KR20230124397A

KR20230124397A - 블로바이 가스 순환 장치

Info

Publication number: KR20230124397A
Application number: KR1020220021684A
Authority: KR
Inventors: 권현준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2023-08-25

Abstract

본 발명은 블로바이 가스 순환 장치에 관한 것으로서, 블로바이 가스 순환 장치는 엔진의 크랭크 케이스와 연결되고 내부로 상기 크랭크 케이스에서 배출된 제1 기체가 이동하게 마련되는 제1 유로, 상기 제1 유로의 말단에 결합되어, 상기 제1 기체 내부의 오일을 여과하게 마련되는 제1 필터부, 상기 제1 기체가 상기 제1 필터부로부터 여과되어 배출되는 제2 기체가 내부로 이동하게 마련되는 제2 유로 및 내부로 외기가 이동하게 마련되고, 상기 제2 유로와 연결되고 말단이 에어 컴프레서와 연결되어, 상기 제2 기체 및 상기 외기를 상기 에어 컴프레서로 유입시키게 마련되는 제3 유로를 포함할 수 있다.

Description

블로바이 가스 순환 장치{APPARATUS FOR BLOW-BY GAS CIRCULATION}

본 발명은 블로바이 가스 순환 장치에 관한 것이다.

일반적인 차량용 엔진은 작동 중 연소실로부터 크랭크 케이스 내로 배기가스나 혼합기가 새어 들어오는데 이러한 가스를 블로바이 가스라고 한다. 최근에는 자동차 배기 규제 상 연소 시 발생되는 블로바이 가스를 순환시키고 있다.

도 1은 종래의 블로바이 가스 순환 장치를 일 예를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시되어 있듯이 종래의 블로바이 가스 순환 장치의 경우, 크랭크 케이스에서 발생한 블로바이 가스를 터보 차져(1)로 유입시키고 있다. 블로바이 가스에는 미량의 오일이 포함되므로, 터보 차져(1)로 블로바이 가스가 유입되는 경우, 고온의 터보 차져(1)의 컴프레서 표면에 오일이 점착되어 압축실 공간이 감소되는 문제가 있다. 압축실 공간이 감소되는 경우, 압축 공기의 양을 저하시켜 결국 공기량 부족으로 인한 출력 감소를 가져오게 되는데, 이러한 현상을 파울링이라고 한다.

한편, 엔진 출력의 향상은 필연적으로 터보 차져(1) 컴프레서 출구의 온도를 증가시키므로 블로바이 가스 내의 오일 점착을 심화시키게 된다. 따라서, 현재에는 터보 차져(1)의 파울링 방지를 위해 엔진 성능의 증대를 포기하고 컴프레서 출구로 배출되는 압축 공기의 온도를 일정 수준으로 맞춰 개발하고 있다. 이러한 파울링 현상은 성능 개선을 방해하는 문제이므로, 블로바이 가스의 이동 경로 변경을 통한 근본적인 해결책이 필요한 실정이다.

본 발명의 과제는 파울링 현상이 감소될 수 있는 블로바이 가스 순환 장치를 제공하는 것이다.

일 예에서 블로바이 가스 순환 장치는 엔진의 크랭크 케이스와 연결되고 내부로 상기 크랭크 케이스에서 배출된 제1 기체가 이동하게 마련되는 제1 유로, 상기 제1 유로의 말단에 결합되어, 상기 제1 기체 내부의 오일을 여과하게 마련되는 제1 필터부, 상기 제1 기체가 상기 제1 필터부로부터 여과되어 배출되는 제2 기체가 내부로 이동하게 마련되는 제2 유로 및 내부로 외기가 이동하게 마련되고, 상기 제2 유로와 연결되고 말단이 에어 컴프레서와 연결되어, 상기 제2 기체 및 상기 외기를 상기 에어 컴프레서로 유입시키게 마련되는 제3 유로를 포함할 수 있다.

다른 예에서 상기 블로바이 가스 순환 장치는 상기 에어 컴프레서로 유입된 상기 제2 기체 및 상기 외기가 압축되어 배출되는 제3 기체가 배출되게 마련되고 공기 탱크와 연결되는 제4 유로를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서 상기 블로바이 가스 순환 장치는 상기 제4 유로에 배치되어, 상기 제3 기체 내의 오일을 여과하게 마련되는 제2 필터부를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서 상기 블로바이 가스 순환 장치는, 상기 제1 필터부와 연결되어, 상기 제1 필터부에서 여과한 오일을 배출하게 마련되는 오일 배출 유로를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서 상기 제2 유로의 직경은, 상기 제3 유로의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

또 다른 예에서 상기 블로바이 가스 순환 장치는, 상기 제2 유로에 배치되어 상기 제2 유로를 개폐하게 마련되는 밸브부; 및 상기 밸브부와 전기적으로 연결되어, 상기 밸브부의 작동을 제어하게 마련되는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2 유로의 개도를 조절하여 상기 크랭크 케이스 내의 압력이 소정의 기준 압력이 되도록 상기 밸브부를 제어할 수 있다.

