수 있다.
상기 실린더블록과 실린더헤드 사이에 끼워지는 가스켓에 의해 상기 블로바이유로의 상단이 실린더헤드와 차단될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 블로바이유로 입구의 구조 변경을 통해 엔진오일의 유면과 블로바이유로의 입구 사이에 높이 차이를 안정적으로 확보하게 됨으로써, 오일팬에 수용된 엔진오일이 블로바이유로의 입구를 막거나 블로바이유로를 역류하지 않게 되어 엔진오일이 오버플로우되는 블로오버 현상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 기존의 블로바이유로 형상과, 차량 급선회시 엔진오일 및 블로바이 가스의 거동을 설명하기 위한 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 블로바이유로의 입구가 형성된 위치를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 블로바이유로 및 오일유로의 형상을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 블로바이유로에서 배출된 블로바이 가스가 오일세퍼레이터에 유입되어 분리되는 작용을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 블로바이 가스 환원장치는, 실린더블록(10)에 블로바이 가스가 유동되는 블로바이유로(20)가 형성되고, 상기 블로바이유로(20)의 입구(21)가 크랭크케이스(11)의 내측 상면에 형성된다.
예컨대, 상기 블로바이유로(20)가 실린더블록(10)의 내부에 형성되고, 크랭크샤프트(12)를 감싸는 형상으로 형성된 크랭크케이스(11)의 내측 상면에 상기 블로바이유로(20)의 입구(21)가 형성된다. 이때에, 상기 크랭크케이스(11)의 하부에는 오일팬이 마련되어 엔진오일이 수용된다.
이에, 상기 오일팬에 설정된 용량보다 과도한 용량의 엔진오일이 담겨진 상태에서 차량을 선회하는 경우, 오일팬에 담겨진 오일이 선회 반대방향으로 쏠리게 된다.
다만, 본 발명은 이처럼 차량이 선회하더라도, 블로바이유로(20)의 입구(21)가 크랭크케이스(11) 내측 상면에 형성됨으로써, 엔진오일의 유면과 블로바이유로(20)의 입구(21) 사이에 높이 차이가 존재하게 되고, 이에 오일팬에 수용된 엔진오일이 블로바이유로(20)의 입구(21)를 막거나 블로바이유로(20)를 역류하지 않게 되어 엔진오일이 오버플로우되는 블로오버 현상을 방지하게 된다.
더불어, 본 발명에서 상기 블로바이유로(20) 입구(21)는, 크랭크샤프트(12)가 상단에서 하단으로 회전되는 구간 중 상단 반경방향에 위치될 수 있다.
조금 더 구체적으로, 상기 블로바이유로(20) 입구(21)는, 상기 크랭크샤프트(12)가 회전되는 방향을 기준으로 상기 크랭크샤프트(12)가 회전되면서 오일팬에 수용된 오일 내에 진입되는 방향 쪽에 형성될 수 있다. 이는 도면에서 보았을때 좌측(흡기측)일 수 있다.
즉, 크랭크샤프트(12)의 회전에 따라 엔진오일이 처닝되어 실린더헤드 내에 유입되는데, 상기 블로바이유로(20)의 입구가 엔진오일이 처닝되어 튀어 오르는 위치와 반대 위치에 형성됨으로써, 블로바이 가스가 블로바이유로(20)에 통과되어 배출되면서도 오일 처닝 작용에 의해 엔진오일이 블로바이유로(20) 내에 유입되는 것을 방지하게 된다.
아울러, 도 4를 참조하면 본 발명에서는, 상기 블로바이유로(20)의 입구(21)가 상기 크랭크샤프트(12)의 상단보다 높은 위치에 형성될 수 있다.
즉, 상기 블로바이유로(20)의 입구(21)가 크랭크샤프트(12)보다 높은 위치에 형성됨으로써, 엔진오일의 유면과 블로바이유로(20) 입구(21) 사이의 높이 차이를 확실하게 확보할 수 있고, 차량이 급선회하는 보다 가혹한 운전 조건에서도 엔진오일의 블로오버 현상을 확실하게 방지하게 된다.
더불어, 본 발명은 상기 블로바이유로(20)의 입구(21)보다 높은 위치에 블로바이유로(20)의 출구(22)가 형성될 수 있다.
예컨대, 블로바이유로(20)의 출구(22)는 실린더블록(10)의 상단에 근접한 위치에 형성될 수 있는 것으로, 상기 블로바이유로(20)의 입구(21)로부터 실린더헤드를 향해 블로바이유로(20)가 형성될 수 있고, 상기 블로바이유로(20)의 상부에 블로바이유로(20)의 출구(22)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 블로바이유로(20) 입구(21)에 엔진오일이 소량 유입되더라도, 블로바이유로(20)의 출구(22)가 상기 입구(21)보다 더 높은 위치에 형성됨으로써, 상기 입구(21)에 유입되는 오일이 출구(22)까지 도달하기 어려워 블로오버 현상을 더욱 확실하게 방지하게 된다.
한편, 본 발명은 상기 블로바이유로(20)의 출구(22)에 원심분리 방식의 오일세퍼레이터(30)가 연결될 수 있다.
