KR100765584B1

KR100765584B1 - 크랭크케이스의 환기장치

Info

Publication number: KR100765584B1
Application number: KR1020060114784A
Authority: KR
Inventors: 임재필
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2007-10-09
Also published as: DE102007008803A1; US7946278B2; CN101187322A; CN101187322B; DE102007008803B4; US20100252008A1

Abstract

본 발명은 크랭크케이스의 환기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더블럭의 트러스구조 내부에 형성된 블로바이가스 취출구를 통해 오일 세퍼레이터에 블로바이가스가 유입되고, 실린더블럭의 트러스구조에 격막을 설치하고 상부에서 실린더 헤드로부터 리턴되는 오일홀부의 일부를 막아줌으로써, 오일의 역류를 방지할 수 있도록 한 크랭크케이스의 환기장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 실린더블럭의 트러스구조 내에 형성된 가스취출구와; 상기 가스취출구로부터 블로바이가스를 공급받아 오일을 분리시켜주는 오일 세퍼레이터와; 상기 오일 세퍼레이터에서 분리된 오일을 오일팬으로 리턴시키는 오일드레인부와; 상기 분리된 블로바이가스를 흡기매니폴드에 공급하는 블로바이 가스재순환부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크케이스의 환기장치를 제공한다.

실린더블럭, 블로바이가스, 가스재순환부, 오일 세퍼레이터, 가스취출구, 격막, 헤드가스켓

Description

크랭크케이스의 환기장치{System for Closed Crankcase Ventilation}

도 1은 본 발명에 따른 크랭크케이스의 환기장치의 일실시예를 나타내는 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 오일 세퍼레이터의 구조를 나타내는 확대사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 블로바이 가스취출을 위한 실린더블록의 트러스구조를 나타내는 외부정면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 블로바이 가스취출을 위한 실린더블록의 트러스구조를 나타내는 내부구성도이고,

도 5는 종래의 오일 세퍼레이터의 구조를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 실린더블럭 11 : 트러스구조

11a : 세로부 11b : 가로부

12 : 오일 세퍼레이터 13 : 가스유입부

14 : 오일분리부 15 : 오일드레인부

16 : 블로바이 가스재순환부 17 : 연결호스

18 : 가스취출구 19 : 격막

20 : 헤드가스켓

일반적으로, 블로바이 가스는 부분적으로 산화된 혼합 가스와 연소가스 및 불완전 연소된 혼합 가스로 되어 있으며, 자동차에서 배출되는 탄화 수소량의 약 1/4이 블로바이 가스내에 포함된다.

또한, 블로바이 가스는 강산성이기 때문에 엔진 내부의 부식 및 오일의 열화를 초래한다.

따라서 이러한 블로바이 가스는 엔진의 운전중에 연소실로부터 크랭크 케이스내로 보내져, 다시 상기 크랭크 케이스에서 헤드 커버로 방출되며, 이 때문에 엔진 오일은 열이나 연소가스의 수분 및 가솔린 등의 영향으로 엷어지거나 변질되어 슬러지(sludge)가 생긴다.

따라서, 엔진 연소 과정시에 생성되는 블로우바이가스를 배출하고, 이에 포 함되어 있는 오일을 미리 필터링하는 오일 세퍼레이터를 설치하여, 블로바이 가스는 흡기로 재순환시키고 오일 및 불순물은 오일팬으로 드레인시키게 된다.

도 5는 종래의 오일 세퍼레이터의 일례를 나타내는 단면도로서, 다이아프램(101) 및 스프링(102)이 장착된 가스압력조절부(100)와, 오리피스 및 원심력을 이용하여 오일을 분리하는 오일분리부(14)와, 분리된 오일을 모아 오일팬으로 유도하는 오일 드레인부(15)로 구성되어 있다.

상기 가스압력조절부(100)는 크랭크 케이스의 내압과 흡입 부압의 차를 기준으로 스프링 장력에 의한 가스 흐름을 조절함으로써, 크랭크 케이스 내압을 제어한다.

상기 오일분리부(14)는 흡입된 가스를 내부공간내에서 회전시켜 속도를 감소시키고 원심력을 이용하여 가스내의 오일을 벽면에 붙게함으로써, 가스에 포함된 오일을 분리하게 된다.

그러나, 상기 승용/상용 디젤엔진의 경우 블로바이 가스를 로커커버로부터 취출하여 재순환시키는 구조인 바, 특히 OHC 구조를 갖는 고엔진의 경우에는 캠 및 로커 샤프트 등의 윤활로 인한 오일 및 불순물 등이 상대적으로 많다.

따라서, 상기 승용/상용 디젤엔진의 초기 개발시 상대적으로 오일소모량 및 블로바이 가스량이 많아 터보 및 인터쿨러 시스템의 내구력 및 연소실 내의 카본으로 인한 피스톤 링의 마모 유발을 방지할 필요성이 있다.