또 다른 예에서 상기 제어부는, 상기 엔진의 분당 회전수(rpm) 및 상기 엔진의 토크에 기초하여 상기 기준 압력을 도출할 수 있다.

또 다른 예에서 상기 블로바이 가스 순환 장치는, 엔진의 크랭크 케이스와 연결되고 내부로 상기 크랭크 케이스에서 배출된 제1 기체가 이동하게 마련되는 제1 유로, 상기 제1 유로의 말단에 결합되어, 상기 제1 기체 내부의 오일을 여과하게 마련되는 제1 필터부, 상기 제1 기체가 상기 제1 필터부로부터 여과되어 생성되는 제2 기체가 내부로 이동하게 마련되고, 말단이 흡기 매니폴드와 연결되어, 상기 제2 기체를 상기 흡기 매니폴드로 유입시키게 마련되는 제2 유로를 포함할 수 있다.

또 다른 예에서 상기 블로바이 가스 순환 장치는, 상기 제2 유로에 배치되어, 상기 제2 유로 내의 상기 제2 기체를 상기 흡기 매니폴드로 압송하는 펌프부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 블로바이 가스를 에어 컴프레서로 배출시키므로 터보 차져에서 발생하는 파울링 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 블로바이 가스 순환 장치를 일 예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 블로바이 가스 순환 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 블로바이 가스 순환 장치가 적용될 수 있는 엔진을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 엔진을 다른 방향에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 제1 필터부의 단면도이다.
도 6은 제2 유로와 제3 유로의 연결 지점을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 블로바이 가스 순환 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해서 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해선 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되면 그 상세한 설명은 생략한다.

실시예 1

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 블로바이 가스 순환 장치를 개념적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예 1에 따른 블로바이 가스 순환 장치는 엔진의 크랭크 케이스에서 발생하는 블로바이 가스를 순환시키기 위한 장치일 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 블로바이 가스 순환 장치가 적용될 수 있는 엔진을 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 엔진을 다른 방향에서 바라본 모습을 도시한 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시되어 있듯이 엔진은 터보 차져(1)와 에어 컴프레서(2)를 포함할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 실시예 1에 따른 블로바이 가스 순환 장치는 엔진의 크랭크 케이스에서 발생하는 블로바이 가스를 에어 컴프레서(2)로 순환시키는 점에서 종래의 기술과 차이가 있다.

본 발명의 실시예 1의 블로바이 가스 순환 장치는 제1 유로(10), 제1 필터부(20), 제2 유로(30) 및 제3 유로(40)를 포함할 수 있다. 제1 유로(10)는 엔진의 크랭크 케이스와 연결될 수 있다. 제1 유로(10)는 크랭크 케이스에서 배출된 제1 기체가 유입되게 마련될 수 있다. 제1 기체는 블로바이 가스일 수 있다. 제1 기체에는 오일이 포함될 수 있다.

제1 필터부(20)는 제1 유로(10)의 말단에 결합되어, 제1 기체 내부의 오일을 여과하게 마련될 수 있다. 일 예로 제1 필터부(20)는 원심력을 이용하여 제1 기체 내부의 오일을 여과할 수 있다.

도 5는 제1 필터부의 단면도이다. 예를 들어 제1 필터부(20)는 내부통로의 상측에 구비되고 기체 배출구(24)의 입구단을 개폐하고 스프링에 의해 탄성 지지된 다이아프램(21)과, 내부통로 하부에 구비되어 기체 유입구(23)로 유입된 제1 기체에 포함된 오일을 강제로 분리하는 필터부재(22)를 포함할 수 있다. 기체 유입구(23)를 통해 내부로 제1 기체가 유입되면, 필터부재(22)를 통과하면서 오일이 분리될 수 잇다. 또한 제1 기체로부터 오일이 분리되어 생성되는 제2 기체는 내부통로를 거쳐 기체 배출구(24)를 통해 배출될 수 있다. 제1 기체에서 분리된 오일은 오일 배출구(25)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

제2 유로(30)는 제2 기체가 내부로 이동하게 마련될 수 있다. 제2 기체는 제1 기체가 제1 필터부(20)로부터 여과되어 배출되는 기체일 수 있다. 제2 유로(30)는 기체 배출구(24)와 연결될 수 있다.