도 5를 참조하여 설명하면, 블로바이유로(20) 출구(22)를 통해 빠져나간 블로바이 가스가 오일세퍼레이터(30) 내에 유입되고, 오일세퍼레이터(30)에 유입되는 오일은 원심분리 원리에 의해 오일과 미연소가스로 분리된다.
이에, 분리된 액상의 오일은 오일세퍼레이터(30)의 하단에 연결된 드레인파이프(31)를 통해 오일팬에 재유입되는 한편, 분리된 기상의 미연소가스는 오일세퍼레이터(30)의 상단에 연결된 리턴파이프(32)를 통해 흡기라인 상에 공급되어 재연소될 수 있게 된다.
특히, 피스톤의 상하 운동에 따라 크랭크케이스(11) 내부의 공기가 압축 팽창되면서, 크랭크케이스(11)에서 블로바이유로(20)의 입구(21)로 배출되는 유동 흐름이 빨라지게 되고, 크랭크케이스(11) 내에 응집된 블로바이 가스가 분무화되어 오일세퍼레이터(30) 내에 빠르게 유입된다.
이처럼, 오일과 미연소가스가 상기 오일세퍼레이터(30) 내에서 원심분리 방식에 의해 분리됨으로써, 피스톤의 작동이 빨라질수록 블로바이 가스가 오일세퍼레이터(30)에 유입되는 속도도 함께 빨라지게 되어 오일세퍼레이터(30)의 분리효율이 향상될 수 있게 된다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명은 상기 블로바이유로(20)가 실린더헤드를 향해 형성되되, 상기 블로바이유로(20)의 상단(23)이 실린더헤드(도시생략)와 차단되는 구조가 된다.
바람직한 예시로서, 상기 실린더블록(10)과 실린더헤드 사이에 끼워지는 가스켓(40)에 의해 상기 블로바이유로(20)의 상단(23)이 실린더헤드와 차단되고, 이에 실린더헤드 내의 오일이 블로바이유로(20)에 유입되는 것이 방지된다.
참고로, 블로바이유로(20)의 일측에 위치한 실린더블록(10)의 내부에는 오일유로(50)가 형성될 수 있고, 상기 오일유로(50)는 실린더블록(10)의 상단에서 하단으로 이어지도록 형성되어 오일팬에 수용된 오일이 실린더헤드에 공급되며, 실린더헤드 내부의 오일이 상기 오일유로(50)를 통해 오일팬에 드레인될 수 있다.
이를 위해, 상기 오일유로(50)의 상단(53)은 실린더헤드와 개방되는 구조가 된다.
그리고, 상기 오일유로(50)와 블로바이유로(20)는 서로 연결되지 않도록 형성되어, 오일유로(50)를 통해 유동되는 오일이 블로바이유로(20) 내에 유입되지 않도록 구성하게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 블로바이 가스 환원장치를 갖는 엔진을 포함하여 구성할 수 있다.
즉, 엔진의 실린더블록(10)에 블로바이 가스가 유동되는 블로바이유로(20)가 형성되고, 상기 블로바이유로(20)의 입구(21)가 크랭크케이스(11)의 내측 상면에 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 블로바이유로(20) 입구(21)의 구조 변경을 통해 엔진오일의 유면과 블로바이유로(20)의 입구(21) 사이에 높이 차이를 안정적으로 확보하게 됨으로써, 오일팬에 수용된 엔진오일이 블로바이유로(20)의 입구(21)를 막거나 블로바이유로(20)를 역류하지 않게 되어 엔진오일이 오버플로우되는 블로오버 현상을 방지하게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 실린더블록
11 : 크랭크케이스
12 : 크랭크샤프트
20 : 블로바이유로
21 : 블로바이유로 입구
22 : 블로바이유로 출구
30 : 오일세퍼레이터
40 : 가스켓
50 : 오일유로

Claims (9)

  1. 실린더블록에 블로바이 가스가 유동되는 블로바이유로가 형성되고;
    상기 블로바이유로의 입구가 크랭크케이스의 내측 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 블로바이유로 입구는, 크랭크샤프트가 상단에서 하단으로 회전되는 구간 중 상단 반경방향에 위치된 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 블로바이유로 입구는, 상기 크랭크샤프트가 회전되면서 오일팬에 수용된 오일 내에 진입되는 방향 쪽에 형성된 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 블로바이유로의 입구가 상기 크랭크샤프트의 상단보다 높은 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 블로바이유로의 입구보다 높은 위치에 블로바이유로의 출구가 형성된 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 블로바이유로의 출구에 원심분리 방식의 오일세퍼레이터가 연결되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 블로바이유로가 실린더헤드를 향해 형성되되, 상기 블로바이유로가 실린더헤드와 차단되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실린더블록과 실린더헤드 사이에 끼워지는 가스켓에 의해 상기 블로바이유로의 상단이 실린더헤드와 차단되는 것을 특징으로 하는 블로바이 가스 환원장치.
  9. 청구항 1에 기재된 블로바이 가스 환원장치를 갖는 엔진.
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