또한, 상기 오일 드레인부는 오일역류의 방지를 위해 항상 오일에 잠기게 설계할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 실린더블럭의 트러스구조 내부에 형성된 블로바이가스 취출구를 통해 오일 세퍼레이터에 블로바이가스가 유입되고, 실린더블럭의 트러스구조에 격막을 설치하고 상부에서 실린더 헤드로부터 리턴되는 오일홀부의 일부를 막아줌으로써, 오일의 역류를 방지할 수 있도록 한 크랭크케이스의 환기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 크랭크케이스의 환기장치에 있어서,

실린더블럭의 트러스구조 내에 형성된 가스취출구와; 상기 가스취출구로부터 블로바이가스를 공급받아 오일을 분리시켜주는 오일 세퍼레이터와; 상기 오일 세퍼레이터에서 분리된 오일을 오일팬으로 리턴시키는 오일드레인부와; 상기 분리된 블로바이가스를 흡기매니폴드에 공급하는 블로바이 가스재순환부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 실린더 블럭(10)의 트러스구조는 실린더 블럭의 벽면 일부가 돌출형성되고, 수직방향으로 평행하게 형성된 다수의 세로부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 세로부에는 중앙을 수평방향으로 가로지르는 가로부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세로부의 우측 상단에는 상기 가스취출구가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가로부 중앙에는 격막이 수직방향으로 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세로부의 우측 상단에는 실린더헤드로부터 리턴되는 오일홀부의 일부를 막아주도록 헤드가스켓이 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 크랭크케이스의 환기장치의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 오일 세퍼레이터의 구조를 나타내는 확대사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 블로바이 가스취출을 위한 실린더블록의 트러스구조를 나타내는 외부정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 블로바이 가스취출을 위한 실린더블록의 트러스구조를 나타내는 내부구성도이다.

본 발명은 블로바이가스를 실린더 블럭(10)으로부터 취출하여 밀페형 크랭크케이스의 환기(Closed Crankcase Ventilation, 이하 CCV라고함)성능을 향상시키고, 실린더 블럭(10)의 트러스구조(11)에 격막을 설치하여 오일의 역류를 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

전술한 바와 같이, 오일 세퍼레이터(12)는 블로바이가스에 함유된 오일을 분리하여 오일은 오일 드레인부를 통해 드레인시켜 오일팬에 리턴하고, 블로바이가스는 흡기로 재순환시키는 역할을 한다.

상기 오일 세퍼레이터(12)는 블로바이가스가 유입되는 가스유입부(13)와, 가 스의 속도 및 원심력에 의해 오일을 분리시키는 오일분리부(14)와, 오일분리부(14)에서 걸러진 오일 및 불순물을 오일팬으로 드레인시켜주는 오일드레인부(15)와, 블로바이가스를 흡기매니폴드로 재순환시켜주는 블로우바이 가스재순환부(16)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 가스유입부(13)에는 실린더 블럭(10)을 연결해주는 연결호스(17)가 설치되고, 실린더 블럭(10)에는 연결호스(17)의 끝단부가 연결되어 크랭크케이스에서 발생한 블로바이가스를 취출할 수 있는 가스취출구(18)가 형성되어 있다.

상기 가스취출구(18)는 실린더 블럭(10)의 트러스구조(11)의 상단부 일측에 형성되고, 상기 트러스구조(11)는 본래 실린더 블럭(10)의 강성을 보강하기 위해 형성된 구조이나, 본 발명에서는 블로바이가스의 취출경로로 사용된다.

상기 트러스구조(11)는 실린더 블럭(10)의 벽면의 일부가 외측방향으로 돌출형성된 것으로, 일정한 간격으로 세로방향 및 가로방향의 통로가 형성된다.

보다 상세하게는 상기 트러스구조(11)는 세로방향으로 평행하게 형성된 다수의 세로부(11a)와, 세로부(11a)의 중간을 가로지르며 가로방향으로 형성된 가로부(11b)로 구성되어 있다.

상기 가스취출구(18)는 우측 끝단의 세로부(11a) 상단에 형성되어 있고, 상기 가로부(11b)의 중간에는 수직방향으로 격막(19)이 형성되어 오일의 역류를 방지하는 역할을 하며, 상기 세로부(11a) 중 우측단 2개의 상단에는 헤드가스켓(20)이 설치되어 실린더헤드로부터 리턴되는 오일홀부의 일부를 막아주게 된다.

또한, 상기 트러스구조(11)의 세로부(11a) 중 우측단 하부는 삭제됨으로써, 가스취출로를 통해 오일이 비산되는 것을 방지하게 된다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 크랭크케이스의 환기장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 가스취출 경로는 종래 로커커버에서 취출되던 것과 달리, 실린더 블럭(10)을 통해 취출되고, 특히 블럭의 보강용으로 사용되는 트러스구조(11)에 가스취출구(18)를 형성하여 이를 통해 크랭크케이스에서 발생된 블로바이가스를 취출하게 된다.