제3 유로(40)는 내부로 외기가 이동하게 마련되고 제2 유로(30)와 연결되고 말단이 에어 컴프레서(2)와 연결될 수 있다. 제3 유로(40)는 제2 기체 및 외기를 에어 컴프레서(2)로 유입시키게 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예 1의 블로바이 가스 순환 장치는 발명에 의하면, 블로바이 가스를 에어 컴프레서(2)로 배출시키므로 터보 차져(1)에서 발생하는 파울링 현상을 방지할 수 있다. 파울링 현상이라 함은. 터보 차져(1)로 블로바이 가스가 유입되는 경우, 고온의 터보 차져(1)의 컴프레서 표면에 블로바이 가스 내의 오일이 점착되어 압축 공기의 양을 저하시켜 공기량 부족으로 인한 출력 감소를 가져오는 현상을 의미할 수 있다.

본 발명의 실시예 1의 블로바이 가스 순환 장치는 제4 유로(50)를 더 포함할 수 있다. 제4 유로(50)는 에어 컴프레서(2)로 유입된 제2 기체 및 외기가 압축되어 배출되는 제3 기체가 배출되게 마련될 수 있다. 일 예로, 제4 유로(50)는 에어 컴프레서(2)와 공기 탱크를 연결할 수 있다. 공기 탱크에 저장된 제3 기체는 차량 내 에어 서스펜션 등에 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예 1의 블로바이 가스 순환 장치는 제2 필터부(60)를 포함할 수 있다. 제2 필터부(60)는 제4 유로(50)에 배치되어 제3 기체 내의 오일을 여과하게 마련될 수 있다. 제2 필터부(60)는 제1 필터부(20)에 의해 미처 여과되지 못한 오일을 한번 더 여과할 수 있다.

본 발명의 실시예 1의 블로바이 가스 순환 장치는 오일 배출 유로(70)를 더 포함할 수 있다. 오일 배출 유로(70)는 제1 필터부(20)와 연결되어, 제1 필터부(20)에서 여과한 오일을 배출하게 마련될 수 있다. 오일 배출 유로(70)는 오일 배출구(25)와 연결될 수 있다.

도 6은 제2 유로와 제3 유로의 연결 지점을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 6에 도시되어 있듯이 제2 유로(30)의 직경은, 제3 유로(40)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 제2 유로(30)의 직경이 제3 유로(40)의 직경보다 작게 형성됨에 따라 제2 유로(30)의 제2 기체가 제3 유로(40)로 유입되는 것이 유리해질 수 있다.

본 발명의 실시예 1의 블로바이 가스 순환 장치는 밸브부(80)와 제어부(90)를 더 포함할 수 있다. 밸브부(80)는 제2 유로(30)에 배치되어 제2 유로(30)를 개폐하게 마련될 수 있다. 여기서 개폐한다 함은, 단순히 전부 개방 또는 전부 폐쇄 중 어느 하나를 선택적으로 수행하는 경우뿐 아니라 제2 유로(30)가 개방되는 정도(이하, '개도'라 한다)를 조절하는 것도 포함할 수 있다.

제어부(90)는 밸브부(80)와 전기적으로 연결되어, 밸브부(80)의 작동을 제어하게 마련될 수 있다. 제어부(90)는 제2 유로(30)의 개도를 조절하여 크랭크 케이스 내의 압력이 소정의 기준 압력이 되도록 밸브부(80)를 제어할 수 있다. 제어부(90)는 엔진의 분당 회전수(rpm) 및 엔진의 토크에 기초하여 기준 압력을 도출할 수 있다. 일 예로 제어부(90)는 기 작성되어 있는 엔진의 분당 회전수 및 엔진의 토크에 따른 크랭크 케이스 내 압력 선도에 기초하여 밸브부(80)의 개도를 제어할 수 있다.

제어부(90)는 밸브부(80)의 개도 제어에 이상이 있는 경우, 알람을 발생시킬 수 있다.

제어부(90)는 프로세서(91)와 메모리(92)를 포함할 수 있다. 프로세서(91)는 FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), CPU(Central Processing Unit) 등의 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(92)는 밸브부(80)의 개폐 여부를 판단하기 위한 명령 등을 프로세서(91)에서 생성함에 있어서 기초가 되는 제어명령들(instructions)을 저장할 수 있다. 메모리(92)는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등의 데이터 스토어일 수 있다.

실시예 2

도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 블로바이 가스 순환 장치를 개념적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 도 7을 참고하여 본 발명의 실시예 2에 따른 블로바이 가스 순환 장치에 관하여 상술한다. 본 발명의 실시예 2에 따른 블로바이 가스 순환 장치는 엔진의 크랭크 케이스에서 발생하는 블로바이 가스를 흡기 매니폴드로 순환시키기 위한 장치인 점에서 본 발명의 실시예 1에 따른 블로바이 가스 순환 장치와 차이가 있다.