도 4에 도시한 바와 같이 상기 트러스구조(11)에서 세로부(11a) 및 가로부(11b)의 일부를 통해 블로바이가스가 이동하고, 세로부(11a)의 상단에 형성된 가스취출구(18)를 통해 실린더 블럭(10)으로부터 빠져나와 연결호스(17)를 따라 가스유입구를 통해 오일 세퍼레이터(12)의 내부로 유입되게 된다.

상기 오일 세퍼레이터(12)의 내부에 유입된 블로바이가스는 오일분리부(14)에서 가스와 오일로 분리되어, 분리된 가스는 하부의 오일드레인부(15)를 통해 오일팬으로 리턴되고, 오일이 제거된 블로바이가스는 블로우바이 가스재순환부(16)를 통해 흡기매니폴드로 유입되게 된다.

이와 같은 구성 및 작동상태에 의해 본 발명은 실린더 블럭(10)의 트러스구조(11) 내에 형성된 가스취출구(18)를 통해 블로바이가스가 오일 세퍼레이터(12)로 유입됨으로써, 블로바이스의 유입량 및 오일분리량을 감소시켜 CCV 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 트러스구조(11) 내에 설치된 격막(19) 및 헤드가스켓(20)에 의해 오일의 역류를 방지할 수 있고, 상부의 실린더헤드로부터 리턴되는 오일홀부의 일부를 막아주며, 트러스구조(11)의 일부를 삭제함으로써, 가스취출구(18)로 오일이 비산되는 것을 방지할 수 있다.

상기 가스취출구(18)의 위치에 따른 종래(로커커버) 및 본 발명(실린더블럭)의 시험결과를 나타내면 다음 표 1과 같다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 실린더 블럭(10)에서 블로바이가스를 취출한 경우가 로커커버에서 취출한 경우보다 블로바이가스의 아웃량 및 오일분리량이 감소하였음을 알 수 있다.

즉, 상기 블로바이가스의 아웃량은 약 4배이상 향상되었고, 오일분리량이 또한 약 30~100배 향상되었다. 그외 흡기압력 및 크랭크케이스의 압력은 동등수준이다.

따라서, 상기 시험결과 로커커버 취출 대비 본 발명의 CCV 성능효과가 향상되었고, 기존의 로커커버의 배플 구조를 삭제할 수 있어 원가절감의 효과가 있으며, 본래 실린더 블럭(10)의 강성 증대 목적으로 구성한 트러스구조(11)를 이용하여 CCV 시스템의 개선효과를 동시에 가짐으로써, 터보 및 인터쿨러 등의 내구력 증대효과에도 기여한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 크랭크케이스의 환기장치에 의하면, 종래의 로커커버에서 블로바이가스를 취출하던 것과 달리, 본 발명은 실린더블럭의 트러스구조에서 가스를 취출함으로써, CCV 성능효과가 향상되었고, 기존의 로커커버의 배플 구조를 삭제할 수 있어 원가절감의 효과가 있으며, 본래 실린더블럭의 강성 증대 목적으로 구성한 트러스구조를 이용하여 CCV 시스템의 개선효과를 동시에 가짐으로써, 터보 및 인터쿨러 등의 내구력 증대효과에도 기여한다.

Claims

크랭크케이스의 환기장치에 있어서,

실린더 블럭(10)의 트러스구조(11) 내에 형성된 가스취출구(18)와;

상기 가스취출구(18)로부터 블로바이가스를 공급받아 오일을 분리시켜주는 오일 세퍼레이터(12)와;

상기 오일 세퍼레이터(12)에서 분리된 오일을 오일팬으로 리턴시키는 오일드레인부(15)와;

상기 분리된 블로바이가스를 흡기매니폴드에 공급하는 블로우바이 가스재순환부(16);

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크케이스의 환기장치.
청구항 1에 있어서,

상기 실린더 블럭(10)의 트러스구조(11)는 실린더 블럭(10)의 벽면 일부가 돌출형성되고, 수직방향으로 평행하게 형성된 다수의 세로부(11a)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크케이스의 환기장치.
청구항 2에 있어서,

상기 세로부(11a)에는 중앙을 수평방향으로 가로지르는 가로부(11b)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크케이스의 환기장치.
청구항 2에 있어서,

상기 세로부(11a)의 우측 상단에는 상기 가스취출구(18)가 형성된 것을 특징으로 하는 크랭크케이스의 환기장치.
청구항 3에 있어서,

상기 가로부(11b) 중앙에는 격막(19)이 수직방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 크랭크케이스의 환기장치.
청구항 2에 있어서,

상기 세로부(11a)의 우측 상단에는 실린더헤드로부터 리턴되는 오일홀부의 일부를 막아주도록 헤드가스켓(20)이 설치된 것을 특징으로 하는 크랭크케이스의 환기장치.