본 발명의 실시예 2에 따른 블로바이 가스 순환 장치는 제1 유로(10), 제1 필터부(20), 제2 유로(30)를 포함할 수 있다. 제1 유로(10)는 엔진의 크랭크 케이스와 연결될 수 있다. 제1 유로(10)는 내부로 크랭크 케이스에서 배출된 제1 기체가 이동하게 마련될 수 있다. 제1 기체는 블로바이 가스일 수 있다. 제1 기체에는 오일이 포함될 수 있다.

제1 필터부(20)는 제1 유로(10)의 말단에 결합되어, 제1 기체 내부의 오일을 여과하게 마련될 수 있다.

제2 유로(30)는 제2 기체가 내부로 이동하게 마련될 수 있다. 제2 기체는 제1 기체가 제1 필터부(20)로부터 여과되어 생성될 수 있다. 제2 유로(30)는 말단이 흡기 매니폴드와 연결되어, 제2 기체를 흡기 매니폴드로 유입시키게 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예 2에 따른 블로바이 가스 순환 장치는 펌프부(100)를 더 포함할 수 있다. 펌프부(100)는 제2 유로(30)에 배치되어, 제2 유로(30) 내의 제2 기체를 흡기 매니폴드로 압송할 수 있다.

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 기술사상의 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.

1: 터보 차져
2: 에어 컴프레서
10: 제1 유로
20: 제1 필터부
21: 다이아프램
22: 필터부재
23: 기체 유입구
24: 기체 배출구
25: 오일 배출구
30, 30': 제2 유로
40: 제3 유로
50: 제4 유로
60: 제2 필터부
70: 오일 배출 유로
80: 밸브부
90: 제어부
91: 프로세서
92: 메모리
100: 펌프부

Claims

엔진의 크랭크 케이스와 연결되고 내부로 상기 크랭크 케이스에서 배출된 제1 기체가 이동하게 마련되는 제1 유로;
상기 제1 유로의 말단에 결합되어, 상기 제1 기체 내부의 오일을 여과하게 마련되는 제1 필터부;
상기 제1 기체가 상기 제1 필터부로부터 여과되어 배출되는 제2 기체가 내부로 이동하게 마련되는 제2 유로; 및
내부로 외기가 이동하게 마련되고, 상기 제2 유로와 연결되고 말단이 에어 컴프레서와 연결되어, 상기 제2 기체 및 상기 외기를 상기 에어 컴프레서로 유입시키게 마련되는 제3 유로를 포함하는, 블로바이 가스 순환 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 에어 컴프레서로 유입된 상기 제2 기체 및 상기 외기가 압축되어 배출되는 제3 기체가 배출되게 마련되고 공기 탱크와 연결되는 제4 유로를 더 포함하는, 블로바이 가스 순환 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제4 유로에 배치되어, 상기 제3 기체 내의 오일을 여과하게 마련되는 제2 필터부를 더 포함하는, 블로바이 가스 순환 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 필터부와 연결되어, 상기 제1 필터부에서 여과한 오일을 배출하게 마련되는 오일 배출 유로를 더 포함하는, 블로바이 가스 순환 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 유로의 직경은,
상기 제3 유로의 직경보다 작게 형성되는 블로바이 가스 순환 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 유로에 배치되어 상기 제2 유로를 개폐하게 마련되는 밸브부; 및
상기 밸브부와 전기적으로 연결되어, 상기 밸브부의 작동을 제어하게 마련되는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제2 유로의 개도를 조절하여 상기 크랭크 케이스 내의 압력이 소정의 기준 압력이 되도록 상기 밸브부를 제어하는, 블로바이 가스 순환 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 엔진의 분당 회전수(rpm) 및 상기 엔진의 토크에 기초하여 상기 기준 압력을 도출하는, 블로바이 가스 순환 장치.
엔진의 크랭크 케이스와 연결되고 내부로 상기 크랭크 케이스에서 배출된 제1 기체가 이동하게 마련되는 제1 유로;
상기 제1 유로의 말단에 결합되어, 상기 제1 기체 내부의 오일을 여과하게 마련되는 제1 필터부;
상기 제1 기체가 상기 제1 필터부로부터 여과되어 생성되는 제2 기체가 내부로 이동하게 마련되고, 말단이 흡기 매니폴드와 연결되어, 상기 제2 기체를 상기 흡기 매니폴드로 유입시키게 마련되는 제2 유로를 포함하는, 블로바이 가스 순환 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제2 유로에 배치되어, 상기 제2 유로 내의 상기 제2 기체를 상기 흡기 매니폴드로 압송하는 펌프부를 더 포함하는, 블로바이 가스 순환 장치.